花岗石的设计与制造

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花岗石的设计与制造花岗石构件的应用与设计
贾宝贤 ，胡富强 ，张 勇 ，王振龙 ，赵万生
(哈尔滨工业大学 ，黑龙江 哈尔滨 150001)
摘要:精密机械和特种加工机械的部分构件需要特殊的物理化学特性 ，花岗石是制造这些构件的理想材料。本文详细介绍
了花岗石的物理和化学特性以及用它作为机械构件的主要特点 ，列举了花岗石在机械设备及仪器中的应用情况 ，阐述了花岗石
构件设计时的注意事项 ，最后给出了微细特种加工机床上-个典型构件的设计实例。
关键词:花岗石;构件设计;精密机械;特种加工;微细加工
中图分类号: TH14511 文献标识码:B 文章编号:1006 - 0316 (2002) 05 - 0058 - 04
The appl ication and design of granite elements
J IA Bao2xian ，HU Fu2qiang ，ZHANG Yong ，WANG Zhen2long ，ZHAO Wan2sheng
(Harbin Institute of Technology ，Harbin 150001 China)
Abstract :The precision machine and un - traditional machining machine elements require special physical and chemical characteris2
tics1Granite is perfect material for making these elements1This paper describes the physical and chemical characteristics and its main
traits in details as it act as mechanical elements ，listed its applications in apparatus ，showed the mat ters needing at tention in granite ele2
ments design ，and finally ，introduced a design example :the design of a typical element in micro un - traditional machining machine1
K ey words :granite ;eElement design ;precision machine ;un2traditional machining ;micro2machining
收稿日期:2002 - 07 - 02
1 1
精密加工和微细加工技术是机械制造业的重要
发展方向 ，它们已经成为衡量-个国家高科技水平
的重要标志。各项尖端技术及国防工业的发展都离
不开精密加工和微细加工技术。当代精密工程、 微
细工程和纳米技术是现代制造技术的支柱。另外 ，
很多新技术机电产品(包括微机电产品)都需要提高
精度、 减小尺度 ，以促进整个机械制造业技术水平的
提高 ，使机械产品的质量、 性能和可靠性得到大幅度
的提高。精密加工和微细加工技术是集机、 电、 光、
计算机控制技术、 新材料等多门学科的综合技术。
在材料中 ，天然花岗石由于其自身的特性而受到越
来越多的重视。采用天然花岗石等优质石材做精密
机械的零部件 ，是精密测量仪器、 精密机械发展的-
个新方向。世界上许多工业发达国家如美国、 德国、
日本、 瑞士、 意大利、 法国、 俄罗斯等都广泛采用了花
岗石作为量具或精密机械的构件。 [1 ]
机械构件的主要结构是由功能、 制造工艺、 材料
和承载能力四大要素确定的。同样功能的构件 ，由
于所采用的材料不同 ，其结构形状相差甚远。-是
因为材料性质的差异 ，二是不同材料所对应的加工
条件不同。简单模拟别的材料的结构设计 ，不仅不
能充分利用材料的优点 ，而且可能导致错误的设
计[4 ]
。本文将根据查阅的-些资料和作者的经验体
会 ，介绍有关花岗石构件的特性、 特点、 应用、 设计注
意事项和我们的设计实例。
1 花岗石的特性和特点
花岗石也叫花岗岩 ，是由近地表或深层的火山
(岩浆)作用喷出冷凝后形成的火成岩。在五光十色
的花岗石中 ， 泰山青” 或叫 济南青” 比较适合于做
精密构件。其化学成分中含有 SiO2 ，Al2O3 ， Fe2O3 ，
FeO ， TiO2 ， CaO ，MgO ，MnO ， K2O ， Na2O ，Li 等 ，耐
酸、 碱率均为 98 %。它呈黑色色泽含灰白花纹、 结构
致密、 质地均匀 ，经过亿万年老化 ，稳定性好 ，强度
大 ，硬度高 ，精度保持性好。其物理性能如下:
线膨胀系数:4161 ×10 - 6
/ ℃，为-般金属的1/ 3
～1/ 4 ;比重 2197～3107 ×103
kgf/ m3
;抗压强度 250
～260 MPa ;抗弯强度 13～16MPa ;弹性模量 130～
150GPa ;吸水率 0113 %～0115 %;肖氏硬度 HS65～
72 (相当于 HRC > 50) ，为铸铁硬度的 2～3 倍;介电
性能 10kV。