锂电池卷绕机卷绕机构设计（全套含CAD图纸）
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毕业设计翻译译文题目名称院系名称班级学号学生姓名指导教师1222切屑的几何形状和影响因素图21显示了100年以前切屑的形状。图24显示了很多现代的切屑图像，这些图像由修饰、刻画快停下截面得到（这个方式在第五章叙述）。它显示了切屑的大范围滑移，它依靠材料和切削条件而自由形成的。所有这些切屑用刀尖形成，切屑斜面贴近切削刀具。待续而又稳定的切屑信息从图24（A）中可以看到（同样在图22中也有出现）。这个是70/30黄铜的实例，都知道对于机器来说它很容易加工的一种材料。一些材料但能够形成很多段，或锯齿形切屑（如不锈钢图24（B）。其它的则很难形成连续的切屑，取而代之的是非连续的切屑。图24（C）（对黄铜来说，通过增加引导形成易碎的切屑）和图24（D）（低碳钢来说，以一般速切削）分别显示了不连续切屑发生了少量的和大量的塑性变形。但在其它情况下（低碳钢以一般的速度切削图24（E）工件做成圆棒料，切屑将沿着刀具边缘脱落，刀具与工件接触边缘，抵抗负载和产生切削热。随着切削，蕅温度和断增加。刀具与工件接触处不能存在（或者不能在前刀面形成。）图24（F）（调质钢以高速切削）显示了薄层切削时切屑的形状，不同于图24（A）图的形状。这章将要联系最简单类型的切屑形成，连续的切屑通过锋利的前刀面处形成。更进一步，只有直角的情况（221节）将被考虑。机械学的角色是显示压力和速度的边界条件。刀具接触面和工件材料机械特性决定切屑的流动和压力。连续切屑的形成，切屑最终的流动意味着至少决定于切屑的厚度，它与刀具的长度和弯曲有着联系，这些都不是单单的由刀具的形状而确定。事实上，切屑的形状仍是力学的主要挑战。一旦切屑的形状已知，决定切屑压力的相对比较简单。工件与刀具之间的压力和温度，将影响刀具的寿命和工件的表面粗糙度。它的决定因素有点困难。（A）（B）2（C）（D）（E）（F）图24切屑以015MM的速度从车床流出切削速度以M/MIN表明（A）70/30黄铜（50）,（B）奥氏体不锈钢（30）,（C）加铅黄铜（120）,（D）低碳钢（5）,（E）低碳钢（25）,（F）低碳钢（25）。图25切屑流（A）大略的从图24（A）；（B）简化的和它的速度图表（C）3影响切屑流动的主要因素是刀具的倾斜角。切屑与刀具之间的摩擦和硬化的工件材料形成切屑。一些建立在典型工程量的实验观察结果将被呈献，但是这里首先将介绍流动的一些必要的符号和通用的简化（这些内容在第六章将被移除）。图25（A）是图24（A）的一个草图。它显示了用一个倾斜角为的刀具形成切屑的厚度T，而从未变形厚度F的一个过程。刀具的关联长度OB为L和切屑的弯曲半径为R。塑性变形区用图中画出的影线标记出来。最主要的变形区也就是主要的切除区，存在于线OA的附近。进一步的变形材料经常被与其紧挨的前刀面保护起来。在副切削区域，一个简化的积屑流（图25（B）用一个平面取代主要的区域。剪切平面OA和忽略增加的畸形区域（尽管区域中的材料仍在塑性极限之内）。图25（B）显示了剪切平面OA与切削方向倾斜角为。被称为剪切平面角。因为剪切平面OA能由F/SIN或者由T/COS得到。22COSINTL图25也标识了速度的变化，UPRIMARY，它发生在主切削平面，由UWORK转变到UCHIP它进一步显示了压力R负责切屑的流动，其中对前刀面倾斜一个摩擦角（TAN摩擦系数）和对切削平面OA倾斜一个（）角度。它还引入其它的工程量，后面的内容将要提到。等级UPRIMARY和UCHIP结果，相对UWORK能从简化的流动速度图表中找到（图25（C）。（23）COSINCSPRIMAYHPWORK剪应变发生在切屑的形成过程，它对零件的主切削速度是垂直于切削平面的工件速度的几倍。相同的拉紧是这个的1/倍（附录1）。联合方程（23）和方程（232），等效应变是（24A）2COSCS3SINI3PRMAYWOKUTF结果，变形的程度由，（）和切屑厚度的比（T/F）决定。的比也2COS将会看到，它的值常常在09到13之间变动。所以（24B）057TFMALLOCK的观察中，切屑厚度受前面已经提到的润滑油影响很大，图26显著地阐明这点。它是前角为30度的发具以低速（远低于1M/MIN的速度）切削铁时的一个快速停止视图。在大气中，形成的切屑厚而直。增加润滑油液体导致切屑变的薄而卷曲。在这种情况下，增加润滑油导致切屑与刀具之间的摩擦系数变成从057到025（CHILDS，1972）。4（A）（B）图26铁以低速切削加工（A）干（在空气中）和（B）四氯化碳应用到前刀面图27（A）铜加工收集的数据，干燥和润滑（O）；和（B）切削速度大约为1M/MIN时，润滑油变化的影响情况在这个研究中，使用四氯化碳液体润滑油，CCL4，早期研究员发现用液体是一种最有效的减小摩擦的方法。尽管如此，它有毒且今天已不推荐使用。另外四氯化碳只在低速度切削时起到降低摩擦的效果。图27带来切削铜时，几种来源的润滑5液，共同作用时的结果。在图27（A）它显示了，在空气中和在四氯化碳中以从1到100M/MIN的切削速度，测量所得到的摩擦系数，它的吃刀量在01和05MM之间且刀具的刀面角在6度到40度之间。以高一点的速度时，四氯化碳液体润滑油减小摩擦的效果已经消失了，不再起作用。MALLOCK很是迷惑怎样使润滑油渗入到切屑与刀具之间。润滑油怎样在金属切削过程中起作用将在242节考虑。在图27（A）中，对任一的速度和润滑油，摩擦因数的变化大部分来自刀面角的变化，这些是由数据应用得来的。高一点的摩擦因数与小的刀面角有联系。图27（A）也显示了液体润滑油和刀面角共同影响切屑的厚度比。低摩擦和高刀面角导致了低的切屑厚度比。一般的经验，材料和刀面角的变化在图27（B）中总结。在金属切削的环境下，低的摩擦系数和切屑等效应变（从方程24（B）分别是从025到05和1TO3；作为高的摩擦系数和应变是从05到1（然而在少数的情况下还要高一点），可高达5。高的材料硬化率也同样通过实验而被发现，从而导致更高的切屑厚度比，尽管在一些在介绍性的部分它还很难支持这种陈述，例如这些。原因是它很困难变化工件的硬化特性，而不去改变它的摩擦系数。一个材料实例，黄铜（70CU/30ZN），它的摩擦系数比其它大多数摩擦系数相比，其更不容易改变，更稳定。图28（A）显示了黄铜工件的硬化特性。切屑从工件材料预处理，例如点C，期待通过加工使工件变硬而达到它们最大的硬度。当从不同的预处理样品上形成切屑时，可以得到摩擦系数和切屑厚度比而以15度刀面角的高速钢刀具、大约为02MM的吃刀量和从1到50M/MIN切削速度，这些内容在图28（B）（CHILDETAL1972）都显示了出来。预期在以后的部分，在图28（B）中工件硬化的测量可独立自主的变化，它在等效应力到最大等效应力上增加比例，是由加工导致的。对于材料D、C和B，厚一点切屑发生在工件硬化大一点的材料，尽管它是一个摩擦系数是一个常量。材料A也显示了厚一点的切屑，但它的摩擦系数也少量地增加了。比较图28（B）和图27（B），改变工件硬化和摩擦系数对切屑厚度比影响很相似。结果，刀面角、摩擦和工件硬化等都影响切屑的形成。在描述力学加工条件上为获得进一步的发展，系统强迫规定的参数和力矩平衡一定要介绍。6图28（A）70/30的黄铜工件硬化和（B）摩擦系数和切屑厚度的比来测量标本钢化数量如标记的A到D注文章来源METAL_MACHINING。7222CHIPGEOMETRIESANDINFLUENCINGFACTORSFIGURE21SHOWSVIEWSOFCHIPSOBSERVEDMORETHAN100YEARSAGOFIGURE24SHOWSMOREMODERNIMAGES,PHOTOGRAPHSTAKENFROMPOLISHEDANDETCHEDQUICKSTOPSECTIONSINTHEMANNERDESCRIBEDINCHAPTER5ITSHOWSTHEWIDERANGEOFCHIPFLOWSTHATAREFREETOBEFORMED,DEPENDINGONTHEMATERIALANDCUTTINGCONDITIONSALLTHESECHIPSHAVEBEENCREATEDINTURNINGTESTSWITHSHARP,PLANERAKEFACECUTTINGTOOLSSTEADYORCONTINUOUSCHIPFORMATIONISSEENINFIGURE24AASHASBEENASSUMEDINFIGURE22THISEXAMPLEISFOR70/30BRASS,WELLKNOWNASANEASYTOMACHINEMATERIALSOMEMATERIALS,HOWEVER,CANFORMAMORESEGMENTED,ORSAWTOOTH,CHIPEGSTAINLESSSTEELFIGURE24BOTHERSDONOTHAVESUFFICIENTDUCTILITYTOFORMCONTINUOUSCHIPSDISCONTINUOUSCHIPSAREFORMEDINSTEADFIGURES24CFORABRASSMADEBRITTLEBYADDINGLEADAND24DFORAMILDSTEELCUTATVERYLOWCUTTINGSPEEDARE,RESPECTIVELY,EXAMPLESOFDISCONTINUOUSCHIPSSHOWINGALITTLEANDALOTOFPREFAILUREPLASTICDISTORTIONINOTHERCASESSTILLMILDSTEELATANINTERMEDIATECUTTINGSPEEDFIGURE24EWORKMATERIALCYCLICALLYBUILDSUPAROUND,ANDBREAKSAWAYFROM,THECUTTINGEDGETHECHIPFLOWSOVERTHEMODIFIEDTOOLDEFINEDBYTHESHAPEOFTHEBUILTUPEDGETHEBUILTUPEDGEHASTOWITHSTANDTHELOADSANDTEMPERATURESGENERATEDBYTHECHIPFORMATIONASCUTTINGSPEED,ANDHENCETHETEMPERATURE,INCREASES,THEBUILTUPEDGECANNOTSURVIVEORDOESNOTFORMINTHEFIRSTPLACEFIGURE24FMILDSTEELATHIGHERSPEEDSHOWSTHETHINLAYEROFBUILDUPTHATCANEXISTTOCREATEACHIPGEOMETRYTHATDOESNOTLOOKSODIFFERENTFROMTHATOFFIGURE24ATHISCHAPTERWILLBECONCERNEDWITHONLYTHEMOSTSIMPLETYPEOFCHIPFORMATIONCONTINUOUSCHIPFORMATIONFIGURES24AANDFBYASHARP,PLANERAKEFACETOOLFURTHER,ONLYTHEORTHOGONALSITUATIONSECTION221WILLBECONSIDEREDTHEROLEOFMECHANICSISTOSHOWHOWTHEFORCEANDVELOCITYBOUNDARYCONDITIONSATTHECHIPTOOLINTERFACEANDTHEWORKMATERIALMECHANICALPROPERTIESDETERMINETHEFLOWOFTHECHIPANDTHEFORCESREQUIREDFORCUTTINGFORCONTINUOUSCHIPFORMATION,DETERMININGTHEFLOWMEANSATLEASTDETERMININGTHETHICKNESSOFTHECHIP,ITSCONTACTLENGTHWITHTHETOOLANDITSCURVATURENONEOFTHESEAREFIXEDBYTHETOOLSHAPEALONEINFACT,DETERMININGTHECHIPSHAPEISTHEGRANDCHALLENGEFORMECHANICSONCETHESHAPEISKNOWN,DETERMININGTHECUTTINGFORCESISRELATIVELYSIMPLEANDDETERMININGTHESTRESSESANDTEMPERATURESINTHEWORKANDTOOL,WHICHINFLUENCETOOLLIFEANDTHEQUALITYOFTHEMACHINEDSURFACE,ISONLYALITTLEMOREDIFFICULTTHEMAINFACTORSTHATAFFECTTHECHIPFLOWARETHERAKEANGLEOFTHETOOL,THEFRICTION8BETWEENTHECHIPANDTHETOOLANDTHEWORKHARDENINGOFTHEWORKMATERIALASITFORMSTHECHIPSOMEEXPERIMENTALOBSERVATIONSTHATESTABLISHTYPICALMAGNITUDESOFTHEQUANTITIESINVOLVEDWILLNOWBEPRESENTED,BUTFIRSTSOMEESSENTIALNOTATIONANDCOMMONSIMPLIFICATIONSTOTHEFLOWTOBEREMOVEDINCHAPTER6WILLBEINTRODUCEDFIGURE25AISASKETCHOFFIGURE24AITSHOWSTHECHIPOFTHICKNESSTBEINGFORMEDFROMANUNDEFORMEDLAYER（A）（B）（C）（D）9（E）（F）FIG24CHIPSECTIONSFROMTURNINGATAFEEDOFABOUT015MMCUTTINGSPEEDSASNDICATEDM/MINA70/30BRASS50,BAUSTENITICSTAINLESSSTEEL30,CLEADEDBRASS120DMILDSTEEL5,EMILDSTEEL25,FMILDSTEEL55FIG25CHIPFLOWASKETCHEDFROMFIGURE24ABSIMPLIFIEDANDCITSVELOCITYDIAGRAMOFTHICKNESSFTHEFEEDBYATOOLOFRAKEANGLEATHECONTACTLENGTHWITHTHETOOL,OB,ISLANDTHECHIPRADIUSISRREGIONSOFPLASTICFLOWAREIDENTIFIEDBYTHEHATCHEDMARKINGSTHEMAINDEFORMATIONZONE,KNOWNASTHEPRIMARYSHEARZONE,EXISTSAROUNDTHELINEOAFURTHERSTRAININCREMENTSAREFREQUENTLYDETECTABLENEXTTOTHERAKEFACE,INTHESECONDARY10SHEARZONEASIMPLIFIEDFLOWFIGURE25BREPLACESTHEPRIMARYZONEBYASTRAIGHTSURFACE,THESHEARPLANEOAANDNEGLECTSTHEADDITIONALDEFORMATIONSINTHESECONDARYZONEALTHOUGHTHEREGIONMIGHTSTILLBEATTHEPLASTICLIMITFIGURE25BSHOWSOAINCLINEDATANANGLEFTOTHECUTTINGSPEEDDIRECTIONFISCALLEDTHESHEARPLANEANGLEASTHELENGTHOFTHESHEARPLANEOACANBEOBTAINEDEITHERFROMF/SINORFROMT/COS,22COSINTLFIGURE25ALSOIDENTIFIESTHEVELOCITYCHANGE,UPRIMARY,THATOCCURSONTHEPRIMARYSHEARPLANE,WHICHCONVERTSUWORKTOUCHIPITFURTHERSHOWSTHERESULTANTFORCERRESPONSIBLEFORTHEFLOW,INCLINEDATTHEFRICTIONANGLELTOTHERAKEFACENORMALTANLTHEFRICTIONCOEFFICIENTMANDTHUSATTOOAITALSOINTRODUCESOTHERQUANTITIESREFERREDTOLATERTHEMAGNITUDEOFUPRIMARY,ANDOFTHERESULTINGUCHIP,RELATIVETOUWORK,CANBEFOUNDFROMTHEVELOCITYDIAGRAMFORTHESIMPLIFIEDFLOWFIGURE25C（23）COSINSPRIMAYCHPWORKTHESHEARSTRAINTHATOCCURSASTHECHIPISFORMEDISTHERATIOOFTHEPRIMARYSHEARVELOCITYTOTHECOMPONENTOFTHEWORKVELOCITYNORMALTOTHESHEARPLANETHEEQUIVALENTSTRAINIS1/TIMESTHISAPPENDIX1COMBININGTHISWITHEQUATIONS23AND22,THE3EQUIVALENTSTRAINIS（24A）2COSCS3SIN33PRMAYWOKUTFTHUS,THESEVERITYOFDEFORMATIONISDETERMINEDBYA,FAANDTHECHIPTHICKNESSRATIOT/FTHERATIO/,ASWILLBESEEN,ISALMOSTALWAYSINTHERANGE09TO13COS2SO（24B）057TFMALLOCKS188182OBSERVATIONTHATCHIPTHICKNESSISSTRONGLYINFLUENCEDBYLUBRICATIONHASALREADYBEENMENTIONEDFIGURE26DRAMATICALLYILLUSTRATESTHISITISAQUICKSTOPVIEWOFIRONCUTBYA30RAKEANGLETOOLATAVERYLOWCUTTINGSPEEDMUCHLESSTHAN1M/MININANAIRATMOSPHERETHECHIPFORMEDISTHICKANDSTRAIGHTADDINGALUBRICATINGFLUIDCAUSESTHECHIPTOBECOMETHINNERANDCURLEDINTHISCASE,ADDINGTHELUBRICANTCAUSEDTHEFRICTIONCOEFFICIENTBETWEENTHECHIPANDTOOLTOCHANGEFROM057TO025CHILDS,1972THELUBRICATINGFLUIDUSEDINTHISSTUDYWASCARBONTETRACHLORIDE,CCL4,FOUNDBYEARLYRESEARCHERSTOBEONEOFTHEMOSTEFFECTIVEFRICTIONREDUCINGFLUIDSHOWEVER,IT11（A）（B）FIG26MACHININGIRONATLOWSPEEDADRYINAIRANDBWITHCARBONTETRACHLORIDEAPPLIEDTOTHERAKEFACEFIG27ACOLLECTEDDATAONTHEMACHININGOFCOPPER,DRYANDLUBRICATEDOANDBLUBRICANTFFECTSFORARANGEOFCONDITIONSATCUTTINGSPEEDSAROUND1M/MIN12ISTOXICANDNOTTOBERECOMMENDEDFORUSETODAYINADDITION,CCL4ONLYACTSTOREDUCEFRICTIONATLOWCUTTINGSPEEDSFIGURE27BRINGSTOGETHERRESULTSFROMSEVERALSOURCESONTHECUTTINGOFCOPPERITSHOWS,INFIGURE27A,FRICTIONCOEFFICIENTSMEASUREDINAIRANDCCL4ATMOSPHERESATCUTTINGSPEEDSFROM1TO100M/MIN,ATFEEDSBETWEEN01AND025MMANDWITHCUTTINGTOOLSOFRAKEANGLE6TO40ATTHEHIGHERSPEEDSTHEFRICTIONREDUCINGEFFECTOFTHECCL4HASBEENLOSTMALLOCKWASRIGHTTOBEPUZZLEDBYHOWTHELUBRICANTREACHESTHEINTERFACEBETWEENTHECHIPANDTOOLHOWLUBRICANTSACTINMETALCUTTINGISCONSIDEREDFURTHERINSECTION242THERANGEOFFRICTIONCOEFFICIENTSINFIGURE27AFORANYONESPEEDANDLUBRICANTPARTLYCOMESFROMTHERANGEOFRAKEANGLESTOWHICHTHEDATAAPPLYHIGHERFRICTIONCOEFFICIENTSAREASSOCIATEDWITHLOWERRAKEANGLESFIGURE27AALSOSHOWSHOWBOTHLUBRICATINGFLUIDANDRAKEANGLEAFFECTTHECHIPTHICKNESSRATIOBOTHLOWFRICTIONANDHIGHRAKEANGLESLEADTOLOWCHIPTHICKNESSRATIOSGENERALEXPERIENCE,FORARANGEOFMATERIALSANDRAKEANGLES,ISSUMMARIZEDINFIGURE27BINTHECONTEXTOFMETALCUTTING,LOWFRICTIONCOEFFICIENTSANDCHIPEQUIVALENTSTRAINSFROMEQUATION24BARE025TO05AND1TO3RESPECTIVELYWHEREASHIGHFRICTIONCOEFFICIENTSANDSTRAINSAREFROM05TO1ANDINAFEWCASESHIGHERSTILLANDUPTO5HIGHWORKHARDENINGRATESAREALSOFOUNDEXPERIMENTALLYTOLEADTOHIGHERCHIPTHICKNESSRATIOSALTHOUGHITISDIFFICULTTOSUPPORTTHISSTATEMENTINAFEWLINESINANINTRODUCTORYSECTIONSUCHASTHISTHEREASONISTHATITISDIFFICULTTOVARYWORKHARDENINGBEHAVIOURWITHOUTVARYINGTHEFRICTIONCOEFFICIENTONEMODELMATERIAL,WITHAFRICTIONCOEFFICIENTMORECONSTANTTHANMOST,ISABRASS70CU/30ZNFIGURE28ASHOWSTHEWORKHARDENINGCHARACTERISTICSOFTHISMETALTHECHIPSFROMWORKMATERIALPRESTRAINED,FOREXAMPLETOPOINTC,MAYEXPECTTOBEWOR
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