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高速 切削 切屑 形成 调查

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在高速端铣切削中切屑形成的调查,高速,切削,切屑,形成,调查

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湖南工业大学本科生毕业设计（论文）摘 要本课题结合生产实际，在农用运输车的基础上对低速载货汽车车架及悬架系统进行了设计。设计内容主要包括：参与总体设计；车架、悬架结构型式分析和主要参数的确定；车架、悬架结构设计。整个设计过程遵循以下原则和技术标准：规范合理的型式和尺寸选择，结构和布置合理；保证整车良好的平顺性能。工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；尽量使用通用件，以便降低制造成本；在保证功能和强度的要求下，尽量减小整备质量。低速载货汽车上用得比较广泛的是边梁式车架和非独立悬架，因为边梁式车架和非独立悬架结构简单，比较经济实用，便于维修和改装。考虑到车架和悬架在整车设计中的作用，首先进行了车架、悬架的总体设计，然后对车架、悬架结构进行了设计，最后对车架、悬架的结构进行了受力综合分析，在次基础上确定了它们的主要参数。关键词： 低速货车，车架，悬架，设计ABSTRACTThis topic combined production with the actual and based on the agriculture transport vehicle foundation, the low speed truck frame and suspension system have been designed. The main content of the design include: the design of the participation system, analysis of the structure pattern of the frame and suspension and determination of the main parameter, design of the structure of the frame and suspension.During the entire design process, the principles and the technical standards are followed: the reasonable pattern and the size, the structure and arrangement; the good smooth performance of the entire vehicle; with reliable work, simple structure, loading and unloading, advantageous for the service and the adjustment; as far as possible general parts, in order to reduce the cost of the production, the function and the intensity request are guaranteed, the quality is reduced as far as possible.The side frame and non- independent suspension are used quite widely on the low speed truck, because the side frame and non- independent suspension structure are simple, economical and practical, advantageous for the service and the refit. Considered the function of the frame and suspension in the entire vehicle design, firstly that the whole of the frame and suspension system is carried on designing, then the structure of the frame and suspension have been carried on designing, finally the stress generalized analysis of the structure of the frame and suspension has been carried on, their main parameter has been determined in the inferior foundation.Key words：Low Speed Truck， Frame， Suspension，design? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?!#? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? !? ? ? ?# ? $? ? ? ? ? ? ? ? ? ? $? ? ? %? ? ? ? $? ? ? ? ? ? ?$? ? ? ? &? ? ? !( ? ? !?) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? *+(*# ? ,? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? $? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?$? $ ? ? ? ?-? .? -/0 ? ? ? ? ? 1? ? ? $? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? $? ? ? ? ? .? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? $? ? ? ? ? ? ? $? %? ? 3? ? ?$? $ ? ? ? ? ? ? $? ? $? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? $?$? ? ? ? ? ? ? 44?$? ?55 ? ? ? ? ? ? ? ? ? $? ? ? 6* -? ? ?7? %? ? ?$?% ? ? ?8 &? ? ?8 &?8 !? ? ?8 %?$? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? .?9? ? ?$? ? ? ? ? ?$? ? ? 2? ?#? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?$? ? ? ? ? ? $? ? ? ? ? ? ? ? .? ? $? ? ? ? ? $?#? ? ? ?2? ? ? :?$? ? ? 2? ?#? ? ? ? ? ? ? $? ? $ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?$? ? ? ? ? ? ? ? $? ? ? ? ? ? ?# ? $? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?#? ? ;6? ;(? ? ? ?#?$? ? ? ? ? ? ? ? ?$? ? ? ? ? ? ? ? ? ?#? ? $? ? ? ?$?$? ?2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?.? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? .? ? ? ? ? ? ? ? ? ? $? ? ? ? ? ? $? ? ? ? ? ? ? ? ? ?$? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? $? ? ? ? ? ;)+? ? ? ? ? ? ;6? ;? ? ? ?$? ? ? ? ?$? ?$? $ ?#? ? ;6.? ;? ? ? ? ? ? ? ? ? .? ? ? ? ? $ ? ?/%. 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(二) 切断的状态; (三)剪修剪区可变性; (四) 改变刀具上的磨擦力状态(第二次的剪区); (五) 最初区和第二区的关系 (六) 刀具的结构和切屑过程的交互作用，也就是,动态因素。 上述的因素的细节将在稍后讨论。 然而，在本文中，主要讨论在切削过程中动态因素的影响。 3. 建立实验 实验在高速加工中心 Makino V-55 上被引导。用于这一项研究的机械条件是是: 变细长速度， 1030 k 的转/每分; 轴向切断深度从 0.1 变化到 0.8 毫米; 而且补给率是在 0.025-0.05 毫米/齿的范围中。 测试材料是AISIH13,硬度HRC55，而且它的化学成分是: C: 0.37%,Cr: 5.3%; W: 1.4%; Mo: 0.4%; Mn: 1.0%; Si: 1.0%. 铣刀是一个 12 毫米固体碳化物和 TiA1N 涂料的球面的端铣刀。螺旋角300 的,刀具的前倾角 从 00 变化到 30，在切削刃和间隙角中从 11 变化到 13。在实验中刀具工件保持垂直。， 一个 Kistler 测力计用来测切削力。 力信号以一个 12,000个试样/s/通风槽的抽样率被多的通风槽 DAT(数传声音带子) 记录机。 一个光学显微镜被采用观察刀具。 过程被一个 HP 示波器检测。 所有的切削在干的情况下进行。 切屑的 SEM 和 EDX 分析被实行，而且分别的图像被轮流。 切屑试样在每个切削结束的时候被收集,其余被一个高压力空气喷嘴吹走避免来自不同的切削的切屑的混入。 4. 结果和讨论 在研究中被发现切屑可分为四种类型。第一型:切屑形成，型 2: 不稳定的切屑, 型 3: 具决定性的切屑和型 4: 严格的切屑。第一型是稳定的加工的产品。型 2-4 切屑和不同严重的振动过程发生。 当刀具是在它的磨耗标准里面，排除刀具的磨耗的时候，所有的切屑从加工过程中获得。4.1.型 1 切屑形成 图 1 A 表示因为它的形状和几何形状符合得较好，所以切屑从稳定的切断获得,被定义为一个稳定的切屑，稳定过程如图 2 。 用球面端铣切削在正常产品一个被弯曲两次的切屑 5. 从图 1 A ，稳定的切屑的形状与一个锥形类似。 这被归因于球面的端铣刀的在切削片段的几何学。切屑形成在一个球形的帽上发生。因此，对于积削容积的相等，切屑几何学影响较低,那个尺寸和每个切削的形状将会与一个适度同种的工作材料是相同的。 在切削的过程中，切削刃的不同部分是各不相同的。 另外, 所有切削刃的点, 按照他们的不同切削角,必须承受不同的负载。图 2 B 的阴暗面积表现面积，刃口在一个旋转装置中移动过程,也就是刀具-工作件连络面积。 刀具与工作件成垂直。，刀具尖端在大小方面虽然非常小,实际上不在切削中起作用，因为它的切断速度是零。 这就是为什么切屑不是一个完全锥形和图 2 B 的片碎区域是如何形成。 由于它被刀具尖端分离开，所以锥形的顶端看不见,这恶化表面的性质。 如此一个较好的策略是倾斜刀具，以便切削刃边缘与刀具一起预订, 像Schulz 所建议。 在图 2 B,O 代表刀具尖端,所以区域 BOC 表现被刀具尖端擦离开的工作件的部分。 在稳定的切断中,刀具与工作件接触长度就是被预计的刃口长度。在分割区域如图 2 中被显示 ABCD 。 区域ABCD 也代表切削刃与工作件接触稳定的面积。接着发现一个不稳定的加工过程, 切削刃与工件接触面积和长度实质上总是有差异。以稳定的切断在一个齿接触期间,时期,将有一切屑生产。 图 3 举例说明在稳定切削过程中，切断刃的运动区域。 这种切屑形成被归因于二个因素:剪切过程，它是依赖球面端铣刀的几何学，也就是切削的区域几何学。 球面端铣刀的几何形状，决定了稳定切削区域的几何形状，在稳定的切削过程中有相对优势的决定效果。 剪切开始于当刃口开始接触工作件。 如使刀具旋转,最初的变形区也适当地移动。切屑从刀具第一个倾斜面流到刀具的第二个倾斜面的过程中，切屑也就在形成了。 同时，切屑的中心向上扩大。 这一个过程是连续，直到切屑的上面边的运动是刀具的第二个倾斜面时 。 然后切屑沉积在第一个和第二个倾斜面之间,没有方法移动并且卷曲如图 2 A 所显示的面,造形第二个变形区。 在稳定的切削过程中，槽是切屑唯一向前移动的路径。注意，刀具正在旋转,这一个积屑实际上被造形如一个锥形。 这就使它变成了两次-弯曲的锥形。 当被产生的切屑离开时，剪切被完成，而且当刀齿离开工件的时候，切屑卷曲也同时停止。 在切屑形成过程中将不会有切屑- 工作件相接触。当刀齿离开工件的时候，一个切屑形成过程完成。 另外的一个刀齿将会依次与工作件一起接触，而且切屑形成再一次开始。在 HSM 中是广为人知的，很多的切削热进入切屑之内被转移。 在切屑面积中的温度, 尤其在切屑的较低边中, 将会非常高。 正常地 T2 是比 T1 高, 所以热应力将会产生导致切屑弄卷到一个较小的半径。 (如图 4) 切屑将会像一个热的双金属的弹簧, 虽然切屑较低部分和刀具面之间很少磨擦。 当 T2 比 T1 高许多的时候,切屑将会向曲率的中心卷。 通过切屑颜色的分析查证, 切屑热比较低的部分颜色总是很比较黑暗比上面的面, 意谓被氧化的范围以由一个较高的温度所引起。 在切屑和倾斜面面之间的磨擦是无关重要的。 从 EDX 分析图解 (图 5) ，没有涂料 (TiA1N) 和接合料 (钴) 的机械要素被发现,这证明没有刀具材料转移到切屑之中。 占优势的刀具磨耗机械装置被发现是第一流侧面磨损 (图 6) 。最大的磨损总是以最高的切削速度刃口部分发生。 这也说明了在倾斜面上的磨损上微小的。在稳定的切屑过程中， 切屑的产生像在第一个和第二个倾斜面面之间交互作用的结果。如早先所说的, 切屑在高的割削速率下面的分割正常地被归因于 断热的剪 现象,通常在连续加工时像旋转或钻孔3-8 中被发现。但是它在球面端铣是可疑的。 “adiabatic shear”有一些重要事物发生。 应该也有材料。 将会有缺陷，而且应变在切屑的表面中发现。 从图 1 A ，没有如此的现象被观察。 如此得出一般结论:”adiabatic shear”不是端铣的切屑分割所造成； 切屑借着旋转刃口使其发生。在球面端铣的切屑形成过程中,在特定的切削条件之下也存在一个 分割 现象。 理由被发现是本身振动而不是断热的剪切。 这导致型 2 切屑形成。 4.2. 型 11 切屑形成 图 7 A 表示一个从振动获得的典型切屑。叫做一个不稳定的切屑或元素的切屑。它通常起因于从刀具尖端开始的周期破裂。 有时它是在工作材料中发生的断热剪的结果。 在这一项研究中，原因发现是被刺激的自己振动，叫做型振动。 因为一个型 2 切屑是有特色的，振动作记号。 (如图 7 B 的圈)在实验中，当那出现不同寻常的时候,这将产生一个不平顺表面粗度，而且加工面将会有被不光 (迟钝的) 。切屑是一个以几何学相当好，符合削减分割如图 8 所示。 在图 7 B 中显示的振动形状标志也是符合切屑的形成。刃口接触面积在图 8 中显示,通过它清楚地看见到一个切屑的形成切屑接触面积是非常小的，稳定切断与那相较的地方，面积被显示阴暗的。 shadedarea 是被分开。 每个阴暗的面积代表一个元素的切屑。 这种稳定切屑形成机理的差异来自significandy 。当振动完全发生时候, 刃口不再移动，以某种方式在稳定的切削 , 但是在振动中，当它正在旋转的时候， 在一个刀齿接触的时候，时期 , 在稳定的切断中刃口没有总是与工件的接触, 但是当它离开一个元素的切屑时候，也就是完全地离工件。 为了要离开另外的元素切屑,它将会再一次恢复到工件表面并且重复过程。 如图 9 表示的实线运动。 实线以代表切削场所 区域ACB 交叉,意谓刃口将会跳跃离表面一阵子。在被观察一个齿接触的时期,复合式的切屑被生产,在稳定的切削中，一个切屑被生产。产生一个比稳定的切屑的时候，对于刃口只需要经过一个非常小的角旋转，切削过程短许多。 这是一种完全被发生的振动,叫做型一振动。振动的方向是在轴向，以刃口联接刀具为中心。基于事实，切屑是同一的形态，并且按规定尺寸制作，而且振动也均匀地被生产, 振动被期望是一常数振幅和时期。广为人知那一个振动是一种任意的振动。 这里在于振动方向的持续变化。 这是对于 分段 切屑形成的现象处理。 这种切屑形成再一次被发现不恰当的对断热的剪切。明显的刃口运动引起分割。 4.3. 型 111 切屑形成 当型 2不稳定切削的时候，型 3 切屑不完全地分割。 叫做决定性的切屑, 代表型 B 振动。 图 10 A 的产生切屑是有波浪形，几乎对称,像一个正弦波。 在切屑形成的这一型111中，只有一个切屑是在稳定的切断中同样地生产，在一个单一切削过程中，刀齿接触时期，它是不像是 完全 ，因为有一些楔。 振动标志也不同于图 10 B 看来的型 2 切屑的那些。这种切屑形成对于其它的也被注意在切削,从型一振动和稳定的切断分别。 这些特性成为型 3 切屑的形成因素,象征型 B 振动。 型 3 切屑组成或多或少连接了机械要素。因此，它通常起因于智能迟滞的层高度一个周期变动,但是非常少有通往交互区剪切屑的变形。随同成形的切屑厚度不同( 切断深度)，斜角度和间隙角的循环变化。 加工过程中刃口运动在切削的程序中，这样产生上述的这些变化。 工件二类型的不安定性 ( 材料上升温暖气流不安定性和adiabatic shear) 在部份的切屑形成方面依次不在这一个切屑的形成方面扮演重要角色。在球面端铣过程中,由于流动的高速，相当多的热能发散，而且由于低的热变形，沿着滑动摩擦 (破裂) 表面造成热的软化处理和相当多的表面质量。有趣是发现在切屑的这二个类型之间， 振动在表面精度上被留下的标志建议 型 B 振动不比 型 C 严格。图11 和 12 提供型 B 振动图解式的示范。在图 11 中，实线为以刀具运动的场所不交叉稳定的切削, 意谓刀具总是接触在- 削削的区域。在型 B 振动中，刃口发生了关于型一的一个相似的模型振动，而且它通常在一个 具有决定性的 切断的深度发生, 超过这一振动将会完全地发生，而且一个型 2 切屑将会被生产。 在这个切削的深度，表示刃口强烈趋向，但是振动不完全地发生。 当刀具旋转的时候，刃口也在振动。振幅是比那更小的一个振动。见图 12 的实线，不以 ACB 曲线交叉, 意谓刀具不完全地离工件,这是切屑为什么不完全地分开的理由。4.4.型 4 切削形成 在图 13 A 中被显示的切屑在加一个远的切削深度，超过被获得最大的稳定切削深度。它被定义为一个严格的切屑过程。 形状像稳定的已经被水平地扩大的切屑。这意谓没有切屑卷曲程序。在这里明显的压缩标志在切屑表面上被观察, 来自刃口 (图 14) 的运动。 因为高切屑负载和有限制的旋转轴向力, 刃口在低的振动和小的振幅。切屑被远离工件,在非常小剪切的地方， 如此切屑变成平面状。 在这一