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工艺夹具设计课程论文 论文名称： 金属切屑变形专 业： 机械工程系班 级： 机械111班学 号： 201106013102学生姓名： 李媛媛 指导老师： 陈剑飞 2012 年 10 月 30 日 前言 在机械制造各行业的工艺过程中广泛应用着各种不同的，用以固定加工对象，使之占有正确位置，以便接受施工的一种工艺装备，统称为夹具。因此无论是在机械加工，装备，检查，还是焊接，热处理等冷，热工艺中，以及运输工作中都大量采用夹具。但在机械加工中应用最为广泛的是金属切削它是获得高精度和低表面粗糙度零件的重要方法，其工作量一般约占机械制造总工作量的百分五十。为了保证较高的加工质量，切削加工仍将是机械零件制造中最重要的手段。为此，在本次设计中，我选择了金属切削变形 本文主要围绕金属在切削时发生变形为中心，首先通过参加实习让我们对切削有了初步的了解，然后通过老师的指导，我对切削有了更深的了解，尤其是切削变形区。在查阅了相关书籍和网上查询下相关资料下完成这次课设设计。 关键词： 变形区 切削变形 一、滑移与滑移线 机械制造是利用金属塑性变形机理，采取滚压、轧制、冷拔或切削加工等方法，使零件达到要求的形状和尺寸。根据金属塑性变形理论可知，金属产生塑性变形的基本机理是滑移，即清移是金属最主要的塑性变形方式。金属的滑移仅在剪应力作用下才能发生，即当剪应力t达到金属材料的剪切强度极限ts时，便会产生塑性变形。在平面变形条件下，多晶体金属中的滑移是沿最大剪应力方向发生的，即滑移带与最大剪应力迹线相重合。假设在连续应力场(塑性区)内最大剪应力迹线是无限密集的，则沿最大剪应力方向不断由一点到与其无限接近的另一点，即可在变形平面上绘出两组相互正交的曲线(如图1所示)，从而形成由切屑形成过程中第一变形区内部分滑移线与流线(或相邻部分)组成的格子。 二 、 切屑形成滑移的原理 在刀具刚与工件接触的瞬间，工件内部产生弹性应力和弹性变形。随着切屑运动的继续，刀具对工件的挤压作用不断加强。当工件材料内部的剪应力达到屈服极限时，被切屑速度的金属开始沿最大剪应力方向滑移，产生塑性变形。以图2-19中的点p为例，当p点按切屑速度v的方向移动到点1的位置时，oA面上的剪应力开始达到材料的屈服强度，本来点1按速度v应移动到2，由于产生了滑移，合成运动的结果，是点1流动到2,22就是它的滑移面，点2的合成速度的合成速度方向应为给点的切线22。但随着滑移的产生，剪应力由于变形强化而渐渐加大，点2并不是按合成速度方向移动到3，而是由于进一步的滑移流动到了点这样继续下去，直到点4为止，其流动方向与前刀面平行，滑移停止。于是，被切屑层与工件本体分离，形成切屑沿前刀面排出。OM称为终滑移面。滑移面面与终滑移面面之间的变形区AOM称为滑移变形。 三、切屑变形1、 第一变形区 滑移变形区称为第一变形区。实际上，始滑移面与终滑移面的夹角很小。切削过程中的滑移越严重，则剪切角越小，变形越大。在第一变形区内，变形的主要特征是沿滑移线的剪切变形，而滑移的结果则造成材料晶粒的纤维化。见图（a) 滑移前的晶粒可看成是圆的颗粒。在剪应力的作用下晶格内的方向的晶面发生位移，是晶粒变成椭圆形，直至滑移结束。见图（b)纤维方向与剪切面有一定的夹角（见图如下） 随之产生材料的加工硬化，第一变形区是切削过程的主要变形区，是切削力和切削热的主要来源。2、 第二变形区 切屑沿前刀面排出是进一步受到前刀面的挤压和摩擦，是靠近前刀面的金属纤维化，纤维化方向基本上和前刀面平行。这一区域成为第二变形区。该区的变形主要集中在与前刀面摩擦的切屑底层薄层金属里，表现为晶粒的再度伸长，纤维化的方向与前刀面平行。第二变形区的摩擦力以及有摩擦而长生的切屑热是刀具磨损的主要因素。3、 第三变形区 已加工表面受到刀刃钝圆部分和后刀面的挤压与摩擦，产生变形与回弹，造成纤维化与加工硬化。这部分称之为第三变形区。在切削加工中使用的道具，无论刃口磨得如何锋利，实际上总是弧形的。由于刃口圆弧的影响下刃口挤压在工件表面上，是这层金属产生弹性变形与塑性变形。刀刃挤压过后已加工表面又会产生弹性恢复，它是后刀面以加工表面在一段长度上接触并摩擦。刀具的前角与后角越小，刃口圆弧的长度就越大，刃口的挤压和摩擦也越严重。第三变形区主要影响以加工表面的质量，包括表面粗糙度和表面物理机械性能，也造成后刀面的磨损。这三个变形区汇集在刀刃附近，切削层金属在此处与工件母体分离，一部分变成切屑，很小一部分留在以加工表面上。 第一变形区 近切削刃处切削层内产生的变形区； 第二变形区 与前刀面接触的切屑底层内产生的变形； 第三变形区 近切削刃处以加工表面内产生的变形区；总之三个变形区的作用和影响不是孤立的，而是相互联系的4、 总结 本论文主要研究了以下内容：滑移与滑移线、切