核桃去壳器设计与三维建模【3张图/7000字】【优秀机械毕业设计论文】

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A0-台式核桃夹总装图.DWG

A1-本体.DWG

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关键词：: 核桃去壳设计三维建模优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份,27页,7000字左右.
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诚信承诺书.doc
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A0-台式核桃夹总装图.dwg
A1-本体.dwg
A1-连杆.dwg

任务书

毕业设计（论文）题目基于solidworks核桃去壳器设计与三维建模
毕业设计（论文）主要内容和要求：
设计一个核桃去壳器。设计时应满足如下基本要求：
1）设计结构合理，简便可靠。
2）对核桃去壳器的零件用solidworks进行三维实体建模。
毕业设计（论文）主要参考资料：
Solidworks实体设计教程
Solidworks实体建模与分析
机械设计
机械原理

毕业设计（论文）应完成的主要工作：
1）对核桃去壳器结构进行调查分析，确定设计方案。
2）对核桃去壳器的零件用solidworks进行三维实体建模。

中国地质大学长城学院毕业设计开题报告

毕业设计题目基于solidworks的核桃去壳器设计与三维建模
一﹑选题的目的与意义
核桃，原产于近东地区，又称胡桃、羌桃，与扁桃、腰果、榛子并称为世界著名的“四大干果”。既可以生食、炒食，也可以榨油、配制糕点、糖果等，不仅味美，而且价值营养很高，被誉为“万岁子”、“长寿果”，据测定，每100克核桃中，含脂肪50～64克，核桃中的脂肪71%为亚油酸，12%为亚麻酸，蛋白质为15～20克，蛋白质亦为优质蛋白，核桃中脂肪和蛋白是大脑最好的营养物质。糖类为10克，以及含有钙，磷，铁，胡萝卜素，核黄素，维生素，胡桃叶酸，磷脂等营养物。
正因为其营养价值极高，所以是现代生活必不可少的食物。但其外壳坚硬无比，想吃到里面的果肉，真是难上加难。这个也是困扰很到想吃核桃但有不想费事的人。超市有买包装好的核桃仁，但经过加工后营养价值必定有所损失。所以用来拨核桃的工具就这样诞生。台式核桃夹，是我的设计与研究课题，其轻便快捷，价格实惠，操作简单，深受广大喜食核桃的消费者所喜欢。虽然结构简单，但社会需求很大。所以对台式核桃夹的研究，设计，与改进有这重大意。
二﹑研究现状及发展方向
目前市场上拨核桃的工具分为两类，一类为手钳式，如下图所示，这中核桃夹的工

图一手钳式核桃夹
作原理是利用杠杆原理，在一个固定的位置上，手钳的两个钳柄相对或者相向运动，用这个力压碎核桃，这种核桃夹的优点是结构简单，价格便宜，便于携带。缺点也有，就是适合有力气的人来用，老人小孩不适合用，因为需要很大力气。有的时候力气太大核桃会碎，容易滑落，并且距离不好调整，每次核桃的大小不一，不经常用的人距离把握不准，所以使用起来特别不方便，适合经常用的人使用，不然想看到完整的核桃仁是难。
另一种拨核桃的工具是台式核桃夹，也是我的设计与研究课题，如下图：

图二台式核桃夹三维实体图
从图上可以看出，台式核桃夹相对于手钳式的比较复杂，台式核桃夹的工作原理是在利用杠杆原理的基础上在利用连杆机构，手柄越长就越容易压碎核桃。并且右边的螺杆可以调节距离，当核桃大时候，或者者小的时候都可以调节到一定的距离然后手柄压到底也不会压碎核桃。另外台式核桃机的好处是其他一些坚果都可以用台式核桃机拨壳。另外老人和小孩都可以轻松的用。
三﹑研究内容及方案
本课题，我的主要任务是用Solidworks2010对台式核桃机经行仿真和设计改进，具体设计方案是省力，所以用杠杆和连杆机构。另外，因为核桃机属于食品机械，所以对材料的选择也是至关重要的。如下图，台式核桃机有如下几个零件组成。
1. 底板
2. 手柄组件
3. 活动杆
4. 调整螺杆
5. 连接架和连接杆

这个几个零件的选材一般会选择健康无毒的材料。底座木质板，余为铸铁喷漆或电镀件，木质手柄。可夹坚果类最大为45mm。
其中在活动杆和调整螺杆的两个端面上加工的时候留有凸台，如下图：

这个凸台的作用是在压核桃的时候，防止核桃旋转，另外有这个凸台，核桃壳容易破碎，桃仁不容易碎掉。
台式核桃机的核心部分，也是区别台式核桃机和手钳式核桃夹的主要区别地方，如下图，

这个是利用了杠杆和连杆机构，下压手柄的时候，连接架会利用连杆的原理左右移动，成一定角度。
但活动杆水平左右移动，这样的好处是使核桃受力均匀。有时候核桃大小不一样，有时候夹的不一定是核桃，有可能是其他一些比核桃小的坚果，这个时候就要需要有调整机构，不然不是压不到核桃就是容易把核桃压碎。这个机构如下图所示：

将螺杆向前调整时可以拨掉一些比核桃小的坚果，将螺杆向后调节，可以拨一些比核桃大一点的坚果。差不多大小的坚果，调节到一定距离后，手柄压到底也不会压碎果仁。

五、进度安排
序号毕业设计各阶段内容时间安排备注
1 市场调研，查阅资料，完成开题报告； 2010.12.10—2010.12.20
2 结合课题进行外文资料阅读，完成英文翻译； 2010.12.21—2010.12.31
3 学习相关的知识、熟悉有关的资料，完成文献综述； 2011.1.1—2011.1.20
4 构思台式核桃夹具体结构 2011.1.21—2011.2.1
5 对核桃夹进行三维模拟和优化 2011.2.2—2011.3.20
6 对台式核桃夹进行实体建模 2011.3.21—2011.4.20
7 整理资料，编写设计说明书；准备答辩。 2011.4.21—2011.5.5
六、预期结果
通过对市场上现有核桃夹的调研与改进，通过Solidworks2010对台式核桃夹的设计与仿真，是我对这个软件有了更深的了解与应用。并且对台式核桃夹的结构有个更深的了解和构思。
七、参考文献
[1] 徐憬.机械设计手册.机械工业出版社，2000.6
[2] 张普礼.机械加工工艺装备.东南大学出版社，2002.3
[3] 刘思.食品机械的开发与研究 2000.7
[4] 正亚军食品材料的应用于研究2001.3
[5] 周长城，Solidworks2010高级应用于研究，1997.7

摘要
随着中国经济的发展，人民的生活水平不断提高。以前是希望吃饱，然后是希望吃好，现在的希望是吃精，不是希望补脂肪而是希望补脑。药物补脑不仅有副作用而且效果不明显。在这样的情况下，核桃以及其他及坚果类食物就特别受到现代人的喜爱。但核桃和其他坚果的外壳太过坚硬，即使夹碎了也容易把里面的仁弄坏。在这样的情况下剥核桃的工具就应用而生，纵观市面上的所有工具，台式核桃夹深受广大客户的喜欢。
我设计的题目是基于solidworks的核桃去壳器设计与实体建模。在本次设计中我将对核桃破壳计算分析，改进台式核桃夹的构成并对其进行实体建模。
关键词：台式核桃夹；实体建模；核桃破壳计算分析；
ABSTRACT
With the development of China's economy, the improvement of people's living standard. Before is hope full, then wish to eat, the hope is to eat. Not hope make fat but hope that the brain. Drug brain not only side effects and the effect is not obvious. In this case, walnuts and other nuts and is especially popular with the modern people. But the walnuts and other nuts shell too hard, timely break is also easy to break inside the kernel. In a case like peel walnut tools and applications of health, in the market all the desktop tools, walnut clamp by the majority of customers love.
I design topic is based on the SolidWorks walnut sheller design and motion simulation. In this design I will for breaking walnut shell analysis, improved desktop walnut folder structure and its simulation.
Keywords: Table Walnut clamp; motion simulation; breaking walnut shell analysis;

目录
1 绪论 1
1.1 SOLIDWORKS的发展和荣誉 1
1.2 本论文的背景和意义 3
1.3 核桃夹的简介 3
2 设计内容与方案 5
2.1 核桃夹的受力分析 5
2.1.1确定夹核桃所需力 5
2.1.2建立机构模型，确定主要杆件尺寸 8
2.2 校核杆1和杆2的强度 9
2.2.1杆1强度校核 9
2.2.2杆2强度校核 10
2.3 设计创新 11
3 简述零件设计过程 13
4 台式核桃夹各部件的选材 23
结论 25
参考文献 26
致谢 27

核桃去壳器设计与三维建模

内容简介：: 中国地质大学长城学院毕业设计（论文）任务书学生姓名高一文学号 05208301 班级 08 机制 3 班指导教师杨淑华职称工程师单位中国地质大学长城学院毕业设计（论文）题目基于桃去壳器设计与三维建模毕业设计（论文）主要内容和要求：设计一个核桃去壳器。设计时应满足如下基本要求： 1）设计结构合理，简便可靠。 2）对核桃去壳器的零件用行三维实体建模。毕业设计（论文）主要参考资料：体设计教程体建模与分析机械设计机械原理毕业设计（论文）应完成的主要工作： 1）对核桃去壳器结构进行调查分析，确定设计方案。 2）对核桃去壳器的零件用行三维实体建模。中国地质大学长城学院毕业设计开题报告学生姓名高一文学号 05208301 专业班级 08 机制 3 班指导教师杨淑华职称工程师单位中国地质大学长城学院课题性质设计论文课题来源科研教学生产其它毕业设计题目基于核桃去壳器设计与三维建模一选题的目的与意义核桃，原产于近东地区，又称胡桃、羌桃，与扁桃、腰果、榛子并称为世界著名的“ 四大干果 ” 。既可以生食、炒食，也可以榨油、配制糕点、糖果等，不仅味美，而且价值营养很高，被誉为 “ 万岁子 ” 、 “ 长寿果 ” ，据测定，每 100 克核桃中，含脂肪 5064 克，核桃中的脂肪 71%为亚油酸， 12%为亚麻酸，蛋白质为 15 20 克，蛋白质亦为优质蛋白，核桃中脂肪和蛋白是大脑最好的营养物质。糖类为 10 克，以及含有钙，磷，铁，胡萝卜素，核黄素，维生素，胡桃叶酸，磷脂等营养物。正因为其营养价值极高，所以是现代生活必不可少的食物。但其外壳坚硬无比，想吃到里面的果肉，真是难上加难。这个也是困扰很到想吃核桃但有不想费事的人。超市有买包装好的核桃仁，但经过加工后营养价值必定有所损失。所以用来拨核桃的工具就这样诞生。台式核桃夹，是我的设计与研究课题，其轻便快捷，价格实惠，操作简单，深受广大喜食核桃的消费者所喜欢。虽然结构简单，但社会需求很大。所以对台式核桃夹的研究，设计，与改进有这重大意。二研究现状及发展方向目前市场上拨核桃的工具分为两类，一类为手钳式，如下图所示，这中核桃夹的工图一手钳式核桃夹作原理是利用杠杆原理，在一个固定的位置上，手钳的两个钳柄相对或者相向运动，用这个力压碎核桃，这种核桃夹的优点是结构简单，价格便宜，便于携带。缺点也有，就是适合有力气的人来用，老人小孩不适合用，因为需要很大力气。有的时候力气太大核桃会碎，容易滑落，并且距离不好调整，每次核桃的大小不一，不经常用的人距离把握不准，所以使用起来特别不方便，适合经常用的人使用，不然想看到完整的核桃仁是难。另一种拨核桃的工具是台式核桃夹，也是我的设计与研究课题，如下图：图二台式核桃夹三维实体图从图上可以看出，台式核桃夹相对于手钳式的比较复杂，台式核桃夹的工作原理是在利用杠杆原理的基础上在利用连杆机构，手柄越长就越容易压碎核桃。并且右边的螺杆可以调节距离，当核桃大时候，或者者小的时候都可以调节到一定的距离然后手柄压到底也不会压碎核桃。另外台式核桃机的好处是其他一些坚果都可以用台式核桃机拨壳。另外老人和小孩都可以轻松的用。三研究内容及方案本课题，我的主要任务是用台式核桃机经行仿真和设计改进，具体设计方案是省力，所以用杠杆和连杆机构。另外，因为核桃机属于食品机械，所以对材料的选择也是至关重要的。如下图，台式核桃机有如下几个零件组成。 1. 底板 2. 手柄组件 3. 活动杆 4. 调整螺杆 5. 连接架和连接杆这个几个零件的选材一般会选择健康无毒的材料。底座木质板，余为铸铁喷漆或电镀件，木质手柄。可夹坚果类最大为 45 其中在活动杆和调整螺杆的两个端面上加工的时候留有凸台，如下图：这个凸台的作用是在压核桃的时候，防止核桃旋转，另外有这个凸台，核桃壳容易破碎，桃仁不容易碎掉。台式核桃机的核心部分，也是区别台式核桃机和手钳式核桃夹的主要区别地方，如下图，这个是利用了杠杆和连杆机构，下压手柄的时候，连接架会利用连杆的原理左右移动，成一定角度。但活动杆水平左右移动，这样的好处是使核桃受力均匀。有时候核桃大小不一样，有时候夹的不一定是核桃，有可能是其他一些比核桃小的坚果，这个时候就要需要有调整机构，不然不是压不到核桃就是容易把核桃压碎。这个机构如下图所示：将螺杆向前调整时可以拨掉一些比核桃小的坚果，将螺杆向后调节，可以拨一些比核桃大一点的坚果。差不多大小的坚果，调节到一定距离后，手柄压到底也不会压碎果仁。五、进度安排序号毕业设计各阶段内容时间安排备注 1 市场调研，查阅资料，完成开题报告； 2 结合课题进行外文资料阅读，完成英文翻译； 3 学习相关的知识、熟悉有关的资料，完成文献综述； 4 构思台式核桃夹具体结构 5 对核桃夹进行三维模拟和优化 6 对台式核桃夹进行实体建模 7 整理资料，编写设计说明书；准备答辩。六、预期结果通过对市场上现有核桃夹的调研与改进，通过台式核桃夹的设计与仿真，是我对这个软件有了更深的了解与应用。并且对台式核桃夹的结构有个更深的了解和构思。七、参考文献 1 徐憬机械工业出版社， 2 张普礼东南大学出版社， 3 刘思 4 正亚军食品材料的应用于研究 5 周长城，级应用于研究，指导教师意见：指导教师签名：年月日教研室意见：审查结果：同意不同意教研室主任签名：年月日中国地质大学长城学院本科毕业设计外文资料翻译系别：工程技术系专业：机械设计制造及其自动化姓名：高一文学号： 05208301 2012 年 4 月 25 日 in of as of on of no In in of of . 47 M in to of of of is of of of At on of is In in is is in in by of on of of of is is to to in of of of to to 1 is in in of in of of of is is of is an of is of is to of it is to to 1.1 is as 1%, to in a in W 71.2 he of as of as is in . % 0 300 2 100 2 50 300 3 50 300 4 50 500 2 100 5 50 500 3 100 6 50 500 4 50 700 2 100 8 50 700 3 50 700 4 100 10 60 300 2 1 60 300 3 2 60 300 4 100 13 60 500 2 100 14 60 500 3 100 15 60 500 4 100 16 60 700 2 100 17 60 700 3 100 18 60 700 4 9 70 300 2 0 70 300 3 100 21 70 300 4 100 22 70 500 2 100 0 500 3 4 70 500 4 100 25 70 700 2 100 26 70 700 3 100 27 70 700 4 100 , 81 a 0 7. 65%, if in . in of w 0 6 70 300 500 700 2 3 4 % , it is in of of to of of to of 7to so of of So to of 2 in of to of on of in of is In we by of in of of of 2. 1 he in of of in 0 mm mm of as is of be as as in of of of 2. 2 140 % N 200 N 0 mm m of is to or of 2. 3 as in . , it is of as 1. 82 M P a, 0. 043 M 2. 52 M . 57 MP a. on a on in of , by of of it in of to of in of is if If it is to a so we a of of 3. 1 140 a a of in to B to of do on to to of in To of of 3. 2 n At in is by of in of in . of of ( N ) , it is of in . 47 on . 57 is in in of be as 4 on of of (1) 7. 65%, in is to (2) of 1. 82 0. 043 M no in a on (3) in of . 41 is a of 1 at J. J 2001 (6) : 29 32. 2 D. 2002. 3E, of J. of 2007 (9) : 4 5, 9. 4 on of J. of 2005, 21 (1) : 185 188. 5 of J. of 1995, 11 (4) : 164 169. 6 is J. 2008 (4) :. 7 D. 2008. 8 D. of 2004. 9 m, to of to J. 2006 (9) : 80 83. 微波对核桃壳体材料拉伸力学性质的影响研究摘要以刚采摘的新鲜核桃为研究对象，进行了微波核桃破壳试验，破壳率达到同时，研究了微波作用对核桃壳体材料拉伸力学性质的影响，结果表明：微波处理后，核桃壳体材料弹性模量、抗拉强度等力学性质指标与处理前比较无明显变化。另外，还对核桃整壳拉伸力学性质指标与处理前比较无明显变化。另外，还对核桃整壳拉伸力学性质进行了测定获得了核桃壳缝合线处的拉伸强度极限值为为确定核桃微波破壳所需的膨胀压力提供了参考依据。关键词：微波；破壳；整壳拉伸；力学性质 0 前言核桃机械破壳存在的破碎率高、整仁率低等问题一直是制约核桃实现机械化生产加工的重要原因 , 对我国核桃产业的发展造成了一定影响。因此，探索新的机械化核桃破壳方法对于实现产业化、出口创汇、增加经济效益等具有迫切的现实意义。目前，国内外对于核桃机械化破壳技术的研究主要集中在定间隙挤压破壳、打击破壳等方法及应用有限元等方法进行相关破壳机械的设计方面，但仍存在破碎率高、整仁率低等问题。另外，将新兴技术应用于坚果破壳的研究也是方兴未艾，如杨锐等对核桃受激光辐照行为进行了数值分析与模拟，探索了激光技术脱壳机理；李晓霞探索了荞麦微波脱壳方法；张莉、杨芙莲等利用微波技术实现了对板栗的脱壳。作者在前人研究的基础上，对微波技术进行核桃破壳的作用机理进行了初探，证明核桃微波破壳方法是可行的。本文是对前面研究的进一步深入探讨，为探求微波加工工艺参数 (功率、时间、湿度和温度 )对核桃及壳体材料力学性质的影响规律，试验研究了微波技术作用前后核桃壳体材料拉伸力学性质的差异，并测定了核桃壳缝合线处的拉伸强度极限值，为确定核桃微波破壳所需的膨胀压力并为进一步指导微波技术参数的选择提供参考依据。 1 核桃微波破壳试验核桃微波破壳主要是通过微波作用于核桃仁时，致使核桃壳内部在短时间内产生很高的热量形成高压水汽，当高压水汽对核桃壳的压力即膨胀压力大于核桃壳的拉伸极限应力时，核桃壳发生破裂。因此，果壳的致密结构是其内部形成高压的重要保证；核桃仁所含的水分是内部产生高压水汽的物质基础；微波的技术参数 (功率、时间和温度等 )则是核桃壳能够破裂的外在动力。因此，有必要对核桃微波破壳所需的技术参数进行试验研究。材料与仪器试验选用采摘后刚褪去外皮的晋龙 1 号棉核桃为研究对象，核桃仁含水率达 21% ，为防止水分散失，将试验样本用塑料袋密封置于冰箱内藏，格兰仕微波炉，微波作用温度、功率和时间均可调；游标卡尺。试验方法采用 3 因素 3 水平完全组合试验，每个组合选取 3 个形状相似、大小相近的核桃作为重复样本，试验前测试核桃的轴径、横径、测径大小。试验结束时，观测核桃壳破裂情况并进行记录。结果与分析核桃微波破壳情况如表 1 所示。表 1 核桃微波破壳试验结果组号温度 / 功率 w 时间壳率 /% 1 50 300 2 100 2 50 300 3 50 300 4 50 500 2 100 5 50 500 3 100 6 50 500 4 66.7 0 700 2 100 8 50 700 3 50 700 4 100 10 60 300 2 1 60 300 3 2 60 300 4 100 13 60 500 2 100 14 60 500 3 100 15 60 500 4 100 16 60 700 2 100 17 60 700 3 100 18 60 700 4 9 70 300 2 0 70 300 3 100 21 70 300 4 100 22 70 500 2 100 23 70 500 3 4 70 500 4 100 25 70 700 2 100 26 70 700 3 100 27 70 700 4 100 由表 1 可知， 81 颗核桃中只有 10 颗未破开，破壳率达到 87. 65% ，个功率、每个时间的破壳率，其结果见表 2。表 2 单因素对核桃破壳率的影响因素温度 / 功率 /w 时间 /0 6 70 300 500 700 2 3 4 破壳率 /% 表 2 可知 , 在这 3 个因素中，温度的高低决定壳体内的水蒸汽压力的大小；功率的大小决定壳体内水蒸汽温度上升的快慢；由于微波设备的工作特点，即达到设定温度后就停止工作，故时间的长短不能影响壳体内水蒸汽的最大压力，也不影响温度上升的快慢，所以时间因素对破壳率的 08 型微波设备的工作特点，即达到设定温度后就停止影响相对较小，与前期研究结果一致。 2 微波对核桃壳体材料拉伸力学性质的影响通过对核桃微波处理前后压缩破坏力的对比试验得知，微波处理后核桃的压缩破坏力明显减少，这说明在进行大量核桃破壳时，对于在微波处理后未发生破裂的核桃再进行压缩破壳是比较容易的。另外，我们还发现微波作用过程中，核桃壳受到内部高压水汽的作用，发生了拉伸变形。因此，研究微波技术对核桃壳体材料拉伸力学性质的影响，可为进一步揭示核桃微波破壳的作用机理提供依据。作者对微波作用前后壳体材料的弹性模量及抗拉强度进行了对比试验研究。试验所用样本与前面核桃破壳试验研究中相同，用锯条在核桃上沿轴线方向获取长约 10宽约 2 核桃壳作为试件。因为核桃是曲壳形的，所取试件的长度应尽量小，在曲率越小的方位锯下的效果越好。将经过微波处理和未经处理 (对照组 )的核桃均制成试件，用游标卡尺测取其长度、宽度和厚度。设备及方法 140 微机控制电子万能试验，精度达 5%N 的 200N 传感器。设定加载速率为 10mm/采用常规材料力学拉伸试验方法进行。由于试件太小，为避免夹持时弄断试件或夹歪，夹持时使用镊子操作。记录力变形曲线以及核桃壳发生破裂时的力值。结果与分析可知，得到微波处理后核桃壳的弹性模量为 a，抗拉强度为 10. 043 微波处理前弹性模量为 22. 52抗拉强度为说明微波作用对核桃壳体材料的拉伸力学性质影响不大。表 3 核桃壳体材料拉伸力学性质指标值编号长度 /度 /度 /积 /大力 /N 弹性模量 /拉强度 / 13. 60 照 14. 26 照照照照照照照 0 照核桃整壳拉伸力学性能的测定从核桃微波破壳试验结果看出，所有经微波处理后破裂的试样均是从核桃缝合线处破裂的，这说明核桃缝合线处的拉伸力学性质与核桃壳表面材料的有所不同。因此，需要对缝合线处的拉伸力学性质进行研究，这就需要对核桃整壳进行拉伸试验。由于核桃大小不一，形状不规则，试验时若将其夹得太松，则拉伸时容易滑脱；若夹得太紧，则易出现夹裂现象，所以试验难度较大。为此，我们专门设计了一套可调节尺寸的壳形核桃夹头来进行核桃整壳的拉伸试验研究。设备与方法试验在机控制电子万能试验机上进行，采用自制的核桃专用夹具。试验前，将核桃和夹具表面用丙酮清洗干净，并测定核桃的轴径、侧径和横径，将两个夹具先装夹在试验机上，调节夹具夹头尺寸至合适值后将夹头固定，再用强力将核桃粘到夹具上 (将核桃的接缝露出 ,不可粘上胶 )，尽量保证两个夹具的中心在一条线上，且使核桃的缝合线与该中心线垂直。待胶完全干透后再进行核桃整壳拉伸力学性能测试，试验结束时将核桃断面的形状测绘出来并记录最大力值。结果与分析在进行核桃整壳拉伸时，核桃沿缝合线处裂开。此时，核桃缝合线处的应力达到极限值，该应力值是通过试验机上测出的最大力与裂开后核桃缝合线处的环形截面积计算得到的，测试结果列于表 4。表 4 核桃整壳拉伸试验测试结果序号轴径 /径 /径 /合线处壳厚 /合线密度/( 最大力 /N 缝合线处极限拉伸应力 / 表 4 可知，核桃缝合线处的极限拉伸应力为与核桃表面材料的拉伸应力值比要小得多，这正是核桃在微波作用后于缝合线处破裂的原因，此极限拉伸应力可作为微波技术参数的选择依据。 4 结论作者通过对新鲜核桃进行微波破壳试验，并对核桃壳体材料及核桃整壳的力学性能进行了试验研究，得到以下主要结论： (1)新鲜核桃经微波处理后的破壳率可达在微波技术参数中，温度和功率较时间因素对破壳率影响大。 (2)试验测得微波处理后核桃壳的弹性模量为 a，中国地质大学长城学院本科毕业设计题目基于核桃去壳器设计与三维建模系别工程技术系专业机械设计制造及其自动化学生姓名高一文学号 05208301 指导教师杨淑华职称工程师 2012 年 4 月 25 日摘要随着中国经济的发展，人民的生活水平不断提高。以前是希望吃饱，然后是希望吃好，现在的希望是吃精，不是希望补脂肪而是希望补脑。药物补脑不仅有副作用而且效果不明显。在这样的情况下，核桃以及其他及坚果类食物就特别受到现代人的喜爱。但核桃和其他坚果的外壳太过坚硬，即使夹碎了也容易把里面的仁弄坏。在这样的情况下剥核桃的工具就应用而生，纵观市面上的所有工具，台式核桃夹深受广大客户的喜欢。我设计的题目是基于核桃去壳器设计与实体建模。在本次设计中我将对核桃破壳计算分析，改进台式核桃夹的构成并对其进行实体建模。关键词：台式核桃夹；实体建模；核桃破壳计算分析； s of s is to is to is In is is to In a of in by of I is on In 目录 1 绪论 . 1 发展和荣誉 . 1 论文的背景和意义 . 3 桃夹的简介 . 3 2 设计内容与方案 . 5 桃夹的受力分析 . 5 定夹核桃所需力 . 5 立机构模型，确定主要杆件尺寸 . 8 核杆 1 和杆 2 的强度 . 9 1 强度校核 . 9 2 强度校核 . 10 计创新 . 11 3 简述零件设计过程 . 13 4 台式核桃夹各部件的选材 . 23 结论 . 25 参考文献 . 26 致谢 . 27 基于核桃去壳器设计与三维建模 1 前言随着中国经济的发展，人民的生活水平不断提高。以前是希望吃饱，然后是希望吃好，现在的希望是吃精，不是希望补脂肪而是希望补脑。药物补脑不仅有副作用而且效果不明显。在这样的情况下，核桃以及其他及坚果类食物就特别受到现代人的喜爱。但核桃和其他坚果的外壳太过坚硬，即使杂碎了也容易把里面的仁弄坏。在这样的情况下剥核桃的工具就应用而生，纵观市面上的所有工具，台式核桃夹深受广大客户的喜欢。我设计的题目是基于核桃去壳器设计与运动三维建模。在本次设计中我将对核桃破壳计算分析，改进台式核桃夹的构成并对其进行三维建模。 2 主题目前市场上拨核桃的工具分为两类，一类为手钳式，如下图所示，这中核桃图一手钳式核桃夹夹的工作原理是利用杠杆原理，在一个固定的位置上，手钳的两个钳柄相对或者相向运动，用这个力压碎核桃，这种核桃夹的优点是结构简单、价格便宜、便于携带。缺点也有，就是适合有力气的人来用，老人小孩不适合用，因为需要很大力气。有的时候力气太大核桃会碎，容易滑落，并且距离不好调整，每次核桃的大小不一，不经常用的人距离把握不准，所以使用起来特别不方便，适合经常用的人使用，不然想看到完整的核桃仁是难。另一种拨核桃的工具是台式核桃夹，也是我的设计与研究课题，如下图：图二台式核桃夹模拟三维实体图从图上可以看出，台式核桃夹相对于手钳式的比较复杂，台式核桃夹的工作原理是在利用杠杆原理的基础上在利用连杆机构，手柄越长就越容易压碎核桃。并且右边的螺杆可以调节距离，当核桃大时候，或者者小的时候都可以调节到一定的距离然后手柄压到底也不会压碎核桃。另外台式核桃夹的好处是其他一些坚果都可以用台式核桃夹拨壳。另外老人和小孩都可以轻松的用。计流程目前最常用的核桃破壳方式是机械方法，利用挤压或击打方式使核桃果壳在机械外力作用下开裂或破坏，从而脱去果壳使核桃壳仁分离。研制核桃破壳机首先要解决的问题就是确定最佳施力的方位。现应用有限元受力分析软件在不同位置上核桃受力应力分布进行分析和试验，寻找最佳施力方位，为核桃破壳机的研制提供理论依据。利用有限元分析法，分别对温 185，扎 343 和新新 2 三种核桃进行力学特性分析。三种核桃的被夹开所需要的力如图 1 所示：表 1 夹开核桃所需力核桃类型温 185 扎 343 新新 2 最大力 /N 效力 /N 以，取最大力 F=115N。此外经过校核杆 1 和杆 2 的强度得知设计符合要求。计创新本课题，我的主要任务是用台式核桃夹进行三维建模和设计改进，具体设计方案是省力，所以用杠杆和连杆机构。另外，因为核桃夹属于食品机械，所以对材料的选择也是至关重要的。如下图，台式核桃夹有如下几个零件组成。底板手柄组件活动杆调整螺杆连接架和连接杆这个几个零件的选材一般会选择健康无毒的材料。其中在活动杆和调整螺杆的两个端面上加工的时候留有凸台，如下图：这个凸台的作用是在压核桃的时候，防止核桃旋转，另外有这个凸台，核桃壳容易破碎，桃仁不容易碎掉。台式核桃夹的核心部分，也是区别台式核桃夹和手钳式核桃夹的主要区别地方，如下图：这个是利用了杠杆和连杆机构，下压手柄的时候，连接架会利用连杆的原理左右移动，成一定角度。但活动杆成水平左右移动，这样的好处是使核桃受力均匀。有时候核桃大小不一样，有时候夹的不一定是核桃，有可能是其他一些比核桃小的坚果，这个时候就要需要有调整机构，不然不是压不到核桃就是容易把核桃压碎。这个机构如下图所示：将螺杆向前调整时可以拨掉一些比核桃小的坚果，将螺杆向后调节，可以拨一些比核桃大一点的坚果。差不多大小的坚果，调节到一定距离后，手柄压到底也不会压碎果仁。式核桃夹各部件的选材如下图是台式核桃夹的三维实体图： 1 底板； 2 调节螺杆； 3 手柄； 4 手柄杆； 5 摇杆； 6 连杆； 7 本体； 8 活动杆图 4式核桃夹的三维实体图因为台式核桃夹是属于食品机械，所以选材是食品机械设计的重要部分，在本次设计中，我将台式核桃夹用三部分材料组成，件 2、 4、 5、 6、 8 用 45 钢加工，然后电镀硬铬，既美观又实惠；件 7 用材料厚 4 折弯然后加工而成；件 1、 3 用木头加工而成，既环保又自然。以上选择材料除了电镀，其余都是我们所熟悉的，在这里不多讲，重点讲一下电镀。电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀层金属做阳极，被氧化成阳离子进入电镀液；待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层（改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性（镀层金属多采用耐腐蚀的金属）、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。 3 结语此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料、老师指导、与同学交流、反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。通过这次实践，我了解了台式核桃夹工作原理，熟悉了本装置的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。毕业设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准、分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了很多关于电镀的知识。参考文献 1 徐憬机械工业出版社， 2 张普礼东南大学出版社， 2 刘思 4 正亚军 5 周长城级应用于研究， 6 何义川 ;史建新新疆农业大学学报， 2009, 32(6) 7 董远德 , 史建新 , 乔园园 . 核桃不同破壳方式的破壳取仁效果 J 2007( 9): 8 机械设计手册化学工业出版社四版 1 9 西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著濮良贵纪名刚主编机械设计（第七版）高等教育出版社 10 王先逵主编机械制作工艺学机械工业出版社 1995 中国地质大学长城学院本科毕业设计文献综述系别：工程技术系专业：机械设计制造及其自动化姓名：高一文学号： 05208301 2012 年 4 月 25 日中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 1 1 绪论发展和荣誉件是世界上第一个基于发的三维统，由于技术创新符合术的发展潮流和趋势，司于两年间成为业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995获得全球微机平台统评比第一名；从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从 1999 年起，美国权威的续 4 年授予佳编辑奖，以表彰创新、活力和简明。至此，遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于色的技术和市场表现，不仅成为业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了业的世界纪录。并购后的原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为品。由于使用了术、直观式设计技术、先进的核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的件使用许可约 28 万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品 /消费品、离散制造等分布于全球 100多个国家的约 3万 1千家企业。在教育市场上，每年来自全球 4， 300所教育机构的近 145， 000名学生通过中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 2 据世界上著名的人才网站检索，与其它 3D 统相比，与关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用来越多的企业雇佣才。据统计，全世界用户每年使用时间已达 5500 万小时。在美国，包括麻省理工学院（斯坦福大学等在内的著名大学已经把为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如清华大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、上海教育局等也在应用行教学。如下图为造的三维实体图：中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 3 论文的背景和意义核桃，原产于近东地区，又称胡桃、羌桃，与扁桃、腰果、榛子并称为世界著名的“四大干果”。既可以生食、炒食，也可以榨油、配制糕点、糖果等，不仅味美，而且价值营养很高，被誉为“万岁子”、“长寿果”，据测定，每 100 克核桃中含脂肪 50 64 克，核桃中的脂肪 71%为亚油酸， 12%为亚麻酸，蛋白质为 15 20克，蛋白质亦为优质蛋白，核桃中脂肪和蛋白是大脑最好的营养物质。糖类为 10克，以及含有钙、磷、铁、胡萝卜素、核黄素、维生素、胡桃叶酸、磷脂等营养物。正因为其营养价值极高，所以是现代生活必不可少的食物。但其外壳坚硬无比，想吃到里面的果肉，真是难上加难。这个也是困扰很到想吃核桃但又不想费事的人。超市有买包装好的核桃仁，但经过加工后营养价值必定有所损失，所以用来拨核桃的工具就这样诞生。台式核桃夹，是我的设计与研究课题，其轻便快捷，价格实惠，操作简单，深受广大喜食核桃的消费者所喜欢。虽然结构简单，但社会需求很大。所以对台式核桃夹的研究、设计与改进有这重大意。桃夹的简介目前市场上拨核桃的工具分为两类，一类为手钳式，如图 1示，这种核桃图 1钳式核桃夹夹的工作原理是利用杠杆原理，在一个固定的位置上，手钳的两个钳柄相对或者相向运动，用这个力压碎核桃，这种核桃夹的优点是结构简单，价格便宜，便于携带。缺点也有，就是适合有力气的人来用，老人小孩不适合用，因为需要很大力气。有的时候力气太大核桃会碎，容易滑落，并且距离不好调整，每次核桃的大小不一，不经常用的人距离把握不准，所以使用起来特别不方便，适合经常用的人使用，不然想看到完整的核桃仁是难。另一种拨核桃的工具是台式核桃夹，也是我的设计与研究课题，如图 1示：中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 4 图 1式核桃夹模拟实体从图上可以看出，台式核桃夹相对于手钳式的比较复杂，台式核桃夹的工作原理是在利用杠杆原理的基础上在利用连杆机构，手柄越长就越容易压碎核桃。并且右边的螺杆可以调节距离，当核桃大时候，或者者小的时候都可以调节到一定的距离然后手柄压到底也不会压碎核桃。另外台式核桃夹的好处是其他一些坚果都可以用台式核桃夹拨壳。另外老人和小孩都可以轻松的用。中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 5 2 设计内容与方案桃夹的受力分析定夹核桃所需力目前最常用的核桃破壳方式是机械方法，利用挤压或击打方式使核桃果壳在机械外力作用下开裂或破坏，从而脱去果壳使核桃壳、仁分离。研制核桃破壳机首先要解决的问题就是确定最佳施力的方位。现应用有限元受力分析软件在不同位置上核桃受力应力分布进行分析和试验，寻找最佳施力方位，为核桃破壳机的研制提供理论依据。材料与方法 1）原料原料为新疆薄皮核桃。试验选用 3 种品种 : 温 185、扎 343、新新 2。 2）主要仪器子计价台秤 (上海地久商贸有限公司 )；核桃破壳试验台 (新疆农业大学机械交通学院 )；振动与控制教学实验系统 (北京东方振动和噪声技术研究所 )。 3）试验方法每个品种的核桃各 60 个，分成 3 组，每组 20 个，第一组沿核桃缝合面短轴方向夹持击打；第二组将核桃缝合面垂直于打击方向夹持击打，第三组沿核桃长轴方向夹持击打。通过计算机记录试验数据，由动分析仪自动绘制核桃破壳过程的受力曲线。核桃破壳后，收集半个和大于半个的核桃仁统计称重记作一路仁，大于 1/ 4 仁且小于半个仁的统计称重记作二路仁，小于 1/ 4 仁的统计称重记作碎仁，没有从壳中脱落出来的核桃仁记作破壳不完全。何义川 ;史建新新疆农业大学学报， 2009,32(6) 图 2载方式模型中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 6 图 2 185 破壳过程受力曲线图图 2 343 破壳过程受力曲线图中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 7 通过有限元分析软件 A N 建立了核桃的有限元模型，分析了在垂直于核桃缝合面短轴方向上受力的应力和应变分布状态，可知在该种加载方式下核桃的应力、应变主要出现在垂直于核桃缝合面短轴方向曲面顶部 , 这样只会导致核桃壳局部破裂，不利于破壳。分别对在沿核桃缝合面长轴和短轴方向加载的受力状态进行了有限元分析。由分析可知在核桃沿缝合面长轴和短轴方向施加击打载荷时，应力、应变的分布范围较广且有一定的方向性，利于核桃有效破壳。试验结果验证当沿平行于核桃缝合面短轴方向击打核桃破壳时，从核桃的破壳效果分析 , 一路仁、二路仁比例较其他两种破壳方式 (垂直于核桃缝合面短轴方向击打破壳和沿核桃缝合面长轴方向击打破壳 )要高，碎仁率较低。同时，沿平行于核桃缝合面短轴方向击打核桃破壳，破壳力的峰值最大为，有效值也最大为；有效值越大，核桃破壳过程所受到的冲击力越大，越有利于破壳。这与有限元分析软件立的核桃有限元模型分析的结果一致。用有限元分析法，分别对温 185、扎 343 和新新 2 三种核桃进行力学特性分析。三种核桃的被夹开所需要的力如表 1 所示：图 2新 2 破壳过程受力曲线图中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 8 核桃类型温 185 扎 343 新新 2 最大力 /N 效力 /N 以，取最大力 m a x 1 1 5。立机构模型，确定主要杆件尺寸将核桃夹简化成一个偏置曲柄滑块机构，根据核桃大小确定连杆（ 1 杆）长度为35摇杆（ 2 杆）长度为 13构简图及受力如图 2示，图示位置为夹核桃的极限位置。图 2力分析红色代表杆 1 受力，绿色代表杆 2 受力。1 1152 115 分析杆 1 受力如图 2示：表 1 夹开核桃所需力中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 9 图 2杆 1 受力情况分析 21 8 5 95 . 5 9 5 . 6 N 因此，人手所需施加的力为。核杆 1 和杆 2 的强度 1 强度校核计算项目计算内容计算结果材料选择 45 号钢结构尺寸杆 1 由两根相同的长方体杆件组成，尺寸为 3 5 1 0 2 . 5m m m m m m 横截面积 21 0 2 . 5 2 5A b h m m m m m m 225A m 杆受力分析杆 1 为二力杆，只受轴向力1 115，因为杆 1 由两根杆组成横截面上的正应力 5 7 . 5 2 . 325F M p a M p 应力集中分析在杆 1 中螺栓孔处会发生应力集中，产生较大的正应力，所以，需考虑此处应力集中。集中应力()n ，其中 1 0 , 5 , 2 . 5b m m d m m m m 5 7 . 5 4 . 6( 1 0 5 ) 2 . 5n M p a M p a 剪切应力分析杆件上不存在剪切应力中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 10 许用应力许用拉伸应力 6 0 0 M 许用剪切应力 3 5 5 6 0 0 M 3 5 5 结果分析 , 1 n 符合强度要求n 2 强度校核计算项目计算内容计算结果材料选择 45 号钢结构尺寸杆 2 由手柄，手柄杆和摇杆三部分组成，其中摇杆 13柄杆 124柄 50中手柄杆的直径最小而且最长，所以将杆 2 简化成长为 185l ，横截面积直径 8d 的轴 185l 8d 杆受力分析受力分析如图 2示： 2 115， 115 将杆件受力简化到将力 2F 简化到 3 1 1 5 , 8 . 9 3F N M N m 3388c o s 1 1 5 5 9 . 8 8 ,1699s i n m a x 1 1 5 7 4 . 0 213 F N 8 M N m 确定弯矩最大点分析杆件所受弯矩，弯矩最大点在 C 点， 9 m 9 m抗弯截面系数 33833 . 1 4 8 5 . 0 2 1 03 2 3 2Z 835 . 0 2 1 0 最大弯曲正应力 m a x 89 . 9 6 1985 . 0 2 1 0 p a M p m 98许用应力许用弯曲应力 600 4 0 01 . 5 p 4 0 0 M 结果分析 m a x 2 符合强度要求012 届毕业设计 11 计创新本课题，我的主要任务是用台式核桃夹经行三维实体造型和设计改进，具体设计方案是省力，所以用杠杆和连杆机构。另外，因为台式核桃夹属于食品机械，所以对材料的选择也是至关重要的。如下图，台式核桃夹有如下几个零件组成。底板手柄组件活动杆调整螺杆连接架和连接杆这个几个零件的选材一般会选择健康无毒的材料。其中在活动杆和调整螺杆的两个端面上加工的时候留有凸台，如下图：这个凸台的作用是在压核桃的时候，防止核桃旋转，另外有这个凸台，核桃壳容易破碎，桃仁不容易碎掉。台式核桃夹的核心部分，也是区别台式核桃夹和手钳式核桃夹的主要区别地图 2 2 受力分析图中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 12 方，如下图：这个是利用了杠杆和连杆机构，下压手柄的时候，连接架会利用连杆的原理左右移动，成一定角度。但活动杆成水平左右移动，这样的好处是使核桃受力均匀。有时候核桃大小不一样，有时候夹的不一定是核桃，有可能是其他一些比核桃小的坚果，这个时候就要需要有调整机构，不然不是压不到核桃就是容易把核桃压碎。这个机构如下图所示：将螺杆向前调整时可以拨掉一些比核桃小的坚果，将螺杆向后调节，可以拨一些比核桃大一点的坚果。差不多大小的坚果，调节到一定距离后，手柄压到底也不会压碎果仁。中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 13 3 简述零件设计过程下面我简述零件的设计过程，找主要零件活动杆来展示零件的建模过程，从绘制二维草图开始，直到生成三维图。第一步，进入择前视基准面，进入草图绘制。第二步，画一个直径为 24圆，结束草图绘制后选择凸台拉伸，给定深度选择30国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 14 得到后的拉伸实体如下图：第三步，在所形成的实体上选择草图绘制，画出直径为 12圆，并拉伸出深度为 10圆柱体。中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 15 第四步，将实体的外边线倒角。中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 16 第五步，再画如是圆形。利用拉伸切除实体命令将上述圆柱打孔。中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 17 得到如下效果。第七步，将实体翻转，选取其底面，选择草绘，绘制直径为 12圆于其底面。中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 18 添加几何关系，使所绘制的圆与外边线的圆的全等。并拉伸实体，拉伸深度为 10 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 19 第八步，选择切除上一步骤的底面进行给切除，并形成如下图所示的实体。中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 20 将其底面边线倒角，得到如下图。第九步，画如下图所示的小矩形，使矩形的一边与底面同角度。中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 21 选择旋转命令，选取矩形的上边进行旋转，得到下图。第十步，选取圆周阵列命令，形成如图所示的实体。中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 22 第十一步，加以润色修饰，形成如图三维实体。中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 23 4 台式核桃夹各部件的选材如下图是台式核桃夹的三维实体图：图 4式核桃夹的三维实体图 1 底板； 2 调节螺杆； 3 手柄； 4 手柄杆； 5 摇杆； 6 连杆； 7 本体； 8 活动杆因为台式核桃夹是属于食品机械，所以选材是食品机械设计的重要部分，在本次设计中，我将台式核桃夹用三部分材料组成，件 2、 4、 5、 6、 8 用 45 钢加工，然后电镀硬铬，既美观又实惠；件 7 用材料厚 4 折弯然后加工而成；件1、 3 用木头加工而成，既环保又自然。以上选择材料除了电镀，其余都是我们所熟悉的，在这里不多讲，重点讲一下电镀。电镀电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀层金属做阳极，被氧化成阳离子进入电镀液；待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层（改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性（镀层金属多采用耐腐蚀的金属）、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 24 覆层的技术。电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几个微米到几十微米不等。通过电镀，可以在机械制品上

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