小型牧草收割機結(jié)構(gòu)設(shè)計【含9張CAD圖紙+文檔全套】
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大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與信息工程學(xué)院
畢業(yè)綜合實踐環(huán)節(jié)工作計劃與完成情況一覽表
進 度 計 劃 與 檢 查 情 況
周次
工作進度與階段任務(wù)(學(xué)生填寫)
任務(wù)完成情況(指導(dǎo)教師填寫 )
檢查日期
1
進行開題調(diào)查,以及上網(wǎng)查找相關(guān)資料,為開題做準(zhǔn)備。
完成開題前的調(diào)研,為開題做準(zhǔn)備。
9月2日
2
進行開題調(diào)查,以及上網(wǎng)查找相關(guān)資料,為開題做準(zhǔn)備。
了解雙輪自平衡車國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。
9月9日
3
研究了國內(nèi)外牧草收割機仍存在的問題。
了解了國內(nèi)外牧草收割機仍存在的問題。
9月16日
4
通過查閱大量的書籍和資料,綜合確定了牧草收割機的方案。
確定了設(shè)計內(nèi)容及任務(wù)要求。
9月23日
5
查閱相關(guān)英文資料,并做好翻譯工作,提交翻譯資料。
按計劃及時提交翻譯資料。
9月30日
6
網(wǎng)上查找資料,確定機械傳動方案。
查資料學(xué)習(xí)機械設(shè)計手冊,并確定自己需要完成的任務(wù)。
10月7日
7
通過翻看書籍,初步收割機類型的選擇。
能主動學(xué)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計有關(guān)內(nèi)容,按計劃完成規(guī)定任務(wù)。
10月14日
8
通過翻看書籍與查閱資料,確定往復(fù)式收割機械,提出自己的設(shè)計方案。
加深了對收割機的設(shè)計,按計劃完成相關(guān)任務(wù)。
10月21日
9
根據(jù)設(shè)計要求,完成參數(shù)的確定設(shè)計。
能夠及時修正設(shè)計中的缺陷,按計劃完成任務(wù)。
10月28日
10
通過學(xué)習(xí),完成影響切割質(zhì)量相關(guān)因素。
按計劃完成影響切割質(zhì)量相關(guān)因素。
11月4日
11
通過看書及查閱資料,完成技術(shù)參數(shù)的分析和評價。
按計劃完成了技術(shù)參數(shù)的分析和評價。
11月11日
12
通過看書及查閱資料,完成了凸輪軸的設(shè)計。
按計劃完成了凸輪軸的設(shè)計。
11月18日
13
經(jīng)過前期準(zhǔn)備工作,撰寫開題報告,進行開題答辯。
按計劃提交開題報告。
11月25日
14
通過先前的學(xué)習(xí)了解知識,完成了凸輪軸參數(shù)的確定。
按計劃完成凸輪軸參數(shù)的確定。
12月2日
15
查閱資料,對切割裝置的設(shè)計。
進行切割裝置的設(shè)計,按計劃完成。
12月9日
16
通過先前的學(xué)習(xí)了解知識,完成傳動同步帶的選擇。
研究確定傳動同步帶的選擇,并進行相應(yīng)的設(shè)計。
12月16日
17
通過先前的學(xué)習(xí)了解知識,完成動刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
研究確定動刀的結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
12月23日
18
根據(jù)前期準(zhǔn)備的相關(guān)材料構(gòu)思中期方案,撰寫中期方案,并按時上交學(xué)校。
按計劃提交中期方案。
12月30日
19
通過先前的學(xué)習(xí)了解知識,完成刀片間隙的調(diào)整。
刀片間隙的調(diào)整,并進行相應(yīng)的設(shè)計。
1月6日
20
查閱資料,對偏心輪的設(shè)計。
按計劃完成偏心輪的設(shè)計,并加以改進和完善。
1月13日
21
通過翻閱書籍與查閱資料,學(xué)習(xí)傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)的確定。
對傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)的確定,按計劃完成。
2月26日
22
對傳動比進行計算。
完成了小車轉(zhuǎn)彎半徑的計算。
3月4日
23
通過先前的學(xué)習(xí)了解知識,完成糖電機軸的轉(zhuǎn)動慣量
。
完成了傳動比計算。
3月11日
24
通過先前的學(xué)習(xí)了解知識,完成收割機功率和效率分析。
按進度完成收割機功率和效率分析。
3月18日
25
通過先前的學(xué)習(xí)了解知識,完成減速器的設(shè)計。
運用所學(xué)知識對帶減速器的設(shè)計計算,按時完成計劃。
3月25日
26
通過先前的學(xué)習(xí)了解知識,完成減速箱設(shè)計和校核。
運用所學(xué)知識完成減速箱設(shè)計和校核,按時完成計劃。
4月1日
27
通過相關(guān)資料查詢,對曲柄主軸的設(shè)計及校核。
按計劃完成曲柄主軸的設(shè)計及校核。
4月8日
28
對箱體及附件的設(shè)計。
按計劃完成箱體及附件的設(shè)計。
4月15日
29
繪制總裝圖及相應(yīng)零件圖及修改。
按計劃完成圖紙的繪制與修改。
4月22日
30
總結(jié)出了在本次設(shè)計中的主要收獲以及體會,并整理整個設(shè)計過程中所撰寫的材料。
對本次設(shè)計進行了比較全面的總結(jié),內(nèi)容比較詳實。
4月29日
31
撰寫論文初稿。
按計劃完成論文初稿的撰寫工作。
5月6日
32
撰寫論文初稿,并提交指導(dǎo)老師提出修改意見和建議。
按計劃完成論文初稿的提交和修改工作。
5月13日
33
撰寫論文,對初稿進行修改完善。
論文撰寫按計劃完成。
5月20日
34
撰寫論文,并對論文進一步修改完善。
對論文內(nèi)容、格式排版不對的地方進行了完善修改。
5月27日
35
上交論文,制作ppt,準(zhǔn)備答辯。
任務(wù)完成良好。
5月31日
注:本表由學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師要求,于畢業(yè)綜合實踐環(huán)節(jié)開始前認(rèn)真填寫,指導(dǎo)教師審查合格簽字后,返還給學(xué)生,待畢業(yè)答辯前與畢業(yè)綜合實踐環(huán)節(jié)其他材料一起裝檔案袋內(nèi)。
指導(dǎo)教師(簽字):
年 月 日
附件:畢業(yè)綜合實踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)記錄
2019年7月:
指導(dǎo)學(xué)生確定畢業(yè)設(shè)計題目為“小型牧草收割機設(shè)計”,查找相關(guān)資料,了解國家對廣大農(nóng)村調(diào)整了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之后,養(yǎng)殖業(yè)在內(nèi)蒙古各產(chǎn)業(yè)中所占的比重逐年加大,為了支撐畜牧業(yè)的發(fā)展,牧草產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,牧草種植面積也相應(yīng)增加。作為五大牧區(qū)的內(nèi)蒙古,基于牧草的種類豐富和牧草地幅員遼闊等特點,大力發(fā)展畜牧業(yè),畜牧業(yè)歷史悠久,且草資源儲量豐富,天然草場面積多達1733.3萬hm2,人工種草留床多達5.73萬hm2,其中牧草面積大多53.3萬hm2,全國面積第一。由于內(nèi)蒙古大部分地表形態(tài)為低山丘陵地形,因此牧草場的面積不會太大,一般為中小型牧場,上百公頃的草場很少,草場的收割均以人工為主,作業(yè)成本高且效率較低,由于牧草場為一年兩收或三收,人工勞動強度極大,針對以上問題,內(nèi)蒙古牧草種植急需適用中小型草場的收割機,查閱相關(guān)資料,國內(nèi)外草場收割機械主要針對大型草場,以切割器的形式為分類標(biāo)準(zhǔn),對收割機械進行分類,主要有往復(fù)式收割機和旋轉(zhuǎn)式收割機,其配套驅(qū)動系統(tǒng)9~50kW,效率15~80are/h,工作面寬度為2~6m,且收割后不能有序擺放,針對攤鋪、摟草、拾草、打捆等作業(yè)需要相應(yīng)的機具配套使用,使用較為不便。
2019年8月:
指導(dǎo)學(xué)生查閱了相關(guān)資料及書籍等,了解早小型牧場受限于運作資金,如果采購配套機具,將大大增加牧草場的經(jīng)濟負(fù)擔(dān),小型牧草場的投入一般不會太高,如果利用人工對后續(xù)牧草攤鋪,將大大增加牧草場的成本,稻麥割曬機作為市場上常見的機械設(shè)備,其作業(yè)對象主要是稻麥作業(yè),目前已經(jīng)應(yīng)用于牧草的部分收割,但對于牧草場并不完全使用,紫花苜蓿作為畜禽飼料的主要成分,市場廣闊,種植面積逐年增加,在畜禽養(yǎng)殖中居于首要地位,在提高作業(yè)效率,降低勞動強度的前提下,針對以上問題,為了平衡牧草場的經(jīng)濟效益,我以牧草收獲機械的設(shè)計為選題,解決中小型草牧場對于牧草收獲機械的需求,基于小動力驅(qū)動系統(tǒng),設(shè)計適用于中小型草牧場的小型輕便收割機,伴隨著牧草產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,本文設(shè)計的收割機將具有廣闊的市場空間和較高的商用價值。
2019年9月:
學(xué)生通過查找相關(guān)資料,知道了國外牧草收割機械經(jīng)過一百多面的發(fā)展演變,經(jīng)歷了畜力驅(qū)動到機械驅(qū)動、單項作業(yè)到大型聯(lián)合收個作業(yè)等階段。上世紀(jì)60年代,作為國外牧草機械的黃金時期,完成了人工和畜力作業(yè)工具到聯(lián)合作業(yè)機具的轉(zhuǎn)變,美國率先完成了牧草機具的研發(fā),并在國內(nèi)迅速推廣,美國的牧草機具保有量多達70萬臺,居世界首位。上世紀(jì)70年代,全世界范圍內(nèi)牧草機具接近飽和,牧草機具進入瓶頸期,各大機械廠商為了開拓市場,基于產(chǎn)品性能的研究,對牧草機具進行了二次開發(fā),取得了很好的經(jīng)濟效益,由于美國、德國、日本、意大利以及法國等國家的先進的機械生產(chǎn)技術(shù),其牧草機具處于世界領(lǐng)先地位,德國斯通公司開發(fā)設(shè)計的割曬設(shè)備、克拉斯公司的自走式壓捆機設(shè)備,以及法國庫恩旋轉(zhuǎn)割草機設(shè)備等,極大地解放了牧草場的生產(chǎn)力。
2019年10月:
指導(dǎo)學(xué)生完成確定最終的設(shè)計方案,本文設(shè)計的往復(fù)式收割機械,主要由動力系統(tǒng)、切割系統(tǒng)、傳動機構(gòu)、行走系統(tǒng)以及輸送系統(tǒng)等系統(tǒng)有機組合而成。
柴油機提供收割機所需動力,查閱相關(guān)資料,選擇用額定功率3.0kW、2400r/min轉(zhuǎn)速、186.0×186.0×200.0mm外形尺寸的單缸兩沖程柴油機。
一般的單刀片切割無法滿足牧草場的切割速度,本文切割系統(tǒng)由雙刀片組成,其切割速度比單刀片割草機速度快一倍,通過雙曲柄機構(gòu)完成刀片往復(fù)運動和機構(gòu)回轉(zhuǎn)運動的相互轉(zhuǎn)化。
2019年11月:
指導(dǎo)學(xué)生完成切割機結(jié)構(gòu)設(shè)計,認(rèn)識切割機作為本文設(shè)計牧草收割機的主要機構(gòu),牧草收割機的性能主要受到切割機的工作效率和切割質(zhì)量的影響,目前市場上切割器主要有往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種類型,考慮到回轉(zhuǎn)式切割器對地形和動力系統(tǒng)要求較高,在平坦地形運行較好,但對于復(fù)雜地形如山地、丘陵等,效率較低,基于此并查閱相關(guān)資料,本文針對復(fù)式切割器選用普通Ⅰ型,在整機運行過程中。動力由柴油機提供,柴油機產(chǎn)生的動力驅(qū)動輸入軸,輸入軸帶動曲柄主軸,最終經(jīng)由曲柄機構(gòu)將動力轉(zhuǎn)換為往復(fù)運動。
2019年12月:
本月指導(dǎo)學(xué)生完成了蝸桿傳動的設(shè)計。通過查閱機械設(shè)計手冊可知蝸輪蝸桿傳動具有承載力大、結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲小等優(yōu)點。而且其自鎖性能良好,因此,選擇傳動結(jié)構(gòu)選用蝸輪蝸桿傳動,由于蝸輪蝸桿機構(gòu)傳動時齒輪很容易出現(xiàn)磨損甚至是膠合,難免出現(xiàn)點蝕,因此該傳動機構(gòu)要求蝸桿表面要具有較高的硬度以及良好的耐磨性能。所以蝸桿選用。而蝸輪選用,加工方式為鑄造。
2020年1月:
指導(dǎo)學(xué)生完成了完成切割機構(gòu)設(shè)計及計算。切割機構(gòu)主要包括2個直線運動的動刀機構(gòu)和動刀支撐機構(gòu)兩個主要機構(gòu),一般將動刀和刀桿做成一個機構(gòu),傳動機通過刀桿作用于動刀,動刀支撐機構(gòu)主要有:間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)和刀架等機構(gòu)組成,正常工作時,收割機通過雙刀的往復(fù)直線運動,完成牧草的收割。
切割器的主要功能構(gòu)件為動刀,考慮到牧草收割對刀刃的磨損較小,本文中選擇省力的光刃結(jié)構(gòu)的動刀,割荏整齊,便于后續(xù)工藝操作,為了在切割過程中防止動刀磨損破壞,動刀材質(zhì)一般為合金鋼,刃部采用淬火工藝進行鍛造。
2020年2月:
指導(dǎo)學(xué)對收割機進行了傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,通過分析傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),柴油機動力系統(tǒng)通過皮帶輪和錐齒輪,經(jīng)過兩級減速后,由于皮帶輪和錐齒輪改變了傳動方向,實現(xiàn)動力系統(tǒng)驅(qū)動曲柄主軸,曲柄主軸上的聯(lián)軸器帶動凸輪軸,實現(xiàn)刀桿和動刀的往復(fù)直線運動,切割器曲柄主軸通過鏈輪,實現(xiàn)驅(qū)動力向輸送系統(tǒng)的傳遞。
2020年3月:
本月指導(dǎo)學(xué)生完成減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計。箱體在保證傳動件傳動精度的前提下,起到支承和固定減速器的作用,整個減速器一半的重量為箱體重量,箱體的結(jié)構(gòu)是否合理,對減速器的性能、成本影響較大。本設(shè)計中選用小型減速器,可以通過選用二硫化鉬鋰,對其進行脂潤滑,選用軸承蓋和密封圈對軸伸出部分進行密封。依據(jù)前文中中傳動件、軸系部件以及軸的尺寸,依靠經(jīng)驗,在對減速器草圖繪制的過程中,確定箱體結(jié)構(gòu)和尺寸。
2020年4月:
本月指導(dǎo)學(xué)生進行了查找相關(guān)資料,可知通常情況下,我們對減速箱輸入軸的設(shè)計輸入軸一端連接皮帶輪,另一端連接小錐齒輪,且均為懸臂式鉸接,軸材質(zhì)為45#調(diào)質(zhì)鋼,有前文可知皮帶輪效率0.96,基于此,通過計算皮帶輪和齒輪與輸入軸連接的直徑。
考慮到輸入軸上鍵槽能夠削弱凸輪軸的強度,因此需要通過增大軸徑來增大凸輪軸強度,通常情況下存在一個鍵槽時,需要增大3%的軸徑,存在兩個鍵槽時,需要增大7%的軸徑,本設(shè)計中軸為標(biāo)準(zhǔn)直徑。
2020年5月:
本月指導(dǎo)學(xué)生完成了畢業(yè)論文的撰寫與修改工作。在論文的撰寫與修改過程中,重視對學(xué)生獨立工作能力的培養(yǎng),積極啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生,充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性,對于學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計論文工作過程中提出的有關(guān)問題,進行認(rèn)真解答和精心指導(dǎo)。本月基本工作已經(jīng)基本就緒,經(jīng)過長時間學(xué)習(xí)設(shè)計,加強了學(xué)生對牧草收割機的設(shè)計熟練與運用。牧草收獲質(zhì)量的好壞與輸送系統(tǒng)的優(yōu)良密切相關(guān),本設(shè)計中輸送系統(tǒng)不僅要將切割出的牧草輸送指定位置,還要根據(jù)要求完成牧草的擺鋪,利于晾曬,因此本章主要確定合理輸送速度,選擇合適的輸送結(jié)構(gòu)。
2020年6月:
上交了畢業(yè)設(shè)計論文,制作ppt,準(zhǔn)備答辯。
大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與信息工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書
2020屆 機械工程 專業(yè)
題 目:小型牧草收割機設(shè)計
子 題:
學(xué)生姓名: 王小苗 班級學(xué)號:2016320815
指導(dǎo)教師: 尉曉娟 職 稱:講師
所在系(教研室): 機電與信息工程系
下達日期:2019年7月15日完成日期:2020年5月31日
題目類型
設(shè)計
題目來源
其他
題目性質(zhì)
教學(xué)實際課題、模擬
課題簡介:由于我國畜牧機械業(yè)起步比較晚,在生產(chǎn)工藝機械設(shè)計加工設(shè)備和自動化控制水平等諸多方面與發(fā)達國家存在一定的差距。主要原因是我國的牧草收割機的品種不齊全,生產(chǎn)技術(shù)不成熟,設(shè)備質(zhì)量欠佳,遠遠不能滿足日益擴大的國內(nèi)牧草產(chǎn)品生產(chǎn)加工設(shè)備市場的需求。提高國產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量,開發(fā)新結(jié)構(gòu),無疑會給畜牧業(yè)發(fā)展起到革命性的作用。雖然市場上國外產(chǎn)品質(zhì)量較好,但價格太高,不太適合國內(nèi)市場的消費水平,所以開發(fā)性能良好、自動化程度高、外形輕巧美觀,而且價格適中的國產(chǎn)收割機將是我國牧草收割設(shè)備的關(guān)鍵機械之一,對促進飼草產(chǎn)業(yè)化會起到舉足輕重的作用。
目前,我國牧草的種植收獲主要依靠人工完成,勞動強度大,工作效率低,作業(yè)成本高,有時得不到及時收獲,難以適應(yīng)規(guī)?;?、商品化及市場發(fā)展的要求。小型牧草收割機因價格合理,作業(yè)效率高得到牧草專業(yè)戶的普遍歡迎。隨著牧草產(chǎn)業(yè)的迅速崛起,給牧草機械化發(fā)展帶來了新的機遇,小型牧草收割機市場需求空間很大,前景廣闊。
具體任務(wù)、內(nèi)容及要求:
1、利用檢索方法進行中外文獻資料的收集;
2、進行小型牧草收割機的方案設(shè)計。
3、對小型牧草收割機初步繪制原理草圖。
4、進行零件強度的理論計算。
5、完成裝配圖、完成機械零件圖的設(shè)計。完成設(shè)計任務(wù)書的匯總。
日程安排: 預(yù)計工作量 共 35 周
實習(xí)調(diào)研、查閱資料
第 1- 18 周
上機運算(繪圖)
第19-20周
方案確定、開題報告
第21-23周
撰寫說明書(論文)
第24-30周
設(shè)計計算(實驗)
第31-34周
上交設(shè)計(論文)
第35周
教研室主任(簽字): 教學(xué)系主任(簽字):
大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與信息工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
學(xué)生姓名
王小苗
專業(yè)
機械工程與自動化
學(xué)號
2016320815
設(shè)計(論文)題目
小型牧草收割機設(shè)計
開題報告內(nèi)容包括:
1.選題的意義:由于我國畜牧機械業(yè)起步比較晚,在生產(chǎn)工藝機械設(shè)計加工設(shè)備和自動化控制水平等諸多方面與發(fā)達國家存在一定的差距。主要原因是我國的牧草收割機的品種不齊全,生產(chǎn)技術(shù)不成熟,設(shè)備質(zhì)量欠佳,遠遠不能滿足日益擴大的國內(nèi)草產(chǎn)品生產(chǎn)加工設(shè)備市場的需求。提高國產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量,開發(fā)新結(jié)構(gòu),無疑會給畜牧業(yè)發(fā)展起到革命性的作用。雖然市場上國外產(chǎn)品質(zhì)量較好,但價格太高,不太適合國內(nèi)市場的消費水平,所以開發(fā)性能良好、自動化程度高、外形輕巧美觀,而且價格適中的國產(chǎn)收割機將是我國牧草收割設(shè)備的關(guān)鍵機械之一,對促進飼草產(chǎn)業(yè)化會起到舉足輕重的作用。
目前,我國牧草的種植收獲主要依靠人工完成,勞動強度大,工作效率低,作業(yè)成本高,有時得不到及時收獲,難以適應(yīng)規(guī)?;?、商品化及市場發(fā)展的要求。小型牧草收割機因價格合理,作業(yè)效率高得到牧草專業(yè)戶的普遍歡迎。隨著牧草產(chǎn)業(yè)的迅速崛起,給牧草機械化發(fā)展帶來了新的機遇,小型牧草收割機市場需求空間很大,前景廣闊。
2. 小型牧草收割機的發(fā)展動態(tài):國外牧草機械已有100多年的歷史,經(jīng)歷了從使用畜力到拖拉機動力配套、從單項作業(yè)機具到聯(lián)合作業(yè)機具等發(fā)展過程。20世紀(jì)60年代是歐美各國牧草發(fā)展的高峰期,完成了畜力機械、割、摟草機具,各種聯(lián)合作業(yè)機具及成型機具的研制并廣泛推廣。20世紀(jì)70年代以來,各公司致力于新產(chǎn)品的開發(fā),改進原有產(chǎn)品的性能,保持競爭力。美國、德國、法國、意大利、日本等發(fā)達國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。20世紀(jì)90年代,這些國家的牧草收獲機械陸續(xù)進入我國的牧草種植基地。
我國牧草機械工業(yè)是農(nóng)業(yè)工業(yè)起步較晚,發(fā)展緩慢的行業(yè)之一。50~70年代中期,只生產(chǎn)一些仿蘇40~50年代畜力及機引的收獲機械。70年代后期至90年代末,開始仿制國外先進的具有70~80年代水平的收割機械。但近幾年來牧草收獲機械發(fā)展迅速。
國內(nèi)外大量事實證明,對天然草場進行改良,建立人工草場,實施退牧還草工程后,大量需求牧草收獲機械,為牧草機械的發(fā)展提供了廣闊的空間。國內(nèi)外目前所有的牧草收割機械按切割部件結(jié)構(gòu)分為往復(fù)式和圓盤式切割機;按其行走動力分為牽引式、半懸掛式、懸掛式、自走式割草機;按照割草幅寬可分為窄幅和寬幅式割草機。
3. 設(shè)計(論文)所要設(shè)計、研究的內(nèi)容及可行性論證:內(nèi)容:
根據(jù)我省牧草種植的規(guī)模,在機型上應(yīng)以小型為主,以適合小型地塊的種植,在研究內(nèi)容上主要解決勞動強度大,工作效率低的問題,要做到適合當(dāng)前主要種植的黑麥草等柔性牧草的收割;并且牧草收割機的動力要可靠,操作上要簡捷便利,整機輕便,機架靈巧,價格低廉,傳動機構(gòu)要緊湊,切割器要可靠耐用。基本內(nèi)容包括:整體方案的設(shè)計、切割裝置的設(shè)計、傳動裝置的設(shè)計、結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
4.主要關(guān)鍵技術(shù)、工藝參數(shù)和理論依據(jù):
查閱相關(guān)資料了解到:
配套動力:柴油機2.9kW;
割幅: 1 m;
割茬高度:45mm左右;
切割形式:雙動往復(fù)式;
適用作物高度:600mm左右;
刀片刃口:平面形;
刀齒間距:39mm;
刀片運動速率:>1800次/min;
前進方式:手扶推行式;
操縱人數(shù):1人;
5. 設(shè)計(論文)的研究的創(chuàng)新亮點:整機輕便,機架靈巧,價格低廉,傳動機構(gòu)要緊湊,切割器要可靠耐用。
6. 主要參考文獻:
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實施方案和時間安排(按教學(xué)周次安排):
第 1-22 周 實習(xí)、調(diào)研、查閱資料、熟悉開發(fā)工具
第 23 周 上交開題報告
第24-33周 整體結(jié)構(gòu)計算和設(shè)計
第 34 周 進行總結(jié)本課題
第33-36周 撰寫論文、上交論文、進行畢業(yè)設(shè)計答辯
指
導(dǎo)
教
師
意
見
簽字:
年 月 日
系(專業(yè))領(lǐng)導(dǎo)小組意見
組長簽字:
年 月 日
備
注
注:此表由學(xué)生填寫,中間頁不足時,另附紙。
大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與信息工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)中期報告
學(xué)生姓名
王小苗
專業(yè)
機械工程及自動化
學(xué)號
2016320815
畢業(yè)設(shè)計(論文)題目
小型牧草收割機設(shè)計
開題日期
2019年11月11日
計劃完成日期
2020年5月31日
設(shè)計(論文)進展情況
提前完成□;按期完成√;滯后完成□
能否按期完成
能
目前按任務(wù)書規(guī)定應(yīng)完成的內(nèi)容:
1、完成開題報告和參考文獻的選取。
2、進行小型牧草收割機的方案設(shè)計。
3、對小型牧草收割機標(biāo)準(zhǔn)件的選擇及計算。
4、進行零件強度的理論計算。
5、完成裝配圖、完成機械零件圖的設(shè)計。
目前已完成的內(nèi)容:
1、完成開題報告和參考文獻的選取。
2、進行小型牧草收割機的方案設(shè)計。
3、對小型牧草收割機標(biāo)準(zhǔn)件的選擇及計算。
指
導(dǎo)
教
師
意
見
簽字: 年 月 日
系(專業(yè))領(lǐng)導(dǎo)小組意見
簽字: 年 月 日
大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與信息工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計文獻查閱及翻譯
2020屆 機械工程及自動化 專業(yè)
英文題目:Tool Wear Mechanisms On The Flank Surface Of Cutting Inserts
中文題目:在高速潮濕機械加工條件下后刀面表層磨損機理
學(xué)生姓名:王小苗 班級學(xué)號:機械168-15
指導(dǎo)教師: 尉曉娟 職 稱: 導(dǎo)師
所在系: 機電與信息工程系
在高速潮濕機械加工條件下后刀面表層磨損機理
1引言
幾乎每類型用機器制造譬如轉(zhuǎn)動, 碾碎, 鉆井, 研..., 使用切口流體協(xié)助零件的有效的生產(chǎn)當(dāng)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)由生產(chǎn)商[ 1 ] 需要。 使用蓄冷劑以一些切割工具物質(zhì)起因嚴(yán)厲失敗由于缺乏他們的對熱沖擊的抵抗(如AL2.O3 陶瓷), 過去經(jīng)常轉(zhuǎn)動鋼。 其它切割工具材料象立方體硼氮化物(CBN) 可能被使用沒有蓄冷劑, 由于類型他們的作用。 使用CBN 的目標(biāo)將提高工件 的溫度對上流因此它變?nèi)岷秃彤?dāng)?shù)乜赡苋菀椎赜脵C器制造。 原因在使用切削液之后可能被總結(jié)如下。
延長切割工具壽命由減少達到熱量引起和結(jié)果較少磨損率達到。 它從剪區(qū)域和被形成的芯片并且將散熱。
冷卻高質(zhì)量材料工作片斷在操作之下充當(dāng)一個重要角色從表面的熱量畸變并且表層下?lián)p傷是必須被消滅或主要使到產(chǎn)物一個高質(zhì)量產(chǎn)品降低過熱的結(jié)果。
減少切削力由它潤滑的作用在聯(lián)接口區(qū)域和清潔切削區(qū)在用機器制造從小芯片期間。 二個主要原因至于使用切口流體冷卻和潤滑。
切削液作為蓄冷劑:
用途的可變的特征和情況確定切口流體的蓄冷劑行動, 哪些改進熱傳遞在剪區(qū)域在先鋒之間, 工作片斷, 并且切口流體。 蓄冷劑的物產(chǎn)必須在這種情況下包括高熱容量使熱和好導(dǎo)熱性失去控制吸收熱從切口區(qū)域。 水基的蓄冷劑乳化液以它的優(yōu)秀高熱容量能減少工具穿戴。
切削液作為潤滑劑:
目的將減少摩擦在先鋒之間, 傾斜面孔和工作片斷材料或減少切口力量(正切組分) 。 當(dāng)摩擦下降熱引起下降。 結(jié)果, 切割工具穿戴率被減少并且表面結(jié)束被改進。
切削液物產(chǎn)
免于可感知的氣味
保存清晰在生活中
種類和 表層和孔。
腐蝕保護對機器零件和工作編結(jié)。
有效用術(shù)語工具生活, 安全, 稀釋比率, 并且可變的生活。
1.1切削液類型
切削液有二個主要類別
清潔的切削液
清潔的切削液是窮的在他們的蓄冷劑特征是很好的潤滑液。 他們由充斥應(yīng)用工作區(qū)域由泵浦和被重新傳布通過過濾器, 坦克和噴管。 這型由水不稀釋, 并且可以包含潤滑和極壓力添加劑提高他們的切口表現(xiàn)。 這型用法降低他們的冷卻的能力, 避免火災(zāi)危險, 保證操作員健康與安全風(fēng)險。
. 水基于的或水溶切削液
這個小組被細分入三個類別:
1. 乳化液` 礦物可溶解' 白色乳狀顏色由于油乳化液在水中。 包含從40%-80% 礦物油和一種乳化劑在腐蝕抗化劑旁邊, 在生物殺傷劑旁邊禁止細菌成長。
2. 微乳化液` 半合成' 發(fā)明了在80 年代之內(nèi), 有較少油含量和或更高的乳化劑比率10%-40% 油。 由于使流體更加透亮和容易看工作片斷在操作期間的高水平乳化劑油小滴大小在流體更小。 其它重要好處是在它的能力乳化油任一漏出從機器零件在切口流體, 腐蝕抗化劑, 并且細菌控制。
3. 礦物油自由` 合成物質(zhì)' 是化學(xué)制品的混合, 水, 細菌控制, 腐蝕抗化劑, 并且染料。 不包含任何礦物油, 并且提供好可見性
流動性需要采取對機器零件潤滑的更多注意因為它不應(yīng)該留下油膜在機器零件, 并且可能導(dǎo)致密封嚴(yán)
1.2 切削液選擇
許多因素影響切削液的選擇; 主要工作材料片段, 類型機器的操作, 機械工具零件, 油漆, 并且密封。 表5-1 準(zhǔn)備在機械工具產(chǎn)業(yè)研究協(xié)會提供建議在類型流體被使用。
1.3 蓄冷劑管理
達到一個高水平切削液表現(xiàn)和成本實效, 蓄冷劑回收系統(tǒng)應(yīng)該被安裝在工廠。 這個系統(tǒng)將減少相當(dāng)數(shù)量新被購買的蓄冷劑集中和蓄冷劑一次性, 哪些將減少制造費用。 它或者由公司做或被租賃, 取決于公司預(yù)算和管理方針。
表5-1 指南對于切口流體的選擇為一般車間應(yīng)用。
機器制造
操作
制件材料
自由用機器制造
并且低碳鋼
媒介碳鋼
高碳鋼
防銹和熱處理
抗性合金
磨削
清楚的型可溶解油, 半合成物質(zhì)或化學(xué)制品研的流體
車削
一般用途, 可溶解油, 半
綜合性或綜合性流體
極壓可溶解油,
半合成或合成性流體
銑削
一般目的,可溶解油,半合成物質(zhì)
或合成物質(zhì)流體
極壓可溶物
油,半合成物質(zhì)或
綜合性流體
極壓可溶解油,
半合成或綜合性流體(清潔的切削液可能是必要)
鉆削
極壓溶物油,半合成物質(zhì)或
綜合性流體
插齒
極壓溶解油,
半合成或綜合性流體
整潔切口上油更好
滾齒
極壓可溶解油, 半合成或合成性流體(整潔的切口油也許是更好的)
清潔的切削液
珩齒
極壓可溶解油, 半合成或合成性流體(
清潔的切削液也許是更好的)
輕拍
極壓可溶解油,半合成或合成性流體(切削液也許是必要的)
清潔的切削液更好
注: 一些詞條故意地延伸二個或更多專欄, 表明可能大范圍的應(yīng)用。 其它詞條被限制對工作材料具體組。
采用愛德華和懷特
1.4 機器磨損在濕高速用機器制造之下
這是共同的信仰, 蓄冷劑用法在金屬切口減少切口溫度和延長工具生活。 但是, 這研究表示, 這不一定是真實的被推斷在切口插入物材料。 相似的研究被執(zhí)行了對不同的切口插入物材料和切口情況支持我們的結(jié)果。 顧?等[ 36 ] 記錄了在工具磨損機制上的一個區(qū)別在C5 干燥和濕切口碾碎的插入物之間。 Tonshoff(人名) 等[ 44 ] 并且陳列了不同的穿戴機制在AL2.O3/TiC 插入物在用機器制造ASTM 5115, 當(dāng)使用蓄冷劑乳化液與干燥切口比較了。 另外, Avila 和Abrao [ 20 ] 體驗了在穿戴機制上的區(qū)別被激活在側(cè)面邊, 當(dāng)使用不同的蓄冷劑在測試AL2.O3lTiC 工具在用機器制造AISI4340 鋼。磨損機制和切口插入物的行為被學(xué)習(xí)在這研究在濕上流速度用機器制造的(WHSM) 情況下不充分地被了解。 所以, 這是這研究嘗試集中于貢獻在涂層發(fā)展和最近被開發(fā)的材料涂層技術(shù)為了升級他們的表現(xiàn)在堅韌用機器制造的情況。 這可貴的研究提供在有利的洞察入生產(chǎn)省時和增量。在競爭全球性經(jīng)濟中成本的降低是根本的解決方法; 這樣保護了地方市場和尋找新的市場。
1.5 實驗性觀察在未上漆的用水泥涂的碳化物切口插入物穿戴機制在高速濕用機器制造
在這個部分, 被觀察的穿戴機制被提出未上漆的用水泥涂的碳化物工具(KC313) 在用機器制造ASTM 4140 鋼在潮濕情況下。 用水泥涂的碳化物整體表現(xiàn)在使用乳化液蓄冷劑之下被改進了根據(jù)延伸的工具生活和減少用機器制造的費用。 不同的類型穿戴機制被激活了在切口插入物的側(cè)面邊由于使用蓄冷劑乳化液在用機器制造的過程期間。 這歸結(jié)于蓄冷劑的作用在減少切割工具邊緣和剪區(qū)域的平均溫度在用機器制造期間。 結(jié)果磨蝕穿戴被減少了主導(dǎo)的更長的工具生活。 切割工具材料不同地表現(xiàn)對蓄冷劑由于他們對熱沖擊的各種各樣的抵抗。 以下觀察記錄了用水泥涂的碳化物行為在高速用機器制造期間在濕切口之下。
圖5-1 展示切口插入物的側(cè)面邊被使用以180m/ 的切口速度分鐘。 SEM 圖象被記錄了在7 分鐘用機器制造以后。 它顯示微磨蝕穿戴, 哪些由狹窄的凹線辨認(rèn)沿側(cè)面邊在金屬流程的方向, 支持以相似的觀察由巴恩斯和Pashby(人名) [ 41 ] 提供在鋁里測試的通過蓄冷劑鉆井插入物SiC 金屬矩陣綜合。 因為先鋒是切口插入物幾何的最微弱的部份, 漸近破裂開始的第一由于早期的非光滑的訂婚在工具和工作片斷材料之間。 并且, 這歸結(jié)于也許導(dǎo)致言詞一致的失敗在瞬變被去骨切片的側(cè)面切口楔子區(qū)域的重音集中[ 51, 52] 。 微黏附力穿戴的同樣圖象能看在邊和工具由半錐體表明
127 形狀在切割工具的邊。 調(diào)查進一步, 徒升視線內(nèi)被采取了在
側(cè)面邊以1000 次的放大和提出在圖5-2.A 。 它顯示清楚的微磨蝕穿戴被排列在金屬流程的方向, 那里鈷黏合劑比推出作為大球狀小滴的WC 五谷被佩帶了首先在更高的穿戴率。 圖5-2B 提供a 迅速移動在被采取在其它地點為同樣側(cè)面邊的觀點。 熱量點蝕由黑斑點顯露用不同的深度和微小的裂縫, 繁殖在多方向由于使用蓄冷劑。 所以 點蝕, 微黏附力和微磨蝕的低水平被激活在濕切口之下; 當(dāng)高水平微磨蝕穿戴被激活在干燥切口之下(依照被提出在早先章節(jié)) 。
圖5-3.A 被采取了為切口插入物用機器制造在150mlmin 。 它顯示一身典型的微黏附力穿戴, 那里芯片金屬的數(shù)量臨時地被遵守了在側(cè)面邊。 Kopac [ 53 ] 陳列了相似發(fā)現(xiàn)測試HSS 錫鉆子插入物在鉆井SAE1045 鋼里。 這種被遵守的金屬以后會被采拿走WC 五谷并且黏合劑從切口插入材料并且過程繼續(xù)。 為了探索也許存在的其它類型穿戴, a 迅速移動在看法以750 次的放大被采取了依照被顯示在圖5-3B 。 圖5-3B 展示二穿戴方式; 首先, 微熱量鎮(zhèn)壓由垂直鎮(zhèn)壓表明位于圖片的右邊, 并且支持以Deamley 和Trent [ 27 的] 相似的研究結(jié)果。 第二, 微磨蝕穿戴在WC 五谷將被采圖象的左邊在鈷黏合劑被微磨蝕嚴(yán)厲地毀壞了之后。 鈷黏合劑是小五谷并且WC 是大大小五谷。 黏合劑的嚴(yán)厲畸變與WC 五谷一起也許歸結(jié)于微黏附力和微磨蝕的活化作用
圖5-1 SEM 圖象(KC313) 顯示微磨蝕和微黏附力(濕) 。
(a) SEM 微寫器(KC313) 在180m/分鐘顯示微磨蝕何處鈷黏合劑被佩帶了首先留下被推出的WC 球狀小滴(濕) 。
(b) SEM 微寫器(KC313) 在180m/分鐘顯示熱量點蝕(濕) 。
圖5-2 被擴大化的看法(KC313) 在濕切口之下: (a) SEM 微寫器(KC313) 在鈷黏合劑被佩帶首先留下被推出的WC 球狀小滴的180mlmin 顯示的微磨蝕(濕), (b) SEM 微寫器(KC313) 在180 。m/分鐘顯示熱量點蝕(濕) 。
(a) SEM 圖象顯示微黏附力穿戴機制在150m/ 之下分鐘(濕) 。
(b)
(b) SEM 圖象顯示微熱量鎮(zhèn)壓, 并且微磨蝕。
圖5-3 被擴大化的看法(KC313) 在150m/分鐘(濕): (a) SEM 圖象顯示微黏附力穿戴機制在150m/ 之下分鐘(濕), (b) SEM 圖象顯示微疲勞鎮(zhèn)壓, 并且微磨蝕(濕) 。
佩帶在速度和蓄冷劑介紹的切口情況之時。 所以, 微疲勞, 微磨蝕, 并且微黏附力穿戴機制被激活在濕情況下, 當(dāng)高水平微磨蝕被觀察了在干燥一個之下。
其次, 圖5-4.A 被采取了以下更低的速度(120m/分鐘) 。 它顯示組合邊緣(BUE) 承受了它的存在在切割工具的生活中, 相似與黃[ 13 ], 顧?等[ 36 ] 并且Venkatsh 等[ 55 ] 。 這BUE 保護了工具邊緣和延長它的生活。 在干燥切口之下BUE 出現(xiàn)以更低的速度(90 和60 m/分鐘), 但當(dāng)介紹蓄冷劑BUE 開始顯現(xiàn)出以更高的速度, 這歸結(jié)于下落在剪區(qū)域溫度影響芯片金屬流程在切割工具邊緣, 由使延展性降低到一平實高級比那個存在在干燥條件切口。 結(jié)果, 芯片金屬起動積累容易在接口在金屬芯片流程之間, 切割工具邊緣和火山口浮出水面形成BUE 。 除BUE 形成之外, 微磨蝕穿戴被激活了以這速度由狹窄的凹線表明。
探索其它穿戴機制a 的可能性迅速移動在看法以3500 次的放大被采取了和被顯示了在圖5-4B 。 微疲勞是顯然的由被繁殖的鎮(zhèn)壓在圖象相似與Deamley 和Trent [ 27 ] 發(fā)現(xiàn)。 此外, 圖5-4B 顯示微磨蝕穿戴的征兆, 由鈷黏合劑磨蝕和大被推出的WC 五谷遺骸的顯露。 但是, 微磨蝕出現(xiàn)以這120m/ 的速度分鐘比同樣型微佩帶觀察在150 m/ 較不嚴(yán)厲的極小速度, 支持以巴恩斯[ 41 個] 相似的研究結(jié)果。 所以, 微磨蝕, BUE 和微疲勞被激活了在濕情況下當(dāng), 黏附力, 高水平微磨蝕, 并且BUE 不是在干燥切口之下。
(a) (KC313) 顯示組合邊緣的SEM 圖象在120m/ 之下分鐘(濕) 。
(b) (KC3 13) 顯示微疲勞的SEM 圖象, 并且微磨蝕(濕) 。
圖5-4 SEM 圖象(KC313) 在120m/分鐘(濕), (a) SEM 圖象(KC313) 。 顯示組合邊緣, (b) (KC313) 顯示微疲勞和微磨蝕的SEM 圖象。
133 圖5-5 是為切割工具用機器制造在90m/分鐘, 那禮物好
工具生活一個階段捕獲在BUE 被采了之后。 側(cè)面旁邊展示巨型的金屬黏附力的底部從工作片斷材料。 圖的上部在邊緣顯示邊緣破裂。 站立在邊緣破裂原因, 迅速移動在看法以2000 次的放大被提出在圖5-6.A 。 微疲勞裂縫圖象能看并且微損耗由許多孔顯露, 并且支持以Lim 等[ 31 ] 觀察在HSS 錫插入物。 由于BUE 破裂從切割工具邊緣, 少量從切割工具材料是被采的忘記的許多孔。 圖5-6B 是另迅速移動在景色的側(cè)面邊的上部以1000 次的放大和顯示微磨蝕穿戴由狹窄的凹線表明。 此外, 確切的型微佩帶機制出現(xiàn)在側(cè)面邊在60 m/ 之下分鐘。 所以, 與干燥切口比較以90 m/ 的切口速度分鐘和60 m/分鐘, 較少微磨蝕, 更大的BUE 形成, 并且更高的微損耗率被激活了。
圖5-5 SEM 圖象顯示工具邊緣在積累邊緣以后被采了。
(a) SEM 圖象顯示微疲勞裂縫, 并且微損耗。
(b) SEM 圖象顯示微磨蝕。
圖5-6 SEM 圖象(KC313) 在90m/分鐘:(a) SEM 圖象顯示微疲勞裂縫, 并且微損耗, (b) SEM 圖象顯示微磨蝕。
5.4 實驗性觀察在上漆的用水泥涂的碳化物穿戴機制與錫TiCN 錫涂層在高速濕用機器制造
調(diào)查三明治涂層穿戴機制在濕切口之下被提出在這個部分從穿戴開始早期。 圖5-7 展示早期工具穿戴開始在先鋒當(dāng)切開在410m/分鐘。 邊緣破裂能被看見, 它開始了在先鋒適當(dāng)非光滑的聯(lián)絡(luò)在工具之間, 工作片斷, 微磨蝕和重音集中。 調(diào)查進一步其它可能的原因在那導(dǎo)致涂層剝落的邊緣破裂之后, a 迅速移動在看法以2000 次的放大被采取了和被提出了在圖5-8.A 。 涂層破裂能被看見錫(的地方上部涂層的) 片段被金屬芯片采了。 這結(jié)果微磨蝕的發(fā)生了那導(dǎo)致涂層剝落。 另一方面, 邊緣是切口插入物幾何和工作的最微弱的部份如同重音集中器也許導(dǎo)致言詞一致的失敗在瞬變被去骨切片的側(cè)面切口楔子區(qū)域[ 51, 52] 。
磨蝕穿戴和重音集中因素留下一種不均勻的邊緣配置在微標(biāo)度在用機器制造的開始以后。 最新小金屬片段開始遵守在被開發(fā)的空白被連續(xù)的芯片運動以后采依照被顯示在上圖5-8.A 。 邊緣破裂其它觀點依照被顯示被采取了同樣切割工具以2000 次的放大在上圖5-8B 。 它提出破裂和裂縫在磨刀的工具邊緣。 一個概要圖由圖片表明5-9, 提出了進步上漆的切口插入物失敗開始在插入物邊緣。 它并且被注意了在插入物期間測試, 失敗發(fā)生在插入物首先漸近然后進步往側(cè)面邊。 結(jié)果, 關(guān)于優(yōu)選先鋒的一項研究
圖5-7 SEM 圖象(KC732) 在410m/極小的顯示的邊緣破裂和微磨蝕(濕)
(a) SEM 圖象顯示邊緣破裂。
(b) SEM 圖象顯示破裂和裂縫在磨刀的插入物邊緣。
圖5-8 SEM (KC732) 在410m/分鐘和早期穿戴階段(濕): (a) SEM 圖象顯示邊緣破裂, (b) SEM 圖象顯示破裂和裂縫在磨刀的插入物邊緣。
圖5-9 涂上的失敗和進展從邊緣開始。
半徑改進涂層黏附力, 并且它的耐磨性, 也許并且是一個題目為未來工作。
圖5-1.0A 被采取了在工具失敗以后以410m/ 的速度分鐘。 它顯示完全地被暴露的基體和嚴(yán)厲滑的穿戴在側(cè)面邊。 涂層存在在火山口表面和面孔較少穿戴比側(cè)面邊。 所以這有效因為上部保護者為先鋒和大多數(shù)穿戴將發(fā)生在側(cè)面邊象滑穿戴。 圖5-10B 是a 迅速移動在看法以3500 次的放大, 并且展示涂上殘余在側(cè)面邊。 仍然, 微磨蝕和輕微的拉伸破裂在金屬芯片的方向流動。 Ezugwa 等[ 28 ] 并且Kato [ 32 ] 陳列了相似發(fā)現(xiàn)。 但是, 拉伸破裂在這種情況下是較少在嚴(yán)肅比什么被觀察了在干燥切口。 這歸結(jié)于蓄冷劑的貢獻在下降切口溫度, 哪些減少了塑料變形在高溫結(jié)果。 因此, 與干燥切口比較以同樣速度, 拉伸破裂是可利用的以較少嚴(yán)肅和微磨蝕滑。 但是, 在干燥切口高水平微磨蝕, 高水平拉伸破裂和滑穿戴發(fā)生了。
圖5-11 被采取了在穿戴早期以360m/ 的速度分鐘。 它顯示滑穿戴, 涂上的剝落和裂縫開始顯現(xiàn)出在罐子和TiCN 涂層之間在磨刀的工具邊緣。 圖5-12.A 顯示什么的好的介紹被描述了及早看待小片段的發(fā)展在工具邊緣。 被遵守的金屬片段運作與微磨蝕穿戴一起導(dǎo)致涂層剝落。
SEM 圖象顯示滑的穿戴。
(b) SEM 圖象顯示微磨蝕和拉伸破裂。
圖5-10 SEM 圖象(KC732) 在410m/分鐘在失敗以后(濕): (a) SEM 圖象顯示滑的磨損, (b) SEM 圖象顯示微磨蝕和拉伸破裂。
圖5-11 SEM 圖象在360m/ 穿戴早期極小(潮濕) 顯示涂層和剝落顯現(xiàn)出的裂縫在罐子和TiCN 層數(shù)之間。
金屬芯片的大小被遵守在邊緣幾乎是15g 。 因為它是
不穩(wěn)定它以后將被采拿走涂層的一些片段與它并且過程繼續(xù)。 另一迅速移動視線內(nèi)以5000 次的放大為同樣插入物被顯示在圖5-12B 表明一個最近被開發(fā)的裂縫在涂層層數(shù)之間。
圖5-13.A 被采取同樣插入物在失敗以后當(dāng)用機器制造在360m/極小和濕情況。 涂上的剝落, 并且滑穿戴可能由狹窄的凹線看見和表明。 另外, 山谷穿戴的最初的發(fā)展能看在裁減的最大深度。
進一步調(diào)查由采取依照被顯示執(zhí)行徒升視線內(nèi)以2000 次的放大在上圖5-13B 。 一身清楚的微磨蝕穿戴和微疲勞鎮(zhèn)壓被開發(fā)了依照被顯示, 哪深深地被延伸通過在整個三涂上的層數(shù)之外深深直到基體。 所以, 與干燥切口比較, 微疲勞裂縫, 較不拉伸破裂, 較少微磨蝕穿戴被激活了在濕切口。 當(dāng)微疲勞裂縫, 高水平微磨蝕, 并且高水平拉伸破裂是區(qū)別類型穿戴在干燥條件下以同樣切口速度。
其次, 圖5-14.A 被采取為切割工具用機器制造在310m/分鐘。 結(jié)果與早先插入物是相似用機器制造在360m/分鐘, 那里金屬片段黏附力發(fā)生了在工具邊緣, 滑穿戴和涂上剝落。 另外, 黑斑點出現(xiàn)在圖的上面在火山口表面是一空起因于缺點在涂層過程中。 在這個情況, 火山口表面快速地將被佩帶比側(cè)面表面。
SEM 圖象陳列遵守了金屬片段在工具邊緣。
(b) SEM 圖象陳列被開發(fā)的裂縫在涂層層數(shù)之間。
圖5-12 SEM 圖象(KC732) 在早期穿戴360m/分鐘(濕): (a) SEM 圖象陳列遵守了金屬片段在工具邊緣, (b) SEM 圖象陳列被開發(fā)的裂縫在涂層層數(shù)之間。
SEM 圖象顯示涂層剝落的和滑的穿戴在工具失敗以后
(b) SEM 圖象顯示微磨蝕, 并且微疲勞鎮(zhèn)壓被開發(fā)在涂層層數(shù)之間
圖5-13 SEM 圖象KC732 在失敗以后用機器制造在360m/分鐘(濕): (a) SEM 圖象顯示涂層剝落的和滑的穿戴在工具失敗以后, (b) SEM 圖象顯示微磨蝕, 并且微疲勞鎮(zhèn)壓顯現(xiàn)了出在涂層層數(shù)之間。
SEM 圖象顯示金屬黏附力, 滑穿戴和涂上空隙
(a) SEM 顯示微磨蝕。
圖5-14 SEM (KC732) 在310m/穿戴極小的早期(濕): (a) SEM 圖象。 顯示金屬黏附力, 滑穿戴和涂上空隙, (b) SEM 顯示微磨蝕。
調(diào)查其它可能的穿戴機制形象5-14B 被采取了作為徒升以1500 次的放大。 它顯示微磨蝕由被推出的大罐子小滴顯露在小大小的失蹤以后一個。
圖5-15.A 被采取了在工具失敗以后, 加速的插入物失敗采取了地方這里開始了從涂層空隙早先被提及在圖5-14.A, 并且繼續(xù)用完大數(shù)量從基體材料在一身高穿戴對估計。 但是, 各個實驗被重覆得兩次證實工具生活數(shù)據(jù)。 因此, 它值得提及, 失敗發(fā)生在這個具體案件突出質(zhì)量管理的重要性特別是為這類型昂貴的切口插入物被使用為半精整和最后工序。 圖5-15B 是徒升視線內(nèi)以火山口表面的3500 次的放大。 它提出一身嚴(yán)厲微磨蝕穿戴發(fā)生在K313 基體。 比較在干燥和濕情況之間以這速度(310 分鐘), 微磨蝕和金屬黏附力在插入物邊緣是可利用的在濕切口, 當(dāng)拉伸破裂和微磨蝕被觀察了在干燥切口之下。 圖5-16.A 被采取了為切割工具被佩帶在260 m/ 之下分鐘。 金屬黏附力在工具邊緣能看并且輕微的損耗在側(cè)面表面。 結(jié)果大罐子小滴被互作用被采在工作片斷材料和切割工具側(cè)面表面之間。 圖5-16B 是a 迅速移動在以2000 次的放大。 它顯示轉(zhuǎn)折在被遵守的金屬和表面之間由微損耗過程用完水平幾個孔(在底部左圖) 。 采取仔細的審視在切口插入物在失敗以后, 圖5-17A 顯示工作片斷材料的巨型的黏附力在側(cè)面邊由相似的Lim 等[ 31 ] 支持發(fā)現(xiàn)在學(xué)習(xí)HSS-
148 錫和Ezugwa 等[ 28 ] 在學(xué)習(xí)罐子碾碎的插入物穿戴機制
(斷斷續(xù)續(xù)的切口) 。
這種現(xiàn)象發(fā)生了結(jié)果介紹蓄冷劑乳化液, 哪些下降了切口溫度, 減少了用機器制造的芯片的延展性和韌性。 這些因素使金屬更加易受影響遵守側(cè)面邊導(dǎo)致微損耗穿戴在被采依照被顯示以后在上圖5-17B 。 當(dāng)切口繼續(xù)更多制件材料黏附對切割工具邊和采拿走以它小涂層小滴忘記毛孔早先被提及在圖5-17B 。 所以, 凹線佩帶, 并且微損耗穿戴被激活了在干燥之下當(dāng); 微黏附力和高水平微損耗被激活了在濕切口之下。
SEM 圖象顯示鼻子損傷開始了從涂層空在火山口表面。
SEM 圖象陳列切斷磨蝕穿戴在火山口表面。
圖5-15 SEM 圖象(KC732) 在失敗以后在310m/分鐘(濕): (a) SEM 圖象顯示鼻子損傷開始了從涂層空在火山口表面, (b) SEM 圖象陳列切斷磨蝕穿戴在火山口表面。
(b) SEM 圖象顯示轉(zhuǎn)折區(qū)域在被遵守的金屬和破舊的表面和微損耗之間在bottom(微孔) 。
圖5-16 SEM 圖象(KC732) 在早期穿戴在260 m/ 之下min(wet): (a) SEM 圖象顯示金屬黏附力, (b) SEM 圖象顯示轉(zhuǎn)折區(qū)域在被遵守的金屬和破舊的表面和微損耗之間在底部(微孔) 。
SEM 圖象顯示巨型的黏附力在側(cè)面表面。
(b) SEM 圖象顯示微損耗穿戴的許多孔征兆。
圖5-17 SEM 圖象(KC732) 在260m/分鐘在失敗以后(濕): (a) SEM 圖象顯示巨型的黏附力在側(cè)面表面, (b) SEM 圖象顯示微損耗穿戴的許多孔征兆。
TOOL WEAR MECHANISMS ON THE FLANK SURFACE OF CUTTING INSERTS
FOR HIGH SPEED WET MACHINING
1 Introduction
Almost every type of machining such as turning, milling, drilling, grinding..., uses a cutting fluid to assist in the cost effective production of parts as set up standard required by the producer [1]. Using coolant with some cutting tools material causes severe failure due to the lack of their resistance to thermal shock (like AL2O3 ceramics), used to turn steel. Other cutting tools materials like cubic boron nitride (CBN) can be used without coolant, due to the type of their function. The aim of using CBN is to raise the temperature of the workpice to high so it locally softens and can be easily machined. The reasons behind using cutting fluids can be summarized as follows.
? Extending the cutting tool life achieved by reducing heat generated and as a result less wear rate is achieved. It will also eliminate the heat from the shear zone and the formed chips.
? Cooling the work piece of high quality material under operation plays an important role since thermal distortion of the surface and subsurface damage is a result of excessive heat that must be eliminated or largely reduced to produce a high quality product.
Reducing cutting forces by its lubricating effect at the contact interface region and washing and cleaning the cutting region during machining from small chips. The two main reasons for using cutting fluids are cooling and lubrication.
Cutting Fluid as a Coolant:
The fluid characteristics and condition of use determine the coolant action of the cutting fluid, which improves the heat transfer at the shear zone between the cutting edge, work piece, and cutting fluid. The properties of the coolant in this case must include a high heat capacity to carry away heat and good thermal conductivity to absorb the heat from the cutting region. The water-based coolant emulsion with its excellent high heat capacity is able to reduce tool wear [44].
Cutting Fluid as a Lubricant:
The purpose is to reduce friction between the cutting edge, rake face and the work piece material or reducing the cutting forces (tangential component). As the friction drops the heat generated is
dropped. As a result, the cutting tool wear rate is reduced and the surface finish is improved.
Cutting Fluid Properties
Free of perceivable odor
Preserve clarity throughout life
Kind and unirritated to skin and eyes.
Corrosion protection to the machine parts and work piece.
Cost effective in terms off tool life, safety, dilution ratio, and fluid life. [1]
1.1 Cutting Fluid Types
There are two major categories of cutting fluids
Neat Cutting Oils
Neat cutting oils are poor in their coolant characteristics but have an excellent lubricity. They are applied by flooding the work area by a pump and re-circulated through a filter, tank and nozzles. This type is not diluted by water, and may contain lubricity and extreme-pressure additives to enhance their cutting performance properties. The usage of this type has been declining for their poor cooling ability, causing fire risk, proven to cause health and safety risk to the operator [1].
? Water Based or Water Soluble Cutting Fluids
This group is subdivided into three categories:
1. Emulsion ` mineral soluble' white-milky color as a result of emulsion of oil in water. Contain from 40%-80% mineral oil and an emulsifying agent beside corrosion inhibitors, beside biocide to inhibit the bacteria growth.
2. Micro emulsion `semi-synthetic' invented in 1980's, has less oil concentration and/or higher emulsifier ratio 10%-40% oil. Due to the high levels of emulsifier the oil droplet size in the fluid are smaller which make the fluid more translucent and easy to see the work piece during operation. Other important benefit is in its ability to emulsify any leakage of oil from the machine parts in the cutting fluid, a corrosion inhibitors, and bacteria control.
3. Mineral oil free `synthetic' is a mix of chemicals, water, bacteria control, corrosion inhibitors, and dyes. Does not contain any mineral oils, and provides good visibility
.23 to the work piece. bare in mind that the lack of mineral oil in this type of cutting
fluid needs to take more attention to machine parts lubrication since it should not leave an oily film on the machine parts, and might cause seals degradation due the lack of protection.
1.2 Cutting Fluid Selection
Many factors influence the selection of cutting fluid; mainly work piece material, type of machining operation, machine tool parts, paints, and seals. Table 5-1 prepared at the machine tool industry research association [2] provides suggestions on the type of fluid to be used.
1.3 Coolant Management
To achieve a high level of cutting fluids performance and cost effectiveness, a coolant recycling system should be installed in the factory. This system will reduce the amount of new purchased coolant concentrate and coolant disposable, which will reduce manufacturing cost. It either done by the company itself or be rented out, depends on the budget and management policy of the company [1].
Table 5-1 Guide to the selection of cutting fluids for general workshop applications.
Machining
operation
Workpiece material
Free machining
and low -
carbon steels
Medium-
Carbon steels
High Carbon
and alloy steels
Stainless and
heat treated
resistant
alloys
Grinding
Clear type soluble oil, semi synthetic or chemical grinding fluid
Turning
General purpose, soluble oil, semi
synthetic or synthetic fluid
Extreme-pressure soluble oil,
semi-synthetic or synthetic
fluid
Milling
General
purpose,
soluble oil,
semi synthetic
or synthetic
fluid
Extreme-
pressure soluble
oil, semi-
synthetic or
synthetic fluid
Extreme-pressure soluble oil,
semi-synthetic or synthetic
fluid(neat cutting oils may be
necessary)
Drilling
Extreme
pressure soluble
oil, semi
synthetic or
synthetic fluid
Gear Shapping
Extreme-pressure soluble oil,
semi-synthetic or synthetic fluid
Neat-cutting oils preferable
Hobbing
Extreme-pressure soluble oil, semi-synthetic or
synthetic fluid (neat cutting oils may be preferable)
Neat-cutting
oils
preferable
Bratching
Extreme-pressure soluble oil, semi-synthetic or synthetic fluid (neat
cutting oils may be preferable)
Tapping
Extreme-pressure soluble oil, semi-synthetic or
synthetic fluid(neat cutting oils may be necessary)
Neat-cutting
oils
preferable
Note: some entreis deliberately extend over two or more columns, indicating a wide range of possible applications. Other entries are confined to a specific class of work material.
Adopted from Edward and Wright [2]
1.2 Wear Mechanisms Under Wet High Speed Machining
It is a common belief that coolant usage in metal cutting reduces cutting temperature and extends tools life. However, this research showed that this is not necessarily true to be generalized over cutting inserts materials. Similar research was carried out on different cutting inserts materials and cutting conditions supporting our results. Gu et al [36] have recorded a difference in tool wear mechanisms between dry and wet cutting of C5 milling inserts. Tonshoff et al [44] also exhibited different wear mechanisms on AL2O3/TiC inserts in machining ASTM 5115, when using coolants emulsions compared to dry cutting. In addition, Avila and Abrao [20] experienced difference in wear mechanisms activated at the flank side, when using different coolants in testing AL2O3lTiC tools in machining AISI4340 steel. The wear mechanisms and the behavior of the cutting inserts studied in this research under wet high speed-machining (WHSM) condition is not fully understood. Therefore, it was the attempt of this research to focus on the contributions in coating development and coating techniques of newly developed materials in order to upgrade their performance at tough machining conditions. This valuable research provides insight into production timesavings and increase in profitability. Cost reductions are essential in the competitive global economy; thus protecting local markets and consisting in the search of new ones.
1.3 Experimental Observations on Wear Mechanisms of Un-Coated Cemented Carbide Cutting Inserts in High Speed Wet Machining
In this section, the observed wear mechanisms are presented of uncoated cemented carbide tool (KC313) in machining ASTM 4140 steel under wet condition. The overall performance of cemented carbide under using emulsion coolant has been improved in terms of extending tool life and reducing machining cost. Different types of wear mechanisms were activated at flank side of cutting inserts as a result of using coolant emulsion during machining processes. This was due to the effect of coolant in reducing the average temperature of the cutting tool edge and shear zone during machining. As a result abrasive wear was reduced leading longer tool life. The materials of cutting tools behave differently to coolant because of their varied resistance to thermal shock. The following observations recorded the behavior of cemented carbide during high speed machining under wet cutting.
Figure 1-1 shows the flank side of cutting inserts used at a cutting speed of 180m/min. The SEM images were recorded after 7 minutes of machining. It shows micro-abrasion wear, which identified by the narrow grooves along the flank side in the direction of metal flow, supported with similar observations documented by Barnes and Pashby [41] in testing through-coolant-drilling inserts of aluminum/SiC metal matrix composite. Since the cutting edge is the weakest part of the cutting insert geometry, edge fracture started first due to the early non-smooth engagement between the tool and the work piece material. Also, this is due to stress concentrations that might lead to a cohesive failure on the transient filleted flank cutting wedge region [51, 52]. The same image of micro-adhesion wear can be seen at the side and tool indicated by the half cone
27 shape on the side of cutting tool. To investigate further, a zoom in view was taken at
the flank side with a magnification of 1000 times and presented in Figure 5-2A. I
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