轮胎拆装机设计-拆卸轮胎 扒胎机【14张CAD图纸+PDF图】

喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:414951605或者1304139763 ======================== 实习报告 一 实习的目的和意义 大学四年最后一个学期，是毕业的最后一个环节，我们机械专业的学生必须完成毕业设计才有资格毕业，而我的毕业设计题目为“快速轮胎拆装机设计”。既然是设计，当然要先了解设计的东西为何物，是做什么的，如何使用，等。要知道设计的东西是什么，一般要通过进行实习了，。这也是我们实习的目的。做为一名学生，对外面的世界了解少之又少，如何在陌生的领域学到自己所需的知识，就需要我们有良好的沟通和学习的能力，毕竟别人不会像学校那样有老师给你详细的讲解，所以沟通和学习分析能力很重要，这也是实习的意义。 二 实习单位简介 我们实习的单位为柳州卓儿汽车美容中心，位于柳州车之港附近。主营汽车美容、汽车装潢、改装、汽车音响、汽车精品百货、连锁加盟服务等。作为一家知名品牌连锁服务机构 卓儿汽车美容中心将为其在柳州乃至全国汽车后市场发展掀开新的市场格局。近几年，随着汽车保有量的増加，汽车后市场的发展迅猛， 全国汽车后市场呈现勃勃生机，迎来良好的发展机遇，国外各大商家纷纷将中国作为全球战略至高点。柳州卓儿汽车美容中心也不例外。柳州作为广西的重工业城市，区位优势和产业优势凸现，经济战略地位显著。公司所在地，地处潭中大道，交通便捷，周边同业商圈密布，实力厂商聚集,辐射面广导向性强。柳州卓儿将以品牌立市，诚信经营。 着远于长远发展，不仅功能齐全、管理规范，而且在仓儲，物流,配套上以一流的服务标准从严要求自己，为了取得市场客户的大力支持和信赖, 全体员工将不计代价为加盟商塑造良好的经营环境和发展空间付出更多的热情和激情。 三 实习的内容和时间 3月1号上午，带着什么是轮胎拆装机的疑问，我们跟老师走进了柳州卓儿汽车美容中心，在其中一个车间的角落中我们见到了轮胎拆装机的样貌，与我想象的完全不一样，乍看之下只看出了转盘上应该是放轮胎用的，其他的一无所知，至于如何工作更不知道。接下来老师和车间主任简单讲解了这机器的一些主要的东西。最后我们大致知道我们设计的内容，主要是轮胎拆装机的动力设计和结构设计。 虽然知道是主要设计的内容，但是光靠看那机器外表还不能看出里面的结构和动力传动方式，由此我们查阅了大量的相关资料，终于知道轮胎拆装机主要由电机、减速器、气动阀、拆装头、卡爪和气缸等组成。这为我们以后的设计指明了道路/ 接下来就是了解这些元件之间的工作关系，由此我又去看了一次那轮胎拆装机，这次我运气比较好，师傅答应拆开机箱盖让我看到了里面的结构，这是比较幸运的。这次我知道拆装机的工作原理。 四 拆装机的工作原理 整机由三条传动链组成，一是转盘的转动，由电机驱动，经过皮带轮带动涡杆涡轮轴旋转；二是卡爪的伸缩卡紧轮辋，由方向控制阀控制两个小气缸的运动来实现；三是分离铲的摆动对轮胎进行轮缘分离，由方向控制阀控制大气缸杆的的运动来实现。 1电机转向由脚踏J控制，用脚踩下脚踏并保持电机正转，轮盘顺时针转动；松开脚踏，则脚踏回位，电机停转。用脚背抬起脚踏，则电机反转，轮盘逆时针转动。 2 轮盘上的卡爪位置通过轮盘下夹紧汽缸杆的伸缩来控制。汽缸杆的伸缩由脚踏H来控制。脚踏H有高中低三个位置，当脚踏H处于高位时，夹紧汽缸杆向里收缩，卡爪也向里收缩直至收缩最小；当脚踏H处于低位时，夹紧汽缸杆向外伸，卡爪也向外运动，直至运动到最大位置；当卡爪在运动过程中（向里或向外）轻踩脚踏H，使其处于中位，卡爪运动停止。脚踏共有三个位置，分别控制分流阀的三个位置，分流阀控制气路，实现夹紧汽缸敢的伸、缩、停。 3 分离铲的运动直接有大气缸杆带动，踏板控制方向控制阀的三个位置，实现气缸的伸缩停，从而使分离铲压向轮胎缘，使轮胎与轮辋分离。 五 拆装机的使用方法 1 拆装机外形 如下图 2 使用方法 1） 准备工作 ①接通机器的电源和气源 　②进行调试操作：踏下左踏板，卡爪向顺时针方向旋转；踏下右踏板，拆卸铲动作，松开后拆卸铲返回原位；踏下中间踏板，卡盘上的卡爪打开，再踏一下卡爪合上。 　 ③放掉轮胎内的空气，取下所有平衡块 2 ）拆卸轮胎 ①拆开胎唇：将轮胎装在拆胎机的右侧，轮胎靠在橡胶支撑板上，将分离铲呀在胎唇上，距离轮辋边缘1CM以上如图所示： 踏下右踏板，拆卸铲动作。在轮胎两侧重复以上动作，直到胎唇全部脱离。 ②把轮胎放到拆装机的卡盘上，在胎唇上涂抹润滑脂或同类润滑油（防止造成轮胎磨损）。 ③踏下中间踏板，卡住轮辋。根据规定尺寸按以下方法锁定轮胎：①轮辋外锁定方法:将中间踏板至中间位置,按照卡盘上的参照标尺给卡爪定位.把轮胎放在卡爪上,并按住轮辋,踏下中间踏板,直至卡紧为止.②轮辋外锁定方法:给卡爪定位,让他们全部合上,把轮胎放在卡爪上,踏下中间踏板,打开卡爪,直到卡住轮辋. ④确认轮辋被牢固卡住后,放下压杆,使胎唇拆装头靠到轮辋的上边缘,转动锁紧手柄,锁住水平及垂直臂,并使拆装头自动离轮辋大约2mm..将撬杠插到胎唇拆装头前端,用撬杠剥开外胎胎唇,如图所示: 　　　　　⑤使撬杠保持位置不变,踏下左踏板,使转盘按顺时针方向旋转,直到轮胎完　　　　　　　　　　全与轮辋分离,向上抬起轮胎.用同样方法使另一侧胎唇与轮辋完全分离,取　　　出轮胎. ⑥取出内胎,将轮胎向上抬,使另一侧与轮辋分离. 3）轮胎装备 ①装配前仔细检查轮胎与轮辋直径是否相符. ②把轮胎放到拆装机平台上.并检查其状态. ③把轮胎放到拆装机卡盘上,踏下中间踏板,卡住轮辋.(锁定轮辋时,不要把 手放到轮辋与卡爪之间,否则将手造成伤害.如果轮辋与尺寸相同,则不需 要经常松开或锁定悬臂,只许来回转动横臂即可). ④为避免损坏轮缘,可用特殊润滑油涂抹胎唇. ⑤将外胎防哪个到轮辋上,胎唇移动到拆装头边缘,压下拆装头,将轮缘压如轮辋并用双手向下按外胎.踏下左踏板,使卡盘和轮辋顺时针转动,将轮胎装复.如图: ⑥ 将轮胎向下按,装入内胎,重复上一步骤,将轮胎另一侧胎唇装入轮辋. 　　 ⑦ 给轮胎充气,取下轮胎.充气时要特别小心,严格按照以下超做，否则可能会导致轮胎爆炸,造成人员伤亡.. （1）认真检查轮辋与轮胎是否相符,并检查轮胎的磨损情况,确认轮胎没有损坏. （2）应使用拆装机配备的带有气压表的充气枪充气,充气时应该经常检查压力,严禁超过轮胎的额定压力. （3）手和身体应该尽量远离轮胎. ⑧关闭机器的电源和气源. 六 后记 通过实习，总的来说有以下几个心得： 1 了解到了轮胎与轮辋分离的方法。也就是知道了什么是轮胎拆装机 2 锻炼了我的观察能力和知识运用能力。如何从外貌和工作推断出主要结构等，还有就是运用所知的知识实现某种运动，使理论知识与实际相结合。 3 提高了我的社会工作能力，在实习过程中，不仅从企业职工身上学到了相关的知识，还从他们身上懂得了什么叫敬业精神，感到了生活的充实和交流的快乐。当然从他们身上也体味到了工作的艰辛，了解到当前社会大学生工作面临的严峻问题，促使自己更加努力学习更多知识。 4本次实习让我们受益非浅,也是对以前所学知识的一个初审.通过这次生产实习，进一步巩固和深化所学的理论知识，弥补以前单一理论教学的不足，为毕业设计打好基础，短短的几天，学到了很多自己以前不懂的知识，也从单位的员工身上学到了很多道理。 。 广西工学院鹿山学院 广西工学院鹿山学院毕业设计（论文） 开题报告 题 目： 车辆维修用 轮胎拆装机设计 系 别： 机械工程系 专业班级： 机制L051 姓 名： 黄宏洁 学 号： 136390502025 指导教师： 韦建军 二OO九 年 三 月 三十 日 - 5 - 快速车轮拆装机设计 一： 选择本课题的目的和意义 1：现实意义 随着我国经济实力和人民生活水平的提高，汽车不再成为极少数达官贵人的专利，而是离我们的生活越来越近。汽车行业的发展给汽车维修保养行业带来了新的发展机会，也对其提出了更高的要求。据有关资料显示，高速路事故90％是由轮胎引起的，作为最为重要的汽车易损件之一的轮胎的保养维修显得犹为重要。在维修轮胎的时候，一般都要把其拆解。传统的做法是用撬杠直接把外胎撬开，这种方法既费时费力又会对轮胎造成损伤。因此，研究一种自动化程度高且安全可靠的轮胎拆装机，对于改善汽车维修行业工作条件具有现实意义。 本课题设计生产的机器—快速车轮拆装机兼拆胎，装胎一体，其主要工作为卡爪和拆装头，卡盘的转动由电机直接提供动力，卡爪的夹紧、松开等动作均由气压系统提供动力支持。这是又于气压系统相对于其他机械系统来说具有结构简单，易制造以及容易实现自锁等优点，并且，可以简单地把充气功能附加上去。拆装机主要由机械动力系统、气压系统以及控制系统组成。如何使机械的结构合理分配是影响到拆装机的性能的主要原因。 车轮拆装机高效率和不伤胎的特点使其在汽车维修行业中占有越来越重要的地位，并且逐渐成为每个维修厂不可或缺的工具。 2：理论意义: 带动设计相关行业的发展，如气缸，电机，蜗轮蜗杆，换向阀，主令控制器等。使机械传动技术和电气控制系统技术往快速、自动化、人性化的方面发展 二：车轮拆装机的现状及发展趋势 1．现状： 随着汽车维修行业的发展，车轮拆装机的需求量也在增加。但我国的拆装机和发达国家相比还存在着巨大的差距，主要表现为产品可靠性差，寿命短，性能不够稳定，故障多；自动化水平低，有些设备至今还采用手工操作，操作费力；品种不全，更新慢，技术含量低，附加价值率低。 2．趋势： 随着电子技术和液压技术的发展与推广，拆装机的技术水平也正在迅速地提高。当前拆装机的发展水平和趋势具体表现在一下几个方面。 (1)系列化。严格遵从意大利轮胎拆装机中大系列规范。工作盘装夹范围从10 in～26 in，能够覆盖规定车型的任意扁平比的所有轮胎。 (2)模块化。辅助臂，工作盘，打气表，鸟头，快速充气装置及其他附件可以实现多种模块组合搭配，更换灵活方便，予留有较大的升级空间，满足不同用户的不同需求。 (3)自动化： 1)在轮胎拆装过程中，模拟轮胎在拆装过程的脱胎和装胎力学模型，既保证了不会造成撕裂轮胎，又避免了拆装臂在自由状态受力反弹造成人身伤害．提高了使用安全性。 2)压胎轮和压胎块根据轮胎大小可在不同位置自动锁紧，操作高效方便且性能可靠。 (3)控制系统的发展 目前国内外的车轮拆装机的控制系统一般都是利用换向开关和气压换向阀来实现，其发展趋势是简单化、智能化。 (4) 气压系统的集成化 随着电气化控制系统集成化的推广和完善，以及气压技术的进步，气压系统的集成化也得到了迅速发展。近十年来相继发展了板式集成、块式集成和插装集成等多种形式，而其中插装集成系统将会得到更广泛的应用。 (5)气压机的宜人化 随着拆装机的自动化，限制噪声和振动，防止环境污染消除人身事故、保证拆装机安全可靠地进行生产就更为重要了。为此，许多国家都制订了有关轮胎保养维护的安全标准与法律。 三、设计方案的拟定 本课题设计的拆装机集轮胎拆装、充气于一身，拆装轮胎需要的力并不太大，而它对工作的平稳性和抗震性要求相对比较大。所以拆装机转盘的转动采用电机驱动。另外，为了简化结构，本次设计将松胎、卡爪的松紧、冲气三部分的动力设备统一为气压机。 四、本设计研究的内容 1、拆装机的结构设计 拆装机主要由主机和控制系统组成，管路及电气装置联系起来组成的一个整体。主机部分由机身、气压装置、电机等组成。控制部分由动力机构、限程装置、管路及电气操作部分组成。各部分结构如下： （1）机身的设计 机身由底座、转盘、分离铲、立柱、六方杆、脚踏组成。底座为主架，转盘卡爪装在底座正上方，分离铲位于右侧以便松胎，立柱在正后方，横臂用以连接立柱和六方杆，三个脚踏安装在底座前方，方便操作。 （2）夹紧机构的设计 车轮在拆装前应被夹紧在转盘上，转盘上安装由夹紧用的卡爪，由于三卡爪有夹紧力不足的缺点，参照国内外的资料，本次设计采用四卡爪。 （3）动力机构的设计 动力机构主要由电机、皮带轮、涡轮涡杆减速器、轮盘、汽缸等组成。 轮盘的旋转由电机控制，电机转向由脚踏J控制，用脚踩下脚踏并保持电机正转，轮盘顺时针转动；松开脚踏，则脚踏回位，电机停转。用脚背抬起脚踏，则电机反转，轮盘逆时针转动。 轮盘上的卡爪位置通过轮盘下夹紧汽缸杆的伸缩来控制。汽缸杆的伸缩由脚踏H来控制。脚踏H有高中低三个位置，当脚踏H处于高位时，夹紧汽缸杆向里收缩，卡爪也向里收缩直至收缩最小；当脚踏H处于低位时，夹紧汽缸杆向外伸，卡爪也向外运动，直至运动到最大位置；当卡爪在运动过程中（向里或向外）轻踩脚踏H，使其处于中位，卡爪运动停止。脚踏共有三个位置，分别控制分流阀的三个位置，分流阀控制气路，实现夹紧汽缸敢的伸、缩、停。从而实现卡爪的运动和停止；分离铲的的运动由机箱内的大气缸驱动。 （4）拆装头的设计 拆装头是拆装机实现拆装轮胎的一个重要部件，拆装头设计的合理直接影响到拆装轮胎的效果和机器的寿命。其形状是根据拆装轮胎外胎和轮辋的力学要求设计的。 2、安装 本次设计的拆装机，到厂后，应该考虑到正确的安装和放置，确保机器的安全及稳固性，并保持拆装机的左右两侧留有足够的空间，以使操作不受限制。 安装 a: 拆装机安装定位及其它防水措施与通风设施的设计。 b: 拆装机安装顺序的设计。 　　　 3、常见故障分析与消除方法 机器在工作运转过程中,难免会出现诸如六方杆上下运动不畅、横摆臂上下移动间隙过大、六方杆或四方横梁锁紧失灵、不能正确夹紧轮辋、分离铲不回位转盘转动无力等问题，这就需要对其产生的原因考察清楚，并进一步地想出相应的排除方法。 4、维护和安全操作规程 正确使用机器设备，认真地维护和保养以及严格遵守安全操作规程是延长设备寿命、保证安全生产的必要条件。 根据一般使用情况提供的有关维护保养及安全操作主要包括：保持机器及工作区域的干净和通风，定期清洁润滑，定期检查所有的连接部分并拧紧松动螺栓，定期检查并调节传动带的张紧力等等。 在安全操作规程方面，不熟悉机器结构时不应开动机器，机器在工作时不应进行维修或检修，电气设备接地可靠，保持安全标识的清楚等。 5、易损件的说明 本次设计的拆装机中，选择了很多标准件及专用件，对诸如O型圈、防尘圈、V型三角带、气压系统用件等，均是易损件，故在使用过程中要特别注意，及时更换已坏零件，保证生产的顺利进行。 6、装配图、主要零部件、液压系统原理图的绘制 绘制工程图折合0号图纸4张。 7、说明书的撰写 8、英文提要就及相关资料翻译 9、答辩并完成毕业设计 五、进度安排 1、查找收集资料 　　　　　　　　　　1 周 2、毕业实习 2---3 周 3、毕业实习报告 4 周 4、开题报告 5 周 5、总体设计 6—8 周 6、绘制图纸　　　　　　　　　　　　　　 9—13 周 7、撰写说明书 13—14 周 8、答辩 15 周 六、主要参考文献、资料 《液压传动与控制》　 《机械工程手册》 《液压工程手册》 《物料材料手册》 《机械原理》 《机械零件》 《机械设计》 指 导 教 师 评 语 指导教师签名 年 月 日 摘 要 随着汽车维修行业的发展，车轮拆装机的需求量也在增加。但我国的拆装机和发达国家相比还存在着巨大的差距，主要表现为产品可靠性差，寿命短，性能不够稳定，故障多及自动化水平低等。本课题设计生产的机器—快速车轮拆装机兼拆胎，装胎一体，拆装机转盘的转动采用电机驱动，本次设计将松胎、卡爪的松紧两部分的动力设备统一为气压机，它对于其他机械系统来说具有结构简单，易制造，容易实现自锁以及可以简单地把充气功能附加上去等优点，这对于改善汽车维修行业工作条件具有现实意义。设计的内容包括：拆装机的结构设计、轮胎拆装机控制系统的设计。设计主要分为四个部分：第一部分是绪论，第二部分是车轮拆装机的现状及发展趋势，第三部分是设计方案的拟定，第四部分是设计研究的内容。最后还包括结束语、致谢和参考文献。 关键词：轮胎拆装机、自动化、气动、控制、 Abstract With the development of the vehicle maintenance industry, the demand for aircraft wheels of entry has also increased. But China's entry machine and developed countries than there is still a big gap, mainly for the poor reliability of products, short life expectancy, lack of stability, many failures and low level of automation. The subject design and production of machinery - Fast-wheel-entry and demolition births, with one child, entry-wheel motor-driven by the rotation, this design-child, the tightness card claws of two parts for the reunification of the power equipment Air pressure machine, it is for other mechanical system is simple in structure, easy to manufacture, easy to achieve self-locking and can function simply by filling the advantages of additional boost, to improve working conditions for the vehicle maintenance industry is of practical significance. The design includes: dismantling of the structural design, tire-entry control system design. Design is divided into four main parts: the first part is the introduction, the second part of the dismantling of the wheel the status quo and development trend of the third part of the programme is to design the development, design study is the fourth part of the contents. Finally, including the conclusion, thank and references. Key words: tire-entry, automation, pneumatic, control, 广西工学院鹿山学院 广西工学院鹿山学院毕业设计（论文） 任 务 书 系 别： 机械工程系 专业班级： 机制L051 姓 名： 黄宏洁 学 号： 136390502025 指导教师： 韦建军 二OO九 年 五 月 三十 日 - 2 - 一、课题的主要内容和基本要求 1.分析拆胎机的机构及性能，工作原理； 2.根据工况特点，确定整机设计方案； 3.计算、设计主要结构； 4.绘制总装配图及部装图，图纸量折合0号图4张以上； 5撰写开题报告一篇； 6.撰写设计说明书40页（15000字）以上； 7.相关内容资料英文翻译3000字以上。 二、进度计划与应完成的工作 1. 查阅中、外文资料：第三周前完成； 2. 设计方案论证与确认，编写开题报告：第五周前完成； 3. 计算分析及结构设计：第九周前前完成； 4. 绘制图纸：第十二周前完成； 5. 编写设计说明书、英文翻译、答辩汇报材料：第十五周前完成； 6. 答辩：第十六周。 三、 主要参考文献、资料 参考文献 〔1〕吴宗泽主编 机械设计师手册 机械工业出版社 〔2〕刘新德主编 气液压手册 机械工业出版社 〔3〕何玉林、沈荣辉、贺元成主编 机械制图 重庆大学出版社 〔4〕孙衡、陈作模等主编 机械原理 高等教育出版社 〔5〕王政等主编 焊工用书 机械工业出版社 〔6〕陈铁鸣、王连明、王黎钦主编 机械设计 哈尔滨工业大学出版社 〔7〕愈新陆、杨津光主编 液压机的结构与控制 机械工业出版社 〔8〕廖念钊、古营衍 、莫雨松等主编 互换性与技术测量 中国计量出版社 〔9〕王坤、何小波等主编 机械课程设计 高等教育出版社 〔10〕液压传动设计指导书 广西工学院出版 〔11〕刘鸿文主编 材料力学第四版 高等教育出版社 〔12〕何存兴、张铁华等主编 液压传动与气压传动 华中科技大学出版社 〔13〕刘学宏主编 电子技术 高等教育出版社 〔14〕Warren S. Seatones Computer Numgrical Control,Deimns Publishong lnc,1998 〔15〕雷天觉主编 气液压工程手册 机械工业出版社 1990-1998 〔16〕彭鸿才主编 电机原理及拖动 机械工业出版社 〔17〕俞新陆等.液压机的结构与控制.北京:机械工业出版社，1989:38-48 四、完成期限 2009.05.30 广西工学院鹿山学院机械工程系 资料译文 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 黄宏洁 学 号 136390502025 班 别 机制L051 指导教师 韦 建 军 2009 年 4月 3日 外语文献翻译 摘自: 《制造工程与技术（机加工）》（英文版） 《Manufacturing Engineering and Technology—Machining》 机械工业出版社 2004年3月第1版 美 s. 卡尔帕基安(Serope kalpakjian) s.r 施密德(Steven R.Schmid) 著 原文： 20.9 MACHINABILITY The machinability of a material usually defined in terms of four factors: 1、 Surface finish and integrity of the machined part; 2、 Tool life obtained; 3、 Force and power requirements; 4、 Chip control. Thus, good machinability good surface finish and integrity, long tool life, and low force And power requirements. As for chip control, long and thin (stringy) cured chips, if not broken up, can severely interfere with the cutting operation by becoming entangled in the cutting zone. Because of the complex nature of cutting operations, it is difficult to establish relationships that quantitatively define the machinability of a material. In manufacturing plants, tool life and surface roughness are generally considered to be the most important factors in machinability. Although not used much any more, approximate machinability ratings are available in the example below. 20.9.1 Machinability Of Steels Because steels are among the most important engineering materials (as noted in Chapter 5), their machinability has been studied extensively. The machinability of steels has been mainly improved by adding lead and sulfur to obtain so-called free-machining steels. Resulfurized and Rephosphorized steels. Sulfur in steels forms manganese sulfide inclusions (second-phase particles), which act as stress raisers in the primary shear zone. As a result, the chips produced break up easily and are small; this improves machinability. The size, shape, distribution, and concentration of these inclusions significantly influence machinability. Elements such as tellurium and selenium, which are both chemically similar to sulfur, act as inclusion modifiers in resulfurized steels. Phosphorus in steels has two major effects. It strengthens the ferrite, causing increased hardness. Harder steels result in better chip formation and surface finish. Note that soft steels can be difficult to machine, with built-up edge formation and poor surface finish. The second effect is that increased hardness causes the formation of short chips instead of continuous stringy ones, thereby improving machinability. Leaded Steels. A high percentage of lead in steels solidifies at the tip of manganese sulfide inclusions. In non-resulfurized grades of steel, lead takes the form of dispersed fine particles. Lead is insoluble in iron, copper, and aluminum and their alloys. Because of its low shear strength, therefore, lead acts as a solid lubricant (Section 32.11) and is smeared over the tool-chip interface during cutting. This behavior has been verified by the presence of high concentrations of lead on the tool-side face of chips when machining leaded steels. When the temperature is sufficiently high-for instance, at high cutting speeds and feeds (Section 20.6)—the lead melts directly in front of the tool, acting as a liquid lubricant. In addition to this effect, lead lowers the shear stress in the primary shear zone, reducing cutting forces and power consumption. Lead can be used in every grade of steel, such as 10xx, 11xx, 12xx, 41xx, etc. Leaded steels are identified by the letter L between the second and third numerals (for example, 10L45). (Note that in stainless steels, similar use of the letter L means “low carbon,” a condition that improves their corrosion resistance.) However, because lead is a well-known toxin and a pollutant, there are serious environmental concerns about its use in steels (estimated at 4500 tons of lead consumption every year in the production of steels). Consequently, there is a continuing trend toward eliminating the use of lead in steels (lead-free steels). Bismuth and tin are now being investigated as possible substitutes for lead in steels. Calcium-Deoxidized Steels. An important development is calcium-deoxidized steels, in which oxide flakes of calcium silicates (CaSo) are formed. These flakes, in turn, reduce the strength of the secondary shear zone, decreasing tool-chip interface and wear. Temperature is correspondingly reduced. Consequently, these steels produce less crater wear, especially at high cutting speeds. Stainless Steels. Austenitic (300 series) steels are generally difficult to machine. Chatter can be s problem, necessitating machine tools with high stiffness. However, ferritic stainless steels (also 300 series) have good machinability. Martensitic (400 series) steels are abrasive, tend to form a built-up edge, and require tool materials with high hot hardness and crater-wear resistance. Precipitation-hardening stainless steels are strong and abrasive, requiring hard and abrasion-resistant tool materials. The Effects of Other Elements in Steels on Machinability. The presence of aluminum and silicon in steels is always harmful because these elements combine with oxygen to form aluminum oxide and silicates, which are hard and abrasive. These compounds increase tool wear and reduce machinability. It is essential to produce and use clean steels. Carbon and manganese have various effects on the machinability of steels, depending on their composition. Plain low-carbon steels (less than 0.15% C) can produce poor surface finish by forming a built-up edge. Cast steels are more abrasive, although their machinability is similar to that of wrought steels. Tool and die steels are very difficult to machine and usually require annealing prior to machining. Machinability of most steels is improved by cold working, which hardens the material and reduces the tendency for built-up edge formation. Other alloying elements, such as nickel, chromium, molybdenum, and vanadium, which improve the properties of steels, generally reduce machinability. The effect of boron is negligible. Gaseous elements such as hydrogen and nitrogen can have particularly detrimental effects on the properties of steel. Oxygen has been shown to have a strong effect on the aspect ratio of the manganese sulfide inclusions; the higher the oxygen content, the lower the aspect ratio and the higher the machinability. In selecting various elements to improve machinability, we should consider the possible detrimental effects of these elements on the properties and strength of the machined part in service. At elevated temperatures, for example, lead causes embrittlement of steels (liquid-metal embrittlement, hot shortness; see Section 1.4.3), although at room temperature it has no effect on mechanical properties. Sulfur can severely reduce the hot workability of steels, because of the formation of iron sulfide, unless sufficient manganese is present to prevent such formation. At room temperature, the mechanical properties of resulfurized steels depend on the orientation of the deformed manganese sulfide inclusions (anisotropy). Rephosphorized steels are significantly less ductile, and are produced solely to improve machinability. 20.9.2 Machinability of Various Other Metals Aluminum is generally very easy to machine, although the softer grades tend to form a built-up edge, resulting in poor surface finish. High cutting speeds, high rake angles, and high relief angles are recommended. Wrought aluminum alloys with high silicon content and cast aluminum alloys may be abrasive; they require harder tool materials. Dimensional tolerance control may be a problem in machining aluminum, since it has a high thermal coefficient of expansion and a relatively low elastic modulus. Beryllium is similar to cast irons. Because it is more abrasive and toxic, though, it requires machining in a controlled environment. Cast gray irons are generally machinable but are. Free carbides in castings reduce their machinability and cause tool chipping or fracture, necessitating tools with high toughness. Nodular and malleable irons are machinable with hard tool materials. Cobalt-based alloys are abrasive and highly work-hardening. They require sharp, abrasion-resistant tool materials and low feeds and speeds. Wrought copper can be difficult to machine because of built-up edge formation, although cast copper alloys are easy to machine. Brasses are easy to machine, especially with the addition pf lead (leaded free-machining brass). Bronzes are more difficult to machine than brass. Magnesium is very easy to machine, with good surface finish and prolonged tool life. However care should be exercised because of its high rate of oxidation and the danger of fire (the element is pyrophoric). Molybdenum is ductile and work-hardening, so it can produce poor surface finish. Sharp tools are necessary. Nickel-based alloys are work-hardening, abrasive, and strong at high temperatures. Their machinability is similar to that of stainless steels. Tantalum is very work-hardening, ductile, and soft. It produces a poor surface finish; tool wear is high. Titanium and its alloys have poor thermal conductivity (indeed, the lowest of all metals), causing significant temperature rise and built-up edge; they can be difficult to machine. Tungsten is brittle, strong, and very abrasive, so its machinability is low, although it greatly improves at elevated temperatures. Zirconium has good machinability. It requires a coolant-type cutting fluid, however, because of the explosion and fire. 20.9.3 Machinability of Various Materials Graphite is abrasive; it requires hard, abrasion-resistant, sharp tools. Thermoplastics generally have low thermal conductivity, low elastic modulus, and low softening temperature. Consequently, machining them requires tools with positive rake angles (to reduce cutting forces), large relief angles, small depths of cut and feed, relatively high speeds, and proper support of the workpiece. Tools should be sharp. External cooling of the cutting zone may be necessary to keep the chips from becoming “gummy” and sticking to the tools. Cooling can usually be achieved with a jet of air, vapor mist, or water-soluble oils. Residual stresses may develop during machining. To relieve these stresses, machined parts can be annealed for a period of time at temperatures ranging from to (to), and then cooled slowly and uniformly to room temperature. Thermosetting plastics are brittle and sensitive to thermal gradients during cutting. Their machinability is generally similar to that of thermoplastics. Because of the fibers present, reinforced plastics are very abrasive and are difficult to machine. Fiber tearing, pulling, and edge delamination are significant problems; they can lead to severe reduction in the load-carrying capacity of the component. Furthermore, machining of these materials requires careful removal of machining debris to avoid contact with and inhaling of the fibers. The machinability of ceramics has improved steadily with the development of nanoceramics (Section 8.2.5) and with the selection of appropriate processing parameters, such as ductile-regime cutting (Section 22.4.2). Metal-matrix and ceramic-matrix composites can be difficult to machine, depending on the properties of the individual components, i.e., reinforcing or whiskers, as well as the matrix material. 20.9.4 Thermally Assisted Machining Metals and alloys that are difficult to machine at room temperature can be machined more easily at elevated temperatures. In thermally assisted machining (hot machining), the source of heat—a torch, induction coil, high-energy beam (such as laser or electron beam), or plasma arc—is forces, (b) increased tool life, (c) use of inexpensive cutting-tool materials, (d) higher material-removal rates, and (e) reduced tendency for vibration and chatter. It may be difficult to heat and maintain a uniform temperature distribution within the workpiece. Also, the original microstructure of the workpiece may be adversely affected by elevated temperatures. Most applications of hot machining are in the turning of high-strength metals and alloys, although experiments are in progress to machine ceramics such as silicon nitride. SUMMARY Machinability is usually defined in terms of surface finish, tool life, force and power requirements, and chip control. Machinability of materials depends not only on their intrinsic properties and microstructure, but also on proper selection and control of process variables. 译文： 20.9 可机加工性 一种材料的可机加工性通常以四种因素的方式定义： 1、 分的表面光洁性和表面完整性。 2、刀具的寿命。 3、切削力和功率的需求。 4、切屑控制。 以这种方式，好的可机加工性指的是好的表面光洁性和完整性，长的刀具寿命，低的切削力和功率需求。关于切屑控制，细长的卷曲切屑，如果没有被切割成小片，以在切屑区变的混乱，缠在一起的方式能够严重的介入剪切工序。 因为剪切工序的复杂属性，所以很难建立定量地释义材料的可机加工性的关系。在制造厂里，刀具寿命和表面粗糙度通常被认为是可机加工性中最重要的因素。尽管已不再大量的被使用，近乎准确的机加工率在以下的例子中能够被看到。 20.9.1 钢的可机加工性 因为钢是最重要的工程材料之一（正如第5章所示），所以他们的可机加工性已经被广泛地研究过。通过宗教铅和硫磺，钢的可机加工性已经大大地提高了。从而得到了所谓的易切削钢。 二次硫化钢和二次磷化钢 硫在钢中形成硫化锰夹杂物（第二相粒子），这些夹杂物在第一剪切区引起应力。其结果是使切屑容易断开而变小，从而改善了可加工性。这些夹杂物的大小、形状、分布和集中程度显著的影响可加工性。化学元素如碲和硒，其化学性质与硫类似，在二次硫化钢中起夹杂物改性作用。 钢中的磷有两个主要的影响。它加强铁素体，增加硬度。越硬的钢，形成更好的切屑形成和表面光洁性。需要注意的是软钢不适合用于有积屑瘤形成和很差的表面光洁性的机器。第二个影响是增加的硬度引起短切屑而不是不断的细长的切屑的形成，因此提高可加工性。 含铅的钢 钢中高含量的铅在硫化锰夹杂物尖端析出。在非二次硫化钢中，铅呈细小而分散的颗粒。铅在铁、铜、铝和它们的合金中是不能溶解的。因为它的低抗剪强度。因此，铅充当固体润滑剂并且在切削时，被涂在刀具和切屑的接口处。这一特性已经被在机加工铅钢时，在切屑的刀具面表面有高浓度的铅的存在所证实。 当温度足够高时—例如，在高的切削速度和进刀速度下—铅在刀具前直接熔化，并且充当液体润滑剂。除了这个作用，铅降低第一剪切区中的剪应力，减小切削力和功率消耗。铅能用于各种钢号，例如10XX，11XX，12XX，41XX等等。铅钢被第二和第三数码中的字母L所识别（例如，10L45）。（需要注意的是在不锈钢中，字母L的相同用法指的是低碳，提高它们的耐蚀性的条件）。 然而，因为铅是有名的毒素和污染物，因此在钢的使用中存在着严重的环境隐患（在钢产品中每年大约有4500吨的铅消耗）。结果，对于估算钢中含铅量的使用存在一个持续的趋势。铋和锡现正作为钢中的铅最可能的替代物而被人们所研究。 脱氧钙钢 一个重要的发展是脱氧钙钢，在脱氧钙钢中矽酸钙盐中的氧化物片的形成。这些片状，依次减小第二剪切区中的力量，降低刀具和切屑接口处的摩擦和磨损。温度也相应地降低。结果，这些钢产生更小的月牙洼磨损，特别是在高切削速度时更是如此。 不锈钢 奥氏体钢通常很难机加工。振动能成为一个问题，需要有高硬度的机床。然而，铁素体不锈钢有很好的可机加工性。马氏体钢易磨蚀，易于形成积屑瘤，并且要求刀具材料有高的热硬度和耐月牙洼磨损性。经沉淀硬化的不锈钢强度高、磨蚀性强，因此要求刀具材料硬而耐磨。 钢中其它元素在可机加工性方面的影响 钢中铝和矽的存在总是有害的，因为这些元素结合氧会生成氧化铝和矽酸盐，而氧化铝和矽酸盐硬且具有磨蚀性。这些化合物增加刀具磨损，降低可机加工性。因此生产和使用净化钢非常必要。 根据它们的构成，碳和锰钢在钢的可机加工性方面有不同的影响。低碳素钢（少于0.15%的碳）通过形成一个积屑瘤能生成很差的表面光洁性。尽管铸钢的可机加工性和锻钢的大致相同，但铸钢具有更大的磨蚀性。刀具和模具钢很难用于机加工，他们通常再煅烧后再机加工。大多数钢的可机加工性在冷加工后都有所提高，冷加工能使材料变硬并且减少积屑瘤的形成。 其它合金元素，例如镍、铬、钳和钒，能提高钢的特性，减小可机加工性。硼的影响可以忽视。气态元素比如氢和氮在钢的特性方面能有特别的有害影响。氧已经被证明了在硫化锰夹杂物的纵横比方面有很强的影响。越高的含氧量，就产生越低的纵横比和越高的可机加工性。 选择各种元素以改善可加工性，我们应该考虑到这些元素对已加工零件在使用中的性能和强度的不利影响。例如，当温度升高时，铝会使钢变脆（液体—金属脆化，热脆化，见1.4.3节），尽管其在室温下对力学性能没有影响。 因为硫化铁的构成，硫能严重的减少钢的热加工性，除非有足够的锰来防止这种结构的形成。在室温下，二次磷化钢的机械性能依赖于变形的硫化锰夹杂物的定位（各向异性）。二次磷化钢具有更小的延展性，被单独生成来提高机加工性。 20.9.2 其它不同金属的机加工性 尽管越软的品种易于生成积屑瘤，但铝通常很容易被机加工，导致了很差的表面光洁性。高的切削速度，高的前角和高的后角都被推荐了。有高含量的矽的锻铝合金铸铝合金也许具有磨蚀性，它们要求更硬的刀具材料。尺寸公差控制也许在机加工铝时会成为一个问题，因为它有膨胀的高导热系数和相对低的弹性模数。 铍和铸铁相同。因为它更具磨蚀性和毒性，尽管它要求在可控人工环境下进行机加工。 灰铸铁普遍地可加工，但也有磨蚀性。铸造无中的游离碳化物降低它们的可机加工性，引起刀具切屑或裂口。它需要具有强韧性的工具。具有坚硬的刀具材料的球墨铸铁和韧性铁是可加工的。 钴基合金有磨蚀性且高度加工硬化的。它们要求尖的且具有耐蚀性的刀具材料并且有低的走刀和速度。 尽管铸铜合金很容易机加工，但因为锻铜的积屑瘤形成因而锻铜很难机加工。黄铜很容易机加工，特别是有添加的铅更容易。青铜比黄铜更难机加工。 镁很容易机加工，镁既有很好的表面光洁性和长久的刀具寿命。然而，因为高的氧化速度和火种的危险（这种元素易燃），因此我们应该特别小心使用它。 钳易拉长且加工硬化，因此它生成很差的表面光洁性。尖的刀具是很必要的。 镍基合金加工硬化，具有磨蚀性，且在高温下非常坚硬。它的可机加工性和不锈钢相同。 钽非常的加工硬化，具有可延性且柔软。它生成很差的表面光洁性且刀具磨损非常大。 钛和它的合金导热性(的确，是所有金属中最低的)，因此引起明显的温度升高和积屑瘤。它们是难机加工的。 钨易脆，坚硬，且具有磨蚀性，因此尽管它的性能在高温下能大大提高，但它的机加工性仍很低。 锆有很好的机加工性。然而，因为有爆炸和火种的危险性，它要求有一个冷却性质好的切削液。 20.9.3 各种材料的机加工性 石墨具有磨蚀性。它要求硬的、尖的，具有耐蚀性的刀具。 塑性塑料通常有低的导热性，低的弹性模数和低的软化温度。因此，机加工热塑性塑料要求有正前角的刀具（以此降低切削力），还要求有大的后角，小的切削和走刀深的，相对高的速度和工件的正确支承。刀具应该很尖。 切削区的外部冷却也许很必要，以此来防止切屑变的有黏性且粘在刀具上。有了空气流，汽雾或水溶性油，通常就能实现冷却。在机加工时，残余应力也许能生成并发展。为了解除这些力，已机加工的部分要在（）的温度范围内冷却一段时间，然而慢慢地无变化地冷却到室温。 热固性塑料易脆，并且在切削时对热梯度很敏感。它的机加工性和热塑性塑料的相同。 因为纤维的存在，加强塑料具有磨蚀性，且很难机加工。纤维的撕裂、拉出和边界分层是非常严重的问题。它们能导致构成要素的承载能力大大下降。而且，这些材料的机加工要求对加工残片仔细切除，以此来避免接触和吸进纤维。 随着纳米陶瓷（见8.2.5节）的发展和适当的参数处理的选择，例如塑性切削（见22.4.2节），陶瓷器的可机加工性已大大地提高了。 金属基复合材料和陶瓷基复合材料很能机加工，它们依赖于单独的成分的特性，比如说增强纤维或金属须和基体材料。 20.9.4 热辅助加工 在室温下很难机加工的金属和合金在高温下能更容易地机加工。在热辅助加工时（高温切削），热源—一个火把，感应线圈，高能束流（例如雷射或电子束），或等离子弧—被集中在切削刀具前的一块区域内。好处是：（a）低的切削力。（b）增加的刀具寿命。（c）便宜的切削刀具材料的使用。（d）更高的材料切除率。（e）减少振动。 也许很难在工件内加热和保持一个不变的温度分布。而且，工件的最初微观结构也许被高温影响，且这种影响是相当有害的。尽管实验在进行中，以此来机加工陶瓷器如氮化矽，但高温切削仍大多数应用在高强度金属和高温度合金的车削中。 小结 通常，零件的可机加工性能是根据以下因素来定义的：表面粗糙度，刀具的寿命，切削力和功率的需求以及切屑的控制。材料的可机加工性能不仅取决于起内在特性和微观结构，而且也依赖于工艺参数的适当选择与控制。