輪胎拆裝機設計【輪胎拆卸 扒胎機】（全套含CAD圖紙）

買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 1 頁 共 46 頁摘 要隨著汽車維修行業的發展，車輪拆裝機的需求量也在增加。但我國的拆裝機和發達國家相比還存在著巨大的差距，主要表現為產品可靠性差，壽命短，性能不夠穩定，故障多及自動化水平低等。本課題設計生產的機器快速車輪拆裝機兼拆胎，裝胎一體，拆裝機轉盤的轉動采用電機驅動，本次設計將松胎、卡爪的松緊兩部分的動力設備統一為氣壓機，它對于其他機械系統來說具有結構簡單，易制造，容易實現自鎖以及可以簡單地把充氣功能附加上去等優點，這對于改善汽車維修行業工作條件具有現實意義。設計的內容包括：拆裝機的結構設計、輪胎拆裝機控制系統的設計。設計主要分為四個部分：第一部分是緒論，第二部分是車輪拆裝機的現狀及發展趨勢，第三部分是設計方案的擬定，第四部分是設計研究的內容。最后還包括結束語、致謝和參考文獻。關鍵詞：輪胎拆裝機、自動化、氣動、控制、買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 2 頁 共 46 頁Abstract With the development of the vehicle maintenance industry, the demand for aircraft wheels of entry has also increased. But Chinas 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,買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 3 頁 共 46 頁1 緒 論 .61.1 選題的目的和意義 .61.1.1 選題目的 .61.1.2 現實意義 .61.1.3 理論意義 .81.2車輪拆裝機的現狀及發展趨勢 .81.2.1現狀： .81.2.2趨勢： .82 拆胎機的結構分析及總體方案確定 .102.1 拆胎機動力方案的擬定 .102.2 拆胎機的結構分析 .112.2.1 輪胎拆裝機的總體結構示意圖 .112.2.2 拆裝機的結構設計擬定 .122.2.3 回轉工作臺的要求 .142.3 輪胎拆裝機主要技術規格的確定 .142.3.1 主要技術規格的內容 .152.3.2 主要技術規格的確定 .152.4. 動力系統的設計 .182.4.1 選擇傳動機構類型 .182.4.2 電機的選擇 .182.4.3. 計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 .202.4.4 V 帶傳動的設計計算 .212.4.5 蝸輪蝸桿的設計計算 .232.4.6 軸承的校核 .272.4.7 主軸的強度校核 .282.4.8 大氣缸的設計 .292.4.9 平鍵連接（動連接）校核 .292.5.0 電路系統的組成 .302.5.1. 作臺動作的說明 .312.5.2 電氣連鎖電氣保護裝置 .312.5.3 氣動控制系統設計 .323 安裝與調試 .343.1 輪胎拆裝機的安裝順序 .343.2. 設備的初始調試 .343.3 卡爪夾緊系統的調試 .353.3.1 卡爪運動的原理 .353.4 分離鏟調試 .353.5 六方桿的鎖緊調整 .363.6 拆裝頭的調整 .363.7 氣源三聯件的調試與調整 .383.8 常見故障及排除方法 .393.9 維護和安全操作規程 .403.9.1.維護和保養 .403.9.2.安全操作規程 .40買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 4 頁 共 46 頁總 結 .42致 謝 .43參考文獻 .44買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 5 頁 共 46 頁買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 6 頁 共 46 頁1 緒 論1.1 選題的目的和意義1.1.1 選題目的畢業設計是我們在大學期間所有課程中的最后一門課程，也是大學里面最重要最關鍵的一個環節。它要求我們把在這將近四年的大學生涯所學到的東西都融會到此次畢業設計中，目的是想讓我們在進入社會工作之前來進行一次全方位訓練和提高，因此，它要求選擇設計題目的難易程度和工作量都是比較高的，它不管是對于我們將來要從事的工作還是鞏固我們所學過的知識都有著非常重要的意義。針對本次畢業設計，老師安排我們到一些汽修店或4S店進行了實習。為了能順利成功的完成這次畢業設計。首先，我們必須把所學的知識真正的應用到實踐中去，這樣可以鍛煉和提高我們解決實際情況的能力；其次，這次設計的題目是輪胎拆裝機的設計 ，這樣可以使我了解到拆胎機的結構和其他設計要求等等；此次設計的拆胎機結構雖然不是很復雜，但對從機器外形我們不能對其內部結構有確切的了解，而面臨的困難還有我之前對輪胎性能了解較少等。因此本次設計對我以后工作有很重要的指導意義：培養我們運用機械制造及有關課程（機械設計、機械原理、液壓傳動與氣壓傳動、 1公差與技術測量等）知識，結合生產實習、畢業實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決問題。能根據輪胎的定位進行對應夾具的設計，運用學過的機械設計和機械原理的相關理論知識，學會擬定設計方案，完成傳動機構的設計，提高結構設計能力。培養我們熟悉并運用有關手冊、標準與規范、圖表等技術資料的能力。進一步培養我們識圖、制圖、運算和編寫技術文件等的基本技能。1.1.2 現實意義汽車是發展國民經濟的重要交通工具之一 ,隨著我國國民經濟的持續高速增長 ,汽買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 7 頁 共 46 頁車的保有量與日俱增 ,汽車維修行業也有了長足的發展 ,已形成了集車輛修理、維護、檢測和配件供應等多種功能于一體的車輛技術狀況保障體系。已成為道路運輸行業的重要組成部分 ,對確保車輛安全行駛、高效低耗的運作 ,促進道路運輸業的發展 ,發揮了有力的保障作用 ,隨著經濟體制改革的不斷深入 ,我國汽車維修企業呈現出良好的發展趨勢。十年來,我國的汽車保有量增長迅速 ,技術水平和檔次也大大提高 ,原有的維修作業方式和生產經營管理模式 ,越來越不適應社會各方面對汽車維修的要求。加大技術投入和技術改造的力度 ,走內涵發展的道路 ,振興汽車維修業 ,已經成為汽車維修界有識之士的共識 ,人們越來越體會到設備對維修能力的決定性。一些骨干維修企業千方百計地籌措資金 ,實施技術改造 ,改善作業體系。購置了汽車舉升機、電子調漆機、輪胎平衡機、汽車噴烤漆房等先設備。同時 ,具有現代最新技術水平的發動機故障診斷儀、電子燃汽噴射系統檢測診斷裝置 ,車身校正測量儀、四輪定位儀、測功機和測滑儀等檢測設備也開始廣泛應用。從而 ,提高了企業在市場中的競爭能力 ,增加了行業發展后勁。通過技術改造行業內部結構得到調整和優化 ,改變了過去整車大修的單一模式 ,開始形成汽車大修、總成維修、汽車維修、汽車小修、汽車專項修理、汽車制造廠特約維修等門類齊全、分工合理的市場結構體系?；緷M足了目前不同類型和不同作業項目的維修需要 ,汽車維修網點由大、中城市向外延伸 ,輻射各地形成網絡。國內汽車維修業的發展在宏觀上得到調控 ,維修能力不斷提高 ,布局趨向合理。維修企業分布均衡 ,方位合理、方便。同時可以保證質量 ,維修需求也相對平衡。在市場經濟的競爭與自行調節中 ,求得了生存與發展 ,徹底解決了維修市場不均衡的問題。即:修汽油車的企業多 ,修柴油車的企業少;修貨車的企業多 ,修客車的企業少;變通型的修理企業多 ,特種車的企業少;修中型的多 ,修小型、重型汽車維修企業少。由于解決了此類問題 ,引導了一些企業向專業方向發展 ,徹底解決了維修高檔車、輕型車、重型車難的問題?；旧闲纬梢詫I分工為主 ,布局合理 ,修理結構配套的汽車修理體系。促進汽車維修行業由計劃經濟向市場經濟轉軌的進程 ,建立完善了汽車維修市場 ,使汽車維修行業成為一個與國民經濟發展相適應的技術先進、結構合理、專業分工明確、優質方便、秩序良好的維修體系 ,并以其良好的運行機制服務于各行各業。 本課題探討的是適用于社區汽車維修服務的一種新型輪胎拆裝機。據有關資料顯示，高速路事故90是由輪胎引起的，作為最為重要的汽車易損件之一的輪胎的保養維修顯得猶為重要。在維修輪胎的時候，一般都要把其拆解。傳統的做法是用撬杠直接把外胎撬開，這種方法既費時費力又會對輪胎造成損傷。這種輪胎拆裝機是適用四輪汽車維修使用的一種現代氣壓技術專用產品. 輪胎拆裝機作為一種自動化程度高且安全可靠的新產品開發設計研究 ,有助與改善日益興旺發達的汽車維修產業界勞動者的工作條件,降低勞動強度和維修成本, 提高汽車維修保養整體服務質量，對于改善汽車維修行業工作條件具有現實意義。 買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 8 頁 共 46 頁本課題設計生產的機器輪胎拆裝機兼拆胎、裝胎一體，其主要工作為卡爪和拆裝頭，卡盤的轉動由電機直接提供動力，卡爪的夾緊、松開等動作均由氣壓系統提供動力支持。這是又于氣壓系統相對于其他機械系統來說具有結構簡單，易制造以及容易實現自鎖等優點，并且，可以簡單地把充氣功能附加上去。拆裝機主要由機械動力系統、氣壓系統以及控制系統組成。如何使機械的結構合理分配是影響到拆裝機的性能的主要原因。車輪拆裝機高效率和不傷胎的特點使其在汽車維修行業中占有越來越重要的地位，并且逐漸成為每個維修廠不可或缺的工具。1.1.3 理論意義帶動設計相關行業的發展，如氣缸，電機，蝸輪蝸桿，換向閥。使機械傳動技術和電氣控制系統技術往快速、自動化、人性化的方面發展1.2車輪拆裝機的現狀及發展趨勢1.2.1現狀：隨著汽車數目的大量增加，汽車行業的發展給汽車維修保養行業帶來了新的發展機會，輪胎拆裝機需求在不斷擴大，但我國的拆裝機和發達國家相比還存在著很大的差距，主要表現為產品可靠性差，壽命短，性能不夠穩定，故障多；自動化水平低，有些設備至今還采用手工操作，操作費力；品種不全，更新慢，技術含量低，附加價值率低。1.2.2趨勢：隨著汽車數量的迅速增加汽車維修技術的不斷發展與推廣，拆裝機的技術水平也正在迅速地提高。當前拆裝機的發展水平和趨勢具體表現在一下幾個方面：(1)系列化。嚴格遵從意大利輪胎拆裝機中大系列規范。工作盤裝夾范圍從10 in26 in，能夠覆蓋規定車型的任意扁平比的所有輪胎。(2)模塊化。輔助臂，工作盤，打氣表，鳥頭，快速充氣裝置及其他附件可以實現多種模塊組合搭配，更換靈活方便，予留有較大的升級空間，滿足不同用戶的不同需求。(3)自動化：1)在輪胎拆裝過程中，模擬輪胎在拆裝過程的脫胎和裝胎力學模型，既保證了不買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 9 頁 共 46 頁會造成撕裂輪胎，又避免了拆裝臂在自由狀態受力反彈造成人身傷害提高了使用安全性。2)壓胎輪和壓胎塊根據輪胎大小可在不同位置自動鎖緊，操作高效方便且性能可靠。(4)控制系統的發展目前國內外的車輪拆裝機的控制系統一般都是利用換向開關和氣壓換向閥來實現，其發展趨勢是簡單化、智能化。(5) 氣壓系統的集成化隨著電氣化控制系統集成化的推廣和完善，以及氣壓技術的進步，氣壓系統的集成化也得到了迅速發展。近十年來相繼發展了板式集成、塊式集成和插裝集成等多種形式，而其中插裝集成系統將會得到更廣泛的應用。(6)氣壓機的宜人化隨著汽車數量的迅速增加汽車維修技術的不斷發展與推廣，拆裝機的技術水平也正在迅速地提高。當前拆裝機的發展水平和趨勢具體表現在一下幾個方面：(1)系列化。嚴格遵從意大利輪胎拆裝機中大系列規范。工作盤裝夾范圍從10 in26 in，能夠覆蓋規定車型的任意扁平比的所有輪胎。(2)模塊化。輔助臂，工作盤，打氣表，鳥頭，快速充氣裝置及其他附件可以實現多種模塊組合搭配，更換靈活方便，予留有較大的升級空間，滿足不同用戶的不同需求。(3)自動化：1)在輪胎拆裝過程中，模擬輪胎在拆裝過程的脫胎和裝胎力學模型，既保證了不會造成撕裂輪胎，又避免了拆裝臂在自由狀態受力反彈造成人身傷害提高了使用安全性。2)壓胎輪和壓胎塊根據輪胎大小可在不同位置自動鎖緊，操作高效方便且性能可靠。(4)控制系統的發展目前國內外的車輪拆裝機的控制系統一般都是利用換向開關和氣壓換向閥來實現，其發展趨勢是簡單化、智能化。(5) 氣壓系統的集成化隨著電氣化控制系統集成化的推廣和完善，以及氣壓技術的進步，氣壓系統的集成買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 10 頁 共 46 頁化也得到了迅速發展。近十年來相繼發展了板式集成、塊式集成和插裝集成等多種形式，而其中插裝集成系統將會得到更廣泛的應用。(6)氣壓機的宜人化隨著拆裝機的自動化，限制噪聲和振動，防止環境污染消除人身事故、保證拆裝機安全可靠地進行生產就更為重要了。為此，許多國家都制訂了有關輪胎保養維護的安全標準與法律。 2 拆胎機的結構分析及總體方案確定車輪拆裝機是汽車維修行業的主要設備之一，七八十年代在發達國家就已經有產品出現。我過八十年代中期開始這方面的研制。至今我國已有多家汽修工具廠專門生產，品種繁多，結構和復雜程度差別很大。但不論設計哪一種車輪拆裝機，設計方法和程序都有共性的一面，即第一，對需拆裝的輪胎進行詳細的分析，了解車輪的形狀、尺寸、材料、重量和拆裝過程對機器的要求，包括壓力、速度、位移、工作空間、工作效率、自動化程度以及國內汽修廠普遍使用的空壓機功率等等?？傊?，通過工藝分析達到明確本機拆裝過程，即一個工作循環中每一個動作的詳細要求和必要的調整范圍。第二，調查研究。任何設計都應該盡力達到滿足用戶單位使用要求；制造工藝性好和具有先進的技術經濟指標。因此認真調查研究用戶單位、制造單位的要求和意見。并盡可能搜集和研究國內外同類產品的結構、性能的有關資料，在此基礎上初步設計出一個設計方案。經過會審，廣泛征求改進意見以后，確定一個最佳方案，作為施工設計的基礎。第三，最后完成全部施工設計和編制制造驗收等全部技術文件。第四，通過樣機試制，性能實驗和工藝實驗，驗證設計是否符合預期的要求，并對設計做必要的修改?？焖佥喬ゲ鹧b機設計過程的主要內容是：確定主要技術規格，動作線圖，氣壓系統和電氣系統，主機設計，各零部件設計和總體布局。全部零件圖，使用說明書和制造驗收技術文件。這些過程是整個設計有機的組成部分，在進行每一個步驟時，都不能孤立的考慮，而應綜合比較，互相協調。買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 11 頁 共 46 頁2.1 拆胎機動力方案的擬定本課題設計的拆裝機集輪胎拆裝、充氣于一身，拆裝輪胎需要的力并不太大，而它對工作的平穩性和抗震性要求相對比較大。所以拆裝機轉盤的轉動采用電機驅動。另外，為了簡化結構，本次設計將松胎、卡爪的松緊兩部分的動力設備統一為氣壓機。2.2 拆胎機的結構分析2.2.1 輪胎拆裝機的總體結構示意圖買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 12 頁 共 46 頁2.2.2 拆裝機的結構設計擬定拆裝機主要由主機和控制系統、管路及電氣裝置聯系起來組成的一個整體。主機部買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 13 頁 共 46 頁分由機身、氣壓裝置、電機等組成?？刂撇糠钟蓜恿C構、限程裝置、管路及電氣操作部分組成。各部分結構如下：（1）機身部分機身由底座、轉盤、分離鏟、立柱、六方桿、踏腳控制器、手動控制器等組成。底座為主架，轉盤卡爪裝在底座正上方，分離鏟位于右側以便松胎，立柱在正后方，橫臂用以連接立柱和六方桿，腳踏安裝在底座前方，方便操作。（2）夾緊機構部分車輪在拆裝前應被夾緊在轉盤上，轉盤上安裝由夾緊用的卡爪，參照國內外的拆胎機資料，得知拆胎機的卡爪有三爪及四爪2種，三卡爪結構如圖（a） 。雖然說三卡爪在結構上會比四卡爪的成本要低，但三卡爪傳遞的扭矩不大，只能夾持尺寸較小的輪輞，適用范圍小。四爪卡盤的夾緊力大，可夾持的輪輞尺寸范圍較三卡爪的大，這樣可使拆胎機在工作時更加安全可靠，避免了拆裝輪胎時卡不緊輪輞而損傷輪輞的或轉盤空轉的現象。本次設計采用四卡爪，其結構如圖(b)（a） (b)（4）動力機構部分動力機構主要由電動機、大小皮帶輪、蝸輪蝸桿減速器、卡爪夾緊氣缸和分胎鏟氣缸等組成。買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 14 頁 共 46 頁皮帶輪 蝸輪蝸桿減速器大氣缸 動力機構（5）拆裝頭部分拆裝頭是拆裝機實現拆裝輪胎的一個非常重要部件，拆裝頭設計的合理性已經選用材料的直接影響到拆裝輪胎的效果和機器的使用壽命。其形狀是根據拆裝輪胎外胎和輪轂的力學要求設計的。買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 15 頁 共 46 頁拆裝頭2.2.3 回轉工作臺的要求為了使設計出來后的輪胎拆裝機結構能更合理，更能滿足汽車維修人員對拆裝輪胎時的一些要求，我查閱了一些關于回轉機構的書籍和雜志，同時也到汽車維修店去詢問和上網去查找有關這方面的資料，最后得出回轉機構的一些基本要求。參數要求：滿足人體工程學的要求，即在維修人員在維修過程應保證工人操作比較舒適； 1要求方便、快速、合理； 2能滿足不同類型輪胎的在拆裝時的使用要求；回轉機構的旋轉速度在6r/min8rmin，防止轉動速度過快，以免卡爪夾緊不夠 造成輪輞滑動而傷到輪輞，但也不能太低而影響工作效率。2.3 輪胎拆裝機主要技術規格的確定確定輪胎拆裝機主要技術規格是設計工作中最重要的步驟之一。因為它直接關系到所設計的機器是否滿足輪胎拆裝的質量和拆裝效率要求。同時它也是設計各零部件的依據，它對零部件的尺寸、要求加工設備的能力和整機成本有極大的影響。因此，必須仔細分析機器所拆裝輪胎的工藝動作程序；仔細分析所使用拆裝頭和分離鏟尺寸和安裝要求；仔細分析各動作要求的壓力、速度、相對位置關系，工作行程和行程停止點的位置精度要求。在確定主要技術規格時，我們還應深入調查研究同類型設備的結構，主要技術規格、操作性能等相關資料，并應充分重視用戶單位的要求和改進意見2.3.1主要技術規格的內容主要技術規格是表示機器工作性能的指標。通常包括以下部分：第一，主要規格又稱主要參數，它是表示輪胎拆裝機主要特性的參數。 第二，各執行機構個動作的力。第三，工作空間，包括各執行機構運動的最大距離和最小距離，工作臺尺寸等。第四，各拆裝動作的速度。第五，機器外形尺寸，總功率買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 16 頁 共 46 頁和總重量。2.3.2主要技術規格的確定確定主要技術規格時,基本的方法是工藝分析和統計分析相結合的方法。通過對輪胎拆裝過程的分析和必要的工藝試驗,可以確定整個拆裝過程動作和關系和各動作要求的壓力,速度和工作空間等。同時，可以依據經驗和有關計算公式決定有關參數.在設計專用產品時,往往對拆裝輪胎只有工藝設想,缺乏實際試驗或者因試驗條件限制而不能較為準確地提供參數要求;就是在設計標準系列時,也常常遇到很多困難,例如機器不能設計的過于龐大、復雜致使機器成本增加等。因此，我們必須較為準確地確定所設計產品拆裝輪胎的尺寸范圍，典型輪胎的直徑和寬度以確定有關參數。在確定參數時，應盡可能的收集國內外同類型產品的有關資料，應用統計分析的方法，得出各參數的范圍和它們之間的關系，以幫助正確制定所設計產品的主要技術規格。根據輪胎尺寸、形狀、材料所需拆裝力等，初步選定本次設計的拆裝機工作臺為540mm,夾緊汽缸夾緊力3000N, 分離鏟拉力為14000N。經過在各汽車維修廠調查分析，初步確定其主要技術規格如下：工作臺夾緊汽缸夾緊力： 2800N工作壓力： 1MP分離鏟拉力： 14000N工作臺最小扭矩： 800N.m工作臺直徑： 540mm工作臺轉速： 6r/min8rmin卡爪活動范圍： 250mm 700mm分離鏟最大張開尺寸： 450mm工作臺夾緊氣缸速度： 伸出： 30mm/min 收縮： 30mm/min分離鏟速度： 頂出： 30mm/min收回： 40mm/min拆裝頭離工作臺距離買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 17 頁 共 46 頁最高： 500mm最底： 50mm四方立柱活動范圍：工作臺中心正右側工作臺距地面高度： 700mm控制手柄距地面高度： 650mm電機總功率： 1.1 KW機器總質量： 220kg參考外觀圖如下：買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 18 頁 共 46 頁拆裝機外觀圖由圖可看出，拆裝機由四大部分組成：機箱、工作臺、立柱拆裝頭組件以及分離鏟組件。動力系統幾控制系統皆安排于機箱之內，控制操作部分為機箱正下方的三個踏腳。機器集松胎、拆胎、裝胎于一體。松胎功能由機器右側的分離鏟實現：將輪胎滾放到右側壓胎板調整分離鏟位置踩下最右側踏板使分離鏟向左夾緊實現松胎。拆胎過程：將輪胎放在工作臺上面踩下中間踏板卡爪張開卡緊輪轂將六方桿壓下并扳下緊鎖手柄將拆裝頭放進輪胎與輪轂間踩下左側踏板工作臺轉動輪胎與輪轂分離。買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 19 頁 共 46 頁裝胎過程與裝胎過程操作類似，不同點僅為將拆裝頭放在外胎之上壓緊，工作臺轉動時將外胎壓進輪轂。根據所拆裝輪胎外胎直徑和寬度可設計出工作臺的直徑以及分離鏟的最大活動范圍，根據輪胎輪轂的尺寸范圍可確定卡爪的張合活動范圍，這樣就可以進一步確定拆裝頭立柱高度、六方壓桿的最高和最底位置。而根據輪胎材料、重量、輪轂和外胎的黏合力，則可得出工作臺最小扭矩，拆裝輪胎時工作臺氣缸所需的夾緊力、松胎時大氣缸所需的壓力、速度和行程等。經調查，市場上的拆臺機存在一些問題，根據國內外相關參考資料，本設計將機器做了如下改進：(1)針對皮帶經常容易松動的缺點，將V帶定期張緊裝置帶到設計中來，(2)工作臺和蝸輪軸的連接部分,大部分拆胎機的工作臺與蝸輪軸是直接用平鍵連接，本設計將在工作臺下焊接一個軸套以加強連接部分強度2.4.動力系統的設計2.4.1 選擇傳動機構類型根據拆裝機工作要求，可以知道，拆裝機最后一級的轉速為6r/min8r/min。要在保證扭矩要求的情況下達到底轉速，方案有三種：第一種，采用氣動馬達或者液壓馬達的一級傳動，根據調節氣流或液流來實現大扭矩低轉速。第二種，采用普通電機。第三種，采用特殊電機。經比較，第二種是最經濟簡易的方案。目前一般電機額定轉速為1400r/min，從電機到工作臺的總轉速比i高達200，而要達到如此高的轉速比，常見的形式有二：一為行星輪減速器，二為蝸輪蝸桿減速器。但行星輪減速器制造和裝配都比較困難，成本極高。綜合各種考慮，最終確定選擇皮帶加蝸輪蝸桿減速器的傳動機構。2.4.2 電機的選擇1.電機的類型及結構型式選擇工業上一般用三相交流電源，無特殊要求一般應選擇三相交流異步電動機。最常用的電動機是Y系列籠型三相異步交流電動機。其效率高、工作可靠、結構簡單、維護方便、價格低廉，適用于不易燃燒，無腐蝕性氣體和無特殊要求的場合。由于啟動性能好，也適合用于某些要求較高起動轉矩的機械需要 經常起動、制動和反轉的機械要求電買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 20 頁 共 46 頁動機有效小的轉動慣量和較強的過載能力，應選用起重及冶金用的YZ系列或YZR系列異步電動機。電動機的機構形式，按安裝的位置不同，有臥式和立式兩種；按防護方式不同有開啟式，防護式。根據設計的具體要求確定電動機的類型為三相異步， 由于本拆裝機需要經常起動、制動和反轉，并要求有較小的轉動慣量和較強的過載能力。選擇Y系列異步電機。參照機械設計手冊第40篇電力傳動 （P40-118）確定電機結構型式為臥式，安裝型式為B3型。2.電機容量的選擇）工作所需功率PW據機械設計基礎P7工作主軸所需功率：KWTnpw950主機所需功率 Pd： wdP式中 為電機至工作主軸的總效率=123。 。 。 。 。 。 。 。 。n本拆裝機有兩級減速機構，根據機械設計基礎P7表2-4取值如下皮帶輪1=0.95蝸輪蝸桿2=0.75滾動軸承3=0.99代入數據T=1200Nm，nw7r/min，得Pd0.98KW確定電機功率為1.1kw3.選擇電機轉速據經驗公式12()dnwiA式中： 電機轉速可選范圍dn各級傳動的傳動范圍21i取 =2； =80； 又主軸轉速 =7rmin得 =1225rmini wd4.確定電機型號由機械設計手冊第 40 篇電力傳動 （P40-132）確定電機型號為 Y-90s 安裝形式為 B3 型買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 21 頁 共 46 頁2.4.3.計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比1傳動裝置總傳動比 i=nm/nw=1440/7=200 2分配各級傳動比取v帶傳動的傳動比 =2，則單級蝸輪蝸桿減速器的傳動比為1ii2=i/i1=80所得 值符合一般蝸輪蝸桿傳動比的允許范圍。2i3計算傳動裝置的運動和動力參數1）各軸轉速電機軸為o軸，減速器高速軸為I軸，低速軸為II軸，各軸轉速為= =1440rmin0nm720rmin1Ii720/80=7rmin2I2）各軸輸入功率按電機額定功率計算各軸輸入功率，即01.edPKW0.951.04I KW23478I3）各軸轉矩001.95340PTNmnA11.5917.8620.5093.IPTNmnA買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 22 頁 共 46 頁2.4.4 V 帶傳動的設計計算1.確定計算功率Pca由機械設計表8-6查得工作情況系數KA=1.1，故1.1.2caAPKWK2.選取V帶帶型根據Pca、n1由機械設計圖8-9確定選用A型。3.確定帶輪基準直徑由機械設計表8-3和表8-7取主動輪基準直徑 175dm根據式（8-15） ，從動輪基準直徑 。2ddd2=id1=2*75=150mm根據表8-7取 =150mm2d按式（8-13）驗算帶的速度175140/5.6/3/606dnvmssm帶的速度合適。4.確定v帶的基準長度和傳動中心距根據 ，初步確定中心距 =160mm12120.7()()dd0a根據式（8-20）計算帶所需的基準長度=675mm 21010()()4ddLa由表8-2選帶的基準長度 =710mm由表（8-21）計算實際中心距a177.5mm5.驗算主動輪上的包角 1由式（8-6）得買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 23 頁 共 46 頁1057.19202dL主動輪上的包角合適。6.計算V帶的根數由式（8-22）知 0()caLPzKA由 = =1440rmin， ， =2，查表8-5c和表8-5d得0nm175dm1i=250kW0P0=990kW查表8-8得 =0.89，查表8-2得 =0.96，則aKLK1.21.98(509)80.6z取z=2根。7.計算預緊力 ，由式（8-23）知0F2.(1)cazPqvvK查表8-4得q=0.07kg/m，故=64N08.計算作用在軸上的壓軸力105N102sinpFz9.帶輪機構設計1)V帶輪的結構形式的選定：根據機械設計P156，因為 =75mm45HRC，從表-中查得蝸輪的基本許用應力 268MPa 。H應力循環次數 7256060183.4107hNjnL壽命系數 1.21則783.4HK . . MPa428.556N/mm2N 6）計算中心距100mm23160.719849am取中心距 a=118mm，因為 i=80，故從表 11-2 中取模數 m=2.5mm，蝸桿分度圓直徑d1=45mm。這時， d1/a=0.4。從圖 11-18 中查得接觸系數 =2.68，因為 ，因此ZZ以上計算結果可用。4.蝸桿與蝸輪主要參數與幾何尺寸1）蝸桿桿頭數 z1=1，蝸桿分度圓齒厚 s2=3.927mm，蝸桿螺紋長 b138mm 蝸桿分度圓直徑d1=45mm，蝸桿齒頂圓直徑 da1=50mm，蝸桿齒根圓直徑 df1=39mm，蝸輪分度圓直徑d2=175mm，蝸桿導程角 =3.18。蝸桿軸向齒厚 sx1：3.927mm，蝸桿法向齒厚sn1：3.921mm。2）蝸輪蝸輪齒數 z2=70；蝸輪變位系數 x2=0驗算傳動比 70，這時傳動比誤差為 0，允許。21zi蝸輪分度圓直徑 =2.5 70= 175mm2dmz蝸輪喉圓直徑 da2= =180mm2ah蝸輪齒跟圓直徑 =169mm2ff買文檔就送您 CAD 圖紙全套，Q 號交流 197216396 或 11970985第 26 頁 共 46 頁蝸輪齒頂圓弧半徑 Ra2= =20mm21ad蝸輪頂圓直徑 de2=185mm5.校核齒跟彎曲疲勞強度 21.53FFaFKTYdm當量齒數 70.2623370cos.8vz根據 x2=0， =70.26，從圖 11-19 中可查出齒形系數 =2.32vz 2FaY螺旋角系數 0.974140Y許用彎曲應力 FFNKA從表 11-8 中查得 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應力 =56MPa。F壽命系數 =0.67697103.84FN=56 0.67=37.52MPaMPa=138.165MPa21.5.09747F彎曲強度可以滿足6.精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所設計的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機械減速器，從 GB/T10089-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 8 級精度，側隙種類為 f，標注為 8f GB/T10089-1988。然后由互換性與技術測量查得相關公差。 （詳見圖 CZ-05-01 畢業設計（論文）任務書系 別：專業班級：姓 名：學 號：指導教師：- 1 -一、課題的主要內容和基本要求1.分析拆胎機的機構及性能，工作原理；2.根據工況特點，確定整機設計方案；3.計算、設計主要結構；4.繪制總裝配圖及部裝圖，圖紙量折合 0 號圖 4 張以上；5 撰寫開題報告一篇；6.撰寫設計說明書 40 頁（15000 字）以上；7.相關內容資料英文翻譯 3000 字以上。二、進度計劃與應完成的工作1. 查閱中、外文資料：第三周前完成；2. 設計方案論證與確認，編寫開題報告：第五周前完成；3. 計算分析及結構設計：第九周前前完成；4. 繪制圖紙：第十二周前完成；5. 編寫設計說明書、英文翻譯、答辯匯報材料：第十五周前完成；6. 答辯：第十六周。三、 主要參考文獻、資料- 2 -參考文獻1吳宗澤主編 機械設計師手冊 機械工業出版社 2劉新德主編 氣液壓手冊 機械工業出版社 3何玉林、沈榮輝、賀元成主編 機械制圖 重慶大學出版社4孫衡、陳作模等主編 機械原理 高等教育出版社5王政等主編 焊工用書 機械工業出版社6陳鐵鳴、王連明、王黎欽主編 機械設計 哈爾濱工業大學出版社7愈新陸、楊津光主編 液壓機的結構與控制 機械工業出版社 8廖念釗、古營衍 、莫雨松等主編 互換性與技術測量 中國計量出版社9王坤、何小波等主編 機械課程設計 高等教育出版社10液壓傳動設計指導書 廣西工學院出版11劉鴻文主編 材料力學第四版 高等教育出版社12何存興、張鐵華等主編 液壓傳動與氣壓傳動 華中科技大學出版社13劉學宏主編 電子技術 高等教育出版社14Warren S. Seatones Computer Numgrical Control,Deimns Publishong lnc,199815雷天覺主編 氣液壓工程手冊 機械工業出版社 1990-199816彭鴻才主編 電機原理及拖動 機械工業出版社17俞新陸等.液壓機的結構與控制.北京:機械工業出版社， 1989:38-48四、完成期限2009.05.30 資料譯文專 業 機械設計制造及其自動化姓 名 學 號 班 別 指導教師 2009 年 4 月 3 日外語文獻翻譯摘自: 制造工程與技術（機加工） （英文版）Manufacturing Engineering and Technology Machining機械工業出版社 2004 年 3 月第 1 版 頁5640P美 s. 卡爾帕基安(Serope kalpakjian)s.r 施密德(Steven R.Schmid) 著原文：20.9 MACHINABILITYThe 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 SteelsBecause 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 MaterialsGraphite 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 C8016F7531slowly 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 MachiningMetals 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 heata torch, induction coil, high-energy beam (such as laser or electron beam), or plasma arcis 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. SUMMARYMachinability 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.譯文：20.9 可機加工性一種材料的可機加工性通常以四種因素的方式定義：1、分的表面光潔性和表面完整性。2、刀具的壽命。3、切削力和功率的需求。4、切屑控制。以這種方式，好的可機加工性指的是好的表面光潔性和完整性，長的刀具壽命，低的切削力和功率需求。關于切屑控制，細長的卷曲切屑，如果沒有被切割成小片，以在切屑區變的混亂，纏在一起的方式能夠嚴重的介入剪切工序。因為剪切工序的復雜屬性，所以很難建立定量地釋義材料的可機加工性的關系。在制造廠里，刀具壽命和表面粗糙度通常被認為是可機加工性中最重要的因素。盡管已不再大量的被使用，近乎準確的機加工率在以下的例子中能夠被看到。20.9.1 鋼的可機加工性因為鋼是最重要的工程材料之一（正如第 5 章所示） ，所以他們的可機加工性已經被廣泛地研究過。通過宗教鉛和硫磺，鋼的可機加工性已經大大地提高了。從而得到了所謂的易切削鋼。二次硫化鋼和二次磷化鋼 硫在鋼中形成硫化錳夾雜物（第二相粒子） ，這些夾雜物在第一剪切區引起應力。其結果是使切屑容易斷開而變小，從而改善了可加工性。這些夾雜物的大小、形狀、分布和集中程度顯著的影響可加工性?；瘜W元素如碲和硒，其化學性質與硫類似，在二次硫化鋼中起夾雜物改性作用。鋼中的磷有兩個主要的影響。它加強鐵素體，增加硬度。越硬的鋼，形成更好的切屑形成和表面光潔性。需要注意的是軟鋼不適合用于有積屑瘤形成和很差的表面光潔性的機器。第二個影響是增加的硬度引起短切屑而不是不斷的細長的切屑的形成，因此提高可加工性。含鉛的鋼 鋼中高含量的鉛在硫化錳夾雜物尖端析出。在非二次硫化鋼中，鉛呈細小而分散的顆粒。鉛在鐵、銅、鋁和它們的合金中是不能溶解的。因為它的低抗剪強度。因此，鉛充當固體潤滑劑并且在切削時，被涂在刀具和切屑的接口處。這一特性已經被在機加工鉛鋼時，在切屑的刀具面表面有高濃度的鉛的存在所證實。當溫度足夠高時例如，在高的切削速度和進刀速度下鉛在刀具前直接熔化，并且充當液體潤滑劑。除了這個作用，鉛降低第一剪切區中的剪應力，減小切削力和功率消耗。鉛能用于各種鋼號，例如 10XX，11XX，12XX，41XX 等等。鉛鋼被第二和第三數碼中的字母 L 所識別（例如，10L45） 。 （需要注意的是在不銹鋼中，字母 L 的相同用法指的是低碳，提高它們的耐蝕性的條件） 。然而，因為鉛是有名的毒素和污染物，因此在鋼的使用中存在著嚴重的環境隱患（在鋼產品中每年大約有 4500 噸的鉛消耗） 。結果，對于估算鋼中含鉛量的使用存在一個持續的趨勢。鉍和錫現正作為鋼中的鉛最可能的替代物而被人們所研究。脫氧鈣鋼 一個重要的發展是脫氧鈣鋼，在脫氧鈣鋼中矽酸鈣鹽中的氧化物片的形成。這些片狀，依次減小第二剪切區中的力量，降低刀具和切屑接口處的摩擦和磨損。溫度也相應地降低。結果，這些鋼產生更小的月牙洼磨損，特別是在高切削速度時更是如此。不銹鋼 奧氏體鋼通常很難機加工。振動能成為一個問題，需要有高硬度的機床。然而，鐵素體不銹鋼有很好的可機加工性。馬氏體鋼易磨蝕，易于形成積屑瘤，并且要求刀具材料有高的熱硬度和耐月牙洼磨損性。經沉淀硬化的不銹鋼強度高、磨蝕性強，因此要求刀具材料硬而耐磨。鋼中其它元素在可機加工性方面的影響 鋼中鋁和矽的存在總是有害的，因為這些元素結合氧會生成氧化鋁和矽酸鹽，而氧化鋁和矽酸鹽硬且具有磨蝕性。這些化合物增加刀具磨損，降低可機加工性。因此生產和使用凈化鋼非常必要。根據它們的構成，碳和錳鋼在鋼的可機加工性方面有不同的影響。低碳素鋼（少于 0.15%的碳）通過形成一個積屑瘤能生成很差的表面光潔性。盡管鑄鋼的可機加工性和鍛鋼的大致相同，但鑄鋼具有更大的磨蝕性。刀具和模具鋼很難用于機加工，他們通常再煅燒后再機加工。大多數鋼的可機加工性在冷加工后都有所提高，冷加工能使材料變硬并且減少積屑瘤的形成。其它合金元素，例如鎳、鉻、鉗和釩，能提高鋼的特性，減小可機加工性。硼的影響可以忽視。氣態元素比如氫和氮在鋼的特性方面能有特別的有害影響。氧已經被證明了在硫化錳夾雜物的縱橫比方面有很強的影響。越高的含氧量，就產生越低的縱橫比和越高的可機加工性。選擇各種元素以改善可加工性，我們應該考慮到這些元素對已加工零件在使用中的性能和強度的不利影響。例如，當溫度升高時，鋁會使鋼變脆（液體金屬脆化，熱脆化，見 1.4.3 節） ，盡管其在室溫下對力學性能沒有影響。因為硫化鐵的構成，硫能嚴重的減少鋼的熱加工性，除非有足夠的錳來防止這種結構的形成。在室溫下，二次磷化鋼的機械性能依賴于變形的硫化錳夾雜物的定位（各向異性） 。二次磷化鋼具有更小的延展性，被單獨生成來提高機加工性。20.9.2 其它不同金屬的機加工性盡管越軟的品種易于生成積屑瘤，但鋁通常很容易被機加工，導致了很差的表面光潔性。高的切削速度，高的前角和高的后角都被推薦了。有高含量的矽的鍛鋁合金鑄鋁合金也許具有磨蝕性，它們要求更硬的刀具材料。尺寸公差控制也許在機加工鋁時會成為一個問題，因為它有膨脹的高導熱系數和相對低的彈性模數。鈹和鑄鐵相同。因為它更具磨蝕性和毒性，盡管它要求在可控人工環境下進行機加工?；诣T鐵普遍地可加工，但也有磨蝕性。鑄造無中的游離碳化物降低它們的可機加工性，引起刀具切屑或裂口。它需要具有強韌性的工具。具有堅硬的刀具材料的球墨鑄鐵和韌性鐵是可加工的。鈷基合金有磨蝕性且高度加工硬化的。它們要求尖的且具有耐蝕性的刀具材料并且有低的走刀和速度。盡管鑄銅合金很容易機加工，但因為鍛銅的積屑瘤形成因而鍛銅很難機加工。黃銅很容易機加工，特別是有添加的鉛更容易。青銅比黃銅更難機加工。鎂很容易機加工，鎂既有很好的表面光潔性和長久的刀具壽命。然而，因為高的氧化速度和火種的危險（這種元素易燃） ，因此我們應該特別小心使用它。鉗易拉長且加工硬化，因此它生成很差的表面光潔性。尖的刀具是很必要的。鎳基合金加工硬化，具有磨蝕性，且在高溫下非常堅硬。它的可機加工性和不銹鋼相同。鉭非常的加工硬化，具有可延性且柔軟。它生成很差的表面光潔性且刀具磨損非常大。鈦和它的合金導熱性(的確，是所有金屬中最低的)，因此引起明顯的溫度升高和積屑瘤。它們是難機加工的。鎢易脆，堅硬，且具有磨蝕性，因此盡管它的性能在高溫下能大大提高，但它的機加工性仍很低。鋯有很好的機加工性。然而，因為有爆炸和火種的危險性，它要求有一個冷卻性質好的切削液。20.9.3 各種材料的機加工性石墨具有磨蝕性。它要求硬的、尖的，具有耐蝕性的刀具。塑性塑料通常有低的導熱性，低的彈性模數和低的軟化溫度。因此，機加工熱塑性塑料要求有正前角的刀具（以此降低切削力） ，還要求有大的后角，小的切削和走刀深的，相對高的速度和工件的正確支承。刀具應該很尖。切削區的外部冷卻也許很必要，以此來防止切屑變的有黏性且粘在刀具上。有了空氣流，汽霧或水溶性油，通常就能實現冷卻。在機加工時，殘余應力也許能生成并發展。為了解除這些力，已機加工的部分要在 （C1608）的溫度范圍內冷卻一段時間，然而慢慢地無變化地冷卻到室F3157溫。熱固性塑料易脆，并且在切削時對熱梯度很敏感。它的機加工性和熱塑性塑料的相同。因為纖維的存在，加強塑料具有磨蝕性，且很難機加工。纖維的撕裂、拉出和邊界分層是非常嚴重的問題。它們能導致構成要素的承載能力大大下降。而且，這些材料的機加工要求對加工殘片仔細切除，以此來避免接觸和吸進纖維。隨著納米陶瓷（見 8.2.5 節）的發展和適當的參數處理的選擇，例如塑性切削（見 22.4.2 節） ，陶瓷器的可機加工性已大大地提高了。金屬基復合材料和陶瓷基復合材料很能機加工，它們依賴于單獨的成分的特性，比如說增強纖維或金屬須和基體材料。20.9.4 熱輔助加工在室溫下很難機加工的金屬和合金在高溫下能更容易地機加工。在熱輔助加工時（高溫切削） ，熱源一個火把，感應線圈，高能束流（例如雷射或電子束） ，或等離子弧被集中在切削刀具前的一塊區域內。好處是：（a）低的切削力。 （b）增加的刀具壽命。 （c）便宜的切削刀具材料的使用。 （d）更高的材料切除率。 （e）減少振動。也許很難在工件內加熱和保持一個不變的溫度分布。而且，工件的最初微觀結構也許被高溫影響，且這種影響是相當有害的。盡管實驗在進行中，以此來機加工陶瓷器如氮化矽，但高溫切削仍大多數應用在高強度金屬和高溫度合金的車削中。小結通常，零件的可機加工性能是根據以下因素來定義的：表面粗糙度，刀具的壽命，切削力和功率的需求以及切屑的控制。材料的可機加工性能不僅取決于起內在特性和微觀結構，而且也依賴于工藝參數的適當選擇與控制。