【溫馨提示】====【1】設(shè)計(jì)包含CAD圖紙 和 DOC文檔，均可以在線預(yù)覽，所見即所得，，dwg后綴的文件為CAD圖，超高清，可編輯，無任何水印，，充值下載得到【資源目錄】里展示的所有文件======【2】若題目上備注三維，則表示文件里包含三維源文件，由于三維組成零件數(shù)量較多，為保證預(yù)覽的簡潔性，店家將三維文件夾進(jìn)行了打包。三維預(yù)覽圖，均為店主電腦打開軟件進(jìn)行截圖的，保證能夠打開，下載后解壓即可。======【3】特價(jià)促銷，，拼團(tuán)購買，，均有不同程度的打折優(yōu)惠，，詳情可咨詢QQ：1304139763 或者 414951605======【4】 題目最后的備注【LB6系列】為店主整理分類的代號(hào)，與課題內(nèi)容無關(guān)，請(qǐng)忽視
任務(wù)書填寫要求
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在系的負(fù)責(zé)人審查、簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生；
2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫；
4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“學(xué)院、系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫全號(hào)（如02011401X02），不能只寫最后2位或1位數(shù)字；
5．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求：
查閱現(xiàn)有新鮮毛豆脫殼、各類鮮果、干果脫殼及其它農(nóng)作物如水稻等脫殼機(jī)械、研究脫殼技術(shù)方案，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)兩種以上實(shí)用的新鮮毛豆脫殼機(jī)械，撰寫說明書，繪制圖紙。參考文獻(xiàn)數(shù)目25以上。
注意：
(1) 為了避免干擾以后畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)工作，也為了避免知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛，本學(xué)期各個(gè)階段所完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)材料不可發(fā)布到網(wǎng)上，也不可提供給指導(dǎo)教師、評(píng)閱人、答辯委員會(huì)以外的人員。
（2）準(zhǔn)備一本《畫法幾何與機(jī)械制圖》課本，需認(rèn)真復(fù)習(xí)，掌握裝配圖與零件圖的差別。繪圖時(shí)必須隨時(shí)查閱課本。
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體工作內(nèi)容
1. 查閱電子文獻(xiàn)：
1）中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站；
2）中北大學(xué)網(wǎng)站——圖書館——電子資源——購買資源——萬方數(shù)據(jù)、CNKI知識(shí)資源總庫、中國期刊全文數(shù)據(jù)庫、CNKI碩士論文庫、CNKI博士論文庫、超星圖書館。
3）百度網(wǎng)上搜索及其他各種方法。
2. 借閱紙質(zhì)文獻(xiàn)：人工查找容易遺漏，需要在圖書館的計(jì)算機(jī)上找，如果計(jì)算機(jī)不方便，在宿舍查：學(xué)校網(wǎng)站——圖書館——讀者服務(wù)——文獻(xiàn)檢索——輸入書名（開始時(shí)字?jǐn)?shù)少些、后來字?jǐn)?shù)多些，注意搜索技巧）
3.對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案進(jìn)行分析總結(jié)，完成開題報(bào)告（圖文并茂，2000字）；在查閱資料和市場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)兩種以上實(shí)用的新鮮毛豆脫殼機(jī)械，繪制圖紙，撰寫說明書。圖紙符合制圖標(biāo)準(zhǔn)。
4.在學(xué)有余力的情況下，編制新鮮毛豆脫殼機(jī)械關(guān)鍵零件的工藝規(guī)程。
5. 翻譯英文文獻(xiàn)一篇。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
3．對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的要求：
1. 新鮮毛豆脫殼機(jī)械設(shè)計(jì)圖紙（含裝配圖、零件圖）
2. 設(shè)計(jì)說明書一本
3. 英文翻譯一篇
4. 學(xué)有余力時(shí)所完成得新鮮毛豆脫殼機(jī)械關(guān)鍵零件的工藝規(guī)程
4．畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
大約時(shí)間
2016年
2月29 日~ 3 月29日
3月30日~ 5月31日
6月
查閱文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告。
繪制圖紙，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。
參加答辯。
學(xué)生所在系審查意見：
同意下發(fā)任務(wù)書
系主任：
2016 年2月29 日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
1 研究背景與意義
1.1 研究背景
毛豆以及其它一些豆類都具有很高的營養(yǎng)價(jià)值，而且口感良好，因此在日常生活中 頗受人們的喜愛。毛豆的開發(fā)利用是全球的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)。大豆是植物蛋白的主要來源 ，在全球特別是我國淀粉營養(yǎng)供應(yīng)有余 、而蛋白質(zhì)營養(yǎng)供應(yīng)不足的情況下，發(fā)展大豆生產(chǎn)迫在眉睫 。但長期以來人們直接攝取大豆蛋白質(zhì)營養(yǎng)不多，僅通過豆制品、豆奶等方式，約占大豆總產(chǎn)的30 ％，而7 0％的大豆籽粒均用于榨油，其豆餅通過動(dòng)物加以利用。
20世紀(jì)80年代以后 ，東南亞國家由于觀念更新，率先通過直接食用毛豆來攝取蛋白質(zhì)營養(yǎng)，相繼受到許多地區(qū)人民的響應(yīng)， 目前發(fā)達(dá)過國家對(duì)毛豆的需求量每年以 15％的速度遞增 ，次發(fā)達(dá)國家對(duì)毛豆的需求量每年以1 O％的速度遞增。在我浙江 、安徽 、上海等省市，毛豆產(chǎn)業(yè)成為一個(gè)重要的新興必須產(chǎn)業(yè)。毛豆已成為南方各省夏秋兩季的主要蔬菜，尤其是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)大豆食用比重明顯上升，并由南方逐步向農(nóng)村擴(kuò)展 ，毛豆被人們當(dāng)做保健食品擺上了餐桌。
毛豆深加工過程中最復(fù)雜和費(fèi)時(shí)的工序就是剝殼。手工剝殼方式具有費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低、不衛(wèi)生以及品質(zhì)不一等缺點(diǎn)，給生產(chǎn)者帶來了種種不便。目前，市場(chǎng)上雖然已經(jīng)有一些專門的毛豆剝殼設(shè)備，但功能還不夠完善，技術(shù)不是很成熟，缺乏成型的毛豆脫殼機(jī)具，阻礙了毛豆深加工的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。
1.2 研究意義
理論分析與實(shí)驗(yàn)研究表明，影響剝殼效果的主要原因是殼韌豆脆，籽粒易受傷，導(dǎo)致剝殼成功率不高。 經(jīng)試驗(yàn)一臺(tái)普通的毛豆脫殼機(jī)每小時(shí)能剝青毛豆200kg，而人工剝殼每小時(shí)最多4kg。由此可看出機(jī)械化剝殼比手工剝殼效率提高了50倍（海門市農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣服務(wù)站，2005）。但現(xiàn)在的技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)今日益發(fā)展的毛豆加工需求。由此缺乏了行業(yè)競(jìng)爭力，缺乏長遠(yuǎn)的競(jìng)爭力。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)毛豆的大量加工。需要技術(shù)加工更高的一體化加工技術(shù)和生產(chǎn)線。
2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
我國加入WTO以來，國內(nèi)外關(guān)于毛豆脫殼機(jī)械的開發(fā)與推廣應(yīng)用日益增多，針對(duì)現(xiàn)有毛豆脫殼機(jī)械存在的優(yōu)點(diǎn)與不足，在未來的發(fā)展過程中，對(duì)毛豆脫殼在機(jī)械生產(chǎn)應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭。
3 文獻(xiàn)綜述
[1]徐淑科論述了蕎麥的資源分布情況，蕎麥獨(dú)特的營養(yǎng)功能以及蕎麥產(chǎn)品在食品加工中的廣泛應(yīng)用。從蕎麥加工工藝設(shè)計(jì)的角度，對(duì)蕎麥加工中的要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，介紹了4種蕎麥脫殼的原理和優(yōu)缺點(diǎn)以及蕎麥加工工藝流程圖。
[2]黃和祥認(rèn)為豌豆作為一種低脂肪，高蛋白的食物越來越收到人們的喜愛，它與其它豆類相比，優(yōu)勢(shì)在于價(jià)格低廉，加工與使用方式多樣化。但無論是制醬類、制罐頭、還是豌豆淀粉加工，都必須先剝殼。為此介紹了豌豆剝殼機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，闡述了其工作原理，分析了影響豌豆剝殼質(zhì)量的因素，確定了主要參數(shù)和整機(jī)參數(shù)。
[3]于麗萍簡述了蕎麥米的營養(yǎng)成分，保健作用及加工概況，對(duì)其在脫殼機(jī)中的工藝及其操作該過程做了詳細(xì)介紹，保證了脫殼率的提升。
[4]杜文華探討帶殼物料的脫殼技術(shù) ,開發(fā)脫殼設(shè)備及方法，從現(xiàn)有脫殼設(shè)備、新型脫殼技術(shù)和工藝條件的研究闡明脫殼技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀。指出了新型脫殼設(shè)備存在的技術(shù)難題。說明了脫殼是帶殼物料深加工前的一道重要工序 ,市場(chǎng)前景很好 ,需要繼續(xù)深入研究 。
[5]鄭傳祥說明了錐栗是著名特產(chǎn)，味美果香，為了開發(fā)各種各樣的錐栗深加工產(chǎn)品，首先必須解決錐栗的脫殼去紅衣問題。研究分析了國內(nèi)外各種板栗脫殼設(shè)備，并在此基礎(chǔ)上，提出了錐栗脫殼新技術(shù)：錐栗經(jīng)干燥后進(jìn)行分選按不同的大小進(jìn)入不同的錐栗脫殼機(jī)，脫殼機(jī)內(nèi)雙排刀滾高速切割錐栗外殼，然后高速擊打外殼去衣，經(jīng)脫殼后的錐栗在脫殼機(jī)出口完成殼衣分離，在進(jìn)入帶式輸送機(jī)進(jìn)行分揀，未脫殼的板栗返回脫殼機(jī)，經(jīng)分揀后的栗仁進(jìn)入下一道工序。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)與測(cè)定，證明了該技術(shù)脫殼率高，完整率高，脫殼成本低適合我國國情，并通過省級(jí)鑒定。
[6] 何春薇、錢仔健、顧雄磊、吳福忠在分析青毛豆剝殼機(jī)理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出一種全自動(dòng)青毛豆剝殼機(jī),并對(duì)關(guān)鍵部件—送料裝置和軋輥的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算,得到了相應(yīng)參數(shù)的理論計(jì)算模型。根據(jù)關(guān)鍵參數(shù)的理論計(jì)算結(jié)果,制作了產(chǎn)品樣機(jī),并利用新鮮毛豆進(jìn)行了多次剝殼試驗(yàn),同時(shí)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。試驗(yàn)結(jié)果表明,剝豆成功率穩(wěn)定在90%以上,毛豆破損率穩(wěn)定在5%以下。
[7] 楊雪銀認(rèn)為板栗具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和食療價(jià)值,而且營養(yǎng)豐富、味美可口。目前板栗種植已產(chǎn)業(yè)化,其產(chǎn)量大大提高,但是板栗的破殼去衣一直是深加工中的難題,極大的影響了板栗的生產(chǎn)、加工和銷售。所以,板栗的破殼去衣是必須解決的問題。 論文對(duì)板栗的干燥特性與壓縮式、剪切式及揉搓式的破殼方式進(jìn)行了試驗(yàn)研究,并進(jìn)行了有限元模擬分析,以探討板栗的破殼機(jī)理。主要結(jié)論如下: 通過干燥試驗(yàn),確定了板栗的安全干燥曲線。同時(shí)對(duì)影響板栗含水率的主要因素:干燥時(shí)間、干燥溫度及板栗的大小進(jìn)行了分析,得出了含水率與三者之間的函數(shù)關(guān)系式。 通過對(duì)板栗壓縮力學(xué)特性的試驗(yàn)研究,表明沿X向加載時(shí),板栗的破殼效果最好;板栗大小、板栗含水率、加載方向及加載速率是影響板栗破殼力大小的主要因素。 分別進(jìn)行了壓縮、剪切及揉搓三種方式的破殼試驗(yàn),結(jié)果表明,揉搓方式的破殼效果最好,剪切方式次之,壓縮方式的效果最差。 用有限元方法對(duì)板栗的破殼機(jī)理進(jìn)行了模擬,通過對(duì)節(jié)點(diǎn)力云圖、節(jié)點(diǎn)變形及節(jié)點(diǎn)總應(yīng)變的分析,得知板栗壓縮時(shí),沿X方向加載破殼效果最好;三種工作方式中,揉搓方式的破殼效果最好;另外,板栗果殼的力—變形量分布、裂紋走向等均與試驗(yàn)結(jié)果一致。由此可知,可采用有限元方法對(duì)板栗的破殼機(jī)理進(jìn)行模擬。
[8]劉濱凡，戰(zhàn)延文，王懷宇闡述了開展堅(jiān)果脫殼機(jī)研制的目的和重要意義，介紹了我國堅(jiān)果脫殼機(jī)研究的現(xiàn)狀和問題，論述了風(fēng)吸式多功能堅(jiān)果脫殼機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和主要技術(shù)指標(biāo)，供有關(guān)科研，工程技術(shù)人員和果仁生產(chǎn)企業(yè)參考。
[9]劉少達(dá)，未立學(xué)，劉清生介紹了銀杏脫殼機(jī)的組成、工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù) ,并對(duì)脫殼分離機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行探討。實(shí)踐證明該機(jī)器技術(shù)可行 ,能實(shí)現(xiàn)銀杏脫殼機(jī)械化。
[10]劉瑞根，楊忠介紹了幾種主要經(jīng)濟(jì)作物剝殼機(jī)械的加工技術(shù),分析了其機(jī)構(gòu)組成與工作原理,進(jìn)一步闡述了這幾種經(jīng)濟(jì)作物剝殼機(jī)械的各自特點(diǎn)與技術(shù)發(fā)展情況。
[11]胡志超針對(duì)當(dāng)前國內(nèi)蕎麥脫殼設(shè)備研究開發(fā)滯后于蕎麥生產(chǎn)發(fā)展問題,就加強(qiáng)蕎麥加工關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備的消化吸收與國產(chǎn)化開發(fā)的必要性及國產(chǎn)化研究開發(fā)要點(diǎn)等進(jìn)行了系統(tǒng)論述。
[12]郭貴生，呂新民在油菜籽脫殼機(jī)上對(duì)影響油菜籽脫殼的主要參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn) ,并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明 ,生產(chǎn)率對(duì)脫殼機(jī)的脫殼率和粉末率有一定的影響 ;甩盤轉(zhuǎn)速增加使脫殼機(jī)的脫殼率和粉末率增大 ;采用合理的打板數(shù)可提高脫殼機(jī)的性能。
[13]魏秀青，高振江，吳薇認(rèn)為板栗食用和藥用價(jià)值都很高 ,面對(duì)板栗生產(chǎn)的快速發(fā)展 ,必須大力推進(jìn)板栗深加工。制約板栗深加工的因素很多 ,脫殼去衣是其中一個(gè)主要技術(shù)難題。本文利用自行設(shè)計(jì)研制的氣體射流沖擊設(shè)備 ,很好地解決了板栗破殼取仁的技術(shù)難題 ,為生產(chǎn)各種板栗深加工產(chǎn)品提供了必要的前提條件。另一方面 ,利用該設(shè)備生產(chǎn)的開口即食板栗極易剝殼 ,方便衛(wèi)生 ,經(jīng)充氮包裝可延長保存期 ,常年供應(yīng)。
[14]黨新安根據(jù)真空爆殼的機(jī)理 ,采用單真空源與多個(gè)裝料爆殼室相結(jié)合的合理配置 ,設(shè)計(jì)出了用于工業(yè)化生產(chǎn)的自動(dòng)板栗真空爆殼設(shè)備及其計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
[15]張艷華介紹了一種新型板栗脫殼設(shè)備 ,脫殼率90 %、栗仁質(zhì)量好、破損率小、栗仁褐變程度低 ,設(shè)備操作簡便、自動(dòng)化程度高 ,適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[16]王武在分析現(xiàn)有板栗剝殼技術(shù)的基礎(chǔ)上 ,提出了利用微波能技術(shù)解決板栗剝殼難題的新方法 ,介紹了板栗微波爆殼的機(jī)理、實(shí)現(xiàn)途徑 ,并進(jìn)行了板栗微波爆殼裝備的設(shè)計(jì)。
[17]張莉認(rèn)為微波技術(shù)作為一項(xiàng)高新技術(shù)，近年來在食品工程研究與應(yīng)用方面得到了較快發(fā)展，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展。目前應(yīng)用微波能進(jìn)行食品干燥、殺菌、解凍等技術(shù)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，但在板栗加工應(yīng)用方面，尚未見國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道。 本研究將微波技術(shù)引入板栗脫殼過程，探索板栗微波脫殼的機(jī)理與技術(shù)可行性，以期找到一種有效的板栗脫殼去衣方法。研究結(jié)果表明：利用微波技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)板栗的一次性脫殼去衣，加工工藝可分為切口與未切口兩種。對(duì)于切口板栗來說，其較佳的微波脫殼工藝條件為：挑選板栗→稱重分級(jí)→2％NaCl溶液浸泡7h→切口→微波能連續(xù)處理(滿功率750W)→分離殼衣、仁→栗仁。而且，此工藝有著較強(qiáng)的適應(yīng)性，可適用不同重量板栗的微波脫殼加工。未切口板栗較佳的微波爆殼工藝條件為：板栗挑選→稱重分級(jí)→90℃預(yù)熱干燥15min→微波脈沖處理(平均功率495W)→爆裂板栗→分離殼衣、仁→栗仁。必須注意：板栗重量不同，其微波脫殼效果有很大差別。微波對(duì)栗仁品質(zhì)會(huì)產(chǎn)生影響，利于保護(hù)栗仁中含有的Vc，且具有較強(qiáng)的對(duì)POD酶的鈍化能力，對(duì)淀粉晶體結(jié)構(gòu)破壞程度很小。
參考文獻(xiàn)：
[1]徐淑科. 蕎麥的營養(yǎng)功能、應(yīng)用及其脫殼工藝好設(shè)備[J]. 糧食與飼料工業(yè)，2004（12）: 17-19.
[2]黃和祥.豌豆剝殼機(jī)械的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2005(3): 109-110.
[3]于麗萍.蕎麥米的加工[J]. 西部糧油科技, 2002(5): 43-44.
[4]杜文華.帶殼物料脫殼技術(shù)研究初探[J].太原師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年01期.
[5]鄭傳祥.錐栗脫殼去衣及設(shè)備的開發(fā)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003（1）: 165-167.
[6]何春薇、錢仔健、顧雄磊 、吳福忠. 全自動(dòng)青毛豆剝殼機(jī)的研制[J].《農(nóng)機(jī)化研究》 2010年02期.
[7]楊雪銀.基于有限元方法的板栗破殼機(jī)理的研究[D].華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年.
[8]劉濱凡.戰(zhàn)延文，王懷宇.風(fēng)吸式多功能堅(jiān)果脫殼機(jī)的研制[J].森林工程，2005（2）: 10-12.
[9]劉少達(dá)，未立學(xué)，劉清生.銀杏（白果）脫殼分離機(jī)的設(shè)計(jì)[J].食品與機(jī)械，2004（5）:31-32.
[10]劉瑞根，楊忠.經(jīng)濟(jì)作物剝殼加工技術(shù)[J].糧油加工與食品機(jī)械,2005（6）.
[11]胡志超.加強(qiáng)蕎麥脫殼加工設(shè)備研究開發(fā)，促進(jìn)養(yǎng)麥加工產(chǎn)業(yè)化發(fā)展[J].中國農(nóng)機(jī)化，2004(3):11一13.
[12]郭貴生，呂新民.油菜籽脫殼機(jī)脫殼性能試驗(yàn)研究團(tuán)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2005 (1): 148-149.
[13]魏秀青.高振江，吳薇.氣體射流沖擊板栗破殼技術(shù)開口即食板栗加工試驗(yàn)研究[J].糧油加工與食品機(jī)械，2003 (5): 55-56.
[14]黨新安.板栗真空爆殼機(jī)及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].輕工機(jī)械，2002(4): 51-53.
[15]張艷華.板栗脫殼設(shè)備的設(shè)計(jì)[J].糧油加工與食品機(jī)械，2004 (5): 70-7l .
[16]王武.板栗微波爆殼技術(shù)及微波裝備設(shè)計(jì)[J].糧油加工與食品機(jī)械，2002 (7).
[17]張莉.板栗微波脫殼機(jī)理及加工工藝研究[0L].中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫，2004.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
1 研究的問題
目前，市場(chǎng)上雖然已經(jīng)有一些專門的毛豆剝殼設(shè)備，但功能還不夠完善，技術(shù)不是很成熟，缺乏成型的毛豆脫殼機(jī)具，阻礙了毛豆深加工的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。理論分析與實(shí)驗(yàn)研究表明，影響剝殼效果的主要原因是殼韌豆脆，籽粒易受傷，導(dǎo)致剝殼成功率不高。
2 研究的途徑
現(xiàn)今在生產(chǎn)生活中，較為常用的兩種毛豆剝殼機(jī)有軋輥式毛豆剝殼機(jī)、擠壓式剝殼機(jī)。
軋輥式毛豆剝殼機(jī)主要由振動(dòng)料斗、機(jī)體、輸送機(jī)構(gòu)、導(dǎo)料板、軋輥和豆與殼分離引導(dǎo)板組成，將毛豆莢放入儲(chǔ)料斗中，電機(jī)帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于偏心軸質(zhì)量分布不勻所以在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中將產(chǎn)生激振力，使豆莢較分散且均勻地落在傳輸帶上，經(jīng)傳輸帶把豆送到導(dǎo)料板，進(jìn)而滑落卷入軋輥中。由于兩軋輥反向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)兩軋輥之間有一定的間隙，能夠使豆莢的一部分被軋輥夾持并被擠壓，使豆粒從豆殼中脫出，而豆殼被軋輥卷入，使豆粒和豆殼分離。經(jīng)分離引導(dǎo)板將豆粒導(dǎo)入豆粒收集盤中，把豆殼導(dǎo)入到豆殼收集盤中。
擠壓式剝殼是借助于軋輥對(duì)豆粒擠壓，使豆粒從豆殼中脫出。其中，反向旋轉(zhuǎn)的一對(duì)軋輥為剝殼機(jī)的核心裝置，它能有效破殼的原理如下：毛豆豆莢為扁長條狀，中間厚，兩頭扁平，籽粒在殼內(nèi)縱向排列，籽粒間有一定間隙，受外力擠壓時(shí)會(huì)移動(dòng)；豆莢外殼比較柔韌，兩片豆殼結(jié)合處破壞應(yīng)力較小，當(dāng)被施加外力時(shí)，籽?？梢詮膬啥箽そY(jié)合處輕松脫出HJ。當(dāng)長條狀毛豆莢經(jīng)送料裝置縱向輸送到雙軋輥時(shí)，豆莢扁平的一端首先被反向轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥夾持，軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)，豆莢通過軋輥向前移動(dòng)。由于兩軋輥間隙較小(大約在1．7—2．Omm之間)，豆莢中間厚鼓部分難以通過，莢中籽粒受到軋輥的擠壓，與莢殼產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，向后移動(dòng)的籽粒將莢殼撐開，脫離豆殼，實(shí)現(xiàn)剝殼脫粒。這時(shí)，豆殼在雙軋輥的前側(cè)，籽粒在后側(cè)，達(dá)到了粒殼分離和分置。
毛豆脫殼機(jī)一
如圖所示毛豆脫殼機(jī)，由被固定在底座1中部的軸板2上呈上下位置安裝的上、下擠壓輥6, 7和裝在它們端部的齒輪5、搖把8構(gòu)成。該剝毛豆機(jī)的上、下擠壓輥6; 7在一周的同步反向轉(zhuǎn)動(dòng)中，它們間的夾角、夾縫大小不斷變化，在最小夾角、夾縫位置也能把莢殼夾緊而不夾壞豆粒;它剝出的豆粒不受污染，不經(jīng)上、下擠壓輥6、7間的夾縫自動(dòng)排出。此機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、安全可靠，適用于家庭、餐館、食堂及賣菜攤。
毛豆脫殼機(jī)二
此種毛豆剝殼機(jī)工作時(shí)，毛豆從工作臺(tái)遠(yuǎn)離剝殼軋輥的的一端被人工均勻地鋪平一層，在振動(dòng)的作用下徐徐地向剝殼軋輥移動(dòng)，井且在移動(dòng)中形成隊(duì)列，連續(xù)不斷地進(jìn)入到剝殼軋輥中，豆莢的一端受軋輥的擠壓作用，外殼從軋輥喂入口的另一側(cè)排出，被軋輥擠出的青毛豆籽粒和少量漏剝的豆莢從軋輥喂入一側(cè)的出料口落到下方的清選篩中，經(jīng)過振動(dòng)篩選將青毛豆籽粒與漏剝的豆莢等雜質(zhì)分離，加工出清潔的毛豆籽粒。由此可見，此機(jī)械可節(jié)省加工工序、提高生產(chǎn)效率。
由此可以預(yù)想到，這種毛豆剝殼機(jī)，加工出的豆籽干凈清潔，可直接進(jìn)行預(yù)冷、包裝等加工，提高了毛豆的加工效率。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
趙波同學(xué)本學(xué)期的課題與機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)直接相關(guān)，所要求完成的任務(wù)符合本科教學(xué)要求，課題具有一定實(shí)際意義。
趙波同學(xué)針對(duì)“毛豆脫殼機(jī)械設(shè)計(jì)”課題，查閱了相關(guān)圖書資料和網(wǎng)上資源。通過本階段的學(xué)習(xí)，該同學(xué)對(duì)“毛豆脫殼機(jī)械設(shè)計(jì)”課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀有了初步了解。以所學(xué)本專業(yè)課程為基礎(chǔ)，結(jié)合一個(gè)月左右的文獻(xiàn)檢索，該同學(xué)對(duì)課題的研究意義進(jìn)一步明確，已了解所要解決的主要問題，擬采用的設(shè)計(jì)方案或研究手段基本合理。
自開學(xué)以來，趙波同學(xué)能參加指導(dǎo)教師安排的集體輔導(dǎo)和個(gè)別輔導(dǎo)，遵守學(xué)校紀(jì)律。該同學(xué)具備了完成“毛豆脫殼機(jī)械設(shè)計(jì)”的基本知識(shí)，根據(jù)其近期表現(xiàn)，有希望完成本學(xué)期課題所要求的各項(xiàng)任務(wù)。
同意開題。
指導(dǎo)教師：
2016年3月 20日
所在系審查意見：
同意開題
系主任：
2016 年3月22日
毛豆脫殼機(jī)械設(shè)計(jì)
摘要：毛豆具有很高的營養(yǎng)價(jià)值，深受人們的喜愛，而且還能補(bǔ)充人體必需的蛋白質(zhì)營養(yǎng)，是一種在各方面來說都很有價(jià)值的蔬菜食品。隨著現(xiàn)如今國際機(jī)械化的高速發(fā)展，人工毛豆脫皮費(fèi)時(shí)費(fèi)力，大大阻礙了毛豆價(jià)值的發(fā)揮與農(nóng)民收入的提高，毛豆脫殼機(jī)的研制正是在這一基礎(chǔ)上提高毛豆脫殼率，增加人們直接食用潔凈無污染的豆子而構(gòu)想的。高效率的毛豆剝殼可以大大提高毛豆運(yùn)輸，包裝，冷藏等等步驟的效益，大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。通過參考國內(nèi)外各種主流脫殼機(jī)，研究其核心原理，革新其數(shù)據(jù)構(gòu)造，來設(shè)計(jì)一種更加廣泛適合我國基本國情的毛豆脫殼機(jī)。并對(duì)核心裝置軸輥進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)，從而開發(fā)出一種更加高效的毛豆脫殼機(jī)。
關(guān)鍵詞：毛豆脫殼機(jī)；高效；軋輥
Soybean hulling machine sheller
Abstract：Soybean has very high nutritional value， deeply people’s affection and also essential protein nutrition is a in the beans are valuable vegetable food.With rapid development of nowadays international mechanization， artificial soybean peeling is time- consuming and laborious，greatly hindered the marketable value of play and the income of the farmers raise and development of soybean hulling machine is on the basis of the improved soybean hulling rate，increase food for people clean without pollution beans conceived.Efficient soybean hulling can greatly improve soybean transport， packaging， refrigeration and so on steps of benefits, and vigorously promote the agricultural modernization.By reference to the domestic and international mainstream sheller， it has to study its key principles， reformof the data structure to design a more suitable for China’ s basic national conditions of soybean sheller.And the core shaft roller device for a new design， to develop a more efficient soybean sheller.
key word：Soybean sheller; Efficient; Roll
I
目 錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
目錄 Ⅲ
1引言 1
1.1課題提出的背景 1
1.2研究的意義 2
1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.4脫殼方式的發(fā)展 2
1.5提高毛豆脫殼機(jī)械能力 2
1.5.1提高毛豆脫殼機(jī)械的通用性和適應(yīng)性 2
1.5.2提高毛豆機(jī)械去皮率，盡量減少豆子破損率 2
1.5.3向自動(dòng)控制和自動(dòng)化方向發(fā)展 3
1.6毛豆脫殼機(jī)械應(yīng)用前景 3
2毛豆脫殼技術(shù)的研究分析 4
2.1毛豆脫殼技術(shù) 4
2.2毛豆脫殼機(jī)一 5
2.3毛豆脫殼機(jī)二 7
3毛豆脫殼機(jī)的主要構(gòu)造及運(yùn)行原理 9
方案一毛豆脫殼機(jī) 9
3.1毛豆脫殼機(jī)一 9
3.2剝殼原理 10
3.3軸的結(jié)構(gòu) 12
3.4軸的校核 12
3.5剝殼輥的清潔 13
方案二專業(yè)毛豆脫殼機(jī)的結(jié)構(gòu) 14
3.6毛豆脫殼機(jī)二 14
3.7.毛豆剝殼機(jī)的核心技術(shù) 15
3.8傳動(dòng)方案擬定 15
3.9電動(dòng)機(jī)的選擇 15
3.10毛豆脫殼機(jī)的主要部件設(shè)計(jì) 15
3.10.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 16
3.10.2軸的設(shè)計(jì) 20
3.10.3齒輪的設(shè)計(jì) 24
3.10.4震動(dòng)工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 26
3.10.5機(jī)架的設(shè)計(jì) 28
3.10.6橡膠輥的選取 28
3.10.7鍵的選擇 28
3.10.8剝殼輥的清潔 28
總 結(jié) 29
參 考 文 獻(xiàn) 30
致 謝 32
1
1引言
1.1課題提出的背景
毛豆在日常生活中很受人們的喜愛，因?yàn)樗哂泻芨叩臓I養(yǎng)價(jià)值而且味道也很不錯(cuò)，毛豆的開發(fā)利用是全世界的一個(gè)新興熱門產(chǎn)業(yè)[1]。毛豆是生活中蛋白質(zhì)的主要來源之一，尤其是在世界上，特殊考慮中國國情，蛋白質(zhì)營養(yǎng)嚴(yán)重不足，大力發(fā)展毛豆等豆類產(chǎn)業(yè)的形勢(shì)非常嚴(yán)峻。然而攝取毛豆蛋白質(zhì)營養(yǎng)量不多，只有通過豆類產(chǎn)品，豆?jié){等一系列渠道，占25%的毛豆總產(chǎn)量，75%的大毛豆種子被用于石油提取，動(dòng)物使用豆餅制品[2]。
東南亞國家自二十世紀(jì)八十年代之后，加大了毛豆蛋白的攝入量，被很多地區(qū)學(xué)習(xí)，當(dāng)前在經(jīng)濟(jì)大國的毛豆需要量每一年以20%的速率增長，毛豆的生產(chǎn)食用需求每年以15%的速率遞加，在廣東，浙江各個(gè)省市，毛豆工業(yè)已經(jīng)成為了發(fā)展的重重之重。特別是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的毛豆食用比例明顯增加，并逐步擴(kuò)大到全國，大豆作為保健食品出現(xiàn)在餐桌上。
去除毛豆外殼是最復(fù)雜也是最費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工序[6]。生產(chǎn)者和食用者最大的不便是費(fèi)時(shí)費(fèi)力的人工剝殼。毛豆機(jī)械化加工成長的最大阻礙就是技術(shù)不完善，機(jī)器功效不強(qiáng)。
國內(nèi)外市場(chǎng)的供應(yīng)被大大的滿足的原因是很多地方的毛豆已經(jīng)采用機(jī)械化處理，剝離出豆子，通過清洗，包裝 和運(yùn)輸，市場(chǎng)需求得到了滿足從而農(nóng)民的收入大大提高，由此毛豆的經(jīng)濟(jì)價(jià)值也大大提高。
中國農(nóng)作物種植在世界前列，其占相當(dāng)大比例的是殼果作物大豆，其所含重要的食用油、蛋白質(zhì)在國家糧食安全中占有重要地位，毛豆脫皮率直接影響著毛豆產(chǎn)業(yè)價(jià)值和農(nóng)民的實(shí)際收益，現(xiàn)代食品營養(yǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的重要保障的一部分責(zé)任已經(jīng)放在了毛豆去皮率的肩上.普通的毛豆去皮方式是用人為使用雙手去掉毛豆外皮但是這樣會(huì)使剛剝出的干凈豆粒受到污染，而且效率不高也不衛(wèi)生，不健康。大多數(shù)含有外殼的果實(shí)和蔬菜都要進(jìn)行脫殼。去皮率的高低直接決定毛豆的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入[4]。因?yàn)橹参锲さ牟町愋?、本身性質(zhì)有很大的差別，從而選取合適的脫殼方式和脫殼裝備，抬高脫殼率和下降子粒碎裂率就變得非常重要。面對(duì)毛豆生產(chǎn)時(shí)令性強(qiáng)，收獲時(shí)令聚集上市[3]。市場(chǎng)上，為了延長保存時(shí)間，延長銷售季節(jié)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，因此毛豆脫殼機(jī)研究已成為農(nóng)業(yè)機(jī)械的一個(gè)重要組成部分。
1.2研究的意義
表面剖析和試驗(yàn)結(jié)果詮釋，豆殼韌豆籽脆是影響毛豆托克最主要的原因，子粒容易損壞，致使剝殼效率低。 實(shí)踐中毛豆脫皮裝置和人工相比同一時(shí)間內(nèi)能剝毛豆150kg，而人為剝殼至多3kg。從這里可以看出機(jī)械比人力提高了50倍的功效[5]。但現(xiàn)在的技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)今日益發(fā)展的毛豆加工需求。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)毛豆的大量加工。需要技術(shù)加工更高的一體化加工技術(shù)和生產(chǎn)線。
1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
中國加入WTO以來，關(guān)于毛豆脫皮機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用慢慢增加[7][24].在考量研究了現(xiàn)有的大豆脫皮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，規(guī)劃其在未來的發(fā)展勢(shì)頭。對(duì)去皮機(jī)在機(jī)器出產(chǎn)和實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)舉行歸納，提高機(jī)械功能效益，這樣才能有良好的發(fā)展?jié)摿Α?
（Cooperative Institutinal Research Program協(xié)作機(jī)構(gòu)研究規(guī)劃?）
CIRP 編年史一制造技術(shù)
物理上一種仿真模型純鈦合金正交切削的分段芯片的形成
關(guān)鍵詞： 加工 造型 分段芯片
切削模擬的精度取決于微觀物理的知識(shí)，包括在切削過程的本體和微觀組織演化模型。本文提出了一種增強(qiáng)的物理材料模型，表現(xiàn)了微觀結(jié)構(gòu)演變引起的流動(dòng)軟化在臨界晶粒尺寸下的逆霍爾取效應(yīng)。這個(gè)模型能通過有限元模擬和實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)模擬分段芯片的正交切削中剪切帶的形成與晶粒細(xì)化鈦。結(jié)果顯示良好的預(yù)測(cè)切割和推力，切屑形態(tài)和分割頻率的精度。
1簡介
一個(gè)分段芯片通常是在切削材料中，具有低的熱導(dǎo)率（例如鈦及其合金）。低導(dǎo)熱系數(shù)產(chǎn)生的熱積累在主剪切帶，這會(huì)導(dǎo)致局部軟化，剪切定位和芯片分割。這反過來又會(huì)導(dǎo)致不希望的振蕩，多余的切削力和相關(guān)的振動(dòng)，這回抑制刀具壽命和降低量產(chǎn)加工特征的表面質(zhì)量和尺寸精度。分段芯片的形成已被模擬的幾個(gè)
采用不同的建模方法，以及記錄在最近的主題論文[ 2 ] CIRP研究?；诩羟袔е械目障逗土芽p觀測(cè)，烏爾曼等人。[ 3 ]模擬分段切屑形成的韌性模型中的斷裂機(jī)制。華和希沃布里[ 4 ]用基于能量的韌性斷裂準(zhǔn)則模擬分段切屑在切割ti-gal-4v形成。最近，calamaz等人。[ 5 ]提出了一個(gè)現(xiàn)象學(xué)對(duì)流行的約翰遜庫克流動(dòng)應(yīng)力模型模擬切割ti-gal-4v芯片分割現(xiàn)象的修改。奧斯并對(duì)這一模型進(jìn)行了進(jìn)一步的細(xì)化。 [6 7]他的同事研究不同的應(yīng)用。路路達(dá)和umbrello [8]使用一種類似的流動(dòng)應(yīng)力模型隨著晶粒尺寸和硬度變化的演化方程由于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的微觀結(jié)構(gòu)變化預(yù)測(cè)（DRX）在干燥和低溫加工ti-gal-4v 。calamaz等人[ 5 ]還指出，應(yīng)變軟化可以歸結(jié)為由動(dòng)態(tài)恢復(fù)引起的微觀結(jié)構(gòu)的變化（DRV）和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程的主動(dòng)在嚴(yán)重的塑性變形。丁和shin[9]提出了一種基于物理的材料模型利用位錯(cuò)密度作為唯一的影響因素內(nèi)部狀態(tài)變量。然而，他們只是模擬連續(xù)芯片的形成與模型。
在臺(tái)灣的論文，最近開發(fā)出基于物理概念的模型[ 10 ]，這是出于克服對(duì)移動(dòng)位錯(cuò)的相互作用的力學(xué)與微觀結(jié)構(gòu)的障礙，通過將一個(gè)額外的變形機(jī)制，允許擴(kuò)展在工業(yè)純鈦切削分段芯片形成準(zhǔn)確的模擬（CP-Ti）。具體而言，為了描述超細(xì)晶粒的材料行為是純鈦切削過程中剪切帶中形成的，模型中引入了反Hall-Petch效應(yīng)（ihpe），通常歸因于晶界滑動(dòng)[ 11 ]，這是材料一種臨界晶粒尺寸下的流軟化模型。這使材料低于臨界晶粒尺寸。該模型是作為一個(gè)用戶定義的子程序在一個(gè)基于有限元的加工仿真軟件AdvantEdge實(shí)施（第三波系統(tǒng)，美國）和模擬cp-ti。正交切削試驗(yàn)，以確定切削力和芯片特性，以仿真結(jié)果來評(píng)估性能的增強(qiáng)的模型。
2。基于物理的本構(gòu)模型
一部分簡要總結(jié)了以前開發(fā)的本構(gòu)模型[ 10 ]的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這與連續(xù)的切屑形成的模擬交易，并討論了ihpe模型增強(qiáng)。熱激活理論[ 12 ]，一個(gè)金屬的流動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行塑性變形的制定.對(duì)于熱應(yīng)力的疊加錯(cuò)位的熱應(yīng)力 如下
的幅度的大小，取決于移動(dòng)位錯(cuò)與短距離的障礙，如晶格摩擦和溶質(zhì)原子的相互作用的強(qiáng)度。這部分是仿照使用Mecking和KOCKS【13 ]提出了如下的公式：
其中，k是玻爾茲曼常數(shù)，T是絕對(duì)溫度，G0是歸一化的活化能在0k，是溫度依賴的剪切模量，b是漢堡的幅度向量，是一個(gè)參考應(yīng)變率，分析所需的壓力克服短距離障礙在0k，p和q是定義與短距離相關(guān)的能量障礙的形狀障礙的參數(shù)
無熱應(yīng)力應(yīng)力之和的代表，所需克服的阻力位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)由晶界提供
Pq的強(qiáng)度與參數(shù)有關(guān)，P和G是移動(dòng)位錯(cuò)晶界強(qiáng)度相關(guān)參數(shù)和位錯(cuò)林相互作用
2種變量的位錯(cuò)密度的內(nèi)部狀態(tài)。P，是平均晶粒尺寸，D的演化與變形
在晶界的貢獻(xiàn)來看，Q在式（3），參數(shù)G等于一個(gè)常數(shù)C，這在變形機(jī)制在傳統(tǒng)Hall-Petch效應(yīng)是積極的是獨(dú)立的晶粒尺寸。臨界晶粒尺寸小于（D），它是溫度的函數(shù)，該ihpe是許多金屬伴隨著減少流動(dòng)應(yīng)力隨晶粒尺寸的變化（圖1）。為了捕捉到這個(gè)軟化，用唯象方程建模：
D和V是溫度依賴性形式的參數(shù)如表格2，對(duì)于這種組合D和V，得到D 在
，室溫為10nm，這是根據(jù)協(xié)議與價(jià)值的報(bào)道中的各種金屬而決定的[ 14 }。
圖中傳統(tǒng)的Hall-Petch效應(yīng)
反Hall-Petch效應(yīng)
進(jìn)化（Refinement）的晶粒尺寸，D，由于連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶；這發(fā)生在嚴(yán)重的塑性變形鈦[ 15 ]，
模型如下
￡一和B是溫度和應(yīng)變率相關(guān)的參數(shù)，D }d是最初的晶粒尺寸和df是最終的結(jié)晶晶粒尺寸定義為Zener-Hollomon參數(shù)的函數(shù)
Cz M是材料相關(guān)的參數(shù)。在這一術(shù)語中，代表了位錯(cuò)林的貢獻(xiàn)p，位錯(cuò)密度的演化模型如下
PHA是由于滑移引起的位錯(cuò)密度硬化和動(dòng)態(tài)恢復(fù)過程（但在沒有DRX）和由封閉的形式表達(dá)：
P0是初始的位錯(cuò)密度，A和B是硬化和動(dòng)態(tài)恢復(fù)參數(shù)。PA在完全再結(jié)晶的相應(yīng)的位錯(cuò)密度晶粒結(jié)構(gòu)。隨著塑性應(yīng)變的增加，位錯(cuò)消耗在動(dòng)態(tài)再結(jié)晶形成新的細(xì)胞/晶界過程[ 16}，這是仿照（7）式。
在高應(yīng)變率變形是受粘性阻力影響，阻礙了運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)[ 17 ]。因此，流動(dòng)的位錯(cuò)阻力分量應(yīng)力為藍(lán)本如下[ 10 }：
D是位錯(cuò)（粘性）阻力系數(shù)
3模型的校準(zhǔn)
從文學(xué)和/或從材料中使用的12被稱為純鈦材料參數(shù)和常數(shù)
實(shí)驗(yàn)，在表1中列出，其余十一個(gè)自由參數(shù)，這是不可用的在文獻(xiàn)中，校準(zhǔn)使用在[ 18 }和表2中給出的可用數(shù)據(jù)。
已知的材料參數(shù)和常數(shù)CP Ti
參數(shù) 價(jià)值屬性 出自裁定
校準(zhǔn)模型參數(shù)CP Ti
4實(shí)驗(yàn)
正交管切割實(shí)驗(yàn)在一個(gè)哈丁t-42 SP數(shù)控車床進(jìn)行的采用工業(yè)純鈦
（2級(jí)）一個(gè)接收顯微結(jié)構(gòu)等軸α相晶粒平均直徑的40微米為保證平面應(yīng)變條件下，管壁厚度僅限于2毫米。
要探索一個(gè)寬范圍的應(yīng)變和應(yīng)變率，三個(gè)提供t= 0.1，0.2，0.3毫米）和五個(gè)切削速度（V }。= 20，80，100，140，180米/分鐘）使用。每個(gè)測(cè)試條件被重復(fù)兩次。此外，每個(gè)測(cè)試使用0°前角工具和一個(gè)新的涂層的鎢硬質(zhì)合金刀片（ennametal tcmw3251，一個(gè)鋒利的切削刃（10 微米。無切削液使用。切削力，f 推力、FT、測(cè)定使用壓電測(cè)力儀（我的<模型9257B）。切屑在環(huán)氧樹脂中冷裝在一個(gè)0.05 微米中完成。用1 mL氫氟酸的混合物酸（HF，40%），2毫升硝酸（硝酸，40 }）和247 mL去離子水，用于蝕刻和顯示芯片的微觀結(jié)構(gòu)。
5有限元模型
為了模擬正交切削，二維有限元模型內(nèi)置advantedgetm（第三波系統(tǒng)，美國），一個(gè)基于物理的機(jī)械加工仿真代碼。增強(qiáng)本物理模型，介紹了在軟件中實(shí)現(xiàn)的用戶通過—在FORTRAN編碼定義屈服面常規(guī)。接觸工具/芯片接口的條件為藍(lán)本使用庫侖摩擦定律。摩擦系數(shù)的平均 貝塔，在每個(gè)模擬工具/芯片接口（表3）是從測(cè)得f和FT和方程計(jì)算
圖3
模擬中使用的摩擦系數(shù)
6結(jié)果
在圖2模擬f和FT與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較
測(cè)量f和FT隨V }減少在圖2。平均和變異的實(shí)驗(yàn)（EXP）和模擬（SIM）
切割和推力不同切削條件下
PICTURE 3
圖3。平均和變異的實(shí)驗(yàn)（EXP）和平均模擬（SIM）峰（s1）和山谷（s2）不同切削加工的切屑厚度條件。說明：由于在芯片幾何，平均估計(jì)和不規(guī)則平均使用方法計(jì)算了s1和s2估計(jì)方差適用于10-15數(shù)據(jù)分片
模擬結(jié)果顯示了類似的趨勢(shì)
5%預(yù)測(cè)錯(cuò)誤 10-20的錯(cuò)誤在f在英尺的誤差更高是應(yīng)為是由于簡單的庫侖摩擦模型的使用在有限元模型中的刀具磨損的情況下，這總是在切削鈦。
分段芯片
模擬峰值（S1）、谷（S2）厚度的RU TU 4
與測(cè)量結(jié)果圖3相比請(qǐng)注意，只有充分形成剪切帶被包含才可測(cè)量。
一般情況下，測(cè)得的芯片厚度的增加vc而減小tu模擬值顯示了類似的趨勢(shì)，但往往高估厚度，特別是S2對(duì)于大多數(shù)的切削條件原因是缺乏韌性斷裂機(jī)制的驗(yàn)證經(jīng)?？梢栽谧杂杀砻嬗^察到裂縫模型在剪切帶附近的芯片（見圖1））詳細(xì)的
芯片形態(tài)的比較如圖4所示段芯片的被模擬捕獲圖4。測(cè)量和模擬芯片形狀的比較
圖5對(duì)比實(shí)驗(yàn)（EXP）和模擬（SIM）芯片分割頻率）
圖5顯示了實(shí)驗(yàn)和模擬的比較芯片分割頻率計(jì)算從平均峰值—峰值距離和切割速度。仿真結(jié)果捕捉測(cè)得的趨勢(shì)，這表明分割頻率增加幾乎呈線性關(guān)系。和隨
vc增加T
為了評(píng)估模型的能力，定性模型預(yù)測(cè)的微觀結(jié)構(gòu)中的機(jī)械加工芯片，四個(gè)具體
在芯片中的位置，標(biāo)記為A-D圖1（1），被選中。A位置一個(gè)位于遠(yuǎn)離剪切帶，B是在邊界，C是內(nèi)部的剪切帶，D在尖端的剪切帶。晶粒尺寸與位錯(cuò)的對(duì)應(yīng)分布密度在四個(gè)位置如圖克（B和C）。
TU 6在實(shí)際的芯片微結(jié)構(gòu)光學(xué)顯微剪切帶區(qū)域模擬（b）和（c）晶粒位錯(cuò)密度分布位置標(biāo)記a-d晶粒尺寸 位錯(cuò)密度
位置a上（見圖（6）），晶粒細(xì)化小。這個(gè)圖（b）的模擬也顯示了一個(gè)較小的細(xì)化晶粒尺寸在一個(gè)在這一地區(qū)的較低的塑性應(yīng)變（見圖4）。然而，該應(yīng)變足以引起位錯(cuò)密度的增加與初始值相比（見圖））。
在位置（圖克（圖））的一些精少量的晶粒結(jié)構(gòu)表明在這里發(fā)生足夠大的塑性變形。圖中相應(yīng)的模擬（乙）也表示了更多該地區(qū)的細(xì)化晶粒尺寸。
內(nèi)部的剪切帶（位置），模擬產(chǎn)生的超細(xì)晶粒（圖G（B））由于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和ihpe模型中的機(jī)制。預(yù)測(cè)平均晶粒尺寸為50-70納米的剪切帶區(qū)域。在高溫下的剪切帶，超細(xì)晶粒產(chǎn)生的逆霍爾—佩奇效應(yīng)，導(dǎo)致材料軟化。此外，較低的位錯(cuò)密度（相比，a和b）預(yù)測(cè)的剪切帶（圖）（圖），與超細(xì)晶粒一致圖（b）。剪切下位錯(cuò)密度的降低可以由位錯(cuò)湮滅/使用說明—過程活躍在DRX，與已知的一致DRX [ 1 6}。
注意小韌性裂紋位置D如圖6中?？吹?。由于材料強(qiáng)度的損失，由于延性模型中不包括骨折，模擬無法復(fù)制這種觀察。
7結(jié)論
本文提出了一種增強(qiáng)的基于物理的本構(gòu)分段切屑形成的數(shù)學(xué)模型工業(yè)純鈦（CP Ti）。模型結(jié)合反Hall-Petch效應(yīng)（ihpe）描述軟化效應(yīng)細(xì)晶結(jié)構(gòu)在剪切帶內(nèi)的物質(zhì)流動(dòng)強(qiáng)度。流動(dòng)強(qiáng)度是一個(gè)晶粒尺寸位錯(cuò)密度隨變形而變化的函數(shù)。為了驗(yàn)證仿真結(jié)果，正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一系列的材料和不同速度。模型模擬產(chǎn)生合理準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)切割力（＜5 }錯(cuò)誤），推力（10-20 }錯(cuò)誤），分割頻率和芯片形態(tài)。此外，該模型能夠模擬晶粒尺寸和位錯(cuò)的空間分布密度，這被證明是在良好的定性協(xié)議所觀察到的芯片微結(jié)構(gòu)。未來的工作將集中于在模型中加入韌性斷裂機(jī)制來捕捉裂紋剪切帶區(qū)域的形成。