D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1960.05.001 試件高度和接觸面積對變形抗力的影嚮 感力加工教研組燮形抗力研究小組 導 言 变形抗力是m工生产实茂、科学所究1各种工艺没引小常酒到的一个一般的调趣。 变形优力是变形金盛对于子外川力的纸抗。在：一定的加工过程小它的放桶取决于金 盛的“山然强度”和外界工条作：(：要是应力肤态)。根据压力加工原现知道后者对 变形抗力巴普更主要的影响：可成姐下的皮示式： pk十1 (1) 式中p一一美际抗力： k一-额戏力状态下的1然抗力： 一一1外界条作所影南的附加厨抗力。 四此不少学者如C.H壮布金、H,M.巴洛尖，为了說明应力条作与变形抗力之 開的关示，筲作了不少的：作，也喝示了一些規律，指招了无論应力状态方式或应力状 态强的变化都得使变形抗力的大小付听不同。 压力加工过程中的作应力默态力心是加工过程摩擦的存在分不开的，而摩擦数做 的大小摩擦向加T工仆内部渗入的程安，义是彪响物体应力状态条件和强彩变化的基 本作用因素。.M.巴：甫济夫①件标指！，在压力加工时摩擦对应力状态的影响不仅仪 取决于疾擦系激，近取决敏面积对扩民的程度，而論逃了如上的間题。吲此，附 加抗力的肝究与资饿面的摩擦条件擦向物休渗入的程度行着直接的联系。 粽合以上的叙逃可以得出这样的陪論；儿是彤响年擦条件变化的因素都將致变形 抗力附m量的改变。此，附加抗力的肝究少与以下几个周題'发生火系： 1.接憾揆擦的性； 么.加工工件的儿何形状和尺寸(}我书等)； .加工温度： 4.个网的性度。 而必需指出在一定条件下佣工作的儿何彩状1尺寸是对附加抗力影响的主要方而， 应骸是研究的心。 不久以前由于受到压力加工让程中陕力道按测量的限制对上逃条方面的工作也只 能局限在：一定的范图内，米能根木解决；在实际工作，論研究和致学中遭遇很多的附 难。 接勉摩擦力粗个式（行分被）训量仪一文发丧后②，对这方面的工作得以进… 步的所究厂拓了道路，此木女的.工指在利用这一仪器进一步研究和揭示摩搬（应力 状态)对附加拉力影响的果些规作
试 件 高 度 和 接 碉 面 倩 封 燮 形 扰 力 的 影 智 渗 力 加工 教 研组 燮 形抚 力研究 小 组 溥 言 变 形抗 力是 加工 生产实 蹼 、 科学研究 和 各种 工 艺没 补 中常遇到 的一个 一般性 的 洲题 。 变 形杭 力是变 形 个局对 一 J 几外作 用力 的 抵抗 。 在一 定的 加 工过程 中它的 数他取 ;龙于个 局的 “ 自然 强度 ” 和外 界加工 条 件 (主要是应 一 川伏态 ) 。 换 据压 力 加 工原坪 知道后 者 刊 变 形扰 力超 背更主 要的 形 响 : 可 写成 如下 的 六 示式 : p 二 一 k 十 q ( 工 ) 式 中 p — 实际 抗力 : k - - 一新芝应力肤 态 下的 自然 抗力 : ` 【一一 f l[ 外界条件所影响 的附 加 抗 力 。 因此 不少学者如 c H . 古 布金 、 衬 . M . 巴甫 洛夫丫 , 为 了淤 明应力 条件 与变形 抗力之 周 的关系 , 付作 了不 少 的工作 , 也 揭 示 了一些 规律 , 指出 了无流应力 状态 方式或应 力 状 态张弱 的变化 都得使变 形扰力的大 小 一 州听不 ifrI 。 压 力 加工 过程 中的 体 应 力状 态 方式是 枯加工 趁程座擦的存 在分 不 开 的 , 而摩 擦数位 的大小 和 摩擦 向加工 工 件内部渗入 的程少 , 义是 影响物体 应 力状 态 条件 和强弱 变化 的共 本作用 因素 。 H . M . 巴 甫洛夫 0 怜 握 折出 , 在 压力 加 工 时摩擦刘 一 应力状态 的影 响不仅 仪 取 决于摩擦 系数 , 兹 取决 于按触 i可积泪 对扩 展的 程度 , 而 谕述 了如上 的 斤U题 。 因此 , 附 加 抗力的研究 与接触 表而 的座擦 条 件 和 } `资擦 向 物体渗 入的 程度有 着政接 的联系 。 粽合以 上 的叙述可以 得出这样 的拍 谕 ; 儿是 影响 赚擦条件变化的 因 素 都将 导致变 形 抗力 附加 _ 欣的改变 。 因此 , 附 加杭力的研 先 不少 一 与以 下儿 个 阴题 发生 关 系 : 1 2 , 3 , 4 . 接 触摩 擦的性钱 ; 加工 工件的 儿 何形状和 尺 寸 〔 加 工温度; 个 典的性熨 。 幻 I J , ~ 、 石一 或~ 亏; 一 寺夕 ; _ 【1 1 1 而 必需 指出在一 定条 件下 加 工 件的 几f !科爹状和 尺寸是对 附 加抗力 影响 的 主要方面 , 应 效是研先的 中心 。 不久以 前 由于受 到压 力 加工过 程 中座擦力直 接测最 的限制 对上 述各方面 的工作也 只 能局限在 一定 的 范 团内 , 未 能权木 解 决 ; 在实 际工作 , 理 流研究 和教学 中遭遇很 多的 闲 难 。 在按触 摩擦力粗合式 娜了分 截画 ) 公明走仪 一文 发表后 . , 对这方面 的工作 得以进一 步的研究开 拓 了道 路 , 闪此 本文 的工作 指在$lJ 用这一 仪器进一 步研先 和揭 示摩擦 ( 应力 肤 态 ) 对 附 一 加扩力影 响的 某些规利:io DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1960. 05. 001
-2一 钢院学报 于間超涉及的范圈校了，而L是一般性的调题，饼究此周对于理渝利实骏都行 音重大的意义，比如作为以定工艺过程收段計新的机减没备提供理論根据及容芳数据。 本父具是工作的初步的和部分总，：速的它对个后的提供了的删题方 向，为下-段工作的胜利完成奥定据。 第一章文献評述 在压力加工过程中由于金脑表面总是任在香个威利工具質点的动，此仁何压 力加丁过程中，都有摩擦作奔的事实！为大家听会認。 在前弹的敛粗过程中工具和金橱按鄉面周閒如郑沒打擦：，期金整林的任 一点將处于压缩的線应力厌态。而在一载的情况下，中于摩擦的在不可忽略，丽使 金处于复杂的应力肤态条作中，並产生金的不均匀变形，姐（图1）所示③， d: 阶1缴粗时的座擦力對腐力 刷2座擦力在金屬接觸面 状熊和腐力分佈的影響 分传的示意圆 而为摩擦所概括的一部分为0：（一一）.的应力状态方式。 摩擦力在金感表面的分佈情况，可以简單地認为在共压縮，心有共最火的数植，愈 向武件边絲而渐低（图2）， 並由于金厨表面存在的摩擦力向物体内部渗入的 6'>6>g" 黏果形成所謂摩擦雏，造成困难变形区*，在隧擦： 锥上各点的嘛擦力火小是不签的。 a2>a3">o2"(图3氵。 摩搽潍的深疫和广度將取决接侧我而的 擦系摄和接触面积祁对扩服的”度。 在武件較高的情况下，摩擦维花整个体积小所什 的此重不大，此时物体的变衫：要集中在勿休的中部， 即处于欲应力状态下的大部分金树（图4-a)(近似 同}库擦郅上各点座擦 力大小的示意崮 *C.H,古布金，金厨压力加工原理，I947年
姻 院 学 松 由 于!出越涉及 白勺范 }卿 ,胶广 , 肴贡大 的 意 义 , 北 如作 为 似 定丁 而工L是 一般 性 的 {尚题 , 研 究此 同题对 于理 谕和实 践都有 二艺 过 程 长段 针 新的 机械段 备提供 本 文 只 是 1 二l乍的 初 步的和 们公分总箱 , 月:要 的 是它刘 今后 的 一 〔 价才提供了 支忿 考数据 。 }沂的 俄也 和 方 理 流根据 及 忿 劣 向 , 为下 一段工 作的胜利 完成 奥定共 训 。 第 一 章 文 献 砰 述 在压 力 加工 过 程 中 由于 金肠表而 总是介在右 个跳和 工其 熨点 的浴动 , ! 厂和匕在 任何 限 力加 工过程 中 , 者盯了摩擦存在 的事实 已 为大家 所 公 沼 。 了贬摘草 的擞粗过程 中工 具和金城按 触 找 l盯同如 架没 有 摩擦存在 , 则金局整体 一 } `的任 一点 将 处于压 据的腺 应力状 态 。 而在 一般的 J 肪况下 , 山 于摩擦的 存 金属 处于复 杂 的应 力牡态 条件中 , 业产 生全场的不 均 匀变 形 , 如 ( 在和 不可 忽略 , 而 使 图 1 ) 所 示 O 。 工 不攀兰 / / 一二卜 衅 } - d ` / 、 二 止… , / / / 刁 { / 仁二r 一 一…) t }~ 一 ` 固 i 缴 粗吟 的 摩捧 力 封 履 力 状 熊和 座 力分作的 影 缪 舀2 摩才奈力在 金属 接 揭 面 分 饰 的 示惫 圆 而 为摩 擦所概括的一部 分为 O ; ( 一 - 一夕的应 力状态 方式 。 摩 擦力在金蜀表面 的 分怖情 况 , 可以 筋 草地韶 为在共 压精 中心 有其最大 的数植 , 愈 向斌件边 椽而渐低 ( 图 2 ) , 龙 由于金屡农面 存在 的摩擦 力向物体 内部渗入 的 粘果 形成所 砌摩 擦雄 , 造成 困难变 形 区 * , 而丫渺到察 雄上各点 的摩擦力 大小是 不等的 。 了。 ) ` 。 , > 。 2 ` , (图 吕 少 。 摩 擦雄的深度和广 . 度开们仅决 j 立接触 农而 的 曦 擦 系数和接触面 积相对 扩弧 的刀度 。 在就件岐 高 的 情 况 ` 一 下 , 座 擦维在整 个体 积 中所价 的 此乖 不大 , 此时 物体 的变 形主要集 中在芳州卞的 中部 , 即处于 旅应 力状态 下的 大部分金局 ( 图4 一 a ) ( 近似 叮, 气’>, 暇 ,./ 圆 3 摩 捧外上 各点厚 捧 力 大小 的示 意 同 * C . H . 古布 金 , 金码压 力 加 工 原理 夕19盯年
节十二湖 地假設)。因此，此时切体的平均单位压力不大，一般韵等于金屬的“白然强度”一K,即 p-K 12) N. ☒ ( 网1摩接雏的渗透升不同高度试件的瑰力狀硫形警的示告同 ·武什较低，摩条襁开始接「图46，于襟逆力状态区我的滑失，峰兴 位：压力的突然加。而且在为棕力会部括的武作（图4一B冫将有颜高的单位压 力院，说生：了均匀变形彩。在这些情况的变形抗力航为金的门然强度〔K)和供 擦所影啊的附加抗力(q)的代数和.即 D=K+ (8) 接触面积加对扩展的变对变形抗力的彩响关系可衡單地出下式所决定④： H (4) 式中：S一接触面积： V-一物体体积： H一一物体高度。 由于H.M.巴甫洛夫对于接触面积与仆积比和变形抗力的前单数学关系衣示的果， 得到在接触面积S不变的条件下，变形抗力与物体高度成双曲镍变化的重要結論如（图 5)所示。 明5
弟 l一二 期 地假没 ) 。 因此 , 此时 物体 的平均 翠位 压力不 大 , 一 般构 等于 金屑的 “ 自然强度 ” 一 K , 即 、. . 一ō 叹 攀 中 、 , 刁 . | 习内! 同 4 库 才举雄的 渗透 到 一 不 同 高度 试 件 的 爬力 状 慈影 卿的 示音 同 ` 钧 试 价卜佼 低 , 摩擦维 开 始接触 石图4 石渗 , 1 一 卜徐 应 力 状态 区 域的 消失 , 月粉冲 } : 苹 社 压力 的突然幼 加 。 而 _ 日 . 在 为厂州察力 介部概括的藏件中 ( 图 4 一 右 ) 牌 有 更高的 写怀口反 力伙 , 旅 产丛毛了均 勺变 形 。 在这 些情 况 { 扩的变 形杭力位为 个玛的 自然 弧坟 仁K ) 和 由 净 擦所影 响的 附 加抗力 ( q ) 的代 数和 , 即 p 一 K 干 q 。 ( 牛1 ) 接触面积相对 扩展 的程 变对变形 抗力的影 响关 系可 筒翠地 什门犷式所 决定 O : ( 4 ) 1R 一一 S · V ù 式 中 : 8 — 接触面 积 ; V 一一物体体 积: H — 物体高 度 。 由于 H . M . 巴甫 洛夫对 于接触 i厉积 与体 积北石!变 形抗力 的筒苹 数学 关系表 示 l豹桔 果 , 得到在 接触面 积 S 不变的 条件下 , 交形抗力与 物体高度成 双 曲腺 变化 的 重要拮谕如 灯图 5 ) 所 示 。 固 5
-4 钢院學報 (图6)翰出了在軋制条件下的实驗資料，也証明了武件高度与变形抗力的双油線 規律。 4041 4 20J6 0J2 d820 216 童村花为卫，水 周6有澗滑的轧制时0.15%C钢的變形抗力與有不同程度预先加工 颈化的原6蚓带的月北位不尽T登月。的期余禁 们必须指出，在接触面积同时改变的条件下，由于摩雏影响的复杂关系，將不可能 得到闭族的双M線，如（图7）所示，是可以推想的，H.M.巴：前洛夫沒有指明这一点。 F<Fx<F3 6 5 2009BwN4P6聊0 引腿百徐·公意 H- 周7 闔8丸制時辆(0.17oC；0.72oMn) 的變形抗力與轧輥直徑的關条* 叉在武件高度-一定、接蝕面积改变的軋附条件下的实®结果如（图8）和（图9）所示。 (图8)指明了对问一高度的武件于軋幌谊的变化（实質上为接伽面积的女变 者果)对变形抗力的影响关系。 (图9)指明在同一札輥上亩武件免度的变化对变形抗力的影响关系。 因此在变形抗力和武件高皮和接触面积不能在罩一的函数关系的鐵粗过程中，由 于变形过程各瞬間高度和接触面积的同时变化，因此在所有现存徵粗过程的实验資料中， 都是长示了物体高度利接触面积在骸过程对变形抗力的粽合响，如（图10）、（图11）⑤、 (图12)、（图18）⑥所示。 *,**HMΠEJcP,5ecTy牙rct',1EC,P279,P286
朔 院 学 机 ( 图 6 ) 糟 出 了在札制 条 件下的实麟查料 , 也 靓明 了藏件高度与变 形抗力的双 曲穆 规律 。 李 I 【压一「一 l r T 一 . 1 匕I 匕下 ~ . , 泞丁 , 而 n , , r 砚 竹勺r ~ r 嘀 r ~ 丫一 f ~ , , 一 , 〔 L工二亡仁:t :上州出甲t -卜 J冷卜{冷竹助仙壮妇卜卜刁` 卜姜 一 刁日目 匕L 土~ r 一 I 弓 卜 硅限: . r r r 竹冲州钻讨节附甲寸州州卜十钾卜州l司卜刊 「 「 只万~ 1 习 l we 肠 日 . 1孟 且 勺为目弓口 . ,幼澎拼!才 一 “卜 卜十 - 卜洲卜瑞卜, 创上上:七上日匕于十 l瑞介洛节谈 口` 犷一,叶, 毛州曰州卜曰 匕压二「 1二, r T 一 i ` l 压川怡r 咐分斋呀勺以t 价曰卜卜十 呜 L L I L _ 1 1孟 1 1 (目II ’ ,津卜州卜~甲卜嘴 卜铸一曰卜 弓t 十 -卜-卜 卜`卜4 一」卜`州 砰乒月耳浑4 书俘栩沫姗蛛 1 一 十了卜十 州卜州日 「 1 _ t ~ 1一产州 匕匕匕七七l生二汁洲她给附 宁一 r 确t - 十一卜~ 卜. 口口匕二〔 二〔 ) l ` 1户1 细r 一代 , 目 州讨日伟川戈一卜十卜卜 卜洲 匕L 二翻 , { f ’ ( 吸匀尸汽卜叶飞卜j 怡沦州妒爪吸飞 书+ -乡刁叫目L · } 日卜习目件耳斗书犷双洲满撇纂) 卜尸H卜{ 卜创兀 阵 t l 匕匕巴曰二卜卜 ~ 十廿份拼徽 J裱哥斗 耳目目印阵月- 目 ` 城日多海兰 尸一 ~ 州 卜 曰 瞬 丫川 卜卜卜+ , 曰 琦` 卜斗月十护州`盛峥 卜卜卜叫卜 互 `卜借闷卜十十 二扫川l刁燕全冷各 卜t 一 t 一卜长卜卜卜汁嘴于七月户七斗 `帐哄i卜 辱乒卜书 r l 州二 只盆 竺 _ 上 , 一工 , 、 于, r 冲洲 「 滋兹牡峭落日 习卜冲气扣 F 扮周兮卜飞卜曰 l习r 弓 庵 甲 片仁二卜认七七忱七目睑洲阮l洲洲 矛书洲砚冲毒节曰 1 1 1 钾 1 1 . 1 r L . 卜1 十 曰 T 毛 ! 1 i t 压 1 1 r 十州 卜 r 二一 日日问月州州卜卜州 t 十十十七日寸 ` 曰 同 6 有 涸 滑 的札制 待 0 . 1 5 % C 钢 的 燮形抚力 典有 不 同 程 度 预 先加 工 硬 化的 原 , 。、 带的少 一 比 位 和 ,al 下 童 r 1 只订 h 一 的 阴 系` 但必须 指 出 , 在 接触 面积 同时 改变 的条 件下 , 目J 一 r 摩摊 影响的 复杂 关系 , 舫不 可能 得到 同放的双 曲腺 , 如 (图 7 ) 所示 , 是 可以推恕的 , H . M . 巴 一 游洛夫没有 指明这 一 点 。 龙 下 番 , , 材 份 ~ . 一 . . 侧氏一目 . . . ~ , , ,` 巨照目 J 渗 ,伞` 、州霭 匕些共梦 匕睡轰 二 二绍兰 乙粼七~ 七二 ` . ~ . ~ 月 ` 七二夸犷 . 亡习r二舀州厂一一一 一 声石 厂 口 f 尸 f ,ao澎乃芍口 城甸次呵禅荤气琢 ! 、 l `. 里1 . ,e l l 扔尸 H 侧口 闷卜 固 7 因 8 刀 币口 份 a, 月妙 月砂 角产 理沙 浦必 必 姐 . 力 径 ’. 公左 轧制 睁翎 ( 0 . 1 7少。 C ; 0 . 72 孙 M n ) 的 燮形 扰 力典札 帆直径 的 阴 系 * * 叉在 歉件高度一定 、 接触面 积 改变的札制 条 件下的实 殷拮果 如 (图 8 )和 (图 9 )所 示。 (图 8 ) 指 明 了对 同一 高度的 希t件 山于札幌道 卿的变 化 (实鬓上 为 接触面积的改变 粘果 ) 对变 形抗力 的影响关 系 。 (图 9 ) 指 明在 同一札朝上 自 于拭件竟 度 的 变化对变 形抗 力的影响关系 。 因此 在变 形抗 力和 拭件高度和接触 而 积 不能 存在 草一 的函 数关 系的撒粗过程 中 . 由 于变 形过程各 瞬 简高度和接触 面 积的 同时变 化 , 因此在所有现存缎 粗过程 的实城资料 中 , 都是 表 示 丁物体 高度和接触面 积 在欢过程中对 变形 抗力的粽合影响 , 如 (图 1 0) 、 (图 1 ) O 、 (图 1 2 少 、 ( 图 1 3 ) 母所示 。 * , * * H M n 。 : 工 。护 , : e c x ; 只 n r 。 卜: : 、 于 } ! , 1呀g e , r 27 9 , r 2 86
第十二期 -5 c值aA 0 5575 55 压下 ” 50将 6 0 30% 108 20 0 05 30 气550 乳件宽灰·公零 1门90.(03'，0.27，Mn)的授形抗力與轧 别时札件定度的開系。原始学面5×2到150×2公原； 州混地光(t=IS1.7p,n一10将/分)；肥皂水润滑* 75 6 0 A 40 65 淋 照e 0% 20 55 A 00607080 0 20 30 细 0 200 60 高度压缩登无 高度五缩量 时10设粉西识，抗 !I1战什及始高度的然小班爱 的州加。 形我荷的州加 阎E融 直往() 力时 厨批 在在(MM) 高疫(MM) A 8.1 . 8 1o m 1.7 2.7 9 9 25..1 12.7 B 11.2 r 19.0 12.7 19 6.35 12.7 12.7 *H M nannon, Teop1H究1p:1,950.'287
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