02 制造工艺方法的机理和分类

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1、第1页现代制造工艺理论第一章制造工艺方法的机理和分类制造工艺方法制造工艺方法：利用各种不同的机理使加工对象（原材料、毛坯、半成品等）产生形态的转变（指尺寸、几何形状、性质、状态等的变化）制造工艺方法分类一（按工具）：车削工艺铣削工艺钻削工艺磨削工艺……第2页制造工艺方法的分类制造工艺方法的分类二（按机理）：铸造工艺：液态材料注入成形模腔得到需要的形状零件压力加工：利用机械力改变金属毛坯的形状、尺寸及机械性质机械加工：从毛坯上去除不需要部分的材料热处理：将工件加热和冷处理改变其金相组织及机械性质表面精饰：对工件表面清理、去毛刺或获得保护装饰表面装配：将

2、零件、部件暂时或永久地结合起来检验和试验：确定加工质量是否合格第3页制造工艺方法的分类制造工艺方法的分类：从不同的角度第4页制造工艺方法1.还可以从什么角度来分类？2.研究制造工艺方法分类的目的是什么？几个思考研究制造工艺方法分类的目的通过对现有制造工艺方法横向比较（分析）发现制造工艺方法之间的规律（模型）应用此规律创造新的制造工艺方法（应用）第5页潜在信念：客观事物是有规律的（元规律）构建元素周期表发现新元素1.1工艺过程形态学工艺过程形态学：将任何一种制造工艺方法的工艺过程看作一个系统，从物料、能量、信息的输入与输出对现有工艺进行综合分析。系统

3、角度第6页物料输入工艺过程能量输入信息输入零件+废料能量损耗形状等信息物料流能量流信息流制造工艺方法：物料的加工、能量的转换、信息的变化在信息控制下，由能量起作用，对物料加工而使之变化制造工艺中的物料流物料流：原来的物料状态，经过工艺过程，变为新的状态流程类型：根据加工前后物料重量有无变化分贯通流程：重量不变，如铸造、锻造、轧制、热处理等发散流程：重量减小，如切削加工、电解加工等收敛流程：重量增加，如装配、连接等物料状态：根据加工物料的状态K.固态；L.液态；M.颗粒；N.气态（如蒸镀）变化过程：根据工艺过程中对物料产生作用的性质X.机械过程；Y.热

4、过程Z.化学过程第7页物料变化过程三种类型的细分第8页机械过程热过程化学过程弹性变形加热溶解/分解塑性变形冷却燃烧脆性断裂破坏熔化硬化韧性破坏固化沉积混合气化相变分离凝结扩散浇灌运送制造工艺中的能量流能量流：能量通过传递介质向物料提供能量能量种类：实现工艺过程的能源类型A.机械能；B.电能；C.化学能;D.热能;E.光能;F.磁能;G.真空传递介质：能量的传递介质K.刚性；L.塑性；M.弹性；N.颗粒；O.气;P.液传递方法：能量传递的方式U.相对运动；V.压力差;W.质量力；X.热传导；Y.热辐射Z.化学作用第9页制造工艺中的信息流信息流：形状和性

5、能信息向被加工物料的传递过程成形方法：工件表面成形的可能性A.整体成形；B.一维成形；C.二维成形；D.自由成形相对运动方式：信息传递介质与工件间可能的运动方式K.不动；L.平移；M.转动；N.复合第10页工件信息传递介质可能的运动静止静止沿x、y、z轴的移动绕x、y、z轴的转动平移平移转动转动复合复合制造工艺方法模型模型：用物料流、能量流和信息流的基本要素描述制造工艺制造工艺方法用这些要素（形态结构）的不同组合来表示。第11页方案（方法状态）要素1234567物料流1.材料状态2.变化过程3.流程类型固态机械重量不变液态热重量减少颗粒化学重量增加气

6、态能量流4.能量种类5.传递介质6.传递方法机械刚性相对运动电塑性压力差化学弹性质量力热颗粒热传导光气热辐射磁液化学作用真空信息流7.成形方法8.相对运动方式整体成形不动一维成形平移二维成形转动自由成形复合工艺方法的形态结构表示制造工艺方法的形态结构是Pij的集合，或{Pij}工艺方法。P指要素，Pij中的i表示第i个要素，j表示第j个方案例如：切削加工过程则是固体毛坯材料（P11）经刀具的切削作用（P21），形成工件时重量便有减少（P32）。应用的是刚性刀具（P51），由相对运动（P61）产生机械能切除材料（P41）。刀具与工件间有复合运动（P84

7、），是二维成形（P73）。{P11，P21，P32，P41，P51，P61，P73，P84}切削加工第12页方案（方法状态）要素1234567物料流1.材料状态2.变化过程3.流程类型固态机械重量不变液态热重量减少颗粒化学重量增加气态能量流4.能量种类5.传递介质6.传递方法机械刚性相对运动电塑性压力差化学弹性质量力热颗粒热传导光气热辐射磁液化学作用真空信息流7.成形方法8.相对运动方式整体成形不动一维成形平移二维成形转动自由成形复合制造工艺方法形态学模型用途第13页方案（方法状态）要素1234567物料流1.材料状态2.变化过程3.流程类型固态机械

8、重量不变液态热重量减少颗粒化学重量增加气态能量流4.能量种类5.传递介质6.传递方法机械刚性相对运动电塑性压