机械制造工艺设计基础

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1、2.1机械制造工艺方法与工艺过程机械制造工艺是指制造机械产品的技巧、方法和程序。机械制造过程中，凡是直接改变零件形状、尺寸、相对位置和性能等，使其成为成品或半成品的过程、称为机械制造工艺过程。它通常包括零件的制造与机器的装配两部分。2.1.1零件制造工艺方法的分类根据零件制造工艺过程中原有物料与加工后物料在重量(或质量)上有无变化及变化的方向(增大或减少)，可将零件制造工艺方法分为三类：1.材料成形法材料成形法的特点是进入工艺过程的物料，其初始重量等于(或近似等于)加工后的最终重量。常用的材料成形法有铸造、锻压、冲压、

2、粉木冶金、注塑成形等，这些工艺方法使物料受控地改变其几何形状，多用于毛坯制造，但也可直接成形为零件。2.材料去除法材料去除法的特点是零件的最终几何形状局限在毛坯的初始几何形状范围内，零件形状的改变是通过去除一部分材料，减少一部分重量来实现的。在材料去除法中，根据工件形态的变化过程和能源作用的形式，又可分为四种类型(见表2.1)：1)产生机械变化过程的加工方法这类方法主要是利用机械力使工件材料产生剪切、断裂，从而去除材料，即通常所说的“以硬切软”的原理。利用机械力去除材料的加工方法通常标为机械加工方法，最典型的机械加丁方

3、法是切削加工与磨削加工。机械加工方法是目前以及在可以预见的一段时期内机械零件的最主要加工方法，因而也是本课程讨论的主要内容。除切削加工与磨削加工外，利用机械力去除材料的加工方法还有磨料喷射加工、喷水加工、超声波加工、弹性发射加工、磨料流加工等。这些方法以及下面谈到的利用热、光、化学等能量去除材料的方法统称为特种加工方法。2)产生热过程的加工方法这类方法一般是利用电能、光能、化学能等作用在工件上，这些不同的能转化成热能，产生瞬时高温，使固体材料变成液体或气体，以达到材料去除的目的。典型的加工方法有电火花加工、电子束加工、

4、离子束加工、激光加工、热力去毛刺等。3)产生化学过程的加工方法这类方法是利用工件材料在化学溶剂内的腐蚀、溶解．去除余量。电解加工、化学铣削、电铸等均属于这类加工方法。4)产生复合过程的加工方法指综合利用以上三种过程的加工方法。如电解磨削(利用机械-化学复合过程)、加热切削(利用机械-热复合过程)、电解电火花加工(利用热-化学复合过程)、超声切削(利用机械-机械复合过程)等。3.材料累加法传统的累加方法主要是焊接、粘接或铆接，通过这些不可拆卸的连接方法使物料结合成一个整体，形成零件。近几年才发展起来的快速原型制造技术(R

5、PM)，是材料累加法的新发展：它将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机数控(CNC)、精密伺服驱动、新材料等先进技术集于一体，依据计算机上构成的产品三维设计模型，对其进行分层切片．得到各层截面轮廓。按照这些轮廓，激光束选择性地切割一层层的纸(或固化一层层的液态树脂，或烧结一层层的粉末材料)，或喷射源选择性地喷射一层层的粘接剂或热熔材料等，形成一个个薄层，并逐步迭加成三维实体，见图2.1。图2.2所示为切纸型快速成形机床工作原理示意图、由图可见机床的主要组成部分有计算机、原材料存储与送进机构、热压机

6、构、激光切割系统、可升降工作台和数控系统等。其中计算机的功用是接受和存储产品的三维模型，沿模型高度方向，提取一系列的横截面轮廓线，并据此发出控制指令。原材料存储与送进机构将存储于其中的原材料(底面涂有热熔胶和填加剂的纸)，按要求逐步送至工作台上方，热压机构将一层层纸粘接在一起。激光切割系统按计算机指令提取横截面轮廓信息，逐一将位于工作台上的纸切割出轮廓线，并将纸的无轮廓区切割成小碎片，可升降工作台支承正在成形的样品或模具，并在每层成形之后，降低一层纸厚，以便送近、粘合和切割新的一层纸。数控系统执行计算机发出的控制指令，

7、控制纸的送进及工作台的运动，完成切割、粘接，最终形成产品。快速原型制造技术彻底摆脱了传统的“去除”方法的束缚，它采用了全新的“增长”方法(见图2.3)，并将复杂的三维加工分解为简单的一维加工的组合、快速原型制造技术的精华在于“快速”，它直接出CAD模型驱动，采用“分层制造”的方法，是对传统零件成形方法的一次革命。虽然，目前快速原型制造方法还主要用于制造产品样品和模具，但可以预见其应用将不断扩大。2.1.2机械加工工艺过程及其组成采用机械加工方法直接改变毛坯的形状、尺寸、各表面间相互位置及表面质量，使之成为合格零件的过程

8、，称为机械加工工艺过程。它由按一定的顺序排列的若干个工序组成，而每一个工序又可细分为安装、工位、工步及走刀等。1)工序工序是机械加工工艺过程的基本单元，是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工作地、工人、工件与连续作业构成了工序的四个要素，若其中任一要素发生变更，则构成