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单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,第,*,页,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,1,2,3,4,5,6,7,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,工艺方法的形态结构表示,制造工艺方法的形态结构是,P,ij,的集合，或,P,ij,工艺方法。,P,指要素，,P,ij,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（,P,11,）经刀具的切削作用（,P,21,），形成工件时重量便有减少（,P,32,）。应用的是刚性刀具（,P,51,），由相对运动（,P,61,）产生机械能切除材料（,P,41,）。刀具与工件间有复合运动（,P,84,），是二维成形（,P,73,）。,P,11,，,P,21,，,P,32,，,P,41,，,P,51,，,P,61,，,P,73,，,P,84,切削加工,第,12,页,方案（方法状态）,要素,1,2,3,4,5,6,7,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,1,2,3,4,5,6,7,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,探索工艺方法内在规律，发现新工艺方法,工艺创新,完全排列组合：,43 376644 = 145,152种,1.2 机械加工方法的拓扑分类,机械加工方法（材料切除，重量减小）是制造工艺方法的子集,切削加工虽然材料利用率低，能量消耗高，但精度高，是机械制造中应用最广泛的工艺方法,机械加工方法的拓扑分类：按照工艺过程中所必需的各种要素的组合对加工方法进行分类。,第,14,页,方案,要素,1,2,3,4,1.,变化过程的类型,机械,热,化学,复合,2.,能量传递介质,刀具,磨具,磨料,其它,3.,工具与工件间的运动,静止,平,移,转动,复合,4.,附加工作条件,无,振动,加热,其它,机械加工方法的拓扑分类表示,用,4位数字编码表示各种不同的加工方法,第,1位数字：变化过程的类型，如“1”代表机械过程,第,2位数字：能量传递介质，如“1”代表刀具,第,3位数字：工具与工件间运动，如“1”表示静止,第,4位数字：附件工作条件，如“2”代表附加了振动,第,15,页,机械加工方法的拓扑分类表示,表示举例,1141切削加工：机械过程刀具传递能量刀具与工件复合运动无附加工作条件,34,1,/,2,4电解加工：化学过程其它传递能量（电解液）刀具与工件静止或平移其它附加工作条件（通电）,第,16,页,方案,要素,1,2,3,4,1.,变化过程的类型,机械,热,化学,复合,2.,能量传递介质,刀具,磨具,磨料,其它,3.,工具与工件间的运动,静止,平,移,转动,复合,4.,附加工作条件,无,振动,加热,其它,
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