02 制造工艺方法的机理和分类解析
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3. 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
1. 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
2. 相对运动方式:信息传递介质与工件间可能的运动方式
1. 铸造工艺:液态材料注入成形模腔得到需要的形状零件 2. 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 3. 机械加工:从毛坯上去除不需要部分的材料 4. 热处理:将工件加热和冷处理改变其金相组织及机械性质
5. 表面精饰:对工件表面清理、去毛刺或获得保护装饰表面
6. 装配:将零件、部件暂时或永久地结合起来 7. 检验和试验:确定加工质量是否合格
物料流
能量流
热 颗 粒 热传导 自由成形 复 合
光 气 热辐射
磁 液 化学作用
真空
信息流
第12页
制造工艺方法形态学模型用途
方案(方法状态)
要素
1.材料状态
1 固 态 机 械 重量不变 机 械 刚 性 相对运动 整体成形 不 动
2 液 态 热 重量减少 电 塑 性 压力差 一维成形 平 移
3 颗 粒 化 学 重量增加 化 学 弹 性 质量力 二维成形 转 动 热
4 气 态
5
6
7
物料流
2. 变化过程 3. 流程类型 4.能量种类
光 气 热辐射
磁 液 化学作用
真空
能量流
5.传递介质 6.传递方法 7.成形方法
颗 粒 热传导 自由成形 复 合
信息流
8.相对运动方式
完全排列组合:4×3 ×3×7×6×6×4×4 = 145,152种 探索工艺方法内在规律,发现新工艺方法工艺创新
第1页
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):
K. 不动;L. 平移;M.转动;N. 复合 工件 信息传递介质 可能的运动
静止
平移 转动
静止
平移 转动 沿x、y、z轴的移动 绕x、y、z轴的转动
复合
复合
第10页
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。
方案(方法状态) 要素 1.材料状态 1 固 态 机 械 重量不变 机 械 刚 性 2 液 态 热 重量减少 电 塑 性 3 颗 粒 化 学 重量增加 化 学 弹 性 热 颗 粒 光 气 磁 液 真空 4 气 态 5 6 7
方案(方法状态) 要素 1.材料状态 2. 变化过程 3. 流程类型 4Leabharlann Baidu能量种类 5.传递介质 6.传递方法 7.成形方法 8.相对运动方式 1 固 态 机 械 重量不变 机 械 刚 性 相对运动 整体成形 不 动 2 液 态 热 重量减少 电 塑 性 压力差 一维成形 平 移 3 颗 粒 化 学 重量增加 化 学 弹 性 质量力 二维成形 转 动 4 气 态 5 6 7
物料流
2. 变化过程 3. 流程类型 4.能量种类
能量流
5.传递介质
6.传递方法
7.成形方法
相对运动
整体成形 不 动
压力差
一维成形 平 移
质量力
二维成形 转 动
热传导
自由成形 复 合
热辐射
化学作用
信息流
8.相对运动方式
第11页
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
化学过程
溶解/分解 燃烧 硬化 沉积 相变
分离 浇灌
运送
凝结
扩散
第8页
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
1. 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
2. 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
2. 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)
3. 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
机械过程
弹性变形 塑性变形 脆性断裂破坏 韧性破坏 混合
热 过 程
加热 冷却 熔化 固化 气化
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
第6页
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
1. 流程类型:根据加工前后物料重量有无变化分
A.
B. C.
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
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),是二维成形(P73)。
{P11,P21,P32,P41,P51,P61,P73,P84}切削加工
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
第5页
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
物料输入 零件+废料 物料流
能量输入
信息输入
工艺过程
能量损耗
形状等信息
能量流
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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
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制造工艺方法的分类
※ 制造工艺方法的分类:从不同的角度
几个思考
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?
第4页
研究制造工艺方法分类的目的
1. 通过对现有制造工艺方法横向比较(分析)
2. 发现制造工艺方法之间的规律(模型) 3. 应用此规律创造新的制造工艺方法(应用)