现代机械工程--第二章 制造过程的形态学模式.pdf

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1、第二章制造过程的形态学模式SchoolofMechanicalEngineering第二章制造过程的形态学模式1ShanghaiJiaoTongUniversity主要内容2.1制造过程的基本结构2.2材料流系统2.3能量流系统2.4信息流系统2.5实例分析2.6小结SchoolofMechanicalEngineering第二章制造过程的形态学模式2ShanghaiJiaoTongUniversity2.1制造过程的基本结构1工艺过程：加工对象性能的变化，包括几何形状、硬度、状态、信息量(以数据的形式)等。工艺过程是

2、一个材料变化，能量变化或信息变化的过程。2性能变化三要素：(1)原材料（2)能量（3）信息3一般工艺过程模式：可用几个相互关联的“流变系统”来描述。一般工艺过程模式SchoolofMechanicalEngineering第二章制造过程的形态学模式3ShanghaiJiaoTongUniversity制造过程的基本结构一、材料流三种主要类型：1．直通流，是质量恒定过程。特点：工件的初始质量等于(或接近等于)工件最终质量。当几何形状变化时，仅仅是被加工材料产生形状的变化。又如只改变材料性能的过程。2．分散流，是质量减少过

3、程。特点：工件最终几何形状被限制在工件初始几何形状之内，即要靠去除材料来获得形状的改变。3．汇合流，是装配或连接过程。特点：最终几何形状是靠元件相装配或相连接而获得。因此具有最终几何形状的工件质量接近于或等于各元件质量之总和。材料的辅助流：如润滑、冷却液，以及填料。SchoolofMechanicalEngineering第二章制造过程的形态学模式4ShanghaiJiaoTongUniversity制造过程的基本结构二、能量流参与工艺过程的能量流其特征可看作是能量的供给，能量向工件传递以及能量的转移或能量的丧失。三、

4、信息流信息流包括涉及到形状和性能的信息。1形状信息某一材料的某种几何形状可被描述为材料形状的信息。改变外形的信息产生于刀具或模具的某种外形轮廓以及工件材料与刀具或模具之间相对运动型式。几何形状变化过程可通过能量流使信息流作用在材料流上以表现其特征。2性能信息性能的信息流(如硬度、强度等)是原始材料性能和各种工艺过程中产生的性能变化的总和。SchoolofMechanicalEngineering第二章制造过程的形态学模式5ShanghaiJiaoTongUniversity制造过程的基本结构工艺过程的形态学结构制造工艺

5、过程可用一般的形态学模式来描述，这种模式以三种流系统中的基本要素为基础，并加以要素组合获得的，由此可推导出全部制造工艺。SchoolofMechanicalEngineering第二章制造过程的形态学模式6ShanghaiJiaoTongUniversity基本工艺过程基本工艺过程定义为使材料的几何形状和(或)性能发生变化的过程。基本工艺过程贯穿了三大流。SchoolofMechanicalEngineering第二章制造过程的形态学模式7ShanghaiJiaoTongUniversity三大基本工艺过程School

6、ofMechanicalEngineering第二章制造过程的形态学模式8ShanghaiJiaoTongUniversity2.2材料流系统材料流的形态学结构1材料的状态提取材料的分析特征：•材料均匀性•热性能•化学性能•机械性能•制造性能在研究制造过程时，对材料及其性能具有丰富的知识是非常重要的。SchoolofMechanicalEngineering第二章制造过程的形态学模式9ShanghaiJiaoTongUniversity材料流系统2流类型及其工艺过程流型和工艺过程的选择取决于对材料的要求：•几何形状•表

7、面光洁度•公差•产量•价格•其它因素SchoolofMechanicalEngineering第二章制造过程的形态学模式10ShanghaiJiaoTongUniversity工艺过程的流类型SchoolofMechanicalEngineering第二章制造过程的形态学模式11ShanghaiJiaoTongUniversity材料流系统3制造过程的实例forgingPowdermetallurgyRollingCasting图质量恒定过程工件材料处于（a，b）固态（锻造，辊轧）（c）颗粒状态（粉末压制）（d）液态（

8、铸造）SchoolofMechanicalEngineering第二章制造过程的形态学模式12ShanghaiJiaoTongUniversity材料流系统EDMTurningECMmillingElectrolyticmachiningdrillingFlamecutting图质量减少过程，当工件材料为固态：（a）车削（b）钻削