機(jī)座工藝設(shè)計(jì)與工裝夾具設(shè)計(jì)【說明書+CAD】

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3、3　毛坯的選擇……………………………………………………………………………………………………………2 3、3．1毛坯的種類………………………………………………………………………………………………………2 3、3．2鑄件制造方法的選擇……………………………………………………………………………………………2 3、3．3鑄件的尺寸公差與加工余量……………………………………………………………………………………3 3、3．3．1鑄件的尺寸公差…………………………………………………………………………………………3 3、3．3．2鑄件的加工余量…………………………………………………………………………………………3 3、3．3．3鑄件最小孔徑…………………………………………………………………………………………3 3、3、4　毛坯—零件合圖…………………………………………………………………………………………………3 3、4　定位基準(zhǔn)的選擇………………………………………………………………………………………………………3 3、4、1 夾具設(shè)計(jì)研究原始資料…………………………………………………………………………………………3 3、4、2 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案……………………………………………………………………………………………4 3、4、2、1確定夾具的類型……………………………………………………………………………………………4 3、4、2、2確定工件的定位方式及定位元件的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………4 3、4、2、3確定工件的夾緊方式，計(jì)算夾緊力并設(shè)計(jì)夾緊裝置……………………………………………………4 3、4、2、4確定刀具的導(dǎo)向方式或?qū)Φ堆b置…………………………………………………………………………4 3、4、2、5確定夾具體的結(jié)構(gòu)類型…………………………………………………………………………………4 3、4、3 夾具總圖設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………………………5 3、4、3、1 繪制總裝圖的注意問題…………………………………………………………………………………5 3、4、3、2 繪制總裝圖的步驟………………………………………………………………………………………5 3、4、3、3 夾具總圖上尺寸及精度、位置精度與技術(shù)要求的標(biāo)注…………………………………………………5 3、4、3、4 夾具公差與配合的選擇…………………………………………………………………………………5 3、4、3、5 各類機(jī)床夾具的公差和技術(shù)要求的確定………………………………………………………………6 3、4、4夾具精度的校核……………………………………………………………………………………………………7 3、4、5繪制夾具零件圖樣…………………………………………………………………………………………………7 3、4、6夾具總體結(jié)構(gòu)分析及夾具的使用說明……………………………………………………………………………7 3、5　擬定工藝路線…………………………………………………………………………………………………………7 3、5、1 確定各表面的加工方法…………………………………………………………………………………………7 3、5、2 加工順序的安排……………………………………………………………………………………………………7 3、5、3 確定加工余量………………………………………………………………………………………………………8 3、5、4 計(jì)算工序尺寸及公差………………………………………………………………………………………………9 3、6 確定各工序切削用量………………………………………………………………………………………………………9 3、7 機(jī)床及工藝裝備的選擇…………………………………………………………………………………………………10 3、8 工時(shí)定額的計(jì)算與確定…………………………………………………………………………………………………10 3、9 工藝規(guī)程卡的填寫………………………………………………………………………………………………………11 5、設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………………………………………………………………………………13 參考文獻(xiàn)書目…………………………………………………………………………………………………………………………13 前言 1設(shè)計(jì)的目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)機(jī)械工程類專業(yè)學(xué)生應(yīng)職應(yīng)崗能力的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它要求學(xué)生能全面綜合地運(yùn)用所學(xué)的理論和實(shí)踐知識(shí)，進(jìn)行零件機(jī)械加工工藝規(guī)程和工藝裝備的設(shè)計(jì)。其基本目的是： （1） 培養(yǎng)工程意識(shí)。 （2） 訓(xùn)練基本技能。 （3） 培養(yǎng)質(zhì)量意識(shí)。 （4） 培養(yǎng)規(guī)范意識(shí)。 2設(shè)計(jì)的基本任務(wù)與要求 2、1、設(shè)計(jì)任務(wù) （1） 設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜的零件的加工工藝規(guī)程； （2） 設(shè)計(jì)一個(gè)專用夾具； （3） 編寫設(shè)計(jì)說明書。 2、2、設(shè)計(jì)基本要求 （1） 內(nèi)容完整，步驟齊全。 （2） 設(shè)計(jì)內(nèi)容與說明書的數(shù)據(jù)和結(jié)論應(yīng)一致，內(nèi)容表達(dá)清楚，圖紙準(zhǔn)確規(guī)范，簡(jiǎn)圖應(yīng)簡(jiǎn)潔明了，正確易懂。 （3） 正確處理繼承與創(chuàng)新的關(guān)系。 （4） 正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 （5） 盡量采用先進(jìn)設(shè)計(jì)手段。 3設(shè)計(jì)說明書的編寫 說明書要求系統(tǒng)性好、條理清楚、語言簡(jiǎn)練、文字通順、字跡工整、圖例清晰、圖文并茂，充分表達(dá)自己的見解，力求避免抄書。 第一章 工藝設(shè)計(jì)與工裝設(shè)計(jì) 1．基本任務(wù)： （1）零件工件圖一張； （2）毛坯—零件合圖一張； （3）編制機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片一套； （4）編寫設(shè)計(jì)說明書一份； （5）收集和研究原始資料，為夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做好技術(shù)準(zhǔn)備。 （6）初步擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖，進(jìn)行必要的理論計(jì)算和分析。選擇最佳 的夾具結(jié)構(gòu)方案，確定夾具精度和夾具總圖尺寸、公差配合與技術(shù)要求。 （7） 繪制夾具總圖和主要非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖，編寫設(shè)計(jì)說明書。 （8）編制夾具特殊使用維護(hù)、操作、制造方面的說明或技術(shù)要求。 2．設(shè)計(jì)要求： （1）應(yīng)保證零件的加工質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙的技術(shù)要求； （2）在保證加工質(zhì)量的前提下，盡可能提高生產(chǎn)效率； （3）要盡量減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，必須考慮生產(chǎn)安全、工業(yè)衛(wèi)生等措施； （4）在立足本企業(yè)的生產(chǎn)條件基礎(chǔ)上，盡可能采用國(guó)內(nèi)外新技術(shù)、新工藝、新裝備； （5）工藝規(guī)程應(yīng)正確、完整、簡(jiǎn)潔、清晰； （6）工藝規(guī)程應(yīng)滿足規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化要求； （7）夾具設(shè)計(jì)保證工件的加工精度； （8）提高生產(chǎn)效率； （9）工藝性好； （10）使用性好； （11）經(jīng)濟(jì)性好。 3．方法和步驟： 3．1生產(chǎn)綱領(lǐng)的計(jì)算與生產(chǎn)類型的確定 生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年） 小批生產(chǎn) 小型零件（4KG） 2800以上 表1-1生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的關(guān)系 3．2零件圖審查 3．2．1了解零件的功用及技術(shù)要求 熟悉用途、性能及工作條件，明確被加工零件在產(chǎn)品中的位置和功用，審查圖樣的完整性和正確性 3．2．2分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： （1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理； （2）各加工表面的幾何形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單； （3）有相互位置要求的表面應(yīng)盡量在一次裝夾中加工； 3．3毛坯選擇 3．3．1毛坯的種類—鑄件HT200（適用于形狀復(fù)雜的毛坯，良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和鑄造性能）—表1-6HT的牌號(hào)、性能及主要用途（機(jī)械制造基礎(chǔ)） 3．3．2鑄件制造方法的選擇 毛坯制造方法應(yīng)與材料的工藝性、零件的結(jié)構(gòu)形狀及大小、生產(chǎn)類型及特點(diǎn)以及工廠的現(xiàn)有條件相適應(yīng) 毛坯種類 制造精度 （IT） 加工余量 原材料 工件尺寸 工件形狀 砂型鑄造 13級(jí)以下 大 HT200 各種尺寸 復(fù)雜 表1-2各類毛坯的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 3．3．3鑄件的尺寸公差與加工余量 3．3．3．1鑄件的尺寸公差（GB6414-1986）規(guī)定：鑄件尺寸代號(hào)為CT，分16級(jí) 造型材料 公差等級(jí)CT 灰鑄鐵 自硬砂 11~13 表1-4小批和單件生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí) 表1-5鑄件尺寸公差數(shù)值（機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)） 3．3．3．2鑄件加工余量表1-6用于成批和大量生產(chǎn)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加工余量等級(jí)和表1-7鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加工余量（機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)） 3．3．3．3鑄件最小孔徑 表面類型 成批生產(chǎn) 通孔 15~30MM 表1-8鑄件最小孔徑 3．3．4毛坯—零件合圖 用查表法確定各表面的加工總余量和余量公差。 表1-5鑄件尺寸公差數(shù)值（機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)） 表1-6用于成批和大量生產(chǎn)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加工余量等級(jí) 和表1-7鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加工余量（機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)） 3．4定位基準(zhǔn)的選擇 正確地選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)工藝過程的一項(xiàng)重要內(nèi)容，也是保證加工精度的關(guān)鍵。定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。對(duì)于無合適定位面的零件可在毛坯上另外專門設(shè)計(jì)或加工出定位表面，稱為輔助基準(zhǔn)。 定位基準(zhǔn)的選擇原則（機(jī)械制造基礎(chǔ)P254） 粗基準(zhǔn)的選擇原則 （1） 應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。 （2） 對(duì)于具有較多加工表面的工件，粗基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)合理分配各加工表面的加工余量，以保證： 1） 各加工表面都有足夠的加工余量； 2） 對(duì)某些重要的表面，盡量使其加工余量均勻； 3） 使工件上各加工表面總的金屬切除量最?。? （3） 作為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整，沒有澆口，冒口或飛邊等其它表面缺陷，以便定位準(zhǔn)確； （4） 同一尺寸方向上的粗基準(zhǔn)表面只能使用一次； 精基準(zhǔn)的選擇：以面定位基準(zhǔn) 3．4．1夾具設(shè)計(jì)研究原始資料 1、研究加工工件圖樣 了解該工件的結(jié)構(gòu)形狀．尺寸．材料．熱處理要求，主要是表面的加工精度．表面粗糙度及其他技術(shù)要求 2 工藝內(nèi)容 （1） 毛坯的種類．形狀．加工余量及其精度。 （2） 工件的加工工藝過程，工序圖，本工序所處的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基準(zhǔn)面的狀況。 （3） 本工序所使用的機(jī)床．刀具及其他輔助工具的規(guī)格。 （4） 本工序所采用的切削用量。 3．4．2擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案 1． 確定夾具的類型，（焊接件） 2． 確定工件的定位方式及定位元件的結(jié)構(gòu) 工件的定位方式主要取決于工件的加工要求和定位基準(zhǔn)的形狀．尺寸。分析加工工序的技術(shù)條件和定位基準(zhǔn)選擇的合理性，遵循六點(diǎn)定位原則，按定位可靠．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的原則，確定定位方式。常見的定位方式有平面定位．內(nèi)孔定位．外圓定位和組合表面（一面兩銷）定位等。在確定了工件的定位方式后，即可根據(jù)定位基面的形狀，選取相應(yīng)的定位元件及結(jié)構(gòu)。 （1） 平面定位 在夾具設(shè)計(jì)中常用的平面定位元件有固定支承．可調(diào)支承．自位支承及輔助支承，其中固定支承又可分為支承釘和支承板。 3.工件的夾緊方式，計(jì)算夾緊力并設(shè)計(jì)夾緊裝置 夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)保證工件夾緊可靠．安全．不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)必須合理選擇夾緊力的方向和作用點(diǎn)，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行夾緊力的估算。 （1） 切削力的計(jì)算 0.75 0 Fz=9.81Cafvk=9.81×180×0.2×4 ×10 ×（300/190）×0.55×1.8=2000(N) 0.9 0.75 0 Fy=9.81Cafvk=9.81×94×0.2 ×4 ×10 ×（300/190）×1.3×1.63=2252（N） 1.2 0.65 0 Fx=9.81Cafvk=9.81×54×0.2 ×4 ×10 ×（300/190）×1.1×0.7=530（N） 2 2 2 夾緊力的計(jì)算F= （Fz+ Fy+ Fx）=1500（N） 在確定夾緊力的大小時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力．夾緊力（大型工件還應(yīng)考慮重力．慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對(duì)夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)。 用壓板夾緊工件端面 Fwk=KM/LF（Fwk實(shí)際夾緊力，K安全系數(shù)） 表3-2常見夾緊形式所需的夾緊力計(jì)算公式 (2)夾緊裝置的設(shè)計(jì) 夾緊裝置的設(shè)計(jì)實(shí)際上是一個(gè)綜合性的問題，確定夾緊力的大小．方向和作用點(diǎn)時(shí)，必須全面考慮工件的結(jié)構(gòu)．工藝方法．定位元件的結(jié)構(gòu)與布置等因素。要求夾緊裝置動(dòng)作迅速，操作安全省力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單．易于制造并且體積?。畡偠群茫凶銐虻膴A緊行程和裝卸工件的間隙。常見的夾緊機(jī)構(gòu)有斜鍥機(jī)構(gòu)．螺旋機(jī)構(gòu)．偏心機(jī)構(gòu)等。也可采用機(jī)動(dòng)夾緊如液壓．氣動(dòng)夾緊等。壓板來夾緊。 4．確定刀具的導(dǎo)向方式或?qū)Φ堆b置表3-49~表3-62為常用的對(duì)刀元件課程設(shè)計(jì)），供設(shè)計(jì)時(shí)選用 5． 確定夾具體的結(jié)構(gòu)類型 夾具上的各種裝置和元件通過夾具體連接成一個(gè)整體，因此夾具體的形狀及尺寸取決于夾具各種裝置的布置及夾具與機(jī)床的連接。 （1）對(duì)夾具體的要求 1） 有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 2） 有足夠的強(qiáng)度和剛度 3） 結(jié)構(gòu)工藝性好 4） 排屑方便 5） 在機(jī)床上安裝穩(wěn)定可靠 （2） 夾具體毛坯的類型 1） 型材夾具體 2） 鑄造夾具體 3、4、3 夾具總圖設(shè)計(jì) 1 繪制總裝圖的注意問題 （1）盡可能采用1：1的比例，以求直觀不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)覺。 （2）被加工工件用雙點(diǎn)畫線表示，在圖中作透明體處理，它不影響夾具元件的投影。加工面的加工余量可用粗實(shí)線表示。 （3）視圖的數(shù)量應(yīng)以能完整．清晰地表示出整個(gè)結(jié)構(gòu)為原則。為直觀起見，一般常以操作者在加工時(shí)所面對(duì)的視圖為主觀圖。 （4）工件在夾具中應(yīng)處于夾緊狀態(tài)。 2 繪制總裝圖的步驟 （1）布置定位元件 （2）布置導(dǎo)向．對(duì)刀元件 （3）設(shè)計(jì)夾緊裝置 （4）設(shè)計(jì)夾具體 （5）完成總裝圖 3 夾具總圖上尺寸及精度、位置精度與技術(shù)要求的標(biāo)注 （1）夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和相互位置關(guān)系有如下五類 1）定位副本身的精度和定位副之間的聯(lián)系尺寸及精度； 2）對(duì)刀元件或?qū)蛟c定位元件之間的聯(lián)系尺寸； 3）夾具體與機(jī)床的連接面以及定位元件與工件表面之間的聯(lián)系尺寸； 4）夾具外形的最大輪廓尺寸； 5）配合尺寸。 （2）尺寸公差的確定原則 為滿足加工精度要求，夾具本身應(yīng)有較高的精度。由于目前分析計(jì)算方法不夠完善，因此夾具的有關(guān)公差仍按經(jīng)驗(yàn)來確定。如果生產(chǎn)規(guī)模較大，要求夾具具有一定壽命，夾具的有關(guān)公差可取得小些；對(duì)加工精度較低的夾具，則取較大的公差。一般可按以下原則選?。ㄏ率鑫闹械摩膋為工件相應(yīng)公差）； 1）夾具上的尺寸和角度公差?。?/2~1/5）δk； 2）夾具上的位置公差?。?/2~1/3）δk； 3）當(dāng)加工未注公差工件時(shí)取±0.1mm； 4）未注形位公差的加工面，按GB/T11-1984中13級(jí)精度的規(guī)定選取。 注意夾具有關(guān)公差均應(yīng)在工件公差帶的中間位置，即不管工件偏差對(duì)稱與否，都要將其化成雙向?qū)ΨQ偏差，然后取其值的1/2~1/5，以確定夾具上有關(guān)寸和公差。 4 夾具公差與配合的選擇 夾具的公差與配合應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，常用的配合種類與公差等級(jí)如表3-5所示。具體的配合確定，有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的可直接選用，沒有規(guī)定的可按表3-5選用 表3-5夾具常用配合種類和公差等級(jí) 配合件的工件形式 精度要求 示例 一般精度 較高精度 定位元件與工件定位基面間的配合 H7/h6，H7/g6, H7/f6 H6/h5，H6/g5, H6/f5 定位銷與工件定位基準(zhǔn)孔的配合 有導(dǎo)向作用，并有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的元件間的配合 H7/h6, H7/g6, H7/f7, H6/h5, H6/g5, H6/f5, 移動(dòng)定位元件．刀具與導(dǎo)套的配合 沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)元件間的配合 無緊固件 H7/n6，H7/r6, H7/s6 固定支承釘．定位銷 有緊固件 H7/m6，H7/k6, H7/js6 5 各類機(jī)床夾具的公差和技術(shù)要求的確定 由于各類機(jī)床的加工工藝特點(diǎn)和夾具與機(jī)床的連接方式的不同，對(duì)夾具也有不同的要求，為了便于說明問題，根據(jù)其各自不同的特點(diǎn)，通常分車、磨床夾具，銑、刨床夾具和鉆、鏜床夾具三大類。 （1） 銑、刨床夾具公差和技術(shù)要求的制訂 表3-10對(duì)刀塊工作表面、定位鍵工作側(cè)面與定位面的技術(shù)要求 工件加工面對(duì)其定位基準(zhǔn)的位置要求 對(duì)刀塊工作表面、定位鍵工作側(cè)面與定位面的平行度或垂直度的公差 0.05~0.10 0.01~0.02 0.10~0.20 0.02~0.05 0.20以上 0.05~0.10 （2） 鉆、鏜床夾具公差和技術(shù)要求的制訂 表3-14鏜套的公差與配合 配合表面 加工方法 鏜桿與鏜套 鏜套與襯套 襯套與支架 粗鏜 H7/h6, H7/g6 H7/g6, H7/h6 H7/n6, H7/s6 精鏜 H6/h5, H6/g5 H6/g5, H6/h5 H7/n6, H7/r6 回轉(zhuǎn)鏜套與鏜桿的配合多采用H7/h6或H6/h5。當(dāng)精度要求較高時(shí)，配合間隙應(yīng)小于0.01mm。 鏜套內(nèi)、外圓的同軸度，一般小于0.005~0.01mm。精加工時(shí)，鏜套內(nèi)孔圓度公差取工件加工孔圓度公差的1/6~1/5。 鏜桿直徑可按經(jīng)驗(yàn)公式選取，也可根據(jù)鏜孔直徑直接從表3-15中選?。? d=(0.7~0.8)D式中d為鏜桿直徑；D為工件被加工孔的直徑 表3-15鏜桿直徑與鏜孔孔徑的關(guān)系 單位mm 工件孔徑 40~50 51~70 71~85 86~100 101~140 141~200 鏜桿直徑 32 40 50 60 80 100 3、4、4夾具精度的校核 1、 夾具精度分析 （△D平方+△A平方+△T平方）開平方根≤2/3δk （定位誤差△D；安裝誤差△A；調(diào)整誤差△T；加工方法誤差△G；工件工序尺寸公差δk） 2、 定位誤差的分析計(jì)算 3、 夾具在機(jī)床上的安裝誤差△A 4、 對(duì)刀或?qū)蛘`差△T 表3-16夾具上△A有關(guān)的技術(shù)要求 名稱 控制△A的技術(shù)要求 鏜床夾具 定位面對(duì)底面的平行度允差 定位面對(duì)找正基面的垂直度允差 3、4、5繪制夾具零件圖樣 3、4、6夾具總體結(jié)構(gòu)分析及夾具的使用說明 3．5 擬定工藝路線 3．5．1確定各表面的加工方法 工件各加工表面的加工方法和加工次數(shù)是擬定工藝路線的重要內(nèi)容。主要依據(jù)零件各加工表面本身的技術(shù)要求確定，同時(shí)還要綜合考慮生產(chǎn)類型，零件的結(jié)構(gòu)形狀和加工表面的尺寸，工廠現(xiàn)有的設(shè)備情況，工件材料性質(zhì)和毛坯情況等。 平面加工方法參考表1-21平面加工的經(jīng)濟(jì)精度與表面粗糙度 平面加工方法 經(jīng)濟(jì)精度（IT） 表面粗糙度Ra（um） 粗銑 12~14 12.5~6.3 粗銑-半精銑-精銑 7~8 3.2~1.6 粗鏜-半精鏜-精鏜 7~8 1.6~0.8 內(nèi)圓表面加工方案參考表1-20內(nèi)圓表面加工的經(jīng)濟(jì)精度與表面粗糙度 內(nèi)圓表面加工方案 經(jīng)濟(jì)精度（IT） 表面粗糙度Ra（um） 粗鏜-半精鏜-精鏜 7~8 1.6~0.8 鉆~鉸~攻絲 7~8 1.6~0.8 鉆 12~13 12.5 3．5．2加工順序的安排 在確定了零件各表面的加工方法之后，就要安排加工的先后順序，零件加工順序是否合適，對(duì)加工質(zhì)量，生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性有著較大的影響。 （1） 機(jī)械加工順序的安排 在安排機(jī)械加工順序時(shí)，一般遵循先粗后精．先面后孔．先主后次．基準(zhǔn)先行的原則。對(duì)于工序內(nèi)容復(fù)雜的零件則視具體情況采取工序集中與分散的原則處理。 （2） 加工階段的劃分 對(duì)于精度和表面質(zhì)量要求較高的零件，應(yīng)將粗．精加工分開進(jìn)行。為此，一般將整個(gè)工藝過程劃分階段，按加工性質(zhì)和作用不同，一般劃分為粗加工階段．半精加工階段．精加工階段和光整加工階段。這對(duì)于保證零件加工質(zhì)量．合理使用機(jī)床設(shè)備．及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷及合理安排熱處理工序等有很大好處 。 （3） 熱處理工序的安排 熱處理工序主要用來改善材料的性能及消除應(yīng)力。熱處理的方法．次數(shù)和在工藝路線中的位置，應(yīng)根據(jù)零件材料和熱處理的目的而定。 由圖可得熱處理安排為 毛坯→粗加工→半精加工→精加工 ↑ ↑ （去應(yīng)力退火 時(shí)效去應(yīng)力） （表面淬火） （4） 合理安排輔助工序 輔助工序種類很多，主要包括檢驗(yàn)．劃線，去毛刺．清洗．平衡．退磁．防銹．包裝等，根據(jù)工藝需要穿插在工序中。 3．5．3確定加工余量 合理確定加工余量對(duì)零件的加工質(zhì)量和整個(gè)工藝過程的經(jīng)濟(jì)性都有很大影響。余量過大（材料．工時(shí)．機(jī)床．刀具）則消耗大；余量過小，不能去掉加工前道工序存在的誤差和缺陷層，影響加工質(zhì)量，造成廢品。 故應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下盡量減小加工余量。毛坯余量（總余量）已在畫毛坯圖時(shí)確定，這里主要是確定工序余量。 （1） 平面加工余量 加工工序 加工長(zhǎng)度 加工寬度 粗加工后精銑 ≤30 ≤100 ＞100~300 ＞300~1000 1.0mm 1.5mm 1.5mm 2.0mm 表1-38平面加工余量 （2） 鏜孔加工余量 項(xiàng)目 加工直徑 直徑余量 半精鏜 20~80 0.7~1.2mm 精鏜 30~130 0.25~0.40mm 表1-37鏜孔加工余量 （3） 在實(shí)心工件上加工H7孔的工序尺寸 零件基本尺寸 鉆 粗鉸 精鉸 Φ8 Φ7.8 Φ7.96 Φ8H7 零件基本尺寸 鉆 擴(kuò)孔鉆 粗鉸 Φ12 Φ11.0 Φ11.95 Φ12H9 表1-33在實(shí)心工件上加工H7孔的工序尺寸 3．5．4計(jì)算工序尺寸及公差 工序順序確定后，就要計(jì)算各個(gè)工序加工時(shí)所應(yīng)達(dá)到的工序尺寸及其公差。工序尺寸及其公差的確定與工序余量大?。ば虺叽绲臉?biāo)注方法．基準(zhǔn)選擇．中間工序安排等密切相關(guān)，是一項(xiàng)細(xì)致的工作。 工序尺寸公差一般按經(jīng)濟(jì)加工精度確定（可查閱有關(guān)的機(jī)械加工工藝手冊(cè)），但就其性質(zhì)和特點(diǎn)而言，一般可以歸納為兩類： （1） 基準(zhǔn)重合時(shí)（定位基準(zhǔn)或工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合）工序尺寸的計(jì)算 當(dāng)確定了各個(gè)工序間余量和工序所能達(dá)到的加工精度后，將余量一層層疊加在被加工表面上，計(jì)算順序是從最后一道工序開始，由后往前推，就可計(jì)算出每道工序的工序尺寸，然后再按每種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度的公差值按“入體原則”標(biāo)注在對(duì)應(yīng)的工序尺寸上。若設(shè)計(jì)尺寸沒有按“入體原則”標(biāo)注時(shí)，此時(shí)工序尺寸不等于設(shè)計(jì)尺寸，應(yīng)將其轉(zhuǎn)換成按“入體原則”標(biāo)注方式。 （2） 基準(zhǔn)不重合時(shí)則按工序尺寸鏈計(jì)算 加工尺寸 經(jīng)濟(jì)加工精度IT Φ80粗鏜 13（粗鏜） Φ80半精鏜 9 Φ80精鏜 7 M8-7H 攻絲 7（精鉸） 13（鉆） 3．6確定各工序切削用量 在單件小批生產(chǎn)中，各工序的切削用量一般由操作工人根據(jù)具體情況自己確定，以簡(jiǎn)化工藝文件。 在大批大量生產(chǎn)中則應(yīng)科學(xué)地．嚴(yán)格地選擇切削用量，以充分發(fā)揮高效率設(shè)備的潛力和作用。切削用量的選用與下列因素有關(guān)：生產(chǎn)率，加工質(zhì)量（主要是表面粗糙），切削力所收起的工藝系統(tǒng)彈性變形，工藝系統(tǒng)的振動(dòng)，刀具耐用度，機(jī)床功率等。在綜合考慮上述因素的基礎(chǔ)上，使背吃刀量ap，進(jìn)給量f ，切削速度v的積最大。一般應(yīng)先盡量取在的ap，其次盡量取大的進(jìn)給量f，最后取合適的切削速度v. 參考文獻(xiàn)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 工序名稱 工序加工余量 基本工序尺寸 工序加工精度等級(jí)及工序尺寸公差 工序尺寸及公差 Φ80粗鏜 1.6 84.5 H13(+0.46) 84.5+0.46 Φ80半精鏜 1.25 81.3 H9 81.3 H9 Φ80精鏜 0.2 80 H7 80 H7 M8-7H精鉸 0.2 8 H13(+0.54) 8+0.027 M8-7H鉆 4.8 7 H7(+0.027) 7+0.54 3．7機(jī)床及工藝裝備的選擇 選擇機(jī)床：數(shù)控銑床．臥式鏜床。夾具（專用夾具） 選擇機(jī)床和工藝裝備的總原則是根據(jù)生產(chǎn)類型與加工要求使所選擇的機(jī)床及工藝裝備既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟(jì)合理。中批生產(chǎn)時(shí)，通常采用通用機(jī)床加專用工．夾具；在大批大量生產(chǎn)條件下，多采用高效率專用機(jī)床．組合機(jī)床流水線．自動(dòng)線與隨行夾具。 在需要改裝設(shè)備或設(shè)計(jì)專用機(jī)床時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體要求提出設(shè)計(jì)任務(wù)書，其中包括與加工工序內(nèi)容有關(guān)的必要參數(shù)，所要求的生產(chǎn)率．保證產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)條件以及機(jī)床的總體布置形式等。 在選擇工藝裝備時(shí)，既工考慮適應(yīng)性又要注意新技術(shù)的應(yīng)用，當(dāng)需要設(shè)計(jì)專用刀具．量具時(shí)，也應(yīng)提出設(shè)計(jì)任務(wù)書。 3．8工時(shí)定額的計(jì)算與確定 查表法或計(jì)算法 3．9工藝規(guī)程卡的填寫 在選定機(jī)床與工藝裝備后，要看一下是否要對(duì)先前擬定的加工工藝路線進(jìn)行修改。一旦確定后，可填寫機(jī)械加工工藝過程卡片。機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片的種類很多，在課程設(shè)計(jì)中主要采用機(jī)械加工工藝過程卡片．機(jī)械加工工藝卡片和機(jī)械加工工序卡片三種。 1． 工藝文件填寫應(yīng)符合以下基本要求 （1） 內(nèi)容簡(jiǎn)潔．明確； （2） 字體端正．筆畫清楚．排列整齊； （3） “設(shè)備”欄一般填寫設(shè)備的型號(hào)．名稱，必要時(shí)還應(yīng)填寫設(shè)備編號(hào)；“工藝裝備”欄內(nèi)填寫各工序（或工步）所使用的刀．夾．量具和輔助工具。其中屬專用的按專用工藝裝備的名稱（編號(hào)）填寫；屬標(biāo)準(zhǔn)的按標(biāo)準(zhǔn)填寫名稱．規(guī)格和精度，有編號(hào)的也可填寫編號(hào)； （4） 在“工序內(nèi)容”欄內(nèi)，對(duì)一些難以用文字說明的工序或工步內(nèi)容，應(yīng)繪制工序簡(jiǎn)圖； 2.繪制工序圖應(yīng)符合下列要求 （1） 簡(jiǎn)圖可按比例縮小，用盡量少的投影視圖表達(dá)。簡(jiǎn)圖也可以只畫出與加工部位有關(guān)的局部視圖，除加工面．定位面．夾緊面，除主要輪廓面外其余線條可省略，以必須明了為度。 （2） 為了表達(dá)直觀，其位置應(yīng)符合加工時(shí)的實(shí)際狀態(tài)。 （3） 加工面用粗實(shí)線，非加工面用細(xì)實(shí)線表示； （4） 應(yīng)標(biāo)明本工序的工序尺寸．公差及表面粗糙度，形位精度要求； （5） 定位．夾緊表面應(yīng)以規(guī)定的符號(hào)標(biāo)明，常見的定位．夾緊符號(hào)如表1-60所示（機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)）。機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片應(yīng)按規(guī)定的格式及原則填寫。、 4．工藝卡說明 機(jī)械加工工藝卡片 零件名稱 機(jī)座 材料牌號(hào) HT15-33 毛坯 種類 灰鑄鐵 工序 裝夾工步 工序內(nèi)容 背吃刀量 切削速度m/s 每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) 進(jìn)給量mm/r 設(shè)備 名稱 工藝裝備 001 鑄件 002 熱處理 去應(yīng)力退火 003 銑底平面 用V型快定位 銑床 銑刀 004 銑兩側(cè)面 一面2孔定位 銑床 銑刀 005 2 Φ80粗鏜 1.25， 1/3， 臥式 鏜床 2 Φ80半精鏜 0.6， 1/2 臥式 鏜床 006 1 M8-7H 7， 0.45 0.27~0.33 鉆床 鉆頭 007 Φ80精鏜 0.2 1/6 600 4 臥式鏜床 008 M8-7H 0.1 0.6~1.2 鉆床 鉆頭 編制 （日期） 審核 （日期） 共（ ）頁 第（?。╉? 5、設(shè)計(jì)小結(jié) 通過機(jī)座設(shè)計(jì)（包括工藝設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)），它的全面性和系統(tǒng)性，使我對(duì)機(jī)械加工產(chǎn)生了更進(jìn)一步的興趣，并讓我主觀上認(rèn)識(shí)了加工過程中如何找定位，從而為保證減速箱體中重要尺寸（包括尺寸精度和位置精度）來滿足實(shí)際中與之相配套的用途。不僅是箱體類的，還有面的書，從而切實(shí)地感受到機(jī)械行業(yè)的范圍涉及面之廣，它能指導(dǎo)實(shí)際，理論知識(shí)有待實(shí)際的檢驗(yàn)，理論知識(shí)與實(shí)際操作是相輔相成。 參考文獻(xiàn)書目 機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì) /吳雄彪主編、—杭州：浙江大學(xué)出版社，2005、1 機(jī)械制造基礎(chǔ) /蘇建修主編、—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001、5 工程材料 /許德珠主編、—2版、—北京：高等教育出版社，2001、6 互換性與測(cè)量技術(shù) /陳于萍，高曉康編著、—北京：高等教育出版社，2002、9 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) /東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽工學(xué)院，第一汽車制造廠職工大學(xué)編、—上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1990 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) /艾興，肖詩綱編、—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993 機(jī)械制造工藝學(xué) /徐嘉元，曾家駒主編，機(jī)械制造工藝學(xué)、—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) /徐灝主編、—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 機(jī)械加工工藝手冊(cè) /孟少農(nóng)主編、—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 金屬切削原理與刀具 /王曉霞主編、—北京：航空工業(yè)出版社，2000 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 英文原文 New Trends and Problems in Material Processing Machine Design Theory WANG Ai-lun ,DUAN Ji-an ,HUANG Ming-hui , ZHONG Jue (College of Mechanical & Electronic Engineering ,Central South University ,Changsha 410083 ,Hunan China) Abstract :Based on reviewing the historical background, prospecting for the development trend ,analyzing the complicacy and mechanism and summing up some achievements and experiences in scientific research , several new problems and the possible direction of development in material processing technology and machine are proposed ,such as ,producing new concept materials possessing some specific and extraovdinary properties by means of integrating and coalescing conelative frontier science and technology ;and thereafter a brief discussion is given. Keywords: interface; extraordinary physical field; procession machine ; function material 1　The Time Background of Material Processing Machine In the long span of history of human progress ,many tools ,machines and methods were created and a variety of materials with different properties were processed. Materials and its processing have become one of pillar and driving force of mankind progress. In pace with multi - polar competition in current world and people’s striving perseveringly for happier life ,material function goes beyond unceasingly men’s knowledge and imagination ,for example ,cryptic function material ,semiconductor material ,energy material ,vibration - absorptive material , super - strength aluminum alloy accounting for 70 percent of application of aeronautics and space ,metal foil of 4～5m ,deep drawing plate with anisotropy below 1 percent ,electronic aluminum foil with micro - orientation up to 95 percent ,heat resisting aluminum alloy with super strong specific strength used in aeronautics ,space and deep sea ,etc. [1 ,2 ] Thus several important development trends with distinct time features in material processing domain are shaped up as follows : (1) Creating material processing machine with extraordinary physical field for processing material with special texture structures and functions. For example ,applications of thermal energy and mechanical energy are breaking through unceasingly technology limit ,and some non - tradition energy ,such as microwave ,chemical energy , bioenergy , etc. , are introduced into material processing procedure one after another ,so that some material processing machines with extraordinary energy circumstance are produced. (2) Breaking through traditional physical limits and integrating melting ,solidifying ,plastic deformation and heat treatment to obtain special function of material and cut down expenses[3 ] . For example ,near - net shaping material processing technology , such as fast rolling , spraying deposition ,over - plastic molding , injection molding , high energy beam ,etc ,is applied. (3) Material processing process is forged ahead in the direction of high speed ,heavy - duty and high accuracy online control ,for instance , the rolling speed goes up to 130 m·s - 1 ,the deformation pressure rises up to 300 MPa ,accuracy of dimension up to 0.1μm ,accuracy of shape up to 0. 1 I ,strength accuracy comes up to 0.1 MPa. For these reasons ,it is necessary for material processing machine design theory to integrate and coalesce ingeniously correlative frontier science and technology to create and produce some new concept material processing machine with following functions. 2　Due Functions of New Concept Material Processing Machine (1) To have the ability to produce and bear extraordinary physical field and transmit extraordinary energy flow with the aim of providing extraordinary physical circumstances necessary for new concept material processing. For example ,high gradient temperature field with the speed of cool - down of work interface which exceeds 104～106 K·s - 1 , line wave and pulse complex exerted in solidifying - deforming area , super - strength contact stress field of material forming interface ,turbulent flow field of molten metal with very big flakiness ratio ,low frequency magnetic field with random frequency ,microwave field for powder metal heating ,ultrasonic field for large volume solidifying ,etc. [4 ] ,are applied. (2) To have the ability to work in critical state so that high stability and ideal performance of processing machine is ensured under the circumstance of reinforced technological condition and multi - field coupling operation. For example ,chatter suppressing capability of fast ultra - thin rolling under the condition of boundary lubricating state[5 ] ,the capability of self - excited vibration suppressing under the condition of special friction state ,synergism stability and disturbance stability of flexible connecting parallel shaft with multi - driving system ,etc. [4 ] ,are ensured. (3) To have the ability to accurately control the material processing in order to obtain low loss ,high efficiency and high quality of material processing. For example , super - high accuracy on - line monitor of products form ,on – line monitor and on - line adjustment of products texture and properties ,precision coordination control of multi - procedure , on - line monitor of micro - orientation of metal plastic deformation ,etc. [4 ] ,are ensured. Some products accuracy index may be enumerated as follows : dimensional accuracy coming to 0.1μm , microstructure uniformity to crystal lattice ,strength error to 0.1 MPa ,etc. [4 ] In short ,only by new concept material processing machine with extraordinary function being designed and made , can special function material be processed. 3 　Science Problems and Study Contents of Metal Material Processing Machine Under the Circumstance of Extraordinary Physical Field In view of these facts and background mentioned above ,several new research topics can be advanced as follows. 3. 1 Coupling Heat Transfer Mechanism of Multi - Phase Interface Temperature - Stress Field A brand - new microstructure can be obtained through continuously large deformation and fast solidifying when melting metal is in critical state of liquid solid. At this very moment ,high density heat flow and dynamic heat resistance are present in material processing circumstance[6 ,7 ] . A basic theory problem of designing this kind of machine is to study mechanism of heat transmittance and energy conversion ,and to establish mathematical model . 3. 2 Friction Constraint Mechanism of Plastic Flow Interface of Material Processing Machine The coupling between operation mechanism and workpiece is very complicated because plastic flow is present in processing interface. The interface state , determined by velocity , load thermodynamic process , elasticity of operation mechanism ,plasticity of workpiece ,dynamic behaviour of interface sticking - sliding and partial hydrodynamic lubrication ,etc ,affect and form friction constraints mechanism peculiar to material processing machine ,because these constraints present strong non - linearity ;and under certain circumstances ,the constraints may be destroyed or mismatched instantaneously and thus dynamic instability is resulted in. Thus following problems can be put forward : Mechanism of“spectre chatter”arose from sticking - sliding friction and partial hydrodynamic lubrication in rolling interface , instability condition and mechanism of constraint between smooth surface and rotating body under the circumstance of high speed ,heavy - duty and boundary lubrication , Lubrication film absorption mechanism and physical chemistry behaviour of interface of unceasingly regenerative surface ,the relationship between rheological characteristic and machine operation parameters. 3. 3 Multi - Body Non - Linear Contact Mechanism Under the Condition of Extra - High Pressure Field To build the super strength pressure field on large area is one of basic function of material processing machine , and it is also necessary to form by once large - size structure element (such as spacecraft , intercontinental vehicles ,car and large - scale aeroplane etc) . The ability to build super strong pressure field is one of important feature and the base of independent national defense. Under the circumstance of super strength pressure field ,multi - body strong nonhertz contact and non - linear friction will be produced ,thus local permanent deformation and degrading of element accuracy may be led. New theory foundation of design of machine with super strength pressure field will be furnished through study of multi - body strong non - hertz contact mechanism , multi - body non - linear friction mechanism (such as providing force - displacement mixed solving process of three - dimension multi - body) . 3. 4 Load Distribution Law in Multi - Sliding Pair With Structure Bias Load With regard to statically indeterminate structure ,load distribution of constraint point is determined by deformation compatibility condition. However ,concerning some plane large - size statically indeterminate structure with sliding degree of freedom in third dimension ,load distribution can not be determined by deformation compatibility condition. Thus new theory basis will be provided by analyzing of contact behaviour and mechanism of sliding pair (such as creep ,force of friction ,integral deformation compatibility condition ,etc) . 3. 5 Coupling Mechanism and Stability of Multi - Physical Fields in Material Processing Systems In the wake of system function becoming more and more diversified , conventional technology limits in material processing machine is being broke through unceasingly ,system structure also becomes increasingly complicated ,and system performance becomes increasingly multi - causal . For example ,any instantaneous state of roller in fast rolling mills is affected by elastic deformation ,plastic flow ,heat transfer process , hydro - dynamic lubrication process ,interface physical chemistry molecular state and so on[5 ] . In addition ,electromechanical coupling in processing system have already gone beyond conventional concept ,for instance ,some singular point phenomenon (such as micro - variable can be transformed into macro - variable) ,are present ,thus roller operation instability may be led by perturbation[8 ] . Therefore ,this subject will study the interaction mechanism of multi - physical field and the influence on processing system stability and processing material quality started with analysis of micro - state of executive body. 3. 6 Multi - Technology Integration and Coalescence of Accurate Control The material processing machine ,which operate under the circumstance of extraordinary physical field ,is a complicated large - scale system ,and some parameters of the system vary on feasible field boundary ;thereby ,to keep under accurate control and adjustment of multi field circumstance ,multi - dimension coordination ,multi - energy conversion , multi - level information transfer ,interface multi - process coupling ,etc. is of much significance. Since a variety of multi - interaction exists in control model ,it is necessary to establish integration framework of coordination work according to decoupling of control model ,so as to accurate control based on the multi - technology integration and coalescence is realized. 3. 7 Quasi - Reality Design and Concurrent Design Based on Knowledge Innovation Systems Digitalization and visualization of material processing technology will promote immediately the quality of design, operation and control . Therefore optimization of material processing technology and material processing machine by means of realization of virtual simulation of processing procedure through quasi - reality design and concurrent design is one of our pressing study subjects. 3. 8 Mechanical Behavior of Special Function Materials in the Extraordinary Physical Field Many key elements and parts in material processing machine are often under the circumstance of super strong force field ,temperature field ,electronic magnetic field and flow field ,and must have the functions of constructing special physical interface. However ,it is difficult for common single - substance material such as metal ,ceramic polymer ,etc. to have both high index of single property and excellent overall quality. Therefore we need to use certain material with new functions for key position[9 ] ,for instance ,multi - dimension function gradient material with ultrahigh physical property ,multi - dimension function gradient material with intelligence. For these reasons ,it is necessary to study basic law and mechanism of these kind of function material mentioned above ,for instance ,stress (strain) distribution function ,failure mechanism and design criteria of material under the circumstance of extraordinary physical field ,static (dynamic) stiffness and damping ,digitalization design and visualization design of processing system made of gradient function material ,etc ,so that the general mechanics law of element which is under the circumstance of extraordinary physical field and made of anisotropy multi - dimension gradient function material is obtained. Nowadays ,material processing science and technology is forging rapidly ahead. A forward - looking study aiming at key technology problem of material processing machine will provide theory and technology reserve for manufacturing science and industry of 21st century. 英文翻譯 材料制備機(jī)械設(shè)計(jì)理論中的新趨勢(shì)和新問題 王艾倫,段吉安,黃明輝,鐘 掘 (中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410083) 摘 要:在全面綜述材料制備機(jī)械技術(shù)及設(shè)備發(fā)展動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上,提出了研究領(lǐng)域的幾個(gè)新問題和發(fā)展方向,如通過集成和融合現(xiàn)代相關(guān)前沿科學(xué)和技術(shù)，生產(chǎn)具有超常和特殊性能的新概念材料等,并進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析和討論. 關(guān)鍵詞:界面;超常物理場(chǎng);制備機(jī)械;功能材料 1．機(jī)械材料加工的時(shí)代背景 在人類進(jìn)步的一段長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)，許多工具、機(jī)械和方法被提出來；不同的原料用不同的工具來加工。原料及其處理過程已經(jīng)變成了推動(dòng)人類進(jìn)步不可缺的一部份。在當(dāng)前世界中日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)和人們追求幸福生活的今天，物質(zhì)的功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人類現(xiàn)有的并不斷增長(zhǎng)的知識(shí)及想象。例如：神秘原料功能，半導(dǎo)體材料，原料能量有吸力的材料，在航空領(lǐng)域中占有70%份額的強(qiáng)力鋁合金4~5um的薄金屬片，用各向異性深沖壓金屬板在1%以下；電子鋁箔與強(qiáng)耐熱鋁合金已經(jīng)被應(yīng)用到航空、宇宙及深海領(lǐng)域中，等等；在原料加工加工領(lǐng)域中不同的時(shí)間段里，材料重要發(fā)展趨勢(shì)就這樣形成了： （1）在特殊的物理領(lǐng)域里制造原料加工機(jī)械，是為了能有特殊的質(zhì)地結(jié)構(gòu)和輔助性的加工功能。例如：運(yùn)用熱能和機(jī)械能能夠突破科學(xué)技術(shù)的極限，將一些不常用的能量，例如：微波、化學(xué)能、生物能等等，一個(gè)接一個(gè)的被引入到材料加工中來，因此一些加工特殊能量原材料的加工設(shè)備就被制造出來了。 （2）突破傳統(tǒng)的物質(zhì)限制，將溶化、凝固、造型一體化，然后加熱得到具有特殊功能的原料，這樣就可以降低加工費(fèi)用。例如：材料加工整形技術(shù)，比如像快速翻滾，噴霧處理、塑膠成型、噴射造型法、高能量射束等等被應(yīng)用。 （3）原料加工處理正在向高速、重載和高精度在線控制方向上邁進(jìn)。例如：軋制速度達(dá)到130m/s，壓力變形已達(dá)到300MPa，尺寸精度達(dá)到了0.1um，成型精度已達(dá)到0.1i；濃度精度已達(dá)到0.1MPa。由于這些原因，原料加工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)理論將科學(xué)與技術(shù)相關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域有機(jī)的結(jié)合起來設(shè)計(jì)生產(chǎn)一中新概念材料加工設(shè)備是可能的。 2．對(duì)于新概念材料加工設(shè)備的期望功能 （1）要有能力生產(chǎn)具有特殊物質(zhì)的領(lǐng)域；能傳送那些對(duì)于新概念材料加工在特定的物質(zhì)環(huán)境下是非常必要的特殊能流。例如：在高溫環(huán)境下能使那些高溫波或者脈沖以超過104~106K/s的速度冷卻下來；將外表面的凝固、變形合成一體，然后在將超強(qiáng)接觸面應(yīng)力重新組合成新的分界面；融化的大金屬薄片的湍流；隨機(jī)的低頻率磁場(chǎng)用于金屬末加熱的微波、用于大量凝固的超聲波等等都已經(jīng)被應(yīng)用了。 （2）有能力在臨界狀態(tài)下工作，因此高穩(wěn)定性和理想性能的處理設(shè)備是在加強(qiáng)技術(shù)條件和室外操作的保證。例如：禁止在潤(rùn)滑狀態(tài)下邊界上的搖晃；在特有的摩擦狀態(tài)下的抗震能力；有韌性的連接管的合力穩(wěn)定性和干擾穩(wěn)定性與軸相比更易驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 （3）有能力精確的控制原料加工而獲得低損耗、高功率、高性能的原料加工。例如：精確的在線監(jiān)測(cè)產(chǎn)品成型；在線監(jiān)測(cè)和在線調(diào)整產(chǎn)品品質(zhì)和器具還有在線控制金屬、塑膠成型的程序。產(chǎn)品的精確度指數(shù)可以列舉如下：宏觀上精確度可達(dá)到0.1um，微觀上的晶狀體結(jié)構(gòu)非常均勻，濃度誤差在0.1MPa 。簡(jiǎn)而言之，擁有特別功能的新概念原料加工設(shè)備應(yīng)該被設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出來。這樣的話，那些特別性能的原料就能被處理加工了。 3．在特殊的物理領(lǐng)域和環(huán)境下金屬材料加工設(shè)備的問題和需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容 由于這些原因和以上提到的背景，如下的一些新的研究主題應(yīng)該被改進(jìn)： 3.1 連接傳熱裝置和溫度應(yīng)力場(chǎng)的相界面 當(dāng)融化金屬處于液體和固體的臨界狀態(tài)時(shí)通過連續(xù)的變形和快速凝固，一種全新的微觀結(jié)構(gòu)可以被獲得。在這個(gè)非常時(shí)刻，高濃度的熱流和動(dòng)態(tài)的熱阻力在材料加工處理中成了主要事項(xiàng)。關(guān)于設(shè)計(jì)這個(gè)設(shè)備的基本理論問題是要學(xué)習(xí)核心傳動(dòng)系統(tǒng)合能量轉(zhuǎn)化和建立數(shù)學(xué)模型。 3.2 材料加工設(shè)備表面粘流摩擦力的抑制 操作裝置和工件的連接是相當(dāng)復(fù)雜的因?yàn)檎沉髯钃趿思庸け砻娼缑鎽B(tài)由周轉(zhuǎn)速度、熱力學(xué)處理工作量、操作裝置的彈性、工件的可塑性、滑性界面的動(dòng)態(tài)行為、局部水力的潤(rùn)滑油等等來決定。它們影響著材料加工設(shè)備抗摩擦裝置的成型。因?yàn)樗鼈儠?huì)會(huì)強(qiáng)制其產(chǎn)生很大的非線性，這種強(qiáng)制會(huì)在瞬間被損壞或者是失諧，最后會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性。因此提出了以下的問題：機(jī)械裝置的噪聲可能在晃動(dòng)的界面引起滑動(dòng)摩擦、不穩(wěn)定狀態(tài)；在高速、重載和邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下在光滑表面和旋轉(zhuǎn)式噴灌器之間的裝置抑制。潤(rùn)滑油薄膜吸收裝置和不斷再生的表面的物理化學(xué)行為；流變學(xué)的特征和操作參數(shù)之間的關(guān)系。 3.3 在高壓場(chǎng)條件下非線性接觸式機(jī)械裝置 在大范圍內(nèi)組建一個(gè)超強(qiáng)力壓力場(chǎng)是材料加工設(shè)備的一個(gè)基本功能。當(dāng)然形成一個(gè)大結(jié)構(gòu)的元素也是可能的（例如太空船、大陸洲際間的交通工具、汽車、飛機(jī)）。組建一個(gè)超強(qiáng)壓力場(chǎng)是最重要的特征之一，也是保衛(wèi)國(guó)家獨(dú)立最基本的裝備。在強(qiáng)壓力場(chǎng)環(huán)境下，接觸式和非線性摩擦將會(huì)產(chǎn)生；因此將會(huì)導(dǎo)致局部的永久的變形和不好的因素。在強(qiáng)壓力場(chǎng)下設(shè)計(jì)過程中，將會(huì)涉及到設(shè)備的設(shè)計(jì)新理論，例如：非接觸式、非線性摩擦機(jī)構(gòu)。 3.4 負(fù)荷分配規(guī)律 關(guān)于超靜定結(jié)構(gòu)，抑制點(diǎn)的負(fù)荷分配規(guī)律由相容性條件決定。雖然，關(guān)于那些大尺寸的、不定的、靜止的結(jié)構(gòu)在真實(shí)空間中是自由變化的，但負(fù)荷分配規(guī)律是不能決定相容性條件。因此新的基礎(chǔ)理論由分析接觸行為和變形裝置獲得（例如：摩擦力、變形相容性條件，等等）。 3.5 耦合裝置和在材料加工系統(tǒng)中物理領(lǐng)域內(nèi)的穩(wěn)定性 隨著系統(tǒng)的功能越來越多元化；許多限制材料加工進(jìn)度的傳統(tǒng)技術(shù)正在不斷的被改善；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也逐漸變得越來越復(fù)雜，系統(tǒng)性能變得越來越好。例如：鋼扎廠的快速瞬間反轉(zhuǎn)受彈性形變、粘流、散熱處理、水動(dòng)力潤(rùn)滑處理的，物理化學(xué)分子狀態(tài)的影響。另外，機(jī)電的耦合在處理系統(tǒng)中已經(jīng)超出了傳統(tǒng)的概念；例如，一些奇特的現(xiàn)象（微小的變化可以引起很大的變化）已經(jīng)出現(xiàn)；因此，滾筒操作的不穩(wěn)定性可能會(huì)導(dǎo)致混亂。所以，這個(gè)主題將會(huì)在機(jī)械裝置的物理領(lǐng)域中，在處理系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響和加工助劑質(zhì)量上被提及和充分關(guān)注； 3.6 技術(shù)綜合和合并精準(zhǔn)的控制 在特定的物理?xiàng)l件下進(jìn)行操作的材料加工設(shè)備是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜系統(tǒng)，一些系統(tǒng)的參數(shù)在領(lǐng)域的邊界上也是可以改變的；因此在領(lǐng)域環(huán)境下精確的控制與調(diào)整，調(diào)和尺寸，能量轉(zhuǎn)換，信息傳遞，界面耦合等等是非常重要的。因?yàn)樵诳刂颇Ｐ椭卸喾N交互作用的存在，根據(jù)退耦控制模型而建立綜合框架是必要的；精確的控制基于綜合技術(shù)。 3.7 優(yōu)化的和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)基于創(chuàng)新的知識(shí) 材料加工技術(shù)能促進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高。最優(yōu)化的材料加工技術(shù)和材料加工設(shè)備意味著實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)的仿真通過類似的設(shè)計(jì)和一致的設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)的主題。 3.8 在特殊的領(lǐng)域里機(jī)械裝置的特殊功能和應(yīng)用 一些重要的元素和部分在材料加工設(shè)備中常常在強(qiáng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、電磁場(chǎng)和流場(chǎng)中工作，有建造特別物理界面的功能；雖然對(duì)那些普通單一的物質(zhì)象金屬、陶瓷等擁有單一的高指數(shù)和卓越的總質(zhì)量是很困難的。因此我們需要在重要部位采用具有新功能的原料；例如：尺度功能有傾向的材料是想當(dāng)可貴的。由于這些原因，學(xué)習(xí)基本法律和以上提到的具有這些功能的機(jī)械裝置；例如：強(qiáng)調(diào)分配功能、破壞機(jī)理和在特定領(lǐng)域中的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，靜態(tài)（動(dòng)態(tài)）的硬度和阻尼，模糊設(shè)計(jì)和明朗設(shè)計(jì)處理系統(tǒng)構(gòu)成了有斜度的材料，等等。 今天，材料加工科學(xué)和技術(shù)正在快速的向前發(fā)展；把學(xué)習(xí)的目標(biāo)瞄準(zhǔn)材料加工設(shè)備的技術(shù)問題將會(huì)為21世紀(jì)的制造業(yè)提供技術(shù)支持。 67