0130-油管接頭注射模具設計

0130-油管接頭注射模具設計,油管,接頭,注射,模具設計 外 文 翻 譯 Reducing Automotive Engine Speed Fluctuation at Idle 單元制造和組裝工藝 摘要 現(xiàn)在有很多種制造工藝能夠把原材料加工成零件，然而如果把這些工藝過程分解為基本加工方法，就會發(fā)現(xiàn)只剩下一些單元工藝過程，這些單元工藝過程能夠構(gòu)成了最復雜的制造系統(tǒng)。這一章節(jié)將詳細的介紹這些單元工藝過程，使一個由其他專業(yè)人員組成的集成產(chǎn)品和工藝設計團隊中的一個經(jīng)過訓練的專業(yè)設計工程師能對關(guān)于制造過程的基本方面有很好的了解。而且本節(jié)介紹的知識將幫助那些希望從更專業(yè)的制造手冊、相關(guān)出版物及工具目錄中獲取進一步資料的個人。 考慮到制造工藝對工件結(jié)構(gòu)的影響，可以分為以下五個單元工藝過程： 材料去除工藝——通過一種可控制且確定的方式改變材料的質(zhì)量來獲得工件的幾何形狀，例如銑削、車削、電火花加工、拋光。 變形工藝——在不改變工件質(zhì)量和成分的前提下，通過塑性變形來改變工件的形狀，例如滾壓、鍛造、印花。 初步成形工藝——通過大量的成形材料來形成工件的幾何形狀，例如鑄造、注射成型、金屬模鑄造和粉末成型。 結(jié)構(gòu)改變工藝——在不改變工件初始形狀的前提下，改變工件的顯微結(jié)構(gòu)、特性或者外表形貌，例如熱處理和表面硬化。 連接和裝配工藝——把小的工件組合在一起來獲得期望的形狀、結(jié)構(gòu)和特性。這種工藝有兩種基本類型：（1）利用機械能、化學能或熱能把工件連接在一起（例如焊接和擴散連接）（2）完全的機械連接（例如鉚接、熱壓裝配和傳統(tǒng)裝配） 1、單元工藝過程的選擇 每個制造出來的工件都有確定的幾何形狀且要滿足一系列要求，包括以下方面： (1)形狀和尺寸 (2)物料清單 (3)精度和公差 (4)物理特性（包括機械特性） (5)產(chǎn)品質(zhì)量 (6)制造成本 在滿足這些要求下，通常有多種方法可用來生產(chǎn)特定的零件，這就需要權(quán)衡比較不同的方法。 2、單元工藝過程的控制和自動化 每個單元工藝過程在某些方面必須是可以控制的。對更高精度、速度和制造生產(chǎn)率的要求促進了自動化融入到基本工藝中，這個過程包括零部件設計細節(jié)翻譯到機器指令以及單元工藝過程自生的運作并作為整個生產(chǎn)環(huán)境的一個子系統(tǒng)。這一章節(jié)關(guān)于計算機輔助設計/計算機輔助制造（CAD/CAM）方面將討論CAD文件的建立和儲存以及它們在CAM中的使用中所設計的技術(shù)。對精度的要求不斷在變化，如下圖(2-1)。對日益嚴格的公差的要求促進了設計和制造工藝的不斷改進。 圖2-1精密加工領(lǐng)域 現(xiàn)代機床的控制強調(diào)兩個方面：自適應控制和信息交流。對于自適應控制，控制者必須調(diào)整控制增益使整個系統(tǒng)在有動態(tài)干擾的情況下處于或接近于最佳狀態(tài)。擴大的信息交流將基本工藝控制者搜集的數(shù)據(jù)和生產(chǎn)制造的其它部分聯(lián)系了起來。關(guān)于生產(chǎn)時間和零件生產(chǎn)數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲在一個可以訪問的數(shù)據(jù)庫中且可以通過庫存控制和質(zhì)量監(jiān)測來使用，這個數(shù)據(jù)庫可以被用于生產(chǎn)調(diào)度，以避免冗余數(shù)據(jù)庫的問題和成本。 在一個工廠，包含兩個或更多數(shù)控機床的制造系統(tǒng)可能會使用一個獨立的能控制幾臺機床或整個車間的大型計算機，該系統(tǒng)通常被稱為分布式數(shù)控（DNC）。 現(xiàn)在很多工廠都采用柔性制造系統(tǒng)（FMS）——一種對DNC改進的系統(tǒng)。一個FMS包括一些數(shù)控單元工藝過程（不僅僅是機床），這些數(shù)控單元工藝過程通過一個自動物料處理系統(tǒng)連接起來，并且用工業(yè)機器人來實現(xiàn)有柔性要求的各種任務，例如裝卸單元工藝過程中的隊列。這些系統(tǒng)采用一個計算機作為系統(tǒng)的主控制器，且每個單元工藝工程都用計算機來指示下一步的任務。FMS的特點包括： （1）能高自動化地生產(chǎn)各種各樣的零部件； （2）減少了生產(chǎn)時間且降低了庫存； （3）提高了生產(chǎn)效率； （4）降低了生產(chǎn)成本； （5）能較快的適應產(chǎn)品及生產(chǎn)水平的改變； 3、單元工藝過程 接下來將討論一些單元工藝過程，許多例子將介紹本手冊使用者經(jīng)常會碰到的金屬材料的工藝過程。然而，其它材料也可以用本章節(jié)所討論的單元工藝過程來加工，可能需要適當?shù)母淖儭? 這一章節(jié)也將討論機械裝配和物料搬運過程。機械裝配的時間平均占機械制造時間的一半，且可以通過改善工藝過程來提高機械裝配過程的自動化和柔性化。物料搬運過程使不同工藝過程間建立了聯(lián)系，物料搬運系統(tǒng)能保證不同工藝過程和裝配工序所需的物料能在準確的時間內(nèi)到達適當?shù)奈恢谩? 這一章節(jié)結(jié)尾將通過一個案例研究來說明如何理解不同的單元工藝過程用于做出工程決策。 材料去除工藝 （1）傳統(tǒng)加工 鉆孔、鉸孔、拉孔、鏜孔、車削、銑削、磨削、刨削 （2）特種加工 電火花加工、電化學加工、激光加工、噴射加工、超聲波加工 相變工藝 砂型鑄造和熔模鑄造 結(jié)構(gòu)改變工藝 正火和激光表面硬化 變形工藝 模鍛和軋壓成形 整合工藝過程 高分子化合物聚合和金屬焊接 機械裝配工藝 物料搬運過程 案例研究 4、材料去除工藝 這些工藝過程就是通過機械、電、激光或化學方法來加工得到期望的形狀和表面特性。工件材料包括陶瓷、聚合物、復合材料以及金屬，金屬中尤其是目前最常見的鐵和鋼合金。 通過其它工藝過程也能夠提高工件的表面粗糙度和尺寸精度，例如鍛造。加工過程是許多制造系統(tǒng)必不可少的一部分。 加工過程在制造過程中是重要的，其原因如下： （1）精度高 加工過程能獲得較準確的幾何輪廓、較高的尺寸精度和表面粗糙度，而這些通常是不能通過其它工藝過程獲得的。例如砂型鑄造的表面粗糙度為400-800μin（10-20μm），鍛造的為200-400μin（5-10μm），壓力鑄造的為80-200μin（2-5μm）。超精密加工（超精加工、研磨、金剛石車削）的表面粗糙度能達到0.4μin（0.01μm）或更高 。在鑄造中獲得的尺寸精度的1-3%（公差與尺寸的比值）取決于熱膨脹系數(shù)，金屬鍛造中的0.05-0.3%取決于彈性剛度，而在加工中這個值是0.001%。 （2）柔性化 最終加工產(chǎn)品的的形狀是可以通過編程獲得的，因此在相同的機床上可以加工許多不同的零件，而且基本上所有形狀的零件都可以加工出來。在加工過程中，產(chǎn)品的輪廓是由刀具所走的路線形成的，而與刀具的形狀無關(guān)。與此相反，在鑄造、成型和鍛造過程中需要專用工具來形成產(chǎn)品的幾何輪廓，這限制了產(chǎn)品的柔性化。 （3）經(jīng)濟性 選擇合適的工藝過程來加工小批量和大批量產(chǎn)品時，其成本相對較低。 在傳統(tǒng)加工中，在刀具和工件相接處的地方起主要作用的物理機制是工件的塑性變形或工件的可控斷裂，工件上的切削力是由比工件更硬的刀具的切削刃作用在工件上產(chǎn)生的。然而，許多新材料要么比傳統(tǒng)切削刀具硬，要么就不能承受傳統(tǒng)加工過程中的大切削力。特種加工能通過熱、化學、電化學和機械（具有高沖擊速度）間的相互作用來加工由那些高硬度、高強度的材料構(gòu)成的精密的零件。 機械的切削加工性是根據(jù)刀具壽命、切削功率要求和工件最終表面粗糙度來定義的。迄今為止，還不能用一個基本關(guān)系式來描述這三個因素之間的關(guān)系，因此，機械切削加工性是根據(jù)經(jīng)驗測試決定的。 4.1工藝過程的選擇 加工機床可以分為以下兩大類： （1）通過旋轉(zhuǎn)運動形成表面的機床 （2）通過直線運動形成平面或輪廓表面的機床 加工設備和加工過程的選擇主要取決于以下幾個因素： （1）工件的大小 （2）工件的輪廓 （3）加工設備的能力（主軸轉(zhuǎn)速、進給量、功率大?。? （4）尺寸精度 （5）工序數(shù)量 （6）要求的表面條件和產(chǎn)品質(zhì)量 例如，下圖描述了不同的傳統(tǒng)單元加工工藝過程所能達到的公差等級，這些數(shù)據(jù)能幫助你在符合產(chǎn)品要求的前提下選擇合適的加工工藝。 圖4-1加工過程的容差與三維數(shù)據(jù) 4.2傳統(tǒng)加工 傳統(tǒng)加工過程是通過塑性變形來去除工件材料的，這個過程需要工件和刀具直接接觸并且要通過工件和刀具之間的相對運動產(chǎn)生的剪切應力來形成切屑，這就需要刀具比工件更硬，以避免刀具的磨損。這兒討論的單元工藝過程是經(jīng)常會碰到的工藝過程中具有代表性的，章節(jié)最后的參考資料中有關(guān)于單元加工工藝更詳盡的描述。 傳統(tǒng)加工中的運動學 在傳統(tǒng)加工過程中，工件表面形狀是由刀具和工件之間的相對運動形成的，相對運動包括主運動和進給運動兩個基本運動。主運動是由機床產(chǎn)生，能使工件和刀具產(chǎn)生相對運動。進給運動是附加在主運動上且能使切削持續(xù)進行的運動，進給運動也需要一部分能量。這兩個運動一般情況下同時進行且運動方向正交。 雖然對車削、銑削、鉆削和磨削功能的定義沒有特別顯著的區(qū)別，但是加工工藝方面的專家已經(jīng)給有特定功能的組合或相關(guān)機器配置的工藝過程規(guī)定了專用術(shù)語?？梢愿鶕?jù)切削刃的基本類型將經(jīng)常使用的金屬切削刀具分為三類：單刃切削刀具、多刃切削刀具和砂輪。 動態(tài)穩(wěn)定性和振動 在選擇機床時需要考慮機床的振動穩(wěn)定性。在金屬切削過程中，刀具可能是以一定的振幅和頻率來加工工件的，這會引起切削力的過多變化，從而導致零件表面質(zhì)量不好以及會降低刀具的壽命。 切削中的強迫振動是由回轉(zhuǎn)零件旋轉(zhuǎn)不平衡、傳動機構(gòu)的缺陷以及多刃切削中的斷續(xù)切削中產(chǎn)生的周期性干擾力所引起的。自激振動往往發(fā)生在提高切削速度的時候，自激振動也稱為顫振。所有的自激振動是由在切削過程中機架和驅(qū)動系統(tǒng)間的負反饋回路產(chǎn)生的。機床的傳遞函數(shù)，在剛度和阻尼方面的特性，對整個反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性起關(guān)鍵的作用。在切削刀具和工件間測量的大多數(shù)機床的靜剛度大約為100000 lb-ft/in，當機床靜剛度達到1000000 lb-ft/in時性能很好，當其靜剛度為10000lb-ft/in時，機床性能不佳，但這種剛度的小型機床仍能用于低成本產(chǎn)品的生產(chǎn)。 機床的基本部件 先進的機床設計和制造理念消除了不同類型機床間的差別。50年前，大多數(shù)機床只有一種功能，如鉆孔或車削，而且只能單機操作。自動換刀裝置和數(shù)控系統(tǒng)（CNC）的出現(xiàn)使車床成為了車削中心，銑床成為了加工中心，這些多工藝過程的加工中心具有很多加工功能，例如車削、銑削、鉆孔、鏜孔和磨削。 機床床身支撐著主軸箱和工作臺，在選擇機床床身的材料時應考慮材料的硬度、耐磨性、熱膨脹系數(shù)、抗振性、抗腐蝕性以及成本。 工作臺或主軸箱安裝在導軌上，每種類型的導軌上都有一個沿床身軌道滑動的滑板，在這個滑板上面安裝工作臺或主軸。矩形導軌是最原始和最簡單的導軌，由于接觸面積大，具有剛度高、抗振性好等特性，而且能夠承受大切削力和沖擊載荷。由于導軌上靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)的不同，矩形滑板要經(jīng)歷粘滑運動，這種情況下會產(chǎn)生定位和進給運動的誤差。直線導軌也包括一個尾座和滑板，只是直線導軌采用了能消除粘滑的滾動軸承。直線導軌質(zhì)量輕而且操作時摩擦力小，因而能用較少的能量實現(xiàn)較快的定位，然而由于其表面接觸面積不大，導軌的剛度不夠高。 導軌上的滑板是由液壓裝置、齒輪齒條機構(gòu)或絲杠帶動的。液壓活塞成本低、動力強，但難于維護且精度較低，加工過程中產(chǎn)生的熱量會降低加工精度。電動齒輪齒條機構(gòu)易于維護且用于大范圍的運動，但精度不高且操作時消耗很多能量。電動絲杠是使用最普遍的，包括成本較低的一般絲杠和高精度的滾珠絲杠兩種。滾珠絲杠間隙小，非常適合刀具軌跡連續(xù)的數(shù)控機床，然而受限于滾珠和絲杠間的接觸面積，滾珠絲杠的剛度不夠高。 電動機是大多數(shù)機床的主要動力源，提供主軸旋轉(zhuǎn)、滑板移動以及一些輔助運動所需的動力。大多數(shù)電動機采用220V或440V的三相交流電。在調(diào)速時實現(xiàn)大的扭矩是機床和電動機設計過程中的所追求的目標。在最近幾年，主軸轉(zhuǎn)速提高得很快，例如5年前主軸轉(zhuǎn)速接近1600 rpm，而現(xiàn)在的主軸轉(zhuǎn)速能達到12,000 rpm或更高，然而高的轉(zhuǎn)速使振動加劇，這會給機械傳動帶來一定的困難。隨著電動機設計技術(shù)和控制技術(shù)的提高，現(xiàn)在也能實現(xiàn)快速調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。對于大多數(shù)高速和低扭矩機床來說，那些具有超過三速變速系統(tǒng)的機械系統(tǒng)已經(jīng)是不必要的了，電主軸的額定功率大概在3.7-112kW之間，平均能達到37Kw,而定位馬達的轉(zhuǎn)矩大概在0.2-115Nm之間。 由于扭矩是由主軸傳遞給刀具的，因此主軸的旋轉(zhuǎn)精度對于機床來說非常重要。影響主軸旋轉(zhuǎn)精度的主要因素有：軸承類型及其布置形式、潤滑和冷卻條件。 6