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製造:一種將材料成型轉換成產品的過程,其包含產品設計及生產方式,和技術的研發製造過程整合須符合下列要求:1.產品須完全符合設計要求與規格。2.產品須由最經濟的加工方法完成。3.品質控制須包含在每一加工程序中。4.保持高度競爭能力,製造方法須具有高度彈性(彈性製造系統),以利於及時反映市場需求,變化產品,製造比例、數量及交貨期限。5.整體製造程序為一大系統,每一單元加工程序彼此關連。可以模型分析來研究關於市場變化,產品設計,材料費用,和製造方法等對產品質的成本之影響。6.高度產能的追求-材料、機器、能源、資金、即技術的最佳化使用。一、IntroductionDetritionofproductneed•marketinginformation•maybenewproductor•revisedproducts.•Conceptualdesignandevaluation;feasibilitystudy.•Designanalysis;codes/seandedIncluding:reviewphysicalandanalyticalforces,stresserdeflectionmodels.,andoptimalpartshape.Prototypeproduction;Computer-aidedeastingandevaluationDesign(CAD)•產品定義及市場調查產品概念設計及可行性評估設計分析(產品分析模型及實體模型)(Prototype原型製作與測試評估•產品設計及製造流程PilotproductionPackagingmarketandSalesliteratureCualitycontroleitheratthisslageorperiodicallyduringproduction.TheseisanimportantaspectofProductdrawings;Instructionmanualsproductmanut.(betterwaycontrolthroughoutthemanufacturingprocess)(修正產品的設計,材料選用or製造方法)ProductionInspectionandqualityAssuranceComputer-aidedmanufacturingandprocessplanning.(CAMandCAPP)Computer-intermanufacturing.(CIM)Productdrawings;InstructionmanualsMaterialspecification;processandequipmentselection;safetyreviewProduct1.改變材料形狀的加工:casting,coldforming,hotforming,rolling,forging,extrusion,drawing,powermetallurgy,injectionmolding.2.按尺寸切削加工:a.turning,boring(搪),drilling,milling,grinding,hobbing,routing(切槽)b.非傳統:ultrasonic(超音波),electricaldischarge(放電加工),opticallasers(雷射切割),eolectroarcrasive-jetmaching(磨料噴射切削),3.Joint(聯結):a.welding(熔接),b.soldering(軟焊),c.brazing(硬焊),d.sintering(燒結),e.pressing(壓接),f.riveting(鉚接),g.screwfastening(螺絲接),h.adhesivejoining(黏接).4.Finishingoperation(表面加工):polishing(磨光),honing(搪磨),lapping(研磨),surfacetreatingcoating.製造程序的分類二、Casting鑄造:傳統鑄造法,現代鑄造。鑄造程序:製模→熔融金屬→澆注(入模)→[冷卻]→鑄件清洗→回收鑄模。2.1砂模鑄造SandCasting:砂模種類(依pattern來分)1.可取出模:用模砂包覆於模型的四周,然後自砂中取出模型,以融化的金屬來填補所產生的鑄穴。2.可消失模:用聚苯乙烯所製埋入砂中不取出,當熔化金屬注入鑄模時,聚苯乙烯被汽化而從砂之孔隙逸出模化。Molding――Patternmaking、Coremaking、Gatemaking鑄造程序圖↓Sand→Mold↓Meltingof→Pouringinto→Casting→Heattreatment→Cleaning→Inspectionmetalmold&finishingDefectsFurnaceSolidificationshakeoutAdditionalheatpressureRemovalofriserstreatment.tightnessandgates.dimensions造模程序、模型、模砂、砂心、機械設備、金屬,和澆注以及鑄件的清洗。2.2TypeOfSandMolds1.Green─SandMolds:themostcommonmoldmaterial,whichismixedofsand、(leastexpensive)clay,andwater.由溼模砂所製成,其為砂、黏土及水(溼砂模)的組成,顏色為深棕色或黑色。(未曬乾之砂)2.Skin─DriedMolds:一般常用有二種。(表面乾砂模)A.在模型外圍四周堆上一層厚約1╱2吋(約12.7mm)的一種混合黏結劑之模砂,當乾燥後,會在模型上留一層硬的表面,而模型內部的砂仍填以溼砂。B.整個模型皆用溼砂製成,而以噴霧劑或噴液劑來塗敷表面,然後加熱以硬化之。所用之噴料:亞麻子油、糖蜜水、膠化澱粉…等。優點:a.Generallyusedforlargecastingbytheirhigherstrength.b.Strongerthengreen─sandmoldsandimpartbetterdimensionalaccuracyandsurfacefinishtothecasting.缺點:a.Distortionofmoldisgreater.b.Productionrateisslower.3.Dry─SandMolds:完全由粗模砂及黏結劑相混合而得,此砂模在鑄造前(乾砂模)須先在爐中烘乾,所以砂箱須是金屬製成。優點:澆鑄時不易變形,且不會發生有害汽泡。製造優良鑄件的重要因素2.3Majorcomponentsofsandmolds◎Gatingsystem(澆口系統):使熔化金屬進入模穴的通道,通常由豎澆池,豎澆口或垂直通路和一澆口所組成。◎Pouringbasinorpouringcup:熔化金屬入口◎Sprue(豎澆口道):熔化金屬流入之通道(downward)◎Riser(冒口):有二種openriserandblindriser.供應額外熔化金屬得以進入鑄件模穴中,以補償鑄件之收縮,其剖面應大,以便熔化時間儘可能加長,且位置應靠近厚剖面的地方,以補償較大的收縮,若位於頂部,重力會幫助金屬進入鑄件的適當地方。Blindriser:鐘頂形冒口,位於上砂箱,通常是直接置於澆口上方,即金屬進入模穴處,如此在澆鑄時,該處金屬進入時間較模穴內晚,溫度較高。◎Cores(砂心):由模砂製,置入模穴中,以產生中空區。◎Vents(通汽口):藉以帶走當熔融金屬進入和砂模接觸時所產生的氣體,及原在模內的氣體。a.金屬流入砂模內時,擾流應愈少愈好。澆鑄小鑄件時,澆口應在模穴的底部或靠近底部的地方。b.藉控制金屬流動或使用乾砂心的方式來避免沖蝕通道或模穴表面。c.金屬進入模內,使之具方向性的凝固,由模子表面向最熱的金屬處進行,以保持都有熔化金屬來補償鑄件的收縮。d.防止熔渣或其他外物進入模內,通往模子的澆口須稍加限,以使有時間讓顆粒浮起,進入撇渣器,澆池也可作成以烘乾的砂或陶瓷材料做成的過濾器,以過濾金屬液及控制金屬流動。澆口系統設計應考慮之因素2.4製造砂模過程:1.置模型於造模板上(moldingboard),且將下砂箱置於此板上。2.放面砂(乾分模砂,partingsand,細晶粒的乾細砂,沒有強度,防止相黏)3.堆砂:(模砂經篩選後覆於模型上,並壓實,須完全填滿下砂箱)(如搥擊不實,在搬運或以澆入熔鐵產生衝擊時,模型會分裂,若過緊,則水汽和汽體無法逸出)4.加底板,並翻轉下砂箱,除去造模板,並加上一上砂箱。5.置模型,並於二模型間加一些分離砂。6.將一錐形豎澆口銷(spruepin),直立置於離模型約1吋(25m)處,以便能留一直立豎澆口。7.如製造下砂箱之方法填砂,搥擊,並於模型四周刺穿若干透氣孔。8.抽出豎澆銷,並於頂部漏斗形開口,以便澆注金屬。9.分離上、下砂箱,取出模型。10.切出模穴和豎澆口間的通道,Gate(runner)(由深入淺,由寬而窄,與模穴相接處截面最小,以便金屬澆入後,可在澆口處,敲斷通道的金屬。11.復合上、下砂箱。12.開冒口。13.澆注後敲掉多餘的部份,打掉即成型。☆.取木模時,先以毛筆沾水,將模型周圍的砂弄溼,使模型邊緣可以牢固,鬆動模型前,以起模釘,釘入模型中,並在各方輕敲此釘,而後垂直取出模型。☆.欲澆注前,取鐵塊置於砂箱上,以避免澆後會浮起來。☆.除作一riser生口外,應作cavities排氣用。☆.模型製作時需加一裕度,以防止熱脹冷縮。收縮比例通常不必一一計算,可用縮尺來量各種材料。(shrinkrule)MaterialShrinkageallowanceCastiron1╱8in╱ft8mm╱mCaststeel1╱4in╱ft14mm╱mAl5╱32Brass3╱162.5模型:可由木材、塑膠,或金屬製成,材料的選用乃依據鑄造工件大小、形狀、尺寸精度,鑄件量多寡及鑄造方法而定。由鑄件形狀來決定模型的製作一般可分為單件模型(one-piecepattern)及分離式模型(splitpatterns)。Splitpatternsareusedforthecastinghavingthecomplicatedshape.應付鑄造過程中收縮、起模、加工、變形和搖動,所造成工作尺寸的不精確,模型製作上須預留裕度。Shrink收縮發生於:1.由液態金屬冷卻至固態成型前。2.相變化。(液→固)3.在固態時由高溫至室溫時。Draft.起模:於砂模中取出模型時,置一起模斜度,以避免與模型接觸的砂模邊緣會有撕裂的情形。模型由於起模而留下的外部尺寸為1╱8~1╱4in╱ft(1.04%~2.08%)內孔的起模約3╱4in╱ft。加工裕度finish:鑄件切削所需的尺寸,通常以加工符號標示於鑄造零件的細部圖上。Distortion.變形裕度→(1╱8in)generallyfor小型和普通尺寸Onlyhappenincoolingprocess.(U形鑄件)Shake.搖動:取模型時,沿各方向輕敲,以擴大模穴而便於起模,一般可忽略。But大型鑄件或不切削加工,即與其他工作配合者,需考慮之。可藉稍為縮小模型尺寸來處理。2.5.1PatternAllowances模型裕度※尖銳的內角作成圓角以清除因金屬收縮而引起的裂痕。(凹入連接表面or兩相交平面交角處)※圓角和內圓角實際上是幫助取模型時,不會使得模型砂脫落。※有突出物或外伸件時,可利用製作模型鬆動件以利於取模。(鳩尾滑塊的嵌條塊鑄件)砂心製造:乾砂心(表面光滑度較佳)及溼砂心二種。製作砂心盒(corebox)→作砂心→烘烤→置於砂模內※Chaplets(金屬、低熔點、額外的支持),可用於大或複雜形狀的砂心。(但不可太多,以免不易熔化)a.Squeezermachineb.JoltMachinec.Jerticalflasklesmoldingd.Sandslinjerse.Impactmo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