制造一种将材料成型转换成产品的过程

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