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先进制造技术作业 专业:机械设计制造及其自动化 班级:B140233 姓名:杨艳平 学号:B14023310运用先进制造工艺技术加工的事例及加工过程一、材料成形制造技术材料成形制造工艺多利用模型使原材料形成零件或毛坯。材料成形加工过程中,原材料的形状、尺寸、组织状态,甚至结合状态都会改变。由于成形精度一般不高,材料成形制造工艺常用来制造毛坯。也可以用来制造形状复杂但精度要求不太高的零件。材料成形工艺的生产效率较高。常用的成形工艺有铸造、锻压、粉末冶金等。 (一) 铸造 铸造是将液态金属浇注到与零件的形状尺寸相适应的铸型型腔中去,冷却凝固后获 得毛坯或零件的工艺方法。基本工艺过程为造型、熔炼、浇注、清理等。由于合金铸造 时的充型能力、收缩及其它因素影响,铸件可能会存在组织不均匀、缩孔、热应力、变 形等缺陷,使铸件的精度、表面质量、力学性能不高。尽管如此,由于适应性强,生产成本低,铸造加工依然得到十分广泛的应用。形状复杂,尤其有复杂内腔零件的毛坯常 采用铸造。 目前生产中常用的铸造方法有普通砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、 低压铸造、离心铸造等。其中,普通砂型铸造应用最广。(二) 锻压 锻造与板料冲压统称为锻压。锻造是利用锻造设备对加热后的金属施加外力进行塑 性变形,形成具有一定形状、尺寸和组织性能的零件毛坯。经过锻造的毛坯其内部组织 致密均匀。金属流线分布合理,提高了零件强度。因此,锻造常用于制造综合力学性能 要求高的零件的毛坯。 锻造可分为自由锻造、模型锻造和胎模锻造。 自由锻造是将金属置于上下抵铁之间进行金属塑性变形, 利用自由流动的规律成 形。成形效率低,精度低。一般用于生产批量较小,形状简单的锻件。 模型锻造是将金属置于锻模的模膛中变形,金属的塑性流动受到模膛的限制,成形 效率高,精度高,金属流线分布更加合理。但由于模具制造费用很高,通常用于大批量 生产。与自由锻造相比,模型锻造时需要的锻造力大,不能用于大型锻件的锻造。 胎模锻造是在自由锻造的设备上利用胎模对金属进行锻造。胎模制造简单, 成本 低,成形方便,但成形精度不高,常用来生产精度要求不高的小锻件。 板料冲压是在压力机上利用冲模将板料冲压成各种形状和尺寸的制件。冲压加工具 有极高的生产率和较高的加工精度,其加工形式有冲裁、弯曲、拉深、成形等。冲裁是 将板料冲压成各种平面制件。弯曲、拉深等成形工序将板料冲压成各种立体制件。板料 冲压在电气产品、轻工产品、汽车制造中有着十分广泛的应用。(三) 粉末冶金 粉末冶金是以金属粉末或金属与非金属粉末的混合物作为原料,经模具压制、烧结 等工序,制造某些金属制品或金属材料的工艺方法。它既可以生产特种金属材料,又可 以生产少无切削加工的金属零件。粉末冶金制品的材料利用率能达到95 , 可大量减 少切削加工的投入,降低生产成本,因此在机械制造中获得日益广泛的应用。由于粉末 冶金所用蹬粉末原料价格高,成形时粉末的流动性差,零件形状的和大小受到一定的限 制。粉末冶金制件内部存在一定量的微小孔隙,其强度比铸件或锻件约低20 30 , 且塑性、韧性也较差。 粉末冶金生产的工艺流程包括粉末制备、混配料、压制成形、烧结、整形等。其中 粉末的制备与混配料工序通常由提供粉末的厂商完成.二、电火花加工 电火花加工,是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法,又称放电加工或电蚀加工。 电火花加工原理如图1.1所示。进行电火花加工时,工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中,或将工作液充入放电间隙,通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当极间间隙达到一定距离时,两极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。电火花的发展现状如图1.2 图1.3。 三、激光加工 激光具有亮度高、方向性强、单色性和相干性好等性能,加上激光的空间控制性和时间控制性很好,易获得超短脉冲、尺度极小的光斑,能够产生极高的能量密度和功率密度,足以融化世界上任何金属和非金属物质,特别适用于材料自动化加工,而且对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大。与计算机数控技术相结合,激光加工系统为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔道路,激光加工技术已成为工业生产自动化加工生产的关键技术,并具有普通加工技术所不能比拟的优势。 激光加工质量的保证和提高在很大程度上是取决于成熟的激光加工工艺技术,即确定加工的最佳工艺参数,它是随激光技术不断发展并经过大量的应用研究与实践而逐渐积累完善起来的。可以这么说,激光加工技术的发展,就是激光加工工艺技术的提高和完善。实时检测系统为激光加工机的研制生产提供研究加工工艺的手段,在此基础之上应该进一步从单纯监测走向监控,实现对最佳加工光参量的实现控制,保证用户在使用时的效果.是利用激光束与物质相互作用的特性,对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术。激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门,对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用激光切割机激光的最初中文名叫做镭射这一理论是说在组成物质的原子中,有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上,在高能级上的粒子受到某种光子的激发,会从高能级跳到(跃迁)到低能级上,这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光,而且在某种状态下,能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做受激辐射的光放大,简称激光。激光主要有四大特性:激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。激光的高亮度:固体激光器的亮度更可高达1011W/cm2Sr。不仅如此,具有高亮度的激光束经透镜聚焦后,能在焦点附近产生数千度乃至上万度的高温,这就使其可能可加工几乎所有的材料。激光的高方向性:激光的高方向性使其能在有效地传递较长的距离的同时,还能保证聚焦得到极高的功率密度,这两点都是激光加工的重要条件。激光的高单色性:由于激光的单色性极高,从而保证了光束能精确地聚焦到焦点上,得到很高的功率密度。激光的高相干性:相干性主要描述光波各个部分的相位关系。正是激光具有如上所述的奇异特性因此在工业加工中得到了广泛地应用。激光已广泛应用到激光焊接、激光切割、激光打孔(包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等)、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光

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