精密与特种加工-第1章-概论(教授专用)

1、2020/7/9、精密与特种工艺、王国军、2020/7/9、【路线名】精密与特种工艺【学时】3.2学时、2.6理论学时、6实验学时。 【课程种类】选择专业科目。 【性质任务】是本专业的重要核心课程之一。 涵盖原机械制造系统的专业教育中精密加工、特种工艺的课程内容。 本课程以系统精细加工技术为主线，在明确现代加工技术的基本原理和方法的基础上，以实现机械、物理、化学与复合精密加工的综合交叉与融合为重点，以培养和激励学生创新思维和能力为目标，全面了解精密加工、特种工艺与复合加工新技术的发展动态。 一、课程基本内容，2020/7/9，二、教材与工具书，2020/7/9，二、教材与工具书，王贵成，202

2、0/7/9，二、教材与工具书，2020/7/9，制造业在许多国家，特别是发达国家的国民经济中占有非常重要的位置，是国民经济的支柱产业。 第一章概论，2020/7/9，美国的68%财富来源于制造业的日本国民生产总值额的49%由制造业提供的中国制造业在工业生产总值中占40%的比例。 制造技术是把产品材料变成产品的技术的总称，是发展国民经济、制造业自身生存的重要基础技术，没有先进制造业国家真正的繁荣富强可以说是不可能地。2020/7/9、2020/7/9、常规切削加工方法、车削磨粉机钻孔、钻孔、常规加工方法具有悠久的历史，对人类的生产和物质文明发挥了重大作用，2020/7/9、传统切削加工技术面临严

3、峻的挑战1 )宇宙航行工业等对材料的高强度难加工材料的加工，如硬质合金、钛合金、耐热钢、不锈钢、宝石等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属和非金属材料的加工。2020/7/9，2 )特殊复杂表面加工，射流透平机叶片，整体透平机，注射模立体成形表面，动态视频再生，2020/7/9，2 )特殊复杂表面加工，冲模、冷拔型孔炮管内腔式线，2020/7/9，3 )特殊要求零配件的加工宇宙航行， 加工航空陀螺加工伺服阀细长轴的薄壁零配件加工弹性元件的加工-低刚性，2020/7/9，导弹系统陀螺质量直接影响其命中率，1kg陀螺转子质量中心偏离其对称轴0. 5nm，引起100m的射程误差和50m的轨道误差

4、。 因此，超精密加工技术与国防工业有着密切的关系。 弹道导弹攻击航空母舰的假想图，DF-21导弹，2020/7/9，大型天文望远镜镜片，直径2.4m，形状精度0.01m，像著名的哈勃太空望远镜一样，可以观察到140亿光年天体(六轴CNC研磨机)。 红外线探测器反射镜、其抛物面反射镜的形状精度为1m，表面粗度ra为Ra0.01m，其加工精度直接影响导弹的爆炸距离和命中率。 用于激光核聚变的曲面镜的形状精度小于1m，表面粗度小于Ra0.01m，其质量直接影响激光的光源性能。 服务的哈勃望远镜、2020/7/9、计算机上的芯片、磁盘基板、光盘基板等需要超精密加工技术。 电视录像机鼓、复印机感光鼓、各

5、种磁头、激光打印机多面体、喷码机喷墨头等，必须有超精密加工才能满足质量要求。2020/7/9，现代小型、超小型成像设备，例如通用相机、通用相机等各种透镜，尤其是光学曲面透镜、激光打印机、激光标识器等各种反射镜必须用超精密加工技术完成。 超精密加工床、设备和装置当然需要超精密加工技术。、2020/7/9，材料越来越难加工，零配件的结构和形状越来越复杂，对表面粗度和精度的要求越来越高，对机械制造部门加工超硬材料、复杂的表面和超精加工零配件等，生产和科技水平发展到现在的水平，是怎么破吗，2020/7 第一，解决了各种难加工材料的问题，第二，解决了各种复杂的表面加工问题，第三，解决了各种超精加工和具有

6、特殊要求的零配件加工问题。 例如，对表面质量和精度要求高、刚性低的零配件加工。高强度、高硬度、高韧性、高脆性金属和非金属材料的加工，如喷气汽轮机叶片、整体透平机、注射成型工艺模具的立体成型表面等，有必要解决以下三个问题吗？ 2020/7/9，1 .解决各种难切削材料的加工问题2 .解决各种复杂表面的加工问题3 .解决各种超精加工和具有特殊要求的零配件加工问题，对制造业提出新的要求，精密和特殊加工技术，2020/7/9，什么是精密加工？ 机械加工通常有粗加工、中加工、精加工。 显然，精密加工、高精度磨削是精加工。 精密加工是指加工精度和表面品质达到极高精度的加工技术，通常包括精密切削加工和精密磨

7、削加工。2020/7/9、精密加工的加工精度为1-0.1um、表面粗度Ra值为0.1-0.02um的加工。 加工方法有金刚车、金刚镗削、研磨、珩磨、录音带磨削、镜面磨削等，2020/7/9、精密加工尺寸精度10.1m、Ra值0.020.1 m超精密加工尺寸精度超过0.1m、Ra值不足0.01 m、2020/7/9、 什么是特种工艺？特种工艺不是用通常的手工工具或磨刀石切削加工工件，而是直接利用电能、电化学能、声能、光能等能源，或者选择几种能源的复合形式来加工材料。、2020/7/9、加工方法能量形式作用原理英文省略速度加工精度表面粗度的适用范围，电火花加工电能、热能熔化、煤气化edm 3030

8、0 mm/min0. 030.003 ra 100.04圆孔、方孔、异形孔、深孔、细孔、弯曲孔等，电火花加工EDM，2 9电火花线切割加工WEDM，加工方法的能量形式的作用原理英文省略速度加工精度表面粗度的适用范围，电火花线切割加工电能、热能熔化、气化WEDM 20200 mm/min0. 020.002 ra 50.32各种模具、塑料型、线切割机床、2020/7/9、2020/7/9电化学加工、加工方法的能量形式作用原理是：蚀刻速度加工精度的表面粗度适用范围简称电解加工、电解磨削、电铸、电化学能电镀、机械能量金属络离子阳极溶解、阴极沉积、磨削ECM、EGM、EFM、epm1000000mm/

9、min0. 1.0.0.1 ra1. 250.1.6旋涡论叶片、炮管105mm、锻造模等2020/7/9、激光加工方法能量形式的作用原理是：蚀刻速度加工精度的表面粗度适用范围、激光切割、打孔机、标记、焊接、热处理理光能量、热能LBT 0.010.001 Ra101.25精密加工小孔、狭缝及成形切断等2020/7/9、电子束加工加工方法能量形式的作用原理是：用英语省略蚀刻速度加工精度的表面粗度的适用范围，通过切割、打孔机、焊接电能、热能熔融， 气化EBM 0.010.001 Ra101.25难加工材料中微细孔、狭缝、蚀刻等2020/7/9，离子束加工加工方法的能量形式的作用原理是：蚀刻速度加工精

10、度的表面粗度适用范围，简称蚀刻、电镀、注入电能， 动能原子碰撞IBM为0.01 m Ra0.01超精密、超微量加工、研磨、蚀刻等，是2020/7/9、超声加工加工方法能量形式的作用原理，蚀刻速度加工精度的表面粗度适用范围用英文省略，切割、打孔机、雕刻音响能、机械能磨粒为USM 150 min0. 010.005 ra0. 630 .切1.6、加工硬、脆材料、2020/7/9、样品、2020/7/9、样品、2020/7/9工艺装备试制周期快速成形、2020/7/9、特种工艺特点，1主要用热能、光能、声能和化学能等)除去工件材料2，工具的硬度可以比被加工工件材料的硬度低，在某些情况下，例如激光加工

11、、电子束加工、离子束加工等加工中不需要使用任何手工工具。 在加工过程中，手工工具与工件之间不存在明显的机械切削力，工件不受机械功率，特别适合精密加工低刚性零配件. 2020/7/9，制造业是国民经济和综合国力的重要指标。 制造技术的发展取决于社会政治和经济等诸多因素。 1 )制造业资源配置发展方向：劳动密集设备密集信息密集知识密集2 )制造业生产规模发展方向：小批量、少品种、大批量、多品种可变批量3 )制造技术生产方式发展方向：手动机械化、单体自动化、刚性流水自动化、灵活自动化智能自动化，精密和特种工艺技术的地位和作用，2020/7/9，加工范围不限于材料强度、硬度等。 特种工艺技术主要不是通

12、过机械功率和机械能去除材料，而是通过其他能量(电、化学、光、声、热等)去除金属和非金属材料，完成工件的加工。 能够加工各种超硬材料、高脆性和热敏材料以及特殊的金属和非金属材料。 柔能克刚。 特种工艺不一定需要手工工具。 由于使用了手工工具，但与工件不接触，加工中手工工具与工件之间不存在明显的强力机械切削力，因此加工时不受工件强度和硬度的制约。 在加工超硬脆性材料和精密微细零配件、薄壁零配件、弹性零配件时，手工工具的硬度比被加工材料的硬度低。 精密和特种工艺的特点，2020/7/9，加工方法日新月异，向精密加工方向发展。许多特种工艺方法是对云同步进行精密加工的方法、微细加工方法，如电子束加工、离

13、子束加工、激光束加工等是精密特种工艺，精密电火花加工的加工精度达到微米级0.5-1m，表面粗度达到镜面Ra0.02m。 容易得到良好的表面品质。 由于加工中不会产生宏命令切屑，因此不会在工件表面产生强力的弹力和塑性形变，因此能够得到良好的表面粗度。 残馀应力、热应力、冷硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷小于机械截平面，尺寸稳定性好，不存在加工中的机械应变和大面积热应变。 利用精密和特种工艺的特点、2020/7/9、计算机技术优化特种工艺设备的操纵系统、电源系统，建构综合参数自适应系统、数据库等，建立特种工艺的CAD/CAM和FMS系统。 在工程化和产业化的方向上不断改善，提高高能量束源的质量，开发大功率、高可靠性、多功能、智能化的加工设备。 向超精密化和小型化的方