《先进制造技术》-第三章-先进制造工艺技术.ppt

1、第三章先进制造技术、3.1概要3.2材料强制成形技术3.3超精密加工技术3.4高速加工技术3.5快速原型制造技术3.6微细加工技术3.7表面工程技术3.8现代特种工艺技术， 第一节概要3.1.1机械制造技术定义和内涵3.1.2先进制造技术的产生和发展机械制造工艺的三个阶段：零配件空白对照的成形准备阶段机械切削加工阶段表面改性处理阶段上述阶段划分逐渐模糊、交叉，进而形成一个，3.1.1机械制造工艺定义和内涵、产品材料、成品半成品、机械制造工艺20世纪初，m级的转移1950年代末，实现了m级的加工精度的现在达到了10nm的精度水平。 切削加工速度20世纪前，碳钢，耐热温度为200C，低于10m/m

2、in。 20世纪初，高速钢，500-600C，30-40m/min； 20世纪30年代，硬质合金，800-1000C，数百米/min； 目前的陶瓷、金刚石、立方氮化硼、1000C以上、千到几千米/min。 3.1.2先进制造工艺的产生和发展，切削速度随手工工具材料的变更而提高，新型工程材料的应用类型：超硬材料、超塑性材料、高分子材料、复合材料、工程蜂窝混合双打等对制造工艺有所贡献：改善手工工具的切削性能，促进加工设备改善的特种工艺技术的发展。 自动化和数字化工艺装备的发展单机自动化系统自动化刚性自动化柔性自动化综合自动化，空白对照成形技术少，无量发展。 例如熔融型精密铸造、精密锻造、精密冲孔、

3、低温挤出等新工艺。 表面工程技术的形成和发展表面工程：通过表面涂层、表面改性、表面加工、表面复合处理改变零配件的表面形态、化学成分和组织架构，获得与基材不同性能的应用技术。 例如电镀、无电解电镀、物理气相沉积、化学气象成长、喷涂、化学热处理、激光表面处理、络离子注入等。 第二节材料强制成形技术，3.2.1精密洁净铸造成形3.2.2精密高效金属塑性成形工艺3.2.3粉末锻造成形工艺3.2.4高分子材料注射成型工艺，机械零件成形方法：通过强制成形将特定的边界和外力约束成形，例如铸造、除去锻压成形的材料从基体分离成形，例如车， 磨粉机、刨削、磨削、电火花、激光切割沉积成形是将材料有规律地结合起来堆积

4、成形，如快速原形制造、焊接等。自硬砂精密砂模铸造黏土砂造型铸造件质量差、生产效率低、劳动强度大、环境污染严重的自硬树脂砂造型高强度、高精度、高崩解性低劳动强度，适用于各种复杂铸造件内核的铸造件壁厚2.5mm、3.2.1精密洁净铸造、精密铸造成型技术。 高紧急实砂模铸造提高了铸造模型强度、刚性和硬度，减少了金属液在浇注凝固时的型壁移动，减少了金属消耗，减少了缺陷，提高了精度，提高了粗糙度2-3级，空气打孔机造型，消失模型铸造利用发泡塑料作为铸造模型，在其周围填充砂，无论上下型，发泡塑料在浇注中气化。 能避免砂型倒塌，可消除型拔模斜度，减小铸造件壁厚，表面美观，尺寸精确，无毛刺，得到质量少的精密铸

5、造件，发泡塑料型造型浇注过程铸造件，特殊浇铸工艺型：冲压铸造，低压铸造，熔铸真空铸造，挤压铸造等。 冲压铸造：模具，用冲压浇注代替重力浇注，铸造件精确，表面清洁，内部致密。模具压铸机的压铸件过程、合型压铸件模具开放、清洁的能量代替瓦斯气体炉而对感应电炉空气的污染无砂和少砂铸造如压铸、金属型铸造、挤出铸造等清洁无毒材料有无毒无味变质剂、精炼剂、胶粘剂等高崩解性型砂工艺的树脂砂， 酯类化合物硬化水玻璃砂工艺废弃物的再生和综合利用铸造旧砂再生回收、溶解渣处理和综合利用铸造机械人或机械人清洁(绿色)浇铸工艺、铸造过程修正机仿真在修正机上进行虚拟铸造，分析预测铸液充填和凝固过程，预测不合理的铸造工艺缺陷

6、，以便能在不同的铸造工艺方案上在铸造过程的仿真发展六十年代中丹麦学者开始用计算机仿真铸造件的凝固过程之后，工业国相继开发了铸造过程的计算机仿真软件。 例如，德意志的MACMAsoft软件、英吉利的Procast软件、清华高等院校的f、铸造过程计算机仿真、精密模具锻造利用模具锻造设备锻造件形状复杂且精度高的模具锻造技术，比通常的锻造件高出12个精度等级。 3.2.2精密高效金属塑性成形工艺、模具锻造原料普通模具锻造除垢精密模具锻造工艺、圆锥齿轮精密模具锻造工艺、超塑成形超塑性现象：在一定的内部条件(如晶粒形状、相变)和外部条件(如温度、应变速度)下，表现出异常低的流变学阻力的目前，亚金属铅、铝、

7、铜等合金的超塑性金属超塑性类型：细粒超塑性(恒温超塑性)内在条件：具有均匀稳定的等轴细粒组织的(10m )外在条件：特定的温度和变形速度(10-4-10-5min-1 )。 相变超可塑性(环境超可塑性)在材料相变点的温度循环中变化的同时，对试样负荷。 超塑成形工艺应用航空器钛合金总成，原本需要几十个零配件组成，经超塑成形后，可一次成型，大大减轻了部件质量，提高了结构强度。 将超塑性等温模锻造片加热至超塑性温度，并在压力作用下产生超塑性变形，直至与模具贴合为止。 超塑性气体压强成形、精密冲裁呈纯剪切分离冲裁工艺，通过模具改良提高精度，可达到IT6-9级、Ra1.6-0.4m。 3种光洁冲裁模具结

8、构、椭圆模圆模倒角刀尖、负间隙冲裁、齿圈压紧精加工、精密冲裁、轧辊轧制工艺用轧辊对原材料采用连续变形加工工艺，生产率高，质量好，材料消耗少。辊锻造轧制、辗环轧制、3.2.3粉末锻造成形工艺、粉末制取、粉末锻造成形工艺、粉末冶金精密锻造、压塑成型、型坯烧结、锻造前加热、锻造、后处理、粉末锻造品精度高，力学性能好的组织无偏析，无各向异性现象，疲劳寿命比常规锻造提高20%，高速钢的寿命短、粉末锻造模具、注射成型工艺原理、3.2.4高分子材料注射成型工艺、粉状塑料注入、螺杆推进、加热区域输送、分流梭、喷嘴喷出、型腔注入、注射成型工艺工艺、蒸发制冷成形、瓦斯气体辅助成形、注射成型工艺新技术、瓦斯气体辅助

9、注射成形原理、注射压缩成形：用低注射压力成形薄肉制品整体压缩注射成型工艺、模具滑动合成成型法与空心制品不同，材料复合物、模具滑动合成成型原理、剪切场控制取向成型法：使材料纤维的取向与流动方向一致，提高熔合线强度，消除收缩孔和收缩痕迹。 剪切场控制取向成形法的原理是，不需要直接搅拌注射模塑法的造粒过程，可以将填充剂均匀地分散在沉积基质树脂中，直接射出产品。、直接注塑机螺杆压缩级剖视图、第三节超精密加工技术3.3.1概要3.3.2超精密切削加工3.3.3超精密磨削加工3.3.4超精密加工的工作母机设备3.3.5超精密加工环境、促进目前精密、超精密加工内包产品小型化提高零配件兼容性，提高组装生产效率

10、。 例如，如果1kg陀螺仪重心偏离0.5nm，则引起100m导弹射程误差、50m轨道误差的民兵型洲际导弹陀螺仪的精度为0.03-0.05，着落精度误差为500m，MX战略导弹陀螺仪的精度提高1位， 着落精度误差只有50-150m的人造卫星轴承的孔轴表面粗度为1nm，其真圆度和圆柱度都以nm为单位的航空器的发动机叶片加工精度为60m12m，粗糙度为Ra0.5m0.2m，发动机效率为89% 94%； 磁盘头和磁盘之间的距离目前可以达到0.3m，近期可以达到0.15m。 与超精密加工相关的技术范围超精密加工反应历程的手工工具磨损、碎屑的生成规律、磨削反应历程、加工残奥表对表面质量的影响等具有特殊性的

11、超精密加工式手工工具、砂轮及其制造工具的刃磨、硬质合金砂轮修整后的超精密加工机械设备机床的精度、刚性、耐振性， 微量进给机构精密测量和补偿技术有相应水平的检测装置，具有在线检测和误差补偿的严格工作环境恒温、净化、防震、防震等。 超精密切削对手工工具要求极高的硬度、极高的耐用度和极高的弹性模数，保证刀具寿命和尺寸耐用度的刀口能够非常尖锐地磨削，刀口半径的值极小，能够实现超薄切削厚度的刀口无缺陷，刃形不转印在加工表面上，粘接性好，化学亲和性小3.3.2超精密切削加工，天然单晶金刚石斩首大刀性能特点极高的硬度HV6000-10000，TiC为HV2400，WC为HV2400尖溜溜能够磨削刀尖半径毫微米，普通刀具达到5-30m，与非铁金属的摩擦系数低， 亲和力小，与铝的摩擦系