先進(jìn)制造工藝與裝備

1、第三章 先進(jìn)制造工藝與配備.3.1先進(jìn)成型技術(shù)3.1.1精細(xì)鑄呵斥型技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：1鑄件尺寸準(zhǔn)確，少切削或無(wú)切削。2鑄件內(nèi)部質(zhì)量好，力學(xué)性能高。3降低金屬耗費(fèi)與廢品率4簡(jiǎn)化工序，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。5改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)消費(fèi)率。.1.熔模鑄造熔模鑄造又稱失蠟法精細(xì)鑄造，是一種少切削或無(wú)切削的精細(xì)鑄造工藝，是精細(xì)鑄造行業(yè)中的一項(xiàng)優(yōu)良的工藝技術(shù)，其運(yùn)用非常廣泛。 .所謂熔模精細(xì)鑄造工藝，簡(jiǎn)單說(shuō)就是用易熔資料例如蠟料或塑料制成可熔性模型簡(jiǎn)稱熔?；蚰Ｐ?，在其上涂覆假設(shè)干層特制的耐火涂料，經(jīng)過(guò)枯燥和硬化構(gòu)成一個(gè)整體型殼后，再用蒸汽或熱水從型殼中熔掉模型，然后把型殼置于砂箱中，在其周圍填充干砂外型，最后將鑄

2、型放入焙燒爐中經(jīng)過(guò)高溫焙燒如采用高強(qiáng)度型殼時(shí)，可不用外型而將脫模后的型殼直接焙燒，鑄型或型殼經(jīng)焙燒后，于其中澆注熔融金屬而得到鑄件。 .主要特點(diǎn)：鑄件尺寸精度較高 鑄造復(fù)雜的鑄件。如噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片，其流線型外廓與冷卻用內(nèi)腔，用機(jī)械加工工藝幾乎無(wú)法構(gòu)成。合金不受限制，特別可以精細(xì)鑄造高溫合金鑄件。.2.壓力鑄造壓力鑄造簡(jiǎn)稱壓鑄的本質(zhì)是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。高壓、高速是壓力鑄造的重要特征。.壓鑄有以下三方面優(yōu)點(diǎn)：1. 產(chǎn)質(zhì)量量好鑄件尺寸精度高；外表光潔度好；強(qiáng)度和硬度較高，強(qiáng)度普通比砂型鑄造提高2530，但延伸率降低約

3、70；尺寸穩(wěn)定，互換性好；可壓鑄薄壁復(fù)雜的鑄件。例如，當(dāng)前鋅合金壓鑄件最小壁厚可達(dá)0.3mm；鋁合金鑄件可達(dá)0.5mm；最小鑄出孔徑為0.7mm；最小螺距為0.75mm。2.消費(fèi)效率高機(jī)器消費(fèi)率高，例如國(guó)產(chǎn)J3型臥式冷空壓鑄機(jī)平均八小時(shí)可壓鑄600700次；壓鑄型壽命長(zhǎng)，一付壓鑄型，壽命可達(dá)幾十萬(wàn)次，甚至上百萬(wàn)次；易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。.3.經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)良由于壓鑄件尺寸準(zhǔn)確，外表光潔等優(yōu)點(diǎn)。普通不再進(jìn)展機(jī)械加工而直接運(yùn)用，或加工量很小，所以既提高了金屬利用率，又減少了大量的加工設(shè)備和工時(shí)；鑄件價(jià)錢廉價(jià)；可以采用組合壓鑄以其他金屬或非金屬資料。既節(jié)省裝配工時(shí)又節(jié)省金屬。 .缺陷 1. 壓鑄時(shí)由于液

4、態(tài)金屬充填型腔速度高，流態(tài)不穩(wěn)定，故采用普通壓鑄法，鑄件易產(chǎn)生氣孔，不能進(jìn)展熱處置；2. 對(duì)內(nèi)凹復(fù)雜的鑄件，壓鑄較為困難；3. 高熔點(diǎn)合金如銅，黑色金屬，壓鑄型壽命較低；4. 不宜小批量消費(fèi)，其主要緣由是壓鑄型制造本錢高，壓鑄機(jī)消費(fèi)效率高，小批量消費(fèi)不經(jīng)濟(jì)。P90轎車缸體例子 .3.消逝模鑄造最普遍適用的方法是把涂有耐火資料涂層的模型放入砂箱，模型周圍用干砂充填緊實(shí)，澆注液態(tài)金屬，取代泡沫塑料模型，這種鑄造工藝被稱為：消逝模鑄造EPC .圖1 消逝模工藝的砂箱和澆注表示圖 .消逝模鑄工藝的優(yōu)點(diǎn) 技術(shù)方面 1模型設(shè)計(jì)的自在度增大 新工藝有能夠進(jìn)展外型設(shè)計(jì)，并完全可以從第一階段就能在模型上添加一些

5、附加功能。例如：柴油預(yù)熱器有一個(gè)特殊功能部件，它可采用消逝模鑄造工藝進(jìn)展制造，而不能采用傳統(tǒng)鑄造方法消費(fèi)。 2免除了鑄件消費(fèi)中運(yùn)用的砂芯 3很多鑄件可以不要冒口補(bǔ)縮 4提高鑄件精度 可獲得外形構(gòu)造復(fù)雜，可100反復(fù)消費(fèi)高精度鑄件，可使鑄件壁厚偏向控制在-0.15 0.15mm之間。 5在模型接合面不產(chǎn)生飛邊 .6具有減輕鑄件分量約1/3的優(yōu)勢(shì) 7減少加工余量 可以減小機(jī)加工余量，對(duì)某些零件甚至可以不加工。這就大大減少了機(jī)加工和機(jī)床投資。 8與傳統(tǒng)空腔鑄造相比，模具投資下降。 9完全消除了傳統(tǒng)的落砂和出芯工序 .圖2 消逝模模型和鑄件 .經(jīng)濟(jì)方面 1可整體消費(fèi)復(fù)雜鑄件 采用新工藝設(shè)計(jì)，分塊模型可

6、膠合組成整體模型，鑄成復(fù)雜整體部件，對(duì)比原先多個(gè)鑄件組合裝配部件如柴油預(yù)熱器而言，可獲益1到10倍。 2減少車間人員 建立消逝模鑄造工廠，所雇員工數(shù)量少于傳統(tǒng)鑄造工廠，因此該當(dāng)思索這一要素。 3鑄造工藝靈敏 鑄造工藝的靈敏性非常重要，由于新工藝有能夠同時(shí)消費(fèi)在砂箱中變化放置大量類似的或不同的鑄件，澆注系統(tǒng)也因此非常靈敏。同時(shí)還改善了任務(wù)條件。 .圖3 消逝模鑄造車間 .3.1.2精細(xì)塑性成形技術(shù)1.零件軋制成形 零件軋制技術(shù)是冶金軋制技術(shù)與機(jī)械鍛壓加工技術(shù)交叉、延伸與開(kāi)展的產(chǎn)物。由于零件軋制技術(shù)具有高效、低耗、清潔等優(yōu)點(diǎn)，因此其運(yùn)用遭到國(guó)內(nèi)外的廣泛注重。 。.與機(jī)械制造中的切削(其成形特征為延

7、續(xù)、部分、去除成形)、鍛造(其成特征為斷續(xù)、整體、塑性成形)方法比較，軋制方法成形特征是延續(xù)、部分、塑性成形。零件軋制較之鍛造也有其缺乏之處，即模具復(fù)雜、尺寸大、設(shè)備通用性差、工藝調(diào)整難度大等。因此，軋制技術(shù)適宜于批量大的零件消費(fèi)和專業(yè)化工廠的消費(fèi)。2. 零件軋制成形的優(yōu)缺陷.(1)零件軋制的根本類型 零件軋制又稱回轉(zhuǎn)成形，其特征是工具或工件回轉(zhuǎn)，或工具與工件都回轉(zhuǎn)。零件外形不同，軋制方式不同，零件軋機(jī)方式也不同見(jiàn)P101圖3-10.2.汽車覆蓋件成形汽車覆蓋件大多是大型薄板沖壓件.1汽車覆蓋件的構(gòu)造特點(diǎn)1總體尺寸大2相對(duì)厚度小3方式復(fù)雜4輪廓內(nèi)部帶有部分外形.把汽車覆蓋件的構(gòu)造組成進(jìn)展分解，

8、可以先確定各根本外形的變形特點(diǎn)，再把各根本外形之間的相互影響思索進(jìn)去，就可以分析出汽車覆蓋件的主要變形特點(diǎn)，判別出各部位的成形難點(diǎn)，預(yù)先制定相點(diǎn)策。根本外形主要有直壁軸對(duì)稱外形(包括變異的直壁橢圓外形)、曲面軸對(duì)稱外形、圓錐體外形以及盒形外形等每種根本外形都可分解成由法蘭外形、輪廓外形、側(cè)壁外形、底部外形組成。.2汽車覆蓋件的沖壓成形特點(diǎn)1一次拉伸成形2拉脹復(fù)合成形3部分成形4變形途徑變化.3汽車覆蓋件設(shè)計(jì)的消費(fèi)流程制件設(shè)計(jì)-工藝分析-計(jì)算機(jī)模擬-模具設(shè)計(jì)-制造-調(diào)試-返修。計(jì)算機(jī)模擬1運(yùn)用軟件：美國(guó)的DynaForm；日本的AutoForm2特點(diǎn)：a縮短模具制造時(shí)間 b節(jié)省費(fèi)用 c提高零件的

9、質(zhì)量和運(yùn)用性能 d降低零件的廢品率 f減少原資料浪費(fèi).3.1.3快速原型制造快速原型制造 Rapid Prototype Manufacturing 簡(jiǎn)稱 RPM九十年代開(kāi)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)。RPM技術(shù)是在現(xiàn)代 CAD/CAM 技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精細(xì)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及新資料技術(shù)的根底上集成開(kāi)展起來(lái)的RPM技術(shù)在不需求任何刀具、模具及工裝卡具的情況下，可將恣意復(fù)雜外形的設(shè)計(jì)方案快速轉(zhuǎn)換為三維的實(shí)體模型或樣件，這就是 RPM技術(shù)所具有的潛在的革命意義。.1.RPM技術(shù)的根本原理 將計(jì)算機(jī)內(nèi)的三維實(shí)體模型進(jìn)展分層切片得到各層截面的輪廓，計(jì)算機(jī)據(jù)此信息控制激光器或噴嘴有選擇性地切割一層又

10、一層的片狀資料。構(gòu)成一系列具有一個(gè)微小厚度的片狀實(shí)體，再采用粘接、聚合、熔結(jié)、焊接或化學(xué)反響等手段使其逐層堆積成一體，制造出所設(shè)計(jì)的三維模型或樣件。.RPM技術(shù)的根本原理圖三維CAD模型分層切片各層截面的輪廓激光器或噴嘴按各層截面輪廓切割、固化或燒結(jié)微小厚度的片狀實(shí)體逐層堆積三維模型或樣件.2.快速原型制造工藝1.資料累加法Material Increase Manufacturing2.資料去除法:三維雕刻機(jī)Material Increase Manufacturing 成型工藝加工能量1Laser beam(激光束)RP2Lamp(光照)RP3Heat energy(熱能)RP4Mecha

11、nical energy(機(jī)械能)RP.1.光固化成型工藝 (SLAStereo lithography Apparatus)2.分層實(shí)體制造工藝 (LOMLaminated Object Manufacturing) 3.選擇性激光燒結(jié)工藝 (SLSSelected Laser Sintering) 4.熔融堆積外型工藝 (FDMFused Deposition Modeling)5.三維打印工藝2DPThree-dimensional printing .3.快速原型制造特點(diǎn)1.結(jié)合CAD/CAM 技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精細(xì)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及新資料技術(shù)，真正意義上的數(shù)字化制造。2.

12、 可將恣意復(fù)雜外形的設(shè)計(jì)方案快速轉(zhuǎn)換為三維的實(shí)體模型或樣件3.CAD直接驅(qū)動(dòng)，快速、準(zhǔn)確、以及制造復(fù)雜模型。4.不需求任何刀具，模具及工裝卡具的情況下，直接制造，方便快捷。5. 原資料的種類繁多；提高了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一次勝利率，縮短了開(kāi)發(fā)周期，降低了研發(fā)本錢。.4.快速原型運(yùn)用領(lǐng)域1.工業(yè)外型、模具、家電、電子儀表、輕工、塑料、玩具、航空航天、軍工、機(jī)械、汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、建筑規(guī)劃及模型、科研、醫(yī)療等。 2. 運(yùn)用表達(dá)： a支持快速產(chǎn)品開(kāi)發(fā) b支持快速模具制造 c支持醫(yī)用實(shí)體制造.3.2先進(jìn)切削技術(shù)與機(jī)床3.2.1超精細(xì)切削加工技術(shù) 1概述 精細(xì)和超精細(xì)加工技術(shù)的開(kāi)展，直接影響到一個(gè)國(guó)家尖端

13、技術(shù)和國(guó)防工業(yè)的開(kāi)展，因此世界各國(guó)對(duì)此都極為注重，投入很大力量進(jìn)展研討開(kāi)發(fā)，同時(shí)實(shí)行技術(shù)嚴(yán)密，控制關(guān)鍵加工技術(shù)及設(shè)備出口。 從目前機(jī)械加工的工藝程度來(lái)看，超精細(xì)加工普通指加工精度0.1m，外表粗糙度Ra值0.025m的加工。同時(shí)也包含加工尺寸在亞微米級(jí)的微細(xì)加工。 隨著航空航天、高精細(xì)儀器儀表、慣導(dǎo)平臺(tái)、光學(xué)和激光等技術(shù)的迅速開(kāi)展和多領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，對(duì)各種高精度復(fù)雜零件、光學(xué)零件、高精度平面、曲面和復(fù)雜外形的加工需求日益迫切。 .我國(guó)目前已是一個(gè)“制造大國(guó)，制造業(yè)規(guī)模名列世界第四位，僅次于美國(guó)、日本和德國(guó)，近年來(lái)在精細(xì)加工技術(shù)和精細(xì)機(jī)床設(shè)備制造方面也獲得了不小進(jìn)展。但我國(guó)還不是一個(gè)“制造強(qiáng)國(guó)，

14、與興隆國(guó)外相比仍有較大差距。我國(guó)每年雖有大量機(jī)電產(chǎn)品出口，但多數(shù)是技術(shù)含量較低、價(jià)錢亦較廉價(jià)的中低檔產(chǎn)品；而從國(guó)外進(jìn)口的那么大多是技術(shù)含量高、價(jià)錢昂貴的高檔產(chǎn)品。目前我國(guó)每年需進(jìn)口大量國(guó)內(nèi)尚不能消費(fèi)的精細(xì)數(shù)控機(jī)床設(shè)備和儀器，例如，2003年我國(guó)進(jìn)口了價(jià)值41.6億美圓的機(jī)床，而出口機(jī)床僅為3.8億美圓，且主要為低精度的普通機(jī)床。2004年我國(guó)進(jìn)口機(jī)床為57.8億美圓，出口機(jī)床僅為5.2億美圓。2005年我國(guó)機(jī)床總產(chǎn)值約為50億美圓，出口機(jī)床為8億美圓，而進(jìn)口機(jī)床那么到達(dá)67億美圓。.圖1 超精細(xì)切削加工機(jī)床例如圖為SHPERE-200超精細(xì)球面鏡機(jī)床.2. 超精細(xì)切削加工技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀美、英、

15、德等國(guó)在上世紀(jì)七十年代日本在八十年代即開(kāi)場(chǎng)消費(fèi)超精細(xì)機(jī)床產(chǎn)品，并可批量供貨。在大型超精細(xì)機(jī)床方面，美國(guó)的LLL國(guó)家實(shí)驗(yàn)室于1986年研制勝利兩臺(tái)大型超精金剛石車床：一臺(tái)為加工直徑2.1m的臥式DTM-3金剛石車床，另一臺(tái)為加工直徑1.65m的LODTM立式大型光學(xué)金剛石車床。其中，LODTM立式大型光學(xué)金剛石車床被公以為世界上精度最高的超精細(xì)機(jī)床。美國(guó)后來(lái)又研制出大型6軸數(shù)控精細(xì)研磨機(jī)，用于大型光學(xué)反射鏡的精細(xì)研磨加工。.英國(guó)的Cranfield精細(xì)加工中心于1991年研制勝利OAGM-2500多功能三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控磨床任務(wù)臺(tái)面積2500mm2500mm，可加工磨削、車削和丈量精細(xì)自在曲面。該機(jī)

16、床采用加工件拼合方法，還可加工出天文望遠(yuǎn)鏡中直徑7.5m的大型反射鏡。日本的多功能和高效公用超精細(xì)機(jī)床開(kāi)展較快，對(duì)日本微電子和家電工業(yè)的開(kāi)展起到了很好的促進(jìn)作用。 .我國(guó)超精細(xì)機(jī)床的開(kāi)展情況 在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期，由于遭到西方國(guó)家的禁運(yùn)限制，我國(guó)進(jìn)口國(guó)外超精細(xì)機(jī)床嚴(yán)重受限。但當(dāng)1998年我國(guó)本人的數(shù)控超精細(xì)機(jī)床研制勝利后，西方國(guó)家馬上對(duì)我國(guó)開(kāi)禁，我國(guó)如今曾經(jīng)進(jìn)口了多臺(tái)超精細(xì)機(jī)床。必需成認(rèn)，在超棈密機(jī)床技術(shù)方面，我們與國(guó)外先進(jìn)程度相比還有相當(dāng)大的差距，國(guó)產(chǎn)超精細(xì)機(jī)床的質(zhì)量程度尚待進(jìn)一步提高。.超精細(xì)加工主要影響要素1加工機(jī)床 要求機(jī)床高精度、高剛度、高穩(wěn)定性、自動(dòng)化，并與加工 資料相結(jié)合；例如，

17、有色金屬資料如銅、鋁合金宜進(jìn)展車削或銑削加工；黑色金屬資料如鋼等那么宜選磨削與研、拋等工藝，否那么得不到預(yù)期的加工效果等。2加工刀具 刀具資料主要又金剛石、立方氮化硼、陶瓷等。例如，有色金屬資料如銅、鋁合金宜用單點(diǎn)金剛石刀具進(jìn)展車削或銑削加工； .3加工資料 被加工工件的材質(zhì)要密實(shí)；各向的同一性要好最好為單晶；表層硬度和彈性模量要恒定一致；可加工性要好；資料的化學(xué)成份與機(jī)械物理性能都應(yīng)到達(dá)相應(yīng)的數(shù)量級(jí)。4丈量 具有能實(shí)現(xiàn)納米級(jí)1nm 10nm增量進(jìn)給的機(jī)床和分辨力優(yōu)于0.1nm的丈量設(shè)備，如激光干涉儀，掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡等。 .5加工環(huán)境 加工環(huán)境要嚴(yán)厲恒溫、隔振和凈化。恒溫室第一分

18、隔區(qū)中的溫度動(dòng)搖不得大于0.1C；加工區(qū)第二分隔區(qū)中那么不應(yīng)超越0.01C；環(huán)境的相對(duì)濕度要堅(jiān)持在55%-60%以內(nèi)；大氣壓力如用激光丈量?jī)x時(shí)應(yīng)堅(jiān)持1MPa0.1%；機(jī)床地基的隔振系統(tǒng)固有頻率2Hz；加工區(qū)的凈化度應(yīng)為每立方英尺中大于0.5m的微粒含量應(yīng)不多于100-10000顆。 .4開(kāi)展趨勢(shì)1高精度與高效率2大型化與微型化3加工丈量一體化4新資料5多功能、模塊化和廉價(jià)化.3.2.2超高速切削加工技術(shù)超高速加工技術(shù)是指采用超硬資料的刃具，經(jīng)過(guò)極大地提高切削速度和進(jìn)給速度來(lái)提高資料切除率、加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術(shù)。 超高速加工的切削速度范圍因不同的工件資料、不同的切削方式而異。目前，普

19、通以為，超高速切削各種資料的切速范圍為：鋁合金已超越1600m/min，鑄鐵為1500m/min，超耐熱鎳合金達(dá)300m/min，鈦合金達(dá)1501000m/min，纖維加強(qiáng)塑料為20009000m/min。各種切削工藝的切速范圍為：車削7007000m/min，銑削3006000m/min，鉆削2001100m/min，磨削250m/s以上等等。 .超高速切削加工特點(diǎn)1.切削速度大幅度提高，進(jìn)給速度提高5-10倍2.切削力大幅下降約在30%左右3.95%-98%的切削熱被飛屑帶走，工件堅(jiān)持冷態(tài)4.高速切削，頻率較高，避開(kāi)機(jī)床系統(tǒng)的固有頻率，系統(tǒng)任務(wù)平穩(wěn)。5.加工許多難以加工的資料。.關(guān)鍵技術(shù)超

20、高速切削刀具技術(shù)超高速切削機(jī)床技術(shù)超高速切削工藝技術(shù)超高速切削加工測(cè)試技術(shù).開(kāi)展趨勢(shì)擴(kuò)展資料加工范圍實(shí)現(xiàn)綠色超高速加工提高切削負(fù)載改善驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平安防護(hù)與遠(yuǎn)程監(jiān)控拓展加工方法種類改善研討與實(shí)驗(yàn)條件.3.2.3虛擬軸機(jī)床機(jī)床構(gòu)造技術(shù)上的突破性進(jìn)展當(dāng)屬90年代中期問(wèn)世的并聯(lián)機(jī)床(Parallel Machine Tool)，又稱虛(擬)軸機(jī)床(Virtual Axis Machine Tool)或并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)器(Parallel Kinematics Machine)。并聯(lián)機(jī)床本質(zhì)上是機(jī)器人技術(shù)與機(jī)床構(gòu)造技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，其原型是并聯(lián)機(jī)器人操作機(jī)。 .DCB510并聯(lián)機(jī)床 .并聯(lián)機(jī)床具有如下

21、優(yōu)點(diǎn)： 1) 剛度分量比大：因采用并聯(lián)閉環(huán)靜定或非靜定桿系構(gòu)造，且在準(zhǔn)靜態(tài)情況下，傳動(dòng)構(gòu)件實(shí)際上為僅受拉壓載荷的二力桿，故傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的單位分量具有很高的承載才干。 2) 呼應(yīng)速度快：運(yùn)動(dòng)部件慣性的大幅度降低有效地改善了伺服控制器的動(dòng)態(tài)質(zhì)量，允許動(dòng)平臺(tái)獲得很高的進(jìn)給速度和加速度，因此特別適于各種高速數(shù)控作業(yè)。 3) 環(huán)境順應(yīng)性強(qiáng)：便于可重組和模塊化設(shè)計(jì)，且可構(gòu)成方式多樣的規(guī)劃和自在度組合。在動(dòng)平臺(tái)上安裝刀具可進(jìn)展多坐標(biāo)銑、鉆、磨、拋光，以及異型刀具刃磨等加工。配備機(jī)械手腕、高能束源或CCD攝像機(jī)等末端執(zhí)行器，還可完成精細(xì)裝配、特種加工與丈量等作業(yè)。 4) 技術(shù)附加值高：并聯(lián)機(jī)床具有“硬件簡(jiǎn)單，“軟

22、件復(fù)雜的特點(diǎn)，是一種技術(shù)附加值很高的機(jī)電一體化產(chǎn)品，因此可望獲得高額的經(jīng)濟(jì)報(bào)答。 .并聯(lián)機(jī)床開(kāi)展趨勢(shì)1.構(gòu)造多樣化2.小型化與簡(jiǎn)單化3.混聯(lián)化4.群組化.一、加工實(shí)際根底 1、原理：電火花加工是利用浸在任務(wù)液中的兩極間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電資料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工，英文簡(jiǎn)稱EDM.3.3.1電火花加工技術(shù)3.3現(xiàn)代特種加工技術(shù). 1工件 2脈沖電源 3自動(dòng)進(jìn)給調(diào)理系統(tǒng) 4工具 5任務(wù)液 6過(guò)濾器 7任務(wù)液泵 電火花加工原理表示圖.2.電火花加工的機(jī)理：電火花加工基于電火花腐蝕原理, 在電火花通道中產(chǎn)生瞬時(shí)高溫,使部分金屬融化,甚至汽化,從而將金屬蝕除下來(lái)。分為以下幾

23、個(gè)階段：(1)極間介質(zhì)的電離、擊穿,構(gòu)成放電通道放電通道是有大量帶正電和負(fù)電的粒子以及中型粒子組成,帶電粒子高速運(yùn)動(dòng),相互碰撞,產(chǎn)生大量熱能,使通道溫度升高,通道中心溫度可到達(dá)10000攝氏度以上。在放電的同時(shí)還伴隨著光效應(yīng)和聲效應(yīng),這就構(gòu)成了肉眼所能看到的電火花。.液體介質(zhì)被電離、擊穿,構(gòu)成放電通道,產(chǎn)生大量的熱能, 使任務(wù)液汽化,進(jìn)而氣化,然后高溫向周圍分散,使兩電極外表的金屬資料開(kāi)場(chǎng)融化直至沸騰氣化。(3)電極資料的拋出正負(fù)電極間產(chǎn)生的電火花使放電通道產(chǎn)生高溫高壓。任務(wù)液和金屬汽化后不斷向外膨脹, 熔融金屬液體和蒸汽被拋拋入到任務(wù)液中。加工中看到的桔紅色火花就是被拋出的高溫金屬熔滴和碎屑

24、。(2)電極外表資料的融化,汽化熱膨脹.(4)極間介質(zhì)的消電離為了保證電火花加工過(guò)程的正常進(jìn)展,在兩次放電之間必需有足夠的時(shí)間間隔讓電蝕產(chǎn)物充分排除,恢復(fù)放電通道的絕緣性,使任務(wù)液介質(zhì)消電離。實(shí)踐上,電火花加工是電力、磁力、熱力、流體動(dòng)力、電化學(xué)和膠體化學(xué)等綜協(xié)作用的過(guò)程。到目前為止,人們對(duì)電火花加工過(guò)程的了解還有限,需求進(jìn)一步研討。. 1加工難以用金屬切削方法加工的零件,不受資料硬度影響。 2由于工具電極與工件電極不直接接觸,沒(méi)有機(jī)械切削力。所以在制造工具電極時(shí)不用思索其受力特性。二、電火花加工的優(yōu)點(diǎn)：3電火花加工是經(jīng)過(guò)脈沖放電來(lái)蝕除金屬資料的,而脈沖電源的參數(shù)隨時(shí)可調(diào),因此在同一情況下,只

25、需調(diào)整電參數(shù)即可切換粗、半精、精、超精加工。.(6)線切割加工有厚度極限。三、電火花加工的局限性：(1)電火花加工消費(fèi)效率低。(2)被加工的工件只能是導(dǎo)體.(3)存在電極損耗,這就影響了成型精度。(4)加工外表有蛻變層。(5)加工過(guò)程必需在任務(wù)液中進(jìn)展。電火花加工時(shí)放電部位必需在任務(wù)液中,否那么將引起異常放電。.采用成型工具電極進(jìn)展仿形電火花加工的方法四、電火花加工的分類與開(kāi)展概略： 根據(jù)目前電火花設(shè)備運(yùn)用情況來(lái)分,可分為3大類:1電火花成型加工2電火花線切割加工3其他類型電火花加工利用金屬線作為電極對(duì)工件進(jìn)展切割的方法如電火花磨削加工、電火花回轉(zhuǎn)加工、電火花研磨、珩磨以及金屬電火花外表強(qiáng)化、

26、刻字等.3.3.2高能束加工技術(shù)1.激光束加工技術(shù) 激光是20世紀(jì)的艱苦發(fā)明之一，它具有高亮度、良好的單色性和相關(guān)性及方向性這四大特性。 當(dāng)激光光子攜帶的高能與物質(zhì)相互作用并為改物質(zhì)所吸收時(shí)，物質(zhì)就具備了相應(yīng)的高能量，產(chǎn)生加熱、熔融、氣化、等離子等過(guò)程。運(yùn)用上述景象對(duì)資料進(jìn)展加工，稱為激光束加工技術(shù)。 .1激光束加工實(shí)際根底光的波粒二象性亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的任務(wù)物質(zhì)、鼓勵(lì)源、光學(xué)諧振腔是構(gòu)成激光束的三大要素。高功率的激光束作用在固體外表時(shí)，固體外表吸收大量的激光能量后，導(dǎo)致溫度升高、融化、氣化、噴濺等景象到達(dá)加工的目的。.2激光加工的配備1用于制造業(yè)中的激光系統(tǒng)即激光制造系統(tǒng)，普通由激光器、激光電源、

27、光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)等組成，其中心為激光器。激光器常見(jiàn)的有固體激光器、氣體激光器、液體激光器、半導(dǎo)體激光器、化學(xué)激光器以及準(zhǔn)分子激光器等。常用的是紅寶石激光器.3激光加工工藝1激光打孔 孔的直徑、深度、圓度、錐度、資料的硬脆性。2激光切割 切割速度、切割厚度、切縫的寬度。.2.離子束加工技術(shù)在真空條件下，將由離子源產(chǎn)生的離子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速，獲得具有一定速度的離子束投射到資料外表，產(chǎn)生濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)，這就是離子束加工的物理根底 。分子發(fā)生能量交換。離子失去的部分能量傳給工件外表的原子、分子。能量足夠大時(shí)，使它們從基體資料中分別出來(lái)，由此產(chǎn)生工件資料的濺射。其他能量那么轉(zhuǎn)化為資料晶格的振動(dòng)。入射粒

28、子與原子，分子碰撞進(jìn)展能量交換，可以產(chǎn)生一次碰撞或多次碰撞。 .2離子束的加工配備離子束的加工設(shè)備包括離子源離子槍，真空系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)。對(duì)于不同類的用途，離子束加工設(shè)備各不一樣，但離子源是各種設(shè)備所共有的關(guān)鍵部分。.3離子束加工工藝主要有離子束注入、離子束堆積、以及離子束刻蝕等。離子注入離子注入是將工件放在離子注入機(jī)的真空靶中，在幾十至幾百千伏的電壓下，把所需求元素的離子注入工件外表。.3.電子束加工利用能量密度極高的高速電子細(xì)束，在高真空腔體中沖擊工件，使資料熔化、蒸發(fā)、汽化，而到達(dá)加工目的。.電子束的加工安裝主要由電子槍真空系統(tǒng)控制系統(tǒng)電源系統(tǒng)等四部分所組成。.3.3.3超聲波加

29、工電火花加工和電解加工都只能加工金屬導(dǎo)電資料，無(wú)法加工不導(dǎo)電的非金屬資料，而超聲波加工不僅能加工硬質(zhì)合金、淬火鋼等脆硬金屬資料，而且更適宜加工玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體、鍺和硅片等不導(dǎo)電的非金屬脆硬資料，同時(shí)還可以用于清洗、焊接和探傷等。.超聲波加工ultrasonic machining，USM是利用工具端面作超聲頻振動(dòng)，經(jīng)過(guò)磨料懸浮液加工硬脆資料的一種加工方法超聲波加工是磨料在超聲波振動(dòng)作用下的機(jī)械撞擊和拋磨作用與超聲波空化作用的綜合結(jié)果，其中磨料的延續(xù)沖擊是主要的。 超聲波加工的原理.超聲波加工的消費(fèi)率雖然比電火花加工和電解加工低，但其加工精度和外表質(zhì)量都優(yōu)于它們。更重要的是可以加工它們難以加工

30、的半導(dǎo)體和非金屬的硬脆資料如玻璃、陶瓷、石英、硅、瑪瑙、寶石、金剛石等，而且對(duì)于電火花加工后的一些淬火鋼、硬質(zhì)合金沖模、拉絲模、塑料模等，最后還經(jīng)常用超聲波拋磨、光整加工，使外表粗糙度進(jìn)一步降低。超聲波加工的運(yùn)用.3.4 現(xiàn)代外表工程外表工程是一門多學(xué)科交叉，各學(xué)科相互浸透、相互聯(lián)絡(luò)的新學(xué)科，也是一門開(kāi)展中的學(xué)科。外表工程的根底實(shí)際是外表科學(xué)，包括外表分析技術(shù)、外表物理以及外表化學(xué)三個(gè)分支。外表技術(shù)是外表工程的中心.3.4.1特種電鍍技術(shù)電鍍已有200年左右的開(kāi)展歷史，特種電鍍的產(chǎn)生，從典型的電刷鍍技術(shù)問(wèn)世有半個(gè)多世紀(jì)?？v觀特種電鍍的開(kāi)展歷程大至分以下幾個(gè)階段：1)從傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)向電子、信息

31、工業(yè)的浸透。2)從普通電鍍到功能電鍍?cè)俚浆F(xiàn)代成形工藝的開(kāi)展。. 3)從國(guó)有企業(yè)向民營(yíng)企業(yè)的擴(kuò)張。 4)從環(huán)境污染到清潔作業(yè)再到綠色電鍍的過(guò)渡。電鍍?nèi)龔U指電鍍廢水、廢氣及粉塵、廢渣。5)從手工操作到機(jī)械化、自動(dòng)化與數(shù)控、柔性電鍍與智能電鍍。以流鍍機(jī)為特征的流鍍技術(shù)被譽(yù)為機(jī)械化或自動(dòng)化的電鍍技術(shù)，在批量化和變種類消費(fèi)之間謀求平衡，其目的是實(shí)現(xiàn)電鍍作業(yè)自動(dòng)化。.1.電刷鍍技術(shù)電刷鍍工藝雛形約產(chǎn)生于1899年，法國(guó)人采用蘸槽鍍液的棉團(tuán)在槽外修電鍍廢件，而稱之為棉團(tuán)電鍍。1937年，巴黎機(jī)械工程師Charles DALLOZ化學(xué)工程師Georges ICXI發(fā)明了電刷鍍，獲得專利，成立了達(dá)立克公司。.電

32、刷鍍工藝.2.流鍍技術(shù)流鍍是一種采用強(qiáng)迫對(duì)流手段，使電解液高速流過(guò)陽(yáng)極與陰極構(gòu)成的窄空間，當(dāng)流速到達(dá)一定臨界數(shù)值，界面流體將處于湍流形狀，加大了電化學(xué)極化傾向，極限電流密度提高，從而可在高電流密度下獲得細(xì)晶鍍層的快速電堆積技術(shù)。.流鍍技術(shù)特點(diǎn)1)面向工業(yè)2)面向環(huán)境3)面向資源4)面向資料技術(shù)被譽(yù)為“機(jī)械化的或自動(dòng)化的電鍍。.典型的流鍍工藝(1)摩擦電噴鍍 摩擦電噴鍍是在高速放射鍍液中的金屬離子在電場(chǎng)與加壓摩擦作用的陰極外表上快速電堆積的過(guò)程。 摩擦電噴鍍?cè)O(shè)備主要由刷鍍電源、摩擦電噴鍍鍍筆、鍍液槽、輸液泵等部分組成。摩擦電噴鍍的中心技術(shù)是采用了改良的公用鍍筆，上面組合仿形陽(yáng)極，該仿形陽(yáng)極設(shè)計(jì)成

33、平面、外圓和內(nèi)圓3種類型，以順應(yīng)不同幾何外形的工件。.(2)以流鍍機(jī)為特征的流鍍以流鍍機(jī)為特征的流鍍，是以機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)待鍍工件的裝夾、運(yùn)轉(zhuǎn)和陽(yáng)極 的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以保證電堆積過(guò)程中陰極和陽(yáng)極的切向相對(duì)運(yùn)動(dòng)、電解液在堆積外表的流動(dòng)和陽(yáng)極沿工件軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 一臺(tái)流鍍機(jī)相當(dāng)于一個(gè)電鍍車間，一次裝夾下可依次實(shí)現(xiàn)工件待鍍外表從脫脂、活化、沖水、預(yù)鍍到流鍍?nèi)蝿?wù)層，甚至包括后續(xù)處置(如鈍化、沖洗的整個(gè)工藝過(guò)程。.3.4.2熱噴涂技術(shù)熱噴涂技術(shù)就是這種外表防護(hù)和強(qiáng)化的技術(shù)之一, 是外表工程中一門重要的學(xué)科. 所謂熱噴涂, 就是利用某種熱源, 如電弧、等離子弧、熄滅火焰等將粉末狀或絲狀的金屬和非金 屬涂層資料加

34、熱到熔融或半熔融形狀, 然后借助焰流本身的動(dòng)力或外加的高速氣流霧化并以一定的速度放射到經(jīng)過(guò)預(yù)處置的基體資料外表, 與基體資料結(jié)合而構(gòu)成具有各種功能的外表覆蓋涂層的一種技術(shù)。.按照熱源的不同，熱噴涂技術(shù)可分為火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂等。按照噴涂資料的外形，又可將其分為粉末噴涂、絲材噴涂、棒材噴涂等。根據(jù)熱噴涂的工藝特點(diǎn)，可以分為噴涂和噴焊兩種工藝。.1噴涂1)電弧噴涂 電弧噴涂采用絲材，兩根分別銜接電源兩極的金屬絲，借助送絲機(jī)構(gòu)保送到電弧噴槍的噴嘴處短路而構(gòu)成電弧，電弧高溫將材迅速熔化。熔化液滴被自噴嘴吹出的緊縮氣流所霧化，并高速放射向工件面構(gòu)成延續(xù)的涂層。.(2)等離子噴涂等離子噴涂是利用等離子弧將粉末類資料加熱到熔融形狀，高速放射到工件外表，由于等離子弧中心溫度通常高達(dá)10 00