精密與特種加工緒論

精密與特種加工緒論第一頁(yè)，共31頁(yè)。精密與特種加工第二頁(yè)，共31頁(yè)。精密與特種加工0

緒論0.1精密與特種加工的地位和作用0.2本課程的性質(zhì)和任務(wù)0.3本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法

第三頁(yè)，共31頁(yè)。

0緒論0.1精密與特種加工的地位和作用第四頁(yè)，共31頁(yè)。

制造業(yè)是將制造資源(物料、能源、設(shè)備、工具、資金、技術(shù)、信息和人力等)通過(guò)制造過(guò)程轉(zhuǎn)化為可供人們使用與利用的工業(yè)品和生活消費(fèi)品的行業(yè)。0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用一.制造業(yè)

制造技術(shù)的發(fā)展是由社會(huì)、政治和經(jīng)濟(jì)等諸多因素決定的。

技術(shù)推動(dòng)和市場(chǎng)牽引是影響其發(fā)展的最主要和最直接的因素。制造技術(shù)第五頁(yè)，共31頁(yè)。

資源配置沿著“勞動(dòng)密集---設(shè)備密集---信息密集---知識(shí)密集”的方向發(fā)展；生產(chǎn)規(guī)模沿著“小批量---少品種---大批量---多品種變批量”的方向發(fā)展；生產(chǎn)方式沿著“手工---機(jī)械化---單機(jī)自動(dòng)化---剛性流水自動(dòng)化---柔性自動(dòng)化---智能自動(dòng)化”的方向發(fā)展。0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用第六頁(yè)，共31頁(yè)。柔性制造技術(shù)

傳統(tǒng)的專用機(jī)床和“剛性”自動(dòng)生產(chǎn)線雖然有很高的生產(chǎn)效率，但其加工的零件形狀和尺寸單一，難以改變，這對(duì)于大批大量生產(chǎn)是合適的。為滿足多品種、小批量、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期短的要求，20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著微電子技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)的發(fā)展，一種以機(jī)械加工為主的柔性制造技術(shù)得到迅速發(fā)展，主要有柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用第七頁(yè)，共31頁(yè)。1.什么叫精密與特種加工精密加工包括精密切削加工和精密磨削加工(進(jìn)行微細(xì)加工、光整加工和精整加工）等，加工精度和零件表面粗糙度極大改善,與特種加工關(guān)系密切。0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用二.精密加工和特種加工作用第八頁(yè)，共31頁(yè)。特種加工是指利用機(jī)、光、電、聲、熱、化學(xué)、磁、原子能等能源來(lái)進(jìn)行加工的非傳統(tǒng)加工方法（NTM，Non-TraditionalMachining），它們與傳統(tǒng)切削加工的不同特點(diǎn)主要有：①主要不是依靠機(jī)械能，而是主要用其他的能量（如電能、熱能、光能、聲能以及化學(xué)能等）去除工件材料；②刀具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情況下，例如在激光加工、電子束加工、離子束加工等加工過(guò)程中，根本不需要使用任何工具；③在加工過(guò)程中，工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力作用，工件不承受機(jī)械力，特別適合于精密加工低剛度零件。0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用第九頁(yè)，共31頁(yè)。由于具有上述特點(diǎn)，特種加工技術(shù)可以加工任何硬度、強(qiáng)度、韌性、脆性的金屬、非余屬材料或復(fù)合材料，而且特別適合于加工復(fù)雜、微細(xì)表面和低剛度的零件，同時(shí)，有些方法還可以用于進(jìn)行超精密加工、鏡面加工、光整加工以及納米級(jí)（原子級(jí)）的加工。特種加工技術(shù)不僅可以采取單獨(dú)的加工方法，更可以采用復(fù)合加工的方法。0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用第十頁(yè)，共31頁(yè)。2.精密與特種加工的產(chǎn)生背景制造技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有了幾千年的歷史,”精特”加工始終并且都是機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)的主要加工方法.是新世紀(jì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代先進(jìn)制造工藝技術(shù)的重要組成部分，現(xiàn)代的智能控制自動(dòng)化制作和現(xiàn)代的超精密加工及納米加工，代表了當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的重要方向.在制造業(yè)乃至社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中起到非常重要的作用尤其由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，其承擔(dān)的作用愈顯突出和無(wú)法替代.0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用第十一頁(yè)，共31頁(yè)。3.精密與特種加工的作用目前機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)、航空航工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等，尤其是國(guó)防工業(yè)部門，要求尖端科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品向高精度、高速度、大功率、小型化方向發(fā)展，以及在高溫、高壓、重載荷或腐蝕環(huán)境下長(zhǎng)期可靠地工作，為了適應(yīng)這些要求，各種新結(jié)構(gòu)、新材料和復(fù)雜形狀的精密零件大量出現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)和形狀越來(lái)越復(fù)雜，材料的性能越來(lái)越強(qiáng)韌，對(duì)精度要求越來(lái)越高，對(duì)加工表面粗糙度和完整性要求越來(lái)越嚴(yán)格，使機(jī)械制造面臨著一系列嚴(yán)峻的任務(wù)(即作用)：

第十二頁(yè)，共31頁(yè)。⑴解決各種難切削材料的加工問(wèn)題。如硬質(zhì)合金、鈦合金、淬火鋼、金剛石、石英以及鍺、硅等各種高硬度、高強(qiáng)度、高韌性、高脆性的金屬及非金屬材料的加工。⑵解決各種特殊復(fù)雜型面的加工問(wèn)題。如噴氣渦輪機(jī)葉片、鍛壓模等的立體成型表面，炮管內(nèi)膛線、噴油嘴和噴絲頭上的小孔、窄縫等的加工。⑶解決各種超精密、光整零件的加工問(wèn)題。如對(duì)表面質(zhì)量和精度要求很高的航天航空陀螺儀、激光核聚變用的曲面鏡等零件的精細(xì)表面加工，形狀和尺寸精度要求在0.1μm以上，表面粗糙度Ra要求在0.01μm以下。⑷特殊零件的加工問(wèn)題。如大規(guī)模集成電路、光盤基片、微型機(jī)械和機(jī)器人零件、細(xì)長(zhǎng)軸、薄壁零件、彈性元件等低剛度零件的加工。

第十三頁(yè)，共31頁(yè)。

要解決上述一系列問(wèn)題，僅僅依靠傳統(tǒng)的切削加工方法很難實(shí)現(xiàn)，有些根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在生產(chǎn)的迫切需求下，人們通過(guò)各種渠道，借助于多種能量形式，不斷研究和探索新的加工方法，精密和特種加工技術(shù)就是在這種環(huán)境和條件下產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。目前，精密與特種加工已經(jīng)成為制造領(lǐng)域不可缺少的重要方面．在難切削材料、復(fù)雜型面、精細(xì)零件、低剛度零件、模具加工、快速原形制造以及大規(guī)模集成電路等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。第十四頁(yè)，共31頁(yè)。

精密加工是指加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到極高精度的加工工藝，通常包括精密切削加工和精密磨削加工，在不同制造業(yè)發(fā)展時(shí)期其最高技術(shù)指標(biāo)有所不同。時(shí)間一般加工精密加工超精密加工20世紀(jì)60年代100μm1μm0.1μm20世紀(jì)90年代5μm0.05μm0.005μm20世紀(jì)末1μm0.01μm0.001μm(1nm)0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用三.精密加工現(xiàn)狀第十五頁(yè)，共31頁(yè)。0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用精密加工的事例加工精度的不斷提高對(duì)提高機(jī)電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，改善零件的互換性，提高裝配效率等都具有至關(guān)重要的作用。英國(guó)Rolls—Royce公司將飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的加工精度由60μm提高到12μm，則發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮效率從89％上升到94％；美國(guó)MX戰(zhàn)略導(dǎo)彈(可裝10個(gè)核彈頭)制導(dǎo)系統(tǒng)的陀螺儀精度比民兵Ⅲ型洲際導(dǎo)彈陀螺儀的精度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，其命中的圓概率誤差由500m減小到50～150m；第十六頁(yè)，共31頁(yè)。

齒輪的齒形及齒距誤差從3—6μm降低到1μm，則單位齒輪箱重量所能傳遞的扭矩將提高近1倍?？梢?，精密工程、微米工程和納米技術(shù)已成為世界制造技術(shù)領(lǐng)域的制高點(diǎn)，是現(xiàn)代制造技術(shù)的前沿，也是明天技術(shù)的基礎(chǔ)。0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用第十七頁(yè)，共31頁(yè)。0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用四.特種加工現(xiàn)狀

特種加工是將電能、熱能、光能、聲能和磁能等物理能量及化學(xué)能量或其組合乃至與機(jī)械能組合直接施加到被加工的部位上，從而實(shí)現(xiàn)材料去除的加工方法，也被稱為非傳統(tǒng)加工技術(shù)(通常人們將利用機(jī)械能，借助于刀具實(shí)現(xiàn)材料去除的方法稱為切削(磨削)加工，亦稱為傳統(tǒng)加工技術(shù))。

蘇聯(lián)學(xué)者拉扎連柯夫婦發(fā)明電火花加工方法。特種加工新方法：電解加工、超聲波加工、放電成形加工、激光加工、電子束加工、離子束加工、化學(xué)加工等。第十八頁(yè)，共31頁(yè)。難加工材料加工：如耐熱鋼、不銹鋼、鈦合金、淬火鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、寶石、金剛石等高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高脆性以及高鈍度金屬和非金屬的加工；模具及復(fù)雜型面加工：如各種熱鍛模、沖裁模和冷拔模的模腔和型孔、整體渦輪、噴氣渦輪機(jī)葉片、炮管內(nèi)腔線以及噴油嘴和噴絲頭的微小異型孔的加工等；零件精細(xì)加工：如伺服閥、低剛度的細(xì)長(zhǎng)軸、薄壁筒和彈性元件等的加工。已成為重要的加工方法或僅有的加工方法。0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用特種加工技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域第十九頁(yè)，共31頁(yè)。

精密與特種加工在制造業(yè)的生產(chǎn)中占有極為重要的地位。有理由相信：隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，精密與特種加工技術(shù)將在機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的機(jī)電產(chǎn)品市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的進(jìn)程中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用綜上所述第二十頁(yè)，共31頁(yè)。⑴提高了材料的可加工性。⑵改變了零件的典型工藝路線。⑶大大縮短新產(chǎn)品試制周期。⑷對(duì)產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生很大的影響。⑸對(duì)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工藝性好與壞的衡量標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生重要影響。0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用精密與特種加工技術(shù)引起機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)的變革:第二十一頁(yè)，共31頁(yè)。1)精密與超精密加工和制造自動(dòng)化是先進(jìn)制造技術(shù)的兩大領(lǐng)域。2)先進(jìn)制造技術(shù)已經(jīng)是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要手段。3)發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)是當(dāng)前各國(guó)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主攻方向和戰(zhàn)略決策，同時(shí)又是一個(gè)國(guó)家獨(dú)立自主、繁榮富強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展、科技保持先進(jìn)領(lǐng)先的長(zhǎng)遠(yuǎn)大計(jì)。4)精密與特種加工技術(shù)水平是一個(gè)國(guó)家制造工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。5)精密與特種加工技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取得成功的關(guān)鍵技術(shù)。6)產(chǎn)品的實(shí)際制造，必然要依靠精密加工技術(shù)。0.1精密與特種加工在制造業(yè)中的地位和作用精密與特種加工技術(shù)綜合地位和作用:第二十二頁(yè)，共31頁(yè)。

精密與特種加工從加工成形的原理和特點(diǎn)來(lái)分類，可以分為去除加工、結(jié)合加工、變形加工三大類。

1)

去除加工又稱為分離加工，是從工件上去除多余的材料，例如金剛石刀具精密車削、精密磨削、電火花加工、電解加工等。0.2精密與特種加工的方法的分類五.精密與特種加工分類第二十三頁(yè)，共31頁(yè)。

2)結(jié)合加工是利用理化方法將不同材料結(jié)合在一起。按結(jié)合的機(jī)理、方法、強(qiáng)弱等又可以分為附著、注入、連接三種。

附著加工又稱為沉積加工，是在工件表面上覆蓋一層物質(zhì)，為弱結(jié)合，例如電鍍、氣相沉積等。

注入加工又稱為滲入加工，是在工件的表層注入某些元素，使之與工件基體材料產(chǎn)生物化反應(yīng)，以改變工件表層材料的力學(xué)、機(jī)械性質(zhì)，屬于強(qiáng)結(jié)合，例如表面滲碳、離子注入等。

連接加工是將兩種相同或不同的材料通過(guò)物化方法連接在一起，例如焊接、粘結(jié)等。第二十四頁(yè)，共31頁(yè)。

3)變形加工又稱為流動(dòng)加工，是利用力、熱、分子運(yùn)動(dòng)等手段使工件產(chǎn)生變形，改變其尺寸、形狀和性能，例如鍛造、鑄造、液晶定向等。第二十五頁(yè)，共31頁(yè)。精密與特種加工是新的寬口徑專業(yè)“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”的一門專業(yè)課程。先修課程：材料成型技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械工程材料、互換性與測(cè)量技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)、微機(jī)原理、自控原理基礎(chǔ)等基礎(chǔ)專業(yè)課。0.3本課程的性質(zhì)和任務(wù)一.本課程的性質(zhì)第二十六頁(yè)，共31頁(yè)。本課程提供了先進(jìn)制造工藝技術(shù)領(lǐng)域精密切削(磨削)加工、特種加工和復(fù)合加工相關(guān)知識(shí)，使學(xué)生對(duì)現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)條件下精細(xì)加工工藝有較為系統(tǒng)的了解，并能夠運(yùn)用學(xué)到的知識(shí)對(duì)各種加工機(jī)理進(jìn)行分析，對(duì)其加工過(guò)程進(jìn)行有效控制，以降低加工成本，提高加工質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率并有效地縮短交貨周期。作為一門專業(yè)課程，還為相關(guān)課程的學(xué)習(xí)及后續(xù)開展的畢業(yè)(設(shè)計(jì))研究提供加工理論、方法和制造工藝等方面必要的基礎(chǔ)知識(shí)。0.3本課程的性質(zhì)和任務(wù)一.本課程的性質(zhì)第二十七頁(yè)，共31頁(yè)。使學(xué)生從理論上認(rèn)識(shí)精密切削(磨削)加工、特種加工和復(fù)合加工過(guò)程的常見現(xiàn)象和基本規(guī)律，能夠按照零部件的加工要求去選擇具體的加工方法，選擇合理的加工工藝參數(shù)，并能運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，分析和解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的一些有關(guān)問(wèn)題。0.3本課程的性質(zhì)和任務(wù)二.本課程的主要任務(wù)第二十八頁(yè)，共31頁(yè)。0.3本課程的性質(zhì)和任務(wù)初步掌握現(xiàn)代機(jī)械加工工藝實(shí)驗(yàn)研究的基本方法和技能，學(xué)會(huì)使用有關(guān)的測(cè)量?jī)x器并進(jìn)行相關(guān)的