第3章 先进制造工艺技术

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1、第3章先进制造工艺技术先进制造技术第3章先进制造工艺技术广义先进制造概念过程物理过程物质转移过程报废与再制造先进加工工艺先进装配工艺…先进设计技术…本章在全书位置目录3.1先进制造工艺技术概述3.2精密与超精密加工技术3.3特种加工技术3.4快速原型制造技术3.5微细加工技术3.6生物制造3.7绿色制造第3章先进制造工艺技术先进制造工艺技术是先进制造技术的核心。现今制造业的生产规模、生产成本、产品质量、市场响应速度的变化，要求企业必须形成高效、低耗、清洁和灵活的制造工艺技术，先进制造技术是在传统机

2、械制造工艺基础上不断发展而逐步形成的一类技术群。第3章先进制造工艺技术3.1先进制造工艺概述3.1.1机械制造工艺的内涵1.机械制造工艺过程所谓工艺过程即改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。机械制造工艺的内涵可以用机械制造工艺流程图表示，见图3-1。3.1先进制造工艺技术概述机械制造工艺过程按功能不同可划分为三类：（对照图3-1）直接改变工件的形状、尺寸、性能、零件与零件的相互位置，如图中铸、锻、焊等毛坯制造、切削加工与特种加工、热处理和装配等；运转、储存、包装

3、等；检测与控制等，通常第三类不独立构成工艺过程。3.1先进制造工艺技术概述2.机械制造工艺方法和物体成形方法分类见表3-1划分：铸、压力、焊…装配与包装、其他10大类，以代码0-9表示；每大类细分为9中类，以1-9代码表示。例：钳加工—代码34车、铣加工—代码31压焊—代码243.1先进制造工艺技术概述按零件成形原理有三种方法：1）受迫成形特点是成形过程实体体积无明显变化，又称接近成形工艺。主要有铸、锻、压力加工、注塑等；2）去除成形特点是将毛坯多余材料去除，达到设计要求的零件形状和尺寸。主要有传

4、统切削加工，车、铣、刨、磨、镗、钻等；特种加工，激光、线切割、电火花等；3）添加成形传统有焊接工艺，最新工艺为分层添加成形。3.1先进制造工艺技术概述3.1.2先进制造工艺技术的定义和内容1.先进制造工艺技术的定义和特点定义：研究与物料和物料处理过程直接相关的各项最新技术（与传统制造工艺相比较）。特点：详见课本p.681）优质2）高效3）低耗4）灵活5）清洁3.1先进制造工艺技术概述2.先进制造工艺技术的内容目前比较成熟，广泛应用的有：（1）精密、超精密加工技术（2）精密成形技术（3）特种加工技术

5、（4）表面工程技术3.1先进制造工艺技术概述3.1.3先进制造工艺技术的发展趋势1）采用模拟技术，优化工艺设计；2）成形精度向近无余量方向发展；3）成形质量向近无“缺陷”方向发展；4）机械加工向超精密、超高速方向发展；5）采用新型能源及复合加工，解决新型材料的加工和表面改性难题；3.1先进制造工艺技术概述6）采用自动化技术，实现工艺过程的优化控制；7）采用清洁能源及原材料，实现清洁生产；8）加工与设计之间的界限逐渐谈化，并趋向集成及一体化；9）工艺技术与信息技术、管理技术紧密结合，先进制造生产模式

6、获得不断发展。3.2精密与超精密加工技术3.2.1概述1.精密与超精密加工的内涵不断地提高加工精度和加工表面质量，是现代制造业的永恒追求，其目的是提高产品的性能、质量以及可靠性。超精密加工技术是精加工的重要手段，在提高机电产品的性能、质量和发展高新技术方面都有着至关重要的作用。因此，超精密加工技术已经成为全球市场竞争的关键技术，是衡量一个国家先进制造技术水平的重要指标之一。超精密加工包括了所有能使零件的形状、位置和尺寸精度达到微米和亚微米范围的机械加工方法。精密和超精密加工只是一个相对的概念，其界

7、限随时间的推移而不断变化，也许今天的所谓超精密加工，到明天只能作为精密加工甚至作为普通加工的范畴。3.2精密与超精密加工技术按我国目前的加工水平，普通加工、精密加工和超精密加工的划分标准是：（1）普通加工加工精度在lμm、表面粗糙度值大于Ra0.1μm的加工方法。在目前的工业发达国家中，一般工厂均能稳定达到这样的加工精度。（2）精密加工加工精度在0.1～1μm、表面粗糙度值为Ra0.01～0.1μm之间的加工方法，如金刚车、金刚镗、精磨、研磨、珩磨、镜面等加工等。主要用于加工精密机床、精密测量仪器

8、等制造业中的关键零件加工，在当今制造工业中占有极重要的地位。3.2精密与超精密加工技术（3）超精密加工加工精度小于0.1μm，表面粗糙度值小于Ra0.01μm的加工方法，主要加工技术有金刚石刀具超精密切削、超精密磨削加工、超精密特种加工和复合加工等。目前，超精密加工的精度正在从微米工艺向纳米工艺提高。见图3-23.2精密与超精密加工技术加工误差（μm）普通加工精密加工超精密加工超高精密磨床超精密研磨机离子束加工分子对位加工车床,铣床卡尺加工设备测量仪器精密车床磨床百分尺比较仪坐标镗