[工学]先进制造技术课件第3章课件

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1、第三章先进制造工艺技术3.1概述3.2特种加工技术3.3高速加工技术3.4超精密加工技术3.5快速原型制造技术3.6微细加工技术第一节概述3.1.1机械制造工艺定义与内涵3.1.2先进制造工艺的产生和发展3.1.3先进制造工艺的特点及分类3.1.1机械制造工艺定义与内涵原材料成品半成品机械制造工艺定义改变形状,尺寸,性能,位置机床、工具机械制造工艺三阶段：①零件毛坯的成形准备阶段②机械切削加工阶段③表面改性处理阶段机械制造工艺技术是指将原材料转化成具有一定几何形状、一定材料性能和精度要求的可用零件的一切过程和方法的总称3.1.2先进制造工艺的产生和发展发展趋势主要体现在

2、以下几个方面：制造加工精度18世纪，其加工精度为1mm；19世纪末，0.05mm；20世纪初，μm级过渡；20世纪50年代末，实现了μm级的加工精度（精密加工）目前达到10nm的精度水平。切削加工速度20世纪前，碳素钢，耐热温度低于200ºC，10m/min；20世纪初，高速钢，500-600ºC，30-40m/min；20世纪30年代，硬质合金，800-1000ºC，数百米/min;目前陶瓷、金刚石、立方氮化硼，1000ºC以上，一千至数千米/min。新型工程材料的应用类型：超硬材料、超塑材料、高分子材料、复合材料、工程陶瓷等对制造工艺贡献：①改善刀具切削性能，改进加

3、工设备；②促进特种加工工艺发展。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→综合自动化毛坯成形技术在向少、无余量发展如：熔模精密铸造、精密锻造、精密冲裁、冷温挤压等新工艺。表面工程技术的形成和发展表面工程：通过表面涂覆、表面改性、表面加工、表面复合处理改变零件表面形态、化学成分和组织结构，以获取与基体材料不同性能的一项应用技术。如：电刷镀、化学镀、物理气相沉积、化学气象沉积、热喷涂、化学热处理、激光表面处理、离子注入等。先进制造工艺的特点1.优质2.高效3.低耗4.洁净5.灵活电子工艺包括电子元件、部件和装置的制造工艺，其中最有代表性、特殊

4、性，最有前途的是：晶片制造工艺，超大规模集成电路制造工艺，微电子器件工艺，光刻工艺，离子注入工艺，镀膜工艺，电子束焊、激光焊、贵金属钎焊等。通用的机械制造工艺有离散工艺过程和连续工艺过程。按对零件的作用效果可分为改变形态的工艺过程（如切削加工）、改变性能的工艺过程（如热处理）和改变外观性能的工艺过程（如电镀）等；按零件的精密程度可分为普通工艺过程、精密工艺过程以及超精密工艺过程；按使用的工具及能量形式不同，又可分为常规工艺、特种工艺、复合工艺以及快速制造工艺等。由此可见把制造工艺方法按材料加工工艺的不同进行分类，如右图所示。（1）成形工艺成形工艺主要指将不定形的原材料（

5、块状、颗粒状、液态或固态）转化成所需要形状的工艺，例如铸造、粉末冶金、塑料成形工艺。这类工艺主要用于获得毛坯或不需再加工的制品，工艺过程中，微粒子之间互相聚集。成形工艺的过程包括将原材料加热使其变成液体，然后冷却固化成一定形状，或者使原材料的固体颗粒烧结、粘着在一起，由此而获得工件（大多为毛坯）。粉末冶金的定义:将各种金属和非金属粉料均匀混合后压制成形，再经高温烧结和必要的后续处理来制取金属材料及其制品的成形工艺方法。3.2.4高分子材料注射成形粉状塑料注入螺杆推进送进加热区通过分流梭喷嘴喷出注入模腔注射成形工艺过程冷却成形（2）变形工艺变形工艺主要包括使工件的原始几何

6、形状从一种状态改变为另一种状态，如锻造、冲压、轧制、挤压、拉拔等。锻造是让加热到一定温度的金属在冲击力或压力作用下产生较大塑性变形，形成所需要的工件形状；冲压则是利用模具使材料在压力作用下产生变形或分离。变形工艺适用于铁碳合金、不锈钢、耐热钢、轻有色金属、重有色金属等。锻造常用于一些重要毛坯（轴、齿轮等）的生产，冲压制品在汽车、家用电器等行业有广泛用途。（3）切削工艺机械制造系统中，切削和磨削是传统的机械加工方法，材料的切削是制造过程的主要内容，几乎占全部工艺劳动量的1/3以上。切削与磨削加工是用刀具或砂轮在工件表层切去一层余量，使工件达到要求的尺寸精度、形状、位置精度

7、和表面质量的加工方法。由于生产效率高，加工成本低，能量消耗少，可以加工各种不同形状、尺寸和精度要求的工件。因此，切削和磨削一直是工件精加工和最后成形的最重要手段。目前以至将来相当长的时期，切削、磨削仍然是获得精密机械零件最主要的加工方法。（4）联接工艺联接工艺主要指将单个工件联接成组件或最终产品，如机械联接、焊接、粘接和装配等工艺。制造时先分别加工单个零件，然后用联接工艺将其结合成一个完整的产品。产品在使用、维护和修理时，经常需要拆卸装配，同样离不开联接工艺。机械联接包括螺栓联接、铆接和压力联接。螺栓联接是利用螺栓、螺母、螺纹、销等紧固件