培训-制造加工

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1、先进制造加工技术盛步云教授、博导第1讲1.前言用机器代替手工，从作坊形成工厂从单件生产方式发展成大量生产方式从单机自动化到柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造生产规模：批量变化生产方式：劳动密集型→设备密集型→信息密集型→知识密集型制造装备：手工→机械化→刚性→柔性→智能化精密洁净铸造技术精确高效金属塑性成型工艺高效焊接与切割技术优质表面改性技术超高速加工技术超精密加工技术非传统加工技术快速原形制造技术虚拟成型与加工技术1.前言2.加工、成形制造技术——将原材料、半成品加工成为产品的方法和过程。—

2、—成形工艺去除成形受迫成形堆积成形生成成形加工精度不断提高加工速度得到提高材料科学的变革重大装备促进——大型、大容量、高效率优质清洁表面工程热成形过程数值模拟5um(3um)精密加工0.3-3um超精密0.03-0.3纳米<0.03um2.1发展现状和趋势成形技术——铸造：轻量化、精确化、强韧化、复合化、无污染锻造：净成形CAE相结合焊接：高能密度焊接发展，柔性化、智能化、自动化快速原型、激光表面处理计算机模拟、虚拟制造2.1发展现状和趋势3精密洁净铸造工艺精密、洁净、高效无机化学粘接剂型砂——水玻璃

3、、水泥有机化学粘接剂型砂——植物油金属型铸造工艺挤压铸造技术消失（气化）模）铸造技术3.1压力铸造高压力：几到几十Mpa~5000Mpa短时间：0.02s~0.2s高速度：0.5m/s~50m/s120m/s3.1压力铸造开发新型的压射控制系统（致密薄件）新压铸工艺（消除缺陷，提高质量）开发和应用新的压铸合金材料（金属基复合材料MMCs、压铸镁合金、高铝锌基合金）开发和应用快速原型制造技术开展CAD/CAM/CAE系统研究与应用3.2挤压铸造技术1937苏联问世——液态金属模压——液压模锻——液压铸造

4、定义：浇入金属型中的液态金属，在通过冲头传递压力作用下进行填充、成型和凝固结晶。特点尺寸精度高、粗糙度低铸件在凝固过程中能得到有效补缩、无铸造缺陷组织致密性好、晶粒细化、力学性能好无浇冒口，减少液态金属消耗3.3消失模铸造（EPC）原理：发泡成型机制成泡末塑料模样（铸件和浇注系统模样）粘结成实体模组、涂刷特制涂料、干燥放入特制砂箱、填入干砂三维振动紧实、抽真空浇铸泡沫模型气化消耗被金属置换特点近无余量新型成型工艺（无须取模、无分型面、无泥砂芯、无飞边、无拔模斜度、重量减少30-40%）铸件精度高、缺陷

5、少无环境公害，易实现清洁生产方便逐渐结构设计（通过粘结一次铸造）简化砂处理工序、减少占地面积、降低设备费用4精确高效金属塑性成型工艺传统：杂制轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压超塑成型、等温成型、辊锻和锲横轧技术、粉末成型工艺4.1超塑等温成形超塑性：材料在低载荷作用下，拉伸变形的伸长率大于100%（黑色：40%、有色：60%已知材料200多种（锌、铝、铜、钛合金）关键在：材料成形特点形状复杂的工件可一次成形组织细小、均匀、性能好、稳定变形抗力小---无加工硬化流动应力对应变速率的变化敏感制件精度高超塑性分

6、类微晶组织超塑（恒温超塑性或结构超塑性）晶粒小于10um，变形温度大于0.5Tm（材料熔点温度）恒定，应变速率低相变超塑性（变温超塑性或动态超塑性）在一定的温度和负荷下，反复循环相变而获得高伸长率。普通碳钢160次循环伸长率达到500%其它超塑性材料超塑性工艺应用气压成形原理：使毛坯的外侧或内侧形成一个封闭的压力空间，在压缩空气的气压作用下，坯料产生超塑性变形，逐步向模具型面靠近，直至同模具完全贴合，形成零件凸模法、凹模法真空成型4.2粉末成形工艺粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（混合物）作为原料，

7、经过成形烧结，制取金属材料、复合材料的工艺技术——其生产工艺与陶瓷工艺类似——金属陶瓷法基本工序原料粉末制取将金属粉末成形——坯块烧结——使制品具有最终的物理、化学和力学性能粉末冶金锻造工艺原理：金属粉末经压实后烧结，在用烧结体作为锻造毛坯进行锻造粉末冷压烧结加热锻造热处理机加工成品准备预制坯制取预制坯锻造后处理与加工4高效优质焊接切割技术精密焊接特殊环境下焊接现代切割技术4.1精密焊接激光焊接——激光加热焊接部位电子束焊接——在真空条件下，聚焦后被加速的电子束高速冲击工件焊接部位扩散焊接——可连接物

8、理化学性能差别很大的异种材料，固态焊接方法（如陶瓷与金属）焊熔近终成形——快速成形方法之一4.2特殊环境下焊接空间焊接水下焊接4.3现代切割技术激光切割等离子切割超声切割高压水射流切割4.4激光切割利用聚焦的高功率密度光束照射工件，使被照射处的材料迅速熔化、气化、烧蚀或达到燃点，同时借助光束同轴的高速气流吹除熔融物质4.5等离子切割等离子：是高度电离的气体，是由气体原子或分子电离后，离解成带正电荷的离子和负电荷的电子所组成，正负电荷相等，因此称为等离子。