先进制造技术第2版教学课件作者王隆太第3章节课件

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1、第3章先进制造工艺技术重点提示：--分析机械制造工艺内涵及其发展--介绍铸、锻、冲等受迫成形技术--超精密加工材料去除成形技术--高速切削和磨削加工技术--增材制造技术--微纳制造技术--表面工程技术--再制造技术--仿生制造技术3.1.1机械制造工艺内涵3.1.2先进制造工艺的产生和发展3.1.3先进制造工艺技术特点3.1先进制造工艺技术概述传统机械制造工艺三步曲：①零件毛坯的成形准备阶段②机械切削加工阶段③表面改性处理阶段上述阶段划分逐渐模糊、交叉，甚至合而为一1、机械制造工艺内涵机械制造工艺定义原材料成品半成品方法和手段改变形状,尺寸,性能,位置机

2、床、工具机械制造工艺流程堆积成形将材料有序地合并堆积成形，如快速原形制造、焊接等。机械零件成形方法：受迫成形在特定边界和外力约束下成形如铸造、锻压、粉末冶金和注射成形等；去除成形将材料从基体中分离出去成形如车、铣、刨、磨、电火花、激光切割；2、先进制造工艺的产生和发展1)纳米级机械加工精度--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；--进入21世纪，达到10nm的精度水平，当前机床精度每8年提高一倍。2)超高速切削加工速度--20世纪前，碳素钢，耐热温度低于2

3、00ºC，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。近一个世纪内，切削加工速度提高100多倍。3）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、工程陶瓷等贡献：①改善刀具切削性能，改进加工设备；②促进特种加工工艺发展。4）工艺制造装备自动化和数字化--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5）零件毛坯成形在向少/无余量发展如：熔模

4、精密铸造、精密锻造、精密冲裁、冷温挤压等新工艺。6）优质清洁表面工程技术形成和发展表面工程：是通过表面涂覆、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，获取与基体材料不同性能的技术。如：电刷镀、化学镀、气相沉积、热喷涂、激光表面、离子注入等。7）新型成形工艺的产生和应用如：多点成形、数控渐进成形、快速原型、金属喷射等新型成形工艺。优质产品质量高性能好、尺寸精确表面光洁、使用寿命和可靠性高。高效极大提高劳动生产率高，大大降低操作者劳动强度和生产成本。低耗大大节省原材料和能源消耗，提高自然资源利用率。洁净零排放或少排放，不污染环境，

5、符合环境保护要求。灵活快速响应市场和生产过程变化，多品种柔性生产，适应多变的消费市场需求。3、先进制造工艺技术特点3.2材料受迫成形工艺技术3.2.1精密洁净铸造成形技术3.2.2精确高效金属塑性成形技术3.2.3粉末锻造成形技术3.2.4高分子材料注射成形技术1、（1）精密铸造成形技术：--具有熔体洁净、组织细密、表面光洁、尺寸精密特征；--可减少原材料消耗，降低生产成本；--便于实现工艺过程自动化；--改善环境，使铸造生产绿色化；--保证铸件机械性能，达到少/无切削目的。1）自硬砂精确砂型铸造--粘土砂造型铸件质量差，生产效率低，劳动强度大，环境污染

6、严重。--自硬树脂砂造型高强度、高精度、高溃散性；适合复杂铸件型芯制作；铸件壁厚可<2.5mm。2）高紧实砂型铸造--可提高铸型强度，减少金属液浇注凝固时型壁移动；--降低金属消耗、减少缺陷，提高精度、粗糙度提高2-3级。3）消失模铸造--利用泡沫塑料作为铸造模型，四周填砂，不分上下模；--泡沫塑料在浇注过程中气化；--可避免砂型溃散，可消除起模斜度，减小铸件壁厚；--能够获得光洁表面、尺寸精确，无飞边、少无余量精密铸件。1、精密洁净铸造成形技术高紧实气冲造型泡沫塑料模芯砂型制造溶液浇注成型铸件消失模铸造过程4）特种铸造技术类型：压力铸造、低压铸造、熔模

7、铸造、真空铸造、挤压铸造等。压力铸造：金属模具，以压力浇注取代重力浇注；铸件精确、表面光洁、内部致密。金属模压铸成型合型压铸开模（2）洁净（绿色）铸造技术1）洁净能源以感应电炉代替冲天炉，减轻对空气的污染2）无砂或少砂特种铸造如压力铸造、金属型铸造、挤压铸造等3）清洁无毒工艺材料使用无毒无味变质剂、精炼剂、粘结剂等4）高溃散性型砂工艺树脂砂、酯硬化水玻璃砂工艺5）废弃物再生和综合利用旧型砂再生回收、熔炼炉渣处理和综合利用6）铸造机器人或机械手以代替工人在恶劣条件下工作（3）铸造过程计算机模拟--铸造过程计算机仿真：在计算机上进行虚拟浇铸，分析预测铸液充填

8、及凝固过程，预测不合理铸造工艺缺陷，对不同铸造工艺方案作出最优的选择。--铸造过