机械制造工艺学 教学课件 作者 陈明 第八章 先进制作技术.ppt

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1、第8章先进制造技术第一节概述第二节现代制造工艺技术第三节自动化加工技术第四节先进制造生产模式1.先进制造技术的实用性2.先进制造技术应用的广泛性3.先进制造技术的动态特征4.先进制造技术的集成性5.先进制造技术的系统性6.先进制造技术强调的是实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁等基础制造技术7.先进制造技术的环保性8.先进制造技术最终的目标是要提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力一、先进制造技术的形成和特征第一节概述1.现代设计技术二、先进制造技术的分类：2.现代制造工艺技术3.制造自动化技术4.先进制造生产管理模式一、

2、特种加工技术特种加工是将电、磁、光、化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法。主要特点：1）不是主要依靠机械能2）属非接触加工3）属微细加工，工件表面质量提高第二节现代制造工艺技术4）不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较小的表面粗糙度5）两种或两种以上的不同类型的能量可相互结合形成新的复合加工，其综合加工效果明显，且便于推广使用6）特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积极的影响二、快速成形技术快速成形制造技术RPM是一种基于离散和堆积原理的崭新制造技术，它将零件的CAD模

3、型按一定方式离散成可加工的离散面、离散线和离散点，而后采用物理或化学手段，将这些离散的面、线段和点堆积而形成零件的整体形状。1.光固化法（SLA）2.叠层法（LOM）3.激光选区烧结法（SLS）4.熔融沉积法（FDM）RPM技术对材料的处理方式1.光固化法（SLA）原理：光固化法使用液态光敏树脂作为成形材料。如图8-1所示，计算机控制紫外线光束按零件的各分层截面信息在树脂表面进行逐点扫描，使被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应而硬化，形成零件的一个薄层。头一层固化完后，工作台下移一个层厚的距离，再在原先固化好的树脂表面敷上一层新的液态树脂，再进行扫描加工，新生产的固化层牢固地

4、粘结在前一层上。重复，直到整个原型零件制造完毕。图8-1光固化法的主要特点有：制造精度高（正负0.1mm）、表面质量好、原材料利用率接近100%能制造形状特别复杂（如腔体等）及特别精细（如首饰、工艺品等）的零件（尤其适合壳体形零件制造）必须制造支承，材料固化中伴随一定的收缩导致零件变形，光固化树脂有一定毒性2.叠层法（LOM）原理：叠层法在成形过程中首先在基板上铺上一层箔材，再用一定功率的CO2激光器在计算机控制下按分层信息切出轮廓，同时将非零件的多余部分按一定网格形状切成碎片去除掉。加工完上一层后，重新铺上一层箔材，用热棍碾压加热，使新铺上的一层箔材在粘结剂作用下粘结在

5、已成形体上，再用激光器切割该层的形状。重复，直到加工完毕。最后去除掉切碎的多余部分即可得到完整的原形零件，如图8-2所示。图8-2叠层法的主要特点有：不需要制作支撑，激光只作轮廓扫描，而不需填充扫描，成形效率高；运行成本低；成形过程中无相变且残余应力小，适合于加工较大尺寸的零件。材料利用效率低，表面质量较差3.激光选区烧结法（SLS）原理：采用CO2激光器作为能源，成形材料常选用粉末材料（如蜡粉、塑料粉、金属粉和陶瓷粉等）。如图8-3所示，成形过程中，先将粉末材料预热到稍低于其熔点的温度，再在刮平辊子的作用下将粉末铺平，激光器在计算机控制下按分层截面信息有选择地烧结，上一

6、层完成后再做下一层，零件成形后，去掉多余粉末。图8-3特点：①不需要制作支撑，成形零件的力学性能好，强度高。②粉末较松散，烧结后精度不高，Z轴难以控制。4.熔融沉积法（FDM）原理：成形过程中喷头喷出的熔融材料在X-Y工作台的带动下，按截面形状铺在底版上，逐层加工，最后制作出所需零件。如图8-4所示。图8-4特点：①成形零件的力学性能好、强度高；成形材料的来源广、成本低、可采用多个喷头同时工作。②不用激光器，而是由熔丝喷头喷出加热熔融的材料，因此使用维护简单，成本低。③成形精度不高，不适合制作复杂精细结构的零件，主要用于产品的设计测试与评价。1.基本概念（1）普通加工加工

7、精度在10左右、表面粗糙度值在0.3~0.8的加工技术。（2）精密加工加工精度在10~0.1，表面粗糙度在0.3~0.03的加工技术。（3）超精密加工加工精度不低于0.1~0.01，表面粗糙度值不大于0.03~0.05的加工技术。（4）纳米加工加工精度达到0.001，表面粗糙度小于0.005的加工技术。三、精密与超精密加工技术2.超精密加工技术所涉及的技术领域（1）加工技术即加工方法与加工原理（2）材料技术即加工工具和被加工材料（3）加工设备及其基础元部件（4）测量及误差补偿技术（5）超稳定的工作环境四、超高速加工技术概念：超