第三章 先进制造工艺技术.ppt

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1、第三章先进制造工艺技术第三章先进制造工艺技术一、制造工艺技术概述二、特种加工技术三、超声加工及振东切屑四、微米/纳米技术五、快速原型/制造技术这个是什么？六杆并联机床及其原理图制造工艺技术概述制造工艺技术：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。机械制造工艺电子工艺通用机械制造工艺制造工艺方法成形工艺变形工艺切屑工艺联接工艺材料改性工艺表面处理工艺特种加工工艺快速成形工艺二、特种加工技术3.2.1概述：特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工

2、方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。特种加工的特点1.主要利用电能、电化学能、声能、光能、热能等去除材料，而不是主要依靠机械能2.工具硬度可以低于被加工材料的硬度3.加工过程中工具和工件之间不存在显著的切削力特种加工方法能量形式作用原理英文缩写电火花加工成形加工电能、热能熔化、气化EDM线切割加工电能、热能熔化、气化WEDM电化学加工电解加工电化学能阳极溶解ECM电解磨削电化学机械能阳极溶解磨削EGM电铸、电镀电化学能阴极沉积EFMEPM激光加工切割、打孔光能、热能熔化、气化LBM表面改性光能、热能熔化、相变LBT电子束加工切割、打孔电能、热能熔化、气化EBM离子束

3、加工刻蚀、镀膜电能、动能原子撞击IBM超声加工切割、打孔声能、机械能磨料高频撞击USM常用特种加工方法分类表激光加工是一种利用光能进行加工的方法。激光是一种能量密度高、方向性强、单色性好的相干光。3.2.2激光加工激光加工是利用光能经透镜聚焦以极高的能量密度靠光热效应加工各种材料的一种新工艺（简称LBM）。激光是一束相同频率、相同方向和严格位相关系的高强度平行单色光。由于光束的发散角通常不超过0.1°，因此在理论上可聚焦到直径为光波波长尺寸相近的焦点上，焦点处的能量密度可达108～1010W/cm2，温度可高达摄氏1万度，从而使任何材料均在瞬时（＜10－3s）被急剧熔化乃至汽化，并

4、产生强烈的冲击波被喷发出去，从而达到切除材料的目的。常用的激光器按激活介质的种类可分为固体激光器和气体激光器。为固体激光器结构示意图。一、激光加工原理二、激光加工特点1激光加工不需要工具，没有工具损耗、更换等问题。2工件无受力变形，易保证加工精度。3几乎能加工所有的金属和非金属材料4加工速度快，效率高，热影响区小5能进行细微加工6能够透过玻璃等透明介质进行加工三、激光加工的应用1.激光打孔金刚石拉丝模、宝石轴承、化纤喷丝头、不锈钢板打孔。2.激光切割3.激光焊接4.激光表面处理5.激光快速成形最新激光加工技术3.2.3光刻蚀技术光刻蚀加工又称光刻加工或刻蚀加工。目前，光刻技术主要针

5、对集成电路制作中得到高精度微细线条所构成的高密度微细复杂图形，是对薄膜表面及金属板表面进行精细、微小和复杂图形加工的技术。1.光刻蚀原理所谓的光刻蚀就是使用电磁波频谱中的光束或电子、X射线和离子等射线，将光致抗腐蚀剂（光刻胶）形成规定图形的微细加工方法。光刻工艺的一般过程（1）掩膜制造。（2）光刻蚀加工1）涂胶2）曝光3）显形与烘片4）腐（刻）蚀5）剥膜与检查3.2.4电子束加工电子束加工（简称EBM）和离子束加工（简称IBM）是近年来得到高速发展的新兴特种加工。这两种加工主要用于精细加工领域，尤其是微电子领域。利用能量密度极高的高速电子细束，在高真空腔体中冲击工件，使材料熔化、蒸

6、发、汽化，而达到加工目的。1.电子束加工的原理电子束加工原理图1—电源及控制系统2—抽真空系统3—电子枪系统4—聚焦系统5—电子束6—工件2.电子束加工的特点1）电子束加工属于精细加工；2）加工范围广，加工质量好；3）生产率高；4）加工过程易于实现自动化。电子束加工的应用高速打孔加工型孔和特殊表面焊接刻蚀热处理3.2.5离子束加工定义：定义1：利用加速、聚焦而成的离子束轰击材料表面进行的加工。定义2：利用离子源产生的离子，在真空中经加速聚焦而形成高速高能的束状离子流，从而对工件进行加工的方法。离子束加工原理和特点离子束加工的物理基础是，当离子束打击到材料表面上，会产生所谓撞击效应、

7、溅射效应和注入效应，从而达到不同的加工目的。离子束加工装置中的主要系统是离子源，是其中一种，称为考夫曼型离子源。图8-8考夫曼型离子源1—真空抽气口2—灯丝3—惰性气体注入口4—电磁线圈5—离子束流6—工件7—阴极8—引出电极9—阳极10—电离室离子束加工应用刻蚀加工镀膜加工离子注入加工离子束注入3.3.超声加工一.超声加工的基本原理和加工装置二.超声加工的特点和应用3.3.1超声加工的基本原理和特点3.3.2振动切削一.振动切削原理■二.振动切削的特点■三.振动切削