《金属工艺 (1).》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属工艺 (1).（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第19章现代制造技术简介现代制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息（计算机通信、控制理论、人工智能等）、材料、能源及现代管理等技术成果，将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、售后服务等机械制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，取得理想技术经济效果的制造技术的总称。第19章现代制造技术简介金属工艺学19.1精密加工与特种加工19.1.1精密加工精密加工一般指加工精度在100.1m，相当于IT5级精度和IT5级以上精度，表面粗糙度Ra值在0.1m以下的加工方法，如金刚车、金刚镗、研磨、珩磨、超精研、砂带磨、镜面磨削和冷压加工等。用于精密机床、精密测量仪器等制造业中的关键零件
2、加工，如精密丝杠、精密齿轮、精密蜗轮、精密导轨、精密滚动轴承等，在当前制造工业中占有极重要的地位。第19章现代制造技术简介金属工艺学第19章现代制造技术简介金属工艺学超精密磨削通常是指加工精度高于0.1m，表面粗糙度低于Ra0.025m的磨削方法。超精密磨削技术主要是为了弥补金刚石精密车削技术的不足而发展起来的。因为金刚石刀具在切削钢、铁材料时易于产生“扩散磨损”；在微量切削陶瓷、玻璃等硬脆材料时，由于巨大的切应力又易于产生较大的机械磨损。故对于这些材料，超精密磨削成为一种理想的加工方法。第19章现代制造技术简介金属工艺学镜面磨削一般是指加工表面粗糙度达到Ra0.020.01m，磨削表面光泽如
3、镜的磨削方法。镜面磨削对加工精度要求不很明确，主要强调表面粗糙度要求。从精度和表面粗糙度统一的观点理解，镜面磨削应属于超精密磨削的范畴。超精密磨削除需要使用超精密磨床和严格控制工作环境外，砂轮的选用和修整是十分重要的。通常采用超硬磨料（如金刚石或CBN）和微细粒度的砂轮，并采用金属结合剂。第19章现代制造技术简介金属工艺学第19章现代制造技术简介金属工艺学第19章现代制造技术简介金属工艺学19.1.2特种加工特种加工是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法。它是将电、磁、声、光等物理能量、化学能量或其组合直接施加在被加工的部位上，从而使材料被去除、变形或改变性能等。特种加工主要用于加工难切削材
4、料(如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、耐高温、磁性材料等)以及精密细小和形状复杂的零件。在航天、电子、轻工等工业部门以及电机、电器、仪表、透平机械、汽车和拖拉机等行业中，已成为不可缺少的加工方法。第19章现代制造技术简介金属工艺学常用特种加工方法分类表第19章现代制造技术简介金属工艺学1.电火花加工（1）电火花加工的基本原理电火花加工是基于脉冲放电的腐蚀原理产生的，所以也称放电加工或电蚀加工。当工具电极（简称工具）与工件电极（简称工件）在绝缘液体中靠近时，极间电压将两极间“相对最靠近点”电离击穿，形成脉冲放电。在放电通道中瞬时产生大量的热能，使金属局部熔化甚至气化，并在放电爆炸力的作用下，把熔
5、化的金属抛出去，达到蚀除金属的目的。由于放电的结果，在工件上形成与工具截形相同的精确型孔，而工具仍保持原来的截面形状。第19章现代制造技术简介金属工艺学电火花加工原理第19章现代制造技术简介金属工艺学第19章现代制造技术简介金属工艺学（2）电火花加工设备电火花加工设备一般由以下四大部分组成：1）脉冲电源是放电腐蚀的供能装置。2）自动进给调节装置自动调节级间距离和工具电极的进给速度，维持、一定的放电间隙，使脉冲放电正常进行。3）工具电极常用黄铜或紫铜作为工具材料。4）液体介质（多用煤油或矿物油）及其循环过滤系统。第19章现代制造技术简介金属工艺学3.电火花加工的特点1）主要用于加工硬、脆、韧、软
6、、高熔点的导电材料。2）加工时“无切削力”，有利于小孔、窄槽以及各种复杂截面的型孔、曲线孔、型腔等的加工，以及薄壁工件的加工，也适合于精密细微加工。3）当脉冲宽度不大时，对整个工件而言热影响小，可以提高加工质量适于加工热敏性强的材料。4）脉冲参数可以任意调节，能在同一台机床上连续进行粗、半精、精加工。第19章现代制造技术简介金属工艺学4.电火花加工的应用电火花加工的应用范围很广。可以用来加工型腔及各种孔，（如锻模模膛、异形孔、喷丝孔等），也可以进行切断和切割（例如常用的线切割机，就是利用电火花加工的原理进行工作的）以及电火花磨削等。此外，还可以进行表面强化和打印记等。第19章现代制造技术简介金
7、属工艺学第19章现代制造技术简介金属工艺学2.电解加工（1）电解加工的基本原理电解加工（电化学加工）是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学反应原理，对金属材料进行成形加工的一种方法。电解加工时的化学反应是比较复杂的，它随工件材料、电解液成分等不同而不同。电解加工机床主要由以下部分组成：l）机床本体2）直流稳压系统3）电解液系统第19章现代制造技术简介金属工艺学电解加工机床组成原理图第19章现代制造技术简介金属工艺学电解加工原理图第19章现代制造技术简介金属工艺学（2）电解加工的特点1）能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型面或型腔（如锻模、叶片等）。2）可加工高硬度、高强度和高韧性等难切削
8、的金属材料（如淬火钢、高温合金、钛合金等）。3）加工中无机械切削力或切削热，因此适合于易变形或薄壁零件的加工。4）加工后零件表面无残余应力和毛刺，表面粗糙度值为Ra0.20.8m。5）工具阴极不损耗。6）由于影响电解加工的因素较多，难于实现高精度的稳定加工。7）电解液对机床有腐蚀作用，电解产物的处理和回收困难。第19章现代制造技术简介金属工艺学（3）电解加工的应用1）各种异形形腔的加工。2）沟槽、斜面、轮廓及深孔加工等传统方法难于加工的零件。3）零件的倒棱、去毛剌及微孔加工。4）难加工材料的加工。5）电解抛光。第19章现代制造技术简介金属工艺学4.电解磨削电解磨削是电解作用和机械磨削作用相结合
9、的一种复合加工方法。电解磨削时几乎不产生磨削力和磨削热，所以磨削效率高，磨轮损耗小。磨削不会产生烧伤、裂纹、变形的毛剌等缺陷，所以适合于磨削高强度、高硬度、热敏性和磁性材料，例如硬质合金、高速钢、不锈钢、钛合金、镍基合金等，也可用于内孔、外圆、平面、成形面等各种磨削加工中。磨削表面粗糙度可达Ra0.0120.025m。第19章现代制造技术简介金属工艺学第19章现代制造技术简介金属工艺学4.激光加工（1）激光加工原理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。当激光工作物质2（如红宝石、钕玻璃等具有亚稳态能级结构的物质）受到光泵3的激发后，便产生受激辐
10、射跃迁，形成光放大，再经过由全反射透镜1和部分反射镜4组成的谐振腔产生振荡后，成为单向平行光束，由腔的一端输出，通过透镜5将激光束聚集到工件待加工表面6。工件材料就在高温熔融和冲击波的同时作用下蚀除了部分物质，于是可进行打孔、切割等各种加工。第19章现代制造技术简介金属工艺学固体激光器加工原理第19章现代制造技术简介金属工艺学激光加工示意图第19章现代制造技术简介金属工艺学（2）激光加工的特点1）几乎对所有的金属材料和非金属材料都可以用激光来加工。2）加工速度极高。打一个孔只需0.001s；易于实现自动化生产和流水作业；同时热变形很小。采用激光可对许多材料进行高效率的切割加工。3）加工时不需要
11、用刀具，属于非接触加工，无机械加工变形。4）可通过空气、惰性气体或光学透明介质进行加工。第19章现代制造技术简介金属工艺学（3）激光加工的应用1）激光打孔适用于金刚石、红宝石、陶瓷、橡胶、塑料以及硬质合金、不锈钢等各种材料。2）激光切割只要工件与激光束之间有相对移动，就可实现激光切割。当切割直线时，还可借助柱面透镜将激光束聚集成线，以提高切割速度。采用氧气喷嘴与激光器连用的方法，一边吹氧一边切割，可大大提高切割效率。除此之外，激光焊接和激光热处理的应用也日趋广泛。第19章现代制造技术简介金属工艺学激光焊焊接技术术激光焊接是以高功率聚焦的激光束为热源，熔化材料形成焊接接头的高精度高效率焊接方法。
12、激光焊接的应用始于1964年，但早期仅限于用小功率脉冲固体激光器进行薄小零件的焊接。70年代以来，随着千瓦级大功率CO2激光器的出现，激光深熔焊得到了迅速的发展。激光焊接的厚度已从零点几毫米提高到50mm，已应用于汽车、钢铁、航空、原子能、电气电子等重要工业部门。目前在世界各国激光加工的应用领域中，激光焊接的应用仅次于激光切割，约占20.9。第19章现代制造技术简介金属工艺学第19章现代制造技术简介金属工艺学5.超声波加工（1）超声波加工的基本原理超声波加工是利用工具作高频振动，通过磨料对工件进行成形加工的一种方法。当工具以16kHz以上的振动频率、0.010.1mm的振幅作用于悬浮液磨料时，
13、磨料便以极高的速度强力冲击加工表面，对被加工表面造成很大的局部压力，使工件材料产生局部变形。当变形超过强度极限时便发生破坏，成粉末状掉下来。第19章现代制造技术简介金属工艺学第19章现代制造技术简介金属工艺学第19章现代制造技术简介金属工艺学2.超声波加工装置1）高频发生器将低频交流电转变为具有一定功率输出的超声频电振荡，以供给工具往复运动和加工工件的能量。2）磁致伸缩换能器把超声频电振荡信号转换为机械振动。3）变幅杆将振幅放大。4）工具头将放大后的机械振动作用于悬浮液磨料对工件进行冲击。5）磨料液磨料与工作液的混合物。磨料有碳化硼、碳化硅、氧化硒或氧化铝；工作液是水，有时用煤油或机油。第19
14、章现代制造技术简介金属工艺学第19章现代制造技术简介金属工艺学第19章现代制造技术简介金属工艺学3.超声波加工的特点（1）主要适用于加工各种不导电的硬脆材料。（2）由于工具通常不需要旋转，因此，易于加工出各种复杂形状的内表面和成形表面等。采用中空形状工具，还可以实现各种形状的套料。（3）加工过程中，工具对加工材料的宏观作用力小，热影响小，特别对于加工某些不能承受较大机械应力的零件比较有利。（4）因为材料切除是靠磨料的直接作用，故磨料硬度一般应比加工材料高，而工具材料的硬度可以低于加工材料的硬度，通常可用中碳钢及各种成形管材和线材作工具。超声加工主要用于硬脆材料的孔加工、套料、切割、雕刻以及研磨
15、金刚石拉丝模等。第19章现代制造技术简介金属工艺学第19章现代制造技术简介金属工艺学细微孔型腔异形通孔切片多个圆片落料多片圆板落料切割单晶硅片超声波加工的基本种类第19章现代制造技术简介金属工艺学弯曲孔刻槽套料切圆复杂沟槽超声波加工的基本种类第19章现代制造技术简介金属工艺学19.2机械制造自动化现代科学技术的飞速发展，市场竞争的日益激烈，对产品的精密度、经济性和更新换代提出了更高的要求。成组技术、计算机辅助工艺规程编制、数控加工、柔性制造系统及计算机集成制造系统的现代制造技术得到迅速发展。第19章现代制造技术简介金属工艺学19.2.1成组技术成组技术是一门生产技术科学，它研究如何识别和发掘生
16、产活动中有关事物的相似性，并把相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望的经济效益。成组技术应用于机械加工方面，乃是将多种零件按其结构形状、尺寸大小、毛坯、材料及工艺要求的相似性，通过一定手段对零件分类成族，并按各零件族的工艺要求配备相应的工装设备，采用适当的布置形式组织成组加工，从而达到扩大批量的目的，使得多品种小批量生产也能获得近似于大批大量生产的经济效果。第19章现代制造技术简介金属工艺学将品种众多的零件按其相似性分类以形成为数不是很多的零件族；把同一零件族中诸零件分散的小批量汇集成较大的成组生产量；这样成组技术巧妙得把品种多转化为“少”，把产量小转化为“大”，这就有效地解决了传统小批生产方式的缺点，为提高多品种、中小批量生产的经济效益开辟了广阔的道路。成组技术已广泛应用于设计、制造和管理等各个方面。第19章现代制造技术简介金属工艺学成组技术成组技术（GroupTechnologyGTGroupTechnologyGT）结构相似零件组工艺相似零件组第19章现代制造技术简介金属工艺学19.2.2计算机
