先进制造技术ppt课件.ppt

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1、第三章先进制造工艺技术3.1概述3.2材料受迫成形工艺技术3.3超精密加工技术3.4高速加工技术3.5快速原型制造技术3.6微细加工技术3.7表面工程技术3.8现代特种加工技术1第一节概述3.1.1机械制造工艺定义与内涵3.1.2先进制造工艺的产生和发展2机械制造工艺三阶段：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，甚至合而为一3.1.1机械制造工艺定义与内涵原材料成品半成品机械制造工艺定义改变形状,尺寸,性能,位置机床、工具3机械制造工艺流程4制造加工精度18世纪，其加工精度为1mm

2、；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；目前达到10nm的精度水平。切削加工速度20世纪前，碳素钢，耐热温度低于200ºC，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。3.1.2先进制造工艺的产生和发展5切削速度随刀具材料的变更而提高6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

3、等对制造工艺贡献：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。自动化和数字化工艺装备的发展单机自动化→系统自动化刚性自动化→柔性自动化→综合自动化7毛坯成形技术在向少、无余量发展如：熔模精密铸造、精密锻造、精密冲裁、冷温挤压等新工艺。表面工程技术的形成和发展表面工程：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，以获取与基体材料不同性能的一项应用技术。如：电刷镀、化学镀、物理气相沉积、化学气象沉积、热喷涂、化学热处理、激光表面处理、离子注入等。8第二节材料受迫成形工艺技术3.2.

4、1精密洁净铸造成形3.2.2精确高效金属塑性成形工艺3.2.3粉末锻造成形工艺3.2.4高分子材料注射成形9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；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。10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、环境污染严重自硬树脂砂造型高强度、高精度、高溃散性低劳动强度，适合于各种复杂铸件型芯制作铸件壁厚可<2.5mm3.2.1精密洁净铸造成形精确铸

5、造成形技术11高紧实砂型铸造可提高铸型强度、刚度和硬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级气冲造型12消失模铸造利用泡沫塑料作为铸造模型，并在其四周填砂，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表面光洁、尺寸精确无飞边、少无余量精密铸件泡沫塑料模造型浇注过程铸件13特种铸造技术类型：压力铸造、低压铸造、熔模铸造真空铸造、挤压铸造等。压力铸造：金属模，以压力浇注取代重力浇注，铸件精确、表面光洁、内部致密。金属模压铸机压铸过程合型压铸开模14洁净

6、的能源以感应电炉代替冲天炉，减轻对空气的污染无砂和少砂铸造如压力铸造、金属型铸造、挤压铸造等清洁无毒材料使用无毒无味变质剂、精炼剂、粘结剂等高溃散性型砂工艺树脂砂、酯硬化水玻璃砂工艺废弃物再生和综合利用铸造旧砂再生回收、熔炼炉渣处理和综合利用铸造机器人或机械手以代替工人在恶劣条件下工作清洁（绿色）铸造技术15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。铸造过程仿真发展60年代丹麦学者开始用计算机对铸件凝固过程进行模拟随后工业国家相继开发了铸造过程计

7、算机模拟软件，如：德国MACMAsoft软件，英国Procast软件，清华大学Flsoft软件等。铸造过程计算机模拟16精密模锻利用模锻设备锻造出锻件形状复杂、精度高的模锻工艺，比普通锻件高1-2个精度等级。3.2.2精确高效金属塑性成形工艺模锻坯料普通模锻去氧化皮精密模锻锥齿轮的精密模锻工艺17超塑性成形超塑性现象：在一定内部条件（如晶粒形状、相变）和外部条件（如温度、应变速率）下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的延伸率现象。目前已知锌、铝、铜等合金超塑性达1000%，有的甚至达2000%。金属超塑性类型：细晶超塑性（恒温超塑性

8、）内在条件：具有均匀、稳定等轴细晶组织（<10µm）；外在条件：特定温度和变形速率（10-4-10-5min-1）。相变超塑性（环境超塑性）在材料相变点温度循环变化，同时对试样加载。18超塑性成形工艺应用飞机钛合金组合件原需几十个零件组成，用超塑性