特种加工在快速制造中的应用.doc

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1、特种加工技术在快速制造中的发展趋势摘要:介绍了特种加工的概念、特点、分类，论述了特种加工在机械快速制造中的应用以及引起的快速制造技术的变革。关键词：特种加工、快速制造、应用、发展、变革前言：制造技术同信息科学、材料科学、生物科学一道被以为是促进人类文明与发展的四大关键领域。随着全球经济一体化的进程和全球化市场的形成，任何制造企业的生产和经营活动都必须面对来自全世界的激烈竞争。能否以最短的交货期(Time)、最好的质量(Quality)、最低的本钱(Cost)、最佳的服务(Service)来响应多变和多样化的市场需求，将成为制造业赖以生存的关键。机械制造发展至今已由一门技艺成长

2、为一门工程科学，它所追求的已不单纯是最高的精度，而是精度、本钱和效率的最佳组合，所以，正在形成崭新的快速制造模式。　　　　特种加工是各种利用物理的、化学的能量往除或添加材料以达到零件设计要求的加工方法的总称。由于这些加工方法的加工机理以溶解、熔化、气化、剥离为主，且多数为非接触加工，因此对于高硬度、高韧性材料和复杂形面、低刚度零件是无法替换的加工方法，也是对传统机械加工方法的有力补充和延伸，并已成为机械制造领域中不可缺少的技术内容。目前，这一技术正向着自动化、柔性化、精密化、集成化、智能化和最优化方向发展，在已有的工艺不断完善和定型的同时，新的特种加工技术不断涌现，如快速原形

3、制造技术、等离子体熔射成形工艺技术、在线电解修整砂轮镜面磨削技术、实变场控制电化学机械加工技术、三维型腔简单电极数控电火花仿铣技术、电火花混粉大面积镜面加工技术、磁力研磨技术和电铸技术等。新的特种加工技术是在传统的特种加工技术的基础上，紧密结合材料、控制和微电子技术而发展起来的，并随着产品应快速响应市场需求，正在形成面向快速制造的特种加工技术新体系。　　　　91特种加工技术的构成、研究现状和发展趋势　　　　1.1特种加工技术的构成　　　　近二三十年来，特种加工技术发展迅速，其内涵已十分广泛而丰富。　　　　1.2人工智能技术为特种加工工艺规律建模奠定了基础　　　　特种加工的微观

4、物理过程非常复杂，往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域，其加工机理的理论研究极其困难,通常很难用简单的解析式来表达。近年来，固然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深进的研究，并取得了卓越的理论成就，但离定量的实际应用尚有一定的间隔。然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面质量与加工条件参数间都有其规律。因此，目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方法来了解特种加工的工艺规律，以便实际应用，但还缺乏系统性。受其限制，目前特种加工的工艺参数只能凭经验选取，还难以实现最优化和自动化，例如，电火花成形电极的沉进式加工工艺，它在占电火花成形机床总数9

5、5%以上的非数控电火花成形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。固然已有学者对其CAD、CAPP和CAM原理开展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工艺数据的缺乏，仍未有成熟的商品化的CAD/CAM系统问世。通常只能采用手工的方法或部分借助于CAD造型、部分天生复杂电极的三维型面数据。随着模糊数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的成熟发展，人们开始尝试利用这一技术来建立加工效果和加工条件之间的定量化的精度、效率、经济性等实验模型，并得到了初步的成果。因此，通过实验建模，将典型加工实例和加工经验作为知识存储起来，建立描述特种加工工艺规律的可扩展性开放系统的条件

6、已经成熟。并为进一步开展特种加工加工工艺过程的计算机模拟，应用人工智能选择零件的工艺规程和虚拟加工奠定基础。　　　　1.3智能控制将成为特种加工领域主要的控制策略　　9　　加工过程和加工设备的稳定、可靠、高效地运行是特种加工工艺技术适应快速制造体系的必不可少的条件。但由于多数特种加工方法采用“以柔克刚”的非接触式加工机制，加工是伴随着物理、化学过程进行的，其加工的微观过程非常复杂，迄今为止仍不能用一个确定的数学模型来描述。而且随着加工过程的进行，加工条件有时还会发生较大的变化，引起加工特性随时间而变化。因此在控制理论中属于典型的模型不确定非线性时变系统，很难用经典的控制理论和

7、现代控制理论的方法获得理想的控制效果。多年来人们尝试过很多种自适应控制策略，取得了很大进展。但在加工条件大幅度变化的情况下仍难以达到满足的性能。近年来，人们把更多的留意力转移到模糊控制、神经控制等智能控制的研究和应用上来，并在电火花成形加工和电火花线切割加工的过程控制方面取得了突破，已成功用于国外的高档机床上。它可自动选取最优参数，自动监测加工过程，实现自动化、最优化控制。同时尚可对模糊控制器引进自适应功能或与人工神经网络技术相结合,使其具有自学习功能,从而达到进步加工速度,稳定加工过程,减少对操纵者技