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第七章 其他先进制造技术 7.1 非传统加工技术（特种加工） 应用范围 材质：高硬度、高韧性、高强度的新型材料和复合材料； 工件：微小、巨大、异形等特殊形状 分类： 1) 热特种加工：利用热的分解、溶解、汽化 电火花加工、电子束加工、激光加工、等离子加工、微波加工 2) 电化学特种加工：利用电化学溶解、析出 电解研磨、电解加工、电解磨削 3) 化学特种加工：利用化学溶解作用 化学研磨、化学切削 4) 特殊机械加工：特殊条件下的机械破坏 超声波加工、高速液体射流加工 5) 复合特种加工：以上加工方法的组合 7.1.1 激光加工 加工原理 激光加工是激光被工件表面吸 收，光能转换为热能，引起表面升 温，致使工件表面的组织发生变化， 出现熔融、蒸发等现象，完成对工 件的加工 应用 材质：硬脆非金属材料的加工 加工：打孔（10－2 mm量级到 任意大）、切割、焊接、蚀刻、 表面合金化 7.1.2 射流加工 加工原理 高压水射流切割是将水增至超高压100～400MPa，经节流小孔（φ0.15 ～ φ0.4mm），使水压热能转变为射流动能（流速高达900mm/s） 应用 切割各种金属、 非金属材料、 各种硬、脆、韧性材料 7.1.3 复合加工 复合加工是应用多种形式能量的综合作用来实现材料的去除 常用的方法： 化学机械复合加工、磁场辅助加工 激光辅助车削、超声波电解复合抛光 电解磨削、超声波电火花复合抛光 光刻加工、X射线刻蚀电铸模法 等离子电弧加热车削 机械化学（CMP）抛光 7.2 超精密加工、纳米加工和超高速加工 1.超精密加工、纳米加工 超精密加工（亚微米加工）是指加工精度为0.3 ～0.03μm， 粗糙度为0.03 ～0.005μm的加工 纳米加工是指加工精度为0.03μm（30nm），粗糙度优于0.005μm以上的加工 超精密加工主要有超精密切削（车、铣）、超精密磨削、超精密研磨、超微细加工 纳米加工是将工件表面的一个个原子或分子直接作为加工对象的，主要技术有：X射线光刻、电铸LIGA、能量束（光束、电子束、离子束）加工、化学腐蚀等 2. 超高速加工 超高速加工一般指切削速度比常规高出5倍～10倍以上的切削加工 超高速加工使加工材料所消耗的能量、切削力、工件表面温度、刀具和磨具磨损、加工表面质量与加工精度（加工平稳、工件热变形与内应力）、加工效率和设备利用率明显优于常规加工 数控技术是现代制造技术的第一个里程碑，超高速加工是现代制造技术的第二个里程碑 超高速加工、超精密加工、高能束加工和自动化加工构成了当今四大先进加工技术 7.3 虚拟轴机床 虚拟轴机床（Virtual Axis Machine Tool)是一种并联结构机床，能实现具有六个自由度运动的复杂曲面的加工 具有模块化程度高、重量轻 精度高、速度高、适应性强 经济性好、结构简单等优点 1994年问世，是“机床结构 的重大革命” 7.4 绿色制造（Green Manufacturing,GM) 7.4.1 概述 制造对环境的影响 绿色制造是指在保证产品功能、 质量、成本的前提下，综合考虑 环境影响和资源效率的现代制造 模式，目标是使得产品从设计、 制造、包装、运输、使用到报废 处理的整个产品生命周期中，对 环境的影响最小，资源效率最高 7.4.1 概述 绿色制造及其相关概念的关系 传统制造的物流是一个开环系统 绿色制造的物流是一个闭环系统 7.4.2 绿色制造体系结构 7.4.3 绿色设计 1.产品的绿色设计与传统设计区别 传统设计仅考虑产品的基本属性 绿色设计则在产品的整个生命周期内，优先考虑产品的环境属性，再考虑产品应有的基本属性 2.绿色设计的主要内容 产品的绿色材料选择 考虑材料对环境的影响 产品的面向拆卸设计 可拆性的结构设计利于循环再用、再生或降解 产品的回收设计 产品的面向制造和装配设计 产品的长寿命设计