3-1 先进制造工艺技术知识(概述).ppt

第三章 先进制造工艺技术;现代特种加工工艺 新型材料成形与加工工艺 优质清洁表面工程新技术 快速原型制造技术 拟实制造成形加工技术;3.1 概述 ;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 ;机械制造工艺流程;制造加工精度 18世纪，其加工精度为1mm； 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。;切削速度随刀具材料的变更而提高;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。; 先进制造工艺技术主要由以下方面构成： 1）精密与超精密加工技术； 2）传统制造方法的不断改进； 3）非传统制造方法的产生与发展。;;（１）超精密加工方法和设备;;应用;超精密加工分类;;;;;;;;未来超精密加工技术发展趋势是：;（２）硅片加工;;;;;;;;（３）LIGA 技术;;;;;;;（4）微机械MEMS;;;;表 1 不同方法加工的微型电机比较;微机电系统有以下几个特点：;;常用的制作MEMS 器件的技术主要有三种：;;;;微型机械研究可能导致基础技术的巨大进步，开辟新的产业市场，其应用将波及： 医疗领域中的非侵入性治疗、显微手术、小器官检测； 生命科学领域中的小生理器官处理、基因操作系统、蛋白质追踪； 信息领域中的高密度磁盘存储、信息输入/输出、信息传递； 航天领域中的小卫星和微米卫星、制导导航与控制用的微型传感器和微型仪表、应用于航空中的微型光学设备； 半导体工业领域中的微模型修理、微领域评估、微构造等等。;;（5）微细电加工;实现微细电火花加工的关键在于：;;;;;;(6) STM 加工;在压电材料棒制成的支架上，装上极细的金属探针，电压控制探针作高精度的移动，当探针靠近待观察材料的表面时，在针尖和材料之间施加一小电压，便会引起电子在针尖和材料之间流动的隧道效应。 由于隧道电流随距离剧烈变化，让针尖在同一高度扫描材料表面，表面那些“凹凸不平”的原子所造成的电流变化，通过计算机处理，便能在显示屏上看到材料表面三维的原子结构图。;;;;;1990 年，IBM 的科学家发现STM 显微镜的探头还可以像犁一样刮过原子团并留下细微的沟痕. 为了取乐，便很快开始对单个原子如法炮制．他们用35 个氙原子拼出了IBM 三个英文字母。每个字母高5nm，Xe 原子间最短距离约为1nm。 ;;分子搬迁;;;;;;;;（7）RPM 快速成型制造;;;;;快速成型技术与传统方法相比具有独特的优越性和特点: ;;;;;Rapid Prototyping;激光加工快速成型;在产品开发方面;在零件制造方面;;Medical Modeling - Zcorp;;;;1. 立体光刻工艺(SLA );;Stereolithography;Stereolithography Overview;示范单位：西安秦川汽车股份有限公司 名称：新款奥托车前大灯 传统开发周期：4个月 现开发周期：15天;2. 分层实体制造(LOM);;LOM Process;LOM Example; LOM的优点: 1）成形厚壁零件的速度较快，易于制造大型零件。 （LOM工艺只需在片材上切割出零件截面的轮廓，而不用扫描整个截面。） 2）零件的精度较高(0.15mm) （ 工艺过程中不存在材料相变，因此不易引起翘曲变形） 3）LOM 工艺无需加支撑 （工件外框与截面轮廓之间的多余材料在加工中起到了支撑作用） ;;3. 选择性激光烧结;原理;SLS Process;SLS的特点 ;示范单位：西安东方机械厂 名称：导