现代制造技术报告

现代制造技术报告

古代零件、器件制造加工技术

綦毋怀文卓越的刀剑制造技术东汉末，我国可能出现了炼钢工艺“灌钢”法的初始形式。南北朝时期綦毋怀文对这一炼钢技术进行了重打的改进和完善。

铸铁技术战国中期以后，铸铁器逐步取代铜、木、石、蚌器，成为主要的生产工具，出土实物有犁铧、铲、镰、锄、斧、锛、凿等。

融合传统与现代加工技术的零件加工

暖气片——铸造（图1）、曲轴——锻造（图2）、垫片——冲压（图3）、薄板——轧制、直角弯板——弯板（图4）、薄壁深锥——拉伸、电器面板——拉丝。

现代特种加工技术的零件加工

电火花——对导电材料进行加工。线切割——凹槽类零件。电解——阀体金属零件去毛刺。电解磨削——磨削各种硬质合金刀具、塞规，轧辊、耐磨衬套、模具平面和不锈钢注射针头等。超声波——适于加工各种硬脆材料，特别是不导电的一般用于加工圆孔、型空、型腔、套料、及微细孔。激光——几乎能加工任何材料、打孔、切割、焊接等。电子束——对脆性，韧性，导体，非导体及半导体材料都可以加工，一般用于高速打孔，加工型孔和特殊表面，焊接、水射流——可以加工很薄，很软的金属和非金属材料。

爆炸成形加工——指以炸药（或火药和可燃气体）为能源把金属毛坯加工成型或焊接在一起的加工工艺，钣金零件的拉深、胀形、卷边、翻口、冲孔、压梗、弯曲和校形等，都可用爆炸成型来完成。

超精密加工零件

超精密车削——可以加工各种回转表面，如内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、沟槽、端面和成形面等。镜面磨削——能达到最小表面粗糙度的磨削方法，主要用于加工精密轧辊、精密线纹尺等需要特别光洁的精密零件的外圆或平面。珩磨——珩磨主要用于加工孔径为5～500毫米或更大的各种圆柱孔，如缸筒、阀孔、连杆孔和箱体孔等，孔深与孔径之比可达10，甚至更大。研磨——研磨可用于加工金属和非金属材料的多种表面，如平面、圆柱面、圆锥面、螺纹、齿面、球面等。

单点金刚石切削微纳米技术领域：机械化学抛光——主要是将化学和机械的作用结合起来，将硅片表面进行抛光。

现代加工技术

铸造：将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件（零件或毛坯）的工艺过程。现代机械制造工业的基础工艺。铸造生产的毛坯成本低廉，对于形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件，更能显示出它的经济性；同时它的适应性较广，且具有较好的综合机械性能。但铸造生产所需的材料（如金属、木材、燃料、造型材料等）和设备（如冶金炉、混砂机、造型机、造芯机、落砂机、抛丸机等）较多，且会产生粉尘、有害气体和噪声而污染环境。

当前世界上工业发达国家铸造技术的发展归纳起来大致有四个目标，即：

①保护环境，减少以至消除污染；

②提高铸件质量和可靠性，生产优质近终形铸件；

③降低生产成本；

④缩短交货期。

常见的铸造设备：1.型砂粘结剂(molding sand binder)[造型材料]将松散的铸造砂粘结在一起使之成为型砂或芯砂的造型材料。

2.再生砂(reclaimed sand)[造型材料]铸造生产中经过处理基本上恢复了使用性能可以回

用的旧砂。

3.铸造砂(foundry sand)[造型材料]铸造设备生产中用来配制型砂和芯砂的一种造型材料。

4.混砂机(sand mixer)[铸造设备]用于混制型砂或芯砂的铸造设备。混砂机一般具有下列功能：将旧砂﹑新砂﹑型砂黏结剂和辅料混合均匀。

等。

用铸造工艺制造加工的零件有：机床床身（图5）,暖气片（图1）,井盖,工艺品铜像,铸铁铁锅等。

超声波加工：是利用工具端面做超声频振动，并通过悬浮液中的磨料加工脆硬材料的一种加工方法。

超声波的加工有如下特点：

1、适于加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料（如陶瓷、玻璃、宝石、金刚石等），扩大了模具材料的选用范围。

2、工具可用较软的材料做成较复杂的形状，不需要工具相对于工件做复杂的运动，机床结构简单，操作也方便。

3、由于去除加工材料是靠极细小磨粒的瞬时局部的撞击作用，故工件表面的宏观作用力很小，不会引起变形和烧伤，表面粗糙度也好，加工精度可达0.01~0.02mm，而且可以加工薄壁、窄缝、低刚度工作。

超声波加工设备：

CSJ-2型超声波加工机床，是由超声波发生器、超声振动系统、机床本体及磨料工作循环系统等部分（图6）。

典型零件：型孔、型腔加工（图7）、单晶片（切割）、模具（抛磨）。

激光加工：激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。

激光加工特点：激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。某些具有亚稳态能级的物质，在外来光子的激发下会吸收光能，使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目——粒子数反转，若有一束光照射，光子的能量等于这两个能相对应的差，这是就会产生受激辐射，输出大量的光能。优点如下：

1、激光功率密度大，工件吸收激光后温度迅速升高而熔化或汽化，即使熔点高、硬度大和质脆的材料(如陶瓷、金刚石等)也可用激光加工；

2、激光头与工件不接触，不存在加工工具磨损问题；

3、工件不受应力，不易污染；

4、可以对运动的工件或密封在玻璃壳内的材料加工；

5、激光束的发散角可小于1毫弧，光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒,同时,大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级，因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工；

6、激光束容易控制,易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度；

激光加工设备：红宝石激光器（图8）,一般有三个基本组成部分1、工作物质。2、谐振腔。3、激励能源。

激光器的加工应用：在激光加工中个利用激光能量高度集中的特点，可以打孔、切割、雕刻及表面处理。利用激光的单色性还可以惊醒精密测量。

总结：通过学习现在制造技术，了解包括材料、工艺、设计、制造、管理等方面新兴技术，现代制造技术的应用是中国制造业发张的脊梁。