制造技术认识

三维
快速成型加工原理
特种加工—快速成型
分层实体制造法快速成型加工实例 光固化法激光快速成型机
柔性制造系统
什么是柔性制造系统呢？
它是由至少两台机床与物料输送系统组成，可以实现从上 料直至卸料全过程的高度自动化，管理此系统的计算机只需要 更换一些软件就能使系统制造多种工件。
FMS的组成
（1）基本设备 （2）物料输送与存储系统 （3）刀具管理系统 （4）监控和管理系统
汉代铁犁
制造发展
随着人类文明的发展，对各 种产品的需求急剧增加，传 统的手工业已经不能满足社 会的需求。18世纪初期，蒸 汽机的发明，改变了人类以 人力、畜力、水力作为主要 动力的历史，实现了由工厂 手工业向机器大工业的变革。 制造业也因此进入了一个以 机械加工为主的新阶段。带
动了所有工业部门的机械化
基本制造
磨削
在磨削上，用高速旋转的砂轮对工件进行微量切 削的加工方法叫磨削。
应用范围：平面、 内外圆、齿轮等
基本制造
磨床常用砂轮形状
平型 单面凹型 薄型 筒型 碗型 碟型 双斜边型
基本制造
磨床加工实例
现代制造
现代制造
现代制造
现代制造的定义
它是相对于传统制造而言，是指集机械工程技术、 电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一 体，用于制造产品的技术、设备和系统的总称。
特种加工
特种加工概述
随着科学技术的发展，对坚硬而难加工的材料，形 状复杂的零件的需求量越来越大，这就使得平常的 加工方法很难满足要求，于是人们开始探索采用机 械能以外的电能、化学能、光能等进行加工。这些 加工方法不使用普通刀具来切削工件材料，而是直 接利用能量进行加工，为了区别金属切削加工称之 为“特种加工方法”。
制造发展
制造的发展
在计算机技术的推动下，1952年美国麻省理工学院试制成 功世界上第一台数控机床。这为以后的网络化、智能化、柔性 化管理打下了基础。
制造发展
特种加工设备
随着科学技术的发展，对坚硬而难加工的材料，形状复杂的零件的需求量 越来越大，这就使得平常的加工方法很难满足要求，于是人们开始探索采 用机械能以外的电能、化学能、光能等进行加工。这些加工方法不使用普 通刀具来切削工件材料，而是直接利用能量进行加工，为了区别金属切削 加工称之为“特种加工方法”。
自由锻加工实例
基本制造
冲压
冲压是利用模具对板料施压，使之分离或变形的 方法。
冲压加工实例
基本制造
焊 接：
焊接的种类很多， 根据焊接过程的特 点，可分为熔化焊、 压力焊和钎焊三大 类。
手工电弧焊焊接加工实例
基本制造
切削加工生产
基本制造
切削加工
切削加工的任务是用切削工具（包括刀具、砂轮 等）从毛坯上切除多余的材料，获得形状、尺寸 和粗糙度等都要符合图纸要求的机器零件。
智能制造 敏捷制造 虚拟制造 绿色制造
机械制造 机械制造实例
机械制造
机械制造的大致过程是：
(1) 由原材料（一般为金属材料、工程塑料等）制 成与零件形状相近似的毛坯件（如轧制型材、铸 件、锻件、冲压件、焊接件等） (2) 坯件经机械加工制成符合要求的零件。
(3) 零件装配成机械部件，再由部件组装成符合设计 要求的机器。
制造发展
制造的发展
为了适应用户需求多样化、个 性化的市场，在20世纪60年代中期 出现了柔性制造（flexible manufacturing,FM)的新理念。
根据柔性制造理念开发的 制造系统称为柔性制造系 统(FMS)。
制造发展
制造的发展
随着科学技术和生产实践的发展，现代制造技术正成为跨学科 的综合性工程技术。在市场竞争和信息技术的推动下：
数控机床
数控机床的分类
按加工方式和 工艺用途分类
切削类数控机床
普通数控机床 加工中心
成型类数控机床
数控特种加工机床
数控机床
数控车床与普通车床加工过程比较
加工中心
加工中心是典型的集 高新技术于一体的机 械加工设备，它的发 展代表了一个国家制 造业的水平，在国内 外都受到高度重视。
加工中心
加工中心的刀库
特种加工
特种加工的分类
能量类型 机械能
电化学能 化学能 热电能
切削原理 腐蚀
传递介质 高速粒子
剪切 离子转移
直接接触 电介质
烧蚀定理定 周围介质 理
熔化
高温气体
电子放射线
方法 超声波加工 水射流加工 普通机械加工 电化学加工 电化学磨削
化学加工
离子束加工 等离子电弧加工
电火花加工 激光加工
特种加工—电火花加工
现代制造
数控机床
数控机床
数控机床（ Numerically Controlled Machine Tool）是一种装了程序控制系统的机 床，是现代制造业的主流设备。
数控机床
SIEMENS
FANUC
数控机床
1948年，美国帕森斯公司(Parsons Co.) 提出了数控机床的初步设想。 1952年，美国麻省理工学院试制成功世 界上第一台数控机床。这是一台数控立 式铣床。
基本制造
车削应用范围 –回转体表面
车端面
车外圆 车锥面
切槽
车螺纹
钻中心孔 钻 孔
镗孔
车成型面 滚 花
基本制造 普通车床加工实例
基本制造
铣削
在铣床上，用旋转的铣刀切削工件的加工方法。
应用范围：可 以加工平面、 齿轮、燕尾槽、 T型槽、V型槽、 成型表面等。
基本制造
铣削应用范围
基本制造
普通铣床加工实例
特种加工—激光加工
激光加工实例
特种加工—快速成型
工程设计是一种思维活动，是“对技术产物创造性的严密的预先构思”。 这一过程一方面意味进行技术创新的机会。 这一过程又意味着一种风险：
走弯路的风险、走错路的风险、甚至是失败的风险。 产品的复杂程度越高，这种风险也就越大。设计者在设计过程中不能不考
虑这种风险，常常为了避开风险而舍弃了创新。
青铜的特性：
1）硬度高而熔点低，容易 加工。
2）青铜硬而脆，青铜武器 利切削而不利砍劈， 所以 青铜常被加工成剑、戈、 矛等，而很少有青铜刀。
西周·单五父壶
制造发展
战国凹形铁锄
从春秋战国时期（公元前 770年-221年），中国冶铁 技术有了很大突破，使中 国在这一领域长期遥遥领 先。铁在中国得到了日益 广泛的应用。
陶器
制造发展
秦始皇兵马俑
制造发展
司母戊方鼎
我国青铜的冶炼在夏朝 （公元前2140年始）以 前就开始了，到殷、西 周时期已发展到很高的 水平。从这时起人类能 够加工的材料扩大到了 金属。青铜当时主要用 于制造各种工具、食器、 兵器。
商代后期使用了冶铜场。
主要的工艺是：铸造
制造发展
商·兽面纹大钺
当时应用的青铜是指红铜 与锡、铅等其他化学元素 的合金，因颜色呈青灰色 而得名。
钳工 切削加工
机工
板牙
平面铣刀
基本制造
钳工
钳工一般是由工人手持工具对工件进行切削加工。
錾削 攻丝
锯削
套丝
锉削 工件划线
刮削 机器的装配 研磨 和修理
基本制造
钳工的主要任务
基本制造
机工
机工是由工人操作机床对工件进行加工。
基本制造
车削
在车床上利用车刀切 除工件回转面上多余 的材料，以获得所要 求的形状、尺寸精度 和表面质量的加工方 法。
电火花加工
电火花加工的原理是： 基于工具和工件 (正、负电极)之间脉冲性火花放电时
的电腐蚀现象来蚀除多余的金属,以达到对零件的尺寸、形 状及表面质量预定的加工要求。
主要应用
电火花穿孔成型加工 电火花线切割加工
特种加工—电火花线切割加工
数控电火花线切割加工机床
特种加工--电火花线切割加工
数控电火花线切割加工原理 内封闭几何结构零件应用数 控电火花线切割加工的实例
！！！！！！！！！！！！！！
怎样才能充分利用创新的机会，提高设计质量，降低设计成本 ，同时又最 大限度地降低风险，提高产品开发的一次成功率，此外，激烈的市场竞争
还要求以最短的周期完成设计开发工作，提高对市场需求的响应速度。
特种加工—快速成型
激光快速原型又名激光快速成型（Laser Rapid Prototyping：LRP)。
制造技术
工程链：
研究 设计 制造 运行
管理
报废
回收
每个环节都存在着大量的技术和经济问题， 随着工程链的前移，技术含量的比重逐步增 加；随着工程链的后移，经济含量的比重将 逐步上升。
制造概述
制造是人类经济活动的基石，是人类历史发展和 文明进步的动力。
制造业是一个国家工业的主导力量，是一个国家国 民经济和综合国力的重要表现。
作铸造。
铸造应用在 缸体、支架、 箱体、曲轴、 床身等零件。
基本制造
铸造
基本制造
锻压：
对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸，形 状及改变性能，用以制造机械零件或毛坯的成形加工 方法叫做锻压。
自由锻
按其生产 方式分类
模锻
冲压
基本制造
自由锻
采用通用工具或直接在锻造设备的上下砧铁之间， 对加热后的坯料进行的锻造，叫做自由锻造。常 见的铁匠师付打制铁制器的操作，就属于自由锻 的范围。
特种加工—激光加工
激光加工
原理：
由于激光强度高、方向性好、颜色单纯，可以通过一系 列的光学系统，把激光束聚焦成一个极小的光斑，获得 108—1010W/cm2的能量密度以及10000℃以上的高温，从而 能在千分之几秒甚至更短的时间内使各种物质熔化和气 化，以达到蚀除被加工工件的目的。
应用：
激光雕刻 激光打孔 激光切割 激光焊接
第一台商业化的快速原型机出现于1987年11月在美国 底特律举办的制造自动化展览会上，由美国3D System公 司推出。
我国的第一台快速原型机—”M220多功能试验平 台”于1993年诞生于清华大学。
特种加工—快速成型
快速成型是将材料直接成型零件的一项技术
1.截面加工 三维
二维
2.截面叠加 二维
制造发展
大约20000年前,古 人类已经能够加工 粗糙的毛皮用于取 暖，制造简单的工 具用来打猎，以及 制造原始的器具用 作炊具。这一时期 加工的材料主要是 在一些天然材料如： 木头、石头、动物 骨头等。
制造发展
在很长的时期内，石器在 生产中占有支配地位。 石器制作工艺有：
打制工艺：这种方法贯 穿整个石器时代。制作时用石 锤或角木打击石材，以获得有 锋刃的碎片用来加工石器。
展望未来
先进制造技术发展的总趋势：
智能化 集成化
精密化 柔性化
全球化
宜人化
蒸汽机
制造发展
机床
机床是一种利用动力驱动且无法 以人力携带的设备，可以集由切 削、冲击或其他方法的组合，以 达到加工物料目的的机器。
木工車床
机床的诞生不是发明出来的，
而是在生产劳动中逐渐演
变而成的。
制造发展
车床很早就诞生了，直到17世纪才普及。 最早的精密车床是木制的，采用连续转动的原理，不适于加工金属。
磨制工艺：把石器的表 面磨光，磨出刃部，并把石材 磨制成形，与此同时出现了切 割和钻孔技术。
新石器时代的石镰
制造发展
在新石器时代(公元前6000年～公元前5000年)，中华民族的 先人们用粘土(主要成分为SiO2，Al2O3)烧制成陶器。
马家窑(甘肃)文化时期的 陶器以砂质和泥质红陶为 主，表面彩绘有条带纹、 波纹和舞蹈纹等，制品有 炊具、食具、盛储器皿等。
从17世纪末开始， 随着金属、象牙等 多种加工材料的流 行，铁、钢和黄铜 逐渐替代了木材用 来制造车床，使其 具有了更大的强度 和稳定性。
制造发展
电的应用把人类文明又向前推进了一大步，使人 类进入到了电气化时代。
制造发展
制造的发展
20世纪20 年代， H.Ford利用 传送线把机 器连接成大 量生产的自 动化流水线 开创了大量 流水生产方 式。
(4) 有一部分机电一体化设备还包括电器控制部分的制 造、装配，并通过机电联合调试达到设计最终要求。
基本制造
毛坯件的生产
基本制造
根据机械零件不同尺寸形状及材料的特点，其 毛坯件的生产可以分别采取：
铸造 锻压 焊接等
基本制造
铸造：
将液态金属浇注到与零件的形状、尺寸相适合的铸型 空腔中，待冷却凝固后，以获得毛坯或零件的工艺叫
黄河镇河大铁牛(唐开元12年铸)
制造发展
Baidu Nhomakorabea
我国古代创造了三种炼钢方 法：
第一种是从矿石中直接炼出自然钢。 用这种钢制作的剑在东方各国享有盛 誉，东汉时传入了欧洲。
第二种是西汉时期的经过“百次”冶 炼锻打的百炼钢
第三种是南北朝时期生产的灌钢。这种先炼 铁后炼钢的两步炼钢技术我国要比其他国家 早1600多年