3-1先进制造工艺
先进制造技术课后作业
第三章课后习题3-2 有哪几类零件成形方法？列举这些成形方法各自工艺内容。
答：依据材料成形学观点，从物质组成方式可把机械零件成形方式分为如下三类型： ① 受迫成形：利用材料的可成形性，在特定的边界和外力约束条件下的成形方法。
② 去除成形：运用分离的办法，把一部分材料（裕量材料）有序地从基体中分离出去而成形的办法。
③ 堆积成形：它是运用合并与连接的办法，把材料（气、液、固相）有序地合并堆积起来的成形方法。
3-5 什么是超塑性？目前金属超塑性主要有哪两种工艺手段获得？答：超塑性是指材料在一定的内部组织条件（如晶粒形状及尺寸、相变等）和外部环境条件（如温度、应变速率等)下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。
超塑性的特点有大延伸率，无缩颈，小应力， 易成形。
金属的超塑性主要有两种类型：1）细晶超塑性，又称组织超塑性恒温超塑性，其超塑性产生的内在条件是具有均匀、稳定的等轴细晶组织，晶粒尺寸常小于10μm ；外在条件是每种超塑性材料应在特地的温度及速度下变形，一般应变速率在154min 10~10---范围内，要比普通金属应变速率至少低一个数量级。
2）相变超塑性，又称环境超塑性，是指在材料相变点上下进行温度变化循环的同时对式样加载，经多次循环式样得到积累的大变形。
3-6 目前在高分子材料注射成形工艺中有哪些先进技术？答： 目前在高分子材料注射成形工艺中的先进技术有：以组合惰性气体为特征的气辅成型、微发泡成型等；以组合压缩过程为特征的注射压缩成形、注射压制成形、表面贴合成形等；以组合模具移动或加热等过程为特征的自切浇口成形、模具滑合成形、热流道模具成形等； 以组合取向或延伸过程为特征的剪切场控制取向成形、磁场成形等。
3-11 在怎样的速度范围下进行加工属于高速加工？分析高速切削加工所需解决的关键技术。
答：超高速加工技术是指采用超硬材料刀具磨具和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备，以极大地提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代制造加工技术。
(完整版)先进制造技术习题答案
第一章制造业与先进制造技术1-1 叙述制造、制造系统、制造业、制造技术等概念，比较广义制造与狭义制造的概念。
制造：把原材料加工成适用的产品。
制造系统：制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品（含半成品）的有机整体，称为制造系统。
制造系统还有以下三方面的定义：制造系统的结构定义；制造系统的功能定义；制造系统的过程定义。
制造业：是将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等），通过制造过程，转化为可供人们使用与利用的工业品与生活消费品的行业。
它涉及到国民经济的许多部门，是国民经济和综合国力的支柱产业。
制造技术：是完成制造活动所需的一切手段的总和，制造技术已成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科、高度集成的高新技术。
狭义制造是产品的机械工艺过程或机械加工过程。
广义制造与狭义制造相比，制造的概念和内涵在范围和过程两方面大大拓展。
在范围方面，制造涉及的工业领域远非局限于机械制造，而是涉及机械、电子、化工、轻工、食品、军工等国民经济的大量行业。
在过程发面，广义制造不仅指集体的工艺过程，而是指包括市场分析、产品设计、计划控制、生产工艺过程、装配检验、销售服务和管理等产品整个生命周期的全过程。
1-2 试简述制造技术的发展历程。
制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。
纵观近两百年制造业的发展历程，影响其发展最主要的因素是技术的推动及市场的牵引。
人类科学技术的每次革命，必然引起制造技术的不断发展，也推动了制造业的发展。
另一方面，随着人类的不断进步，人类的需求不断变化，因而从另一方面推动了制造业的不断发展，促进了制造技术的不断进步。
两百年来，在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着“少品种大批量的规模生产——多品种小批量生产——个性化弹性批量生产；在科技高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集——设备与资金密集——信息密集——知识密集”的方向发展，与之相适应，制造业的资源配置沿着“手工——机械化——单机自动化——刚性流水自动化——柔性自动化——智能自动化”的方向发展。
第三章 先进制造工艺技术
徐州工程学院教案徐州工程学院教案纸、金刚石刀具超精切削刀具材料：天然金刚石，人造单晶金刚石金刚石的晶体结构：规整的单晶金刚石晶体有八面体、十二面体和六面体，有三根4次对称轴，四根3次对称轴和六根2次对称轴。
图 3-5 砂带磨削示意图图3-6 几种砂带磨削方式砂带磨削特点：1）砂带与工件柔性接触，磨粒载荷小，且均匀，工件受力、热作用小，加工质量好（ R a值可达 0.02μm）。
2）静电植砂，磨粒有方向性，尖端向上，摩擦生热小，磨屑不易堵塞砂轮，磨削性能好。
2. 产品设计中的应用——快速产品开发（RPD）第四节微细加工技术二、微细机械加工1、主要采用铣、钻和车三种形式，可加工平面、内腔、孔和外圆表面。
2、刀具：多用单晶金刚石车刀、铣刀（图3-20）。
铣刀的回转半径（可小到5μm）靠刀尖相对于回转轴线的偏移来得到。
当刀具回转时，刀具的切削刃形成一个圆锥形的切削面。
3、微细机械加工设备微小位移机构，微量移动应可小至几十个纳米。
图 3-11 FANUC型微型超精密加工机床三、微细电加工、线放电磨削法（WEDG）电极线沿着导丝器中的槽以5～10mm/min的低速滑动，可加工圆柱形（图3-12）。
如导丝器通过数字控制作相应的运动，还可加工出各种形图3-12 WEDG工作原理图3-14 电致伸缩微动工作台第五节现代特种加工技术图3-15 激光加工原理图、激光加工特点图 3-16 超声波加工原理图、超声波加工特点及应用适用于加工各种脆性金属材料和非金属材料，如玻璃、陶瓷、半导体、宝石、金刚石等。
可加工各种复杂形状的型孔、型腔、形面。
工具与工件不需作复杂的相对运动，机床结构简单。
被加工表面无残余应力，无破坏层，加工精度较高，尺寸精度可0.05mm 。
加工过程受力小，热影响小，可加工薄壁、薄片等易变形零件。
图3-17水射流加工装置示意图水射流切割加工的应用和发展水射流切割具有切口平整、无毛边、无火花、加工清洁等特点，已用于汽。
先进制造技术基础_第3章_先进制造工艺技术
出
版
一:改革床身结构
社 大
Gidding和Lewis公司在其RAM高速加工中心上将
机 械
立柱与底座合为一个整体，使机床整体刚性得以提高；
系 列 规
划
教
二:使用高阻尼特性材料,如聚合物混凝土。
材 之
日本牧野高速机床的主轴油温与机床床身的温度 通过传感控制保持一致，协调了主轴与床身的热变形。
先
进
3.超高速切削机理
大
1.刀具技术
机 械
系
超高速切削对刀具的要求：高硬度、高强度和耐磨性；
列 规
韧性高，抗冲击能力强；高的热硬性和化学稳定性；抗
划 教
热冲击能力强等。
材 之
常用的刀具材料有： 涂层刀具：在刀具基体上涂覆金属化合物薄膜，以获得 远高于基体的表面硬度和优良的切削性能。
先 进
金属陶瓷刀具：与硬质合金刀具相比可承受更高的切削 制
划 教
寸、性能或相对位置，使之成为成品或半成品的方法和
材 之
过程。
先
按其功能的不同，机械制造工艺分为三个阶段：零 进
件毛坯的成形准备阶段，包括原材料切割、焊接、铸造、 锻压加工成形等；机械切削加工阶段，包括车削、钻削、 铣削、刨削、镗削、磨削加工等；表面改性处理阶段，
制 造
包括热处理、电镀、化学镀、热喷涂、涂装等。 图3.1
出 版 社
大
机
教学目标：
械 系
列
规
通过本章的学习，了解先进制造工艺技术的基本特征及
划 教
材
发展趋势;
之
先
掌握先进制造工艺技术中超高速加工技术、超精密加工 技术、特种加工技术、快速原型制造技术以及微细加工 技术的基本概念、关键支撑技术及发展应用 ；
先进制造技术知识点总结
第一章概述1、先进制造技术的特点：先进性、广泛性、实用性、集成性、系统性、动态性。
2、先进制造技术分为三个技术群：主体技术群、支撑技术群、制造技术环境。
3、主体技术：面向制造的设计技术群（1）产品、工艺设计（2）快速成形技术（3）并行工程制造工艺技术群：（1）材料生产工艺（2）加工工艺（3）连接与装配（4）测试和检测（5）环保技术（6）维修技术（7）其他支撑技术：（1）信息技术（2）标准和框架（3）机床和工具技术（4）传感器和控制技术4、先进制造技术研究的四大领域：（1）现代设计技术（2）先进制造工艺技术（3）制造自动化技术（4）系统管理技术4、美国的先进制造技术发展概况 P10美国先进制造技术发展概况：美国政府在 20 世纪 90 年代初提出了一系列制造业的振兴计划，其中包括“先进制造技术计划”和“制造技术中心计划”。
先进制造技术计划美国的发展目标：1、为美国人创造更过高技术、高工资的就业机会，促进美国经济增长。
2、不断提高能源效益，减少污染，创造更加清洁的环境。
3、使美国的私人制造业在世界市场上更具有竞争力，保持美国的竞争地位。
4、使教育系统对每位学生进行更有挑战性的教育。
5、鼓励科技界把确保国家安全以及提高全民生活质量作为核心目标三个重点领域的研究：1、成为下一代的“智能”制造系统2、为产品、工艺过程和整个企业的设计提供集成的工具3、基础设施建设第二章柔性制造系统（FMS）技术1、柔性制造系统（FMS）的特点：（1）主要特点：柔性和自动化（2）设备利用率高，占地面积小（3）减少直接劳动工人数（4）产品质量高而稳定（5）减少在制品库存量（6）投资高、风险大，开发周期长，管理水平要求高2、FMS与传统的单一品种自动生产线（即刚性自动生产线，其物流设备和加工工艺是相对固定的，只能加工一个零件，或加工几个相互类似的零件）缺点：改变加工产品的品种，刚性自动线做较大改动，投资和时间方面耗资大，难以男足市场要求。
现代制造工艺技术
航空航天制造业
高性能材料制备
采用先进的材料制备技术，如定向凝固、粉 末冶金和3D打印等，制备高性能的航空航 天材料。
精密制造技术
利用高精度数控机床、加工中心和测量设备，实现 航空航天零部件的高精度加工和装配。
数字化和仿真技术
应用数字化建模、仿真和分析技术，优化产 品设计、生产和试验过程，降低研发成本和 缩短周期。
发展趋势
随着信息技术、新材料、新能源等 领域的快速发展，现代制造工艺正 朝着数字化、网络化、智能化、绿 色化的方向发展。
技术前沿
增材制造、精密加工、智能制造、 柔性制造等现代制造工艺技术已经 成为制造业的前沿和热点领域。
02
先进制造工艺技术
柔性制造技术
总结词
柔性制造技术是一种灵活多变的制造技术，能够快速适应市场需求和生产变化。
环境保护与可持续发展
环境保护
现代制造工艺技术应注重环境保护，减少生产过程中的环境污染和资源浪费，实现绿色 生产。
可持续发展
企业应关注可持续发展，通过技术创新和管理创新，提高资源利用效率，降低能耗和排 放，实现经济效益和社会效益的双重提升。
跨领域合作与创新
跨领域合作
现代制造工艺技术涉及多个领域 ，企业应加强与相关领域的合作 ，共同研发新技术、新产品，实 现优势互补和资源共享。
04
现代制造工艺的挑战与 解决方案
技术更新与人才培养
技术更新
随着科技的不断进步，现代制造工艺技术也在不断更新换代，企业需要不断引进新技术、新设备，提高生产效率 和产品质量。
人才培养
现代制造工艺技术的更新需要相应的人才支持，企业应加强人才培养和培训，提高员工的技能水平和综合素质， 以满足生产需求。
先进制造、第3章
第三章3-1描述先进制造工艺的发展与特点。
发展：（P59~60）1、制造加工精度不断提高2、切削加工速度迅速提高3、新型工程材料的应用推动了制作工艺的进步和变革4、自动化和数字化工艺装备的发展提高了机械加工的效率5、零件毛坯成形在向少无余量发展6、优质清洁表面工程技术的形成和发展特点：（P60）优质、高效、低耗、洁净、灵活3-2有哪几类零件成形方法？列举这些成形方法各自工艺内容。
1、受迫成形，它是利用材料的可成形性，在特定的边界和外力约束条件下的成形方法，如铸造、锻压、粉末冶金和高分子材料注射成形等工艺方法就属于这一类。
2、去除成形，是将一部分材料有序地从基体中分离出去的成形方法，如传统的车、铣、刨、磨切削加工以及电火花、激光切割等特种加工工艺方法。
3、堆积成形，是运用合并与连接等手段，将材料有序地合并堆积起来的成形方法，如快速原型制造、焊接等，这种成形方法又称添加成形。
（P60）3-3阐述所学习掌握的几种精密洁净铸造成形工艺。
1、精确铸造成形技术（1）自硬砂精确砂型铸造（2）高紧实砂型铸造（3）消失模铸造（4）特种铸造技术2、清洁（绿色）铸造技术3、铸造过程计算机模拟（P60~62）3-4阐述所学习掌握的几种精确高效金属塑性成型工艺。
1、精密模锻工艺2、超塑性成形3、精密冲裁工艺（1）光洁冲裁（2）负间隙冲裁（3）带齿圈压板精冲4、辊轧工艺（1）辊轧工艺（2）碾环轧制（P62~66）3-5什么是超塑性？目前金属超塑性主要有哪两种工艺手段获得？超塑性是指材料在一定的内部组织条件（如晶粒形状及尺寸、相变等）和外部环境条件（如温度、应变速率等）下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的伸长率现象。
目前金属超塑性主要有等温模锻、挤压、气压成形。
真空成形、模压成形等工艺手段获得。
（P63）3-6目前在高分子材料注射成形工艺中有哪些先进技术？近年来在高分子材料注射成形工艺中出现了许多新的先进技术，如以组合惰性气体为特征的气辅成形、微发泡成形等；以组合压缩过程为特征的注射压缩成形、折射压制成形、表面贴和成形等；以组合模具移动加热等过程为特征的自切浇口成形、模具化合成形、热流道模具成形等；以组合取向或延伸过程为特征的剪切场控制取向成形、磁场成形等。
先进制造技术试题与答案25
先进制造技术试题与答案25一、填空题（每空2分，共30分）1、典型FMS的三个子系统是：加工系统、运储系统、计算机操纵系统。
2、先进制造技术的特点：先进性、规范性、有用性、集成性、系统性、动态性。
3、CIMS系统的三要素：人、经营、技术。
4、FMS中央管理计算机肩负的任务：操纵、监控、监视。
二、名词解释（共15分，每题3分）1、DFC Design For Cost的意思是面向成本的设计，它最早出现于九十年代初期，属于并行工程中的DFX（Design For X）技术的一个分支。
面向成本的设计是指在满足用户需求的前提下，尽可能地降低成本，通过分析与研究产品制造过程及其有关的销售、使用、维修、回收、报废等产品全生命周期中的各个部分的成本构成情况，并进行评价后，对原设计中影响产品成本的过高费用部分进行修改，以达到降低成本的设计方法。
DFC将成本作为设计的一个关键参数，并为设计者提供分析、评价成本的支持工具。
2、AM敏捷制造（Agile Manufacturing）敏捷制造是在具有创新精神的组织与管理结构、先进制造技术（以信息技术与柔性智能技术为主导）、有技术有知识的管理人员三大类资源支柱支撑下得以实施的，也就是将柔性生产技术、有技术有知识的劳动力与能够促进企业内部与企业之间合作的灵活管理集中在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的市场需求与市场进度作出快速响应。
敏捷制造比起其它制造方式具有更灵敏、更快捷的反应能力。
3、CE 并行工程即concurrent engineering，简称CE，是集成地、并行地设计产品及其零部件与有关各类过程（包含制造过程与有关过程）的一种系统方法。
换句话说，就是融合公司的一切资源，在设计新产品时，就前瞻性地考虑与设计与产品的全生命周期有关的过程。
在设计阶段就预见到产品的制造、装配、质量检测、可靠性、成本等各类因素。
4、CIM Computer Integrated Manu-facturing,简称CIM。
第一版李宗义先进制造技术
2．福特
1．泰勒
亨利·福特（Henry ford，
1863~1947）世界著名的“汽车大
弗雷德里克·泰勒(Frederick W .Taylor，1856~1915)是美国 古
王”，终生致力于汽车的研究和制 造，使汽车成为人人买得起的商品。福 特首先推行了零件互换技术、建立汽车
典管理学家、科学管理的主要倡导 人，被人称为“科学管理之父”。
表1-2 制造业各主要发展阶段的生产模式和经营策略
制造型企业运行模型，如图1-4所示。
三、 制造业的发展趋势及特点 随着计算机、微电子、信息和自动化技术的迅速发展，给
制造业在产品设计、工艺与装备、生产管理和企业经营带来了 重大变革，先后诞生了一系列新制造技术和新制造模式,见表 1-3。
而在新材料方面，随着高强质轻合金、工程塑料、复合材
二、体系结构
1994年初，美国联邦科学、工程和技术协调委员会 (FCCSET)下属的工业和技术委员会先进制造技术工作组提出 将先进制造技术分为三个技术群：
①主体技术群，包括面向制造的设计技术群和制造工艺技 术群；
②支撑技术群； ③制造基础设施(制造技术环境)。 FCCSET提出的先进制造技术的体系结构及主要内容，见 表1-4所示。
表1-3 制造新技术和新模式名称代号
总之，现代制造将以先进制造技术为主要支撑，以资源和 资源转换为对象，以现代制造科学与技术为基础，以制造系统 为载体，以信息化、网络化、生态化和全球化为环境和背景， 追求社会经济的持续快速发展。基于因特网Internet的供应链制 造系统模型，如图1-5所示。
人物介绍
（4）制造业(Manufactury) 制造业是所有与制造活动有 关的实体或企业机构的总称。
先进制造技术有哪些
先进制造技术有哪些先进制造技术是指应用先进的科学技术手段，推动制造业实现高效、智能、绿色、可持续发展的技术。
具体来说，先进制造技术包括了一系列先进的制造方法、工艺和设备。
下面将从不同的角度探讨一些常见的先进制造技术。
一、先进工艺1. 激光加工技术：激光加工技术是利用激光器产生的高能激光束对工件进行加工的一种方法。
它具有非接触加工、高精度、高效率等特点，在3D打印、金属切割、焊接等领域得到了广泛应用。
2. 精密铸造技术：精密铸造是一种通过模具将熔融金属注入到模具中，然后冷却凝固得到所需形状的方法。
它能够生产出高精度、复杂形状的零件，被广泛应用于航天、汽车等领域。
3. 精密加工技术：精密加工技术是指能够处理毫米级以下精度的加工方法。
包括五轴联动加工、电火花加工、刻蚀加工等技术，用于加工精密部件。
二、先进设备1. 数控机床：数控机床是一种能够通过程序控制实现自动加工的机床。
它具有高精度、高效率和灵活性强等特点，被广泛应用于各类零部件的加工。
2. 机器人技术：机器人是指能够模拟和替代人类完成某些工作的自动化装置。
它具有高度的柔性和智能性，被应用于装配、喷涂、焊接等工艺中。
3. 先进材料先进材料指的是具有高强度、轻质、高温耐受性、耐腐蚀等特点的新型材料。
例如高分子复合材料、纳米材料等，被广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
三、先进制造方法1. 3D打印技术：3D打印技术是一种通过将材料逐层堆叠并粘结在一起，构建出所需形状的制造方法。
它能够实现快速、个性化、可定制化生产，被应用于零部件制造、医疗器械等领域。
2. 智能制造技术：智能制造技术是指借助先进的信息技术，实现制造过程自动化、数字化和智能化的技术。
例如物联网、云计算等技术，能够提高制造过程的高效性和可追溯性。
3. 协同制造技术：协同制造是一种通过各个环节之间的信息共享和协调，实现整个制造过程高效协同的技术。
它能够提高生产效率，减少资源浪费。
四、先进制造技术的应用先进制造技术在各个领域都有广泛的应用。
先进制造技术
1-1 论述先进制造技术及其主要特点。
先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力并取得理想经济效果的制造技术总称。
”特点：1. 系统性2. 集成性 3. 广泛性 4. 高精度 5. 实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产1-2 叙述先进制造技术的分类及主要技术。
分类：1. 现代设计技术：(1) 现代设计方法。
(2) 设计自动化技术。
(3) 工业设计技术。
2. 先进制造工艺：(1) 精密和超精密加工技术。
(2) 精密成型技术。
(3) 特种加工技术。
(4) 表面改性、制膜和涂层技术。
3. 自动化技术：数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计算机集成制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等4. 系统管理技术：工程管理、质量管理、集成化的管理技术1-3 描述我国机械制造业的发展目标。
(1) 2000年，产品设计、精密和超精密加工、激光加工、表面改性、制膜和涂层、制造业和过程工业综合自动化以及系统管理技术，总体上达到工业先进国家20世纪80年代末90年代初的水平。
(2) 我国的优质、高效、低耗、少或无污染的现代制造技术普及率在2000年由目前的不足10%提高到20%，预计在2010年提高到50%。
(3) 形成一批高科技产业：四个加工产业（精密成型加工、精密加工、激光加工、表面处理加工）；三个自动化硬件产业(数控系统、工业机器人、传感器和测试设备）；三个软件产业(CAD、CAM、MIS）。
到2000年，大型企业普遍采用CAD技术和计算机辅助管理技术；预计到2010年，大、中型企业普遍采用CAD，25%的大、中型企业采用CAM，大、中型企业主要产品的关键工序实现柔性化生产。
先进的制造工艺具体有哪些
先进的制造工艺具体有哪些先进的制造工艺是指通过引入先进的技术、设备和管理方法，在制造过程中实现高效、精确和可持续发展的一系列操作和流程。
这些先进的制造工艺能够提高产品的质量、生产效率和市场竞争力。
下面将介绍一些常见的先进的制造工艺。
1. 数字化制造：数字化制造是指通过数字技术将整个制造过程从设计、生产、运营到售后进行数据化管理和操作的制造方式。
它包括数字化设计、数字化工艺规划、数字化生产、数字化质量控制等环节。
通过数字化制造，可以有效提高制造的精度、效率和灵活性，减少人为因素对生产过程的影响，提高产品质量。
2. 精密制造技术：精密制造技术是一种利用先进的加工设备和工艺方法来加工复杂形状和高精度零部件的制造技术。
例如，利用数控加工设备、激光切割、光纤激光焊接等精密加工技术，可以生产出高精度、高质量的零部件和产品。
3. 智能化制造：智能化制造是指通过引入智能设备和智能系统，在制造过程中实现自动化、智能化和网络化的生产方式。
智能化制造包括智能设备、智能仓储、智能运输、智能调度、智能管理等多个方面。
通过智能化制造，可以提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量和服务水平。
4. 柔性制造系统：柔性制造系统是一种能够迅速适应不同产品和不同生产要求的制造系统。
它具有多种功能和工艺的适应能力，可以进行多品种、小批量和定制化生产。
柔性制造系统通常由多台数控机床、机器人、传感器、网络控制系统等组成，能够实现自动化生产和快速转换。
5. 现代化工艺装备：现代化工艺装备是指采用先进技术和装备，具备高效率、高精度、高质量、低能耗等特点的生产设备。
例如，激光切割机、激光焊接机、3D打印机等先进的加工设备具有高精度、高速度和高质量的特点，能够满足复杂产品的制造需求。
6. 绿色制造技术：绿色制造技术是指通过节能环保的制造方法和工艺，减少资源消耗和环境污染。
例如，采用环保材料、循环利用废料、减少能源消耗等绿色制造技术，能够实现可持续发展和资源有效利用。
先进制造技术第2版ppt作者王隆太第3章
如：电刷镀、化学镀、气相沉积、热喷涂、激光表面、离子注入等。 7）新型成形工艺的产生和应用
如：多点成形、数控渐进成形、快速原型、金属喷射等新型成形工艺。
3、先进制造工艺技术特点
• 优质 产品质量高性能好、尺寸精确表面光洁、使用寿命和可靠性高。 • 高效 极大提高劳动生产率高，大大降低操作者劳动强度和生产成本。 • 低耗 大大节省原材料和能源消耗，提高自然资源利用率。 • 洁净 零排放或少排放，不污染环境，符合环境保护要求。 • 灵活 快速响应市场和生产过程变化，多品种柔性生产，适应多变的消
粉末锻造：将粉末冶金件进行再次精密锻造的工艺方法。 粉末锻造工艺特点：
①克服粉末冶金件密实度低的不足，兼具粉末冶金和锻压工艺优点； ②成形精度高，力学性能好，组织无偏析、无各向异性； ③疲劳寿命高，比普通锻造提高20%。
粉末锻造成形工艺过程
粉末锻造
粉末冶金 + 精密锻造
粉末制取 模压成形
后续处理
锻造
1、机械制造工艺内涵
机械制造工艺定义
原材料
改变形状,尺寸,性能,位置
方法和手段
机床、工具
传统机械制造工艺三步曲： 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
成品 半成品
机械制造工艺流程
机械零件成形方法：
• 受迫成形 在特定边界和外力约束下成形 如铸造、锻压、粉末冶金和注射成形等；
2、超精密切削加工
1）超精密切削加工：通常采用金刚石刀具进行超精密切削铜、铝等非铁类 金属材料，以及玻璃、大理石、碳素纤维等非金属材料。
2）超精密切削对刀具的要求： --极高硬度、极高耐用度和极高弹性模量，保证刀具寿命和尺寸耐用度； --刃口能磨得极其锋锐，刃口圆弧半径ρ值极小，能实现超薄切削厚度； --刀刃无缺陷，避免刃形复印在加工表面； --抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦系数低、能得到极好加工表面完整性。
先进制造技术与工艺的创新与研发
先进制造技术与工艺的创新与研发现代工业的兴起离不开制造技术和工艺的创新和发展。
随着科学技术的进步和生产方式的不断升级，先进制造技术和工艺已经成为现代制造业的重要支柱，对推动经济发展和社会进步起到了不可替代的作用。
一、先进制造技术的意义先进制造技术是指以最先进的技术手段和方法，采用最先进的材料和工具，实现最高水平的加工和成形，使产品的质量、效率和效益都达到最佳状态的制造工艺。
在当今全球化竞争激烈的市场环境下，先进制造技术已成为国家和企业提高自身竞争力、促进产业转型升级和实现可持续发展的必然要求。
首先，先进制造技术可以提高生产效率和产品质量。
通过技术梯度的提升和流程优化，减少人力和物力，提高生产效率，实现生产过程的自动化和数字化，从源头上保证产品的稳定和精准性，满足市场对高品质、高性能产品的要求。
例如，数控机床、激光切割等先进制造技术在现代生产中已成为必不可少的手段，为制造业的增长和质量提升作出了重要贡献。
其次，先进制造技术可以提高制造业的附加值。
先进制造技术的应用可以加快产品开发和创新，缩短市场反应时间，提高产品差异化竞争力，因此可以有效提高企业的附加值和利润水平。
同时，创新的过程也会激发企业内部的活力和创造力，促进资源的整合和协作，提高企业的核心竞争力。
最后，先进制造技术可以提高制造业的可持续发展水平。
在全球化环境下，制造业的可持续发展已成为国际社会的关注焦点。
通过推广先进制造技术，提高资源的利用效率，减少浪费和污染，改善生态环境和提高生产效率，从长远和全局的角度来促进制造业的可持续发展。
二、先进制造技术的主要发展趋势随着科学技术和数字化技术的迅猛发展，先进制造技术也在不断地发展和完善。
以下是当前先进制造技术的主要发展趋势。
1. 智能制造：以信息技术和自动化技术为核心，实现生产流程的智能化、数字化和网络化，可提高工业生产的高度自动化和柔性化程度，提高生产效率和产品质量2. 大数据：通过数据收集、处理、分析和应用，为产品设计、生产调度和质量监控等提供支撑，大幅提高生产效率和质量3. 3D打印：通过三维数字模型转换成实体产品，定制化程度高，可快速生产小批量复杂零件，大幅提高生产效率和生产灵活度4. 高速铣削机：具有高速、高效、高精度等特点，可加工各种材料，适用于零件复杂、工艺困难的高精度加工5. 智能机器人：通过智能和感知技术，实现在生产流程中自主协作和辅助生产，提高生产效率和产品质量三、先进制造技术研发的关键问题先进制造技术的研发需要面对许多困难和挑战。
现代制造工艺
b）2 次对称轴 和（110）晶面
c）3 次对称轴 和（111）晶面
图7-20 八面体的晶轴和镜晶面
3.2.2 金刚石超精密加工技术
➢ 金刚石晶体的面网距和解理现象
◎金刚石晶体的（111）晶面面网密度最大，耐磨性最好。
◎（100）与（110）面网的面间距分布均匀；（111）面网 的面间距一宽一窄（图7-21）
磨粒切削深度超过1μm时，导致转变为脆性磨削。②高的刚 性。因为塑性磨削切削力远超过脆性磨削的水平，机床刚性 低，会因切削力引起的变形而破坏塑性切屑形成的条件。
（2）磨粒与工件的接触点的温度高到一定程度时，工件 材料的局部物理特性会发生变化，导致切屑形成机理的变化 （已有试验作支持）。
3.2.3 超硬磨料砂轮超精密磨削
传动带
主轴电机 空气垫
图7-18 Moore金刚石车床
3.2.2 金刚石超精密加工技术
➢ T形布局（图7-19）
车床主轴装在横向 滑台（X轴）上， 刀架装在纵向滑台 （Z轴）上。可解 决两滑台的相互影 响问题，而且纵、 横两移动轴的垂直 度可以通过装配调 整保证，生产成本 较低，已成为当前 金刚石车床的主流 布局。
连续加工
热物理 化学
激光焊接、快速成形 化学粘接
热流动 变形加工 粘滞流动
分子定向
精密锻造、电子束流动加工、激光流动加工 精密铸造、压铸、注塑 液晶定向
3.2.1 概述
精密与超精密加工特点 ◆“进化”加工原则
➢ 直接式进化加工：利用低于工件精度的设备、工具， 通过工艺手段和特殊工艺装备，加工出所需工件。适用 于单件、小批生产。 ➢ 间接式进化加工：借助于直接式“进化”加工原则， 生产出第二代工作母机，再用此工作母机加工工件。适 用于批量生产。
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1第三章先进制造工艺机电工程学院工业工程系2本章主要内容先进制造工艺技术概述超高速加工技术214精密、超精密加工技术53微型机械加工技术快速原型制造技术3机械制造工艺:是指在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、性能及相互位置关系的方法和过程，也称机械制造工艺过程。
先进制造工艺技术概述1一、机械制造工艺的定义及内涵41.机械制造工艺的定义及内涵¾毛坯成形——铸造、锻压、冲压、焊接、压制、烧结、注塑、压塑…¾切削加工——车、铣、刨、磨等常规加工及特种加工等。
¾热处理及表面处理——热处理、电镀、转化膜、涂装、热喷涂…¾机械装配——把零件按一定的关系和要求连接在一起，组合成部件和整台机械产品，包括零件的固定、连接、调整、平衡、检验和试验等工作。
铸造金属材料焊接锻压粉末冶金毛坯热处理切削加工零件装配机器5机械加工方法按成型原理可分为：•受迫成形在特定边界和外力约束下成形，如铸造、锻压、粉末冶金和注射成形等；•去除成形将材料从基体中分离出去成形，如车、铣、刨、磨、电火花、激光切割；•堆积成形将材料有序地合并堆积成形，如快速原形制造、焊接等。
•生长成型利用材料的活性进行成型的方法。
如生物个体的发育。
6去除成形堆积成形生成成形受迫成形7先进制造工艺技术是传统机械制造工艺不断优化和发展后所形成的，包括常规工艺经优化后的工艺，以及不断出现和发展的新型加工方法。
二、先进制造工艺的技术体系概述1主体技术先进成型技术精密、超精密加工技术超高速加工技术微细加工技术特种加工技术快速原型制造技术表面工程技术等8¾采用模拟技术，优化工艺设计三、先进制造工艺技术的发展方向¾毛坯成型向近无余量及近无“缺陷”的方向发展应用模拟技术，可在计算机上虚拟显示材料热加工工艺过程，预测工艺结果，并可以对参数进行优选，提高制造质量和效率。
使毛坯成型从接近零件形状向直接制成工件的精密成形或称净成形（无余量）的方向发展。
•成形方法有：–传统方法：铸造、锻造、冲裁、焊接和轧制。
–先进方法：熔模精密铸造、精密锻造、精密冲裁、精密焊接和精密切割等。
9¾机械加工向超精密、超高速方向发展——以超精密、超高速加工为代表¾特种加工方法和应用领域不断拓展——以激光加工技术为代表•加工精度进入纳米加工时代•加工速度成为克服难加工材料加工困难的一条途径•加工工艺——将电、热、光、声、磁作为能源施加到被加工部位，形成特种加工工艺。
•加工对象——超硬材料、超塑材料、高分子材料等的加工。
•加工方法——激光、电子束、离子束、高压水射流等新方法。
三、先进制造工艺技术的发展方向10¾采用自动化技术，实现加工过程的优化控制¾绿色制造工艺的研究与应用•单机自动化→系统自动化•刚性自动化→柔性自动化→综合自动化•工艺过程和工艺参数得到实时优化，提高加工效率和质量。
•研究原则——在不牺牲质量、成本、可靠性、功能或能量利用率的前提下，采用能减轻对环境产生有害影响的制造过程。
•主要分类——节约资源的工艺技术，节省能源的工艺技术，环保型的工艺技术。
三、先进制造工艺技术的发展方向11¾加工与设计趋于集成和一体化——以快速原型制造为代表返回CAD/CAM 、CE 、FMS 、CIMS 、快速原型制造(RPM )等的提出，淡化了设计与加工的界限，使之趋于集成和一体化。
冷热加工之间、加工过程、物流过程、检测过程、装配过程之间的界限也趋于消失。
概述1三、先进制造工艺技术的发展方向12一、精密、超精密加工的概念精密加工是指在一定的发展时期，加工精度和表面质量达到较高程度的加工工艺；超精密加工是指加工精度和表面质量达到最高程度的加工工艺。
精密、超精密加工技术213二、精密、超精密加工等级划分(当前技术条件下)：精密、超精密加工技术2小于Ra 0.005～0.01µm 高于0.01～0.1µm 超精密加工小于0.005µm高于0.001µm纳米加工Ra 0.01～0.1µm 0.1～1µm 精密加工Ra 0.1～0.8µm 以上低于1～10µm 普通加工表面粗糙度加工精度加工阶段14瓦特改进蒸汽机时代，镗孔的最高精度为1mm 。
到了20世纪40年代，最高加工精度达到1um 。
今天看来，这只是普通加工。
上述加工等级的划分界限不是固定不变的，而是随着科学技术的进步在不断向前推进。
精密、超精密加工技术215精密加工与超精密加工的发展普通加工精密加工超精密加工超高精密磨床超精密研磨机离子束加工分子对位加工车床,铣床卡尺加工设备测量仪器精密车床磨床百分尺比较仪坐标镗床坐标磨床气动测微仪光学比较仪金刚石车床精密磨床光学磁尺电子比较仪超精密磨床精密研磨机激光测长仪圆度仪轮廓仪激光高精度测长仪扫描电镜电子线分析仪加工误差（μm ）10010110210-210-110-3190019201940196019802000年份16外圆、孔、平面黑色金属、铝合金0.01～0.0051～0.1抛光器氧化铝、氧化铬等磨料精密、超精密抛光抛光型腔黑色金属等固结磨料、游离磨料、化学或电解作用液体滚动研磨外圆去毛刺黑色金属0.0110～1磁性磨料磁性研磨平面氧化铝油石、玛瑙油石、电铸金刚石油石油石研磨外圆、孔、平面黑色金属、硬脆材料、非金属材料0.01～0.0051～0.01铸铁、硬木、塑料等研具，氧化铝、碳化硅、金刚石等磨料精密、超精密研磨研磨平面、外圆磁盘、磁头砂带精密、超精密砂带磨削外圆、孔、平面黑色金属、硬脆材料、非金属材料0.05～0.0085～0.5砂轮氧化铝、碳化硅、立方氮化硼、金刚石等磨料精密、超精密砂轮磨削磨削磨料加工印刷线路板、石墨模具、喷嘴低碳钢、铜、铝、石墨、塑料0.220～10硬质合金钻头，高速钢钻头微孔钻削活塞销孔精密、超精密镗削多面棱体精密、超精密铣削球、磁盘、反射镜金刚石刀具、有色金属及其合金等软材料，其他材料刀具，各种材料0.01～0.0051～0.01天然单晶金刚石刀具、人造聚晶金刚石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、硬质合金刀具精密、超精密车削切削刀具切削加工应用被加工材料表面粗糙度R a /μm精度/μm加工刀具加工方法分类常用精密加工和超精密加工方法17型腔模导电金属2.5～0.0250～1成形电极，脉冲电源、煤油、去离子水电火花成形加工电火花加工特种加工孔黑色金属等0.025～0.011～0.1磨条磨削液精密珩磨珩磨外圆黑色金属等0.025～0.011～0.1磨条磨削液精密超精加工超精加工平面黑色金属、非金属材料、有色金属0.01～0.0081～0.1研具(脱脂木材，细毛毡)、磨料、纯水超精研抛外圆、孔、平面、型面黑色金属、非金属材料、有色金属0.01～0.0081～0.1砂带接触轮砂带研抛孔、型腔黑色金属等0.01～0.025磨料液体喷射加工型面、型腔去毛刺、倒棱黑色金属等0.015粘弹性物质磨料挤压研抛平面黑色金属、非金属材料、有色金属0.010.1～0.01非磁性磨料磁流体磁流体抛光平面黑色金属、非金属材料0.010.1～0.01聚氨酯抛光器抛光液水合抛光平面、圆柱面黑色金属、非金属材料、有色金属0.025～0.0080.1～0.01带有楔槽工作表面的抛光器抛光液液体动力抛光磨料加工常用精密加工和超精密加工方法18打孔、切割、焊接、热处理任何材料6.3～0.1210～1激光器、加工装置(工作台)激光束加工注入、掺杂离子束结合加工镀膜0.02～0.011～0.1离子束附着加工成形表面、刃磨、蚀刻任何材料0.02～0.010.01～0.001离子枪、真空系统、加工装置(工作台)离子束去除加工离子束加工微孔、镀膜、焊接、蚀刻任何材料6.3～0.1210～1电子枪、真空系统、加工装置(工作台)电子束加工打孔、切割任何材料6.3～0.1210红外光发生器红外光加工打孔绝缘材料、半导体6.3～0.1210针状电极(钢丝、铱丝)、波导管微波加工型孔、型腔任何硬脆金属和非金属2.5～0.0430～5超声波发生器、换能器、变幅杆、工具超声加工下料、成形加工(如印刷线路板)黑色金属、有色金属等2.5～0.220～10刻形、光学腐蚀溶液、耐腐蚀涂料化学铣削刻线、图形金属、非金属、半导体2.5～0.20.1掩模板、光敏抗蚀剂、离子束装置、电子束装置蚀刻化学加工成形小零件金属0.02～0.0121导电原模电铸溶液电铸型孔、型面、型腔导电金属1.25～0.06100～3工具极(铜、不锈钢)电解液电解加工电化学加工冲模、样板(切断开槽)2.5～0.1620～3钼丝、铜丝、脉冲电源、煤油、去离子水电火线切割加工特种加工常用精密加工和超精密加工方法19三、超精密加工技术的地位与作用精密、超精密加工技术2¾超精密加工技术是机械制造工艺技术中的前沿技术，是发展其他高技术的基础和关键。
譬如，发展尖端技术、国防工业、微电子工业都需要超精密加工出来的仪器设备。
¾超精密加工技术的发展水平对一个国家的真正强大有着十分重要的作用。
20（1）超精密加工是国防工业和宇航技术发展的需要9陀螺仪的加工:导弹系统的陀螺仪质量直接影响其命中率，1kg 的陀螺转子，其质量中心偏离其对称轴0.5nm ，则会引起100m 的射程误差和50m 的轨道误差。
9大型天体望远镜的透镜:如著名的哈勃太空望远镜，直径达2.4m ，重量900公斤。
能观察140亿光年的天体。
21¾哈勃空间望远镜的镜片：要求在地面上获得0.1角秒的高分辨率：相当于从黑龙江省的黑河能分辨在海南省的三亚市的一辆汽车前面的两个车灯。
¾为了做到这一点，透镜的形状误差不得超过0.01μm ；要求如此巨大零件的制造误差落在如此狭窄的范围内(10nm)，是非常复杂的！黑河三亚0.1角秒22（1）超精密加工是国防工业和宇航技术发展的需要9导弹红外线探测器反射镜：其抛物面反射镜形状精度为1μm ，表面粗糙度为Ra0.01μm ，其加工精度直接影响导弹的引爆距离和命中率。
9激光核聚变用的曲面镜，其形状精度小于1μm ，表面粗糙度小于Ra0.01μm ，其质量直接影响激光的光源性能。
23（2）信息产品的需求9计算机上：芯片、磁板基片、光盘基片，录像机的磁鼓、复印机的感光鼓、各种磁头、激光打印机的多面体、喷墨打印机的喷墨头等，都离不开超精密加工技术。
9目前，计算机芯片集成电路的“线宽”能达到的最小值为0.13μm ，相当于一根头发的5%；磁盘磁头的“飞行高度”可达到0.15μm 。
24（3）民用产品的需求9据英国一家公司报道说，如果将飞机的发动机转子叶片的精度由60μm 提高到12μm ，表面粗糙度由Ra0.5减小到Ra0.2μm ，则发动机的加速效率将从80%提高到94%；9同样，现代汽车也在不断追求发动机的高效率和大马力，并希望减少耗油量，这些目标通过提高汽车发动机气缸和活塞的加工精度都可实现。