精密成型技术
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先进制造工艺的发展趋势
• 制造加工精度不断提高 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。
• 切削加工速度迅速提高 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。
第3章 先进制造工艺技术（一）
消失模铸造
优越性 无需取模、无分型面，无泥芯，因此无飞边毛刺，无拔模斜度， 故尺寸精度和表面粗糙度较高；同时方便了铸件结构的设计。 因为填充砂采用干砂，型砂中无粘结剂以及其它附加物，减少了 由此带来的缺陷，铸件废品率显著下降；同时简化了砂处理工序。
压力铸造工艺
第3章 先进制造工艺技术（一）
先进制造ห้องสมุดไป่ตู้艺的定义
先进制造工艺是在传统的机械制造工艺基础上， 不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管 理技术等各个方便的技术成果，并将它们有机结合 起来，综合应用于产品设计、制造、销售、服务等 过程的制造工艺技术，是先进制造技术的核心和基
础。
第3章 先进制造工艺技术（一）
热喷涂、化学热处理、激光表面处理、离子注入等。
第3章 先进制造工艺技术（一）
先进制造工艺技术的分类
精密成型技术 超精密加工技术 高速与超高速加工技术 微细加工技术 表面工程技术 快速原型制造技术
第二节 精密成型技术
1 粉末冶金
2 精密铸造
3 精密锻造
4 精密冲裁
5 精密焊接
15:31
6 快速原型制造技术
精密成型技术概念
精密成型技术，也称为近净成型技术或净 成型技术，是指零件成型后，仅需少量加工 或不再加工就可以用做机械构件的一种成型 技术。
3.2.1 粉末冶金
第3章 先进制造工艺技术（一）
粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金 属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制取具有所 需形状和性能的金属材料以及各种类型制品的工艺技术。
含油轴承、 齿轮、凸轮、导 杆、刀具等
具有独特的化学组 成和机械、物理性能 ！
这些性能是用传统的 熔铸方法无法获得的！
第3章 先进制造工艺技术（一）
粉末冶金优点：
（1）材料利用率高。
可比常规加工减少50%左右的能力消耗
（2）设计自由度高。
可根据零件的使用条件设计材料的成分，富裕制品特 有的组织结构，使其具有优异的性能。
(1)零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；
(2)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；
(3)表面改性处理阶段 包括热处理、电镀、化学镀、热喷涂、涂装等。
上述阶段划分逐渐模糊、交叉，甚至合而为一
第3章 先进制造工艺技术（一）
机械制造工艺流程
第3章 先进制造工艺技术（一）
切削速度随刀具材料的变更而提高
第3章 先进制造工艺技术（一）
• 新型工程材料的应用推动了制造工艺的进步和变革 类型：超硬材料、超塑材料、高分子材料、 复合材料、工程陶瓷等 对制造工艺贡献： ①改善刀具切削性能，改进加工设备； ②促进特种加工工艺发展。
• 自动化和数字化工艺装备的发展提高了机械加工的效 率
第3章 先进制造工艺技术（一）
粉料制备与压制成型
烧结
后处理
粉末冶金工艺流程
第3章 先进制造工艺技术（一）
制粉方法
第3章 先进制造工艺技术（一）
第3章 先进制造工艺技术（一）
请看粉末冶金加工过程。
3.2.2 精密铸造
普通砂型铸造
第3章 先进制造工艺技术（一）
消失模铸造
第3章 先进制造工艺技术（一）
消失模铸造
生产原理 泡沫塑料模型或石蜡制作成铸造模样； 在模型上涂刷特制涂料，待干燥后放入砂箱； 填入不含水分及粘结剂的干砂，经振实，抽真空后浇铸； 泡沫或石蜡模型气化消耗被金属置换，复制出与模样相同的铸件。
第3章 先进制造工艺技术（一）
消失模铸造
金属液的充型过程 消失模铸件是由液体金属将模样消失掉，金属液取代模样原来占 据的空间而成形； 金属液流动前沿消失模的热解产物经涂料及干砂排出；
第3章 先进制造工艺技术（一）
压力铸造
第3章 先进制造工艺技术（一）
压力铸造
生产原理 属于金属型铸造，用金属材料制作铸型； 熔融的金属在高的压力(几兆帕～几十兆帕)下，在极短的时间(充 填时间一般为0.01~0.21秒)内，以极高的速度(充填速度一般为 0.5~50m/s)充填模具的型腔内； 充型完成后，持续地施以高压使之在压力下凝固、结晶。
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
第3章 先进制造工艺技术（一）
•零件毛坯成型在向少、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。
•优质清洁表面工程技术得到进一步的发展 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、
第3章 先进制造工艺技术（一）
压力铸造
液体充型特点 压铸过程中，液态金属被压力所推动，在压力下凝固，高压高速 填充压铸型是压铸的最大特点。液体金属在压铸模型腔中的流动 也与砂型铸造有本质不同；
第三章 先进制造工艺技术(一)
第一节 概述 第二节 精密成型技术 第三节 超精密加工技术 第四节 超高速加工技术
第3章 先进制造工艺技术（一）
第一节 先进制造工艺概况
机械制造工艺的定义
将各种原材料通过改变其形状、尺寸、性能或相对位置，使之成 为成品或半成品的方法和过程。
机械制造工艺一般分为三个阶段
（3）制备某些特殊性能的结构材料和功能材料。 （4）节能、节材、高效省时。
是一种无切削或少切削、高效省时的新技术
第3章 先进制造工艺技术（一）
粉末冶金
粉末冶金材料的应用与分类，主要有
：
粉末冶金多孔材料
粉末冶金减摩材料
粉末冶金模具材料
粉末冶金结零件
粉末冶金电磁材料
粉末冶金高温材料
粉末冶金
粉末冶金工艺流程
• 制造加工精度不断提高 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。
• 切削加工速度迅速提高 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。
第3章 先进制造工艺技术（一）
消失模铸造
优越性 无需取模、无分型面，无泥芯，因此无飞边毛刺，无拔模斜度， 故尺寸精度和表面粗糙度较高；同时方便了铸件结构的设计。 因为填充砂采用干砂，型砂中无粘结剂以及其它附加物，减少了 由此带来的缺陷，铸件废品率显著下降；同时简化了砂处理工序。
压力铸造工艺
第3章 先进制造工艺技术（一）
先进制造ห้องสมุดไป่ตู้艺的定义
先进制造工艺是在传统的机械制造工艺基础上， 不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管 理技术等各个方便的技术成果，并将它们有机结合 起来，综合应用于产品设计、制造、销售、服务等 过程的制造工艺技术，是先进制造技术的核心和基
础。
第3章 先进制造工艺技术（一）
热喷涂、化学热处理、激光表面处理、离子注入等。
第3章 先进制造工艺技术（一）
先进制造工艺技术的分类
精密成型技术 超精密加工技术 高速与超高速加工技术 微细加工技术 表面工程技术 快速原型制造技术
第二节 精密成型技术
1 粉末冶金
2 精密铸造
3 精密锻造
4 精密冲裁
5 精密焊接
15:31
6 快速原型制造技术
精密成型技术概念
精密成型技术，也称为近净成型技术或净 成型技术，是指零件成型后，仅需少量加工 或不再加工就可以用做机械构件的一种成型 技术。
3.2.1 粉末冶金
第3章 先进制造工艺技术（一）
粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金 属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制取具有所 需形状和性能的金属材料以及各种类型制品的工艺技术。
含油轴承、 齿轮、凸轮、导 杆、刀具等
具有独特的化学组 成和机械、物理性能 ！
这些性能是用传统的 熔铸方法无法获得的！
第3章 先进制造工艺技术（一）
粉末冶金优点：
（1）材料利用率高。
可比常规加工减少50%左右的能力消耗
（2）设计自由度高。
可根据零件的使用条件设计材料的成分，富裕制品特 有的组织结构，使其具有优异的性能。
(1)零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；
(2)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；
(3)表面改性处理阶段 包括热处理、电镀、化学镀、热喷涂、涂装等。
上述阶段划分逐渐模糊、交叉，甚至合而为一
第3章 先进制造工艺技术（一）
机械制造工艺流程
第3章 先进制造工艺技术（一）
切削速度随刀具材料的变更而提高
第3章 先进制造工艺技术（一）
• 新型工程材料的应用推动了制造工艺的进步和变革 类型：超硬材料、超塑材料、高分子材料、 复合材料、工程陶瓷等 对制造工艺贡献： ①改善刀具切削性能，改进加工设备； ②促进特种加工工艺发展。
• 自动化和数字化工艺装备的发展提高了机械加工的效 率
第3章 先进制造工艺技术（一）
粉料制备与压制成型
烧结
后处理
粉末冶金工艺流程
第3章 先进制造工艺技术（一）
制粉方法
第3章 先进制造工艺技术（一）
第3章 先进制造工艺技术（一）
请看粉末冶金加工过程。
3.2.2 精密铸造
普通砂型铸造
第3章 先进制造工艺技术（一）
消失模铸造
第3章 先进制造工艺技术（一）
消失模铸造
生产原理 泡沫塑料模型或石蜡制作成铸造模样； 在模型上涂刷特制涂料，待干燥后放入砂箱； 填入不含水分及粘结剂的干砂，经振实，抽真空后浇铸； 泡沫或石蜡模型气化消耗被金属置换，复制出与模样相同的铸件。
第3章 先进制造工艺技术（一）
消失模铸造
金属液的充型过程 消失模铸件是由液体金属将模样消失掉，金属液取代模样原来占 据的空间而成形； 金属液流动前沿消失模的热解产物经涂料及干砂排出；
第3章 先进制造工艺技术（一）
压力铸造
第3章 先进制造工艺技术（一）
压力铸造
生产原理 属于金属型铸造，用金属材料制作铸型； 熔融的金属在高的压力(几兆帕～几十兆帕)下，在极短的时间(充 填时间一般为0.01~0.21秒)内，以极高的速度(充填速度一般为 0.5~50m/s)充填模具的型腔内； 充型完成后，持续地施以高压使之在压力下凝固、结晶。
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
第3章 先进制造工艺技术（一）
•零件毛坯成型在向少、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。
•优质清洁表面工程技术得到进一步的发展 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、
第3章 先进制造工艺技术（一）
压力铸造
液体充型特点 压铸过程中，液态金属被压力所推动，在压力下凝固，高压高速 填充压铸型是压铸的最大特点。液体金属在压铸模型腔中的流动 也与砂型铸造有本质不同；
第三章 先进制造工艺技术(一)
第一节 概述 第二节 精密成型技术 第三节 超精密加工技术 第四节 超高速加工技术
第3章 先进制造工艺技术（一）
第一节 先进制造工艺概况
机械制造工艺的定义
将各种原材料通过改变其形状、尺寸、性能或相对位置，使之成 为成品或半成品的方法和过程。
机械制造工艺一般分为三个阶段
（3）制备某些特殊性能的结构材料和功能材料。 （4）节能、节材、高效省时。
是一种无切削或少切削、高效省时的新技术
第3章 先进制造工艺技术（一）
粉末冶金
粉末冶金材料的应用与分类，主要有
：
粉末冶金多孔材料
粉末冶金减摩材料
粉末冶金模具材料
粉末冶金结零件
粉末冶金电磁材料
粉末冶金高温材料
粉末冶金
粉末冶金工艺流程