先进制造技术教学课件PPT先进制造工艺技术.ppt
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先进制造工艺ppt
结语
• 先进制造工艺技术不仅为我们的社会生 活提供了极大的便利，而且大大的促进 了科学技术的进步与发展，同时导致许 多重要科技成果的创造与发明，推动了 整个社会的繁荣发展，为整个世界的向 前发展起到了巨大的推动力。
先进制造工艺技术应用• 微电子技术
• 超导技术利用
• 太阳能利用：
• 微电子技术
微电子技术
超导技术利用
• 超导取暖器
太阳能利用
先进制造工艺技术发展趋势
• • • • • ）采用模拟技术，优化工艺设计； 2）向成形精度向近无余量方向发展； 3）成形质量向近无“缺陷”方向发展； 4）机械加工向超精密、超高速方向发展； 5）采用新型能源及复合加工，解决新型材料 的加工和表面改性难题； • 6）将采用自动化技术，实现工艺过程的优化 控制； • 7）将采用清洁能源及原材料，实现清洁生产； • 8）将加工与设计之间的界限逐渐谈化，并趋 向集成。
• 数控技术与数控机床
• 计算机集成制造和工厂自动化
数控技术与数控机床
数控技术与数控机床
计算机集成制造和工厂自动化
计算机集成制造和工厂自动化
先进制造工艺技术特点• • • • 设计手段的计算机化 新的设计思想和方法不断出现 向全寿命周期设计发展 设计过程由单纯考虑技术因素转向综合 考虑技术、经济和社会因素
姓名：李楚枫 班级：11级金融本科一班
学号：01110521Y32 题目:先进制造工艺
先进制造工艺
一：含义 二：分类 三：特点 四：应用 五：发展趋势
含义
先进制造工艺技术是在指在制造领域 内采用高新科学技术的总称，它是在 传统制造技术的基础上，不断吸收机 械、电子、信息、材料、能源和现代 管理技术等各个方面的技术成果，然 后将两者有机结合起来，将其综合应 用于产品设计、制造、销售、服务的 制造过程对市场的适应能力的技术。
先进制造技术ppt_先进制造技术ppt讲义
快速原型制造技术的应用
自从RPM技术出现以来，迅速成为高校和研究机构研究的热点。
RPM技术已在航空航天、汽车外形设计、玩具、电子仪表与家用电器塑料件制 造、人体器官制造、建筑美工设计、工艺装饰设计制造、模具设计制造等领 域展现出良好的应 用
① 设计模型可视化及设计评价 ② 装配校核 ③ 功能验证
四、RPM技术在医学领域中的应用
►在原型制造技术应用于外科手术前，骨骼缺 损修复手术的精确度很低，手术时间长，给 患者造成了很大的痛苦。
►用快速原型制造技术制作人工骨骼后，外科 医生在手术前参照人工骨骼手术设计方案， 对于其缺损的骨骼CT数据不完整，在制作人 工骨骼时，可利用健康的数据，镜对称映射 的非健康侧，使已不存在的缺损骨骼数据得 以修复，辅助外科医生准确的实施手术，手 术时间缩短，病人的痛苦相对减少，康复时 间缩短。
二、RPM技术在模具制造中的应用
三、RPM技术在铸造领域中的应用
在航空、航天、国防、汽车等重点行业，核心部件一般均为结构精细、复 杂的铸件，其铸造环节复杂、周期长、耗资大，略有失误可能要全部返工， 风险大。借助RPM技术，使RP技 术与传统工艺相结合，扬长避短，可收到 事半功倍的效果。 如某燃气发动机的S段，若按传统金属铸件方法制造，模具制造周期约需半 年，费用几十万。而采用基于 RP原型的快速铸造方法，快速成形铸造熔模 7天（分6段组合），拼装、组合、铸造10天，每件费用不超过2万（共6件）。
自从RPM技术出现以来，迅速成为高校和研究机构研究的热点。
RPM技术已在航空航天、汽车外形设计、玩具、电子仪表与家用电器塑料件制 造、人体器官制造、建筑美工设计、工艺装饰设计制造、模具设计制造等领 域展现出良好的应 用
① 设计模型可视化及设计评价 ② 装配校核 ③ 功能验证
四、RPM技术在医学领域中的应用
►在原型制造技术应用于外科手术前，骨骼缺 损修复手术的精确度很低，手术时间长，给 患者造成了很大的痛苦。
►用快速原型制造技术制作人工骨骼后，外科 医生在手术前参照人工骨骼手术设计方案， 对于其缺损的骨骼CT数据不完整，在制作人 工骨骼时，可利用健康的数据，镜对称映射 的非健康侧，使已不存在的缺损骨骼数据得 以修复，辅助外科医生准确的实施手术，手 术时间缩短，病人的痛苦相对减少，康复时 间缩短。
二、RPM技术在模具制造中的应用
三、RPM技术在铸造领域中的应用
在航空、航天、国防、汽车等重点行业，核心部件一般均为结构精细、复 杂的铸件，其铸造环节复杂、周期长、耗资大，略有失误可能要全部返工， 风险大。借助RPM技术，使RP技 术与传统工艺相结合，扬长避短，可收到 事半功倍的效果。 如某燃气发动机的S段，若按传统金属铸件方法制造，模具制造周期约需半 年，费用几十万。而采用基于 RP原型的快速铸造方法，快速成形铸造熔模 7天（分6段组合），拼装、组合、铸造10天，每件费用不超过2万（共6件）。
先进制造工艺技术.pptx
23
25
熔模铸造的应用:
• 熔模铸造是一种实现少无切削加工的、先进的精密成形 工艺，它最适用于25kg以下的高熔点、难以切削加工的 合金铸件的成批、大量生产。
• 目前主要用于航天飞行器、飞机、汽轮机、泵、汽车、 拖拉机和机床上的小型精密铸件和复杂刀具的生产。
压力铸造
26
2、压力铸造
2.1概念
适用。
20
熔模铸造的缺点：
⑴ 工序复杂，生产周期长。 ⑵ 原材料价格高，铸件成本高。 ⑶ 铸件不能太大、太长，否则蜡模易变形，丧失原有精
度。
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4－6 离心铸造
离心铸造是将金属液浇入高速旋转 （250～1500r/min）的铸型中，并在 离心力作用下充型和凝固的铸造方法。 其铸型可以是金属型，也可以是砂型。 既适合制造中空铸件，也能用来生产 成形铸件。
Process
3.1 先进成形技术
Advanced Forminging
Technology
9
特种铸造
特种铸造
10
4－3 压力铸造
压力铸造是在专用设备—压铸 机上进行的一种铸造。即在高速、 高压下将熔融的金属液压入金属 铸型，使它在压力下凝固获得铸 件的方法。
12
压铸工艺过程
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压力铸造的特点及应用
——成形工艺 去除成形 受迫成形 堆积成形 生成成形
6
3.1.1 概述
◆先进制造工艺技术的内容
➢精密、超精密加工技术。它是指对工件表面材料进行去 除，使工件的尺寸、表面性能达到产品要求所采取的技 术措施。当前，纳米(nm)加工技术代表了制造技术的最 高精度水平。超精加工材料由金属扩大到非金属。根据 加工的尺寸精度和表面粗糙度，可大致分为三个不同的 档次，如表3-1所示。
先进制造技术课件(PPT 28页)
第一章先进制造技术概述
2、先进制造技术的特点 （2）. 先进制造技术是面向新世纪的技术系统，它的目的很 明确，即提高制造业的综合效益（包括经济效益、社会效益 和环境生态效益），赢得激烈的国际市场竞争。 （3）.先进制造技术并不抛弃传统技术，而是不断用科技新 手段去研究它，并运用科技新成果去改造它，充实它。特别 是利用先进技术研究传统工艺的成形原理，建立数学模型， 并利用优化设计技术进行传统工艺方法的优化。
第一章先进制造技术概述
2、先进制造技术的特点 （7）.先进制造技术不是一项具体技术，它是利用系统工程 技术将各种相关技术集成的一个有机整体。 （8）. 先进制造技术特别强调环境保护，既要求其产品是所 谓的“绿色商品”，又要求产品的生产过程是环保型的。
第一章先进制造技术概述
3. 先进制造技术特点的具体体现 （1）.高效率 在提高生产效率方面，提高自动化程度是各国致力发展的方 向。近些年来，计算机数控（CNC）、计算机辅助设计与制 造（CAD∕CAM）、柔性制造系统（FMS）和计算机集成 制造系统（CIMS）发展非常迅速。各种新理论层出不穷， 如敏捷制造、快速原型制造、并行工程、及时生产、虚拟制 造，集成相关信息和资源，其本质均是实现高效率、自动化 生产的思想。就应用于实践的CNC、FMC、FMS来看，已 有力地显示出其有柔性化、自动化、资源共享和高效率的强 大生命力。
第一章先进制造技术概述
（2） 、高精度
在提高精度方面，从精密加工发展到超精密加工，这是世界 各主要工业发达国家致力发展的方向。例如，超大规模集成电 路、导弹火控系统、惯导陀螺、精密仪器、精密雷达、精机 床等都需要采用超精密加工技术。众所周知，在飞机、潜艇等 军事设施中使用的精密陀螺、复印机的磁鼓、大型天文望远镜 以及大规模集成电路的硅片等高新技术产品都需要超精密加工 技术的支持。精密加工是指加工精度在0.1-1µm之间，表面粗 糙度Ra在0.1µm以下的加工方法；而加工精度控制在0.1µm 以下，表面粗糙度Ra在0.02µm以下的加工方法则称为超精密 加工。
机械制造--先进制造技术PPT(18张)
第12章 先进制造技术简介
12.1.3 先进制造技术的发展趋势
1.集成化 2.柔性化 3.智能化 4.虚拟化 5.绿色化 6.高精度
第12章 先进制造技术简介
12.2 计算机辅助工艺规程设计（CAPP）
计 算 机 辅 助 工 艺 规 程 设 计 （ Computer Aided Process Planning），简称 CAPP。它利用计算机的快速处理信息功能和具 有各种决策功能的软件来自动生成工艺文件，是连接产品设计 与产品制造的桥梁。
第12章 先进制造技术简介
4.先进制造技术的动态性 先进制造技术没有一个固定的模式，是针对一定的应用目标，不断地吸收各种高新技术，
并将其渗透到制造系统的各个部分和制造活动的整个过程，而逐渐形成、不断发展的新技术， 因而其内涵不是绝对的，也不是一成不变的。反映在不同的时期，先进制造技术有其自身的特 点。
教学重点
1．了解先进制造技术的特点、体系结构和发展趋势。 2．理解计算机辅助工艺规程设计的分类。 3．明确计算机辅助工艺规程设计的基本工作过程和设计步骤。 4．了解先进制造技术和自动化工艺设计系统。
教学难点
了解先进制造技术和自动化工艺设计系统。
课时安排
4学时
主要概念
1．创成式CAPP系统 2．成组编码法 3．型面描述法 4．工艺数据库
5.先进制造技术应用的广泛性 先进制造技术包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，并将其综合应用于制造的全过 程，覆盖了产品设计、生产准备、加工与装配、销售使用、维修服务甚至回收再生等整个过程。 6.先进制造技术的系统性
先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，更加重视制造过程组织和管 理体制的简化以及合理化，从而产生了一系列先进的制造模式。
先进制造技术课件(PPT292页)
在几何形体上，极大、极小、 极厚、极薄、极平、极柔、极圆、 极方以及奇形怪状；在物理性能 上，极高硬度、极高塑性、极大 弹性、极大脆性、极强磁性、极 强辐射性、极强腐蚀性，奇性怪 能。
极端制造（纳米技术）
美国赖斯大学的科学家2005年利用纳米 技术制造出了世界上最小汽车。
极端性能
喷墨打印时加热器在十万分之一秒内 升温至三百多度，使喷嘴内形成约100 大气压。由此从喷嘴中喷出直径为1微 米、体积为4微微升（最小墨滴量仅为 1.3微微升）的墨滴，速度每秒24000 滴 每个喷嘴的直径只有1微米，相当于一 根头发的1/70。
“智”：智能化制造
所谓智能制造系统是一种由智能机 器和人类专家共同组成的人机一体化智 能系统，它在制造过程中能进行智能活 动，诸如分析、推理、判断、构思和决 策等。
“智”：智能化制造
智能制造技术的宗旨在于通过人与 智能机器的合作共事，去扩大、延伸 和部分地取代人类专家在制造过程中 的脑力劳动，以实现制造过程的优化。 将智能技术注入先进制造技术和产品， 可使之具有智慧，能部分代替人的脑 力劳动。
将数字技术用于制造过程，可大 大提高制造过程的柔性和加工过 程的集成性，从而提高制造过程 的质量和效率。
三维扫描、CAD、CAE、CAM 等的集成。
“精”：精密化制造 精密制造技术是指零件毛坯成形后 余量小或无余量、零件毛坯加工后精 度达亚微米级的生产技术总称。
一般认为：0.1nm-100nm为纳米 尺度空间，100nm-1000nm为亚微 米体系。
4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
极端制造（纳米技术）
美国赖斯大学的科学家2005年利用纳米 技术制造出了世界上最小汽车。
极端性能
喷墨打印时加热器在十万分之一秒内 升温至三百多度，使喷嘴内形成约100 大气压。由此从喷嘴中喷出直径为1微 米、体积为4微微升（最小墨滴量仅为 1.3微微升）的墨滴，速度每秒24000 滴 每个喷嘴的直径只有1微米，相当于一 根头发的1/70。
“智”：智能化制造
所谓智能制造系统是一种由智能机 器和人类专家共同组成的人机一体化智 能系统，它在制造过程中能进行智能活 动，诸如分析、推理、判断、构思和决 策等。
“智”：智能化制造
智能制造技术的宗旨在于通过人与 智能机器的合作共事，去扩大、延伸 和部分地取代人类专家在制造过程中 的脑力劳动，以实现制造过程的优化。 将智能技术注入先进制造技术和产品， 可使之具有智慧，能部分代替人的脑 力劳动。
将数字技术用于制造过程，可大 大提高制造过程的柔性和加工过 程的集成性，从而提高制造过程 的质量和效率。
三维扫描、CAD、CAE、CAM 等的集成。
“精”：精密化制造 精密制造技术是指零件毛坯成形后 余量小或无余量、零件毛坯加工后精 度达亚微米级的生产技术总称。
一般认为：0.1nm-100nm为纳米 尺度空间，100nm-1000nm为亚微 米体系。
4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
先进制造技术概述(PPT30页).pptx
二、计算机数控（CNC）系统
1、CNC系统的基本原理 2、CNC系统的核心 3、CNC机床
CNC系统是一个位置控制系统，其主 要任务是根据加工程序及相关数据，进 行刀具与工件的相对运动控制，完成零 件的自动加工。
三、柔性制造系统
柔性制造系统FMS（Flexible Manufacturing System）源于机械加工领域， 其兼顾了生产效率和柔性这对矛盾，因此具有 强大的生命力。FMS是数控加工设备、物料运 储装置和计算机控制系统组成的柔性自动化制 造系统。它包括多个柔性制造单元，能根据制 造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用 于多品种、中等批量生产。所谓柔性就是通过 编程或稍加调整就可同时加工不同的工件。
3．物流系统
在FMS中流动的物料主要包括工件、刀 具、夹具、切屑及切削液。物流系统是 FMS从进口到出口，实现对上述物料自 动识别、存储、分配、输送、交换和管 理的系统。由于工件和刀具的流动频率 较高，故FMS的物流系统主要由工件流 系统和刀具流系统两部分组成。
图18-3 两种托盘交换器
第二节 现代集成制造系统CIMS
第一节 柔性自动化加工技术
制造自动化是制造业发展的标志，通常将 制造自动化的发展分为五个阶段。从早期的满 足大批大量生产要求的刚性自动化，发展到以 计算机数控为基础的柔性自动化，依靠了许多 基础单元技术、系统集成技术及其相关装备的 长足发展。其中，计算机数字控制技术 （CNC）、分布式数字控制技术（DNC）、 柔性制造系统（FMS）等的发展，已能较好地 解决多品种、中小批量的自动化加工问题。
图18-1 制造自动化发展的五个阶段
一、数控加工技术
数控机床集传统的机械制造技术、计算机技术、 现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、 网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于 一体，是现代制造技术的基础。它的广泛使用 给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结 构带来了深刻的变化。数控机床是制造业实现 自动化、柔性化、集成化生产的基础，是关系 到国家战略地位和体现国家综合国力的重要基 础性产业，其水平的高低及拥有量是衡量一个 国家工业现代化水平的重要标志。
第十五章先进制造技术-资料.ppt
⑶ 激光束可聚焦到微米级，输出功率可以调节，且加工中没有机械力的 作用，故适合精密微细加工。
⑷ 激光可以透过透明的物质（如空气、玻璃等），故激光加工可以在任 何透明的环境中进行，包括空气 、惰性气体、真空甚至某些液体。
激光是20世纪60年代发展起来的一项重大科技成果，它的出现深化 了人们对光的认识，扩展了光在人类服务的领域。目前，激光加工已较 为广泛地应用于切割、打孔、焊接、表面处理、切削加工、快速成形、 电阻微调、半导体处理等领域中。
超声波加工原理 1—超声波发生器 2—换能器 3—振幅扩
大棒 4—工作液 5一工件 6一工具
先进制造技术
超声加工是基于局部撞击作用，越是脆硬材料，受撞击 作用遭受的破坏愈大，愈易超声加工。相反，脆性和硬度不
大的韧性材料，由于它的缓冲作用而难以加工。
⒉ 超声波加工的特点
⑴ 适应于加工硬脆材料，特别是不导电的非金属材料，如玻璃、陶瓷、 石英、硅、锗、玛瑙、宝石、金刚石等。
微型机械是指集微型机构、微型传动器以及信号处理 和控制电路，甚至外围接口电路、通讯电路和电源等于 一体的微型机电系统（Micro Electro-Mechanical Systems，即MEMS）。
先进制造技术
微型机械技术涉及电子、电气、机械、材料、制造、 信息与自动控制、物理、化学、光学、医学以及生物技术 等多种工程技术和科学并集约了当今科学技术的许多尖端 成果。
先进制造技术
先进制造技术的主要特征
先进制造技术
1.先进制造技术不是一项具体的技术，而是一项综合系 统的技术。
2.先进制造技术的先进性是建立在不断地汲取其他相关 领域新技术的基础上的，是动态的、相对的。
3.创新是先进制造技术的灵魂，并贯穿于制造全过程 （产品创新、生产工艺过程创新、生产手段创新、管理创新、 组织创新及市场创新）。
⑷ 激光可以透过透明的物质（如空气、玻璃等），故激光加工可以在任 何透明的环境中进行，包括空气 、惰性气体、真空甚至某些液体。
激光是20世纪60年代发展起来的一项重大科技成果，它的出现深化 了人们对光的认识，扩展了光在人类服务的领域。目前，激光加工已较 为广泛地应用于切割、打孔、焊接、表面处理、切削加工、快速成形、 电阻微调、半导体处理等领域中。
超声波加工原理 1—超声波发生器 2—换能器 3—振幅扩
大棒 4—工作液 5一工件 6一工具
先进制造技术
超声加工是基于局部撞击作用，越是脆硬材料，受撞击 作用遭受的破坏愈大，愈易超声加工。相反，脆性和硬度不
大的韧性材料，由于它的缓冲作用而难以加工。
⒉ 超声波加工的特点
⑴ 适应于加工硬脆材料，特别是不导电的非金属材料，如玻璃、陶瓷、 石英、硅、锗、玛瑙、宝石、金刚石等。
微型机械是指集微型机构、微型传动器以及信号处理 和控制电路，甚至外围接口电路、通讯电路和电源等于 一体的微型机电系统（Micro Electro-Mechanical Systems，即MEMS）。
先进制造技术
微型机械技术涉及电子、电气、机械、材料、制造、 信息与自动控制、物理、化学、光学、医学以及生物技术 等多种工程技术和科学并集约了当今科学技术的许多尖端 成果。
先进制造技术
先进制造技术的主要特征
先进制造技术
1.先进制造技术不是一项具体的技术，而是一项综合系 统的技术。
2.先进制造技术的先进性是建立在不断地汲取其他相关 领域新技术的基础上的，是动态的、相对的。
3.创新是先进制造技术的灵魂，并贯穿于制造全过程 （产品创新、生产工艺过程创新、生产手段创新、管理创新、 组织创新及市场创新）。
先进制造技术介绍PPT课件
通常型腔冷 却超过80% ， 流道系统冷却 超过60%时,塑 件就可以顶出。
•12
结果: X-deflection
图中显示了X方向的变形分布。箭头所指的区域向里移动了约0.3~ 0.4 mm•13。
结果: Y-deflection
图中显示了Y 方向的变形 分布。
箭头所指的 区域向里移 动了约1.1 ~ 1.2 mm。
2、 先进制造技术发展趋势
★ 制造产品：
加工精度
“精确化”
操作尺寸 物理特性
★ 制造过程：
市场响应
“快、省”
生产重组 优化配置
“极限化” “效、绿”
几何形体
物理性能
个性化、大批量 高效、低耗 无污染
★ 制造方法： 数字化设计
数字化控制 数字化管理
“自动化” “集成化” “网络化” “智能化”
•1
3、产品制造过程及先进制造技术应用
•3
模具计算机辅助设计CAD
• 典型的数字化设计效果图(作品)
•4
汽车仪表板
•5
二板模
•6
三板模具
•7
汽车覆盖件模具
•8
精密手机模具
•9
模具CAE分析 填充形式
填充型式较为 均匀，因此锁 模力不会过大。 在本方 案中, 从浇口 到填充末端的 距离很长，因 此需要采用合 适的保压工艺。
•10
其它区域的 变形都较为 均匀，因此， 只需考虑上 部区域的变 形。
•14
结果: Z-deflection
图中显示了z方向的变形分布。
•15
红箭头所指的区域向下移动了约0.7 mm。
•16
•17
模具CAM三轴加工
•18
•12
结果: X-deflection
图中显示了X方向的变形分布。箭头所指的区域向里移动了约0.3~ 0.4 mm•13。
结果: Y-deflection
图中显示了Y 方向的变形 分布。
箭头所指的 区域向里移 动了约1.1 ~ 1.2 mm。
2、 先进制造技术发展趋势
★ 制造产品：
加工精度
“精确化”
操作尺寸 物理特性
★ 制造过程：
市场响应
“快、省”
生产重组 优化配置
“极限化” “效、绿”
几何形体
物理性能
个性化、大批量 高效、低耗 无污染
★ 制造方法： 数字化设计
数字化控制 数字化管理
“自动化” “集成化” “网络化” “智能化”
•1
3、产品制造过程及先进制造技术应用
•3
模具计算机辅助设计CAD
• 典型的数字化设计效果图(作品)
•4
汽车仪表板
•5
二板模
•6
三板模具
•7
汽车覆盖件模具
•8
精密手机模具
•9
模具CAE分析 填充形式
填充型式较为 均匀，因此锁 模力不会过大。 在本方 案中, 从浇口 到填充末端的 距离很长，因 此需要采用合 适的保压工艺。
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其它区域的 变形都较为 均匀，因此， 只需考虑上 部区域的变 形。
•14
结果: Z-deflection
图中显示了z方向的变形分布。
•15
红箭头所指的区域向下移动了约0.7 mm。
•16
•17
模具CAM三轴加工
•18
先进制造工艺技术..ppt课件
－聚晶金刚石(PCD)（切割后焊在刀片上） －金刚石膜（厚膜焊接在刀片上，薄膜涂层涂覆在超硬刀具基 体上）
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30
刀具切削刃比较
立方氮化硼烧结体（CBN）
金刚石粉烧结体
单晶金刚石
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31
单晶金刚石刀具
Ø 金刚石的晶体结构和刃磨
立方体
八面体
十二面体
多晶金刚石研磨后的刀刃
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HRR2
f2 4
1/2
f2 8R
n 切削刃口的复映性 n 毛刺与加工变质层
Hcotcotf
完整版ppt课件
26
金刚石切削刀具
超精密切削刀具应具备的条件：
Ø 刀具刃口的锋利性好。刃口半径值极小，能实现超薄切削
厚度。
Ø 切削刃的粗糙度低。切削时刃形将复制在被加工表面上，
从而得到超光滑的镜面。
Ø 刀具与被切削材料的亲和性低。以得到极好的加工表面完
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12
2） 技术要求
❖ 超微量切削特征 ❖ 刀尖附近的极小局部区域能承受高温高压 ❖ 实现超薄切削 ❖ 刀刃平直 ❖ 工件材料的抗粘性好，化学亲和力好，摩擦
系数小
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13
3）加工机床
目前的超精密加工机床一般采用高精度空气静压轴承 支撑主轴系统；空气静压导轨支撑进给系统的结构模式。
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37
金刚石切削机床
要求高精度、高刚度、良好稳定性、抗振性及数控功能等
型号(生产厂家)
径向跳动(μm)
主轴
轴向跳动(μm) 径向刚度(N/μm) 轴向刚度(N/μm)
Z向(主轴)直线度
导轨
X向(刀架)直线度 X、Z向垂直度(")
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刀具切削刃比较
立方氮化硼烧结体（CBN）
金刚石粉烧结体
单晶金刚石
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单晶金刚石刀具
Ø 金刚石的晶体结构和刃磨
立方体
八面体
十二面体
多晶金刚石研磨后的刀刃
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HRR2
f2 4
1/2
f2 8R
n 切削刃口的复映性 n 毛刺与加工变质层
Hcotcotf
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金刚石切削刀具
超精密切削刀具应具备的条件：
Ø 刀具刃口的锋利性好。刃口半径值极小，能实现超薄切削
厚度。
Ø 切削刃的粗糙度低。切削时刃形将复制在被加工表面上，
从而得到超光滑的镜面。
Ø 刀具与被切削材料的亲和性低。以得到极好的加工表面完
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2） 技术要求
❖ 超微量切削特征 ❖ 刀尖附近的极小局部区域能承受高温高压 ❖ 实现超薄切削 ❖ 刀刃平直 ❖ 工件材料的抗粘性好，化学亲和力好，摩擦
系数小
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3）加工机床
目前的超精密加工机床一般采用高精度空气静压轴承 支撑主轴系统；空气静压导轨支撑进给系统的结构模式。
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金刚石切削机床
要求高精度、高刚度、良好稳定性、抗振性及数控功能等
型号(生产厂家)
径向跳动(μm)
主轴
轴向跳动(μm) 径向刚度(N/μm) 轴向刚度(N/μm)
Z向(主轴)直线度
导轨
X向(刀架)直线度 X、Z向垂直度(")
先进制造技术(PPT 78页)
传统制造技术+信息技术+自动化技术+现代管理技术=先进制造技术
AMT特征
传统制造技术
仅驾驭生产过程 系统性 物质流和能量流
先进制造技术
能驾驭生产过程 物质流、信息流和能量流
仅指将原材料变为 贯穿从产品设计、加工制造到产品销售 广泛性 成品的加工工艺 的整个过程
集成性 动态性
学科专业单一、独 立，相互间界限分 明
尤里卡计划（EREKA）：1988年用5亿美元资助16个欧洲
国家、600家公司的165个合作性高科技研究开发项目。
信息技术研究发展战略计划（ESPRIT）：在13个成员
国向5500名研究人员提供了资助，明确设计原理、工厂自动化、 生产过程管理三大课题。
欧洲工业技术基础研究计划（BRITE）：重点资助材
1.社会经济发展背景
（1）消费需求：主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短。
（2）全球性产业结构调整：制造商之间既有激烈竞争，又有基 于实力的合作。
（3）快速响应市场：满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场， 引导市场，是赢得竞争，获取最大利润的关键。
先进制造技术产生的背景
2.科学技术发展背景
（1）制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密加工)两 个方向发展
5.系统性
随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、 采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以 驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
6.动态性
不断地吸收各种高新技术成果，将其渗透到企业生产的所有领域 和产品寿命循环的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活 的生产。
先进制造技术的体系结构及分类
先进制造技术的体系结构
AMT特征
传统制造技术
仅驾驭生产过程 系统性 物质流和能量流
先进制造技术
能驾驭生产过程 物质流、信息流和能量流
仅指将原材料变为 贯穿从产品设计、加工制造到产品销售 广泛性 成品的加工工艺 的整个过程
集成性 动态性
学科专业单一、独 立，相互间界限分 明
尤里卡计划（EREKA）：1988年用5亿美元资助16个欧洲
国家、600家公司的165个合作性高科技研究开发项目。
信息技术研究发展战略计划（ESPRIT）：在13个成员
国向5500名研究人员提供了资助，明确设计原理、工厂自动化、 生产过程管理三大课题。
欧洲工业技术基础研究计划（BRITE）：重点资助材
1.社会经济发展背景
（1）消费需求：主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短。
（2）全球性产业结构调整：制造商之间既有激烈竞争，又有基 于实力的合作。
（3）快速响应市场：满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场， 引导市场，是赢得竞争，获取最大利润的关键。
先进制造技术产生的背景
2.科学技术发展背景
（1）制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密加工)两 个方向发展
5.系统性
随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、 采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以 驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
6.动态性
不断地吸收各种高新技术成果，将其渗透到企业生产的所有领域 和产品寿命循环的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活 的生产。
先进制造技术的体系结构及分类
先进制造技术的体系结构
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19子线分析
手段：优化加工方法；开发和研制新型刀具材料；研
制超精密机床；对加工精度进行监控。
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21世纪的超精密加工将向分子级、原子级精度推进
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8
（2）切削加工速度迅速提高
刀具材料发展。
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9
20世纪前，碳素钢，耐热温度低于200ºC，切削速度不超 过10m/min；
、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。
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6
二、先进制造工艺的产生和发展
先进制造工艺是在传统的机械制造工艺基础上发展来的， 优化后的工艺和新型加工方法。是核心和基础。
（1）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。
1900
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普通加工
加工设备 车床,铣床
精密车床 磨床
测量仪器 卡尺
百分尺 比较仪
精密加工
坐标镗床 坐标磨床
气动测微仪 光学比较仪
金刚石车床 光学磁尺
精密磨床
电子比较仪
超精密加工
超精密磨床 激光测长仪 精密研磨机 圆度仪轮廓仪
超高精密磨床 激光高精度 超精密研磨机 测长仪
1920 1940
代 码
名称
0
1
2
3
4
5
6
7 89
中类名称
0 铸造
砂型铸造 特种铸造
1 压力加工
锻造
轧制
冲压 挤压 旋压 拉拔
其他
2 焊接
电弧焊 电阻焊 气焊 压焊
特种焊接
钎焊
3 切削加工 4 特种加工 5 热处理 6 覆盖层
刃具 加工 磨削
钳加工
电物理加工电化学加工 化学加工
整体热处理表面热处理
化学热处 理
复合加 工
电镀 化学镀 真空 沉积 热侵镀 转化膜 热喷涂
涂装
其他 其他
7
8 装配包装 9 其他
装配 试验与检验
粉末冶金
冷作
非金属成 表面
形
处理
包装 防锈
缠绕
编织
其他
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5
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；
• 去除成形 将材料从基体中分 离出去成形，如车、铣、刨、磨
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。
2020/7/2
13
（6）优质清洁表面工程技术的形成和发展
表面工程技术：表面涂覆、表面改性、表面加工 等，来改变形态、化学成分和组织结构。
电刷渡、热喷涂、化学热处理、激光表面处理。 提高产品性能、延长产品使用寿命、装饰环境。
2020/7/2
14
第二节 超精密加工技术
本节要点
精密和超精密加工的划分 精密和超精密加工主要研究内容 超精密切削加工 超精密磨削和磨料加工
2020/7/2
15
一、概述
发展尖端技术、国防工业、微电子工业都需要精密和 超精密加工出来的仪器设备。
当代的精密工程、微细工程和纳米技术是现代技术的 前沿，是明天制造技术的基础。
超硬材料、超塑材料、高分子材料、复合材料、 工程陶瓷、非晶与微晶合金、功能材料。
手段：
改善刀具材料的切削性能，改进设备； 新型的制造工艺，电火花、电解、超声波、电 子束、离子束加工。
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（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
微电子、计算机、自动检测和控制技术与制造
20世纪初，高速刚，温度可达500～600ºC，切削速度 30～40m/min;
20世纪30年代，硬质合金，800～1000ºC，速度可达 100m/min；
陶瓷刀具、金刚石刀具、立方氮化硼刀具，耐热温度达 1000ºC以上，切削速度可达1000m/min以上。
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（3）新型工程材料的应用推动了制造工艺的进 步和变革
机械制造工艺： 将各种原材料通过改变其形状、尺寸、性能或相 对位置，使之称为产品的方法或半成品的方法和过 程。
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粉末冶金
铸造 金 属 锻压 材 料 焊接
毛 坯
热 处 理
切 削 零 装机 加 件 配器
工
➢ 毛坯和零件成形——铸造、锻压、冲压、焊接 、压制、烧结、注塑、压
塑…
➢ 机械加工——切削、磨削、特种加工
第三章 先进制造工艺技术
第一节 概述
第二节 超精密加工技术
第三节 高速加工技术
第四节 快速原型制造技术
第五节 微细加工技术
第六节 现代特种加工技术
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1
第一节 概 述
本节要点
机械制造工艺的定义和内涵 先进制造工艺的产生、发展和 特点
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2
第一节 概 述
一、机械制造工艺的定义和内涵
表面粗糙度
Ra 0.01～0.05μm Ra ＜0.02μm Ra ＜0.02μm Ra ＜0.02μm Ra ＜0.02μm Ra ＜0.002μm Ra ＜0.01μm
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◆ 精密加工与超精密加工的发展（如下图）
加工误差（μm）
102 101 100 10-1 10-2 10-3
工艺技术相结合，多种自动化。
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，提高加工制 造效率和质量。
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（5）零件毛坯成形在向少无余量发展
使毛坯从接近零件形状向直接制成工件精密成 形或称净成形的方向发展
毛坯接近或达到零件最终形状。
➢ 材料改性与处理——热处理、电镀、转化膜、涂装、热喷涂 …
➢ 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
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机械制造工艺方法与分类
机械制造工艺方法类别划分及代码（JB/T5992-92）
大类
中类代码
超精密加工 — 在一定的发展时期，加工精度和表面 质量达到最高程度的加工工艺。
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◆ 几种典型精密零件的加工精度（见下表）
几种典型精密零件的加工精度
零件 激光光学零件
多面镜 磁头 磁盘 雷达导波管 卫星仪表轴承 天体望远镜
加工精度 形状误差 0.1μm 平面度误差 0.04μm 平面度误差 0.04μm 波度 0.01 ～0.02μm 平面度垂直度误差 ＜ 0.1μm 圆柱度误差 ＜0.01μm 形状误差 ＜ 0.03μm