特种加工第1章

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第1章
绪论
南京航空航天大学机电学院
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1.1
特种加工的产生
特种加工国外亦称“非传统加工” 或 “非常规机械加工” ，是指那些不属于传统 加工工艺范畴的加工方法。它不同于使用刀 具、磨具等直接利用机械能切除多余材料的 传统加工方法，泛指用电能、热能、光能、 电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能 量达到去除或增加材料的加工方法，从而实 现材料的去除、变形、改变性能或被镀覆等 工艺。
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典型的模具加工厂的生产车间-电加工设备
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叶
轮
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叶 轮 电 解 加 工
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特种加工技术不足之处：
(1)一些特种加工技术的加工机理尚需进一步研究。 如电熔爆技术，加工过程比较复杂，不容易控制； (2)加工过程会对环境产生污染。如电化学加工，在 加工过程中产生的废渣和有害气体会对环境和人体健 康产生影响； (3)加工精度和生产率还有待提高。特种加工技术普 遍存在加工效率较传统机械加工偏低的问题； (4)一些特种加工设备复杂，设备成本高，使用维修 费用高。
传统加工： 毛坯锻造——退火——机械加工（车外圆——以外圆定位 车内孔——铣键槽——以内圆定位滚齿加工）——热处理 （渗碳——淬火——高温回火）——精加工（一般是剃齿） 电火花线切割加工： 购买现成经过热处理及表面加工的材料（毛坯锻造—— 退火——淬火——高温回火——加工上下表面）——电火 花加工穿丝孔——电火花线切割加工。
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1.2 特种加工的分类
特种加工的分类目前还没有明确的规定，一般按能量 来源及形式以及作用原理进行划分。
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“电火花加工”方法的发明，使人类首次摆脱了传统的以 机械能和切削力并且利用比加工材料硬度高的刀具来去 除多余金属的历史，进入了利用电能和热能进行“以柔 克刚”加工材料的时代。
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特种加工技术发展趋势
(1) 向多功能、精密化、智能化方向发展，力求达到标 准化、系列化、模块化目的； (2) 扩大应用范围，向复合加工方向发展，开发由不同 特种加工技术复合而成的加工方法，如电解电火花加工、 电解电弧加工、放电诱导烧蚀加工等复合加工，以扬长 避短； 3) 着重于特种加工方法的机理研究及工艺方法的研究， 从根本上解释其内在的工艺规律并不断提高加工工艺水 平； (4) 解决某些特种加工技术对环境的污染问题，向“绿 色”及可持续发展工业转化。
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扎连科夫妇试验用的钨开关自动点火系统
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扎连科夫妇研制的第一台RC电路电火花加工机床
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“电火花加工”方法的发明，使人类首次摆脱了传 统的以机械能和切削力并且利用比加工材料硬度高的刀 具来去除多余金属的历史，进入了利用电能和热能进行 “以柔克刚”加工材料的时代。于是一种本质上区别于 传统加工的特种加工便应运而生，并不断获得发展。
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特种加工在模具制造中的应用（冲裁模）
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特种加工在模具制造中的应用（注塑模）
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模具制造的汽车零件
一辆轿车约需要4000套模具，价值2－3亿人民币，因此仅仅汽车行 业模具市场的需求就十分可观。
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典型的模具加工厂的生产车间-通用设备
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生产和科学实践特别是国防工业对制造业提出的 新加工要求： 1.解决多种难切削材料的加工问题； 2.解决多种特殊复杂表面的加工问题； 3.解决多种超精、光整或具有特殊要求零件的加工 问题。 上述这些加工采用传统加工方法十分困难，甚 至无法加工。
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特种加工有别于传统加工的特点体现在：
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1943年，前苏联莫斯科ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ学的拉扎林柯夫妇在研 究开关触点（钨合金）遭受火花放电腐蚀损坏时发现 电火花的瞬时高温可以使得局部金属熔化、气化而被 蚀除，同时将开关触点浸没在油内可以使得放电蚀除 均匀并且可以预测大小，获得“以柔克刚”的效果， 从而发明了世界第一台电火花加工机床。 几乎是与此同时，美国人Harold Stark, Victor Harding, and Jack Beaver为了解决取出断在铝制液 压阀门内的钻头和丝攻的问题，也发明了电火花加工 的方法。
⑴.加工时主要用电、化学、电化学、声、光、热等能 量形式去除多余材料，而不是主要靠机械能量切除多 余材料； ⑵．“以柔克刚”，特种加工的工具与被加工零件基 本不接触，加工时不受工件的强度和硬度的制约，故 可加工超硬脆材料和精密微细零件，甚至工具材料的 硬度可低于工件材料的硬度；
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⑶.加工机理不同于一般金属切削加工，不产生宏观切 屑，不产生强烈的弹、塑性变形，故可获得很低的表 面粗糙度，其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远 比一般金属切削加工小。 ⑷.适合微细加工，有些特种加工，如超声、电化学、 水喷射、磨料流等不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝， 还能获得高精度、极低粗糙度的加工表面； ⑸.两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合形成 新的复合加工形式，加工能量易于控制和转换，加工 范围广，适应性强。
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重大影响体现在：
1.提高材料的可加工性； 2.改变零件的典型工艺路线；（如先淬火后加工） 3.节省试产工装，缩短研制周期；（用线切割切齿轮） 4.改善产品（零件）的结构设计； 5.使传统的结构工艺性衡量标准发生变化； 6.已经成为微细加工和纳米加工的主要手段。
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齿轮加工工艺流程比较：
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特
种
加
工
(Non-Traditional Machining)
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教 学 计 划 安 排
计划学时：**学时，其中讲授**学时，试验课*学时。
(本课件涵盖的教学内容比较全面，请任课教师根据教学 要求及对象对教学内容进行删减或调整) 本课程教学特点：内容涵盖面较宽，涉及技术领域广，所 需学科知识较多，章与章之间没有必然的知识联系，因此 要求同学们认真听课，拓展思维。 授课重点在：电火花成形加工；电火花线切割加工；电解 加工；激光加工以及电子束加工、离子束加工、超声加工。
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1.3
特种加工对制造工艺技术 的影响及发展
特种加工由于与传统机械加工不同的工艺 特点，对机械制造工艺技术产生了显著的影 响。例如对材料的可加工性、工艺路线的安 排、新产品的试制过程及周期、产品零件设 计的结构、零件结构工艺性好坏的衡量标准 等产生了一系列的影响。
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