先進制造技術(shù)

第3章先進制造工藝技術(shù)

3.1制造工藝技術(shù)概述

制造工藝技術(shù)是指將原材料轉(zhuǎn)化成具有一定幾何形狀、一定材料性能和精度要求的可用零件的一切過程和方法的總稱?，F(xiàn)代社會，機器和儀器在結(jié)構(gòu)上所表現(xiàn)出的多樣性是機械制造中采用多種工藝的產(chǎn)物。當(dāng)代機械制造中采用幾千種工藝規(guī)程，從簡單的毛坯車削到電子焊接、零件表面層注入新材料、自動化裝配等。機械制造工藝可以歸結(jié)為兩大類：電子工藝和通用機械制造工藝。3.1.1機械制造工藝定義與內(nèi)涵原材料成品半成品機械制造工藝定義改變形狀,尺寸,性能,位置機床、工具機械制造工藝三階段：

①零件毛坯的成形準(zhǔn)備階段②機械切削加工階段③表面改性處理階段制造工藝技術(shù)是指將原材料轉(zhuǎn)化成具有一定幾何形狀、一定材料性能和精度要求的可用零件的一切過程和方法的總稱3.1制造工藝技術(shù)概述電子工藝包括電子元件、部件和裝置的制造工藝，其中最有代表性、特殊性，最有前途的是：晶片制造工藝，超大規(guī)模集成電路制造工藝，微電子器件工藝，光刻工藝，離子注入工藝，鍍膜工藝，電子束焊、激光焊、貴金屬釬焊等。

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一般制造工藝過程有離散工藝過程和連續(xù)工藝過程。按對零件的作用效果可分為改變形態(tài)的工藝過程（如切削加工）、改變性態(tài)的工藝過程（如熱處理）和改變外觀性能的工藝過程（如電鍍）等；按零件的精密程度可分為普通工藝過程、精密工藝過程以及超精密工藝過程；按使用的工具及能量形式不同，又可分為常規(guī)工藝、特種工藝、復(fù)合工藝以及快速制造工藝等。

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由此可見把制造工藝方法按材料加工工藝的不同進行分類，如右圖所示。

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（1）成形工藝成形工藝主要指將不定形的原材料（塊狀、顆粒狀、液態(tài)或固態(tài)）轉(zhuǎn)化成所需要形狀的工藝，例如鑄造、粉末冶金、塑料成形工藝。這類工藝主要用于獲得毛坯或不需再加工的制品，工藝過程中，微粒子之間互相聚集。成形工藝的過程包括將原材料加熱使其變成液體，然后冷卻固化成一定形狀，或者使原材料的固體顆粒燒結(jié)、粘著在一起，由此而獲得工件（大多為毛坯）。

3.1制造工藝技術(shù)概述粉末冶金的定義:將各種金屬和非金屬粉料均勻混合后壓制成形，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)和必要的后續(xù)處理來制取金屬材料及其制品的成形工藝方法。

3.2.4高分子材料注射成形粉狀塑料注入螺桿推進送進加熱區(qū)通過分流梭噴嘴噴出注入模腔注射成形工藝過程冷卻成形

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（2）變形工藝變形工藝主要包括使工件的原始幾何形狀從一種狀態(tài)改變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，如鍛造、沖壓、軋制、擠壓、拉拔等。鍛造是讓加熱到一定溫度的金屬在沖擊力或壓力作用下產(chǎn)生較大塑性變形，形成所需要的工件形狀；沖壓則是利用模具使材料在壓力作用下產(chǎn)生變形或分離。變形工藝適用于鐵碳合金、不銹鋼、耐熱鋼、輕有色金屬、重有色金屬等。鍛造常用于一些重要毛坯（軸、齒輪等）的生產(chǎn)，沖壓制品在汽車、家用電器等行業(yè)有廣泛用途。

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（3）切削工藝機械制造系統(tǒng)中，切削和磨削是傳統(tǒng)的機械加工方法，材料的切削是制造過程的主要內(nèi)容，幾乎占全部工藝勞動量的1/3以上。切削與磨削加工是用刀具或砂輪在工件表層切去一層余量，使工件達到要求的尺寸精度、形狀、位置精度和表面質(zhì)量的加工方法。由于生產(chǎn)效率高，加工成本低，能量消耗少，可以加工各種不同形狀、尺寸和精度要求的工件。因此，切削和磨削一直是工件精加工和最后成形的最重要手段。目前以至將來相當(dāng)長的時期，切削、磨削仍然是獲得精密機械零件最主要的加工方法。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，近年來美國和日本每年消耗在切削和磨削方面的費用分別高達1千億美元和1萬億日元。

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此外，國外在切削機理、切削優(yōu)化、難加工材料的切削技術(shù)、自動化生產(chǎn)中的刀具和工具管理系統(tǒng)等方面投入較大力量進行研究，并已取得很大成績。磨削加工技術(shù)與磨料、磨具的發(fā)展方面主要是在高速和強力磨削、高精度磨削和成形磨削、高精度研磨拋光、超硬磨料（金剛石與立方氮化硼）磨削和砂帶磨削等方面有較大發(fā)展。我國的差距主要是：①刀具材料方面，硬質(zhì)合金刀具品種較少，不能滿足需要，涂層刀具尚處于小批量試用階段，陶瓷刀具在我國刀具總量中所占比例不足1％，大大落后于國外，超硬刀具材料的應(yīng)用還處于開始階段；②切削加工技術(shù)方面，切削數(shù)據(jù)庫、自動化生產(chǎn)用刀具、切削刀具的CAD／CAM等方面的工作剛剛開始，對刀具管理系統(tǒng)的研究工作實際上還沒有開始；③磨削加工技術(shù)方面，高速磨削應(yīng)用不廣泛，磨削效率與國外相差很大，大吃深緩進給強力磨削方法在實際生產(chǎn)中極少使用，高精度研磨拋光技術(shù)遠遠落后于先進發(fā)達國家，超硬磨料磨削技術(shù)剛剛起步，砂帶磨削處于對現(xiàn)有機床進行改裝的階段，應(yīng)用不廣泛，且砂帶品種少，質(zhì)量有待提高。

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（4）聯(lián)接工藝聯(lián)接工藝主要指將單個工件聯(lián)接成組件或最終產(chǎn)品，如機械聯(lián)接、焊接、粘接和裝配等工藝。制造時先分別加工單個零件，然后用聯(lián)接工藝將其結(jié)合成一個完整的產(chǎn)品。產(chǎn)品在使用、維護和修理時，經(jīng)常需要拆卸裝配，同樣離不開聯(lián)接工藝。

機械聯(lián)接包括螺栓聯(lián)接、鉚接和壓力聯(lián)接。螺栓聯(lián)接是利用螺栓、螺母、螺紋、銷等緊固件，形成可拆卸式機械聯(lián)接。鉚接是一種永久或半永久性機械聯(lián)接。壓力聯(lián)接一般用過盈裝配方式，如將內(nèi)件（例如軸）壓入加熱后膨脹狀態(tài)下的套件（例如齒輪孔、套筒），冷卻后套件收縮而緊緊包在內(nèi)件上。利用材料一定范圍內(nèi)的彈性，將一個工件強行壓入另一個工件內(nèi)的壓力聯(lián)接工藝，可以獲得較高的聯(lián)接強度。

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焊接是在制造系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用極為廣泛的一種聯(lián)接工藝，焊接是通過加熱或加壓或兩者并用（用或不用填充材料）使分離的兩部分金屬形成原子結(jié)合的一種永久性聯(lián)接方法。與鉚接比較，焊接具有節(jié)省材料，減輕重量，聯(lián)接質(zhì)量好，接頭密封性好，可承受高壓，簡化加工與裝配工序，縮短生產(chǎn)周期，易于實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)等優(yōu)點。但其有不可拆卸，會產(chǎn)生焊接變形、裂紋等缺陷。工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的焊接方法很多，常用焊接方法下如圖所示。

3.1制造工藝技術(shù)概述工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的焊接方法很多，常用焊接方法如下：3.逢1制造塘工藝漿技術(shù)稠概述焊接傾在現(xiàn)桿代工勺業(yè)生酷產(chǎn)中岸具有明十分熊重要姿的作碧用，注廣泛北應(yīng)用溪于機斑械制澆造中櫻的毛置坯生栽產(chǎn)和傭制造使各種氏金屬絹結(jié)構(gòu)煤件，疤如高喬爐爐爺殼、垮建筑針構(gòu)架礦、鍋運爐與絮壓力抹容器遲、汽黎車車胡身、斧橋梁蝦、礦隔山機笨械、美大型屈轉(zhuǎn)子悄軸、棒缸體間等。摧此外注，焊評接還丸用于嫌零件媽的修壤復(fù)焊攻補等析。金屬暖與非竿金屬蛋的聯(lián)咸接或包非金駕屬異加種材司料之精間的肝聯(lián)接拜經(jīng)常野采用升粘接毀工藝夸實現(xiàn)脆。在茅被粘陜接表廟面涂逼一層加很薄閥的粘脖接劑速，粘寶接劑員固化免后即爸形成凝很強掛的粘首接力怠。3.毒1制造孩工藝姿技術(shù)漿概述（5）材料汗改性洗工藝糊及表漢面處導(dǎo)理工講藝是指咽不改秋變幾雷何形覺狀、溪僅改覆變工卵件材自料性污能，倍從而念獲得我所希弟望指劍標(biāo)的倦工藝慚，如紐奉材料驢熱處待理工軌藝等在。上扯述介戶紹的想各種碑工藝?yán)?，都贊要改圍變工莖件的言幾何逗形狀塞，使或其能莫夠具棉有一艷定的堡功能成或能悶承受室一定械的外演載荷勺。調(diào)振整材聲料性夠能的有工藝分（主便要指獵熱處候理）廟可以糧在不賊改變澡工件妥幾何封形狀小的前弱提下調(diào)人為已改變友材料羨的顯纏微組止織結(jié)思構(gòu)，聚使工瞇件具偶有所引要求饅的物沖理機友械性箭能。常用梳調(diào)整飲材料留性能拍的工場藝如胞下圖繼所示毫。3.體1制造耳工藝虹技術(shù)鄙概述3.格1制造姿工藝覺技術(shù)土概述（6）特種防加工租工藝特種懲加工鞏是利旨用化純學(xué)、催電化侍學(xué)、歪物理無（聲堤、光困、熱亦、磁司）等緣瑞方法戒對材源料進矛行加次工,特種吹加工己工藝轟主要法用于戶各種達高硬糕難熔異及具萄有特垃殊物忠理機撫械性涌能的叉材料康和精云密細提小、往形狀改復(fù)雜宅、難犬以用則傳統(tǒng)織切削葛加工檢工藝酸加工來的零垂件。炊與機豪械加托工方術(shù)法相輩比，弊它具灘有一勇系列瘡特點收，能太解決校大量眠普通木機械枝加工味方法梨難以際解決抵甚至蒜不能業(yè)解決稱的問帆題。步因而酬，自臟其產(chǎn)獎生以務(wù)來得株到迅匪速發(fā)蛇展，達不斷數(shù)充實秘與擴悲展機隆械制買造工懷藝，衫促進庸工藝對水平齊的提須高。隨著晃新材普料的棗大量脂涌現(xiàn)體，特駐種加萍工工架藝也秒在不駕斷發(fā)地展。3.班1制造知工藝裝技術(shù)啟概述（7）快速祖成形應(yīng)工藝是直饅接根繪據(jù)產(chǎn)淋品CA弓D的三斷維實遠體模介型數(shù)洋據(jù)，臥經(jīng)計蘭算機鍛處理岡后，斤將三略維模床型轉(zhuǎn)給化為逐許多廉平面荷模型宣的迭割加，加再通看過計總算機誓控制庭、制挺造一體系列板平面護模型故并加脈以聯(lián)討結(jié)，報形成漏復(fù)雜償?shù)娜劬S實開體零登件。葡這樣雨，產(chǎn)劑品的抖研制站周期