第一篇：材料先進(jìn)加工技術(shù)論文

材料先進(jìn)加工技術(shù)

結(jié)課論文

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學(xué)號： 姓名： 指導(dǎo)教師：

目次

說明???????????????????????????????1

1、焊接成形工藝?????????????????????????????1 1.1焊接成形工藝發(fā)展歷史???????????????????1 1.2常見焊接工藝簡介??????????????????????1 1.3焊接技術(shù)的應(yīng)用??????????????????????5 1.4 國內(nèi)焊接技術(shù)現(xiàn)狀????????????????????????6

2、特種加工技術(shù)?????????????????????????????7 2.1特種加工技術(shù)的特點??????????????????????8 2.2幾種特種加工技術(shù)簡介?????????????????????11 2.3特種加工的發(fā)展趨勢??????????????????????11 3.先進(jìn)制造技術(shù)???????????????????????????12 3.1先進(jìn)制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀????????????????????12 3.2先進(jìn)制造技術(shù)的特點??????????????????????13 3.3先進(jìn)制造技術(shù)原理???????????????????????12 3.4工業(yè)機(jī)器人?????????????????????????14 3.5先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢???????????????????14 參考文獻(xiàn)???????????????????????????????16

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說明：本論文綜合余進(jìn)老師講課重點焊接成型工藝，周琦老師講課重點高壓特種加工技術(shù)，以及王克鴻老師先進(jìn)制造技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容筆記，分三部分進(jìn)行內(nèi)容介紹。通過查閱相關(guān)書籍及論文、互聯(lián)網(wǎng)、圖書館圖書借閱等途徑，結(jié)合自己本科專業(yè)課學(xué)習(xí)經(jīng)驗整理而成。

1、焊接成型工藝

1.1焊接成形工藝發(fā)展歷史

焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，使同性或異性兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的加工工藝和聯(lián)接方式。焊接應(yīng)用廣泛，既可用于金屬，也可用于非金屬。

焊接技術(shù)是隨著金屬的應(yīng)用而出現(xiàn)的，中國最古代早的焊接的焊接方法主要是鑄焊、釬焊和鍛焊，在商朝時期制造的鐵刃銅鉞，就是鐵與銅的鑄焊件，其表面銅與鐵的熔合線蜿蜒曲折，接合良好。春秋戰(zhàn)國時期曾侯乙墓中的建鼓銅座上有許多盤龍，是分段釬焊連接而成的。19世紀(jì)末，當(dāng)Oscar Kjellberg成立伊薩公司以探索他發(fā)明的涂層焊條時，伊薩從一開始就和電弧焊的發(fā)展結(jié)下了不解之緣。19世紀(jì)80年代，焊接只用于鐵匠鍛造上。工業(yè)化的發(fā)展和兩次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)對現(xiàn)代焊接的快速發(fā)展產(chǎn)生了影響?；竞附臃椒ā娮韬?、氣焊和電弧焊都是在一戰(zhàn)前相繼出現(xiàn)。但20世紀(jì)早期，氣體焊接切割在制造和修理工作中占主導(dǎo)地位。過些年后，電焊得到了同樣的認(rèn)可。

1.2常見焊接工藝簡介

焊接的本質(zhì)就是通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程，使兩個分離的固態(tài)物體產(chǎn)生原子（分子）間結(jié)合力而連接成一體的成形方法[1]。1.2.1、熔焊

使被連接兩物體表面局部加熱融化成液體，然后冷卻成一體的焊接方法，如：手工電弧焊、埋弧自動焊、氬弧焊等。(1)手工電弧焊

1888年，俄羅斯發(fā)明了手工電弧焊接技術(shù)，使用無藥皮的裸露金屬棒來產(chǎn)生保護(hù)氣體。直到20世紀(jì)初，在瑞典發(fā)明卡爾伯格過程（Kjellberg process）和Quasi-arc方

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法傳入英國后，藥皮焊條才開始發(fā)展起來。由于成本較高，剛開始人們不怎么使用藥皮焊條。但隨著人們對好的焊縫質(zhì)量需求的日益增長，手工電弧也開始使用藥皮焊條。

原理：利用焊條與工件之間產(chǎn)生的電弧將焊條和工件局部加熱熔化，焊芯端部熔化后的熔滴和熔化的母材融合在一起形成熔池。焊條藥皮熔化后形成熔渣并放出氣體，在氣、渣的聯(lián)合保護(hù)下，有效地排除了周圍空氣的有害影響，通過高溫下熔渣與熔池液態(tài)金屬之間的冶金反應(yīng)，得到優(yōu)質(zhì)焊縫。因為熔渣會冷卻、凝固，所以一旦焊縫焊完（或在熔敷下個焊道前）就必須從焊道上清除熔渣。在焊鉗更換新的焊條前，手工電弧過程只能完成短焊縫的焊接。焊縫熔深淺，熔敷質(zhì)量取決于焊工的技能。過程示意圖如下：

手工電弧焊特點：簡便靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。同時它使用的設(shè)備簡單，易于移動，并且費(fèi)用也比其它電弧焊方法要低。但是，手工電弧焊對焊工的操作技術(shù)要求較高，焊接質(zhì)量在一定程度上決定于焊工的操作技術(shù)。此外，手工電弧焊勞動條件差，生產(chǎn)率低。因此，手工電弧焊適用于焊接單件或小批量產(chǎn)品，短的和不規(guī)則的、各種空間位置的以及其它不易實現(xiàn)機(jī)械化焊接的焊縫?？珊腹ぜ穸仍?．5mm以上，1mm以下的薄板則不適于手工電弧焊。(2)埋弧自動焊

埋弧焊焊接原理：在焊絲與焊件之間燃燒的電弧是埋在顆粒狀焊劑下面的。電弧熱將焊絲端部及電弧直接作用的母材和焊劑熔化并使部分蒸發(fā)，金屬和焊劑所蒸發(fā)的氣體在電弧周圍形成一個封閉空腔，電弧在這個空腔中燃燒。空腔被一層由熔渣所構(gòu)成的渣膜所包圍，這層渣膜不僅很好地隔絕了空氣和電弧與熔池的接觸，而且使弧光不能輻射出來。被電弧加熱熔化的焊絲以熔滴形式落下，與熔融母材金屬混合形成熔池。密度較小的熔渣浮在熔池之上，熔渣除了對熔池金屬起機(jī)械保護(hù)作用之外，焊接過程中還與熔池金屬發(fā)生冶金反應(yīng)，從而影響焊縫金屬的化學(xué)成分。電弧向前移動。熔池金屬逐漸冷卻后結(jié)晶形成焊縫。浮在熔池上的熔渣冷卻后形成渣殼可繼續(xù)對高溫

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下焊縫起保護(hù)作用，避免被氧化。如下圖。

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埋弧自動焊具有生產(chǎn)率高、焊縫質(zhì)量高和勞動條件好等優(yōu)點，而也因其具有只適應(yīng)于平焊且焊接設(shè)備比焊條電弧焊設(shè)備復(fù)雜等劣勢使其應(yīng)用受到局限。(3)鎢極氬弧焊

鎢極氬弧焊是在惰性氣體——氬氣的保護(hù)下，利用鎢電極與焊件之間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲(如果使用填充焊絲)的一種氣體保護(hù)焊方法，如下圖所示。焊接時氬氣從焊槍的噴嘴連續(xù)噴出，在電弧周圍形成惰性氣體保護(hù)層隔絕空氣，防止對鎢極，熔池以及鄰近熱影響區(qū)的有害影響，從而獲得優(yōu)質(zhì)接頭。鎢極氬弧焊按操作方式分為手工焊和自動焊兩種。手工鎢極氬弧焊時，焊槍的移動和填充焊絲的添加完全靠操作者手工操作。鎢極組弧自動焊時，如果焊件固定電弧移動，則焊槍移動和填充焊絲的送進(jìn)全靠機(jī)械自動進(jìn)行。(4)熔化極氣體保護(hù)焊

熔化極氣體保護(hù)焊用連續(xù)送進(jìn)的焊絲與被焊工件之間燃燒的電弧作為熱源來熔化焊絲與母材金屬于，通過焊槍噴嘴輸送保護(hù)氣體，使電弧、熔化焊絲、熔池及其附近的母材金屬免受周圍空氣的有害作用。從焊槍連續(xù)送進(jìn)的焊絲不斷熔化以熔滴形式過渡到熔池中去，與熔化的母材金屬融合形成焊縫金屬。由于熔化極氣體保護(hù)焊對焊接區(qū)保護(hù)簡單、方便、明弧無渣、焊接區(qū)便于觀察，易于實現(xiàn)機(jī)械化、自動化焊接和進(jìn)行全位置焊接，而且生產(chǎn)率高，因此在生產(chǎn)中日益廣泛地被采用。

1.2.2壓力焊

壓力焊，對焊件待焊處加壓或加壓又加熱，最后在壓力下焊接的方法，如：電阻焊，摩擦焊，冷壓焊等[2]。

近代首例電阻焊實例是在1856年。James Joule（Joule加熱原理發(fā)明者）成功用

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電阻加熱法對一捆銅絲進(jìn)行了熔化焊接。第1臺電阻焊機(jī)用于對接焊。1886年，英國的Elihu Thomson造出了第1個焊接變壓器并在來年為此項工藝申請了專利。該變壓器在2V空載電壓時能產(chǎn)生200A電流輸出。此后，Thomson又發(fā)明了點焊機(jī)、縫焊機(jī)、凸焊機(jī)以及閃光對焊機(jī)，后來點焊成為電阻焊最常用的方法，如今已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)和對其它許多金屬片的焊接上。1964年，Unimation生產(chǎn)的首批用于電阻點焊的機(jī)器人在通用汽車公司使用。

壓焊又稱固相焊接，利用摩擦、擴(kuò)散和加壓等物理作用克服兩個連接表面的不平度，擠出氧化膜或其它污染物，使兩個連接表面上的原子相互接近到晶格距離，從而在固態(tài)條件下實現(xiàn)兩物體的連接。大都在加壓的同時伴隨加熱措施，但加熱溫度又遠(yuǎn)低于物體的熔點。因此壓焊除擴(kuò)散焊之外一般不需要保護(hù)措施。按加熱方法不同，分為冷壓焊、摩擦焊、超聲波焊、電阻焊、爆炸焊、斷焊、擴(kuò)散焊等，電阻焊又分為點焊、縫焊、凸焊、對焊等。

電阻焊是焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流流過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之在加壓條件形成接頭的一種焊接方法。按工藝特點主要分有：點焊、縫焊、凸焊和對焊；按所用電流波形分有交流、直流和脈沖電流三大類。

點焊是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，接通電流后利用電阻熱將焊件局部熔化，形成焊點的方法。

縫焊是焊件裝配成搭接或?qū)咏宇^并置于兩滾輪電極之間，滾輪加壓焊件并轉(zhuǎn)動，連續(xù)或斷續(xù)送電，從而產(chǎn)生一連串熔核相互搭疊的密封焊縫的電阻焊方法。論文篇幅限制，就不一一介紹了。

1.2.3、釬焊

釬焊，將焊件及熔點低于焊件的釬焊材料同時加熱，至焊料融化，并與相鄰的焊件相互作用、擴(kuò)散，冷凝后實現(xiàn)連接的方法。釬焊接頭根據(jù)需要，可將焊料重熔、拆開，所以是一種辦永久性的連接。釬焊常以搭接形式裝配，焊件之間保持很小的間隙，采用熔點比母材熔點低的金屬材料作為釬料，在低于母材熔點而高于釬料熔點的溫度下加熱，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實現(xiàn)連接焊件的方法。

釬焊與熔焊或壓焊相比，主要不同在于：釬焊時只有釬料熔化而母材保持固態(tài)，材料先進(jìn)加工技術(shù)結(jié)課論文

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釬料熔點低子母材熔點，其成分與母材也有很大差別，熔化釬料依靠潤濕和毛細(xì)作用吸入并保持在母材待焊處間隙中，依靠液態(tài)釬料與固態(tài)母材之間的相互擴(kuò)散形成冶金結(jié)合。

釬焊過程：表面清洗好的工件以搭接型式裝配在一起，把釬料放在接頭間隙附近或接頭間隙之間。當(dāng)工件與釬料被加熱到稍高于釬料熔點溫度后，釬料熔化（工件未熔化），并借助毛細(xì)管作用被吸入和充滿固態(tài)工件間隙之間，液態(tài)釬料與工件金屬相互擴(kuò)散溶解，冷疑后即形成釬焊接頭。

釬焊具有加熱溫度低，對母材組織和性能影響小，且容易保證焊件尺寸精度、可實現(xiàn)異種金屬或合金，金屬與非金屬的連接等優(yōu)點。某些釬焊方法可一次焊接完成幾十條或成百條釬縫，生產(chǎn)工率高。但釬焊接頭的強(qiáng)度較低，耐熱性差、裝配精度要求高。

1.3焊接技術(shù)的應(yīng)用

1.3.1焊接技術(shù)在機(jī)床行業(yè)的應(yīng)用

機(jī)床行業(yè)的焊接技術(shù)的應(yīng)用是隨著國外引進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展起來的。同時，國內(nèi)焊接技術(shù)的發(fā)展也促進(jìn)了機(jī)床行業(yè)焊接技術(shù)的應(yīng)用。目前，鈑金加工在機(jī)床行業(yè)中應(yīng)用的主要焊接技術(shù)有以下幾個方面: 1.氣體保護(hù)焊等高效率焊接技術(shù)的應(yīng)用2.數(shù)控切割技術(shù)應(yīng)用3.鋼板預(yù)處理技術(shù)應(yīng)用。1.3.2焊接技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用

宇航技術(shù)中所用的各類火箭、衛(wèi)星、飛船、星球車、空間站以及太陽能電站等，它們的結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機(jī)，以及所用的各種儀器等都有一些共同特點，不僅要求零部件質(zhì)量極為可靠，能經(jīng)受各種惡劣環(huán)境，如強(qiáng)力振動，因日照變化引起的高低溫度交替沖擊，失重，宇宙線幅射，超高真空環(huán)境中運(yùn)作；而且要求零件尺寸小，重量輕，氣

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密性好。因此，對宇航零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇及加工工藝都提出了極為苛刻的要求，實踐證明為了滿足上述特點，電子束焊接技術(shù)是必不可少的強(qiáng)有力的工具之一。

此外，焊接技術(shù)在建筑行業(yè)、汽車行業(yè)鐵路、造船和醫(yī)藥工業(yè)、能源和電子工業(yè)、機(jī)器設(shè)備制造和食品工業(yè)都得到廣泛應(yīng)用。

1.4國內(nèi)焊接技術(shù)現(xiàn)狀

新中國建立以來，特別是改革開放25年來，中國先后自行研制、開發(fā)和引進(jìn)了一些先進(jìn)的焊接設(shè)備、技術(shù)和材料。目前國際上在生產(chǎn)中已經(jīng)采用的成熟焊接方法與裝備，在國內(nèi)也都有所應(yīng)用，只是應(yīng)用的深度和廣度有所不同而已。中國的制造企業(yè)已經(jīng)在采用諸如電子束焊接、激光焊接、激光釬焊和激光切割、激光與電弧復(fù)合熱源焊接、單絲或雙絲窄間隙埋弧焊、４絲高速埋弧焊、雙絲脈沖氣體保護(hù)焊、等離子弧焊接、精細(xì)等離子弧切割、水射流切割、數(shù)控切割系統(tǒng)、機(jī)器人焊接系統(tǒng)、焊接柔性生產(chǎn)線、變極性焊接電源、表面張力過渡焊接電源（STT）和全數(shù)字化焊接電源等。甚至目前在國際上比較熱門的攪拌摩擦焊技術(shù)，也已經(jīng)應(yīng)用到產(chǎn)品的生產(chǎn)上。中國的焊接生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高，但是存在問題的嚴(yán)重性也不容忽視。

總體來看，中國2004年的焊接材料生產(chǎn)總量達(dá)到210萬噸，比美國、日本、德國三國焊接材料產(chǎn)量的總和還多，但是其中手工焊接用的焊條產(chǎn)量占７3%，各種機(jī)械化、自動化焊接用焊絲占25%，焊接的機(jī)械化/自動化率為35%，達(dá)到歷年來的最高比例。然而，這僅相當(dāng)于日本20世紀(jì)70年代末焊接機(jī)械化/自動化率的水平，日本1979年焊接材料的總產(chǎn)量為40萬噸，手工焊條占58%，各種焊絲占42%，焊接的機(jī)械化/自動化率為44%[3]。

綜上所述，焊接工藝已經(jīng)不是一種輔助工藝，它在最近幾年已經(jīng)成為制造業(yè)中的關(guān)鍵加工手段，完成了許多關(guān)系國計民生與國防建設(shè)的重大戰(zhàn)略性產(chǎn)品的生產(chǎn)，中國已經(jīng)毫無懸念地成為世界首屈一指的焊接大國。但是國內(nèi)焊接生產(chǎn)中應(yīng)用的關(guān)鍵焊接材料、焊接設(shè)備嚴(yán)重依賴國外進(jìn)口，具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)品不多，而且總體研發(fā)、創(chuàng)新水平和速度都不高，與焊接大國的形象形成了巨大的反差。如果繼續(xù)下去，將會逐步成為中國經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略安全的薄弱環(huán)節(jié)。

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2.特種加工技術(shù)

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近年來，計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、國防軍工和航空航天技術(shù)發(fā)展迅速，與此同時，高度、高韌性、高強(qiáng)度和高脆性等難切削材料的應(yīng)用日益廣泛，制造精密細(xì)小、形狀復(fù)雜和結(jié)構(gòu)特殊工件的求也在日益增加。社會需求與技術(shù)進(jìn)步的結(jié)合促使特種加工技術(shù)不斷進(jìn)步和快速發(fā)展。所謂特種加工，是一種利用化學(xué)能、電能、聲能、機(jī)械能以及光能和熱能對金屬或非金屬材料進(jìn)行加工的方法[4]。其工作原理不同于傳統(tǒng)的機(jī)械切削方法，即加工過程中工件與所用工具之間沒有明顯的切削力，工具材料的硬度也可低于工件材料的硬度。特種加工技術(shù)在國內(nèi)外各行各業(yè)的應(yīng)用中取得了巨大成效，它們有著各自的特點，特殊材料或特殊結(jié)構(gòu)工件的加工工藝性發(fā)生了根本變化，解決了傳統(tǒng)加工方法所遇到的各種問題，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中不可缺少的重要加工手段和關(guān)鍵制造技術(shù)。

2.1特種加工技術(shù)的特點

特種加工與一般機(jī)械切削加工相比，有其獨特的優(yōu)點，在某種場合上，它是一般機(jī)械切削加工的補(bǔ)充，擴(kuò)大了機(jī)械加工的領(lǐng)域。它具有以下較為突出的特點。

（1）不用機(jī)械能，與加工對象的機(jī)械性能無關(guān)，有些加工方法，如激光加工、電火花加工、等離子弧加工、電化學(xué)加工等，是利用熱能、化學(xué)能、電化學(xué)能等，這些加工方法與工件的硬度強(qiáng)度等機(jī)械性能無關(guān)，故可加工各種硬、軟、脆、熱敏、耐腐蝕、高熔點、高強(qiáng)度、特殊性能的金屬和非金屬材料。

（2）非接觸加工，不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件不接觸，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使剛性極低元件及彈性元件得以加工。

（3）微細(xì)加工，工件表面質(zhì)量高，有些特種加工，如超聲、電化學(xué)、水噴射、磨料流等，加工余量都是微細(xì)進(jìn)行，故不僅可加工尺寸微小的孔或狹縫，還能獲得高精度、極低粗糙度的加工表面。

（4）不存在加工中的機(jī)械應(yīng)變或大面積的熱應(yīng)變，可獲得較低的表面粗糙度，其熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩(wěn)定性好。

（5）兩種或兩種以上的不同類型的能量可相互組合形成新的復(fù)合加工，其綜合加工效果明顯，且便于推廣使用。

（6）特種加工對簡化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計及零件結(jié)構(gòu)工藝性等產(chǎn)生積

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極的影響。

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2.2幾種特種加工技術(shù)簡介

2.2.1電火花加工

電火花加工的原理是基于工具和工件之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達(dá)到對零件的尺寸形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。按工具電極和工件相對運(yùn)動的方式和用途的不同，電火花加工工藝大致可分為電火花成形加工、電火花線切割、電火花磨削和鏜磨、電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工、電火花高速小孔加工、電火花放電沉積與刻字六大類。(1)電火花放電沉積的基本原理與特點

電火花放電沉積的原理是利用脈沖電路的充放電原理，采用導(dǎo)電材料(硬質(zhì)合金、石墨、合金鋼、鋁和銅等)作為工具電極(陽極)，在空氣或特殊的氣體中使之與被強(qiáng)化的金屬工件(陰極)之間產(chǎn)生火花放電。當(dāng)工具電極與工件達(dá)到某個距離電場強(qiáng)度足以使介質(zhì)電離擊穿時兩者之間就產(chǎn)生火花放電，使電極端部與工件表面微區(qū)發(fā)生熔化甚至氣化，熔融金屬在熱作用，電磁力和機(jī)械力的作用下沉積在工件表面。電極與工件的放電間隙頻繁發(fā)生變化，電極與工件間不斷發(fā)生火花放電，從而實現(xiàn)放電沉積。(2)極性效應(yīng)

在電火花放電加工過程中，無論是正極還是負(fù)極，都會受到不同程度的電蝕。這種單純由于正、負(fù)極性不同而彼此電蝕量不一樣的現(xiàn)象叫做極性效應(yīng)。因此，當(dāng)采用窄脈沖、精加工時應(yīng)選用正極性加工；當(dāng)采用長脈沖、粗加工時，應(yīng)采用負(fù)極性加工，此時可得到較高的蝕除速度和較低的電極損耗。從提高加工生產(chǎn)率和減小工具損耗的角度來看，極性效應(yīng)愈顯著愈好，故在電火花加工中必須充分利用。當(dāng)用交變的脈沖電流加工時，單個脈沖的極性效應(yīng)便相互抵消，增加了工具的損耗，因此，電火花加工一般采用單向脈沖電源。

(3)電火花加工中電極損耗分析與解決措施

電火花在整個加工過程中要受到各種干擾因素的影響, 這些干擾因素直接或間接地影響著加工質(zhì)量。在電火花加工過程中電極損耗分為絕對損耗和相對損耗。造成電極損耗的原因有：小面積精加工，加工件結(jié)構(gòu)尺寸偏小，加工時間過長，電極裝夾不當(dāng)?shù)纫蛩?。因此為了減少電極的損耗一般有以下方法：（1）有效排除電蝕物（2）

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(4)電火花加工的發(fā)展趨勢

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電極材料和加工參數(shù)的合理選用（3）提高加工技能和安全操作意念等等。

電火花線切割加工技術(shù)在相當(dāng)長的時間里間都是采用精規(guī)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行一次切割成型,其切割速度與加工表面質(zhì)量之間存在著一定的矛盾。中國特有的高速走絲電火花線切割機(jī)長期存在的加工質(zhì)量問題, 可以采用多次切割工藝來解決。現(xiàn)目前中速走絲電火花線切割機(jī)是一種價格較低, 加工精度、粗糙度、加工效率介于高速走絲與慢走絲的一種機(jī)床,具有很好的發(fā)展前景。2.2.2電化學(xué)加工

電化學(xué)加工是通過電化學(xué)反應(yīng)去除工件材料或在其上鍍覆金屬材料等的特種加工。該方法主要包括電解、電鍍、電鑄、電化學(xué)拋光等工藝方法，其中電解加工使用于深孔、型孔、型腔、型面、倒角去毛刺、拋光等，電鑄加工適用于形狀復(fù)雜 精度高的空心零件，如波導(dǎo)管、注塑用的模具、薄壁零件、復(fù)制精密的表面輪廓、表面粗糙度樣板、反光鏡、表盤等零件；涂敷加工可針對表面磨損、劃傷、銹蝕的零件進(jìn)行涂敷以恢復(fù)尺寸；對尺寸超差產(chǎn)品進(jìn)行涂敷補(bǔ)救、對大型、復(fù)雜、小批工件表面的局部鍍防腐層、耐腐層，以改善表面性能。電鍍、電鑄可以復(fù)制復(fù)雜、精細(xì)的表面。刷鍍可修復(fù)磨損的零件，改變原表面的物理性能，有很大實用價值。2.2.3離子束加工

聚焦離子束技術(shù)是一種集形貌觀測、定位制樣、成分分析、薄膜淀積和無掩膜刻蝕各過程于一身的新型微納加工技術(shù)。離子束納米加工,具有傳統(tǒng)加工方法無可比擬的優(yōu)勢而逐漸成為新一代精加工方法，在微納米加工、操縱以及器件的研制等方面具有重要應(yīng)用。納米測量學(xué)在納米科技中起著信息采集和分析的不可替代的重要作用,納米加工是納米尺度制造業(yè)的核心,發(fā)展納米測量學(xué)和納米加工的一個重要方法就是電子束與離子束技術(shù)。2.2.4超聲波加工

超聲加工是利用超聲頻作小振幅振動的工具，并通過它與工件之間游離于液體中的磨料對被加工表面的捶擊作用，使工件材料表面逐步破碎的特種加工。超聲加工常用于穿孔、切割、焊接、套料和拋光。其加工原理是超聲波發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C(jī)械振動，通過振幅擴(kuò)大棒（變幅桿）使固定在變幅桿端部的工具振產(chǎn)生超聲波振動，迫使磨料懸浮液高速地不斷撞擊、拋磨被加工表面使工件成型。超聲加工的主要特點：不受材

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料是否導(dǎo)電的限制；工具對工件的宏觀作用力小、熱影響小，因而可加工薄壁、窄縫和薄片工件；被加工材料的脆性越大越容易加工，材料越硬或強(qiáng)度、韌性越大則越難加工；由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度應(yīng)比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料；可以與其他多種加工方法結(jié)合應(yīng)用，如超聲振動切削、超聲電火花加工和超聲電解加工等。

高效超聲波光整技術(shù)是利用超聲波振動冷壓加工原理。它是將一臺高效超聲波表面光整設(shè)備裝于車床刀架上，利用工件的回轉(zhuǎn)，磨頭對零件表面作高頻率短促的往復(fù)振動沖擊運(yùn)動，以一定的沖擊力敲擊被加工表面的加工方法。其冷壓加工是充分利用金屬的塑性，使零件的表面層金屬在外力作用下產(chǎn)生細(xì)微塑性殘余變形，從而達(dá)到改變其表面性能，形狀和尺寸的目的。2.2.5激光加工技術(shù)

激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料（包括金屬與非金 屬）的原理進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一種加工新技術(shù)，涉 及到光、機(jī)、電、材料及檢測等多門學(xué)科。

公認(rèn)的激光加工原理是兩種：分別為激光熱加工和光化學(xué)加工(又稱 冷加工)。激光熱加工指當(dāng)激光束照射到物體表面時，引起快速加熱，熱力把對 象的特性改變或把物料熔解蒸發(fā)。熱加工具有較高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生熱激發(fā)過程，從而使材料表面（或涂層）溫度上升，產(chǎn)生變態(tài)、熔融、燒蝕、蒸發(fā)等現(xiàn)象

激光加工的特點

①由于激光加工熱影響區(qū)域小，光束方 向性好，其幾乎可以加工任何材料。常用來進(jìn)行選擇性加工，精密加工。

②由于激光加工是無接觸式加工，工具不會與工件的表面 直接磨察產(chǎn)生阻力，所以激光加工的速度極快、加工對象受熱影響的范圍較小而 且不會產(chǎn)生噪音。

③由于激光束的能量和光束的移動速度均可調(diào)節(jié)，因此激光加工 可應(yīng)用到不同層面和范圍上。

2.2.6高壓水射流切割工藝

這項新技術(shù)采用的是水的0.80～1．50mm射流，噴射速度為600～800米／秒（速度大于2馬赫）。水壓為3000～4000巴（bar），用水量每分鐘僅4升。為了用磨料如氧化鋁或碳化硅等切割不銹鋼，在噴射水流抵達(dá)鋼材前，向水流內(nèi)射入磨料顆?！，F(xiàn)代

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化的設(shè)備可切割20．0mm厚的不銹鋼。切邊準(zhǔn)確、切面干凈光滑。切割作用所產(chǎn)生的熱由水帶走，金屬溫度僅為50～60℃。這樣再加上由噴射水流在金屬上所產(chǎn)生的力，就可以防止變型，提高切割精度[5]。由于高壓水射流切割屬于冷切割，在切割過程中產(chǎn)生的熱量很少，并且熱量很快被水流帶走，所以不會造成工件切口附近的材料氧化、金相組織發(fā)生變化，也不會使工件發(fā)生變形，同時也避免了某些材料有害物質(zhì)的揮發(fā)[5]。高壓水射流切割具有以下特點：

② 高壓水射流切割屬于點切割，切割時作用在工件上的力很小，不會使工件產(chǎn)生附加應(yīng)力或應(yīng)力變形，這對于切割某些表面完整性要求高的零部件及其補(bǔ)充加工有著特殊的意義。

③ 高壓水射流切割沒有粉塵危害，因為切割碎屑很快會隨水流進(jìn)入收集器而被排走，這對于石棉制品、玻璃鋼制品、酚醛夾層材料以及陶瓷制品等材料的切割是非常有利的。

④ 由于高壓水射流切割所使用的噴嘴孔徑很小，使得切口的間隙很窄，這可以大大節(jié)約材料，特別是對于某些貴重金屬的切割，提高了材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本。

⑤ 高壓水射流切割設(shè)備大都采用計算機(jī)或機(jī)器人控制的數(shù)控切割裝置，可以實現(xiàn)多軸聯(lián)動，所以采用高壓水射流不但可以切割各種板狀材料，也可以切割三維曲形的零部件。

2.3特種加工的發(fā)展趨勢

為進(jìn)一步提高特種加工技術(shù)水平及擴(kuò)大其應(yīng)用范圍, 當(dāng)前特種加工技術(shù)的發(fā)展趨勢主要包括以下幾點:1)采用自動化技術(shù)。充分利用計算機(jī)技術(shù)對特種加工設(shè)備的控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,使加工設(shè)備向自動化、柔性化方向發(fā)展, 這是當(dāng)前特種加工技術(shù)的主要發(fā)展方向。2)趨向精密化研究。高新技術(shù)的發(fā)展促使高新技術(shù)產(chǎn)品向超精密化與小型化方向發(fā)展, 對產(chǎn)品零件的精度與表面粗糙度提出更嚴(yán)格的要求。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢, 特種加工的精密化研究已引起人們的高度重視, 3)開發(fā)新工藝方法及復(fù)合工藝。為適應(yīng)產(chǎn)品的高技術(shù)性能要求與新型材料的加工要求, 需要不斷開發(fā)新工藝方法, 包括微細(xì)加工和復(fù)合加工, 尤其是質(zhì)量高、效率高、經(jīng)濟(jì)型的復(fù)合加工, 如工程陶瓷、復(fù)合材料以及聚晶金剛石等[6]。

材料先進(jìn)加工技術(shù)結(jié)課論文 先進(jìn)制造技術(shù)

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先進(jìn)制造技術(shù)是研究產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務(wù)乃至回收再生的整個過程的工程學(xué)科,是以提高質(zhì)量、效益、競爭力為目標(biāo),包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。隨著社會的發(fā)展,人們對產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質(zhì)量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務(wù)要好、要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)。

先進(jìn)制造技術(shù)不是一般單指加工過程的工藝方法，而是橫跨多個學(xué)科、包含了從產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、到產(chǎn)品銷售、用戶服務(wù)等整個產(chǎn)品生命周期全過程的所有相關(guān)技術(shù)，涉及到設(shè)計、工藝、加工自動化、管理以及特種加工等多個領(lǐng)域，并逐步融合與集成?？苫練w納為以下四個方面：

a、先進(jìn)的工程設(shè)計技術(shù) b、先進(jìn)制造工藝技術(shù)

c、制造自動化技術(shù) d、先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)、制造哲理與生產(chǎn)模式

3.1先進(jìn)制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀

新材料成形加工技術(shù)的研究開發(fā)，是近二、三十年來材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最為活躍的方向之一。先進(jìn)制備與成型加工技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，加上了新材料的研究開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)程，促成了諸如微電子和生物醫(yī)用材料等新興產(chǎn)業(yè)的形成，促進(jìn)了現(xiàn)代航天航空，交通運(yùn)輸，能源環(huán)保等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

先進(jìn)工業(yè)國家對材料制備與成型加工技術(shù)的研究開發(fā)十分重視。美國制定了“為了工業(yè)材料發(fā)展計劃”，其核心是開放先進(jìn)的制備與成型加工技術(shù)，提高材料性能，降低生產(chǎn)成本，滿足未來工業(yè)發(fā)展對材料的需求。德國開展的“21世紀(jì)新材料研究計劃”將材料制備與成型加工技術(shù)列為六個重點內(nèi)容之一。在歐盟的“第六框架”計劃中，先進(jìn)制備技術(shù)時新材料領(lǐng)域的研究重點之一。日本在20世紀(jì)90年代后期，先后實施了“超級金屬”、“超鋼鐵”計劃，重點是發(fā)展先進(jìn)的制備加工技術(shù)，精確控制組織，大幅度提高材料的性能，達(dá)到減少材料用量、節(jié)省資源和能源的目的。同時開展本科學(xué)領(lǐng)域色前沿和基礎(chǔ)研究，并綜合利用相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)理論和科技發(fā)展成果，提供預(yù)備新材料的新原理新方法，也是材料科學(xué)與工程學(xué)科自身發(fā)展的需求。

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3.2先進(jìn)制造技術(shù)的特點

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現(xiàn)代的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的特點是：采用現(xiàn)代設(shè)計理論與方法；進(jìn)行全生命周期設(shè)計；設(shè)計全過程采用信息技術(shù)；加快采用新材料、新工藝；產(chǎn)品開發(fā)周期短，返工少，成本低，努力做到一次成功；產(chǎn)品有創(chuàng)新，在國際市場上有競爭能力。

而材料則由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料向高性能、復(fù)合化、結(jié)構(gòu)功能一體化發(fā)展，尤其需要先進(jìn)制備與成型加工技術(shù)及裝備，可使材料的生產(chǎn)過程更加高效，節(jié)能和潔凈。材料成形加工技術(shù)是以成形技術(shù)為手段、以材料為加工對象、以過程控制為質(zhì)量保證措施、以實現(xiàn)產(chǎn)品制造為目的技術(shù)。以材料為加工對象的特點決定了材料科學(xué)也成為技術(shù)的基礎(chǔ)知識，而以過程控制為質(zhì)量保證措施這一特點，決定了控制理論也成為重要組成部分。因此，材料成形加工技術(shù)是以材料學(xué)科和自動化專業(yè)及計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等為基礎(chǔ)進(jìn)行發(fā)展的技術(shù)。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和學(xué)科交叉，材料成形加工也緊密地依賴諸如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、微電子、計算機(jī)、系統(tǒng)論、信息論、控制論及現(xiàn)代化管理等各門學(xué)科及其最新成就。

3.3先進(jìn)制造技術(shù)原理

3.3.1材料的精確成形

金屬材料的精確成形包括液態(tài)金屬精確成形(鑄)、金屬材料塑性精確成形(鍛)、金屬材料的精確連接成形(焊)。

無機(jī)非金屬材料的精確成形包括陶瓷精確成形(塑性滾壓成形法、注漿成形法、粉料壓力成形法和特種成形法四種)、玻璃精確成形(吹制法、拉制法、壓制法和吹/壓制法四種)等。

高分子材料的精確成形包括液態(tài)高分子材料精確成形(如環(huán)氧樹脂的澆注成形等)，固態(tài)高分子材料精確成形(如塑料的注射成形、擠出成形等)。3.3.2快速成形技術(shù)

快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過快速成型機(jī)，將一層層的材料堆積成實體原型?？焖俪尚停≧P）的技術(shù)設(shè)想，即是利用連續(xù)層的選區(qū)固化生產(chǎn)三維實體?？焖俪尚椭圃焓菍⒅破冯x散成為相互獨立的層并將各層獨立制造。快速成形技術(shù)是在計算機(jī)控制下，基于離散、堆積的原理采用不同方法堆積材料，最終完成零件的成形

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與制造的技術(shù)。從成形角度看，零件可視為“點”或“面”的疊加。從CAD電子模型中離散得到“點”或“面”的幾何信息，再與成形工藝參數(shù)信息結(jié)合，控制材料有規(guī)律、精確地由點到面，由面到體地堆積零件。從制造角度看，它根據(jù)CAD造型生成零件三維幾何信息，控制多維系統(tǒng)，通過激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件[7]。

3.3.3高分子材料加工技術(shù)

現(xiàn)代材料科學(xué)的范圍定義為研究材料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和組成、合成和加工、材料的性能這四個要素以及它們之間的相互關(guān)系。高分子材料科學(xué)的基本任務(wù)是：研究高分子材料的合成、結(jié)構(gòu)和組成與材料的性質(zhì)、性能之間的相互關(guān)系；探索加工工藝和各種環(huán)境因素對材料性能的影響；為改進(jìn)工藝，提高高分子材料的質(zhì)量，合理使用高分子材料，開發(fā)新材料、新工藝和新的應(yīng)用領(lǐng)域提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.4 工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人是一種可編程的智能型自動化設(shè)備，是應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行控制的替代人進(jìn)行工作的高度自動化系統(tǒng)。最近，聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采用的機(jī)器人的定義是：“一種可以反復(fù)編程的多功能的、用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)”。在無人參與的情況下，工業(yè)機(jī)器人可以自動按不同軌跡、不同運(yùn)動方式完成規(guī)定動作和各種任務(wù)。機(jī)器人和機(jī)械手的主要區(qū)別是：機(jī)械手是沒有自主能力，不可重復(fù)編程，只能完成定位點不變的簡單的重復(fù)動作；機(jī)器人是由計算機(jī)控制的，可重復(fù)編程，能完成任意定位的復(fù)雜運(yùn)動。

3.5先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

輕量化、精確化、高效化將是未來材料成形加工技術(shù)的重要發(fā)展方向。新材料加工技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾個方面[8]。

1）常規(guī)材料加工工藝的短流程化和高效化。

2）發(fā)展先進(jìn)的成形加工技術(shù)，實現(xiàn)組織與性能的精確控制

3）材料設(shè)計（包括成分設(shè)計、性能設(shè)計與工藝設(shè)計）、制備與成形加工一體化 發(fā)展材料設(shè)計、制備與成型加工一體化技術(shù)，可以實現(xiàn)先進(jìn)材料和零部件的高效，近終形，短流程成型。

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4）開發(fā)新型制備與成形加工技術(shù)，發(fā)展新材料和新產(chǎn)品

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塊體非晶合金制備和應(yīng)用技術(shù)、連續(xù)定向凝固成形技術(shù)、電磁約束成型技術(shù)、雙結(jié)晶器連鑄與充芯連鑄復(fù)合技術(shù)、多坯料擠壓技術(shù)、微成形加工技術(shù)等，是近年來開發(fā)的新型制備與成形加工技術(shù)。

5）發(fā)展計算機(jī)數(shù)值模擬與過程仿真技術(shù)，構(gòu)建完善的材料數(shù)據(jù)庫

高性能、高保真、高效率、多學(xué)科及多尺度是模擬仿真技術(shù)的努力目標(biāo)，而微觀組織模擬（從mm、μm到nm尺度）則是近年來研究的新熱點課題。通過計算機(jī)模擬，可深入研究材料的結(jié)構(gòu)、組成及其各物理化學(xué)過程中宏觀、微觀變化機(jī)制，并由材料成分、結(jié)構(gòu)及制備參數(shù)的最佳組合進(jìn)行材料設(shè)計。

6）材料的智能化制備與成形加工技術(shù)

材料的智能化制備與成形加工技術(shù)是1986年由美國材料科學(xué)界提出的“第三代”材料成形加工技術(shù)，20世紀(jì)90年代以來受到日本等先進(jìn)工業(yè)國家的重視它通過綜合利用計算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和先進(jìn)控制技術(shù)等，以成分、性能、工藝一體化設(shè)計與工藝控制方法，實現(xiàn)材料組織性能與成形加工質(zhì)量，同時達(dá)到縮短研制周期、降低生產(chǎn)成本、減少環(huán)境負(fù)荷的目的。

材料的智能化制備與成形加工技術(shù)的研究尚處于概念形成與探索階段，被認(rèn)為是21世紀(jì)前期材料成形加工新技術(shù)中最富潛力的前沿研究方向之一。

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共 16 頁 參考文獻(xiàn)

[1]《材料成形技術(shù)基礎(chǔ)》，西安交通大學(xué) 邢建東 陳金德，機(jī)械工業(yè)出版社2010.1第二版

[2]《機(jī)械制造基礎(chǔ)》，趙建忠，北京理工大學(xué)出版社，2008.7:89-90 [3]百度文獻(xiàn).國內(nèi)外焊接技術(shù)的發(fā)展前景.[2012-11-22].http://wenku.baidu.com/view/36674be19b89680202d82501.html [4] 《特種加工技術(shù)》，趙萬生，高等教育出版社，2001.6第一版 [5]百度百科.高壓水射流切割

[6] 張紋,蔣維波.特種加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢[ J ].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù), 2006, 32(3): 24225.[7] 謝建新等編著，材料加工新技術(shù)與新工藝，北京：冶金工業(yè)出版社，2004 [8]榮烈潤，材料成形加工技術(shù)發(fā)展趨勢，航空精密制造技術(shù)，2009年02期

第二篇：先進(jìn)加工技術(shù)

工程訓(xùn)練報告

先進(jìn)加工技術(shù)----3D打印

學(xué)院：機(jī)械與汽車工程學(xué)院

班級：機(jī)械13--4 姓名：姜暉

學(xué)號：201301011215

先進(jìn)加工技術(shù)--------3D打印

眾所周知，傳統(tǒng)的打印技術(shù)及其所配套的打印設(shè)備只能進(jìn)行簡單或者稍微復(fù)雜的二維平面打印。然而，隨著時代的發(fā)展，特別是對于加工效率，加工精度的要求日益增長的情況下，傳統(tǒng)的二維打印越來越力不從心，在一次次高科技革命的推動下，3D打印應(yīng)運(yùn)而生。

3D打印，也稱為3D立體打印技術(shù)，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。

3D打印技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。原理方面與傳統(tǒng)的二維打印機(jī)相同，打印盒內(nèi)裝有粉末等打印材料與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機(jī)上的藍(lán)圖變成實物的一種快速成型技術(shù)。

相對于傳統(tǒng)打印機(jī)，3D打印機(jī)所用原理基本相同，但是所用的原料并不相同，傳統(tǒng)打印機(jī)所用的材料是墨粉和各種紙張，而3D打印機(jī)內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，當(dāng)打印機(jī)與電腦連接后，在電腦進(jìn)行控制下，按照設(shè)計人員設(shè)定的三維立體模型，將原材料一層一層疊加起來，將計算機(jī)的立體模型變?yōu)橐粋€實實在在的立體產(chǎn)品。

3D打印存在著許多不同的技術(shù)。它們的不同之處在于以可用的材料的方式，并以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件。3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。

介紹了3D打印技術(shù)，就不得不介紹3D打印的工作過程.3D打印最重要的一個過程就是設(shè)計過程，3D打印的設(shè)計過程是：先通過計算機(jī)建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即切片，從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。

其次便是相切面包一樣，對模型進(jìn)行切片處理：打印機(jī)通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術(shù)的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

打印機(jī)打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米來計算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分打印機(jī)如ObjetConnex 系列還有三維 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機(jī)相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。用傳統(tǒng)方法制造出一個模型通常需要數(shù)小時到數(shù)天，根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定。而用三維打印的技術(shù)則可以將時間縮短為數(shù)個小時，當(dāng)然其是由打印機(jī)的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。

傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而三維打印技術(shù)則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對較少的產(chǎn)品。一個桌面尺寸的三維打印機(jī)就可以滿足設(shè)計者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。

完成以上步驟后，便只剩下完成打印了：三維打印機(jī)的分辨率對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠（在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣），要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當(dāng)前的三維打印機(jī)打出稍大一點的物體，再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

有些技術(shù)可以同時使用多種材料進(jìn)行打印。有些技術(shù)在打印的過程中還會用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易于除去的東西（如可溶的東西）作為支撐物。

現(xiàn)行的3D打印有多種成型方法，每項各有利弊：

電子束是3D金屬打印成型最快方法電子束快速成型技術(shù)目前還有一些技術(shù)難點尚待進(jìn)一步研究，比如成型過程中廢熱高，金屬構(gòu)件中金相結(jié)構(gòu)控制較為困難，特別是成型時間長，先凝固的部分經(jīng)受的高溫時間長，對金屬晶態(tài)成長控制困難，進(jìn)而引起大尺度構(gòu)件應(yīng)力復(fù)雜等等。

電子束成型對復(fù)雜腔體，扭轉(zhuǎn)體，薄壁腔體等成型效果不佳，他的成形點陣精度在毫米級，所以成型以后仍然需要傳統(tǒng)的精密機(jī)械加工，也需要傳統(tǒng)的熱處理，甚至鍛造等等。

但電子束快速成型速度快，是目前3D金屬打印類打印速度最快的，可達(dá)15KG／小時，設(shè)備工業(yè)化成熟度高，基本可由貨架產(chǎn)品組合，生產(chǎn)線構(gòu)建成本低，具有很強(qiáng)的工業(yè)普及基礎(chǔ)，同時，電子束快速成型設(shè)備同時還能具有一定的焊接能力和金屬構(gòu)件表面修復(fù)能力，應(yīng)用前景廣泛。在發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，目前美國和中國在電子束控制單晶金屬近凈形成型技術(shù)方面正積極研究，一旦獲得突破，傳統(tǒng)的單晶渦輪葉片生產(chǎn)困難和生產(chǎn)成本高的問題將獲得極大的改善，從而大大提高航空發(fā)動機(jī)的性能，并對發(fā)動機(jī)研制改進(jìn)等提供了極大的助力。

由于電子束成形精度受到電子束聚焦和掃描控制能力的限制，激光作為更高精度的能量介質(zhì)引起高度重視，激光成形技術(shù)幾乎是和電子束成形技術(shù)同步起步發(fā)展，但是，由于穩(wěn)定的10KW以上級的大功率激光器到2008年才開始逐步工業(yè)化，所以激光成形技術(shù)在最近才出現(xiàn)噴涌的盛況。

激光數(shù)字成型技術(shù)主要有兩個類別，一是激光近凈成形制造（LENS）、金屬直接沉積（DMD），這個類別的技術(shù)和電子束快速成型類似，也是利用控制掃描區(qū)域形成控制的熔融區(qū)，用金屬絲或金屬粉同步掃描點添加，金屬熔融沉積，這項技術(shù)算電子束快速成型的高精度的進(jìn)化成果，激光的掃描點陣精度可以比電子束高一個數(shù)量級，可以得到更高精度的零件，從而進(jìn)一步減少材料的耗量和機(jī)械加工的需求，同時它還能保留電子束快速成型的打印速度快的優(yōu)勢。

這類區(qū)域熔融的技術(shù)需要大尺度的腔體提供零件加工所需的真空環(huán)境，這限制了加工零件的尺寸，激光熔融區(qū)的大小和功率直接相關(guān)，越大形的構(gòu)件加工能力要求越高，由于電子束對金屬的熱效應(yīng)深度比較大，而激光熱效應(yīng)深度較小，激光成形時胚體受熱和散熱狀況要好于電子束，因此它能形成很薄的熔化區(qū)和更細(xì)密均勻的沉積構(gòu)造，凝固過程中的金相結(jié)構(gòu)更容易控制，熱應(yīng)力復(fù)雜度要低很多，可以制造更精確的形狀和更復(fù)雜零件，也能制造較薄壁的零件類型。美DRAPA，洛克希德先進(jìn)制造技術(shù)中心，和飛利浦、賓州大學(xué)等于2013年演示的先進(jìn)制造

DM概念，就是基于這類技術(shù)基礎(chǔ)。

激光3D打印幾乎可直接加工出工業(yè)零件

目前主流的激光打印機(jī)是利用硒鼓靜電吸附墨粉，激光掃描熔融墨粉形成圖像的，這種打印方式精度可達(dá)300PPI，利用激光打印和粉末冶金技術(shù)結(jié)合，新一代的最有希望的最精密成型的技術(shù)是以直接金屬激光燒結(jié)（Direct metal laser sintering，DMLS）和選區(qū)激光（selective laser sintering，SLS）為代表的激光精密數(shù)字成形。這兩者都是在基底鋪設(shè)金屬粉末，由激光掃瞄燒結(jié)，所不同的是，直接燒結(jié)是邊鋪粉邊燒，而選區(qū)燒結(jié)是先鋪整層粉末，然后激光掃描燒結(jié)，這種燒結(jié)每次沉積厚度約20－100微米，通過反復(fù)多次的沉積最終獲得三維立體的零件。

激光精密成形的優(yōu)點是精度高，成形點陣可以小于0.01毫米，可以得到近似平滑的表面，能夠處理空腔，薄壁等復(fù)雜空間扭轉(zhuǎn)體，和相互交叉穿透的復(fù)雜空腔和管路，幾乎可以加工出直接應(yīng)用的工業(yè)零件。

激光3D打印零件強(qiáng)度略小于鍛造機(jī)加件

高精度激光燒結(jié)對激光的功率要求中等，燒結(jié)點溫度雖然高，但是點陣小，每點陣金屬熔融凝固量很少，全過程熱釋放低，材料胚體溫度接近常溫區(qū)，較少形成復(fù)雜的熱應(yīng)力情況，金屬凝固形成的金相較為均勻細(xì)密，大多為細(xì)小的晶格態(tài)，類似于經(jīng)過鍛造的金屬構(gòu)件，獲得金屬零件強(qiáng)度略小于鍛造機(jī)加件。

美國德州大學(xué)奧斯汀分院最早于1986年提出SLS的專利，由DTM公司提供商用設(shè)備，美國麻省理工1988年提出DMLS的概念和專利，但目前商用化設(shè)備主要的供應(yīng)商都來源于歐洲，德國EOS略占優(yōu)勢，MTT 公司和 Concept Laser 公司也具有很強(qiáng)的競爭力。中國于1998年以后開始開展SLS方面的研究，2000年以后，隨著商品化光纖激光器的成熟，國內(nèi)在SLS方面取得一定成果，2004年起，有至少3家公司和單位提出SLS技術(shù)應(yīng)用化的專利，在航空領(lǐng)域因材料強(qiáng)度方面的問題，早期的應(yīng)用主要在快速建立冶金應(yīng)用模具方面。

作為一種主流的高新技術(shù)，3D打印有著非常廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域：軍工，航天，醫(yī)學(xué)，甚至于建筑行業(yè)，均存在著3D打印技術(shù)的影子.3D打印技術(shù)目前在全球也是前沿技術(shù)和前沿應(yīng)用，最尖端的航空工業(yè)對這種技術(shù)最為關(guān)注也最嚴(yán)謹(jǐn)，美國90年代中期就獲得這類技術(shù)的工業(yè)嘗試，但是他們一直稱為近凈成型加工技術(shù)，F(xiàn)－22,F－35都有應(yīng)用，不過因為一些加工工藝等原因，美國也沒有能大規(guī)模應(yīng)用，但美國將這一技術(shù)一直作為先進(jìn)制造技術(shù)而由美國國防高級研究計劃局（DRAPA）牽頭，組織美國30多家企業(yè)對這一技術(shù)長期研究。

美國如此重視，我國自然也不甘落后。最近幾年，中國航空工業(yè)捷報頻傳，先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)殲-20，殲-31，艦載機(jī)殲-15，運(yùn)輸機(jī)運(yùn)-20一大批高新機(jī)不斷誕生，接踵而出，最為引人關(guān)注的是，在2013年全球3D打印熱潮中，以北航和西工大兩個科研主體帶動，沈飛、成飛、西飛等數(shù)家航空制造企業(yè)為主體，成為全球第二個能夠在實際應(yīng)用中利用3D打印技術(shù)制造飛機(jī)零件的國家。

與其他的高新技術(shù)一樣，3D打印技術(shù)也有著自身的缺點和不足之處。

3D打印零件強(qiáng)度還難以作為飛機(jī)受力構(gòu)件

3D打印概念的出現(xiàn)是一種制造工業(yè)領(lǐng)域革命性的新技術(shù)，目前的諸多成形手段和方法都有各自的具體優(yōu)點和缺陷，在航空領(lǐng)域，選擇燒結(jié)SLS技術(shù)看起來潛力最大，應(yīng)用前景最廣泛，它的材料適應(yīng)范圍最廣，從鋁合金、鈦合金、高強(qiáng)度鋼、高溫合金到陶瓷都能處理，但是它屬于微觀粉末冶金的范疇，快速成形中，粉末冶金技術(shù)中因熔融——凝固過程過快，成形體中容易夾雜空穴，未完全熔融的粉末，胚體缺陷還有可能包括激光掃描線方向形成的熔融——凝固不均勻金相微觀線狀晶格排列，這些都會嚴(yán)重影響了成形件的強(qiáng)度。

目前激光選區(qū)成形的構(gòu)件大多都只能達(dá)到同牌號金屬鑄造的強(qiáng)度水平，雖然這已經(jīng)能讓構(gòu)件進(jìn)入正常的應(yīng)用領(lǐng)域，但顯然要承擔(dān)象飛機(jī)這樣的主要結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件還是有很大限制的。

3D金屬打印零件表面還需進(jìn)一步機(jī)械加工直接金屬激光燒結(jié)DMLS技術(shù)因為直接用激光熔融金屬絲沉積，金屬本身是致密體重熔，不易產(chǎn)生粉末冶金那樣的成形時的空穴，這個技術(shù)生產(chǎn)的構(gòu)件致密度可達(dá)99％以上，接近鍛造的材料胚體，目前國際國內(nèi)都主要利用這種技術(shù)制造高受力構(gòu)件，它能達(dá)到同牌號金屬最 高強(qiáng)度的90～95％左右的水平，接近一般鍛造構(gòu)件。

目前的金屬3D打印構(gòu)件都不能直接形成符合要求的零件表面，它都必須經(jīng)過表面的機(jī)械加工，去除表面多余的，不連續(xù)的，不光滑的金屬，才能作為最終使用的零件，因此，盡管3D打印可以獲得復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)和一些復(fù)雜的管路和腔體，但是這些管路和腔體的機(jī)械加工很有可能無法進(jìn)行，其零件的重量效率，管路流動效率等方面不一定能夠滿足實際需求，因此，盡管3D打印可能能一步直接完成很多復(fù)雜零件的成形，但其還不具備直接取代傳統(tǒng)機(jī)械加工的能力。

3D打印對飛機(jī)大型構(gòu)件制造還存在問題

直接成形的金屬零件在生產(chǎn)過程中因為反復(fù)經(jīng)受局部接近熔點溫度受熱，內(nèi)部熱應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，在成形某些大型細(xì)長體，薄壁體金屬構(gòu)件時，應(yīng)力處理和控制還不能滿足要求，實際上到目前為止一直影響3D打印在航空業(yè)的應(yīng)用也正是因為這個原因。

美國從1992年開始就不斷利用這類技術(shù)希望能夠直接生產(chǎn)飛機(jī)用的大型框架，粱絎，整體壁板等，正是因為應(yīng)力復(fù)雜，大型構(gòu)件成形過程中或成形后會產(chǎn)生嚴(yán)重變形，嚴(yán)重到無法使用。所以3D打印技術(shù)盡管很早就出現(xiàn)了，但國外航空工業(yè)界還持有相當(dāng)?shù)谋Ｊ貞B(tài)度也是有原因的。激光3D打印工業(yè)化面臨精細(xì)度難題目前激光成形技術(shù)面臨工業(yè)化的兩個方向相互間有矛盾，一是打印精細(xì)度，目前的打印精細(xì)度SLS最高，基本在1～0.1毫米左右，而其他技術(shù)加工生成的零件表面精度則在0.8～5毫米之間，目前市場銷售的2D激光打印機(jī)點陣精度在1200DPI左右即0.02毫米，這個精度可以獲得近似光滑的曲面，提高精度受到打印耗材粉末的粒徑粗細(xì)和激光熔融金屬液態(tài)滴狀表面張力影響，要把精度提高到0.1毫米以下還有很大困難，不過鋪粉預(yù)處理、激光超快速融化——凝固等技術(shù)的出現(xiàn)會為提高激光成形的精度有很大幫助。

激光3D打印工業(yè)化面臨打印速度難題另一個發(fā)展方向則是提高打印速度，目前激光打印的速度還是較慢的，每小時印重量大多都在1公斤以下，最好水平也只有9公斤／小時左右，要實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，特別是大規(guī)?；a(chǎn)，這個速度是不夠的，現(xiàn)在的激光成形基本還是單光頭單層鋪粉作業(yè)，未來為了提高打印速度和應(yīng)對超大型構(gòu)件打印，已經(jīng)有多光頭多層鋪粉同步打印的設(shè)計出現(xiàn)。

激光成形目前尚屬于單一技術(shù)應(yīng)用，但是在工業(yè)界，激光沖擊強(qiáng)化在冶金方面應(yīng)用已經(jīng)有10幾年的歷史了，激光打印成形實際上很有希望能夠直接集成激光沖擊強(qiáng)化，激光淬火等技術(shù)，它能讓激光成形的構(gòu)件更加致密，且具有高級別的強(qiáng)度，實際上激光3D打印機(jī)都能簡單的通過軟件控制來實現(xiàn)激光沖擊強(qiáng)化的功能。

現(xiàn)在3D打印技術(shù)還只是露出第一縷曙光

新的制造方法需要新的一系列處理工藝配合，3D打印目前只能算一絲曙光，真正達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用產(chǎn)生效益，還需要很長的時間發(fā)展和積累。

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)是信息革命在攻克傳統(tǒng)工業(yè)的最后堡壘的終結(jié)的沖鋒號，因而引發(fā)了一系列的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域研究的新課題，激光粉末冶金，微沉積金相學(xué)，微觀淬火、鍛造，激光沖擊強(qiáng)化等一系列機(jī)械制造，冶金等領(lǐng)域的課題將會讓已經(jīng)暮氣沉沉的傳統(tǒng)冶金科學(xué)，和制造科學(xué)領(lǐng)域重新充滿發(fā)展的動力，在未來的數(shù)十年間，誰在這些技術(shù)領(lǐng)域獲得應(yīng)用化的實際成果，可能會影響和顛覆現(xiàn)有的制造工業(yè)的基本面貌,未來可謂潛力無限。

第三篇：材料先進(jìn)加工技術(shù)

1.快速凝固

快速凝固技術(shù)的發(fā)展，把液態(tài)成型加工推進(jìn)到遠(yuǎn)離平衡的狀態(tài)，極大地推動了非晶、細(xì)晶、微晶等非平衡新材料的發(fā)展。傳統(tǒng)的快速凝固追求高的冷卻速度而限于低維材料的制備，非晶絲材、箔材的制備。近年來快速凝固技術(shù)主要在兩個方面得到發(fā)展：①利用噴射成型、超高壓、深過冷，結(jié)合適當(dāng)?shù)某煞衷O(shè)計，發(fā)展體材料直接成型的快速凝固技術(shù)；②在近快速凝固條件下，制備具有特殊取向和組織結(jié)構(gòu)的新材料。目前快速凝固技術(shù)被廣泛地用于非晶或超細(xì)組織的線材、帶材和體材料的制備與成型。2.半固態(tài)成型

半固態(tài)成型是利用凝固組織控制的技術(shù).20世紀(jì)70年代初期，美國麻省理工學(xué)院的Flemings教授等首先提出了半固態(tài)加工技術(shù)，打破了傳統(tǒng)的枝晶凝固式，開辟了強(qiáng)制均勻凝固的先河。半固態(tài)成型包括半固態(tài)流變成型和半固態(tài)觸變成形兩類：前者是將制備的半固態(tài)漿料直接成型，如壓鑄成型（稱為半固態(tài)流變壓鑄）；后者是對制備好的半固態(tài)坯料進(jìn)行重新加熱，使其達(dá)到半熔融狀態(tài)，然后進(jìn)行成型，如擠壓成型（稱為半固態(tài)觸變擠壓）3.無模成型

為了解決復(fù)雜形狀或深殼件產(chǎn)品沖壓、拉深成型設(shè)備規(guī)模大、模具成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、靈活度低等缺點，滿足社會發(fā)展對產(chǎn)品多樣性（多品種、小規(guī)模）的需求，20世紀(jì)80年代以來，柔性加工技術(shù)的開發(fā)受到工業(yè)發(fā)達(dá)國家的重視。典型的無模成型技術(shù)有增量成型、無摸拉拔、無模多點成型、激光沖擊成型等。4.超塑性成型技術(shù)

超塑性成型加工技術(shù)具有成型壓力低、產(chǎn)品尺寸與形狀精度高等特點，近年來發(fā)展方向主要包括兩個方面：一是大型結(jié)構(gòu)件、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件、精密薄壁件的超塑性成型，如鋁合金汽車覆蓋件、大型球罐結(jié)構(gòu)、飛機(jī)艙門，與盥洗盆等；二是難加工材料的精確成形加工，如鈦合金、鎂合金、高溫合金結(jié)構(gòu)件的成形加工等。5.金屬粉末材料成型加工

粉末材料的成型加工是一種典型的近終形、短流程制備加工技術(shù)，可以實現(xiàn)材料設(shè)計、制備預(yù)成型一體化；可自由組裝材料結(jié)構(gòu)從而精確調(diào)控材料性能；既可用于制備陶瓷、金屬材料，也可制備各種復(fù)合材料。它是近20年來材料先進(jìn)制備與成型加工技術(shù)的熱點與主要發(fā)展方向之一。自1990年以來，世界粉末冶金年銷售量增加了近2倍。2003年北美鐵基粉末。相關(guān)的模具、工藝設(shè)備和最終零件產(chǎn)品的銷售額已達(dá)到91億美元，其中粉末冶金零件的銷售為64億美元。美國企業(yè)生產(chǎn)的粉末冶金產(chǎn)品占全球市場的一半以上?？梢灶A(yù)見，在較長一段時間內(nèi)，粉末冶金工業(yè)仍將保持較高的增長速率。粉末材料成型加工技術(shù)的研究重點包括粉末注射成型膠態(tài)成型、溫壓成型及微波、等離子輔助低溫強(qiáng)化燒結(jié)等。6.陶瓷膠態(tài)成型

20世紀(jì)80年代中期，為了避免在注射成型工藝中使用大量的有機(jī)體所造成的脫脂排膠困難以及引發(fā)環(huán)境問題，傳統(tǒng)的注漿成型因其幾乎不需要添加有機(jī)物、工藝成本低、易于操作制等特點而再度受到重視，但由于其胚體密度低、強(qiáng)度差等原因，他并不適合制備高性能的陶瓷材料。進(jìn)入90年代之后，圍繞著提高陶瓷胚體均勻性和解決陶瓷材料可靠性的問題，開發(fā)了多種原位凝固成型工藝，凝膠注模成型工藝、溫度誘導(dǎo)絮凝成形、膠態(tài)振動注模成形、直接凝固注模成形等相繼出現(xiàn)，受到嚴(yán)重重視。原位凝固成形工藝被認(rèn)為是提高胚體的均勻性，進(jìn)而提高陶瓷材料可靠性的唯一途徑，得到了迅速的發(fā)展，已逐步獲得實際應(yīng)用。

7.激光快速成型

激光快速成形技術(shù)，是20實際90年代中期由現(xiàn)代材料技術(shù)、激光技術(shù)和快速原型制造術(shù)相結(jié)合的近終形快速制備新技術(shù)。采用該技術(shù)的成形件完全致密且具有細(xì)小均勻的內(nèi)部組織，從而具有優(yōu)越的力學(xué)性能和物理化學(xué)性能，同時零件的復(fù)雜程度基本不受限制，并且可以縮短加工周期，降低成本。目前發(fā)達(dá)國家已進(jìn)入實際應(yīng)用階段，主要應(yīng)用于國防高科技領(lǐng)域。國內(nèi)激光快速成形起步稍晚于發(fā)達(dá)國家，在應(yīng)用基礎(chǔ)研究和相關(guān)設(shè)備建設(shè)方面已有較好的前期工作，具備了通過進(jìn)一步研究形成自身特色的激光快速成形技術(shù)的條件。8.電磁場附加制備與成型技術(shù)

在材料的制備與成形加工過程中，通過施加附加外場（如溫度場、磁場、電場、力場等），可以顯著改善材料的組織，提高材料的性能，提高生產(chǎn)效率。典型的溫度場附加制備與形加工技術(shù)有熔體過熱處理、定向凝固技術(shù)等；典型的力場附加制備與成形技術(shù)有半固態(tài)加工等；典型的電磁場附加制備與成形加工技術(shù)有電磁鑄軋技術(shù)、電磁連鑄技術(shù)、磁場附加熱處理技術(shù)、電磁振動注射成形技術(shù)等。近年來，有關(guān)電磁場附加制備與成形加工技術(shù)的研究在國際上已形成一門新的材料科學(xué)分支——材料電磁處理，并且得到迅速發(fā)展。9.先進(jìn)連接技術(shù)

①鋁合金激光焊接 ②鎂合金激光焊接

③機(jī)器人智能焊接 10.表面改質(zhì)改性

在材料的使用過程中，材料的表面性質(zhì)和功能非常重要，許多體材料的失效也往往是從表面開始的。通過涂覆（或沉積、外延生長）表面薄層材料或特殊能量手段改變原材料表面的結(jié)構(gòu)（即對處理進(jìn)行表面改性），賦予較廉價的體材料以高性能、高功能的表面，可以大大提高材料的使用價值和產(chǎn)品的附加值，是數(shù)十年來材料表面加工處理研究領(lǐng)域的主要努力方向。

材料加工技術(shù)的總體發(fā)展趨勢，可以概括為三個綜合，即過程綜合、技術(shù)綜合、學(xué)科綜合。由于上述材料加工技術(shù)的總體發(fā)展趨勢，可以預(yù)見，在今后較長一段時間內(nèi)，材料制備、成型與加工技術(shù)的發(fā)展將具有以下兩個主要特征：（1）性能設(shè)計與工藝設(shè)計的一體化。（2）在材料設(shè)計、制備、成型與加工處理的全過程中對材料的組織性能和形狀尺寸進(jìn)行精確控制。

實際上，第一個特征實現(xiàn)材料技術(shù)的第五次革命、進(jìn)入新材料設(shè)計與制備加工工藝時代的標(biāo)志。實現(xiàn)第二個特征則要求具備兩個基本條件：一是計算機(jī)模擬仿真技術(shù)的高度發(fā)展；二是材料數(shù)據(jù)庫的高度完備化?；谏鲜霾牧霞庸ぜ夹g(shù)的總體發(fā)展趨勢和特征，金屬材料加工技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾個方面。1）常規(guī)材料加工工藝的短流程化和高效化。

打破傳統(tǒng)材料成形與加工模式，工藝環(huán)節(jié)，實現(xiàn)近終形、短流程的連續(xù)化生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率。例如，半固態(tài)流變成形、連續(xù)鑄軋、連續(xù)鑄擠等是將凝固與成形兩個過程合二為一，實行精確控制，形成以節(jié)能、降耗、提高生產(chǎn)效率為主要特征的新技術(shù)和新工藝。

目前國外鋁合金和鎂合金半固態(tài)加工技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入較大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用階段。鋁合金半固態(tài)成型方法主要有流變壓鑄

2）發(fā)展先進(jìn)的成形加工技術(shù)，實現(xiàn)組織與性能的精確控制

例如，非平衡凝固技術(shù)、電磁鑄軋技術(shù)、電磁連鑄技術(shù)、等溫成形技術(shù)、低溫強(qiáng)加工技術(shù)、先進(jìn)層狀復(fù)合材料成形、先進(jìn)超塑性成形、激光焊接、電子束焊接、復(fù)合熱源焊接、擴(kuò)散焊接、摩擦焊接等先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)組織與性能的精確控制，不僅可以提高傳統(tǒng)材料的使用性能，還有利于改善難加工材料的加工性能，開發(fā)高附加值材料。

3）材料設(shè)計（包括成分設(shè)計、性能設(shè)計與工藝設(shè)計）、制備與成形加工一體化

發(fā)展材料設(shè)計、制備與成型加工一體化技術(shù)，可以實現(xiàn)先進(jìn)材料和零部件的高效，近終形，短流程成型。典型的技術(shù)有噴射技術(shù)、粉末注射成形、激光快速成型等，是不銹鋼、高溫合金、鈦合金、難熔金屬及金屬間化合物、陶瓷材料、復(fù)合材料、梯度功能材料零部件制備成型加工的研究熱點。材料設(shè)計、制備與成形加工的一體化，是實現(xiàn)真正意義上的全過程的組織性能精確控制的前提和基礎(chǔ)。

4）開發(fā)新型制備與成形加工技術(shù)，發(fā)展新材料和新產(chǎn)品

塊體非晶合金制備和應(yīng)用技術(shù)、連續(xù)定向凝固成形技術(shù)、電磁約束成型技術(shù)、雙結(jié)晶器連鑄與充芯連鑄復(fù)合技術(shù)、多坯料擠壓技術(shù)、微成形加工技術(shù)等，是近年來開發(fā)的新型制備與成形加工技術(shù)。這些技術(shù)在特種高性能材料或制品的制備與成形技術(shù)加工方面具有各自的特色，受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。

5）發(fā)展計算機(jī)數(shù)值模擬與過程仿真技術(shù)，構(gòu)建完善的材料數(shù)據(jù)庫 隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計算材料科學(xué)已成為一門新興的交學(xué)科，是除實驗和理論外解決材料科學(xué)中實際問題的第3個重要研究方法。它可以比理論和實驗做得更深刻、更全面、更細(xì)致，可以進(jìn)行一些理論和實驗暫時還做不到的研究。因此，基于知識的材料成形工藝模擬仿真是材料科學(xué)與制造科學(xué)的前沿領(lǐng)域和研究熱點。根據(jù)美國科學(xué)研究院工程技術(shù)委員會的測算, 模擬仿真可提高產(chǎn)品質(zhì)量5～15倍，增加材料出品率25％，降低工程技術(shù)成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，提高投入設(shè)備利用率30%～60%，縮短產(chǎn)品設(shè)計和試制周期30% ～60%等。目前，模擬仿真技術(shù)已能用在壓力鑄造、熔模鑄造等精確成形加工工藝中，而焊 接過程的模擬仿真研究也取得了可喜的進(jìn)展。高性能、高保真、高效率、多學(xué)科及多尺度是模擬仿真技術(shù)的努力目標(biāo)，而微觀組織模擬（從mm、μm到nm尺度）則是近年來研究的新熱點課題。通過計算機(jī)模擬，可深入研究材料的結(jié)構(gòu)、組成及其各物理化學(xué)過程中宏觀、微觀變化機(jī)制，并由材料成分、結(jié)構(gòu)及制備參數(shù)的最佳組合進(jìn)行材料設(shè)計。計算材料科學(xué)的研究范圍包括從埃量級的量子力學(xué)計算到連續(xù)介質(zhì)層次的有限元或有限差分模型分析，此范圍可分為4個層次：納米級、微觀、介觀及宏觀層次。在國外，多尺度模擬已在汽車及航天工業(yè)中得到應(yīng)用。鑄件凝固過程的微觀組織模擬以晶粒尺度從凝固熱力學(xué)與結(jié)晶動力學(xué)兩方 面研究材料的組織和性能。20世紀(jì)90年代鑄造微觀模擬開始由試驗研究向?qū)嶋H應(yīng)用發(fā)展，國內(nèi)的研究雖處于起步階段，但在用相場法研究鋁合金枝晶生長、用Cellular Automaton 法研究鋁合金組織演變和汽車球墨鑄鐵件微觀組織與性能預(yù)測等方面均已取得重要進(jìn)展。鍛造過程的三維晶粒度預(yù)測也有進(jìn)展。6）材料的智能化制備與成形加工技術(shù)

材料的智能化制備與成形加工技術(shù)是1986年由美國材料科學(xué)界提出的“第三代”材料成形加工技術(shù)，20世紀(jì)90年代以來受到日本等先進(jìn)工業(yè)國家的重視它通過綜合利用計算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和先進(jìn)控制技術(shù)等，以成分、性能、工藝一體化設(shè)計與工藝控制方法，實現(xiàn)材料組織性能與成形加工質(zhì)量，同時達(dá)到縮短研制周期、降低生產(chǎn)成本、減少環(huán)境負(fù)荷的目的。

材料的智能化制備與成形加工技術(shù)的研究尚處于概念形成與探索階段，被認(rèn)為是21世紀(jì)前期材料成形加工新技術(shù)中最富潛力的前沿研究方向之一。其他的材料先進(jìn)制備與成形加工前沿技術(shù)

電磁軟接觸連鑄、鈦合金連鑄連軋技術(shù)、高性能金屬材料噴射成形技術(shù)、輕合金半固態(tài)加工技術(shù)、泡沫鋁材料制備、鋼質(zhì)蜂窩夾芯板擴(kuò)散-軋制復(fù)合、金屬超細(xì)絲材制備技術(shù)、超細(xì)陶瓷粉末燃燒合成、模具表面滲注鍍復(fù)合強(qiáng)化、金屬管件內(nèi)壁等離子體強(qiáng)化技術(shù)、鈦合金激光熔覆技術(shù)、非納米晶復(fù)合涂層制備技術(shù)等。

第四篇：數(shù)控加工技術(shù)論文

攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

摘要

摘 要

多媒體教學(xué)在當(dāng)今教育教學(xué)過程中有著舉足輕重的地位，而多媒體課件的運(yùn)用是多媒體教學(xué)過程中非常重要的一個組成部分。通過圖片、聲音、影片等多種媒體的組合，刺激學(xué)生的感官，以取得良好的教學(xué)效果。因此，多媒體課件的設(shè)計和制作也成為了廣大教師必須掌握的一門技能。

本文運(yùn)用了Microsoft公司開發(fā)的PowerPoint這種多媒體制作軟件,為《數(shù)控加工技術(shù)》這門課制作了多媒體教學(xué)課件。PowerPoint是課件開發(fā)的重要平臺，也是目前應(yīng)用最多、最廣的課件制作軟件。針對當(dāng)前課件制作狀況，文章提出要充分發(fā)揮PowerPoint的優(yōu)勢，應(yīng)當(dāng)制作形同板書的、能反映課堂重點內(nèi)容的幻燈片；合理選用鏈接按鈕，力求鏈接按鈕形式統(tǒng)一、含義一致；合理安排同一張幻燈片中內(nèi)容及鏈接按鈕的呈現(xiàn)順序和存現(xiàn)狀態(tài)，從而實現(xiàn)在多媒體教學(xué)模式下，更好地表現(xiàn)課程所要表現(xiàn)的內(nèi)容，使課堂氣氛生動而有趣。

關(guān)鍵字 數(shù)控加工技術(shù)課件,多媒體,PowerPoint2010

I 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)論文（設(shè)計）

ABSTRACT

ABSTRACT

Multimedia teaching has a significant place in today's educational process of teaching and the use of multimedia courseware is a very important part of a multimedia teaching process.Stimulate students' senses through a combination of pictures, sounds, videos and other media, in order to achieve good teaching results.Therefore, the design and production of multimedia courseware has also become the majority of teachers need to master a skill.In this paper, developed by Microsoft PowerPoint This multimedia software, multimedia courseware production CNC machining technology, this course.PowerPoint is an important platform for courseware development, is currently the most widely used, most widely used courseware authoring software.The current state of courseware production, the paper proposes to give full play to the advantages of the PowerPoint, shall make the slide just like writing on the blackboard, to reflect the content of classroom focus;reasonable selection of the link button, and strive to link button to the form of a unified, consistent meaning;reasonable arrangements with a slide the contents of the film content and the presentation order of the link button and save the current state, in order to achieve better performance of the course to be the performance of multimedia teaching mode, the classroom atmosphere is lively and interesting.Keywords CNC machining technology courseware, multimedia, PowerPoint2010

II 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

目錄

目 錄

摘 要.............................................................I ABSTRACT..........................................................II 引 言..........................................................1

1.1多媒體課件的制作意義...........................................1 1.2 開發(fā)環(huán)境.....................................................2 2 數(shù)控加工技術(shù)簡介................................................3

2.1 數(shù)控加工的特點................................................3 2.2 數(shù)控機(jī)床.....................................................3 2.3 數(shù)控加工.....................................................4 2.4 數(shù)控編程系統(tǒng)..................................................5 2.5 CAD/CAM系統(tǒng)..................................................5

2.5.1 加工工藝的確定...........................................6 2.5.2 加工模型建立.............................................6 2.5.3 刀具軌跡的生成...........................................7 2.5.4 后期G代碼的生成.........................................7 課題的提出及課件設(shè)計思路........................................8

3.1課題的提出....................................................8 3.2 課件設(shè)計思路..................................................8 4 課件制作過程...................................................10

4.1 制作準(zhǔn)備....................................................10 4.2 創(chuàng)建演示文稿.................................................10

4.2.1 啟動 PowerPoint..........................................10 4.2.2 建立大綱...............................................10 4.2.3 保存...................................................11 4.2.4 格式化演示文稿..........................................11 4.2.5 插入圖片...............................................11 關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)...................................................12

5.1 素材采集....................................................12 5.2 主頁設(shè)計....................................................12 6 課件制作過程中出現(xiàn)的問題及解決方案.............................14

6.1 字體不統(tǒng)一...................................................14 6.2 將表格插入到幻燈片中..........................................14 6.3 搶救丟失的文稿...............................................15 7 課件打包........................................................16 總 結(jié)............................................................19 參考文獻(xiàn)..........................................................20 致 謝............................................................21 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

引言 引 言

多媒體的含義是“多種媒體”，其英文Multimedia一詞的譯文。媒體通常指傳遞信息的載體。多媒體計算機(jī)可以把文本、聲音、圖形、圖像、動畫視頻等多種媒體集成在一起，因而在教學(xué)中得到迅速發(fā)展。同時利用人機(jī)交互使教師可以根據(jù)課堂即時反饋的信息靈活控制教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能夠直接參與，在學(xué)習(xí)活動中出于一種積極的、主動的精神狀態(tài)，從而取得良好的教學(xué)效果。

1.1多媒體課件的制作意義

多媒體課件是指應(yīng)用了多種媒體（包括文字、聲音、圖像、圖形、動畫、視頻等）的新型課件，它是以計算機(jī)為核心，交互地綜合處理文字、聲音、圖像、圖形、動畫、視頻等多種信息的一種教學(xué)軟件。它可以給學(xué)生提供鮮活的形象，這便于對抽象內(nèi)容的理解。它把文本、圖形、動畫、視頻圖像、聲音等多種媒體結(jié)合起來，信息容量大，表現(xiàn)形式靈活，又有非線性和交互性的特點，給學(xué)生帶來了一種全新的環(huán)境和認(rèn)知方式，也產(chǎn)生了一種新的以學(xué)為中心的教學(xué)設(shè)計，這種教學(xué)設(shè)計的目的在于促使學(xué)生對知識意義的主動建構(gòu)，成為信息加工的主體。

計算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Assisted Instruction 簡稱CAI）手段的出現(xiàn)，給中學(xué)地理課堂教學(xué)帶來了一次革命，它將傳統(tǒng)的電教手段融為一體，不僅能演示播放音像、動畫，而且具有交互功能，有利于突破教材重難點、活躍課堂氣氛、調(diào)動學(xué)生參與、提高教學(xué)效果等。近年來，CAI課件開發(fā)平臺呈現(xiàn)出明顯的多樣化趨勢，如PowerPoint、Author ware、Flash、“課件大師”等，各種多媒體制作軟件各顯神通，各有千秋。但目前課堂教學(xué)中應(yīng)用最多、最廣的當(dāng)屬PowerPoint課件。應(yīng)用PowerPoint制作課件簡單易學(xué)；且在Windows環(huán)境下，PowerPoint是創(chuàng)建演示文稿最方便的工具軟件，并且支持視頻和聲音，可在演示文稿的幻燈片中地插入表格、圖像、聲音、文本文件等多媒體信息;用PowerPoint制作的課件費(fèi)時較少；且在課堂應(yīng)用中，用PowerPoint所制作的課件操作簡便、修改方便，課件的共享性強(qiáng);PowerPoint通過超級鏈接實現(xiàn)交互，具有一定的交互性，適合制作對動畫要求不高的演示課件。由于數(shù)控學(xué)科機(jī)械性東西較多，學(xué)生難以進(jìn)行廣泛的觀察和深入的體驗。這就決定課堂需要經(jīng)常使用現(xiàn)代教學(xué)媒體，擴(kuò)大學(xué)生的視野，擴(kuò)展教學(xué)信息傳遞的通道，提高信息的傳遞和接受速度，從而縮短認(rèn)知結(jié)構(gòu)，突出數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)重點，突破數(shù)控加工技術(shù) 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

引言

教學(xué)難點，使抽象事物具體化、形象化，提高學(xué)習(xí)興趣，方便師生的教與學(xué)活動，提升課堂效率。而PowerPoint的上述優(yōu)勢決定了PowerPoint不僅基本能滿足上述需要；而且也使地理教師因經(jīng)常使用現(xiàn)代教學(xué)媒體而需要大量制作地理課件成為可能。

本文擬就運(yùn)用多媒體制作軟件PowerPoint來對《數(shù)控加工技術(shù)》課程進(jìn)行多媒體課件制作，更好地解決了課堂互動效果差的缺點，使得理論知識形象化，讓學(xué)生興致勃勃地來學(xué)習(xí)這門課程。

1.2 開發(fā)環(huán)境

操作系統(tǒng) Windows 2000/XP/win7 開發(fā)工具 PowerPoint 硬件配置 CPU內(nèi)存 128MB RAM硬盤 1GB

：Pentium 2.80GHz或以上 以上 以上磁盤空間 2 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

數(shù)控加工技術(shù)簡介數(shù)控加工技術(shù)簡介

2.1 數(shù)控加工的特點

數(shù)控加工，也稱之為NC（Numerical Control）加工，是以數(shù)值與符號構(gòu)成的信息，控制機(jī)床實現(xiàn)自動運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)控加工經(jīng)歷了半個世紀(jì)的發(fā)展已成為應(yīng)用于當(dāng)代各個制造領(lǐng)域的先進(jìn)制造技術(shù)。數(shù)控加工的最大特征有兩點：一是可以極大地提高精度，包括加工質(zhì)量精度及加工時間誤差精度；二是加工質(zhì)量的重復(fù)性，可以穩(wěn)定加工質(zhì)量，保持加工零件質(zhì)量的一致。也就是說加工零件的質(zhì)量及加工時間是由數(shù)控程序決定而不是由機(jī)床操作人員決定的。數(shù)控加工具有如下優(yōu)點：

① 提高生產(chǎn)效率；

② 不需熟練的機(jī)床操作人員； ③ 提高加工精度并且保持加工質(zhì)量； ④ 可以減少工裝卡具；

⑤ 可以減少各工序間的周轉(zhuǎn)，原來需要用多道工序完成的工件，數(shù)控加工一次裝夾完成加工，縮短加工周期，提高生產(chǎn)效率；

⑥ 容易進(jìn)行加工過程管理； ⑦ 可以減少檢查工作量； ⑧ 可以降低廢、次品率；

⑨ 便于設(shè)計變更，加工設(shè)定柔性；

⑩ 容易實現(xiàn)操作過程的自動化，一個人可以操作多臺機(jī)床； ? 操作容易，極大減輕體力勞動強(qiáng)度

隨著制造設(shè)備的數(shù)控化率不斷提高，數(shù)控加工技術(shù)在我國得到日益廣泛的使用，在模具行業(yè)，掌握數(shù)控技術(shù)與否及加工過程中的數(shù)控化率的高低已成為企業(yè)是否具有競爭力的象征。數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于計算機(jī)輔助設(shè)計和制造（CAD/CAM）系統(tǒng)的質(zhì)量。

2.2 數(shù)控機(jī)床

20世紀(jì)40年代末，美國開始研究數(shù)控機(jī)床，1952年，美國麻省理工學(xué)院（MIT）伺服機(jī)構(gòu)實驗室成功研制出第一臺數(shù)控銑床，并于1957年投入使用。這是制造 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)論文（設(shè)計）

數(shù)控加工技術(shù)簡介

技術(shù)發(fā)展過程中的一個重大突破，標(biāo)志著制造領(lǐng)域中數(shù)控加工時代開始。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，這一發(fā)明對于制造行業(yè)而言，具有劃時代的意義和深遠(yuǎn)的影響。世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)的研究的發(fā)展。我國于是1958年開始研制數(shù)控機(jī)床，成功試制出配有電子數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，1965年開始批量生產(chǎn)配有晶體管數(shù)控系統(tǒng)的三坐標(biāo)數(shù)控銑床。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用，在模具制造行業(yè)的應(yīng)用尤為普及。

數(shù)控機(jī)床種類繁多，模具制造常用數(shù)控加工機(jī)床有：數(shù)控銑床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控電火花線切割機(jī)床、數(shù)控磨床和數(shù)控車床。數(shù)控機(jī)床通常由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、機(jī)械傳動系統(tǒng)及其它輔助系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)用于數(shù)控機(jī)床的運(yùn)算、管理和控制，通過輸入介質(zhì)得到數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和運(yùn)算并對機(jī)床產(chǎn)生作用；伺服系統(tǒng)根據(jù)控制系統(tǒng)的指令驅(qū)動機(jī)床，使刀具和零件執(zhí)行數(shù)控代碼規(guī)定的運(yùn)動；檢測系統(tǒng)則是用來檢測機(jī)床執(zhí)行件（工作臺、轉(zhuǎn)臺、滑板等）的位移和速度變化量，并將檢測結(jié)果反饋到輸入端，與輸入指令進(jìn)行比較，根據(jù)其差別調(diào)整機(jī)床運(yùn)動；機(jī)床傳動系統(tǒng)是由進(jìn)給伺服驅(qū)動元件至機(jī)床執(zhí)行件之間的機(jī)械進(jìn)給傳動裝置；輔助系統(tǒng)種類繁多，如：固定循環(huán)（能進(jìn)行重復(fù)加工）、自動換刀（可交換指定的刀具）、傳動間隙補(bǔ)償（補(bǔ)償機(jī)械傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的間隙誤差）等等。

2.3 數(shù)控加工

數(shù)控加工是將待加工零件進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，數(shù)控機(jī)床按數(shù)字量控制刀具和零件的運(yùn)動，從而實現(xiàn)零件加工的過程。

被加工零件采用線架、曲面、實體等幾何體來表示，CAM系統(tǒng)在零件幾何體基礎(chǔ)上生成刀具軌跡，經(jīng)過后處理生成加工代碼，將加工代碼通過傳輸介質(zhì)傳給數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床按數(shù)字量控制刀具運(yùn)動，完成零件加工。其過程如下圖所示：

【零件信息】→【CAD系統(tǒng)造型】→【CAM系統(tǒng)生成加工代碼】→【數(shù)控機(jī)床】→【零件】

① 零件數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：系統(tǒng)自己設(shè)計和造型功能或通過數(shù)據(jù)接口傳入CAD數(shù)據(jù)，如STEP，IGES，SAT，DXF，X-T等；在實際的數(shù)控加工中，零件數(shù)據(jù)不僅僅來自圖紙，特別在廣泛采用Internet網(wǎng)的今天，零件數(shù)據(jù)往往通過測量或通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)确绞降玫健?/p>

② 確定粗加工、半精加工和精加工方案。③ 生成各加工步驟的刀具軌跡。④ 刀具軌跡仿真。攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

數(shù)控加工技術(shù)簡介

⑤ 后期處理輸出加工代碼。⑥ 輸出數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。⑦ 傳給機(jī)床實現(xiàn)加工。

2.4 數(shù)控編程系統(tǒng)

數(shù)控加工機(jī)床與編程技術(shù)兩者的發(fā)展是緊密相關(guān)的。數(shù)控加工機(jī)床的性能提升推動了編程技術(shù)的發(fā)展，而編程手段的提高也促進(jìn)了數(shù)控加工機(jī)床的發(fā)展，二者相互依賴?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向發(fā)展，而編程方式也越來越豐富。

數(shù)控編程可分為機(jī)內(nèi)編程和機(jī)外編程。機(jī)內(nèi)編程指利用數(shù)控機(jī)床本身提供的交互功能進(jìn)行編程，機(jī)外編程則是脫離數(shù)控機(jī)床本身在其他設(shè)備上進(jìn)行編程。機(jī)內(nèi)編程的方式隨機(jī)床的不同而異，可以以“手工”的形式分行輸入控制代碼（手工編程）、交互方式輸入控制代碼（會話編程）、圖形方式輸入控制代碼（圖形編程），甚至可以語音方式輸入控制代碼（語音編程）或通過高級語言方式輸入控制代碼（高級語言編程）。但機(jī)內(nèi)編程一般來說只適用于簡單形體，而且效率較低。機(jī)外編程也可以分成手工編程、計算機(jī)輔助APT編程和CAD/CAM編程等方式。機(jī)外編程由于其可以脫離數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控編程，相對機(jī)內(nèi)編程來說效率較高，是普遍采用的方式。隨著編程技術(shù)的發(fā)展，機(jī)外編程處理能力不斷增強(qiáng)，已可以進(jìn)行十分復(fù)雜形體的靈敏控制加工編程。

隨著微電子技術(shù)和CAD技術(shù)的發(fā)展，自動編程系統(tǒng)也逐漸過渡到以圖形交互為基礎(chǔ)的與CAD集成的CAD/CAM系統(tǒng)為主的編程方法。與以前的語言型自動編程系統(tǒng)相比，CAD/CAM集成系統(tǒng)可以提供單一準(zhǔn)確的產(chǎn)品幾何模型，幾何模型的產(chǎn)生和處理手段靈活、多樣、方便，可以實現(xiàn)設(shè)計、制造一體化。雖然數(shù)控編程的方式多種多樣，毋庸置疑，目前占主導(dǎo)地位的是采用CAD/CAM數(shù)控編程系統(tǒng)進(jìn)行編程。

2.5 CAD/CAM系統(tǒng)

20世紀(jì)90年代以前，市場上銷售的CAD/CAM軟件基本上為國外的軟件系統(tǒng)。90年代以后國內(nèi)在CAD/CAM技術(shù)研究和軟件開發(fā)方面進(jìn)行了卓有成效的工作，尤其是在以PC機(jī)動性平臺的軟件系統(tǒng)。其功能已能與國外同類軟件相當(dāng)，并在操作性、本地化服務(wù)方面具有優(yōu)勢。

一個好的數(shù)控編程系統(tǒng)，已經(jīng)不是一種僅僅是繪圖，做軌跡，出加工代碼，他還是一種先進(jìn)的加工工藝的綜合，先進(jìn)加工經(jīng)驗的記錄，繼承，和發(fā)展。攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)論文（設(shè)計）

數(shù)控加工技術(shù)簡介

北航海爾軟件公司經(jīng)過多年來的不懈努力，推出了CAXA制造工程師數(shù)控編程系統(tǒng)。這套系統(tǒng)集CAD、CAM于一體，功能強(qiáng)大、易學(xué)易用、工藝性好、代碼質(zhì)量高，現(xiàn)在已經(jīng)在全國上千家企業(yè)的使用，并受到好評，不但降低了投入成本，而且提高了經(jīng)濟(jì)效益。CAXA制造工程師數(shù)編程系統(tǒng)，現(xiàn)正在一個更高的起點上騰飛。CAM系統(tǒng)的編程基本步驟如下：

① 理解二維圖紙或其它的模型數(shù)據(jù) ② 建立加工模型或通過數(shù)據(jù)接口讀入 ③ 確定加工工藝（裝卡、刀具等）④ 生成刀具軌跡 ⑤ 加工仿真

⑥ 后期處理生成NC代碼 ⑦ 輸出加工代碼 ⑧ 現(xiàn)在分別予以說明。

2.5.1 加工工藝的確定

加工工藝的確定目前主要依靠人工進(jìn)行，其主要內(nèi)容有： ① 核準(zhǔn)加工零件的尺寸、公差和精度要求 ② 確定裝夾位置 ③ 選擇刀具 ④ 確定加工路線 ⑤ 選定工藝參數(shù)

2.5.2 加工模型的建立

利用CAM系統(tǒng)提供的圖形生成和編輯功能將零件的被加工部位繪制計算機(jī)屏幕上。作為計算機(jī)自動生成刀具軌跡的依據(jù)。

加工模型的建立是通過人機(jī)交互方式進(jìn)行的。被加工零件一般用工程圖的形式表達(dá)在圖紙上，用戶可根據(jù)圖紙建立三維加工模型。針對這種需求，CAM系統(tǒng)應(yīng)提供強(qiáng)大幾何建模功能，不僅應(yīng)能生成常用的直線和圓弧，還應(yīng)提供復(fù)雜的樣條曲線、組合曲線、各種規(guī)則的和不規(guī)則的曲面等的造型方法，并提供種過渡、裁剪、幾何變換等編輯手段。

被加工零件數(shù)據(jù)也可能由其他CAD/CAM系統(tǒng)傳入，因此CAM系統(tǒng)針對此類需求應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，如DXF、IGES、STEP等。由于分工越來越細(xì)，企業(yè)之間的協(xié)作越來越頻繁，這種形式目前越來越普遍。攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

數(shù)控加工技術(shù)簡介

被加工零件的外形不可能是由測量機(jī)測量得到，針對此類的需求，CAM系統(tǒng)應(yīng)提供讀入測量數(shù)據(jù)的功能，按一定的格式給出的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動生成零件的外形曲面。

2.5.3 刀具軌跡的生成

建立了加工模型后，即可利用CAXA制造工程師系統(tǒng)提供的多種形式的刀具軌跡生成功能進(jìn)行數(shù)控編程。CAXA制造工程師中提供了十余種加工軌跡生成的方法。用戶可以根據(jù)所要加工工件的形狀特點、不同的工藝要求和精度要求，靈活的選用系統(tǒng)中提供的各種加工方式和加工參數(shù)等，方便快速地生成所需要的刀具軌跡即刀具的切削路徑。CAXA制造工程師在研制過程中深入工廠車間并有自己的實驗基地，它不僅集成了北航多年科研方面的成果，也集成了工廠中的加工工藝經(jīng)驗，它是二者的完美結(jié)合。在CAXA制造工程師中做刀具軌跡，已經(jīng)不是一種單純的數(shù)值計算，而是工廠中數(shù)控加工經(jīng)驗的生動體現(xiàn)，也是你個人加工經(jīng)驗的積累，它人加工經(jīng)驗的繼承，為滿足特殊的工藝需要，CAXA制造工程師能夠?qū)σ焉傻牡毒哕壽E進(jìn)行編輯。CAXA制造工程師還可通過模擬仿真檢驗生成的刀具軌跡的正確性和是否有過切產(chǎn)生。并可通過代碼較核，用圖形方法檢驗加工代碼的正確性。

2.5.4 后期G代碼的生成

在屏幕上用圖形形式顯示的刀具軌跡要變成可以控制機(jī)床的代碼，需進(jìn)行所謂后期處理。后期處理的目的是形成數(shù)控指令文件，也就是平我們經(jīng)常說的G代碼程序或NC程序。CAXA制造工程師提供的后期處理功能是非常靈活的，它可以通過用戶自己修改某些設(shè)置而適用各自的機(jī)床要求。用戶按機(jī)床規(guī)定的格式進(jìn)行定制，即可方便地生成和特定機(jī)床相匹配的加工代碼。攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

課題的提出及課件設(shè)計思路課題的提出及課件設(shè)計思路

3.1課題的提出

數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它的廣泛應(yīng)用使普通機(jī)械被數(shù)控機(jī)械所代替，使全球制造業(yè)發(fā)生了根本變化。數(shù)控技術(shù)的水準(zhǔn)、擁有和普及程度已經(jīng)成為衡量一個國家綜合國力和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。

《數(shù)控加工技術(shù)》根據(jù)全國專門課開發(fā)指導(dǎo)委員會制定的數(shù)控加工技術(shù)課程的基本要求和教材編寫大綱，遵循“理論聯(lián)系實際，體現(xiàn)應(yīng)用性、實用性、綜合性和先進(jìn)性，激發(fā)創(chuàng)新”的原則而編寫的，著重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用能力。該書先從數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)控機(jī)床各組成部分的基本控制原理及其結(jié)構(gòu)人手，重點突出數(shù)控車削、數(shù)控銑削、加工中心加工、數(shù)控特種加工等所用數(shù)控設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)特點、主要功能、適用加工對象、數(shù)控加工工藝及工裝、程序編制和加工實例等內(nèi)容。最后還介紹了數(shù)控自動編程技術(shù)和數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)等內(nèi)容。

3.2 課件設(shè)計思路

PPT是一種教學(xué)輔助軟件，是一種工具。一個工具的好用與否，要依據(jù)相應(yīng)的需求來定。也就是說，無論好與不好，都是相對的。毋庸置疑，PPT以它簡便易操作的優(yōu)點成為了大多教師制作課件的首選軟件，同時運(yùn)用得好的PPT通過視聽結(jié)合、聲像并茂的表現(xiàn)形式，生動、形象地展示教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)大學(xué)生視野，有效促進(jìn)課堂教學(xué)的大容量、多信息和高效率，有利于學(xué)生開發(fā)智力、培養(yǎng)能力和提高素質(zhì)。

以下是本人制作課件的基本思路

①

首先查詢課本資料，明確自己該做什么，然后用筆在紙上寫出提綱,簡單的劃出邏輯結(jié)構(gòu)圖。

②

打開PPT,首先不使用任何模板,將提綱按一個標(biāo)題一頁整理出來。③

有了整篇結(jié)構(gòu)性的PPT(底版/內(nèi)容都是空白的,只是每頁有一個標(biāo)題而已),將適合標(biāo)題表達(dá)的內(nèi)容寫出來,然后修整一下文字,每頁的內(nèi)容做成帶“項目編號”的要點。攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)論文（設(shè)計）

課題的提出及課件設(shè)計思路

④

選用合適的母版，根據(jù)課件每章節(jié)的內(nèi)容所需PPT呈現(xiàn)出的情緒選用不同的色彩搭配。

⑤

在母版視圖中調(diào)整標(biāo)題、文字的大小和自體，以及合適的位置。

⑥

根據(jù)母版的色調(diào)，將圖進(jìn)行美化，調(diào)整顏色、陰影、立體、線條，美

化表格、突出文字等。

⑦

美化頁面，根據(jù)需要看看哪里應(yīng)該放個裝飾圖。

⑧

最后在放映狀態(tài)下，通讀課件一遍，查漏補(bǔ)缺，修改錯別字。攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

課件制作過程 課件制作過程

本課題是利用PowerPoint軟件的對課件進(jìn)行設(shè)計的，課件制作的基本步驟如下：

4.1 制作準(zhǔn)備

設(shè)計演示文稿為了使課件的演示條理清晰，表述明白，在制作 PowerPoint 之前，要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)的重點或難點來設(shè)計演示文稿。

4.2 創(chuàng)建演示文稿

4.2.1 啟動 PowerPoint

① 單擊“開始”按鈕，指向“程序”，然后單擊 Microsoft PowerPoint ② 進(jìn)入 PowerPoint 的界面。

③ 擊“空演示文稿”，然后單擊“確定”。④ 單擊“標(biāo)題幻燈片”，單擊“確定”。

PowerPoint 在瀏覽視圖中顯示空白的標(biāo)題幻燈片。

4.2.2 建立大綱

① 單擊“單擊此處添加標(biāo)題”文本框，然后輸入演示文稿的標(biāo)題。② 單擊“單擊此處添加副標(biāo)題”文本框，然后輸入副標(biāo)題。

③ 在左邊空白的地方單擊，然后單擊屏幕左下角的“大綱視圖”按鈕來建立大綱。

④ 如果想新建一張幻燈片，而不是在第一張幻燈片上繼續(xù)輸入的 話，將光標(biāo)置于副標(biāo)題文本的最后，按“回車鍵”，再單擊“常用”工具欄上的“升級”按鈕(或按 Shift+Tab)。

⑤ 在大綱視圖中，輸入第二張幻燈片的標(biāo)題，按“回車鍵”。

⑥ 如果想在幻燈片的標(biāo)題下輸入內(nèi)容而不是新建幻燈片的話，單擊“降級”按鈕(或 Tab)。

⑦ 添加適當(dāng)?shù)奈谋?。每次按“回車鍵”，都會創(chuàng)建一個新的項目符號。攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

課件制作過程

4.2.3 保存

保存演示文稿在制作課件時，要注意經(jīng)常存盤，以避免丟失文件內(nèi)容。① 單擊“文件”菜單，單擊“保存”。② 將文件取一個便于理解和記憶的文件名。

③ 單擊“保存”。PowerPoint 會自動將該文件保存成 ppt 格式。

4.2.4 格式化演示文稿

① 在幻燈片的背景中使用模板，單擊“格式”菜單，單擊“應(yīng)用設(shè)計模板。② 單擊某個設(shè)計式樣，它就會在預(yù)覽窗口中顯示出來。

③ 選中某個設(shè)計式樣后，單擊“應(yīng)用”，這種模板就會在所有的幻燈片中應(yīng)用。

④ 設(shè)置文字的字體、顏色、字號等。選擇要改變的文字，使用“格式”工具欄或“格式”菜單中的“字體”選項來改變文字的格式。

4.2.5 插入圖片

① 單擊“插入”菜單，鼠標(biāo)指向“圖片”，然后單擊選擇所需圖片。② 在“圖片”標(biāo)簽中，單擊一種類別。

③ 單擊要在演示文稿中插入的圖片，彈出快捷菜單，單擊 頂部按鈕插入圖片。

④ 單擊“保存”。

⑤ 在演示文搞的任意位置單擊，使“插入圖片”對話框轉(zhuǎn)入后臺。不用關(guān)閉它，這樣就可以在需要的時候?qū)⑵湔{(diào)入前臺工作。攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn) 關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

5.1 素材采集

要制作一個好的多媒體作品，素材的收集是至關(guān)重要的。在選擇好制作題材和開發(fā)工具后，應(yīng)通過多種途徑進(jìn)行相關(guān)素材的收集，可以使用一些輔助工具來制作或處理一些素材，也可以從互聯(lián)網(wǎng)上搜索并下載素材，以求達(dá)到自己滿意的效果。

在進(jìn)行素材采集時要注意兩點：一是素材要緊扣主題，切忌為了完成作品制作隨便找一些與主題無關(guān)的素材；二是素材要豐富，例如就一個界面而言，可以通過多種素材的引用進(jìn)行相互比較，從而選擇出具有最佳效果的素材。

本次制作在互聯(lián)網(wǎng)上搜尋了大量的數(shù)控加工的視屏信息并加入到課件當(dāng)中，能更加形象生動的教學(xué)。

5.2 主頁設(shè)計

主頁的背景設(shè)計是在PowerPoint軟件中實現(xiàn)的，【設(shè)計】選擇背景,如圖5.1：

圖5.1 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)論文（設(shè)計）

關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

點擊【顏色】更換背景顏色，如圖5.2： 點擊【字體】，更換字體，如圖5.3：

圖5.2

圖5.3 13 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)論文（設(shè)計）

課件制作中出現(xiàn)的問題 課件制作過程中出現(xiàn)的問題及解決方案

在整個課件的設(shè)計過程中，難免會遇到問題，有些小問題，通過查閱書籍資料都已經(jīng)解決了，但是有些地方還是需要加強(qiáng)的，比如，字體不統(tǒng)一、文稿丟失等。

6.1 字體不統(tǒng)一

在一臺電腦上制作好的ppt課件，復(fù)制到另一臺電腦上播放時，可能由于兩臺電腦安裝的字體不同，影響到演示文稿的播放效果。

如果你所設(shè)置的是“TrueType字體”，那么完全可以將其一并帶走：執(zhí)行“工具→選項”命令，打開“選項”對話框（如圖），切換到“保存”標(biāo)簽下，選中其中的“嵌入TrueType字體”選項，確定返回，然后再保存（或另存）相應(yīng)的演示文稿即可。

① 為了減少演示文稿的容量，在選中“嵌入TrueType字體”選項后，再選定下面的“內(nèi)嵌入所用字符”選項。

① 此設(shè)置只對當(dāng)前演示文稿有效，如果打開了一個新的演示文稿，且需要帶走其中的字體，需要重復(fù)上面的操作。

② 我們可以通過字體文件的擴(kuò)展名來識別“TrueType字體”（擴(kuò)展名是ttf）。

6.2 將表格插入到幻燈片中

我們在制作演示文稿時，常常要用到表格。大家知道，表格我們通常是用Excel來制作的。那么，能不能將Excel制作好的表格插入到幻燈片中呢？ 解決方法：

啟動Excel，將表格編輯成適合在幻燈片中播放的大小，并去掉相應(yīng)的網(wǎng)格線。

再啟動PowerPoint，選定一張幻燈片，執(zhí)行“插入→對象”命令，打開“插入對象”對話框，選中其中的“根據(jù)文件創(chuàng)建”選項，然后通過“瀏覽”按鈕選中需要插入的表格文件，按下“確定”按鈕，表格即刻被插入到幻燈片中，調(diào)整一下大小就行了 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)論文（設(shè)計）

課件制作中出現(xiàn)的問題

6.3 搶救丟失的文稿

在編輯文稿時，由于死機(jī)或停電，常常造成文稿的丟失

啟動PowerPoint，執(zhí)行“工具→選項”命令，打開“選項”對話框，切換到“保存”標(biāo)簽下，選中“保存自動恢復(fù)信息”選項，并在后面的方框中設(shè)置一個時間（為了減少損失，建議時間設(shè)置的盡可能短一些），確定返回，然后正常編輯文稿。

一旦出現(xiàn)死機(jī)或停電等意外情況后，當(dāng)再次啟動PowerPoint時，系統(tǒng)會自動打開一個“文檔恢復(fù)”工具欄，將丟失的文稿顯示出來，選擇其中需要的文稿，然后將其保存起來即可。攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

課件打包 課件打包

點擊當(dāng)前的PowerPoint演示文稿，單擊文件選項卡，點擊“保存并發(fā)送”中的“將演示文稿打包成CD”，如圖7.1：

圖7.1 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)論文（設(shè)計）

課件打包

在隨機(jī)打開的對話框中將CD命名，并設(shè)置除了幻燈片之外其他需要添加的文件。用戶可以添加多個文件并改變幻燈片的順序。打包成的CD具有自動播放功能，默認(rèn)情況下播放第一張幻燈片。除了添加要復(fù)制的文件之外，還可以通過選項按鈕進(jìn)行相關(guān)的修改。例如將鏈接的文件、嵌入的TrueType字體打包到CD當(dāng)中，或者為演示文稿設(shè)置打開和修改密碼，并檢查是否含有不適宜的信息或者個人信息，如圖7.2：

圖7.2 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

課件打包

用戶可以選擇將文件復(fù)制到CD或者文件夾中。復(fù)制完成之后，打開相應(yīng)的文件夾，文件已經(jīng)被打包，并包含一個Antorun自動播放文件，可以完成相應(yīng)的自動播放功能，如圖7.3：

圖7.3 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

總

結(jié)

總 結(jié)

本次畢業(yè)設(shè)計的制作過程采用了PowerPoint的技術(shù)，目的是為了充分發(fā)掘該軟件制作效果的潛力并最終達(dá)到了預(yù)期效果。同時使用了PowerPoint來制作背景。使用到它也是為了讓設(shè)計更漂亮，在設(shè)計過程中，出現(xiàn)了不少問題，在老師的幫助下和通過查閱資料得以解決。但課件仍存在許多待以改進(jìn)的地方。希望在以后的課件制作過程中做得更好。

PowerPoint是一個功能強(qiáng)大、使用簡單、容易上手的圖標(biāo)導(dǎo)向式多媒體制作工具軟件，掌握其使用技巧，可以開發(fā)出各種交互性強(qiáng)、操作性強(qiáng)、生動活潑的多媒體教學(xué)軟件。將其運(yùn)用在輔助教學(xué)上，不僅能夠很好地彌補(bǔ)語言、文字描述、實驗器材的局限性，打破單一的教學(xué)模式，實現(xiàn)教與學(xué)的多元化，提高了課堂效率，優(yōu)化了教學(xué)效果，而且能夠讓學(xué)生掌握獲取知識的方法和手段，提高分析問題、解決問題的能力。也能夠很好地適應(yīng)二十一世紀(jì)素質(zhì)教育要求的模式。攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

參考文獻(xiàn)

參考文獻(xiàn)

[1] 明興祖，熊顯文，何國旗.數(shù)控加工技術(shù).第2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.[2] 吳建蓉,王煒.數(shù)控加工技術(shù)與應(yīng)用.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社.2005.9.[3] 周濟(jì).數(shù)控加工技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社，2002.[4] 繆亮.PowerPoint多媒體制作教程.北京：清華大學(xué)出版社，2005.[5] 謝華，冉洪艷.PowerPoint2010標(biāo)準(zhǔn)教程.北京：清華大學(xué)出版社，2012.[6] 李少勇.PowerPoint 2010幻燈片實用設(shè)計處理完全自學(xué)教程.北京：北京希望電子出版社，2012.[7] 徐小青.Word 2010中文版入門與實例教程.北京:電子工業(yè)出版社,2011.攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）

致謝

致 謝

本文是在我的老師魏弦悉心指導(dǎo)和耐心鼓勵下完成的，在此對魏老師表示深深的感謝。從論文的選題、提綱的擬定、一直到文章的定稿等方面，魏老師都給了我熱情的指導(dǎo)和幫助，我的每一點進(jìn)步與所取得的成績都浸透著導(dǎo)師的心血。在整個論文的編寫階段，我正經(jīng)歷著從懷孕到生產(chǎn)的整個過程，而且預(yù)產(chǎn)期只與論文答辯相差不到三個星期，這使我的編寫工作遇到很大困難，精神壓力很大。是魏老師在精神給了我很大的鼓勵和支持，在學(xué)術(shù)上給予我耐心的指導(dǎo)和幫助，才使我能順利完成論文的最后編寫和修改工作。一直以來，魏老師以其淵博的專業(yè)知識、兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)、嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度和誨人不倦的品格，給我樹立了求知與做人的榜樣，使我在學(xué)習(xí)、工作和生活的道路上受益匪淺。在論文順利完成之際，謹(jǐn)向恩師表示最誠摯的感謝和最深切的敬意!同時也向朱正國老師表示衷心的感謝。感謝他一直以來對我工作和學(xué)習(xí)上的鼓勵和耐心指導(dǎo)。在此要感謝三年來所有關(guān)心和幫助過我的任課老師，是他們給予了我豐富的知識、開拓的視野以及諸多寶貴的經(jīng)驗，在這里向他們表達(dá)誠摯的謝意！

在論文研究過程中也得到了學(xué)友、室友的大力幫助。在與學(xué)友們共同渡過的三年的求學(xué)時光中，我們建立了深厚的友誼，在此也由衷地感謝他們給予我熱情的幫助。也感謝我的家人和學(xué)校的校友這三年來對我工作和學(xué)習(xí)的支持與鼓勵。祝愿他們能在未來的學(xué)習(xí)、工作和生活中不斷進(jìn)步，擁有美好的明天！

最后，也是最重要的感謝，送給我的爸爸媽媽！感謝親愛的爸爸媽媽多年來對我的寬容、支持和勉勵。是你們的殷殷期望，使我更加明白感恩的責(zé)任和奮斗的意義。爸爸媽媽這么多年來一直在孤寂清寒的情境下煎熬著，孩兒除了努力求索和不斷進(jìn)步外，無以心安。沒有爸爸媽媽如此艱辛的付出，無以成就我坐在校園里埋頭求學(xué)的這份寧靜。感謝妹妹對我的無盡牽掛和關(guān)心，在我遠(yuǎn)離家門的這些年里，正因你對父母的加倍關(guān)心，我才得以些許心安！

再次向在我“成長”過程中所有關(guān)心我的親友、師長和朋友們致以最誠摯、最衷心的感謝！

第五篇：電火花加工技術(shù)論文

電火花加工的歷史

1943年，蘇聯(lián)學(xué)者拉扎連科夫婦研究發(fā)明電火花加工，之后隨著脈沖電源和控制系統(tǒng)的改進(jìn)，而迅速發(fā)展起來。最初使用的脈沖電源是簡單的電阻-電容回路。

50年代初，改進(jìn)為電阻-電感-電容等回路。同時，還采用脈沖發(fā)電機(jī)之類的所謂長脈沖電源，使蝕除效率提高，工具電極相對損耗降低。隨后又出現(xiàn)了大功率電子管、閘流管等高頻脈沖電源，使在同樣表面粗糙度條件下的生產(chǎn)率得以提高。

60年代中期，出現(xiàn)了晶體管和可控硅脈沖電源，提高了能源利用效率和降低了工具電極損耗，并擴(kuò)大了粗精加工的可調(diào)范圍。

到70年代，出現(xiàn)了高低壓復(fù)合脈沖、多回路脈沖、等幅脈沖和可調(diào)波形脈沖等電源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具電極損耗等方面又有了新的進(jìn)展。在控制系統(tǒng)方面，從最初簡單地保持放電間隙，控制工具電極的進(jìn)退，逐步發(fā)展到利用微型計算機(jī)，對電參數(shù)和非電參數(shù)等各種因素進(jìn)行適時控制。

電火花加工

電火花加工是在加工過程中，使工具和工件之間不斷產(chǎn)生脈沖性的火花放電，靠放電時局部、瞬間產(chǎn)生的高溫把金屬蝕除下來。又稱放電加工和電蝕加工，英文稱（Electrical Discharge Machining,簡稱EMD）。按照工具電極的形式及其與工件之間相對運(yùn)動的特征，可將電火花加工方式分為五類:

①利用成型工具電極，相對工件作簡單進(jìn)給運(yùn)動的電火花成形加工;②利用軸向移動的金屬絲作工具電極，工件按所需形狀和尺寸作軌跡運(yùn)動，以切割導(dǎo)電材料的電火花線切割加工;③利用金屬絲或成形導(dǎo)電磨輪作工具電極，進(jìn)行小孔磨削或成形磨削的電火花磨削;④用于加工螺紋環(huán)規(guī)、螺紋塞規(guī)、齒輪等的電火花共軛回轉(zhuǎn)加工;⑤小孔加工、刻印、表面合金化、表面強(qiáng)化等其他種類的加工。

電火花加工的基本原理

(1)極間介質(zhì)的電離、擊穿,形成放電通道

放電通道是有大量帶正電和負(fù)電的粒子以及中型粒子組成,帶電粒子高速運(yùn)動,相互碰撞,產(chǎn)生大量熱能,使通道溫度相當(dāng)高,通道中心溫度可達(dá)到10000攝氏度以上。由于放電時電流產(chǎn)生磁場，磁場又反過來對電子流動產(chǎn)生向心的磁壓縮效應(yīng)和周圍介質(zhì)慣性力壓縮效應(yīng)的作用，通道擴(kuò)展受到很大阻力，故放電開始階段通道截面很小,而通道內(nèi)有高溫?zé)崤蛎浶纬傻膲毫Ω哌_(dá)幾百萬帕,高溫高壓的放電通道以及隨后瞬間氣化形成的氣體急速擴(kuò)展,產(chǎn)生一個強(qiáng)烈的沖擊波向四周傳播。在放電的同時還伴隨著光效應(yīng)、聲效應(yīng)和熱效應(yīng)等,這就形成了肉眼所能看到的電火花。

(2)介質(zhì)熱分解、電極材料的融化,汽化熱膨脹

極間介質(zhì)被電離、擊穿,形成放電通道后,脈沖電源使通道間的電子高速奔向正極，正離子奔向負(fù)極。電能轉(zhuǎn)化為動能，動能通過相互碰撞轉(zhuǎn)化為熱能。正極和負(fù)極表面形成瞬間熱源，使通道瞬間達(dá)到很高的溫度。通道高溫首先使工作液介質(zhì)氣化,進(jìn)而進(jìn)行熱分解。并且使兩電極表面的金屬材料開始融化直至沸騰氣化。氣化后的工作液和金屬蒸汽瞬間體積猛增,形成了爆炸的特性。所以在觀察電火花加工時,可以看到工件與工具電極間有小氣泡冒出，工作液逐漸變黑并聽到輕微的爆炸聲。

(3)電極材料的拋出

通道和正負(fù)級表面放電點瞬間時使高溫使工作液氣化和金屬材料融化、氣化，熱膨脹產(chǎn)生很高的瞬間壓力。通道中心的壓力最高，使氣化的其體體積不斷向外膨脹，形成一個擴(kuò)張的沖擊范圍形似“氣泡”，在該范圍內(nèi)內(nèi)外、上下壓強(qiáng)不相同，壓力高的地方的熔融金屬液體和蒸汽就被排擠、拋出而進(jìn)入工作液。在放電過程中沖擊氣泡不斷擴(kuò)大，當(dāng)放電結(jié)束后，氣泡溫度不再升高，但由于液體介質(zhì)的慣性作用，氣泡會繼續(xù)向外擴(kuò)張，使氣泡內(nèi)壓力急劇降低，甚至降低到大氣壓一下，形成局部真空，使在高壓下溶解在熔化和過熱液態(tài)金屬材料中的氣體析出，以及液態(tài)金屬本身在低壓下再沸騰。由于壓力的驟降，是熔融金屬材料以及其蒸氣在加工形成的小坑中再次爆沸飛濺而被拋出。

(4)極間介質(zhì)的消電離

在電火花放電加工過程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物如果來不及排除和擴(kuò)散,就會改變間隙介質(zhì)的成分和降低絕緣強(qiáng)度。那么產(chǎn)生的熱量將不能及時傳出,帶電粒子自由能不易降低，將大大減少復(fù)合幾率，是電離過程不充分，將使下一個脈沖放電通道不能順利的轉(zhuǎn)移到其他部位，而始終集中在某一部分，使該處介質(zhì)局部過熱而破壞消電離過程，脈沖火花放電將惡循環(huán)的轉(zhuǎn)變?yōu)橛泻Φ姆€(wěn)定電弧放電，此外還使該處介質(zhì)局部過熱,局部過熱的工作液高溫分解,結(jié)碳,使加工無法進(jìn)行,并燒壞電極。因此為了保證電火花加工過程的正常進(jìn)行,在兩次放電之間必須有足夠的時間間隔讓電蝕產(chǎn)物充分排除,恢復(fù)放電通道的絕緣性,使工作液介質(zhì)消電離。

電火花加工的條件

為了達(dá)到利用電腐蝕現(xiàn)象對金屬材料進(jìn)行尺寸加工，需創(chuàng)造創(chuàng)造以下條件： 1.必須使工具電極和工件被加工表面之間保持一定的放電間隙，這一間隙加工條件而定，通常為0.02~0.1mm。如果間隙過大，極間電壓不能擊穿極間工作液介質(zhì)，因而不能產(chǎn)生火花放電；如果間隙過小，很容易造成短路接觸，同樣不能產(chǎn)生火花放電。為此，火花加工過程中不許具有工具電極的自動進(jìn)給和調(diào)節(jié)裝置，使其和工件的加工表面保持某一放電間隙。

2.火花放電必須是瞬時的脈沖性放電放電間隙加上電壓后，延續(xù)一段時間t1，需停歇一段時間t0，延續(xù)時間ti，一般為1~1000μs，停歇時間t0一般需要20~100μs，這樣才能使放電所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)擴(kuò)散到其余部分，把每一次的放電蝕點分別局限在很小的范圍內(nèi)，否則，像持續(xù)電弧放電那樣，會使表面燒傷而無法用作尺寸加工。為此電火花加工必須采用脈沖電源。3.火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行，例如沒有、皂化液或去離子水等。液體介質(zhì)又稱工作液，他們必須有較高的絕緣強(qiáng)度（電阻率為10^3~10^7Ω·cm），有利于產(chǎn)生脈沖性火花放電。同時，液體還能把電火花加工過程中產(chǎn)生的金屬小屑、碳黑、小氣泡等電蝕產(chǎn)物從放電間隙中懸浮排除出去，并且對電極和工件表面有較好的冷卻作用。

電火花加工的優(yōu)點以及缺點

優(yōu)點：

1、能加工硬質(zhì)合金和淬火的壓鑄模具鑲塊；

2、能加工復(fù)雜的型腔的模具如形狀復(fù)雜的深孔、細(xì)孔、加強(qiáng)筋、窄槽；

3、加工時有很小的受力

4、主要加工塑料模具和壓鑄模具和熱鍛模具

5、使用的電極材料多為比加工工件比較軟的石墨和紫銅；采用石墨和紫銅的特點是采用電加工的形狀都比較復(fù)雜加工電極比較煩瑣，采用容易加工的石墨會產(chǎn)生事半功倍的效果；

6、直接使用電能加工，改變的傳統(tǒng)的加工方法，操作簡單，易于掌握，容易實現(xiàn)電氣自動化。電火花加工主要用于模具生產(chǎn)中的型孔、型腔加工，已成為模具制造業(yè)的主導(dǎo)加工方法，推動了模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

缺點：

1、加工速度較慢。

2、往往在加工比較大的型腔時需要其他的加工方法配合比如為了高效率需要銑去型腔中大部分，然后用電極再去加工。

3、采用電火花加工的工件通常都是盲孔不便于觀察，到精加工時放電間隙調(diào)小，特別容易產(chǎn)生積碳，嚴(yán)重時甚至產(chǎn)生燒損的現(xiàn)象。

4、加工時工件裝卡在電極卡頭的垂直下方，找正時需要長時間附下身去找正，對不正的情況，操作者的腰部特別容易疲勞。

5、采用的工作液作為放電介質(zhì)，在加工過程中還起著冷卻、排屑等作用。常用的工作液是粘度較低、閃點較高、性能穩(wěn)定的介質(zhì)，如煤油，裝卡時遇到怕卡出痕跡的工件不能墊紙板和織物只能墊銅皮。工作環(huán)境要求防火，工作時要求排煙，操作者要求戴防毒面具，排煙不倡導(dǎo)致室內(nèi)的煙霧增多，嚴(yán)重影響操作者的身體健康。在來回裝卡工件時，手上勢必會粘上煤油，對手上的皮膚傷害很大。

6、裝卡電極時，同一工件粗加工和精加工，工件不動，只要換電極就要重新找正，哪怕把電極拆下來簡單處理一下，給操作者帶來很大的工作量。

7、電火花加工測量尺寸非常復(fù)雜往往要借助輔助工具，所以對尺寸的要求相對較低。

影響材料放電腐蝕的因素

1.極性效應(yīng)對電蝕量的影響

極性效應(yīng)：單純由于正負(fù)極性不同而彼此電蝕量不一樣的現(xiàn)象 1)產(chǎn)生極性效應(yīng)的原因： 在電火花放電過程中，正、負(fù)兩極表面分別受到負(fù)電子和正離子的轟擊和瞬時熱源的作用，在兩極表面所分配到的能量不一樣，因而融化、氣化拋出的電蝕量也不一樣。

2)影響極性效應(yīng)的因素：

脈寬、脈間、脈沖峰值電流、放電電壓、工作液以及電極對的材料等。2.電參數(shù)的影響（電參數(shù)主要指的是電壓脈沖寬度t1、電流脈沖寬度te、脈沖間隔to、脈沖頻率f、峰值電流 ie、峰值電壓 u和極性等。）

單個脈沖放電所釋放的能量取決于極間放電電壓、放電電流和放電持續(xù)時間，所以單個脈沖放電能量為

Wm=∫0u（t）i（t）dt 火花放電精細(xì)的電阻的非線性特性，擊穿后間隙上的火花維持電壓是一個與電極對材料及工作液種類有關(guān)的數(shù)值。

由上述可得，提高電蝕量和生產(chǎn)率的途徑在于：提高脈沖頻率f；增加單個脈沖能量Wm（可增加平均放電電流ie和脈沖寬度ti，減少脈沖間隙t0，提高系數(shù)ka、ke）

3.金屬材料熱學(xué)常數(shù)對電蝕量的影響

金屬材料的熱學(xué)常數(shù)包括熔點，沸點，熱導(dǎo)率，比熱容，融化熱，氣化熱等。而正負(fù)極產(chǎn)生的熱量主要消耗在：

a)由于熱傳導(dǎo)散失在電極其他部分和工作液中 b)使局部金屬材料溫度升高至熔點 c)熔化金屬材料

d)使熔化的金屬材料繼續(xù)升溫至沸點 e)使熔融金屬氣化

f)使金屬蒸汽繼續(xù)加熱成過熱蒸汽

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te 所以可得脈沖放電能量相同時，金屬的熱學(xué)常數(shù)越高，電蝕量越小，越難加工。此外熱導(dǎo)率越大的金屬，由于傳熱快導(dǎo)致瞬間傳達(dá)的熱量越多，因而降低了自身的電蝕量。4.工作液對電蝕量的影響

a)形成火花擊穿放電通道，并在放電結(jié)束后迅速恢復(fù)間隙絕緣狀態(tài)，防止破壞性電弧放電；

b)對放電通道產(chǎn)生壓縮作用，限制其擴(kuò)展； c)有利于電蝕產(chǎn)物的拋出和排除 d)對工具和工件有很好的冷卻作用 5.一些其他因素對電蝕量的影響

加工過程的穩(wěn)定性；電極材料；電極材料瞬間熔化或氣化拋出的速度

電火花加工的加工速度和工具的損耗速度以及降低工具損耗的方法

電火花加工時，工件和工具同時遭受不同程度上的電蝕，單位時間內(nèi)工件的電蝕量稱為加工速度，單位時間內(nèi)工具的加工速度稱為損耗速度。? 加工速度

提高加工速度的途徑有提高脈沖頻率f，增加單個脈沖能量wm，提高工藝系數(shù)k等。加工速度的范圍，粗加工（200~1000mm /min）、半精加工（20~100 mm /min）、精加工（小于10 mm /min）。隨著表面粗糙度的減小，加工速度顯著降低。? 工具損耗速度

333衡量電極是否耐磨損，不僅僅只是看工具損耗速度vε，還要看同時能達(dá)到的加工速度vw，所以用相對損耗（損耗比）θ作為衡量工具電極耐磨的指標(biāo)。

θ=vε/ vw×100% 降低工具電極的損耗：

a)正確的選用極性和脈寬，一般在短脈沖精加工時采用正極性加工，而在長脈沖粗加工時采用負(fù)極性加工。

b)利用吸附效應(yīng)

由于電火花加工“積炭”現(xiàn)象總是發(fā)生在正極，所以在粗加工中往往為了提高生產(chǎn)率、降低電極損耗，均采用“負(fù)極加工”（工件接負(fù)極，電極接正極）。由于工具電極在煤油之類的碳?xì)浠衔锕ぷ饕褐泄ぷ鲿r，碳?xì)浠衔飳l(fā)生熱分解，而產(chǎn)生大量的碳，這些碳粒又和金屬結(jié)合形成金屬碳化合物的微粒，即膠團(tuán)。中性的膠團(tuán)在電場作用下可能與其膠團(tuán)的外層脫離而成為帶電荷的碳膠粒。電火花加工中的碳膠粒一般帶負(fù)電荷，在電場作用下向正極移動，并吸附在正極表面，如果電極表面瞬時溫度在#""<左右，且能保持一段時間，即能形成一定強(qiáng)度和厚度的化學(xué)吸附層，即“炭黑膜”，由于碳的熔點和氣化點很高，且有很高的抗蝕作用，可對電極起到保護(hù)和補(bǔ)償作用，從而實現(xiàn)“低損耗”加工。影響吸附效應(yīng)的還有沖、抽油的影響，采用強(qiáng)迫沖、抽油有利于間隙間電蝕產(chǎn)物的排除，使加工穩(wěn)定但會使吸附、鍍覆效應(yīng)減弱，從而增加電極損耗。c)利用熱傳導(dǎo)效應(yīng)

電火花加工的熱傳效應(yīng) 放電加工中在電流幅值一定的情況下如果放電時間太短以致熱量來不及傳入金屬導(dǎo)致主要是氣化而熔化減少；如果放電時間過長使太多的熱量傳入金屬深處也會使熔化減少。只有把放電時間設(shè)置在最佳值，才能最好的利用熱效率，使電蝕量最大。這種現(xiàn)象稱為傳熱效應(yīng)。電極的放電點的瞬時溫度不僅與瞬時放電能量成正比，而且與放電通道的截面面積有關(guān)，還跟電極材料的導(dǎo)熱性能相關(guān)。因此限制放電初期的脈沖電流有助于限制電流的密度，可以使電極的損耗降低。脈沖電流增長率過高對在熱沖擊波作用下易脆裂的工具電極（如石墨）的損耗影響非常顯著。另一方面，一般采用工具電極的導(dǎo)熱性能比工件的導(dǎo)熱性能好一些。如果采用較大的脈沖寬度和較小的脈沖電流進(jìn)行加工，導(dǎo)熱作用會使電極表面溫度較低而減少損耗，工件表面溫度仍較高而有利于工件的蝕除。d)選用合適的電極材料

電火花加工的脈沖電源

要求：

? 所產(chǎn)生的脈沖應(yīng)該是單向的，沒有負(fù)半波或負(fù)半波很小，這樣才能最大化的利用極性效應(yīng)，提高生產(chǎn)率和減小工具電極的損耗。

? 脈沖電壓波形的前后沿應(yīng)該較陡，這樣才能減少電極間隙的變化及油污程度等對脈沖放電寬度和能量等參數(shù)的影響，使工藝過程穩(wěn)定。因此一般采用矩形波脈沖電源

? 脈沖的主要參數(shù)應(yīng)能在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以滿足粗、中、精加工的要求。