先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件

武漢理工大學(xué)盛步云教授、博導(dǎo)中職國(guó)培機(jī)械制造與控制專業(yè)

先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)武漢理工大學(xué)盛步云教授、博導(dǎo)先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)11、先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)(OptimizeDesign)虛擬設(shè)計(jì)(VirtualDesign)有限元分析(InfiniteAnalysis)可靠性設(shè)計(jì)(ReliabilityDesign)1、先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)(OptimizeDesign)2先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件32、加工、成形制造技術(shù)——將原材料、半成品加工成為產(chǎn)品的方法和過(guò)程?！尚喂に嚾コ尚问芷瘸尚味逊e成形生成成形2、加工、成形制造技術(shù)——將原材料、半成品加工成為產(chǎn)品的方法4加工精度不斷提高加工速度得到提高材料科學(xué)的變革重大裝備促進(jìn)——大型、大容量、高效率優(yōu)質(zhì)清潔表面工程熱成形過(guò)程數(shù)值模擬5um(3um)精密加工0.3-3um超精密0.03-0.3納米<0.03um2.1發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)加工精度不斷提高2.1發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)5成形技術(shù)——鑄造：輕量化、精確化、強(qiáng)韌化、復(fù)合化、無(wú)污染鍛造：凈成形CAE相結(jié)合焊接：高能密度焊接發(fā)展，柔性化、智能化、自動(dòng)化快速原型、激光表面處理計(jì)算機(jī)模擬、虛擬制造2.1發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)成形技術(shù)——鑄造：輕量化、精確化、強(qiáng)韌化、復(fù)合化、無(wú)污染2.63精密潔凈鑄造工藝精密、潔凈、高效無(wú)機(jī)化學(xué)粘接劑型砂——水玻璃、水泥有機(jī)化學(xué)粘接劑型砂——植物油金屬型鑄造工藝擠壓鑄造技術(shù)消失（氣化）模）鑄造技術(shù)3精密潔凈鑄造工藝精密、潔凈、高效73.1壓力鑄造高壓力：幾到幾十Mpa~5000Mpa短時(shí)間：0.02s~0.2s高速度：0.5m/s~50m/s120m/s3.1壓力鑄造高壓力：幾到幾十Mpa~5000Mpa8先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件93.1壓力鑄造開(kāi)發(fā)新型的壓射控制系統(tǒng)（致密薄件）新壓鑄工藝（消除缺陷，提高質(zhì)量）開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新的壓鑄合金材料（金屬基復(fù)合材料MMCs、壓鑄鎂合金、高鋁鋅基合金）開(kāi)發(fā)和應(yīng)用快速原型制造技術(shù)開(kāi)展CAD/CAM/CAE系統(tǒng)研究與應(yīng)用3.1壓力鑄造開(kāi)發(fā)新型的壓射控制系統(tǒng)（致密薄件）103.2擠壓鑄造技術(shù)1937蘇聯(lián)問(wèn)世——液態(tài)金屬模壓——液壓模鍛——液壓鑄造定義：澆入金屬型中的液態(tài)金屬，在通過(guò)沖頭傳遞壓力作用下進(jìn)行填充、成型和凝固結(jié)晶。3.2擠壓鑄造技術(shù)1937蘇聯(lián)問(wèn)世——液態(tài)金屬模壓——液壓11先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件12特點(diǎn)尺寸精度高、粗糙度低鑄件在凝固過(guò)程中能得到有效補(bǔ)縮、無(wú)鑄造缺陷組織致密性好、晶粒細(xì)化、力學(xué)性能好無(wú)澆冒口，減少液態(tài)金屬消耗特點(diǎn)尺寸精度高、粗糙度低133.3消失模鑄造（EPC）原理：發(fā)泡成型機(jī)制成泡末塑料模樣（鑄件和澆注系統(tǒng)模樣）粘結(jié)成實(shí)體模組、涂刷特制涂料、干燥放入特制砂箱、填入干砂三維振動(dòng)緊實(shí)、抽真空澆鑄泡沫模型氣化消耗被金屬置換3.3消失模鑄造（EPC）原理：14先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件15特點(diǎn)近無(wú)余量新型成型工藝（無(wú)須取模、無(wú)分型面、無(wú)泥砂芯、無(wú)飛邊、無(wú)拔模斜度、重量減少30-40%）鑄件精度高、缺陷少無(wú)環(huán)境公害，易實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)方便逐漸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（通過(guò)粘結(jié)一次鑄造）簡(jiǎn)化砂處理工序、減少占地面積、降低設(shè)備費(fèi)用特點(diǎn)近無(wú)余量新型成型工藝（無(wú)須取模、無(wú)分型面、無(wú)泥砂芯、無(wú)164精確高效金屬塑性成型工藝傳統(tǒng)：雜制軋制、擠壓、拉拔、鍛造、沖壓超塑成型、等溫成型、輥鍛和鍥橫軋技術(shù)、粉末成型工藝4精確高效金屬塑性成型工藝174.1超塑等溫成形超塑性：材料在低載荷作用下，拉伸變形的伸長(zhǎng)率大于100%（黑色：40%、有色：60%已知材料200多種（鋅、鋁、銅、鈦合金）關(guān)鍵在：材料4.1超塑等溫成形超塑性：材料在低載荷作用下，拉伸變形的18先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件19先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件20成形特點(diǎn)形狀復(fù)雜的工件可一次成形組織細(xì)小、均勻、性能好、穩(wěn)定變形抗力小---無(wú)加工硬化流動(dòng)應(yīng)力對(duì)應(yīng)變速率的變化敏感制件精度高成形特點(diǎn)形狀復(fù)雜的工件可一次成形21超塑性分類微晶組織超塑（恒溫超塑性或結(jié)構(gòu)超塑性）晶粒小于10um，變形溫度大于0.5Tm（材料熔點(diǎn)溫度）恒定，應(yīng)變速率低相變超塑性（變溫超塑性或動(dòng)態(tài)超塑性）在一定的溫度和負(fù)荷下，反復(fù)循環(huán)相變而獲得高伸長(zhǎng)率。普通碳鋼160次循環(huán)伸長(zhǎng)率達(dá)到500%其它超塑性材料超塑性分類微晶組織超塑（恒溫超塑性或結(jié)構(gòu)超塑性）22超塑性工藝應(yīng)用氣壓成形原理：使毛坯的外側(cè)或內(nèi)側(cè)形成一個(gè)封閉的壓力空間，在壓縮空氣的氣壓作用下，坯料產(chǎn)生超塑性變形，逐步向模具型面靠近，直至同模具完全貼合，形成零件凸模法、凹模法真空成型超塑性工藝應(yīng)用氣壓成形23先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件244.2粉末成形工藝粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末（混合物）作為原料，經(jīng)過(guò)成形燒結(jié)，制取金屬材料、復(fù)合材料的工藝技術(shù)——其生產(chǎn)工藝與陶瓷工藝類似——金屬陶瓷法4.2粉末成形工藝粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末（25基本工序原料粉末制取將金屬粉末成形——坯塊燒結(jié)——使制品具有最終的物理、化學(xué)和力學(xué)性能基本工序原料粉末制取26粉末冶金鍛造工藝原理：金屬粉末經(jīng)壓實(shí)后燒結(jié)，在用燒結(jié)體作為鍛造毛坯進(jìn)行鍛造粉末冷壓燒結(jié)加熱鍛造熱處理機(jī)加工成品準(zhǔn)備預(yù)制坯制取預(yù)制坯鍛造后處理與加工粉末冶金鍛造工藝原理：金屬粉末經(jīng)壓實(shí)后燒結(jié)，在用燒結(jié)體作為鍛274高效優(yōu)質(zhì)焊接切割技術(shù)精密焊接特殊環(huán)境下焊接現(xiàn)代切割技術(shù)4高效優(yōu)質(zhì)焊接切割技術(shù)精密焊接284.1精密焊接激光焊接——激光加熱焊接部位電子束焊接——在真空條件下，聚焦后被加速的電子束高速?zèng)_擊工件焊接部位擴(kuò)散焊接——可連接物理化學(xué)性能差別很大的異種材料，固態(tài)焊接方法（如陶瓷與金屬）焊熔近終成形——快速成形方法之一4.1精密焊接激光焊接——激光加熱焊接部位294.2特殊環(huán)境下焊接空間焊接水下焊接4.2特殊環(huán)境下焊接空間焊接304.3現(xiàn)代切割技術(shù)激光切割等離子切割超聲切割高壓水射流切割4.3現(xiàn)代切割技術(shù)激光切割314.4激光切割利用聚焦的高功率密度光束照射工件，使被照射處的材料迅速熔化、氣化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)4.4激光切割利用聚焦的高功率密度光束照射工件，使被照射處324.5等離子切割等離子：是高度電離的氣體，是由氣體原子或分子電離后，離解成帶正電荷的離子和負(fù)電荷的電子所組成，正負(fù)電荷相等，因此稱為等離子。原理：利用高溫、高速的等離子弧及其焰流使工件材料融化、蒸化緩和氣化并被吹離機(jī)體。等離子體能量高度集中，電流密度高、等離子弧溫度高（11000-28000度）普通電弧5000-8000度、速度高（800-2000m/s)4.5等離子切割等離子：是高度電離的氣體，是由氣體原子或分33先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件34特點(diǎn)能切割氧氣割難以切割的各種金屬材料切割厚度不大的金屬時(shí)，速度快，是普通切割的5-6倍切割面光潔、熱變形小切口寬度和切割斜角較大，與切割厚度有關(guān)切割厚度不及氣割特點(diǎn)能切割氧氣割難以切割的各種金屬材料354.6超聲切割原理：利用超聲振動(dòng)的工具在有磨料的液體介質(zhì)中或干磨料中，產(chǎn)生磨料的沖擊、震顫、液壓沖擊及由此產(chǎn)生的氣蝕作用去除材料，特別適合硬脆材料切割4.6超聲切割原理：利用超聲振動(dòng)的工具在有磨料的液體介質(zhì)中36先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件37特點(diǎn)適合加工硬脆材料，尤其適合非金屬硬脆材料，或硬質(zhì)耐熱導(dǎo)電材料，但加工效率低切削力小切割應(yīng)力、熱小，粗糙度低（0.63-0.08）尺寸精度正負(fù)0.03mm,也適合加工薄壁、窄縫、低剛度零件工具可用軟材料做成復(fù)雜形狀，無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可加工復(fù)雜型腔和型面比金剛石刀具切割具有切片薄、切口窄、精度高、生產(chǎn)率高、經(jīng)濟(jì)性好特點(diǎn)適合加工硬脆材料，尤其適合非金屬硬脆材料，或硬質(zhì)耐熱導(dǎo)電384.7高壓水射流切割原理：利用水或水中加添加劑的液體，經(jīng)水泵至增壓器，再經(jīng)儲(chǔ)掖蓄能器使高壓液體流動(dòng)平穩(wěn)，最后有人造藍(lán)寶石噴嘴形成300-900m/s的高速液體束流，噴射到工件表面，從而去除材料的加工。高速液體束流能量密度：102W/mm2

流量7.5L/min4.7高壓水射流切割原理：利用水或水中加添加劑的液體，經(jīng)水39先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件40特點(diǎn)加工精度高:0.075-0.1mm，切邊質(zhì)量好液體束流能量密度高，流速高，工件切縫窄0.075-0.4mm加工產(chǎn)物混入液體排出，無(wú)灰塵、無(wú)污染加工區(qū)溫度低，不產(chǎn)生熱量，適合木材、紙張、皮革材料的加工設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，易實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工特點(diǎn)加工精度高:0.075-0.1mm，切邊質(zhì)量好415.表面工程技術(shù)定義：通過(guò)改變固態(tài)金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程理論基礎(chǔ)：表面分析技術(shù)、表面物理、表面化學(xué)應(yīng)用理論：表面失效分析、摩擦與磨損理論、表面腐蝕與防護(hù)理論、表面結(jié)合和復(fù)合理論目的：弄清各類固態(tài)材料表面失效機(jī)理，并綜合運(yùn)用各種表面技術(shù)提高材料的抵御環(huán)境作用的能力，實(shí)施特定的表面加工來(lái)制造構(gòu)件、另部件和元器件5.表面工程技術(shù)定義：通過(guò)改變固態(tài)金屬表面或非金屬表面的形42方法覆蓋層技術(shù)：電鍍、電刷鍍、涂裝、粘結(jié)、堆焊、噴涂、塑料粉末涂敷、搪瓷涂敷、真空鍍膜、鍍膜，貼片機(jī)械、物理化學(xué)方法：改變材料形貌、化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)——噴丸、熱處理、激光表面處理、等離子擴(kuò)滲處理綜合兩種或以上方法的復(fù)合表面處理：等離子噴涂與激光輻射、熱噴涂與噴丸、化學(xué)熱處理與電鍍、化學(xué)熱處理與氣相沉積方法覆蓋層技術(shù)：電鍍、電刷鍍、涂裝、粘結(jié)、堆焊、噴涂、塑料粉435.1表面改性技術(shù)指采用某種工藝手段使材料表面獲得與基體材料的組織結(jié)構(gòu)、性能不同的一種技術(shù)。既發(fā)揮基體的力學(xué)性能，又獲得表面的各種特殊性能傳統(tǒng)方法：噴丸、表面熱處理、化學(xué)熱處理清潔技術(shù)：等離子體、激光、電子束等5.1表面改性技術(shù)指采用某種工藝手段使材料表面獲得與基體材44先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件455.2表面覆層技術(shù)在工件表面制備各種特殊功能的覆蓋層，用極少量材料達(dá)到大量昂貴整體材料所能起到或難以起到的作用，同時(shí)極大地降低制造成本——廣泛用于修復(fù)產(chǎn)品5.2表面覆層技術(shù)在工件表面制備各種特殊功能的覆蓋層，用極46先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件476超高速加工技術(shù)定義：采用超硬材料刀具、磨具和能可靠實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的高精度、高自動(dòng)化、高柔性的制造設(shè)備，以極大提高切削速度來(lái)達(dá)到提高切除率、加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代制造加工技術(shù)。（標(biāo)志）范圍：鋁合金2000－7500m/min鑄鐵900－5000m/min鋼600－3000m/min，鈦合金150－1000m/min車削700－7000m/min，銑削300－6000m/min鉆削200－1100m/min，磨削150m/s6超高速加工技術(shù)定義：采用超硬材料刀具、磨具和能可靠實(shí)現(xiàn)486.1超高速加工關(guān)鍵技術(shù)超高速切削機(jī)理大功率超高速主軸單元高加減速直線進(jìn)給電機(jī)超硬耐磨長(zhǎng)壽命刀具材料及結(jié)構(gòu)安全裝置以及高性能CNC控制系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)6.1超高速加工關(guān)鍵技術(shù)超高速切削機(jī)理496.2超高速切削機(jī)理薩洛蒙曲線A不能切削B區(qū)高速切削C區(qū)切削速度切削溫度6.2超高速切削機(jī)理薩洛蒙曲線A不能切削B區(qū)高速切削C區(qū)切506.3大功率超高速主軸單元主軸材料、結(jié)構(gòu)、軸承超過(guò)高速主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及熱態(tài)特性柔性主軸及其軸承的彈性支撐技術(shù)潤(rùn)滑與冷卻技術(shù)主軸系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)美國(guó)福特臥式加工中心（動(dòng)靜壓軸承）15000rpm日本東莊大學(xué)CNC平磨3000，東芝氣浮軸承30000德國(guó)KAAP公司磁懸浮軸承60000－100000rpm6.3大功率超高速主軸單元主軸材料、結(jié)構(gòu)、軸承516.4高加減速直線進(jìn)給電機(jī)侍服驅(qū)動(dòng)技術(shù)滾動(dòng)元件技術(shù)監(jiān)測(cè)單元技術(shù)安全防護(hù)技術(shù)冷卻潤(rùn)滑技術(shù)從8－12m/min發(fā)展到30－50m/min一般18－20m/min60m/min6.4高加減速直線進(jìn)給電機(jī)侍服驅(qū)動(dòng)技術(shù)527超精密加工技術(shù)一般加工10um,Ra0.3-0.8um精密加工10um-0.1um,Ra0.3-0.03um超精密加工0.1-0.01umRa0.03-0.05um納米加工<10-3umRa<0.005um7超精密加工技術(shù)一般加工10um,53先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件547.1關(guān)鍵技術(shù)加工方法與機(jī)理（微量切除表層）材料技術(shù):加工工具與被加工材料加工設(shè)備及其基礎(chǔ)元件7.1關(guān)鍵技術(shù)加工方法與機(jī)理（微量切除表層）558快速原型制造技術(shù)的概念原型 原型（Prototype)是指用來(lái)建造未來(lái)模型或系統(tǒng)基礎(chǔ)的一個(gè)初始模型或系統(tǒng)。它能基本代表零部件性質(zhì)和功能，但不具備或不完全具備零部件的功能。快速原型制造 原型制造（Prototyping)是設(shè)計(jì)、建造原型的過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，物體成型的方式分為三類：去除成型、添加成型和靜尺寸成型，原型制造也是如此。8快速原型制造技術(shù)的概念原型56快速原型制造技術(shù)的分類按采用的原材料分類：液體聚合、固化粉末燒結(jié)與粘結(jié)絲材、線材熔化粘結(jié)膜、板材層合按制造工藝原理分類：立體印刷成型層合實(shí)體制造選域激光燒結(jié)熔融沉積制模三維噴涂粘結(jié)焊接成型數(shù)碼累計(jì)造型快速原型制造技術(shù)的分類按采用的原材料分類：按制造工藝原理分類57快速原型制造技術(shù)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀1892年美國(guó)人JFblanther獲得了用層合方法制作三維地圖模型的專利，可以說(shuō)是近代分層制造方法的開(kāi)端。1979年，日本東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所中川威雄教授發(fā)明疊層模型造型法。80年，小玉秀蘭提出了光造型法，并于81年首次發(fā)表了快速原型制造技術(shù)的論文。美國(guó)UVP公司的C.Whull完成了系統(tǒng)SLA-1（StereoLithographyApparatus，立體印刷成型），之后與他人創(chuàng)辦3DSystem公司，研制出了掩膜式的原型制造系統(tǒng)。1984年，MFeygin提出了層合實(shí)體概念。1986年，美國(guó)人S.Crump提出了熔融沉積造型設(shè)想。在多家快速原型制造設(shè)備公司中，3DSystem公司生產(chǎn)的快速原型制造系統(tǒng)在國(guó)際上占有60%的份額。90年代，快速原型制造技術(shù)服務(wù)中心年平均增長(zhǎng)40%以上?？焖僭椭圃旒夹g(shù)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀1892年美國(guó)人JFbla58立體印刷成型 立體印刷成型是目前世界上研究最深入、技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種快速成型方法。 它以光敏樹(shù)脂（如丙烯基樹(shù)脂）為原料采用計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光以預(yù)定原型各分層截面的輪廓為軌跡逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)的樹(shù)脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)后固化，從而形成的一個(gè)薄層截面。當(dāng)一層固化后，向上（下）移動(dòng)工作臺(tái)，在剛固化的樹(shù)脂表面布放一層新的液態(tài)樹(shù)脂，再進(jìn)行新一層掃描、固化。如此重復(fù)至整個(gè)原型制造完畢。立體印刷成型 立體印刷成型是目前世界上研究最深入、技59立體印刷成型的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型分層處理工作臺(tái)置位激頭照射光敏樹(shù)脂后續(xù)處理重復(fù)三維CAD系統(tǒng)中造型STL格式←CAD模型系統(tǒng)控制系統(tǒng)操縱立體印刷成型的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型分層處理工作臺(tái)置位激頭照60層合實(shí)體制造 層合實(shí)體制造又稱分層實(shí)體造型、分層物體制造等。它采用激光器按照CAD分層模型所獲得的數(shù)據(jù)，用激光束將單面涂有熱溶膠的薄膜材料或其他材料的箔帶切割成欲制原型在該層平面的內(nèi)外輪廓，再通過(guò)加熱輥加熱，使剛剛切好的一層與下面已切割層粘接在一起。通過(guò)逐層切割、粘合，最后將不需要的材料剝離，得到欲求的原型。 層合實(shí)體制造工藝與立體印刷成型工藝的主要區(qū)別在于將立體印刷成型中的光致樹(shù)脂固化的掃描運(yùn)動(dòng)變?yōu)榧す馇懈畋∧み\(yùn)動(dòng)，它使用低能二氧化碳激光器，成型的制件無(wú)內(nèi)應(yīng)力、無(wú)變形，因而精度較高。層合實(shí)體制造 層合實(shí)體制造又稱分層實(shí)體造型、分層物體制造等。61層合實(shí)體制造的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型切片處理工作臺(tái)置位激光頭切紙后續(xù)處理重復(fù)三維CAD系統(tǒng)中造型使用切片軟件系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制、提供數(shù)據(jù)層合實(shí)體制造的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型切片處理工作臺(tái)置位激光頭62選域激光燒結(jié) 選域激光燒結(jié)，借助精確引導(dǎo)的激光束使材料粉末燒結(jié)成熔融合凝固成三維原型或制件。即成型機(jī)按照計(jì)算機(jī)輸出的原型分層輪廓，采用激光束在指定路徑上選擇性地掃描并熔融工作臺(tái)上很?。?00～200μm）且均勻鋪層的材料粉末，由分層圖形所選擇的掃描區(qū)域內(nèi)的粉末被激光束熔融，連結(jié)在一起，而未在該區(qū)域內(nèi)的粉末仍然是松散的。當(dāng)一層掃描完畢，向上（或下）移動(dòng)工作臺(tái)，控制完成新一層燒結(jié)。全部燒結(jié)后去掉多余的粉末，再進(jìn)行打磨、烘干等處理便獲得原型或零件。選域激光燒結(jié) 選域激光燒結(jié)，借助精確引導(dǎo)的激光束使材料粉末燒63選域激光燒結(jié)的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型切片處理工作臺(tái)置位激光燒結(jié)粉末后續(xù)處理重復(fù)三維CAD系統(tǒng)中造型使用切片軟件系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制、提供數(shù)據(jù)選域激光燒結(jié)的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型切片處理工作臺(tái)置位激光燒64熔融沉積造型 熔融沉積造型采用熱熔噴頭，使半流動(dòng)狀態(tài)的材料按CAD分層數(shù)據(jù)控制的路徑擠壓并沉積在指定的位置凝固成型，逐層沉積、凝固后形成整個(gè)原型或零件。這一技術(shù)又稱為熔化堆積法、熔融擠出成模等。熔融沉積造型 熔融沉積造型采用熱熔噴頭，使半流動(dòng)狀態(tài)的材料按65熔融沉積造型的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型切片處理工作臺(tái)置位液體凝固成型后續(xù)處理重復(fù)三維CAD系統(tǒng)中造型使用切片軟件系統(tǒng)控制加熱、擠壓控制液體熔融沉積造型的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型切片處理工作臺(tái)置位液體凝66其它技術(shù)三維噴涂粘接，使用粉末材料和粘接劑，按原型 或零件分層截面輪廓，噴頭在每一層鋪好的材料粉末層上有選擇的噴吐粘接劑，噴過(guò)粘接劑的路徑材料被粘接在一起，其他地方仍為松散粉末。層層粘接后就得到一個(gè)三維空間實(shí)體，去除粉末并進(jìn)行后燒結(jié)就得到所要求的原型或零件，又稱三維打印、多層打印，陶瓷殼法。焊接成型技術(shù)，用焊接設(shè)備及工藝方法，制成全由焊縫金屬組成的零件，也稱融化成型、全焊接金屬零件制造技術(shù)。這種方法的本質(zhì)，就是采用現(xiàn)有的各種成熟的焊接技術(shù)用逐層堆焊的方法制造零件。其它技術(shù)三維噴涂粘接，使用粉末材料和粘接劑，按原型67第一部分先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)

第二部分制造自動(dòng)化技術(shù)

第三部分微機(jī)械系統(tǒng)

第四部分先進(jìn)管理模式目錄第一部分先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)

第二部分制造自動(dòng)化技術(shù)

68制造是通過(guò)能量與信息的輸入將原材料變換成產(chǎn)品的過(guò)程。自動(dòng)化：規(guī)劃、管理、組織、控制與操作60年代：擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模70年代：降低生產(chǎn)成本80年代：提高產(chǎn)品質(zhì)量90年代：快速響應(yīng)市場(chǎng)制造是通過(guò)能量與信息的輸入將原材料變換成產(chǎn)品的過(guò)程。69剛性自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床柔性制造系統(tǒng)CIMS并行工程工廠子網(wǎng)廣域網(wǎng)信息高速公路全球通訊網(wǎng)絡(luò)智能制造計(jì)算智能制造智能敏捷制造虛擬組織制造資源組織全球化全球制造剛性技術(shù)柔性柔性系統(tǒng)決策敏捷全球單元系統(tǒng)集成自動(dòng)化性性40-5060708090年代剛性自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床柔性制造系統(tǒng)CIMS并行工程工廠子網(wǎng)廣域網(wǎng)70制造自動(dòng)化技術(shù)特征分布式、協(xié)同處理強(qiáng)調(diào)人和知識(shí)的作用智能化集成（4M，Modeling、Manufacturing、Measurement、Manipulation）網(wǎng)絡(luò)化和全球化制造自動(dòng)化技術(shù)特征分布式、協(xié)同處理71制造自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)基于并行工程CAD/CAPP/CAM/PDM技術(shù)面向自動(dòng)化的虛擬制造技術(shù)虛擬加工、虛擬控制、虛擬裝配、虛擬檢測(cè)、虛擬評(píng)價(jià)傳感與檢測(cè)技術(shù)機(jī)器人化制造技術(shù)（傳輸、裝配、加工）制造自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)基于并行工程CAD/CAPP/CAM/PD72先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件73先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件74汽車轉(zhuǎn)向器干涉檢查示例：汽車轉(zhuǎn)向器干涉檢查示例：75CAPP系統(tǒng)CAPP系統(tǒng)76CAPP系統(tǒng)CAPP系統(tǒng)77先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件78先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件79先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件80先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件81先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件82先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件83先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件842.2協(xié)同設(shè)計(jì)網(wǎng)站——遠(yuǎn)程輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)2.2協(xié)同設(shè)計(jì)網(wǎng)站——遠(yuǎn)程輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)852.3三維設(shè)計(jì)軟件共享系統(tǒng)2.3三維設(shè)計(jì)軟件共享系統(tǒng)86先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件872.4共享白板和多媒體交流系統(tǒng)2.4共享白板和多媒體交流系統(tǒng)88先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件89先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件90先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件91遠(yuǎn)程文件傳輸遠(yuǎn)程文件傳輸92第一部分先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)

第二部分制造自動(dòng)化技術(shù)

第三部分

微機(jī)械系統(tǒng)

第四部分先進(jìn)管理模式目錄第一部分先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)

第二部分制造自動(dòng)化技術(shù)

93微機(jī)械的概況稱謂：美國(guó)：微型電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）

日本：微機(jī)器

歐洲：微系統(tǒng)按尺寸分類：微小型機(jī)械：1～10mm微機(jī)械：1μm～1mm納米機(jī)械：1nm～1μm現(xiàn)代微機(jī)械加工的特征：高寬比達(dá)到幾十以上幾個(gè)<=W<=幾十個(gè)微米幾十<=H<=幾百個(gè)微米2.具有集光、機(jī)、電性能于一體的生產(chǎn)器件的潛力微機(jī)械的概況稱謂：按尺寸分類：現(xiàn)代微機(jī)械加工的特征：94微機(jī)械的概況--幾種典型產(chǎn)品（1）日本豐田公司早已造出長(zhǎng)4．8毫米的4輪微型汽車美國(guó)斯坦福研究所的微觀“人造肌肉”則可利用“撲打”的方法，帶動(dòng)微型飛機(jī)飛行

美國(guó)林肯實(shí)驗(yàn)室的燃?xì)廨啓C(jī)只有鈕扣般大小，可產(chǎn)生0．64公斤推力麻省理工學(xué)院的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，直徑只有1厘米，推力為13克，可帶動(dòng)50克重的微型飛機(jī)以300公里時(shí)速飛行

德國(guó)的微型直升機(jī)有400毫克重，發(fā)動(dòng)機(jī)直徑1—2毫米，轉(zhuǎn)速高達(dá)每分鐘4萬(wàn)轉(zhuǎn)瑞典皇家理工學(xué)院設(shè)計(jì)微機(jī)械的概況--幾種典型產(chǎn)品（1）日本豐田公司早已造出長(zhǎng)4．95微機(jī)械的概況--幾種典型產(chǎn)品（2）美國(guó)國(guó)家航空航天局準(zhǔn)備要研制重7磅（3．2公斤）的超微航天探測(cè)器廣東工業(yè)大學(xué)與日本筑波大學(xué)生物醫(yī)用微型機(jī)器人，一維二維聯(lián)動(dòng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，位移50umX50um哈爾濱工業(yè)大學(xué)電致伸縮陶瓷驅(qū)動(dòng)二自由度微型機(jī)器人，10umX10um,位移分辨率00.1um微機(jī)械的概況--幾種典型產(chǎn)品（2）美國(guó)國(guó)家航空航天局準(zhǔn)備要研96微機(jī)械材料與微型構(gòu)件硅體材料：?jiǎn)尉Ч琛⒍嗑Ч?、二氧化硅、炭化陶瓷、石英、金剛石、記憶合金、壓電功能材料：電致伸縮材料、形狀記憶材料、永磁材料、受熱變相的凝膠材料微機(jī)械材料與微型構(gòu)件硅體材料：?jiǎn)尉Ч琛⒍嗑Ч?、二氧化硅、炭?7微機(jī)械的應(yīng)用領(lǐng)域

微機(jī)械由于具有狹小空間內(nèi)進(jìn)行作業(yè)而又不擾亂工作環(huán)境和對(duì)象的特點(diǎn)，在航空航天、精密儀器、材料、生物醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用潛力另外，微型機(jī)器人不久的將來(lái)可能出現(xiàn)在戰(zhàn)場(chǎng)上微機(jī)器人擅于管道檢查維修微組裝和微型工廠

微機(jī)械的應(yīng)用領(lǐng)域微機(jī)械由于具有狹小空間內(nèi)進(jìn)行作業(yè)而又不98微機(jī)械的一般結(jié)構(gòu)

典型的MEMS系統(tǒng)

傳感器信號(hào)處理執(zhí)行器外部信息微傳感器微執(zhí)行器微型構(gòu)件

微機(jī)械光學(xué)器件真空微電子器件

電力電子器件

信號(hào)處理的集成電路微機(jī)械的一般結(jié)構(gòu)典型的MEMS系統(tǒng)傳感信號(hào)執(zhí)行外部微傳感99微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--新的設(shè)計(jì)概念（1）

開(kāi)發(fā)微機(jī)械必須建立新的設(shè)計(jì)概念：盡量設(shè)計(jì)無(wú)摩擦結(jié)構(gòu)，不出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，因?yàn)樗械男D(zhuǎn)關(guān)節(jié)都有摩擦力（因?yàn)槲C(jī)械尺寸很小，摩擦力超過(guò)了其它的力，控制了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。）在我們身邊有很多毫米級(jí)的昆蟲(chóng)，它們是開(kāi)發(fā)基于昆蟲(chóng)模型機(jī)械的基礎(chǔ)。微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--新的設(shè)計(jì)概念（1）開(kāi)發(fā)微機(jī)械必須建立新100微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--新的設(shè)計(jì)概念（2）

開(kāi)發(fā)微機(jī)械必須建立新的設(shè)計(jì)概念：我們學(xué)習(xí)昆蟲(chóng)的知識(shí)對(duì)我們研究微型機(jī)械大有好處。昆蟲(chóng)有很多有趣的特征，比如：外部骨骼、彈性關(guān)節(jié)、伸縮肌肉等。這些特點(diǎn)為我們?cè)O(shè)計(jì)微機(jī)械提供了基礎(chǔ)。（昆蟲(chóng)只有104－106個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，它的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，如往復(fù)運(yùn)動(dòng)。但是為什么這些運(yùn)動(dòng)看上去非常協(xié)調(diào)、靈活，這就是我們研制基于昆蟲(chóng)模型機(jī)械的原因。）微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--新的設(shè)計(jì)概念（2）開(kāi)發(fā)微機(jī)械必須建立新101微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--動(dòng)力問(wèn)題

微機(jī)械的動(dòng)力問(wèn)題

在微機(jī)械領(lǐng)域，由于尺寸及重量的限制，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器基本上都無(wú)法工作。目前，已經(jīng)提出的幾種典型方案如下：

形狀記憶合金（SMA）微驅(qū)動(dòng)器DNA驅(qū)動(dòng)超聲馬達(dá)（USM）驅(qū)動(dòng)

微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--動(dòng)力問(wèn)題微機(jī)械的動(dòng)力問(wèn)題102形狀記憶合金（SMA）微驅(qū)動(dòng)器原理：利用合金的相變(熱彈性馬氏體相變)來(lái)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的，它可直接實(shí)現(xiàn)各種直線運(yùn)動(dòng)或曲線運(yùn)動(dòng)軌跡，而不需任何機(jī)械傳動(dòng)裝置。優(yōu)點(diǎn)：1.形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器可做成非常簡(jiǎn)單的形式2.形狀記憶合金制作的驅(qū)動(dòng)器便于實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制3.具有傳感功能4.所需的電源電壓較低，易與控制電路用的電源一致以簡(jiǎn)化系統(tǒng)5.工作時(shí)不存在外摩擦，無(wú)任何噪聲，不會(huì)產(chǎn)生磨粒缺點(diǎn)：效率較低、疲勞壽命較短

微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--

SMA形狀記憶合金（SMA）微驅(qū)動(dòng)器微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--SMA103DNA驅(qū)動(dòng)原理：?jiǎn)喂傻腄NA鏈?zhǔn)巧熘钡模腔パa(bǔ)的DNA遇到一起，就會(huì)形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，因此單股的DNA就會(huì)縮短。優(yōu)點(diǎn)：幾乎不需要我們另外提供任何能量，它的動(dòng)力都是自然界自身所提供的絕對(duì)純凈的能源。缺點(diǎn)：適用范圍有限，只能在液體中工作。微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--

DNA驅(qū)動(dòng)DNA驅(qū)動(dòng)微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--DNA驅(qū)動(dòng)104超聲馬達(dá)驅(qū)動(dòng)原理：利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換成超聲波范圍內(nèi)的機(jī)械振動(dòng)（頻率≥20kHz）來(lái)獲得驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)摩擦耦合將驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子或滑塊的運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：1.不受磁場(chǎng)的干擾、不產(chǎn)生電磁波2.能量密度大,比電磁馬達(dá)大5～10倍

3.結(jié)構(gòu)緊湊

4.結(jié)構(gòu)形式多樣化

5.制動(dòng)和響應(yīng)快

，控制性能好

6.運(yùn)行無(wú)噪音

缺點(diǎn)：1.由于靠摩擦力驅(qū)動(dòng)，存在磨損問(wèn)題，因此工作壽命較短2.高頻振動(dòng)引起溫度升高，影響壓電陶瓷工作的穩(wěn)定性

微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--超聲馬達(dá)驅(qū)動(dòng)（USM）超聲馬達(dá)驅(qū)動(dòng)微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--超聲馬達(dá)驅(qū)動(dòng)（USM）105第一部分先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)

第二部分制造自動(dòng)化技術(shù)

第三部分微機(jī)械系統(tǒng)

第四部分

先進(jìn)管理模式目錄第一部分先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)

第二部分制造自動(dòng)化技術(shù)

106并行工程敏捷制造精益生產(chǎn)綠色制造并行工程107一、并行工程

特點(diǎn)（1）從組織結(jié)構(gòu)上看，CE采用分布式組織結(jié)構(gòu)，將組織結(jié)構(gòu)從層次式轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫媸剑浠窘M織結(jié)構(gòu)是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)組。

（2）從設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)看，CE的工作過(guò)程是集成化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、經(jīng)銷過(guò)程。

（3）從管理上來(lái)看，CE的管理體制中強(qiáng)調(diào)人的作用。

含義并行工程（ConcurrentEngineering)：并行工程是一種對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程（包括制造過(guò)程和支持過(guò)程）進(jìn)行并行的、一體化設(shè)計(jì)的的工作模式。這種工作模式可使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員一開(kāi)始就能考慮到從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)到消亡的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度和用戶要求。

1、并行工程的含義及特點(diǎn)一、并行工程

特點(diǎn)

含義并行工程1082、并行工程的運(yùn)行模式

市場(chǎng)分析產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)裝配設(shè)計(jì)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真和評(píng)估滿意？制造裝配檢驗(yàn)銷售維護(hù)維修設(shè)計(jì)YN2、并行工程的運(yùn)行模式 市場(chǎng)分析產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)1093、并行工程的運(yùn)行特征并行特性整體特性協(xié)同特性多功能的協(xié)同組織機(jī)構(gòu)協(xié)同的設(shè)計(jì)思想?yún)f(xié)同的效率集成特性

人員集成信息集成功能集成技術(shù)集成3、并行工程的運(yùn)行特征并行特性集成特性110二、敏捷制造的含義及特點(diǎn)含義

敏捷制造（Agilemanufacturing）是一種結(jié)構(gòu)，在這個(gè)結(jié)構(gòu)中每一個(gè)公司都能開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品和實(shí)施自己的經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略，構(gòu)成這個(gè)結(jié)構(gòu)的基石是三種基本資源：有創(chuàng)新精神的管理結(jié)構(gòu)和組織；有技術(shù)、有知識(shí)的高素質(zhì)人員；柔性制造技術(shù)和智能制造技術(shù)。敏捷源于這三種制造資源的有效集成。特點(diǎn)重視發(fā)揮人的作用具有好良好的工作環(huán)境柔性的、并行的組織管理機(jī)構(gòu)先進(jìn)的技術(shù)系統(tǒng)基于信息高速公路的虛擬公司用戶的參與二、敏捷制造的含義及特點(diǎn)含義111實(shí)現(xiàn)敏捷制造的方法和存在的問(wèn)題

實(shí)現(xiàn)虛擬公司國(guó)家范圍的工業(yè)制造信息網(wǎng)的建立需要大量投資企業(yè)之間（企業(yè)內(nèi)部的人與人之間）的充分信任與合作實(shí)現(xiàn)敏捷制造的方法和存在的問(wèn)題 實(shí)現(xiàn)虛擬公司國(guó)家范圍的工業(yè)制112三、精良生產(chǎn)引用北京航天航空大學(xué)楊光薰教授給精良生產(chǎn)（LeanProduction）下的定義：精良生產(chǎn)是通過(guò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、運(yùn)行方式和市場(chǎng)供求等方面的變革，使生產(chǎn)系統(tǒng)能很快適應(yīng)用戶需求不斷變化，并能使生產(chǎn)過(guò)程中一切無(wú)用的、多余的東西被精簡(jiǎn)，最終達(dá)到包括市場(chǎng)供銷在內(nèi)的生產(chǎn)的各方面最好的結(jié)果。1、精良生產(chǎn)的含義三、精良生產(chǎn)引用北京航天航空大學(xué)楊光薰教授給精1132、精良生產(chǎn)的特點(diǎn)（一）強(qiáng)調(diào)人的作用，以人為中心（二）以簡(jiǎn)化為手段，去除生產(chǎn)中一切不增值的工作簡(jiǎn)化組織機(jī)構(gòu)是精良生產(chǎn)的先決條件簡(jiǎn)化與協(xié)作廠的關(guān)系簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程，減少非生產(chǎn)性費(fèi)用簡(jiǎn)化產(chǎn)品檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)一體化的質(zhì)量保證

（三）不斷改進(jìn)，以“盡善盡美”為最終目標(biāo)2、精良生產(chǎn)的特點(diǎn)（一）強(qiáng)調(diào)人的作用，以人為中心114四、綠色制造在生產(chǎn)過(guò)程中采用各種高新技術(shù)，使生產(chǎn)過(guò)程中消耗的各種資源盡可能的少，同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的污染盡可能少，這就是綠色加工。對(duì)于制造產(chǎn)品的原材料進(jìn)行慎重的選擇，使本產(chǎn)品可回收再利用，不污染環(huán)境，這就是綠色商品。1、綠色制造的含義四、綠色制造在生產(chǎn)過(guò)程中采用各種高新技術(shù)，使生產(chǎn)過(guò)程中消耗的1152、綠色制造的體系結(jié)構(gòu)綠色制造技術(shù)綠色生產(chǎn)技術(shù)綠色商品低能源消耗低環(huán)境污染耗用材料少不污染環(huán)境節(jié)約能源易回收再利用2、綠色制造的體系結(jié)構(gòu)綠色制造技術(shù)綠色生產(chǎn)技術(shù)綠116綠色設(shè)計(jì)材料選擇制造環(huán)境設(shè)計(jì)(包括重組)工藝設(shè)計(jì)產(chǎn)品包裝方案設(shè)計(jì)產(chǎn)品回收處理方案設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能源生產(chǎn)廢棄物制造加工過(guò)程產(chǎn)品裝配產(chǎn)品包裝產(chǎn)品使用維修產(chǎn)品壽命終結(jié)原材料供應(yīng)(包括產(chǎn)品材料、包裝材料、輔助材料等產(chǎn)品拆卸原材料生產(chǎn)自然資源其材料可再生的零部件可修補(bǔ)或改制的零部件可重用的零部件廢棄物可再生廢棄物處理不可再生綠色設(shè)計(jì)材料選擇制造環(huán)境工藝設(shè)計(jì)產(chǎn)品產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)能源117武漢理工大學(xué)盛步云教授、博導(dǎo)中職國(guó)培機(jī)械制造與控制專業(yè)

先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)武漢理工大學(xué)盛步云教授、博導(dǎo)先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)1181、先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)(OptimizeDesign)虛擬設(shè)計(jì)(VirtualDesign)有限元分析(InfiniteAnalysis)可靠性設(shè)計(jì)(ReliabilityDesign)1、先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)(OptimizeDesign)119先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件1202、加工、成形制造技術(shù)——將原材料、半成品加工成為產(chǎn)品的方法和過(guò)程?！尚喂に嚾コ尚问芷瘸尚味逊e成形生成成形2、加工、成形制造技術(shù)——將原材料、半成品加工成為產(chǎn)品的方法121加工精度不斷提高加工速度得到提高材料科學(xué)的變革重大裝備促進(jìn)——大型、大容量、高效率優(yōu)質(zhì)清潔表面工程熱成形過(guò)程數(shù)值模擬5um(3um)精密加工0.3-3um超精密0.03-0.3納米<0.03um2.1發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)加工精度不斷提高2.1發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)122成形技術(shù)——鑄造：輕量化、精確化、強(qiáng)韌化、復(fù)合化、無(wú)污染鍛造：凈成形CAE相結(jié)合焊接：高能密度焊接發(fā)展，柔性化、智能化、自動(dòng)化快速原型、激光表面處理計(jì)算機(jī)模擬、虛擬制造2.1發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)成形技術(shù)——鑄造：輕量化、精確化、強(qiáng)韌化、復(fù)合化、無(wú)污染2.1233精密潔凈鑄造工藝精密、潔凈、高效無(wú)機(jī)化學(xué)粘接劑型砂——水玻璃、水泥有機(jī)化學(xué)粘接劑型砂——植物油金屬型鑄造工藝擠壓鑄造技術(shù)消失（氣化）模）鑄造技術(shù)3精密潔凈鑄造工藝精密、潔凈、高效1243.1壓力鑄造高壓力：幾到幾十Mpa~5000Mpa短時(shí)間：0.02s~0.2s高速度：0.5m/s~50m/s120m/s3.1壓力鑄造高壓力：幾到幾十Mpa~5000Mpa125先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件1263.1壓力鑄造開(kāi)發(fā)新型的壓射控制系統(tǒng)（致密薄件）新壓鑄工藝（消除缺陷，提高質(zhì)量）開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新的壓鑄合金材料（金屬基復(fù)合材料MMCs、壓鑄鎂合金、高鋁鋅基合金）開(kāi)發(fā)和應(yīng)用快速原型制造技術(shù)開(kāi)展CAD/CAM/CAE系統(tǒng)研究與應(yīng)用3.1壓力鑄造開(kāi)發(fā)新型的壓射控制系統(tǒng)（致密薄件）1273.2擠壓鑄造技術(shù)1937蘇聯(lián)問(wèn)世——液態(tài)金屬模壓——液壓模鍛——液壓鑄造定義：澆入金屬型中的液態(tài)金屬，在通過(guò)沖頭傳遞壓力作用下進(jìn)行填充、成型和凝固結(jié)晶。3.2擠壓鑄造技術(shù)1937蘇聯(lián)問(wèn)世——液態(tài)金屬模壓——液壓128先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件129特點(diǎn)尺寸精度高、粗糙度低鑄件在凝固過(guò)程中能得到有效補(bǔ)縮、無(wú)鑄造缺陷組織致密性好、晶粒細(xì)化、力學(xué)性能好無(wú)澆冒口，減少液態(tài)金屬消耗特點(diǎn)尺寸精度高、粗糙度低1303.3消失模鑄造（EPC）原理：發(fā)泡成型機(jī)制成泡末塑料模樣（鑄件和澆注系統(tǒng)模樣）粘結(jié)成實(shí)體模組、涂刷特制涂料、干燥放入特制砂箱、填入干砂三維振動(dòng)緊實(shí)、抽真空澆鑄泡沫模型氣化消耗被金屬置換3.3消失模鑄造（EPC）原理：131先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件132特點(diǎn)近無(wú)余量新型成型工藝（無(wú)須取模、無(wú)分型面、無(wú)泥砂芯、無(wú)飛邊、無(wú)拔模斜度、重量減少30-40%）鑄件精度高、缺陷少無(wú)環(huán)境公害，易實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)方便逐漸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（通過(guò)粘結(jié)一次鑄造）簡(jiǎn)化砂處理工序、減少占地面積、降低設(shè)備費(fèi)用特點(diǎn)近無(wú)余量新型成型工藝（無(wú)須取模、無(wú)分型面、無(wú)泥砂芯、無(wú)1334精確高效金屬塑性成型工藝傳統(tǒng)：雜制軋制、擠壓、拉拔、鍛造、沖壓超塑成型、等溫成型、輥鍛和鍥橫軋技術(shù)、粉末成型工藝4精確高效金屬塑性成型工藝1344.1超塑等溫成形超塑性：材料在低載荷作用下，拉伸變形的伸長(zhǎng)率大于100%（黑色：40%、有色：60%已知材料200多種（鋅、鋁、銅、鈦合金）關(guān)鍵在：材料4.1超塑等溫成形超塑性：材料在低載荷作用下，拉伸變形的135先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件136先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件137成形特點(diǎn)形狀復(fù)雜的工件可一次成形組織細(xì)小、均勻、性能好、穩(wěn)定變形抗力小---無(wú)加工硬化流動(dòng)應(yīng)力對(duì)應(yīng)變速率的變化敏感制件精度高成形特點(diǎn)形狀復(fù)雜的工件可一次成形138超塑性分類微晶組織超塑（恒溫超塑性或結(jié)構(gòu)超塑性）晶粒小于10um，變形溫度大于0.5Tm（材料熔點(diǎn)溫度）恒定，應(yīng)變速率低相變超塑性（變溫超塑性或動(dòng)態(tài)超塑性）在一定的溫度和負(fù)荷下，反復(fù)循環(huán)相變而獲得高伸長(zhǎng)率。普通碳鋼160次循環(huán)伸長(zhǎng)率達(dá)到500%其它超塑性材料超塑性分類微晶組織超塑（恒溫超塑性或結(jié)構(gòu)超塑性）139超塑性工藝應(yīng)用氣壓成形原理：使毛坯的外側(cè)或內(nèi)側(cè)形成一個(gè)封閉的壓力空間，在壓縮空氣的氣壓作用下，坯料產(chǎn)生超塑性變形，逐步向模具型面靠近，直至同模具完全貼合，形成零件凸模法、凹模法真空成型超塑性工藝應(yīng)用氣壓成形140先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件1414.2粉末成形工藝粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末（混合物）作為原料，經(jīng)過(guò)成形燒結(jié)，制取金屬材料、復(fù)合材料的工藝技術(shù)——其生產(chǎn)工藝與陶瓷工藝類似——金屬陶瓷法4.2粉末成形工藝粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末（142基本工序原料粉末制取將金屬粉末成形——坯塊燒結(jié)——使制品具有最終的物理、化學(xué)和力學(xué)性能基本工序原料粉末制取143粉末冶金鍛造工藝原理：金屬粉末經(jīng)壓實(shí)后燒結(jié)，在用燒結(jié)體作為鍛造毛坯進(jìn)行鍛造粉末冷壓燒結(jié)加熱鍛造熱處理機(jī)加工成品準(zhǔn)備預(yù)制坯制取預(yù)制坯鍛造后處理與加工粉末冶金鍛造工藝原理：金屬粉末經(jīng)壓實(shí)后燒結(jié)，在用燒結(jié)體作為鍛1444高效優(yōu)質(zhì)焊接切割技術(shù)精密焊接特殊環(huán)境下焊接現(xiàn)代切割技術(shù)4高效優(yōu)質(zhì)焊接切割技術(shù)精密焊接1454.1精密焊接激光焊接——激光加熱焊接部位電子束焊接——在真空條件下，聚焦后被加速的電子束高速?zèng)_擊工件焊接部位擴(kuò)散焊接——可連接物理化學(xué)性能差別很大的異種材料，固態(tài)焊接方法（如陶瓷與金屬）焊熔近終成形——快速成形方法之一4.1精密焊接激光焊接——激光加熱焊接部位1464.2特殊環(huán)境下焊接空間焊接水下焊接4.2特殊環(huán)境下焊接空間焊接1474.3現(xiàn)代切割技術(shù)激光切割等離子切割超聲切割高壓水射流切割4.3現(xiàn)代切割技術(shù)激光切割1484.4激光切割利用聚焦的高功率密度光束照射工件，使被照射處的材料迅速熔化、氣化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)4.4激光切割利用聚焦的高功率密度光束照射工件，使被照射處1494.5等離子切割等離子：是高度電離的氣體，是由氣體原子或分子電離后，離解成帶正電荷的離子和負(fù)電荷的電子所組成，正負(fù)電荷相等，因此稱為等離子。原理：利用高溫、高速的等離子弧及其焰流使工件材料融化、蒸化緩和氣化并被吹離機(jī)體。等離子體能量高度集中，電流密度高、等離子弧溫度高（11000-28000度）普通電弧5000-8000度、速度高（800-2000m/s)4.5等離子切割等離子：是高度電離的氣體，是由氣體原子或分150先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件151特點(diǎn)能切割氧氣割難以切割的各種金屬材料切割厚度不大的金屬時(shí)，速度快，是普通切割的5-6倍切割面光潔、熱變形小切口寬度和切割斜角較大，與切割厚度有關(guān)切割厚度不及氣割特點(diǎn)能切割氧氣割難以切割的各種金屬材料1524.6超聲切割原理：利用超聲振動(dòng)的工具在有磨料的液體介質(zhì)中或干磨料中，產(chǎn)生磨料的沖擊、震顫、液壓沖擊及由此產(chǎn)生的氣蝕作用去除材料，特別適合硬脆材料切割4.6超聲切割原理：利用超聲振動(dòng)的工具在有磨料的液體介質(zhì)中153先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件154特點(diǎn)適合加工硬脆材料，尤其適合非金屬硬脆材料，或硬質(zhì)耐熱導(dǎo)電材料，但加工效率低切削力小切割應(yīng)力、熱小，粗糙度低（0.63-0.08）尺寸精度正負(fù)0.03mm,也適合加工薄壁、窄縫、低剛度零件工具可用軟材料做成復(fù)雜形狀，無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可加工復(fù)雜型腔和型面比金剛石刀具切割具有切片薄、切口窄、精度高、生產(chǎn)率高、經(jīng)濟(jì)性好特點(diǎn)適合加工硬脆材料，尤其適合非金屬硬脆材料，或硬質(zhì)耐熱導(dǎo)電1554.7高壓水射流切割原理：利用水或水中加添加劑的液體，經(jīng)水泵至增壓器，再經(jīng)儲(chǔ)掖蓄能器使高壓液體流動(dòng)平穩(wěn)，最后有人造藍(lán)寶石噴嘴形成300-900m/s的高速液體束流，噴射到工件表面，從而去除材料的加工。高速液體束流能量密度：102W/mm2

流量7.5L/min4.7高壓水射流切割原理：利用水或水中加添加劑的液體，經(jīng)水156先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件157特點(diǎn)加工精度高:0.075-0.1mm，切邊質(zhì)量好液體束流能量密度高，流速高，工件切縫窄0.075-0.4mm加工產(chǎn)物混入液體排出，無(wú)灰塵、無(wú)污染加工區(qū)溫度低，不產(chǎn)生熱量，適合木材、紙張、皮革材料的加工設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，易實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工特點(diǎn)加工精度高:0.075-0.1mm，切邊質(zhì)量好1585.表面工程技術(shù)定義：通過(guò)改變固態(tài)金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程理論基礎(chǔ)：表面分析技術(shù)、表面物理、表面化學(xué)應(yīng)用理論：表面失效分析、摩擦與磨損理論、表面腐蝕與防護(hù)理論、表面結(jié)合和復(fù)合理論目的：弄清各類固態(tài)材料表面失效機(jī)理，并綜合運(yùn)用各種表面技術(shù)提高材料的抵御環(huán)境作用的能力，實(shí)施特定的表面加工來(lái)制造構(gòu)件、另部件和元器件5.表面工程技術(shù)定義：通過(guò)改變固態(tài)金屬表面或非金屬表面的形159方法覆蓋層技術(shù)：電鍍、電刷鍍、涂裝、粘結(jié)、堆焊、噴涂、塑料粉末涂敷、搪瓷涂敷、真空鍍膜、鍍膜，貼片機(jī)械、物理化學(xué)方法：改變材料形貌、化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)——噴丸、熱處理、激光表面處理、等離子擴(kuò)滲處理綜合兩種或以上方法的復(fù)合表面處理：等離子噴涂與激光輻射、熱噴涂與噴丸、化學(xué)熱處理與電鍍、化學(xué)熱處理與氣相沉積方法覆蓋層技術(shù)：電鍍、電刷鍍、涂裝、粘結(jié)、堆焊、噴涂、塑料粉1605.1表面改性技術(shù)指采用某種工藝手段使材料表面獲得與基體材料的組織結(jié)構(gòu)、性能不同的一種技術(shù)。既發(fā)揮基體的力學(xué)性能，又獲得表面的各種特殊性能傳統(tǒng)方法：噴丸、表面熱處理、化學(xué)熱處理清潔技術(shù)：等離子體、激光、電子束等5.1表面改性技術(shù)指采用某種工藝手段使材料表面獲得與基體材161先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件1625.2表面覆層技術(shù)在工件表面制備各種特殊功能的覆蓋層，用極少量材料達(dá)到大量昂貴整體材料所能起到或難以起到的作用，同時(shí)極大地降低制造成本——廣泛用于修復(fù)產(chǎn)品5.2表面覆層技術(shù)在工件表面制備各種特殊功能的覆蓋層，用極163先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件1646超高速加工技術(shù)定義：采用超硬材料刀具、磨具和能可靠實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的高精度、高自動(dòng)化、高柔性的制造設(shè)備，以極大提高切削速度來(lái)達(dá)到提高切除率、加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代制造加工技術(shù)。（標(biāo)志）范圍：鋁合金2000－7500m/min鑄鐵900－5000m/min鋼600－3000m/min，鈦合金150－1000m/min車削700－7000m/min，銑削300－6000m/min鉆削200－1100m/min，磨削150m/s6超高速加工技術(shù)定義：采用超硬材料刀具、磨具和能可靠實(shí)現(xiàn)1656.1超高速加工關(guān)鍵技術(shù)超高速切削機(jī)理大功率超高速主軸單元高加減速直線進(jìn)給電機(jī)超硬耐磨長(zhǎng)壽命刀具材料及結(jié)構(gòu)安全裝置以及高性能CNC控制系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)6.1超高速加工關(guān)鍵技術(shù)超高速切削機(jī)理1666.2超高速切削機(jī)理薩洛蒙曲線A不能切削B區(qū)高速切削C區(qū)切削速度切削溫度6.2超高速切削機(jī)理薩洛蒙曲線A不能切削B區(qū)高速切削C區(qū)切1676.3大功率超高速主軸單元主軸材料、結(jié)構(gòu)、軸承超過(guò)高速主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及熱態(tài)特性柔性主軸及其軸承的彈性支撐技術(shù)潤(rùn)滑與冷卻技術(shù)主軸系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)美國(guó)福特臥式加工中心（動(dòng)靜壓軸承）15000rpm日本東莊大學(xué)CNC平磨3000，東芝氣浮軸承30000德國(guó)KAAP公司磁懸浮軸承60000－100000rpm6.3大功率超高速主軸單元主軸材料、結(jié)構(gòu)、軸承1686.4高加減速直線進(jìn)給電機(jī)侍服驅(qū)動(dòng)技術(shù)滾動(dòng)元件技術(shù)監(jiān)測(cè)單元技術(shù)安全防護(hù)技術(shù)冷卻潤(rùn)滑技術(shù)從8－12m/min發(fā)展到30－50m/min一般18－20m/min60m/min6.4高加減速直線進(jìn)給電機(jī)侍服驅(qū)動(dòng)技術(shù)1697超精密加工技術(shù)一般加工10um,Ra0.3-0.8um精密加工10um-0.1um,Ra0.3-0.03um超精密加工0.1-0.01umRa0.03-0.05um納米加工<10-3umRa<0.005um7超精密加工技術(shù)一般加工10um,170先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件1717.1關(guān)鍵技術(shù)加工方法與機(jī)理（微量切除表層）材料技術(shù):加工工具與被加工材料加工設(shè)備及其基礎(chǔ)元件7.1關(guān)鍵技術(shù)加工方法與機(jī)理（微量切除表層）1728快速原型制造技術(shù)的概念原型 原型（Prototype)是指用來(lái)建造未來(lái)模型或系統(tǒng)基礎(chǔ)的一個(gè)初始模型或系統(tǒng)。它能基本代表零部件性質(zhì)和功能，但不具備或不完全具備零部件的功能?？焖僭椭圃?原型制造（Prototyping)是設(shè)計(jì)、建造原型的過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，物體成型的方式分為三類：去除成型、添加成型和靜尺寸成型，原型制造也是如此。8快速原型制造技術(shù)的概念原型173快速原型制造技術(shù)的分類按采用的原材料分類：液體聚合、固化粉末燒結(jié)與粘結(jié)絲材、線材熔化粘結(jié)膜、板材層合按制造工藝原理分類：立體印刷成型層合實(shí)體制造選域激光燒結(jié)熔融沉積制模三維噴涂粘結(jié)焊接成型數(shù)碼累計(jì)造型快速原型制造技術(shù)的分類按采用的原材料分類：按制造工藝原理分類174快速原型制造技術(shù)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀1892年美國(guó)人JFblanther獲得了用層合方法制作三維地圖模型的專利，可以說(shuō)是近代分層制造方法的開(kāi)端。1979年，日本東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所中川威雄教授發(fā)明疊層模型造型法。80年，小玉秀蘭提出了光造型法，并于81年首次發(fā)表了快速原型制造技術(shù)的論文。美國(guó)UVP公司的C.Whull完成了系統(tǒng)SLA-1（StereoLithographyApparatus，立體印刷成型），之后與他人創(chuàng)辦3DSystem公司，研制出了掩膜式的原型制造系統(tǒng)。1984年，MFeygin提出了層合實(shí)體概念。1986年，美國(guó)人S.Crump提出了熔融沉積造型設(shè)想。在多家快速原型制造設(shè)備公司中，3DSystem公司生產(chǎn)的快速原型制造系統(tǒng)在國(guó)際上占有60%的份額。90年代，快速原型制造技術(shù)服務(wù)中心年平均增長(zhǎng)40%以上?？焖僭椭圃旒夹g(shù)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀1892年美國(guó)人JFbla175立體印刷成型 立體印刷成型是目前世界上研究最深入、技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種快速成型方法。 它以光敏樹(shù)脂（如丙烯基樹(shù)脂）為原料采用計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光以預(yù)定原型各分層截面的輪廓為軌跡逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)的樹(shù)脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)后固化，從而形成的一個(gè)薄層截面。當(dāng)一層固化后，向上（下）移動(dòng)工作臺(tái)，在剛固化的樹(shù)脂表面布放一層新的液態(tài)樹(shù)脂，再進(jìn)行新一層掃描、固化。如此重復(fù)至整個(gè)原型制造完畢。立體印刷成型 立體印刷成型是目前世界上研究最深入、技176立體印刷成型的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型分層處理工作臺(tái)置位激頭照射光敏樹(shù)脂后續(xù)處理重復(fù)三維CAD系統(tǒng)中造型STL格式←CAD模型系統(tǒng)控制系統(tǒng)操縱立體印刷成型的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型分層處理工作臺(tái)置位激頭照177層合實(shí)體制造 層合實(shí)體制造又稱分層實(shí)體造型、分層物體制造等。它采用激光器按照CAD分層模型所獲得的數(shù)據(jù)，用激光束將單面涂有熱溶膠的薄膜材料或其他材料的箔帶切割成欲制原型在該層平面的內(nèi)外輪廓，再通過(guò)加熱輥加熱，使剛剛切好的一層與下面已切割層粘接在一起。通過(guò)逐層切割、粘合，最后將不需要的材料剝離，得到欲求的原型。 層合實(shí)體制造工藝與立體印刷成型工藝的主要區(qū)別在于將立體印刷成型中的光致樹(shù)脂固化的掃描運(yùn)動(dòng)變?yōu)榧す馇懈畋∧み\(yùn)動(dòng)，它使用低能二氧化碳激光器，成型的制件無(wú)內(nèi)應(yīng)力、無(wú)變形，因而精度較高。層合實(shí)體制造 層合實(shí)體制造又稱分層實(shí)體造型、分層物體制造等。178層合實(shí)體制造的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型切片處理工作臺(tái)置位激光頭切紙后續(xù)處理重復(fù)三維CAD系統(tǒng)中造型使用切片軟件系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制、提供數(shù)據(jù)層合實(shí)體制造的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型切片處理工作臺(tái)置位激光頭179選域激光燒結(jié) 選域激光燒結(jié)，借助精確引導(dǎo)的激光束使材料粉末燒結(jié)成熔融合凝固成三維原型或制件。即成型機(jī)按照計(jì)算機(jī)輸出的原型分層輪廓，采用激光束在指定路徑上選擇性地掃描并熔融工作臺(tái)上很?。?00～200μm）且均勻鋪層的材料粉末，由分層圖形所選擇的掃描區(qū)域內(nèi)的粉末被激光束熔融，連結(jié)在一起，而未在該區(qū)域內(nèi)的粉末仍然是松散的。當(dāng)一層掃描完畢，向上（或下）移動(dòng)工作臺(tái)，控制完成新一層燒結(jié)。全部燒結(jié)后去掉多余的粉末，再進(jìn)行打磨、烘干等處理便獲得原型或零件。選域激光燒結(jié) 選域激光燒結(jié)，借助精確引導(dǎo)的激光束使材料粉末燒180選域激光燒結(jié)的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型切片處理工作臺(tái)置位激光燒結(jié)粉末后續(xù)處理重復(fù)三維CAD系統(tǒng)中造型使用切片軟件系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制、提供數(shù)據(jù)選域激光燒結(jié)的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型切片處理工作臺(tái)置位激光燒181熔融沉積造型 熔融沉積造型采用熱熔噴頭，使半流動(dòng)狀態(tài)的材料按CAD分層數(shù)據(jù)控制的路徑擠壓并沉積在指定的位置凝固成型，逐層沉積、凝固后形成整個(gè)原型或零件。這一技術(shù)又稱為熔化堆積法、熔融擠出成模等。熔融沉積造型 熔融沉積造型采用熱熔噴頭，使半流動(dòng)狀態(tài)的材料按182熔融沉積造型的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型切片處理工作臺(tái)置位液體凝固成型后續(xù)處理重復(fù)三維CAD系統(tǒng)中造型使用切片軟件系統(tǒng)控制加熱、擠壓控制液體熔融沉積造型的工藝過(guò)程模型設(shè)計(jì)對(duì)模型切片處理工作臺(tái)置位液體凝183其它技術(shù)三維噴涂粘接，使用粉末材料和粘接劑，按原型 或零件分層截面輪廓，噴頭在每一層鋪好的材料粉末層上有選擇的噴吐粘接劑，噴過(guò)粘接劑的路徑材料被粘接在一起，其他地方仍為松散粉末。層層粘接后就得到一個(gè)三維空間實(shí)體，去除粉末并進(jìn)行后燒結(jié)就得到所要求的原型或零件，又稱三維打印、多層打印，陶瓷殼法。焊接成型技術(shù)，用焊接設(shè)備及工藝方法，制成全由焊縫金屬組成的零件，也稱融化成型、全焊接金屬零件制造技術(shù)。這種方法的本質(zhì)，就是采用現(xiàn)有的各種成熟的焊接技術(shù)用逐層堆焊的方法制造零件。其它技術(shù)三維噴涂粘接，使用粉末材料和粘接劑，按原型184第一部分先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)

第二部分制造自動(dòng)化技術(shù)

第三部分微機(jī)械系統(tǒng)

第四部分先進(jìn)管理模式目錄第一部分先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)

第二部分制造自動(dòng)化技術(shù)

185制造是通過(guò)能量與信息的輸入將原材料變換成產(chǎn)品的過(guò)程。自動(dòng)化：規(guī)劃、管理、組織、控制與操作60年代：擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模70年代：降低生產(chǎn)成本80年代：提高產(chǎn)品質(zhì)量90年代：快速響應(yīng)市場(chǎng)制造是通過(guò)能量與信息的輸入將原材料變換成產(chǎn)品的過(guò)程。186剛性自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床柔性制造系統(tǒng)CIMS并行工程工廠子網(wǎng)廣域網(wǎng)信息高速公路全球通訊網(wǎng)絡(luò)智能制造計(jì)算智能制造智能敏捷制造虛擬組織制造資源組織全球化全球制造剛性技術(shù)柔性柔性系統(tǒng)決策敏捷全球單元系統(tǒng)集成自動(dòng)化性性40-5060708090年代剛性自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床柔性制造系統(tǒng)CIMS并行工程工廠子網(wǎng)廣域網(wǎng)187制造自動(dòng)化技術(shù)特征分布式、協(xié)同處理強(qiáng)調(diào)人和知識(shí)的作用智能化集成（4M，Modeling、Manufacturing、Measurement、Manipulation）網(wǎng)絡(luò)化和全球化制造自動(dòng)化技術(shù)特征分布式、協(xié)同處理188制造自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)基于并行工程CAD/CAPP/CAM/PDM技術(shù)面向自動(dòng)化的虛擬制造技術(shù)虛擬加工、虛擬控制、虛擬裝配、虛擬檢測(cè)、虛擬評(píng)價(jià)傳感與檢測(cè)技術(shù)機(jī)器人化制造技術(shù)（傳輸、裝配、加工）制造自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)基于并行工程CAD/CAPP/CAM/PD189先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件190先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件191汽車轉(zhuǎn)向器干涉檢查示例：汽車轉(zhuǎn)向器干涉檢查示例：192CAPP系統(tǒng)CAPP系統(tǒng)193CAPP系統(tǒng)CAPP系統(tǒng)194先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件195先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件196先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件197先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件198先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件199先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件200先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件2012.2協(xié)同設(shè)計(jì)網(wǎng)站——遠(yuǎn)程輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)2.2協(xié)同設(shè)計(jì)網(wǎng)站——遠(yuǎn)程輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022.3三維設(shè)計(jì)軟件共享系統(tǒng)2.3三維設(shè)計(jì)軟件共享系統(tǒng)203先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件2042.4共享白板和多媒體交流系統(tǒng)2.4共享白板和多媒體交流系統(tǒng)205先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件206先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件207先進(jìn)制造技術(shù)盛步云課件208遠(yuǎn)程文件傳輸遠(yuǎn)程文件傳輸209第一部分先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)

第二部分制造自動(dòng)化技術(shù)

第三部分

微機(jī)械系統(tǒng)

第四部分先進(jìn)管理模式目錄第一部分先進(jìn)設(shè)計(jì)加工技術(shù)

第二部分制造自動(dòng)化技術(shù)

210微機(jī)械的概況稱謂：美國(guó)：微型電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）

日本：微機(jī)器

歐洲：微系統(tǒng)按尺寸分類：微小型機(jī)械：1～10mm微機(jī)械：1μm～1mm納米機(jī)械：1nm～1μm現(xiàn)代微機(jī)械加工的特征：高寬比達(dá)到幾十以上幾個(gè)<=W<=幾十個(gè)微米幾十<=H<=幾百個(gè)微米2.具有集光、機(jī)、電性能于一體的生產(chǎn)器件的潛力微機(jī)械的概況稱謂：按尺寸分類：現(xiàn)代微機(jī)械加工的特征：211微機(jī)械的概況--幾種典型產(chǎn)品（1）日本豐田公司早已造出長(zhǎng)4．8毫米的4輪微型汽車美國(guó)斯坦福研究所的微觀“人造肌肉”則可利用“撲打”的方法，帶動(dòng)微型飛機(jī)飛行

美國(guó)林肯實(shí)驗(yàn)室的燃?xì)廨啓C(jī)只有鈕扣般大小，可產(chǎn)生0．64公斤推力麻省理工學(xué)院的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，直徑只有1厘米，推力為13克，可帶動(dòng)50克重的微型飛機(jī)以300公里時(shí)速飛行

德國(guó)的微型直升機(jī)有400毫克重，發(fā)動(dòng)機(jī)直徑1—2毫米，轉(zhuǎn)速高達(dá)每分鐘4萬(wàn)轉(zhuǎn)瑞典皇家理工學(xué)院設(shè)計(jì)微機(jī)械的概況--幾種典型產(chǎn)品（1）日本豐田公司早已造出長(zhǎng)4．212微機(jī)械的概況--幾種典型產(chǎn)品（2）美國(guó)國(guó)家航空航天局準(zhǔn)備要研制重7磅（3．2公斤）的超微航天探測(cè)器廣東工業(yè)大學(xué)與日本筑波大學(xué)生物醫(yī)用微型機(jī)器人，一維二維聯(lián)動(dòng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，位移50umX50um哈爾濱工業(yè)大學(xué)電致伸縮陶瓷驅(qū)動(dòng)二自由度微型機(jī)器人，10umX10um,位移分辨率00.1um微機(jī)械的概況--幾種典型產(chǎn)品（2）美國(guó)國(guó)家航空航天局準(zhǔn)備要研213微機(jī)械材料與微型構(gòu)件硅體材料：?jiǎn)尉Ч?、多晶硅、二氧化硅、炭化陶瓷、石英、金剛石、記憶合金、壓電功能材料：電致伸縮材料、形狀記憶材料、永磁材料、受熱變相的凝膠材料微機(jī)械材料與微型構(gòu)件硅體材料：?jiǎn)尉Ч?、多晶硅、二氧化硅、炭?14微機(jī)械的應(yīng)用領(lǐng)域

微機(jī)械由于具有狹小空間內(nèi)進(jìn)行作業(yè)而又不擾亂工作環(huán)境和對(duì)象的特點(diǎn)，在航空航天、精密儀器、材料、生物醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用潛力另外，微型機(jī)器人不久的將來(lái)可能出現(xiàn)在戰(zhàn)場(chǎng)上微機(jī)器人擅于管道檢查維修微組裝和微型工廠

微機(jī)械的應(yīng)用領(lǐng)域微機(jī)械由于具有狹小空間內(nèi)進(jìn)行作業(yè)而又不215微機(jī)械的一般結(jié)構(gòu)

典型的MEMS系統(tǒng)

傳感器信號(hào)處理執(zhí)行器外部信息微傳感器微執(zhí)行器微型構(gòu)件

微機(jī)械光學(xué)器件真空微電子器件

電力電子器件

信號(hào)處理的集成電路微機(jī)械的一般結(jié)構(gòu)典型的MEMS系統(tǒng)傳感信號(hào)執(zhí)行外部微傳感216微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--新的設(shè)計(jì)概念（1）

開(kāi)發(fā)微機(jī)械必須建立新的設(shè)計(jì)概念：盡量設(shè)計(jì)無(wú)摩擦結(jié)構(gòu)，不出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，因?yàn)樗械男D(zhuǎn)關(guān)節(jié)都有摩擦力（因?yàn)槲C(jī)械尺寸很小，摩擦力超過(guò)了其它的力，控制了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。）在我們身邊有很多毫米級(jí)的昆蟲(chóng)，它們是開(kāi)發(fā)基于昆蟲(chóng)模型機(jī)械的基礎(chǔ)。微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--新的設(shè)計(jì)概念（1）開(kāi)發(fā)微機(jī)械必須建立新217微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--新的設(shè)計(jì)概念（2）

開(kāi)發(fā)微機(jī)械必須建立新的設(shè)計(jì)概念：我們學(xué)習(xí)昆蟲(chóng)的知識(shí)對(duì)我們研究微型機(jī)械大有好處。昆蟲(chóng)有很多有趣的特征，比如：外部骨骼、彈性關(guān)節(jié)、伸縮肌肉等。這些特點(diǎn)為我們?cè)O(shè)計(jì)微機(jī)械提供了基礎(chǔ)。（昆蟲(chóng)只有104－106個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，它的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，如往復(fù)運(yùn)動(dòng)。但是為什么這些運(yùn)動(dòng)看上去非常協(xié)調(diào)、靈活，這就是我們研制基于昆蟲(chóng)模型機(jī)械的原因。）微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--新的設(shè)計(jì)概念（2）開(kāi)發(fā)微機(jī)械必須建立新218微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--動(dòng)力問(wèn)題

微機(jī)械的動(dòng)力問(wèn)題

在微機(jī)械領(lǐng)域，由于尺寸及重量的限制，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器基本上都無(wú)法工作。目前，已經(jīng)提出的幾種典型方案如下：

形狀記憶合金（SMA）微驅(qū)動(dòng)器DNA驅(qū)動(dòng)超聲馬達(dá)（USM）驅(qū)動(dòng)

微機(jī)械的設(shè)計(jì)方法--動(dòng)力問(wèn)題微機(jī)械的動(dòng)力問(wèn)題219形狀記憶合金（SMA）微驅(qū)動(dòng)器原理：利用合金的相變(熱彈性馬氏體相變)來(lái)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的，它可直接實(shí)現(xiàn)各種直線運(yùn)動(dòng)或曲線運(yùn)動(dòng)軌跡，而不需任何機(jī)械傳動(dòng)裝置。優(yōu)點(diǎn)：