《先進(jìn)制造技術(shù)（第2版）》 課件 第3章 先進(jìn)制造技術(shù)的原理及應(yīng)用

第三章先進(jìn)制造技術(shù)的原理及應(yīng)用3.1精密與超精密加工技術(shù)3.1.1精密與超精密加工技術(shù)概述超精密加工以不改變工件材料物理特性為前提，以獲得極限的形狀精度、尺寸精度、表面粗糙度、表面完整性（無或極少的表面損傷，包括微裂紋等缺陷、殘余應(yīng)力、組織變化）為目標(biāo)。加工精度在不同時(shí)期的發(fā)展曲線1.精密加工與超精密加工定義精密加工是指加工精度在0.1～lμm之間，表面粗糙度Ra在0.l～0.03μm（稱微米加工）超精密加工的加工精度在0.l～0.01μm，表面粗糙度在0.03～0.005μm（稱為亞微米加工）納微米加工：加工精度在0.01μm以下，表面粗糙度在0.005μm以下。2.精密加工與超精密加工的特點(diǎn)

“蛻化”和“進(jìn)化”加工原則微量切除（極薄切削）形成綜合制造工藝系統(tǒng)與自動(dòng)化聯(lián)系十分緊密特種加工方法和復(fù)合加工方法的出現(xiàn)加工檢測一體化3.精密與超精密加工的應(yīng)用與進(jìn)展

美國是研究最早的國家，處于世界領(lǐng)先地位，以發(fā)展國防尖端技術(shù)為主要目標(biāo)。英國的克蘭菲爾德精密工程研究所有較高聲譽(yù)日本起步較晚，發(fā)展最快，以民品應(yīng)用為主要對(duì)象我國在70年代末期有長足進(jìn)步，80年代中期出現(xiàn)了具有世界水平的超精密機(jī)床和部件金剛石刀具車削直徑10~20μm的微針，使用精密磨削已加工出8μm鎢針，使用微鉆頭能加工出直徑30~50μm的微孔。1．精密鏡面磨削和平面研磨技術(shù)1）精密鏡面磨削技術(shù)2）精密平面研磨技術(shù)2．非球曲面和自由曲面精密加工技術(shù)1）非球曲面磨削技術(shù)2）精密自由曲面拋光技術(shù)3）

高精密自由曲面的檢測3.1.2精密加工技術(shù)ELID鏡面磨削技術(shù)ＥＬＩＤ在線電解修整(ElectrolyticIn-processDressing)磨削是在磨削過程中,利用非線性電解修整作用和金屬結(jié)合劑超硬磨料砂輪表層氧化物絕緣層對(duì)電解抑制作用的動(dòng)態(tài)平衡,對(duì)砂輪進(jìn)行連續(xù)修銳修整,使砂輪磨粒獲得恒定的突出量,從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可控、最佳的磨削過程,它適用于硬脆材料進(jìn)行超精密鏡面磨削。非球曲面精密加工技術(shù)磁流體拋光原理:用永久磁鐵或電磁鐵工具，將混有磨料的磁流體吸附在工具端部，對(duì)工件表面進(jìn)行拋光。磁流體拋光用的電磁鐵工具，通電后磁流體可吸附在這工具的端部，進(jìn)行拋光加工。3.1.3精密機(jī)床技術(shù)精密機(jī)床技術(shù)的發(fā)展方向是：在繼續(xù)提高精度的基礎(chǔ)上采用高速切削以提高效率，同時(shí)采用數(shù)控使其自動(dòng)化。3.1.4超精密加工材料功能陶瓷材料舉例用途半導(dǎo)體材料第一代Si、Ge晶體管集成電路電力電子器件光電子器件第二代

GaAs、InP、GaP、InAs、AlP第三代

GaN、SiC、金剛石磁性材料SrO·6Fe2O3、ZnFe2O計(jì)算機(jī)磁芯磁記錄的磁頭與磁介質(zhì)壓電材料水晶（

-SiO2）LiNbO3、LiTaO3BaTiO3、PZT諧振器，阻尼器濾波器，換能器傳感器，驅(qū)動(dòng)器光學(xué)晶體藍(lán)寶石（

-Al2O3）濾光片，激光紅外窗口，半導(dǎo)體襯底片電光晶體GaNGaAs、CdTe半導(dǎo)體照明藍(lán)光激光器紅外激光器工程陶瓷

Si3N4Al2O3SiCZrO2精密耐磨軸承、刀具發(fā)動(dòng)機(jī)部件、噴嘴閥芯、密封環(huán)陶瓷裝甲3.1.5超精密加工精度3.1.6超精密加工技術(shù)1．超精密切削2．超精密磨削3．超精密研磨與拋光超精密切削的分子動(dòng)力學(xué)模擬加工方法材料去除率表面粗糙度對(duì)設(shè)備要求同一批可加工工件SPDT較高高高單ELID磨削高高高多平面研磨中較高中較多CMP低較高低較多離子束拋光低較高專用單典型超精密加工技術(shù)對(duì)比3.1.7超精密加工設(shè)備1.利用軌跡可控的刀具（如單晶金剛石刀具、砂輪等），以極高的空間運(yùn)動(dòng)精度完成具有光學(xué)元部件的加工，典型的設(shè)備如單點(diǎn)金剛石超精密車床、超精密銑床、超精密磨床等，這類超精密加工設(shè)備的主軸及導(dǎo)軌均采用液體靜壓或空氣靜壓軸承2.基于計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成型技術(shù)（ComputerControlledOpticalSurfacing，CCOS）的超精密加工設(shè)備超精密加工設(shè)備

超精密加工機(jī)床主要功能部件：主軸及其驅(qū)動(dòng)裝置導(dǎo)軌及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置微量進(jìn)給裝置3.1.8超精密加工環(huán)境超精密加工必須在超穩(wěn)定的環(huán)境下進(jìn)行。超穩(wěn)定環(huán)境：恒溫、超凈和防振。

3.1.9超精密加工精度的在線檢測及計(jì)量測試對(duì)加工誤差進(jìn)行在線檢測，實(shí)時(shí)建模與動(dòng)態(tài)分析預(yù)報(bào)，再根據(jù)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)對(duì)誤差源進(jìn)行補(bǔ)償，從而消除或減少加工誤差。（a）激光干涉儀

（b）原子力顯微鏡激光干涉儀和原子力顯微鏡3.1.10超精密加工發(fā)展趨勢1）高精度、高效率2）工藝整合化3）大型化、微型化4）在線檢測5）智能化6）綠色化3-1超精密加工技術(shù)分為哪幾類？3-2就目前技術(shù)條件下精密加工和超精密加工是如何劃分的？3-3試說明超精密切削、超精密磨削加工的特點(diǎn)和各自的適應(yīng)場合。3-4超精密加工時(shí)機(jī)床設(shè)備和環(huán)境有何要求？思考與練習(xí)第三章先進(jìn)制造技術(shù)的原理及應(yīng)用3.2高速與超高速加工技術(shù)3.2.1

高速與超高速加工技術(shù)概述薩洛蒙曲線高速與超高速切削特點(diǎn)1）工件熱變形減小、加工精度較高2）有利于保證零件的尺寸、形位精度3）可獲得較好的已加工表面質(zhì)量和較小的表面粗糙度值4）工藝系統(tǒng)振動(dòng)減小5）顯著提高材料切除率、提高生產(chǎn)效率6）加工能耗低，節(jié)省制造資源超高速切削技術(shù)1．超高速切削的刀具技術(shù)1）超高速切削的刀具材料①涂層刀具材料②金屬陶瓷刀具材料③陶瓷刀具材料④PCD刀具材料⑤CBN刀具材料1．超高速切削的刀具技術(shù)2）超高速切削的刀具結(jié)構(gòu)HSK刀柄結(jié)構(gòu)2．超高速切削機(jī)床超高速切削的主軸系統(tǒng)超高速電主軸直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)超高速切削機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)超高速切削機(jī)床結(jié)構(gòu)的變化六桿并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)原理圖Ingersoll公司六腿并聯(lián)機(jī)床3.2.3超高速磨削技術(shù)超高速磨削技術(shù)特點(diǎn)：（1）大幅度提高磨削效率，設(shè)備使用臺(tái)數(shù)少；（2）磨削力小、磨削溫度低、加工表面完整性好；（3）砂輪使用壽命長，有助于實(shí)現(xiàn)磨削加工的自動(dòng)化；（4）實(shí)現(xiàn)對(duì)難加工材料的磨削加工。3.2.3超高速磨削技術(shù)超高速磨削關(guān)鍵技術(shù)1．超高速磨削砂輪1）超高速砂輪的材料2）超高速砂輪的修整2．超高速主軸和超高速軸承1）超高速電主軸技術(shù)2）超高速軸承技術(shù)3．超高速磨削的砂輪平衡技術(shù)與防護(hù)裝置1）機(jī)電式自動(dòng)平衡技術(shù)2）液體注入平衡技術(shù)3）液、汽式平衡技術(shù)1—信號(hào)無線輸送單元；2—緊固法蘭；3—內(nèi)裝電子驅(qū)動(dòng)元件的平衡塊；4—磨床主軸機(jī)電式平衡系統(tǒng)4．磨削液供給系統(tǒng)5．超高速磨削進(jìn)給系統(tǒng)6．磨削狀態(tài)檢測及數(shù)控技術(shù)超高速磨削關(guān)鍵技術(shù)3.2.4超高速銑削技術(shù)1．超高速銑削的技術(shù)特點(diǎn)1）生產(chǎn)效率高，成本低2）加工精度高3）加工表面質(zhì)量好4）適于加工薄壁類精細(xì)零件3.2.4超高速銑削技術(shù)2．超高速銑削的關(guān)鍵技術(shù)超高速銑削刀具幾何角度：超高速銑削高硬度鋼時(shí)，刀具的主要失效形式為刀尖破損，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重考慮提高刀尖的抗沖擊強(qiáng)度。超高速銑削刀具材料：有整體硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、硬質(zhì)合金和立方氮化硼等。3．超高速銑削的銑削方式逆銑順銑3-5在怎樣的速度范圍下加工屬于高速加工？分析高速切削加工所要解決的關(guān)鍵技術(shù)。3-6超高速切削包含哪些相關(guān)技術(shù)？3-7簡述超高速磨削特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)。3-8簡述超高速銑削特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)。思考與練習(xí)3.3特種加工技術(shù)第三章先進(jìn)制造技術(shù)的原理及應(yīng)用3.3.1特種加工技術(shù)概述傳統(tǒng)切削加工缺點(diǎn)：材料難切削：如硬質(zhì)合金、鈦合金、淬火鋼、金剛石、寶石；特殊復(fù)雜表面：如噴氣渦輪機(jī)葉片、整體渦輪、發(fā)動(dòng)機(jī)匣、炮管；超精、光整或特殊要求零件：如航空航天陀螺儀、伺服閥、細(xì)長軸、薄壁零件、彈性元件。

特種加工技術(shù)的定義定義：特種加工技術(shù)是直接借助電能、熱能、聲能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能及特殊機(jī)械能等多種能量或其復(fù)合施加在工件的被加工部位上以實(shí)現(xiàn)材料切除的加工方法特點(diǎn)1）在加工范圍上不受材料的物理、機(jī)械性能限制。能加工硬的、軟的、脆的、耐熱或高熔點(diǎn)金屬及非金屬材料；2）易獲得良好的表面質(zhì)量，殘余應(yīng)力、熱應(yīng)力、熱影響區(qū)、冷作硬化等均比較小；3）易于加工比較復(fù)雜的型面、微細(xì)表面及柔性零件；分類特種加工方法能量來源及形式作用原理英文縮寫電火花加工電火花成型加工電能、熱能熔化、汽化EDM電火花線切割加工電能、熱能熔化、汽化WEDM電解加工電化學(xué)能金屬離子陽極溶解ECM（ELM）電解磨削電化學(xué)能、機(jī)械能陽極溶解、磨削EGM（ECG）電化學(xué)加工電解研磨電化學(xué)能、機(jī)械能陽極溶解、研磨ECH電鑄電化學(xué)能金屬離子陰極沉淀EFM涂鍍電化學(xué)能金屬離子陰極沉淀EPM高能束加工激光束加工激光切割、打孔電能、熱能熔化、汽化LBM激光打標(biāo)記電能、熱能熔化、汽化LBM激光處理、表面改性電能、熱能熔化、相變LBT電子束加工切割、打孔、焊接電能、熱能熔化、汽化EBM離子束加工蝕刻、鍍覆、注入電能、動(dòng)能原子撞擊IBM等離子弧加工切割（噴鍍）電能、熱能熔化、汽化（涂覆）PAM超聲加工切割、打孔、雕刻聲能、機(jī)械能磨料高頻撞擊USM化學(xué)加工化學(xué)銑削化學(xué)能腐蝕CHM化學(xué)拋光化學(xué)能腐蝕CHP光刻化學(xué)能光化學(xué)腐蝕PCM特種加工技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域難加工材料：如鈦合金、耐熱不銹鋼、高強(qiáng)鋼、復(fù)合材料、工程陶瓷、金剛石、紅寶石、硬化玻璃等高硬度、高韌性、高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)材料難加工零件：如復(fù)雜零件三維型腔、型孔、群孔和窄縫等的加工低剛度零件：如薄壁零件、彈性元件等零件的加工以高能量密度束流實(shí)現(xiàn)焊接、切割、制孔、噴涂、表面改性、刻蝕和精細(xì)加工特種加工技術(shù)的發(fā)展趨勢采用自動(dòng)化技術(shù)開發(fā)新工藝方法及復(fù)合工藝趨向精密化研究污染問題是影響和限制有些特種加工應(yīng)用、發(fā)展的嚴(yán)重障礙（如電化學(xué)加工）復(fù)合加工技術(shù)：如電解磨削、電火花磨削3.3.2電火花加工電火花加工：又稱放電加工、電蝕加工，簡稱EDM。是一種利用脈沖放電對(duì)導(dǎo)電材料電蝕來去除多余材料的工藝方法電流密度105-108A/CM2脈沖寬度10-3-10–7S6陰極；7陰極拋出金屬；8融化金屬微粒；9工作液凝固區(qū)域；10放電通道；11陽極；12陽極拋出金屬；13工作液；14氣泡當(dāng)兩電極間的間隙達(dá)到一定距離時(shí)，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產(chǎn)生火花放電。在放電的微細(xì)通道中瞬時(shí)溫度可高達(dá)一萬攝氏度以上，壓力也有急劇變化，使這一點(diǎn)工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化，并爆炸式地飛濺到工作液中迅速冷凝成金屬微粒，被工作液帶走。工件表面留一微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇，兩電極間工作液恢復(fù)絕緣狀態(tài)。下一個(gè)脈沖電壓又在兩電極相對(duì)接近的另一點(diǎn)處擊穿，每秒有成千上萬次脈沖放電作用。工具電極常用導(dǎo)電性良好、熔點(diǎn)較高、易加工的耐電蝕材料，如銅、石墨、銅鎢合金和鉬等。加工中電極損耗小于工件蝕除量。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(diǎn)較高、性能穩(wěn)定的介質(zhì)，如煤油、去離子水和乳化液等。1、加工原理與特點(diǎn)電火花加工必須具備三個(gè)條件：必須采用脈沖電源，以形成瞬時(shí)的脈沖式放電；必須采用自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置，保證工具電極與工件電極間微小的放電間隙；火花放電必須具有足夠大的能量密度，且必須在具有一定的絕緣強(qiáng)度的液體介質(zhì)(工作液)中進(jìn)行。電火花加工工藝特點(diǎn)能加工任何導(dǎo)電的難切削的材料；加工中不存在切削力，因此特別適宜復(fù)雜形狀的工件、低剛度工件及微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工；脈沖參數(shù)可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)，因而可以在同一臺(tái)機(jī)床上完成粗、細(xì)、精三階段的加工；電火花加工的局限性為：加工速度較慢和工具電極存在損耗，影響加工效率和成形精度。2、電火花加工的應(yīng)用（1）電火花穿孔(二維型孔)穿孔加工是指貫通的孔加工，是電火花加工中應(yīng)用最廣的一種。常加工的型孔有圓孔、方孔、多邊形孔、異形孔、曲線孔及小孔、微孔等，例如冷沖模、拉絲模、擠壓模、噴嘴、噴絲頭上的各種型孔和小孔。

電火花加工的型孔（2）電火花型腔加工

電火花型腔加工指三維型腔和型面的加工及電火花雕刻。例如加工鍛模、壓鑄模、擠壓模、膠木模、塑料模等。（3）電火花線切割加工

電火花線切割加工原理電火花線切割加工與電火花成型加工共性表現(xiàn)①線切割加工的電壓、電流波形與電火花加工的基本相似。單個(gè)脈沖也有多種形式的放電狀態(tài)，如開路、正常火花放電、短路及相互轉(zhuǎn)換等。②線切割加工的加工機(jī)理、生產(chǎn)率、表面粗糙度等工藝規(guī)律，材料的可加工性等也都與電火花加工的基本相似，可以加工硬質(zhì)合金等一切導(dǎo)電材料。電火花線切割加工與電火花成型加工比較①省掉了成型的工具電極，大大降低了成型工具電極的設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用及生產(chǎn)周期。②由于電極絲比較細(xì)，可以加工微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜形狀的工件。③由于采用移動(dòng)的長電極絲進(jìn)行加工，使單位長度電極絲的損耗較少，從而對(duì)加工精度的影響比較?、茈娀鸹ň€切割易于實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制自動(dòng)化程序。⑤不能加工盲孔、階梯成型表面。電火花加工其他應(yīng)用方式電火花磨削，可磨削加工精密小孔、深孔、薄壁孔及硬質(zhì)合金小模數(shù)滾刀、成形銑刀的后面電火花共軛回轉(zhuǎn)加工，可加工精密內(nèi)、外螺紋環(huán)規(guī)、內(nèi)錐螺紋、精密內(nèi)、外齒輪等電火花表面強(qiáng)化和刻字加工龍鷹3.電火花加工特性1）電火花加工速度與表面質(zhì)量2）電火花碳渣與排渣3）電火花工件與電極相互損耗4、電火花加工機(jī)床簡介

電火花加工機(jī)床組成：脈沖電源機(jī)床本體間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)器工作液循環(huán)系統(tǒng)低速走絲電火花線切割機(jī)

3.3.3電解加工電解加工(屬電化學(xué)加工，簡稱ECM)是利用金屬在電解液中可以產(chǎn)生陽極溶解的電化學(xué)原理來進(jìn)行加工的一種方法。電解加工原理與特點(diǎn)

電解加工的原理與過程電解加工的優(yōu)點(diǎn)①加工范圍廣，電解加工幾乎可以加工所有的導(dǎo)電材料，并且不受材料的強(qiáng)度、硬度、韌性等機(jī)械、物理性能的限制。它常用于加工硬質(zhì)合金、高溫合金、淬火鋼、不銹鋼等難加工材料。②生產(chǎn)率高，且加工生產(chǎn)率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。③加工質(zhì)量好，可獲得較高加工精度和較低表面粗糙度④可用于加工薄壁和易變形零件⑤工具陰極無損耗。電解加工的弱點(diǎn)

①加工精度和加工穩(wěn)定性不高。②由于陰極和夾具的設(shè)計(jì)、制造及修正困難，周期較長，因而單件小批量生產(chǎn)的成本較高。同時(shí)，電解加工所需的附屬設(shè)備較多，占地面積較大，且機(jī)床需要足夠的剛性和防腐蝕性能，造價(jià)較高。③電解液過濾、循環(huán)裝置龐大，占地面積大，電解液對(duì)設(shè)備有腐蝕作用。④電解液及電解產(chǎn)物容易污染環(huán)境。2．電解加工的應(yīng)用電解整體葉輪深孔擴(kuò)孔電解加工電解去小孔毛刺的原理圖電解磨削電解拋光

3、電解加工機(jī)床簡介

電解加工機(jī)床主要由三部分組成：機(jī)床本體、直流穩(wěn)壓電源、電解液系統(tǒng)。3.3.4激光加工LaserBeamMachining，簡稱LBM

激光加工：激光是能量密度非常高的單色光，當(dāng)激光照射到工件表面，光能被工件吸收并迅速轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生10000℃以上的高溫，從而能在極短的時(shí)間內(nèi)使各種物質(zhì)熔化和氣化，達(dá)到去除材料的目的。3.3.4激光加工固體激光器的工作原理圖激光加工工藝特點(diǎn)

可實(shí)現(xiàn)微細(xì)加工，可實(shí)現(xiàn)0.01mm左右的小孔加工和窄縫切割功率密度高達(dá)107～108

W/cm2，是各種加工方法中最高的一種，幾乎可以加工任何金屬與非金屬材料接觸加工，沒有機(jī)械力，工件無受力變形，加工污染少，并能透過空氣、惰性氣體或透明體對(duì)工件進(jìn)行加工激光打孔（打一個(gè)孔僅0.001s）、切割的速度很高，加工部位周圍的材料幾乎不受熱影響，工件熱變形很小。與現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床相結(jié)合，使激光加工具有加工精度高、可控性好、程序簡單、省料及污染少等特點(diǎn)，易實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化1）激光打孔焦點(diǎn)位置對(duì)孔形的影響激光加工的應(yīng)用

2）激光切割3）激光焊接高強(qiáng)鋁合金的桁條-蒙皮結(jié)構(gòu)焊接激光焊縫40mm4）激光熱處理激光淬火，是用高能激光束快速掃描工件表面，在表面極薄一層的小區(qū)域內(nèi)（光斑大?。┛焖傥漳芰慷箿囟燃眲∩仙?）激光珩磨激光珩磨技術(shù)就是利用具有一定能量密度的激光束，在工件工作表面上形成與潤滑性能要求優(yōu)化匹配的、連續(xù)均勻的，并具有一定密度（間距）、寬度、深度、角度及形狀的儲(chǔ)存和輸送潤滑油的溝槽、紋路或凹腔激光加工的應(yīng)用

3．激光加工設(shè)備①激光器是激光加工的重要設(shè)備，它把電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，產(chǎn)生所需要的激光束。②激光器電源根據(jù)加工工藝要求，為激光器提供所需要的能量，包括電壓控制、儲(chǔ)能電容組、時(shí)間控制及觸發(fā)器等。③光學(xué)系統(tǒng)將光束聚焦并觀察和調(diào)整焦點(diǎn)位置，包括顯微鏡瞄準(zhǔn)、激光束聚焦及加工位置在投影儀上顯示等。④機(jī)械系統(tǒng)主要包括床身、能在三坐標(biāo)范圍內(nèi)移動(dòng)的工作臺(tái)及機(jī)電控制系統(tǒng)等。馬扎克SUPERTURBO-X44激光切割機(jī)3.3.5離子束加工離子束加工是在真空條件下將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過加速、聚焦后，打到工件表面以實(shí)現(xiàn)去除加工離子束加工特點(diǎn)①離子束流密度及離子能量可以精確控制，可以實(shí)現(xiàn)納米（0.001

m）級(jí)的加工精度。②加工在高真空中進(jìn)行，污染少，材料加工表面不氧化，特別適宜加工易氧化的金屬、合金材料和高純度半導(dǎo)體材料。③靠離子轟擊材料表面的原子來實(shí)現(xiàn)的，是一種微觀作用，所以加工應(yīng)力與變形極小，且表面質(zhì)量非常高。④非接觸式加工，不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和變形。⑤加工速度很快，能量使用率可高達(dá)90％。⑥加工過程可自動(dòng)化。⑦電子束加工需要一整套專用設(shè)備和真空系統(tǒng)，價(jià)格較貴離子濺射2．離子束加工的應(yīng)用離子刻蝕離子注入3．離子束加工裝置離子源、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電源聚焦離子束FIB-SEM頻率超過16000Hz的縱波稱為超聲波。16Hz16000Hz正常人耳能聽到的聲音的頻率范圍超聲次聲波速頻率波長3.3.6超聲加工3.3.6超聲加工超聲加工（簡稱USM）也稱超聲波加工，是利用超聲振動(dòng)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、拋磨、液壓沖擊及由此產(chǎn)生的氣蝕作用來去除材料，或給工具或工件沿一定方向施加超聲頻振動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)加工，或利用超聲振動(dòng)使工件相互結(jié)合的加工方法。1．加工原理與特點(diǎn)超聲加工原理超聲加工工藝特點(diǎn)1）不受材料是否導(dǎo)電限制，適合加工各種硬脆材料，特別是不導(dǎo)電的非金屬材料，如玻璃、寶石、陶瓷2）工件表面的宏觀切削力很小，切削應(yīng)力、切削熱很小，不會(huì)引起變形及燒傷，可加工薄壁、窄縫、低剛度零件。3）由于工具可用較軟的材料做出較復(fù)雜的形狀，因此超聲加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單，只需一個(gè)方向輕壓進(jìn)給，操作、維修方便。4）工件材料碎除主要靠磨料，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。5）超聲加工的生產(chǎn)率較低6）與其他加工方法結(jié)合應(yīng)用，如超聲振動(dòng)切削、超聲電火花加工和超聲電解加工等。分類原理及應(yīng)用超聲加工USM，RUM，超聲輔助電火花、激光加工，超聲輔助鉆削、車削、磨削、鉸孔、除毛刺、切槽、雕刻清洗利用超聲使溶液做高頻振動(dòng)，進(jìn)而清除工件表面上液體和固體的污染物，使工件表面達(dá)到一定的潔凈程度超聲焊接靠超聲能量使塑料或金屬片，以及金屬引線局部熔化而焊接在一起聲化學(xué)利用超聲開啟化學(xué)反應(yīng)新通道，加速化學(xué)反應(yīng)新方法超聲分散靠液體的空化作用進(jìn)行，包括乳化、粉碎、霧化、凝膠的液化等無損檢測利用超聲的傳播特性，可測知物體的表面與內(nèi)部缺陷、組織變化等2．超聲加工的應(yīng)用1）深小孔加工2）硬脆材料加工3）超聲復(fù)合加工4）超聲磨削加工3．超聲加工技術(shù)的發(fā)展趨勢1）超聲復(fù)合加工技術(shù)2）微細(xì)超聲加工技術(shù)3）超聲加工過程控制4．超聲波加工機(jī)床簡介超聲波發(fā)生器、超聲波振動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)床本體1—散熱風(fēng)扇；2—波頭安裝桶；3—夾緊機(jī)構(gòu)；4—超聲波變幅桿；5—工具頭；

6—超聲波發(fā)生器；7—水管；8—鋼腳架；9—升降手輪；10—滑板；11—鋼立柱；12—不銹鋼水箱；13—搖臂重錘；14—復(fù)位手柄；15—水泵；16—儲(chǔ)水桶GSR-9800系列超聲波自動(dòng)雕刻機(jī)/打孔機(jī)3.3.7電子束加工利用高能量密度的電子束對(duì)材料進(jìn)行工藝處理的一切方法統(tǒng)稱為電子束加工。包括電子束焊接、打孔、表面處理、熔煉、鍍膜、物理氣相沉積、雕刻、銑切、切割及電子束曝光等。電子束加工工藝按其對(duì)材料作用原理，分為兩大類：熱型：電子束用來把材料加熱到局部汽化點(diǎn)；非熱型：利用電子束來產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，即由電子轟擊使有機(jī)膜層產(chǎn)生聚合作用。1．電子束加工原理1）電子束熱效應(yīng)的利用電子束熱效應(yīng)是將電子束的動(dòng)能在材料表面轉(zhuǎn)化成熱能以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的加工①電子束。精微加工，可完成打孔、切縫和刻槽等工藝②電子束焊接，高真空、低真空、非真空和局部真空電子束焊等③電子束鍍膜，可蒸鍍金屬膜和介質(zhì)膜。④電子束熔煉，包括難熔金屬的精煉，合金材料的制造⑤電子束熱處理，包括金屬材料的局部熱處理，以及對(duì)離子注入后半導(dǎo)體材料的退火等。上述各種電子束加工統(tǒng)稱為高能量密度電子束加工。1—變速裝置；2—高壓電源；3—交流總電源；4—鎢制燈絲；5—電子槍組件；6—聚焦電子束；7—工件；8—真空電子束；9—工作臺(tái)；10—軸承電子束加工示意圖1．電子束加工原理2）電子束化學(xué)效應(yīng)的利用電子束化學(xué)效應(yīng)是利用電子束代替常規(guī)的紫外線照射抗蝕劑以實(shí)現(xiàn)曝光，其中包括：①掃描電子束曝光，用電子束按所需的圖形，以微機(jī)控制進(jìn)行掃描曝光。其特點(diǎn)是圖形變換的靈活性好，分辨率高。②投影電子束曝光，這是一種大面積曝光法，由光電陰極產(chǎn)生大面積平行電子束進(jìn)行曝光。其特點(diǎn)是效率高，但分辨率較差③軟X射線曝光，軟X射線由電子束產(chǎn)生，是一種間接利用電子束的投影曝光法。2．電子束加工的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）由于電子束能夠極其微細(xì)地聚焦，電子束能聚焦成很小的斑點(diǎn)(直徑一般為0.01～0.05毫米)，適合于加工微小的圓孔、異形孔或槽2）電子束能量密度很高，足以使被轟擊的任何材料迅速熔化或汽化，能加工高熔點(diǎn)和難加工材料如鎢、鉬、不銹鋼、金剛石3）電子束能量密度高，因而加工生產(chǎn)率很高。4）電子束加工速度快，工件熱變形??；電子束本身不產(chǎn)生機(jī)械力，無機(jī)械變形問題2．電子束加工的特點(diǎn)5）電子束能量和能量密度的調(diào)節(jié)很容易通過調(diào)節(jié)加速電壓、電子束流和電子束的匯聚狀態(tài)來完成，整個(gè)過程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。6）電子束加工是在真空條件下進(jìn)行的，既不產(chǎn)生粉塵，也不排放有害氣體和廢液，對(duì)環(huán)境幾乎不造成污染，加工表面不產(chǎn)生氧化，特別適合于加工易氧化的金屬及合金材料，以及純度要求極高的半導(dǎo)體材料。7）電子束可將90%以上的電能轉(zhuǎn)換成熱能。此外，電子束的能量集中，損失較小。2．電子束加工的特點(diǎn)缺點(diǎn)：1）由于使用高電壓，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)X射線，必須采取相應(yīng)的安全措施；2）需要在真空裝置中進(jìn)行加工；3）設(shè)備造價(jià)高等，因此，在生產(chǎn)和應(yīng)用上有一定的局限性。3．電子束加工的應(yīng)用電子束加工按其功率密度和能量注入時(shí)間的不同，可分別用于打孔、切割、蝕刻、焊接、熱處理、光刻加工等。1）電子束打孔電子束打孔具有如下優(yōu)點(diǎn)：能加工各種孔，包括異形孔、斜孔、錐孔和彎孔；生產(chǎn)效率高；加工材料范圍廣；加工質(zhì)量好，無毛刺和再鑄層等缺陷。利用電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)的原理，使電子束在工件內(nèi)部偏轉(zhuǎn)，控制電子速度和磁場強(qiáng)度，即可控制曲率半徑，便可以加工一定要求的彎曲孔。2）電子束加工型孔和特殊表面CO2焊機(jī)幾萬元，電子束焊機(jī)200萬4）電子束物理氣相沉積（EB-PVD）技術(shù)利用高速運(yùn)動(dòng)的電子轟擊沉積材料表面，使材料升溫變成蒸氣而凝聚在基體材料表面的一種加工工藝5）電子束表面改性技術(shù)利用電子束的加熱和熔化技對(duì)材料進(jìn)行表面改性。例如，電子束表面淬火、電子束表面熔凝、電子束表面合金化、電子束表面熔覆和制造表面非晶態(tài)層3．電子束加工的應(yīng)用4．電子束加工裝置電子槍、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電源WG-DZW-6C系列電子束焊機(jī)3.3.8復(fù)合加工復(fù)合加工（CombinedMachining，CM）是指用多種能量組合進(jìn)行材料去除的工藝方法，以便能提高加工效率或獲得很高的尺寸精度、形狀精度和表面完整性。復(fù)合加工的方法大多是在機(jī)械加工的同時(shí)，應(yīng)用流體力學(xué)、化學(xué)、光學(xué)、電力、磁力和聲波等能量進(jìn)行綜合加工。1．切削復(fù)合加工（CCM）切削復(fù)合加工（CuttingCombinedMachining，CCM）主要以改善切屑形成過程為目標(biāo)。加熱切削、超聲復(fù)合切削激光輔助車削（LAT）用激光束對(duì)工件切削區(qū)進(jìn)行預(yù)熱，使工件材料局部軟化，可減少（30～70）%切削阻力，改善材料的可加工性，刀具磨損可降低80%左右，干切削過程中的振動(dòng)也大為減少，大大提高了材料切除率。氮化硅Si3N4進(jìn)行干切削時(shí)，由于該材料有極高的抗拉強(qiáng)度，會(huì)使任何刀具都很快破損。超聲輔助鉆削技術(shù)超聲鉆削出口毛刺小且少，切屑為斷續(xù)切屑，表面粗糙度可降低60%，切削力比普通鉆削降低20%左右2．磨削復(fù)合加工（GCM）3．電火花復(fù)合加工4．電解復(fù)合加工5．其他復(fù)合加工直流電源電解槽超聲波發(fā)生器陰極陽極超聲電解加工3.3.9高壓水射流加工高壓水射流切割是利用具有很高動(dòng)能的高速射流進(jìn)行的(有時(shí)又稱為高速水射流加工)與激光、離子束、電子束一樣是屬于高能束加工范疇。序號(hào)時(shí)期國家/人物歷程發(fā)展成果11936年美國和前蘇聯(lián)工程師將水進(jìn)行增壓，形成高壓水射流；利用高能水進(jìn)行采煤、采礦；21950年NormanFranz博士——“水刀之父”Franz將重物致于水柱之上，迫使水從很小的噴嘴流出，獲得了短暫水射流可切割木頭及其他材料；證明了高速會(huì)聚水流有較大的切割能量；31956年前蘇聯(lián)水切割壓力達(dá)到200MPa；利用水可切割巖石；41979年MohamedHashish博士—“加砂水刀之父”于福祿研究室，研究增加水刀切割能量的方法，即在水刀中添加砂料；水刀中添加砂料后幾乎可以切割任何物體；51980年MohamedHashish博士加砂水刀第一次被用于切割金屬、玻璃和混凝土；可切割金屬、玻璃等材料；61983年美國世界第一套商業(yè)化的加砂水刀切割系統(tǒng)問世；被應(yīng)用于汽車玻璃的切割；71996年南京大地水刀第一臺(tái)國產(chǎn)水刀研發(fā)成功；運(yùn)行壓力約為220Mpa；82003年南京大地水刀第一臺(tái)機(jī)器人水刀研發(fā)成功；數(shù)控機(jī)器人用于水切割領(lǐng)域；9至今中、美、德、意、俄等攻破了超高壓水切割技術(shù)，最高壓力可達(dá)到550Mpa；超高壓水切割技術(shù)得到廣泛應(yīng)用；水射流系統(tǒng)液壓原理圖雙噴嘴水射流切割設(shè)備系統(tǒng)組成超高壓泵水刀切割頭裝置水刀X-Y平面切割臺(tái)CNC控制器CAD/CAM軟件包3.高壓水射流類型以加砂情況來分：水射流分為無砂切割和加砂切割兩種方式。以設(shè)備來分：分為大型水切割和小型水切割。以壓力來分：分為高壓型和低壓型，一般以100MPa為界限。100MPa以上為高壓型，100MPa以下為低壓型。而200MPa以上為超高壓型。以技術(shù)原理來分：分為前混式和后混式。以安全切割來分：分為安全切割類和非安全切割類4.高壓水射流特點(diǎn)1）切割范圍廣，可加工各種高硬度、柔軟、復(fù)合材料，易碎瓷材料2）切割力強(qiáng)、切割質(zhì)量好，切口小，可節(jié)省大量的材料消耗，尤其對(duì)貴重材料。3）無熱加工，對(duì)許多熱敏感材料的切割十分有利4）環(huán)保無污染5）無需更換刀具，一個(gè)噴嘴就可以加工不同類型的材料和形狀，6）減少毛刺，切口光滑、無熔渣，無需二次加工4.高壓水射流特點(diǎn)7）數(shù)控成型各種復(fù)雜圖案8）自動(dòng)控制9）與其他設(shè)備組合，可以進(jìn)行分別操作。可一次完成鉆孔、切割、成型工作。10）減少調(diào)整次數(shù)11）生產(chǎn)成本低。12）可24小時(shí)連續(xù)工作。5.高壓水射流應(yīng)用汽車工業(yè)航天工業(yè)石材及陶瓷業(yè)造紙業(yè)食品業(yè)思考與練習(xí)3-9簡述特種加工技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。3-10簡述電火花加工的原理與應(yīng)用。3-11電解加工的應(yīng)用有哪些？3-12簡述超聲加工工藝特點(diǎn)及應(yīng)用。3-13試說明離子束刻蝕的加工方法及應(yīng)用。3-14簡述高壓水射流加工原理。3.4

微細(xì)加工技術(shù)第三章先進(jìn)制造技術(shù)的原理及應(yīng)用微機(jī)械大致分為兩大類：微機(jī)械電子系統(tǒng)（MEMS），側(cè)重于用集成電路可兼容技術(shù)加工制造的元器件；微縮后的傳統(tǒng)機(jī)械，如微型機(jī)床、微型汽車、微型飛機(jī)、微機(jī)器人等。微機(jī)械微細(xì)加工起源于半導(dǎo)體制造工藝，是指加工尺度在微米級(jí)的加工方式，在微機(jī)械研究領(lǐng)域中，它是微米級(jí)、亞微米級(jí)乃至納米級(jí)微細(xì)加工的通稱。微機(jī)械器件加工技術(shù)主要有三種：以日本為代表的精密機(jī)械加工手段（微機(jī)械，Micro-Machine）；以德國為代表的LIGA技術(shù)（微系統(tǒng)，Micro-System）以美國為代表的硅微細(xì)加工技術(shù)（微機(jī)電系統(tǒng)，Micro-Electro-MechanicalSystems）。微細(xì)加工瑞士微型機(jī)器人與果蠅哈佛大學(xué)HAMR昆蟲機(jī)器人醫(yī)療納米機(jī)器人指甲上站立的微型機(jī)器人微機(jī)械零件與螨蟲世界上第一臺(tái)微型車床MEMS特點(diǎn)體積小、重量輕、功耗低（MEMS結(jié)構(gòu)與螞蟻腳的對(duì)比）光機(jī)電一體化具有可動(dòng)、可形變或懸空微結(jié)構(gòu)3.4.1微機(jī)械加工中的關(guān)鍵技術(shù)1）微系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)2）微細(xì)加工技術(shù)3）微型機(jī)械組裝和封裝技術(shù)4）微系統(tǒng)的表征和測試技術(shù)5）自組織成型工藝3.4.2基于超精密加工的微細(xì)機(jī)械加工和電加工技術(shù)1．微細(xì)車削加工車削加工是加工回轉(zhuǎn)類器件的有效方法之一，加工微型零件時(shí)要求有合理的微型化車床、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、高速高回轉(zhuǎn)精度主軸、高分辨率的伺服進(jìn)給系統(tǒng)及刀刃足夠小、硬度足夠高的車刀。世界上第一臺(tái)微型車床3.4.2基于超精密加工的微細(xì)機(jī)械加工和電加工技術(shù)2．微細(xì)磨削加工3．微細(xì)鉆削加工微細(xì)鉆削一般用來加工直徑小于0.5mm的孔。用WEDG技術(shù)制成的微細(xì)鉆頭的形狀用WEDG技術(shù)制作微細(xì)鉆頭的工藝過程4．微細(xì)銑削加工微細(xì)銑削加工可以滿足各種形狀的三維微結(jié)構(gòu)器件的加工需求，工作效率高微型臉譜“能面”5．微細(xì)沖壓加工6．微細(xì)電加工工藝WEDG加工的微型軸和異形截面桿WEDG加工微型軸的原理同一臺(tái)機(jī)床上集成制作的微細(xì)沖壓系統(tǒng)3.4.3基于硅微細(xì)加工技術(shù)1）體硅微細(xì)加工技術(shù)2）表面硅微細(xì)加工技術(shù)3）鍵合技術(shù)3.4.4基于LIGA加工的微細(xì)加工技術(shù)LIGA塑鑄Abformung光刻Lithographie電鑄Galvanoformung任意截面形狀LIGA技術(shù)優(yōu)點(diǎn)大批量生產(chǎn)任何材質(zhì)陶瓷微型齒輪型齒輪精度高，表面粗糙度低大高寬比LIGA技術(shù)的工藝過程光刻加工工作原理LIGA技術(shù)工藝流程2．激光、準(zhǔn)分子激光刻蝕技術(shù)激光同步掃描成型原理3．準(zhǔn)LIGA技術(shù)LIGA技術(shù)不足：成本高工藝步驟復(fù)雜不靈活UV-LIGA技術(shù)制作的勞力士準(zhǔn)LIGA技術(shù)：UV-LIGA技術(shù)Laser-LIGA技術(shù)DEM技術(shù)3.4.5基于原子力顯微鏡的微細(xì)加工技術(shù)原子力顯微鏡（AFM）由于其不受材料限制，并具有原子級(jí)分辨能力，因此被看做一種重要的微加工工具，廣泛應(yīng)用于微納米技術(shù)的研究。3.4.6基于微/納壓印的微細(xì)加工技術(shù)UV壓印加工的微結(jié)構(gòu)（左，傾斜式；右，旋轉(zhuǎn)式）3.4.7微細(xì)加工技術(shù)發(fā)展趨勢1）產(chǎn)品的應(yīng)用及工藝技術(shù)的確定性，針對(duì)產(chǎn)品確定其市場潛力，進(jìn)行加工工藝與設(shè)備技術(shù)研究。2）隨著MEMS應(yīng)用范圍的拓寬，對(duì)微細(xì)加工材料的要求也趨于多樣化，需建立微尺度下的各種材料性能數(shù)據(jù)庫。3）微結(jié)構(gòu)更趨于復(fù)雜化，功能要求越來越高，隨著材料和加工工藝的日益發(fā)展，從二維到三維、從微米到納米，運(yùn)動(dòng)部件不斷增多，擴(kuò)大其使用功能3.4.7微細(xì)加工技術(shù)發(fā)展趨勢4）針對(duì)微尺度下器件質(zhì)量和產(chǎn)品的功能性測量與評(píng)定，制定出一系列有關(guān)器件的尺寸、形狀、表面粗糙度等的計(jì)量方法。5）研發(fā)出更新、更適用于現(xiàn)代科技需求的微細(xì)加工技術(shù)。6）基于微型裝備、微型工廠及微加工系統(tǒng)，發(fā)揮微細(xì)加工方法的復(fù)合化。7）能在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)大批量微細(xì)加工，降低成本，及時(shí)開發(fā)出需求的微型結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展。思考與練習(xí)3-15LIGA技術(shù)加工工藝及主要應(yīng)用對(duì)象是哪些？3-16微機(jī)械加工中的關(guān)鍵技術(shù)是什么？3.5

虛擬制造技術(shù)第三章先進(jìn)制造技術(shù)的原理及應(yīng)用3.5.1虛擬制造技術(shù)概述1）日本科學(xué)家木村（F.Kimura）的定義：通過對(duì)制造知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的組織與分析，對(duì)整個(gè)制造過程建模，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)估和制造活動(dòng)仿真。2）大阪大學(xué)的小野里教授（M.Onosato）的定義：虛擬制造是采用模型來代替實(shí)際制造中的對(duì)象、過程和活動(dòng)，與實(shí)際制造系統(tǒng)具有信息上的兼容性和結(jié)構(gòu)上的相似性。該定義著眼于模型。3）勞倫斯協(xié)會(huì)（LawrenceAssociates）的定義：虛擬制造是一個(gè)集成的、綜合的可運(yùn)行制造環(huán)境，其目的是提高各個(gè)層次的決策與控制。4）美國空軍賴特實(shí)驗(yàn)室（Wright實(shí)驗(yàn)室）的定義：虛擬制造是仿真建模和分析技術(shù)及工具的綜合應(yīng)用，以增強(qiáng)各層制造設(shè)計(jì)和生產(chǎn)決策與控制。該定義著眼于手段。3.5.1虛擬制造技術(shù)概述5）佛羅里達(dá)大學(xué)哥羅雅·文斯博士（Gloria.J.Wiens）的定義：虛擬制造是與實(shí)際一樣在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行制造過程，其中虛擬模型是在實(shí)際制造之前用于對(duì)產(chǎn)品的功能及可制造性的潛在問題進(jìn)行預(yù)測。該定義的目標(biāo)是預(yù)測，著眼于結(jié)果。6）馬里蘭大學(xué)愛德華·林教授（Edward.Lin）的定義：虛擬制造是一個(gè)用于增強(qiáng)各項(xiàng)決策與控制的一體化的制造環(huán)境。該定義著眼于環(huán)境7）清華大學(xué)肖田元教授的定義：虛擬制造是實(shí)際制造過程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)、制造，以及管理與控制等制造的本質(zhì)過程，以增強(qiáng)制造過程各級(jí)的決策與控制能力。該定義著眼于全方位預(yù)測。1）運(yùn)用軟件對(duì)制造系統(tǒng)中的五大要素（人、組織管理、物流、信息流、能量流）進(jìn)行全面仿真，使之達(dá)到了前所未有的高度集成，為先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了更廣大的空間，同時(shí)也推動(dòng)了相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步。2）可加深人們對(duì)生產(chǎn)過程和制造系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解，有利于對(duì)其進(jìn)行理論升華，更好地指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)，即對(duì)生產(chǎn)過程、制造系統(tǒng)整體進(jìn)行優(yōu)化配置，推動(dòng)生產(chǎn)力的巨大躍升3）在虛擬制造與現(xiàn)實(shí)制造的相互影響和作用過程中，可以全面改進(jìn)企業(yè)的組織管理工作，而且對(duì)正確做出決策有不可估量的影響。4）虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用將加快企業(yè)人才的培養(yǎng)速度。作用：3.5.2虛擬制造技術(shù)特征1）虛擬經(jīng)營和管理2）高度集成3）高效靈活4）高度合作5）設(shè)計(jì)柔性3.5.3虛擬制造技術(shù)內(nèi)容1）虛擬制造的理論體系；2）設(shè)計(jì)信息和生產(chǎn)過程的三維可視化；3）虛擬環(huán)境下系統(tǒng)全局最優(yōu)決策理論和技術(shù)；4）虛擬制造系統(tǒng)的開放式體系結(jié)構(gòu)；5）虛擬產(chǎn)品的裝配仿真；6）虛擬環(huán)境中及虛擬制造過程中的人機(jī)協(xié)同作業(yè)等3.5.4虛擬制造技術(shù)分類以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造技術(shù)（Design-centeredVM）以生產(chǎn)為中心的虛擬制造技術(shù)（Production-centeredVM）以控制為中心的虛擬制造技術(shù)（Control-centeredVM）三種虛擬制造之間的關(guān)系思考與練習(xí)3-17簡述虛擬制造技術(shù)特征。3.6快速原型技術(shù)第三章先進(jìn)制造技術(shù)的原理及應(yīng)用3.6.1快速原型技術(shù)原理快速原型(RapidPrototyping