畢業(yè)設(shè)計資料 復(fù)件 表格

摘要本說明書詳細介紹了車滾壓的加工原理，而且以活柱筒為例，詳細設(shè)計了一個用于活柱筒外圓加工的車滾壓裝置，最后仔細分析了本裝置的適用范圍和經(jīng)濟價值等內(nèi)容?；钪驳耐鈭A加工通常采用(車—磨)等工序，但是本裝置采用一種新的方法——滾壓加工，來實現(xiàn)外圓表面的粗糙度的要求，而且滾壓加工還有提高工件硬度、耐磨性、耐腐蝕性等在切削加工中無法得到的特性。本裝置只需對普通車床加以改造，把大托板上的刀架換成本裝置，就可以實現(xiàn)精密加工的效果。本裝置適用于幾乎所有外圓表面加工，而且對那些對表面有較高要求的工件，更能發(fā)揮出本裝置的優(yōu)勢。本裝置是一種工藝裝備，而且結(jié)構(gòu)簡單，對于一般的廠家都有能力自行設(shè)計并制造出適合其產(chǎn)品的車滾壓裝置。關(guān)鍵詞：車滾壓、外圓、滾子、粗糙度

SummaryThespecificationexpoundsthelathing-grindingprocessingprinciple,takesInnerpropdrumasanexampleindesigningalathing-grindingdeviceusedinouter-circleprocessingofInnerpropdrumindetails,andatlastanatomizestheapplicationscopeandeconomicvaluemultipliedwithotherinformationofthisinstallation.Theouter-circleprocessingofInnerpropdrumusuallyusesaworkingprocedure,calledLathing—Grindingandsoforth.However,thisdevicementionedaboveadoptsanewwaynamedRollingprocessing,aimingatachievingtherequestsofcoarsenessdegreeofouter-circle,improvingtheunobtainablecharacteristicsoftheworkpiecesintheprocessofCutting,suchashardness,abrasiveresistanceaswellastarnishresistanceandsoon.TheprecisionfinishingcouldcomeintoeffectaslongastheenginelathesarereconstructedandthetoolholdersonthesplintsareexchangedwiththeLathing-Grinding,whichcouldapplytoeveryouter-circlesurfaceprocessingandmoreovermakefulluseofitwithreferencetothoseworkpieceswhosesurfaceprocessingcallsforahigherdemand.Almosteveryecumenicalmanufacturercouldhavethecapabilitytoproducesuitablelathing-grindingdevicesallbythemselves,becausethisdevice,astechnologicalequipment,isofsimpleconfiguration.Keywords:Lathing-Grinding、Outer-circle、Roller、Coarsenessdegree目錄摘要……………ⅠSummary………………………Ⅱ第1章緒論…………………11.1選題意義……………11.2滾壓加工的概況……………………11.2.1滾壓加工的概念……………11.2.2滾壓加工的原理……………11.2.3滾壓加工的特點及其應(yīng)用場合……………21.2.4滾壓加工的分類……………21.3本文主要研究內(nèi)容…………………4第2章設(shè)計方案的確定……………………52.1設(shè)計參數(shù)……………52.2設(shè)計方案的確定……………………5第3章工作參數(shù)的選擇……………………73.1滾壓力………………73.2過盈量……………73.3滾壓速度……………83.4滾壓進給量…………83.5切削用量……………83.6工件原始表面質(zhì)量…………………93.7冷卻液………………9第4章主要結(jié)構(gòu)的確定及校核……………104.1滾子設(shè)計及計算……………………104.1.1滾子的設(shè)計…………………124.1.2滾子的失效分析……………124.2滾壓器的尺寸計算…………………134.3軸承的選擇及計算…………………154.3.1軸承的受力分析……………154.3.2軸承壽命計算………………164.4導(dǎo)軌的選定…………164.5其余結(jié)構(gòu)的確定……………………174.5.1滾壓過盈量的調(diào)節(jié)機構(gòu)……174.5.2吃刀深度的調(diào)節(jié)機構(gòu)………174.5.3車刀的選用…………………174.5.4擋屑裝置……………………184.5.5冷卻裝置……………………18第5章外圓滾壓加工注意事項……………19第6章車滾壓的加工效果…………………206.1尺寸精度和表面粗糙度………………206.2金屬內(nèi)部的物理變化…………………206.3表面性能的變化………21第7章車滾壓裝置的用途…………………22第8章經(jīng)濟價值分析………23結(jié)論……………24致謝……………25參考文獻.………………………26專題快速制模技術(shù)…………27附錄1……………36附錄2……………42PAGE第1章緒論1.1選題意義對于活柱筒的外圓表面加工，按照傳統(tǒng)加工方法(車—磨)，雖然也能夠滿足設(shè)計要求，但是，隨著產(chǎn)量的增加，設(shè)備需要量也加大，輔助時間加長。在這種情況下，我們可以利用CA6140等普通車床，加裝一種外圓車滾壓裝置。該裝置對外圓柱面同時進行切削和滾壓加工，能獲得一定的精糙度和抗疲勞強度。通過這個裝置，不僅可能穩(wěn)定地控制了活柱筒的表面質(zhì)量，而且提高了加工效率,進而降低了生產(chǎn)成本。1.2滾壓加工的概況1.2.1滾壓加工的概念滾壓加工是用滾柱滾壓金屬表面，將表面凸起部分碾壓到凹陷部分，加工成平滑如鏡的表面。與切削加工不同，滾壓加工是一種塑性加工。

滾壓加工的工件不僅表面粗糙度瞬間可以達到Ra0.1～0.8μm，而且由于加工硬化提高其耐磨耗性的同時疲勞強度提高30%，擁有在切削加工中無法得到的特性。由于可簡單而低成本的進行零部件的超精密加工，滾壓加工日益被以汽車產(chǎn)業(yè)為首的精密機械、化學(xué)、家電等產(chǎn)業(yè)廣泛應(yīng)用，發(fā)揮其優(yōu)勢。1.2.2滾壓加工的原理圖1-1滾壓加工原理圖如圖所示，根據(jù)金屬變形的理論，工作表面在外力的作用下，被滾壓金屬的原子間距離會暫時發(fā)生變動或晶粒間產(chǎn)生滑移。當(dāng)外力達到一定數(shù)值時，被加工表面金屬除產(chǎn)生彈性變形外，還會有塑性變形（即金屬的殘余變形）。由于塑性變形，不僅零件被加工表面的形狀發(fā)生了變化，而且，其組織結(jié)構(gòu)和物理性能也發(fā)生了變化，使金屬被滾壓層的組織變得緊密。晶粒變細、晶粒形狀也沿著變形最大的方向延伸。同時在被滾壓金屬表面層內(nèi)產(chǎn)生極大的壓縮應(yīng)力，使金屬表面得到強化，提高了表面層的硬度；熨壓平了微觀不平度，大大降低了零件的表面粗糙度。被滾壓金屬表面的強度極限、屈服極限和疲勞極限行也都有所提高，但其相對延伸率和沖擊強度則有所降低。這就使零件的抗腐蝕能力有所增加，使用性能也得到了改善。滾壓加工時，在碾入?yún)^(qū)域滾柱將與切削加工面接觸并漸漸加壓，在塑性變形區(qū)域接觸壓力超過材料的屈服點，產(chǎn)生局部塑性變形。在滾柱下端最大負載作用后，在平滑區(qū)域開始彈性復(fù)原，滾柱漸漸與加工表面分離。在滾壓器的滾壓下，工件表面的不平度波峰和波谷被熨平和填平，故在一定的有效范圍內(nèi)，提高了工件的加工精度。1.2.3滾壓加工的特點及其應(yīng)用場合1.滾壓加工的特點滾壓加工是一種無屑光整加工方法。它是在常溫狀態(tài)下，利用硬材料（如淬火鋼、硬質(zhì)合金以及紅寶石等）制成的工具，對被加工零件表面施加一定的壓力，使表面層金屬產(chǎn)生塑性變形，改變金屬表面層的組織結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，以達到光整表面，校正工件幾何形狀，提高加工精度的目的。由于滾壓的結(jié)果，零件表層金屬中產(chǎn)生了極大的壓縮應(yīng)力，因而強化了表面層金屬，提高了強度極限、屈服極限和疲勞極限，使用零件表面產(chǎn)生一層冷硬層，增加了其耐磨性和謝腐蝕性能。從而，改善了零件的使用性能。2.滾壓加工的應(yīng)用場合滾壓加工常用于加工內(nèi)圓表面、圓柱面、圓錐面、開式圓弧表面、絲桿螺紋表面、齒輪齒形表面和平面以及一些不易加工的特殊形狀表面等到。工件的材料可以是鋼、鑄鐵或有色金屬。滾壓加工工藝簡單，易于掌握，又不需要昂貴的專用設(shè)備，大、中、小型工廠企業(yè)均可采用，適用性強，是一種生產(chǎn)效率高能保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益的加工方法，具有較高的應(yīng)用價值。1.2.4滾壓加工的分類1.滾壓加工的分類滾壓加工在目前還沒有統(tǒng)一的分類方法。按加工原理大致可分為單珠（柱）式滾壓加工、多珠（柱）行星式滾壓加工、旋風(fēng)式滾壓加工、脈沖式滾壓加工、輪式滾壓加工、鏜滾壓復(fù)合加工以及車滾壓復(fù)合加工等。單珠（柱）式滾壓加工主要用于外圓、內(nèi)孔、平面和絲杠螺紋表面的滾壓加工，多珠（柱）行星式滾壓加工主要用于直徑較大的內(nèi)孔表面的加工；旋風(fēng)式滾壓加工主要用于外圓表面的加工，特別是用于細長桿圓柱表面的加工，效果更為顯著；脈沖式滾壓加工用于內(nèi)孔表面加工，并能加工不通孔和非對稱間斷表面類型的孔，對于壁厚不均勻的內(nèi)孔，采用脈沖式馮壓加工，能獲得較細的內(nèi)孔表面粗糙度和較高的精度；輪式滾壓加工用于大直徑深孔的加工，對于直徑大于400mm，孔深超過去10m的大直徑深孔，采用輪式滾壓加工，能獲得較理想的內(nèi)孔表面粗糙度和精度；鏜滾復(fù)合加工用于內(nèi)孔加工，深孔加工特別常用。2.車滾壓加工車滾壓加工是由車滾壓機床來實現(xiàn)的，車滾壓機床主要由滾壓器、車刀架、頂尖、冷卻系統(tǒng)和普通車床組成，其中車刀架位于滾壓器前，車刀緊挨著滾壓器，使車削滾壓同時順序進行。3.車滾壓的加工條件(1)加工前表面

由于滾壓加工是利用滾柱碾壓的加工方法，所以加工后的表面粗糙度受凸起部分的高度及形狀（即加工前狀態(tài)）的影響。

如果加工前表面狀態(tài)粗糙（凸起部分高，凹陷部分深），則不能將凸起部分完全添埋凹陷部分，造成加工表面粗糙。

另外，凸起部分的形狀也影響加工后的表面。由車床或鏜床單點切削得到的規(guī)則的凹凸形狀，且為容易碾壓的高度時，可得到最理想的表面。一般加工前的表面狀況越好，加工后的表面狀況越好，同時滾壓頭的磨耗也少。如果需要，可增加一道工序。

(2)加工前尺寸

由于滾壓加工是利用滾柱碾壓的加工方法，所以加工前后工件的直徑將發(fā)生變化（內(nèi)徑將擴大，外徑將減?。?。為了能加工到尺寸公差范圍內(nèi)，應(yīng)考慮這個變化量決定前工序的尺寸。直徑的變化量與工件的材質(zhì)、硬度、滾壓量有關(guān)，所以最初進行2～3次試加工后決定其尺寸。

(3)驅(qū)動機械

滾壓加工與切削加工不同，不需大扭矩，小功率車床也可以使用。

(4)加工部分的壁厚

滾壓加工是用滾柱滾壓加工部分的表面，使其致密化。所以，為了能夠承受加工壓力，待加工部分應(yīng)有充分的壁厚（內(nèi)徑的20%）。壁厚太薄或部分薄時，加工后將發(fā)生起伏或真圓度下降。

通常按以下方法解決這個問題：①減少滾壓量；②利用夾具支撐外周；③在削薄壁厚以前實施滾壓加工。

(5)加工部分的硬度

滾壓頭可加工的工件硬度上限值為40HRC，但是也特制加工高硬度工件(硬度上限值為55HRC)用的滾壓頭。滾壓加工高硬度工件時，加工部分由于承受壓力大，工具壽命縮短。所以為得到所需精度的加工面，主要措施是減少滾壓量。

(6)轉(zhuǎn)速和進給量

向右旋轉(zhuǎn)滾壓頭進行滾壓加工；也可固定滾壓頭，工件旋轉(zhuǎn)也可得到同樣結(jié)果。轉(zhuǎn)速與進給速度根據(jù)加工直徑不同而不同。4.車滾壓加工的優(yōu)點一、滾壓效率明顯高于磨削，而且質(zhì)量穩(wěn)定；二、造價低，調(diào)整方便，減少輔助時間；三、滾壓后表面得以強化提高活柱簡的使用壽命，經(jīng)濟效益顯著。1.3本文主要研究內(nèi)容一、采用合理的結(jié)構(gòu)，同時進行車削和滾壓加工；二、設(shè)計合適的滾子以及所需的相關(guān)的計算；三、采用合理的冷卻系統(tǒng)；四、采用有效的微量進給系統(tǒng)；五、采用合理的結(jié)構(gòu)便于機械的安裝、維修和調(diào)節(jié)。

第2章設(shè)計方案的確定2.1設(shè)計參數(shù)設(shè)計內(nèi)容：活柱筒的外圓加工工件材料：27SiMn加工方法：車滾壓加工要求：外徑為內(nèi)徑為75mm粗糙度Ra0.8μm直線度為選用機床：CA61402.2設(shè)計方案的確定活柱筒外圓的車滾壓加工是用車滾壓機床來實現(xiàn)的，車滾壓機床就在普通車床加裝車滾壓裝置，車滾壓裝置是由車刀和滾壓器組成的，車刀在滾壓器前面，使車削滾壓同時順序進行。裝置后面用一特殊的堆堵用來同車床卡盤一起定位活拄筒，此外還有冷卻系統(tǒng)是用來降低車削和滾壓溫度的。如下圖所示，該裝置安裝在車床大托板的燕尾槽導(dǎo)軌上，其車削動作是由搖動車刀架手柄實現(xiàn)的，搖動手柄使車刀徑向進給或后退，并按安裝在車刀架上的百分表指示來控制加工尺寸，保證滾壓余量。滾壓動作是由均習(xí)分布的滾子來實現(xiàn)的，滾子被支承架限制在等分的圓周上，工作時徑向滾壓力由跑道承受，因滾子在360°度圓周上均布，使向心力具有自動定心作用，滾壓力的軸向分力則傳給套，再通過止推軸承傳給軸承套，軸承套通過調(diào)整螺母傳遞給外殼。跑道內(nèi)孔有個小錐度，通過調(diào)整螺母調(diào)節(jié)滾子在跑道上的相對位置，從而實現(xiàn)微量調(diào)節(jié)。工作時，車床主軸上的卡盤卡住活柱筒不用加工的一頭，工件的另一頭用與工件加工要求的尺寸一致的一個特制的長錐堵頂著。長錐堵的長度應(yīng)略長于滾壓裝置，這樣當(dāng)滾壓完畢后可以把滾壓裝置完全退到錐堵上，以便換件，繼續(xù)下一個工件的加工。為了防止車削過程中鐵屑和冷卻液四外飛濺，在前后加裝擋板，為了便于在加工過程中觀察加工情況，把位于可視車削過程的部位換成一個可方便打開的擋板。圖2-1車滾壓裝置簡圖

第3章工作參數(shù)的選擇3.1滾壓力滾壓力是滾壓過程中的主要參數(shù)，滾壓力的大小直接關(guān)系到工件表面的變形程度和加工效率，滾壓力的確定是比較復(fù)雜的，因為影響滾壓力的因素很多．材料的強度和硬度越高，原始表面粗糙度值越大。滾壓元件直徑越大，進給量越大，則滾壓力相應(yīng)的也越大。滾壓力選取過大，滾壓后粗犍度不但得不到降低，相反會引起表面金屬疲勞，出現(xiàn)起皮現(xiàn)象。滾壓力的選擇是有一定范圍的，直觀的辦法是調(diào)節(jié)滾壓量來控制滾壓力的大小，并根據(jù)滾壓后的零件表面粗糙度來判斷滾壓力是否合適。3.2過盈量滾壓過盈量的選擇，原則上應(yīng)盡量使用較小的滾壓力，保證精度和粗糙度的要求。選擇過盈量不僅要考慮工件的塑性變形量，而且要考慮到工件在半徑方向上的彈性變形量?；钪餐鈭A滾壓裝置的安裝尺寸為被加工圓柱筒的最小尺寸。以尾座孔活頂尖外套直徑來調(diào)整滾柱所在圓直徑，每次調(diào)整到滾壓試件的尺寸及粗糙度滿足要求后，再投入批量生產(chǎn)。根據(jù)文獻[1]，滾壓的過盈量按下式選取：式中：—過盈量，滾壓前滾子的對刀尺寸與車刀對刀尺寸之差；—壓下量，滾壓后軸徑實際尺寸與滾壓前車刀對刀尺寸之差；—彈性恢復(fù)量，在擠壓作用下，高度內(nèi)，一部分金屬產(chǎn)生塑性變形產(chǎn)生，一部分產(chǎn)生彈性變形?！獢U張量，其大小與機床工藝剛度，切削用量（）大小，工件的外形是否規(guī)則，彎曲度大小有關(guān)。根據(jù)不同的工件材質(zhì)，、、選取不同數(shù)值，根據(jù)文獻[1]，過盈量一般選取=0.15~0.25mm為宜，后面就以=0.25mm來計算。3.3滾壓速度滾壓速度對加工表面的粗糙度及強化程度的影響不大，增大滾壓速度可提高生產(chǎn)效率。但速度過高會引起振動，同時還會增高工件與工具的溫升。經(jīng)過多次試驗,將活柱筒滾壓速度定為72～78m／min。3.4滾壓進給量圖3-1進給量與殘留高度的關(guān)系進給量是滾壓加工中的主要工藝參數(shù)它直接影響到滾壓后工件表面的粗糙度和加工效率。從中可以看出，決定殘留高度h的因素為滾壓元件圓弧半徑R和進給量,進給量愈小,則表面殘留高度h愈小。因此，較小的進給量有利于降低表面粗糙度，但進給量增大可提高生產(chǎn)率。由于滾柱滾壓接觸面積較大,能承受較大滾壓力,可選取較大的進給量。通過試驗，對進給量的選擇一般為f=(0.01～0.02)dmm／r，取f=0.3mm／r試驗效果良好。3.5切削用量有關(guān)試驗證明，加工高強度低合金結(jié)構(gòu)鋼27SiMn時，欲保證高質(zhì)量、高效率條件下刀具的耐用度（t=40min）,選用普通硬質(zhì)合金刀片遠遠滿足不了要求，刀具常因過大磨損導(dǎo)致軸的粗造度值上升，故采用YW2、726等普通硬質(zhì)合金涂層刀片，能取得滿意的效果。根據(jù)文獻[1]記載，切削深度為=2~3mm。由于切削和滾壓是同時進行的，二者必然是同一進給量和切削（滾壓）速度。所以車刀切削速度也為72～78m／min，已知工件直徑為92mm,轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)數(shù)n=250~270r/min,查CA6140主要技術(shù)參數(shù)可得，相應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)V有250r/min，所以滾壓時選取車床轉(zhuǎn)數(shù)為250r/min，進給量取f=0.3mm／r即可。3.6工件原始表面質(zhì)量活柱筒材料是27SiMn，調(diào)質(zhì)硬度HB270—310,因而可塑性較差，如果滾壓前加工表面過于粗糙，滾壓力大，將導(dǎo)致滾柱磨損，影響滾壓質(zhì)量。一般滾壓預(yù)加工表面粗糙度以Ra6.3最佳。3.7冷卻液合理選擇使用冷卻潤滑液，可使切削溫度降低至約150oC，使切削力降低15％一30％，提高刀具和滾柱的使用壽命，并能清除切屑和減小摩擦，從而提高滾壓質(zhì)量。通常選用一般的防銹乳化液為宜，可由車床水泵供給，但應(yīng)有沉淀過濾裝置，保持乳化液的清潔。

第4章主要結(jié)構(gòu)的確定及校核4.1滾子設(shè)計及計算4.1.1滾子的設(shè)計1.滾子的選擇常用的滾子有滾珠、圓柱滾子和圓錐滾子等。滾珠僅用于滾壓力較小，生產(chǎn)率低及剛性差的工件滾壓；圓柱滾子由于沒有滾壓后角，加工時金屬層塑性變形的條件比較惡劣，圓柱在加工中處于滾動旋轉(zhuǎn)連帶進給的運動狀態(tài)，因此常在加工表面產(chǎn)生滑移，留下滾柱后緣的進給壓痕，加之摩擦力較大，影響了加工表面質(zhì)量，且一般徑向不能調(diào)整；圓錐滾子是在克服圓柱滾子缺陷的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種滾壓工具，其優(yōu)點是：由于存在滾壓后角，使?jié)L柱與工件表面加工中易于形成“水滴”狀壓痕，寬度方向在前，向后漸窄，這樣不僅避免了擠壓時塑性材料流向加工表面形成加工中易于形成的魚鱗狀堆積，而且還可防止?jié)L柱后沿在已加工表面所產(chǎn)生的進給壓痕，使孔加工質(zhì)量得以改善，其次錐柱滾子加工時與工件表面的實際接觸面積較大，故能承受圈套的滾壓力，選用的較大的進給量，生產(chǎn)率比用圓柱滾子為高。相比而言，圓錐滾子優(yōu)點較多，故本滾壓裝置采用的是圓錐滾子。2.滾子的尺寸的確定下圖為圓錐滾子的結(jié)構(gòu)圖：圖4-1滾子結(jié)構(gòu)滾子直徑及圓弧半徑會影響加工表面的質(zhì)量：滾子直徑越大，滾子接觸工件表現(xiàn)積越大，塑性變形不充分；當(dāng)滾子直徑及圓弧半徑過小時，則會給加工表現(xiàn)留下壓痕。根據(jù)文獻[1]P6有：已知；取；取；取；取；取。3.滾子的材料的確定由于滾子所處的工作環(huán)境要求硬度高和耐磨性好，所以本裝置采用的滾子材料為9SiCr。9SiCr屬于合金工具鋼，也是一種冷作模具鋼，該類鋼淬透性好，耐磨性高，具有回火穩(wěn)定性，但加工性能差，硬度值（HRC）不小于62。適用于形狀復(fù)雜、變形小、耐磨性要求高的低速切削刃具，如鉆頭、螺紋工具、手動絞刀、搓絲板及滾絲輪等；也可以做冷作模具，如沖模、打印模等，此外，還用于制造冷軋輥，矯正輥以及細長桿件。4.滾柱數(shù)目的確定滾柱的數(shù)目按活柱筒外徑不同取相應(yīng)的值。滾柱數(shù)目的多少，不僅影響著活柱表面的加工精度（粗糙度），也影響著生產(chǎn)率。在一般情況下，進給量與滾柱數(shù)目成正比，滾柱數(shù)目與生產(chǎn)率成正比。但是滾柱數(shù)目過多，又增加了裝配的難度，即各滾柱周向最低點尺寸應(yīng)保持在同一平面的同一圓周上。滾柱數(shù)目可按以下兩條原確定。(1）盡量采用偶數(shù)滾柱采用偶數(shù)，滾柱徑向成對作用的力易使加工中工具定心，可減少其走偏，提高被加工圓柱的直線性。(2）當(dāng)被加工件的直徑時，取n=4~6個；當(dāng)，取n=6~8個，當(dāng)時，取n=10~12個。已知活柱筒的直徑，最終選取滾子數(shù)為6個。4.1.2滾子的失效分析雖然滾子在工作過程中存在磨損，但是由于所選的滾子材料有及好的耐磨性，在其還沒磨損到失效時已經(jīng)發(fā)生了另外一種失效——接觸疲勞破壞。當(dāng)承受載荷的球或滾子在平面上運動或曲面上運動時，會在滾動接觸狀態(tài)下發(fā)生疲勞，這種失效現(xiàn)象稱為接觸疲勞。接觸疲勞的特征是相互接觸的滾動零件，在高的接觸壓力作用下，經(jīng)過一定周期的接觸應(yīng)力循環(huán)后，在工作表面的局部地區(qū)產(chǎn)生小片或小塊剝落，形成麻點或凹坑，使零件在工作中產(chǎn)生噪音、磨損、振動及溫升，從而導(dǎo)致零件失效。以下是對滾子的疲勞校核：滾子在加工過程產(chǎn)生的作用力P，該作用力存在下列公式：其中—滾壓厚度，已知==0.25mm；—滾子半徑，已知=5mm；—滾子實際工作長度，可知10mm；—工件材料的硬度，查文獻[10]可知，27SiMn的硬度為HB240~280，取=260kg/2600N/。代入公式有，得=36770N接觸疲勞一般按最大接觸壓力進行疲勞設(shè)計，根據(jù)文獻[7]P228~P22有的計算公式：式中b—接觸面尺寸，其公式為式中，—彈性體1，2的彈性模量，==N/；，—兩圓柱半徑，=5mm=46mm；，—彈性體的泊松比，==0.3代入公式中得，b=1.39mm故==1685MPa查文獻[7]表9-7可知經(jīng)淬為處理的鋼許用接觸壓力>1917MPa，由于<，所以接觸疲勞強度滿足要求。4.2滾壓器的尺寸計算圖4-2加工示意圖上圖中的D就是滾壓器的尺寸，就是滾子間的安裝后的尺寸，這個尺寸還是可以調(diào)節(jié)的，以下計算的是最理想的情況，僅作為調(diào)試的參考，圖中是滾壓前的尺寸，也就是車削后應(yīng)達到的尺寸，同樣也是作調(diào)試的一個參考。是滾壓后的彈性加復(fù)量。為公差值中值尺寸，也是加工后的理想尺寸。已知加工尺寸為，則=91.9565mm?？芍獫L壓前的尺寸式中—接觸應(yīng)力，為材料的抗拉強度，查文獻[10]可知，27SiMn的=100kg/mm1000N/，且=1.5=1500N/；—工件材料的硬度，查文獻[10]可知，27SiMn的硬度為HB240~280，取=260kg/2600N/；E—彈性模量，E=N/；—工件滾壓前的表面粗糙度，一般取=6.3；—滾柱半徑，已知=5mm；—工件的外徑，有=46mm；代入公式有91.98mm可知滾壓器的尺寸式中—工件的內(nèi)徑，有=37.5mm代入公式有=91.886mm4.3軸承的選擇及計算4.3.1軸承的受力分析從滾壓原理可知，止推球軸承的受力來沒有支源于滾壓加工的軸向反作用力，所以先分析滾子滾壓受力情況，如下圖所示:圖4-3滾子受力分析其中Fz=36770N,且有=2.3故Fx==16857N從圖上可知，滾壓中產(chǎn)生一個徑向力Fz和一個軸向力Fx，其中徑向力Fz基本都通過跑道傳到殼體上，而軸向力通過安置一個推力球軸承，從而把軸向力Fx傳遞到殼體上。從上面簡圖上，我們可以看到支承推力球軸承的套比較長，而且不應(yīng)與工件有摩擦，所以在后頭還需用一個深溝球軸承來保證同軸度。該深溝球軸承基本沒受什么力，相比而言，推力球軸承要比深溝球軸承壽命要短多了，所以下面只計算推力球軸承的壽命。4.3.2軸承壽命計算1．滾動軸承的基本額定壽命計算公式式中—以小時數(shù)（h）表示的軸承的基本額定壽命；—軸承工作轉(zhuǎn)速，已知=250r/min；C—基本額定運載荷，查文獻[9]P923，可知推力球軸承51124的基本額定運載荷C=62.5kN；P—當(dāng)量動載荷；—壽命指數(shù)，對球軸承=3，滾子軸承=。2．滾動軸承的當(dāng)量動載荷計算當(dāng)量運載荷的一般計算公式為：式中—載荷性質(zhì)系數(shù)，查文獻[9]表6-1-19有，=1.4；—軸承所受的徑向載荷，有=0；—軸承所受的軸向載荷，有=16857N；—徑向系數(shù)，查文獻[9]表6-1-20有，=0；—軸向系數(shù)，查文獻[9]表6-1-20有，=1。代入公式有=23600N有=1238h如果每天工作8小時，則5個月一換軸承。4.4導(dǎo)軌的選定因為本裝置是安裝在車床的大托板的燕尾槽導(dǎo)軌上的，所以外殼與大托板相聯(lián)接的燕尾槽尺寸必須以大托板上的燕尾槽尺寸相配合。但是此處聯(lián)接為固定聯(lián)接，不是為了導(dǎo)向，所以可不設(shè)鑲條來調(diào)隙，而用一個緊定螺釘來限制殼體在大托板上的運動。此外，因本裝置還有個車削裝置，所以還需一個導(dǎo)軌，由于尺寸受限，所以還是選擇燕尾槽導(dǎo)軌。燕尾槽導(dǎo)軌的特點是：制造復(fù)雜，磨損不能自動補償，用一根鑲條可調(diào)整間隙尺寸，尺寸緊湊，調(diào)整方便。主要用于要求高度小的部件中，車床的刀架也用這種導(dǎo)軌。4.5其余結(jié)構(gòu)的確定4.5.1滾壓過盈量的調(diào)節(jié)機構(gòu)滾壓過盈量的大小在主要取決跑道內(nèi)孔的加工尺寸、滾子的尺寸以及車刀加工后的余量。在這些大的尺寸都確定后，還一個設(shè)計可以微量的調(diào)節(jié)過盈量。就是在跑道內(nèi)孔加工一個小錐度，這樣就可通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺母的位置來調(diào)節(jié)滾子在跑道上的相對位置，從而實現(xiàn)微量調(diào)節(jié)。跑道承受著滾子傳遞來的滾壓力，磨損比較嚴重，故有耐磨性好的鉻軸承鋼GCr15。GCr15的硬度為170～207，其特點是耐磨性高，淬透性好，疲勞壽命高，一般經(jīng)淬火、低溫回火后使用，淬火后冰冷處理，可保證高尺寸精度，氰化處理可進一步提高耐磨性、耐熱性、疲勞強度及尺寸穩(wěn)定性。用于制造大型機械的軸承鋼球、滾子和套圈，還可制造彈性極限、高耐磨、高接觸疲勞強度的較大負荷零件，在該裝置中可作為易損件，一旦失效就另換一個。4.5.2吃刀深度的調(diào)節(jié)機構(gòu)本裝置有需要有一個可以實現(xiàn)刀具進退，還可微量調(diào)節(jié)的裝置。進退刀仍采用傳統(tǒng)機床的刀具進給裝置，用一手柄加一高精度螺紋配合來實現(xiàn)進退刀，用一燕尾槽導(dǎo)軌來導(dǎo)向，再加一個百分表來實現(xiàn)微量調(diào)節(jié)。由于車刀在加工過程中不需要對反復(fù)地進刀、退刀，吃刀量的大小對滾壓的效果的影響，吃刀量太大車削表面精糙大，影響滾壓效果；吃刀量太小，增大了滾壓的負擔(dān)，也有可能影響滾壓效果。所以在通常情況下，刀具是通過多次試加工而找出效果最好的位置，一但刀具位置確定，基本在后續(xù)加工中就不再調(diào)整。百分表作用就是用于刀具的位置的微量調(diào)節(jié)。4.5.3車刀的選用上文提到，車刀用的是YW2、726等普通硬質(zhì)合金涂層刀片，刀桿選用20×20mm。為了提給緊接的滾壓加工提供更好的條件，對車刀的有如下要求：一、刀具主偏角為75o，這樣切削較厚，易于斷屑，另外刀頭磨有斷屑臺，保證斷屑；二、刀頭的前角、后角、偏角都比較小，增加了刀尖強度；三、刀尖磨有0.5mm圓角，起過渡和修光刃作用，同時付偏角較小，使刀痕的峰谷較平緩，利于滾壓。4.5.4擋屑裝置因為存在切削動作，而且還有冷卻液，所以在裝置前后都設(shè)置擋板，前罩要以后罩大些。為了可以方面觀察車削的狀況，把前罩擋住視線的那一塊獨立出來，用一個鉸鏈連接，再加個手柄，這樣就方面隨時打開觀察。擋板材料采用碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235，其焊接性能好，常用于金屬結(jié)構(gòu)件，心部強度要求不高的的滲碳或氰化零件，拉桿、連桿、吊鉤、車鉤、螺栓、螺母、套筒、軸及焊接件，可用于重要的焊接結(jié)構(gòu)。4.5.5冷卻裝置由于加工過程中速度不是很高，所以對冷卻系統(tǒng)沒有很高要求，用CA6140的冷卻裝置就可以了，冷卻液有乳化液就可以了。用車床的水泵給裝置提供一定壓力的乳化液，可以沖掉鐵屑，而且需要有沉淀過濾裝置，保持乳化液的清潔，減少不必要的磨損。

第5章外圓滾壓加工注意事項一、外滾壓加工配套設(shè)備精度要求：車床主軸徑向跳動在0.04mm以下,尾架中心與主軸中心同軸度要求0.03mm。車床導(dǎo)軌剛性要求較高，其直線度為0.06mm/m。這樣才能保證滾壓加工尺寸精度和表面精度的穩(wěn)定性。二、滾壓加工中要使用冷卻液。一般采用乳化液來降低滾壓加工過程溫度和沖掉工件外圓表面的屑末，特別是當(dāng)車削～滾壓聯(lián)合使用時，要以一定的壓力進行冷卻潤滑，并沖掉車削下來切屑。否則，這些切屑會夾雜到滾壓裝置中去，影響滾壓加工效果，甚至劃傷滾壓裝置的滾柱，使?jié)L壓加工無法進行。三、滾壓加工中途不宜停車。不然，滾壓裝置中的滾柱會在工件停留處壓出一道環(huán)形槽而無法消除。若遇到特殊情況一定要停車時，應(yīng)及時退出滾壓裝置。四、提高工件表面粗糙度，有利于滾壓加工效果。在預(yù)加工粗糙度達Ra1.6時，只要過盈量合適，粗糙度可達Ra0.2以上。但當(dāng)預(yù)加工粗糙度只有Ra6.4～Ra3.2，加工表面有振動亂刀紋時，那么較深的刀紋不能被滾壓光，這只有增加過盈量再次滾壓。如果孔的橢圓度和錐度過大，滾壓后上述缺陷仍然存在，同時粗糙度大。因此，預(yù)加工表面最好小于Ra3.2，幾何精度在一、二級以上，能獲得小的粗糙度，較理想的精度。五、滾壓的次數(shù)不宜太多。一次滾壓效果最為顯著，可降低粗糙度2～3級。二、三次次之。車滾壓一般就加工一次，如果效果不理想，也是調(diào)結(jié)其它參數(shù)。

第6章車滾壓的加工效果6.1尺寸精度和表面粗糙度事實試明，用該裝置滾壓后，尺寸能穩(wěn)定地控制在軸的尺寸公差范圍內(nèi)，而且表面粗糙度也能穩(wěn)定達到。滾壓時，滾柱將零件表面的波峰壓下，產(chǎn)生塑性變形，填入波谷中去，從而使表面粗糙度提高。如下圖所示：圖6-1滾壓時零件表面情況影響表面粗糙度的主要因素：一、原始表面質(zhì)量：滾壓前車削的表面質(zhì)量必須達到Ra3.2μm以上，且要求整個表面均勻、平整、無劃傷，經(jīng)滾壓后才可以保證加工件達到粗糙度Ra0.8μm。二、滾壓過盈量：過盈量的大小直接影響著金屬的變形。過盈量太小不能使原始表面的波峰壓下去，達不到理想的粗糙度；過盈量太大，零件表面局部應(yīng)力很大，以到長超過材料本身的強度，造成零件表面破裂、剝落，反而破壞了表面粗糙度。三、加工零件的材料機械性能：主要是材料的硬度及延伸率。一般軟而塑性好的材料比較容易提高表面粗糙度，宜采用較大的滾壓過盈量。6.2金屬內(nèi)部的物理變化在車滾壓加工過程中，車刀的車削作用使加工面產(chǎn)生了冷加工硬化，滾壓使原有的金屬表面進一步產(chǎn)生塑性變形，冷加工硬化程度加強，改變了表層金屬材料的機械性能（屈服極限、強度極限提高，延伸率、沖擊韌性降低）。一般冷硬層的厚度在1.5mm左右，冷硬層的硬度分布為表層最硬，約比心部提高25﹪左右，延壁厚方向硬度向心部遞減，直至與心部硬度相同。金屬表面經(jīng)過滾壓加工以后產(chǎn)生了塑性變形，變形隨深度的增加而減少。塑性變形區(qū)再往里是彈性變形區(qū)，當(dāng)外力消除后，變形也就消除了。在塑性變形區(qū)中，表層產(chǎn)生很大的殘余壓縮應(yīng)力。6.3表面性能的變化經(jīng)過車滾壓裝置加工的零件的表面耐磨性、耐蝕性和疲勞強度均的提高。以下介紹表面性能提高的原因。耐磨性提高的原因：零件表面經(jīng)過滾壓以后，表層產(chǎn)生冷作硬化現(xiàn)象，表面硬度提高。經(jīng)過滾壓后的表面有較大的支承面積，表面的承載能力加大。零件表面經(jīng)過擠壓，初磨損很小。滾壓加工過的表面，其波峰形狀特別有得產(chǎn)生穩(wěn)定的油膜，有利于潤滑。耐蝕性提高的原因：零件表面經(jīng)過滾壓以后，表面晶粒細化，組織致密，使化學(xué)反應(yīng)不易產(chǎn)生并不易沿晶界深入。表面強度提高的原因：工件滾壓后的表面形成有利的殘余壓縮應(yīng)力，減少表面應(yīng)力集中現(xiàn)象。表層的硬度、強度提高。

第7章車滾壓裝置的用途本工藝裝備的用途是加工外圓柱面，讓車、滾壓一次完成，從而縮短加工工時，此外經(jīng)過滾壓加工的工件不僅表面粗糙度瞬間可以達到Ra0.1～0.8μm，而且由于加工硬化提高其耐磨性的同時疲勞強度提高30%，擁有在切削加工中無法得到的特性。滾壓加工能解決目前某些工藝方法不易實現(xiàn)的關(guān)鍵問題。例如對特大形缸體的加工。滾壓加工使用范圍廣，在各大、中及小型工廠均能使用，因為在所有零件的設(shè)計中，圓柱形結(jié)構(gòu)是比較常用的，對于對表面有較高要求的軸或筒類零件一般都能用車滾壓加工。不論是從加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本等方面來看，滾壓加工都是一項比較優(yōu)越的加工方法。在某些方面，它完全可代替精磨、研磨、珩磨等光整加工。車滾壓裝置只算是工藝裝備，并不適合批量生產(chǎn)，其只能算一個專用加工設(shè)備，除了加工外圓表面，基本沒有其它用途。而且其工藝范圍還是有限的，現(xiàn)在一些有更高精度要求的處圓表面光有滾壓加工就難以實現(xiàn)了。雖然市場上沒有相應(yīng)的產(chǎn)品，但是車滾壓是由普通車床改裝而成的，結(jié)構(gòu)也比較簡單，一般工廠都有能力自行改裝，所以這種技術(shù)的推廣還有有前途的?？梢钥闯?，一些對圓柱表面有精糙度、耐磨性以及抗疲勞強度要求的零件，最適合采用車滾壓加工。目前，在單體液壓支柱活柱筒外圓的加工中，不少廠家均采用車滾壓的方法，一些軸類零件的加工，特別是長軸類零件，也有采用車滾壓加工的。

第8章經(jīng)濟價值分析對于粗糙度要求Ra0.8μm的外圓加工有多種加工方法都能實現(xiàn)，例如粗車—精車—粗磨—精磨、粗車—精車—滾壓、粗車—珩磨等。零件的經(jīng)濟價值主要體現(xiàn)在設(shè)備成本和加工效率兩個方面，下面依次與車滾壓相比較：粗車—精車—粗磨—精磨共有四道工序組成，而車滾壓只需一道工序，項多在車滾壓前加一道粗車工序，所以前者使用的設(shè)備明顯多于車滾壓，而且車滾壓的加工時間要比者少多了,而且磨削的加工不穩(wěn)定。粗車—精車—滾壓是把車削和滾壓分開加工，而且采用的滾壓裝備及方式還有所不同，常用滾壓器進行滾壓加工，其加工質(zhì)量遠比不上車滾壓，而且加工效率也比不上車滾壓，因為該種滾壓器滾壓通常要滾壓二到三次。從車設(shè)備成本上兩種差別不大。粗車—珩磨，工作效率要比車滾壓低些，但是要求的設(shè)備要比車滾壓高些。因為珩磨需要珩磨機，而車滾壓只須普通車床即可。經(jīng)過比較可以看出，車滾壓無論在設(shè)備成本，還是加工效率上都其優(yōu)勢，而且車滾壓加工的表面還具有一定的抗疲勞性和抗腐蝕性等優(yōu)點，故在產(chǎn)品銷售上更有優(yōu)勢，總的來說車滾壓還是有較大經(jīng)濟價值的。某廠采用本方法加工單體液壓支拄的活柱筒外表面，質(zhì)量好，尺寸穩(wěn)定，誤差在±0.001mm范圍內(nèi)，表面粗糙度可達到Ra0.4～0.2。該廠組裝了4臺這樣的滾壓器，使產(chǎn)品的年產(chǎn)量達到10萬根以上。生產(chǎn)效率有了很大的提高，收到了很好的經(jīng)濟效果。

結(jié)論在緒論中已經(jīng)把滾壓加工的原理和分類等介紹了很詳細了，滾壓加工在加工質(zhì)量上還是有其優(yōu)勢的。車滾壓裝置充分利用了滾壓加工的特點，而且利用現(xiàn)在比較常見，甚至可以說有點過時的普通車床加以改造而成，可以加工出較好質(zhì)量的產(chǎn)品，這也算是一種對資源的充分利用。由于車滾壓中只對車床主軸的跳動有明確的要求，所以只要車床不是因為主軸跳動滿足不了加工要求而報廢外，其它原因?qū)е碌膱髲U機床完全可以用來改造成車滾壓加工裝備，而且加工效果不會有什么影響，這也算是一種對廢物的再利用?，F(xiàn)今外圓加工往往采用(車—磨)等工序，但是本項目的創(chuàng)新之處在于其采用滾壓加工來實現(xiàn)外圓表面的粗糙度的要求，這樣不僅可以比通常采用的(車—磨)工序更省時，而且所加工的圓柱面還具有一定的抗疲勞強度。工廠生產(chǎn)的目的在很在程度上就是為了利潤，如何用最低的成本制造出最好的產(chǎn)品是工廠最關(guān)心的，一般情況下這兩者是相互矛盾的。但是車滾壓裝置卻能比較好實現(xiàn)了這個目標(biāo)，我想這就是本裝置的最大優(yōu)勢。事實證明，車滾壓在實際應(yīng)用能收到了良好的效果，它車削削、滾壓平穩(wěn)，被加工缸體表面質(zhì)量穩(wěn)定，完全達到了圖紙的要求，而且它還具有效率高、耐用度高、結(jié)構(gòu)合理、工序集中、輔助時間短、操作方便、勞動強度低等優(yōu)點，因此車滾壓裝置還是有較大的使用和推廣價值。

致謝大學(xué)時光彌足珍貴的，大學(xué)的四年學(xué)習(xí)生活是豐富多彩的，是充實而有意義。大學(xué)四年來我一直認真學(xué)習(xí)本專業(yè)知識，所以專業(yè)課方面有了很大的提高，在設(shè)計中掌握了大量有關(guān)機械設(shè)計制造方面的理論知識，在畢業(yè)實習(xí)中又將大量的理論知識運用于實踐，為畢業(yè)設(shè)計打下了實踐基礎(chǔ)。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我又強化了專業(yè)了知識的實際運用能力，收獲頗豐。在本次畢業(yè)設(shè)計中也得到了院領(lǐng)導(dǎo)、各位機制教研室的老師們、雞西校辦工廠等的大力支持和幫助，特別是我的導(dǎo)老師—牛曙光老師的大力幫助，指導(dǎo)和極大的關(guān)懷與幫助。沒有所有辛勤培育我的老師們就沒有我今天所取得的一切成績。所以在此向各位領(lǐng)導(dǎo)、老師、工人師傅及在此次畢業(yè)設(shè)計中給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示衷心的感謝。愿我最敬愛的老師們工作順利，身體健康，合家歡樂，心想事成。

參考文獻：1.趙波，鄧玉歌精密復(fù)合鏜滾工具的設(shè)計與應(yīng)用機械工藝師1991年第3期2.于宏偉，董艷秋，燕桂香，張國君活柱簡的車滾壓加工原理及提高加工質(zhì)量的方法煤炭技術(shù)1999年第18卷第3期3.高春花，范春梅，薛艷平.活柱筒外圓滾壓裝置.煤礦機械1998年第2期4.王洪英，劉元林，宋勝偉.Ф80鏜滾壓頭的設(shè)計.煤礦機械.2000年第9期5.王友林，姜英，張東煥.介紹一種外圓滾壓器的結(jié)構(gòu)和原理.機械制造.1997年第12期6.程通模滾壓和擠壓光整加工北京：機械工業(yè)出版社1989年1月7.趙少汴抗疲勞設(shè)計北京：機械工業(yè)出版社1995年8月8.陳再枝藍德年模具鋼手冊北京：冶金工業(yè)出版社2002年3月9.吳宗澤機械設(shè)計實用手冊第二版北京：化學(xué)工業(yè)出版社2003年6月10.王少懷.機械設(shè)計師手冊.北京.機械工業(yè)出版社.1989年11.王建中李洪公差與制圖技術(shù)手冊沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社1999年1月

專題快速制模技術(shù)模具是制造業(yè)中使用量大、影響面廣的工具產(chǎn)品。沒有型腔模、壓鑄模、鑄模、深拉模和沖壓模，就無法生產(chǎn)出被廣泛應(yīng)用和具有競爭價格的塑料件、合金壓鑄件、鋼板件和鍛件。在現(xiàn)代批量生產(chǎn)中，沒有高水平的模具，就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品，它對企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本也有重要的作用。據(jù)國外最新統(tǒng)計分析，金屬零件粗加工的75%、精加工的50%和塑料零件的90%是用模具加工完成的。因此，模具工業(yè)也被稱為“皇冠工業(yè)”。由于市場競爭的日益激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，多品種小批量將成為制造業(yè)的重要生產(chǎn)方式，在這種情況下，制造業(yè)對產(chǎn)品原型的快速制造和模具的快速制造提出了強烈的要求。高速加工技術(shù)的出現(xiàn)，為模具制造技術(shù)開辟了一條嶄新的道路。快速制模技術(shù)是一種快捷、方便、實用的模具制造技術(shù)。特別適用于新產(chǎn)品開發(fā)試制、工藝驗證和功能驗證以及多品種小批量生產(chǎn)?？焖僦颇＜夹g(shù)特點快速模具制造技術(shù)與傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)相比,具有如下特點：

（1)制造方法簡單，工藝范圍廣

由于快速模具制造是基于材料逐層堆積的成形方法，工藝過程相對簡單、方便和快捷，它不僅能適應(yīng)各種生產(chǎn)類型特別是單件小批的模具生產(chǎn)，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜程度的模具制造；它既能制造塑料模具，也能制造金屬模具。模具的結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，快速模具制造的優(yōu)越性就更突出。

（2）模具材料可強韌化和復(fù)合化

快速模具制造工藝能方便地利用在合金中添加元素或結(jié)晶核心，改變金屬凝固過程或熱處理等手段，可改善和提高模具材料的性能；或者在合金中添加其它材料，可制造復(fù)合材料模具。

(3)設(shè)計周期短，質(zhì)量高

由于RT的模具設(shè)計極少依賴人的因素，因而可有效地降低人為的設(shè)計缺陷。設(shè)計師可利用RP制造的高精度模型，在設(shè)計階段就可對產(chǎn)品的整體或局部進行裝配和綜合評價，并不斷改進，大大地提高了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。

（4）便于遠程的制造服務(wù)

由于RT對信息技術(shù)的應(yīng)用，縮短了用戶和制造商之間的距離，利用互聯(lián)網(wǎng)可進行遠程設(shè)計和遠程服務(wù)，能使有限的資源得到充分的發(fā)揮，用戶的需求能得到最快的響應(yīng)。

快速制模技術(shù)類型

快速制模技術(shù)與傳統(tǒng)的機械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度與壽命又能滿足生產(chǎn)上的使用要求，是綜合經(jīng)濟效益比較顯著的一類制造模具的技術(shù)，概括起來，有以下幾種類別。

1快速原型制造技術(shù)

快速原型制造技術(shù)簡稱RPM，是80年代后期發(fā)展起來的一種新型制造技術(shù)。美國、日本、英國、以色列、德國、中國都推出了自己的商業(yè)化產(chǎn)品，并逐漸形成了新型產(chǎn)業(yè)。

RPM是電腦、激光、光學(xué)掃描、計算機輔助設(shè)計（CAD)、計算機輔助加工(CAM)、數(shù)控(CNC)綜合應(yīng)用的高新技術(shù)。在成型概念上以平面離散、堆積為指導(dǎo)，在控制上以計算機和數(shù)控為基礎(chǔ)，以最大柔性為總體目標(biāo)。它摒棄了傳統(tǒng)的機械加工方法，對制造業(yè)的變革是一個重大的突破，利用RPM技術(shù)可以直接或間接地快速制模，該技術(shù)已被汽車、航空、家電、船舶、醫(yī)療、模具等行業(yè)廣泛應(yīng)用。下面簡述一下目前已經(jīng)商業(yè)化的幾種典型快速成型工藝。

1.1激光立體光刻技術(shù)(SLA)

SLA技術(shù)是交計算機CAD造型系統(tǒng)獲得制品的三維模型，通過微機控制激光，按著確定的軌跡，對液態(tài)的光敏樹脂進行逐層掃描，使被掃描區(qū)層層固化，連成一體，形成最終的三維實體，再經(jīng)過有關(guān)的最終硬化打光等后處量，形成制件或模具。

激光立體光刻技術(shù)主要特點是可成型任意復(fù)雜形狀，成型精度高，仿真性強，材料利用率高，性能可靠，性能價格比較高。適合產(chǎn)品外型評估、功能實驗、快速制造電極和各種快速經(jīng)濟模具。但該技術(shù)所用的設(shè)備和光敏樹脂價格昂貴，使其成本較高。

1.2疊層輪廓制造技術(shù)(LOM)

LOM技術(shù)是通過計算機的三維模型，利用激光選擇性地對其分層切片，將得到的各層截面輪廓層層粘結(jié)，最終疊加成三維實體產(chǎn)品。

其工藝特點是成型速度快，成型材料便宜、成本低，因無相變，故無熱應(yīng)力、收縮、膨脹、翹曲等，所以形狀與盡寸精度穩(wěn)定，但成型后廢料塊剝離較費事，特別是復(fù)雜件內(nèi)部的廢料剝離。該工藝適用于航空、汽車等和中體積較大制件的制作。

1.3激光粉末選區(qū)燒結(jié)成型技術(shù)(SLS)

SLS技術(shù)是將計算機的三維模型通過分層軟件將其分層，在計算機控制下，使激光束依據(jù)分層的切片截面信息對粉末逐層掃描，掃描到的粉末燒結(jié)固化(聚合、燒結(jié)、粘結(jié)、化學(xué)反應(yīng)等)，層層疊加，堆積成三維實體制件。

該技術(shù)最大特點是能同時用幾種不同材料(聚碳酸脂、聚乙烯氯化物、石蠟、尼龍、ABS、鑄造砂)制造一個零件。

1.4熔融沉積成型技術(shù)(FDM)

FDM技術(shù)是由計算機控制可擠出熔融狀態(tài)材料的噴嘴，根據(jù)CAD產(chǎn)品模型分層軟件確定的幾何信息，擠出半流動狀態(tài)的熱塑材料沉積固化成精確的實際制件薄層

，自下而上層層堆積成一個三維實體，可直接做模具或產(chǎn)品。

1.5三維印刷成型技術(shù)(3D-P)

3D-P技術(shù)用微機控制一個連續(xù)噴墨印刷頭，依據(jù)分層軟件逐層選擇性地在粉末層上沉積液體粘結(jié)材料，最終由順序印刷的二維層堆積成一個三維實體，猶如不使用激光的快速制模技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用在金屬陶瓷復(fù)合材料的多孔陶瓷預(yù)成型件上，其目標(biāo)是由CAD產(chǎn)品模型直接生產(chǎn)模具或功能性制作。

2表面成型制模技術(shù)

表面成型制模技術(shù)，主要是利用噴涂、電鑄、化學(xué)腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細花紋的一種工藝技術(shù)，實際應(yīng)用中包括以下幾種類型。

2.1電弧噴涂成型制模技術(shù)

電弧噴涂成型技術(shù)的原理是：利用2根通電的金屬絲之間產(chǎn)生電弧的熱量將金屬絲熔化，依靠高壓氣體將其充分霧化，并給予一定的動能，高速噴射在樣模表面，層層鑲嵌，形成一金屬殼體，即型腔的內(nèi)表面，再用充填基體材料(一般為金屬粉粒與樹脂的復(fù)合材料)加以支撐加固，提高其強度和剛性，連同金屬模架組合成模具。

這種制模技術(shù)工藝簡單、成本低，制造周期非常短，型腔表面的成型僅需幾個小時，節(jié)省能源和金屬材料，一般型腔表面僅2-3mm厚，仿真性極強，花紋精度可達到0.5μm。目前該技術(shù)被廣泛地用于飛機、汽車的內(nèi)飾件模具、家電、家具、制鞋、美術(shù)工藝品等表面形狀復(fù)雜及花紋精細的各種聚氨酯制品的吹塑、吸塑、PVC注射、PU發(fā)泡及各類注射成型模具中。

2.2電鑄成型技術(shù)

電鑄成型技術(shù)的原理同電鍍一樣，是依樣模(現(xiàn)成制品或按制品圖紙制成的母模)為基準(zhǔn)(陰極)，置放在電鑄液中(陽極)，使電鑄液中的金屬離子還原后一層一層地沉積在樣模上，形成金屬殼體，將其剝離后，與樣模接觸的表面即為模具的型腔內(nèi)表面。

該技術(shù)主要特點是節(jié)省材料、模具制造周期短，電鑄層硬度可達40HRC，提高了耐磨性和壽命，粗糙度、尺寸精度與樣模完全一致，適用于注射、吸塑、吹塑、搪塑、膠木模、玻璃模、壓鑄模等模具型腔及電火花成型電極的制造。

2.3型腔表面精細花紋成型的蝕刻技術(shù)

蝕刻技術(shù)是光學(xué)、化學(xué)、機加工綜合應(yīng)用的一種技術(shù)，它的基本原理是先把花紋圖案制成膠片，再把膠片上的花紋圖案復(fù)制在已涂上光敏材料的模具型腔表面上，經(jīng)過化學(xué)處理，模具型腔表面形成不被蝕刻部分的保護層，再根據(jù)模具材質(zhì)，選擇相應(yīng)蝕刻工藝，將花紋圖案蝕刻在模具內(nèi)表面上。

該技術(shù)的主要特點是時間短、費用低，修補破損花紋圖案可做到天衣無縫。

3澆鑄成型制模技術(shù)澆鑄成型制模技術(shù)的共同特點是依樣件為基準(zhǔn)，澆鑄出凸、凹模，型腔表面不需要機械加工。實際制模中主要有以下幾種類型。

3.1鉍錫合金制模技術(shù)

鉍錫合金快速制模技術(shù)是經(jīng)樣件為基準(zhǔn)，以Bi-Sn(鉍錫)二元共晶合金(熔點138℃，脹縮率萬分之三)為材料，有精密鑄造的方法同時鑄出凸模、凹模、壓邊圈的一種技術(shù)。該技術(shù)的特點是制模成本低，合金可重復(fù)使用，制造周期短，尺寸精度高，形狀、尺寸與樣件完全相符，一次鑄模壽命可達500-3000件，非常適合新產(chǎn)品開發(fā)、工藝驗證、樣品試制及中小批量和平。

3.2鋅基合金制模技術(shù)

這是一種以樣件(或樣模)為基準(zhǔn)，以熔點為380℃左右的鋅基合金為材料，分別澆注凸、凹模，原則上型腔表面不進行機械加工的一種制模技術(shù)。該技術(shù)特點是制模成本低、周期短，適用于制作薄板大型拉伸模、沖裁模及塑料模。

3.3樹脂復(fù)合成型模具技術(shù)

這是一種以樣模(或工藝模型)為基準(zhǔn)，以樹脂或其復(fù)合材料為流體材料，先澆注出凸(凹)模，再依據(jù)凸(凹)模貼上蠟片(間隙層)，澆注凸(凹)模。該技術(shù)成型的型腔表面不需機械加工。

該技術(shù)與CAD/CAM相結(jié)合，特點是模具尺寸精度高、制造周期短、成本低，是新產(chǎn)品試制、小批量生產(chǎn)工藝裝備的新途徑。適用于制作大型覆蓋件拉伸模(也可局部鑲鋼)、真空吸塑、聚氨酯發(fā)泡成型模、陶瓷模、仿型靠模、鑄造模等。

3.4硅橡膠制模技術(shù)該技術(shù)以制件原型或模型為基準(zhǔn)，將柔態(tài)硅橡膠制作成塊，再靠高壓力與模型完全吻合。

4擠壓成型技術(shù)

4.1冷擠壓成型

利用鈹銅合金的良好的導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性，經(jīng)固熔時效處理后，采用冷擠壓制造模具凹模型腔。其特點是制造周期短，型腔精度高(IT7級)，表面粗糙度Ra=0.025μm,強度高，壽命可達50萬次，無環(huán)境污染。

4.2超塑成型制模技術(shù)

該技術(shù)是利用金屬材料在細化晶粒、一定成型溫度、低變形速率條件下，材料具有最佳超塑性時，將事先制作好的凸模，用較小的力便可擠壓出凹模的一種快速經(jīng)濟制模技術(shù)。超塑成型材料的典型代表是Zn-22%AL。

5無模多點成形技術(shù)

無模多點快速成形技術(shù)是以CAD/CAM/CAT技術(shù)為主要手段，利用計算機控制高度可調(diào)基本體群形成上下成形面，代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具對板料進行三維曲面成形的又一現(xiàn)代先進制造技術(shù)。此項技術(shù)可以隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高材料的成形極限，可反復(fù)成形，以此消除材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力，實現(xiàn)無回彈成形。

6凱維朗(KEVRON)鋼帶沖裁落料制模技術(shù)

新型鋼帶沖裁落料制模技術(shù)是一種不同于一般具有凸、凹模結(jié)構(gòu)的鋼帶模，它是由單刃鋼帶與特制墊板組成的新型快速經(jīng)濟制模技術(shù)。這種模具重量輕，一般只有200kg，加工精度為±0.35-0.50mm，可適合各種黑色和有色金屬的0.5-0.65mm厚的板料加工。壽命可達到5-25萬次，制造成本低。

7模具毛坯的快速制造技術(shù)—實型鑄造

由于大量的模具是屬于單件或小批量生產(chǎn)，模具毛坯的制造質(zhì)量和周期及成本對最終的模具質(zhì)量和周期及成本的影響是至關(guān)重要的。

現(xiàn)代模具毛坯已廣泛地采用子實型鑄造技術(shù)，所謂實型鑄造就是利用泡沫塑料(聚苯乙烯—PS或聚甲基丙烯酸酯—PMMA)制作代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木?；蚪饘倌?，造型后不需取出模型，便可以澆鑄，泡沫塑料模型的高溫液體金屬作用下，迅速燃燒氣化而消失，金屬液取代原來泡沫塑料模型所占有的位置，冷凝后形成鑄件。實型鑄造在實際應(yīng)用中有下列幾種情況。

7.1干砂實型鑄造

即用55-100目的全干沒有任何粘結(jié)劑的石英砂造型，用EPS或PMMA泡沫塑料制作的模型涂掛0.2-1mm厚透氣性良好的耐火涂料層，以提高鑄件表面粗糙度，防止粘砂或塌箱。

7.2負壓實型鑄造

負壓實型鑄造又稱V法造型。該技術(shù)是使用全干而無粘結(jié)劑的石英砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在塑料薄膜的密封條件下，讓整個鑄型在負壓條件下(真空度0.4-0.67MPa)進行液體金屬澆鑄，鑄件凝固后解除負壓即可得到表面光潔的鑄件。

7.3樹脂砂實型鑄造

利用樹脂砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在常溫、常壓下進行液體金屬澆鑄而制取鑄件。利用實型鑄造的技術(shù)制造模具毛坯具有尺寸精度高(ISO9級)，加工余量小(一般在5mm左右)，不需要拔模斜度，不需要制型芯與泥芯撐，節(jié)省金屬材料，節(jié)省做木模型的木材，制造周期短，成本低。該技術(shù)適合大型、復(fù)雜、單件模具毛坯的生產(chǎn)。陶瓷型精鑄、失蠟精鑄等技術(shù)在提高模具毛坯精度、降低加工工時、縮短制造周期、降低成本等方面也顯示出其特有的優(yōu)越性。

8其它方面技術(shù)為了簡化模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低模具成本，縮短模具制造周期，在國內(nèi)外也先后出現(xiàn)了一些其它方面新技術(shù)的應(yīng)用，如快換模架、沖壓單元、刃口堆焊、鑲塊鑄造、氮氣彈簧等。

8.1氮氣彈簧在模具上的應(yīng)用

氮氣彈簧是一種新型彈性功能部件，用它代替彈簧、橡膠、聚氨酯或者氣墊，它能夠準(zhǔn)確地提供壓邊力，在較小空間便可產(chǎn)生較大初始彈壓力，不需預(yù)緊，在模具整個工作過程中彈壓力基本恒定。彈壓力大小及受力點位置可隨時、準(zhǔn)確、方便地調(diào)整，簡化模具拉伸、壓邊、卸料等結(jié)構(gòu)，簡化模具設(shè)計，縮短制模周期，調(diào)試模具方便，縮短更換模具時間，提高生產(chǎn)效率。

8.2快速換模技術(shù)

由于產(chǎn)品品種的增多，使模具在生產(chǎn)中更換變得十分頻繁，于是如何縮短沖壓設(shè)備的停機時間，提高生產(chǎn)效率，快速換模技術(shù)受到了人們的關(guān)注。

目前發(fā)達工業(yè)國家的一些大公司換模速度達到了驚人的程度，是否具有快速換模技術(shù)已成為企業(yè)技術(shù)進步的一項標(biāo)志?？偟内厔菥褪菧p少模具在設(shè)備上安裝、固定、調(diào)整的時間，這既要在設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計上予以考慮，又要在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)化方面予以考慮，將機上的作業(yè)盡可能地放在機下做。

8.3沖壓單元組合技術(shù)

沖壓單元組合技術(shù)是將常規(guī)的沖模分解為一個個簡單的單元沖模，根據(jù)工序件的要求，排列組合，在同一次沖程內(nèi)完成多種沖壓工序的新型工藝裝備，工作時沖壓單元不與沖床滑塊聯(lián)接，只需滑塊打擊即可完成沖壓工作。單獨使用時它就是1副完整模具。它可以用來加工板料或型材的沖孔、落料、切角、切槽、切斷及淺拉伸等。具有組裝快捷、使用方便、通用性強、經(jīng)濟性好等特點，特別適合多品種、中小批量生產(chǎn)。

8.4刃口堆焊技術(shù)

在沖模制造中，以普通灰鑄鐵為基體，在刃口部位堆焊高硬度的合金鋼，以代替模具鋼鑲塊，這一技術(shù)成為世界先進工藝之一。這是一項節(jié)省制造工時，節(jié)省昂貴的模具鋼材，縮短模具制造周期的快速經(jīng)濟制模技術(shù)。

目前熔化極氬弧焊技術(shù)的應(yīng)用，大大地提高了刃口堆焊的速度和質(zhì)量。這項技術(shù)世界各國模具行業(yè)已廣泛采用，取得了良好的經(jīng)濟效益。8.5實型鑄造沖模刃口鑲塊技術(shù)

這是一種用實型鑄造的工藝方法制造沖模刃口的方法，即用合金鋼鑄件鑲塊代替鍛造合金鋼鑲塊。目前由于鑄造工藝和熱處理工藝不斷完善和提高，鑄造鑲塊的內(nèi)在質(zhì)量有了保證，故其應(yīng)用范圍在不斷擴大。這項以鑄代鍛的新技術(shù)的突出特點是節(jié)省貴重模具鋼材，簡化模具制造工序，由于加工余量小，節(jié)省了大量機加工工時，縮短模具制造周期，降低模具成本。

8.6可加工塑料在模具制造中的應(yīng)用

可加工塑料在發(fā)達的工業(yè)國家應(yīng)用較普遍，特別是在汽車、飛機等制造業(yè)中，主要代替木材或金屬制作汽車車身主模型、靠模、檢具和鑄造模型等。可加工塑料的主要特點是兼?zhèn)淠静暮徒饘俚膬?yōu)良加工性能，制作工藝簡捷(可采用模塑、澆注、拼粘、雕塑等方法)、尺寸穩(wěn)定性好、不變形、耐潮濕、耐腐蝕、易修復(fù)、易改型、重量輕、制作周期短、成本低。國內(nèi)外快速制模技術(shù)現(xiàn)狀制造模具的材料通常是一些難加工材料，目前國內(nèi)模具型腔一般都釆用電火花加工（EDM）成型。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對模具的生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量提出了越來越高的要求，于是電火花加工存在的問題就逐漸暴露出來。從物理本質(zhì)上說，電火花加工是一種靠放電燒蝕的“微切削”工藝，加工過程非常之緩慢；在電火花對工件表面進行局部高溫放電燒蝕過程中，工件材料表面的物理-機械性能會受到一定程度的損傷，常常會在型腔表面產(chǎn)生微細裂紋，表面粗糙度也達不到模具的要求，因而經(jīng)過電加工后的型腔類零件一般還要進行費力、費時的手工研磨和拋光。因此，電火花加工的生產(chǎn)效率很低，制造質(zhì)量不穩(wěn)定，在許多場合，模具已成為影響新產(chǎn)品開發(fā)速度的一個關(guān)鍵因素。20世紀90年代以來，在國外模具工業(yè)中開始逐漸應(yīng)用高速切削(HSC)方法進行型腔的加工，并且取得了很好的效果。高速切削方法優(yōu)點如下：產(chǎn)品質(zhì)量好——高速切削以高于常規(guī)切速10倍左右的切削速度對零件進行高速加工，毛坯材料的余量還來不及充分變形就在瞬間被切離工件，工件表面的殘余應(yīng)力非常小；切削過程中產(chǎn)生的絕大多數(shù)熱量（95%以上）被切屑迅速帶走，工件的熱變形??；高速加工過程中，機床主軸以極高的轉(zhuǎn)速（10000~80000r/min）運轉(zhuǎn)，激振頻率遠遠離開了“機床—刀具—工件”系統(tǒng)的固有頻率範(fàn)圍，零件加工過程平穩(wěn)無沖擊。因此零件的加工精度高，表面質(zhì)量好，粗糙度可達Ra0.6μm以上。經(jīng)過高速銑削的型腔，表面質(zhì)量能達到磨削的水平，故常?？墒∪ズ罄m(xù)的許多精加工工序。

生產(chǎn)效率高——用高速加工中心或高速銑床加工模具，可以在工件一次裝夾中，完成型腔的粗、精加工和模具零件其它部位的機械加工，即所謂“一次過”技術(shù)（OnePassMachining），切削速度很高，加工過程本身的效率比電加工要高出好幾倍。除此以外，它既不要做電極，常常也不需要后續(xù)的手工研磨與拋光，又容易實現(xiàn)加工過程自動化。因此，高速加工技術(shù)的應(yīng)用，使模具的開發(fā)速度大為提高。

工藝范圍廣——能加工形狀復(fù)雜的硬質(zhì)零件和薄壁零件—由高速切削機理可知，高速切削時，切削力大為減少，切削過程變得比較輕松。高速切削可以加工淬火鋼，材料硬度可高達60HRC以上，加工過程甚至可以不用切削液，這就是所謂的硬切削（HardMachining）和干切削(DryMachining)。尤其可貴的是，在高速加工中，橫向切削力很小，這就有利于加工復(fù)雜模具型腔中一些細筋和薄壁，其壁厚甚至可以小于1mm。展望技術(shù)在制造業(yè)中所處的關(guān)鍵地位，快速制模尤其是快速制造金屬模具技術(shù)的開發(fā)研究受到高度關(guān)注，概括該技術(shù)面臨的關(guān)鍵問題和發(fā)展趨勢有以下幾個特點：

(1)快速軟模及陶瓷等模具的使用范圍受到限制，壓鑄、注塑、沖壓等主導(dǎo)模具的金屬模具快速制造是RPN技術(shù)努力的目標(biāo)；

(2)以快速原型等各種原型和鑄造、熔射等技術(shù)相結(jié)合的間接法與直接法相比實用化方面占優(yōu)勢，但因工序增加和受材料性質(zhì)及制造環(huán)境的影響，致使精度控制難度大。開發(fā)尺寸穩(wěn)性好的制模材料、減少制模工序、實現(xiàn)工作環(huán)境的安定化是提高間接法制模精度的關(guān)鍵；

(3)基于堆積成形原理的直接制模法在表面及尺寸精度、綜合機械性能等方面尚難以滿足高精度、高表面質(zhì)量的耐久模具制造要求，且成本高、尺寸規(guī)格受限制。以低成本且適于精細加工及多種材料成形的堆積和去除成形技術(shù)集成，將是提高直接制模法的實用性、材料適應(yīng)性和表面精度的有效方法；

(4)快速制模法適合我國國情，具有廣闊的應(yīng)用前景。與高速銑削加工相比，在表面帶精細復(fù)雜形狀和電火花加工難以省去的金屬模具制造方面占有優(yōu)勢。要進一步提高快速制模技術(shù)的競爭力，必須開發(fā)加工數(shù)據(jù)生成較數(shù)控加工數(shù)據(jù)生成更容易，并能獲得所需的尺寸及表面精度材料選擇范圍廣的直接快速制模新方法。

附錄1：機器人技術(shù)發(fā)展趨勢作者:JimPinto,圣地亞哥,美國中部.美國談到機器人,就如同科幻一般。但是,僅僅因為機器人在過去幾十年里沒有辜負自己的承諾,并不表示它們不會早到或者遲到。事實上,一些先進技術(shù)導(dǎo)致的機器人的時代更近更小、更便宜、更實用、更具成本效益。肌肉,骨骼與大腦任何機器人都有三方面:肌肉：有效聯(lián)系物理載荷以便機器人運動。骨骼：機器人的物理結(jié)構(gòu)與決定于其所從事的工作;考慮到有效載荷這就決定了機器人的大小和重量。大腦：機器人智能;它可以獨立思考和做什么;需要多少人工互動。由于機器人已經(jīng)被描繪于科幻世界,許多人期望機器人的外表更人性化。其實機器人的外表決定于它的功能和任務(wù)。不少機器,一點也不像人也明確地列為機器人。同樣,有些像人的機器人也脫離不了機械結(jié)構(gòu)或者玩具。起初的機器人是又大，又只有很小的力。老水流動力機器人被用于三D環(huán)境：陰暗、骯臟、危險。由于第一產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步,已經(jīng)完全改進了機器人的能力、業(yè)績和戰(zhàn)略利益。例如,80年代機器人由水流驅(qū)動過渡成為電力驅(qū)動單位。改進了性能和準(zhǔn)確性。工業(yè)機器人已在工作在當(dāng)今世界機器人數(shù)量已接近100萬,有將近一半的在日本,僅有15%在美國。數(shù)十年前,90%的機器人用于汽車制造業(yè),通常用于做大量重復(fù)的工作。今天只有50%用于汽車廠,而另一半分布于工廠、實驗室、倉庫、發(fā)電廠、醫(yī)院和其他許多行業(yè)。機器人用于產(chǎn)品裝配、危險物品處理、油漆噴霧、切割、拋光、產(chǎn)品的檢驗。那些被用于各式各樣的任務(wù)的機器人數(shù)量,例如下水道清理,查找炸彈和操作日趨復(fù)雜的手術(shù),在將來將持續(xù)上漲。機器人智能即使原始的智力，機器人已經(jīng)被證明在生產(chǎn)力、效率和質(zhì)量方面能夠創(chuàng)造良好收益。除此之外,一些"聰明"機器人沒有用于制造業(yè);他們被用于太空探險、外科遙控，甚至寵物，就像索尼的Aibo機械狗。從某種意義上說,一些其他應(yīng)用表明機器人可能的用途，如果生產(chǎn)廠家認識到,工業(yè)機器人并不是要局限于一個方面,或者受限制昨日機械概念。伴隨著迅速增長的電力微處理器和人工智能技術(shù),大大提高了機器人其潛在的彈性的自動化工具。新增加的智能機器人的應(yīng)用要求先進的智能。機器人技術(shù)融入各種輔助技術(shù)—機器視覺、傳感器(接觸),高級技工及語音識別。這一令人振奮的成果代表了新水平的工作應(yīng)用,比以往任何時候都認為是實際的機器人。實行綜合的機器人視覺和觸覺急劇地改變了新的產(chǎn)品和生產(chǎn)體系的速度和效率。機器人變得如此精確,以至于機器人可以應(yīng)用于所有手工的場所不再是一個不可能的觀點。半導(dǎo)體制造業(yè)是一個例子,高度一致的吞吐量和質(zhì)量,不能靠手工或簡單現(xiàn)機械就能實現(xiàn)。此外,通過使那些快速產(chǎn)品與傳統(tǒng)硬質(zhì)工具不相匹配部分的轉(zhuǎn)換和革新，取得了顯著成果。增強競爭力如上所述,機器人的應(yīng)用起源于汽車制造業(yè)。通用汽車已擁有四至五萬的機器人，但仍然能夠繼續(xù)發(fā)展并運用新方法。為了能使機器人更加智能化，現(xiàn)在已運用了大量新的戰(zhàn)略選擇。在過去的兩三年里，汽車價格已經(jīng)下降,為了不斷創(chuàng)造利潤，制造商降低生產(chǎn)和結(jié)構(gòu)成本。這是唯一途徑。汽車廠改建新模式,通常需要投入數(shù)以億計美元以購買設(shè)備。機器人制造技術(shù)的重點是通過減少資本投資的方式以增加適用性。新的遙控應(yīng)用已被發(fā)現(xiàn)用在以專用設(shè)備自動作業(yè)的操作上了。它的靈活性能作業(yè)自動化發(fā)揮得更協(xié)調(diào),并且有重大的成本優(yōu)勢。機器人協(xié)助其主要增長領(lǐng)域是智能機器人協(xié)助裝置(IAD)。操作員熟練地操作著機器人，就好像是自己的手和腳變長,且更有力了。這就是遙控技術(shù)，沒有人或機器人可以替代，它是有助于改造人類環(huán)境產(chǎn)品的一個新版本，多方面地幫助人類伙伴，包括動力供應(yīng)、運動導(dǎo)向、線路跟蹤以及程序自動化。智能機器人協(xié)助裝置運用遙控技術(shù)幫助人們以較少的壓力，更多、大、好、快地操作零部件和有效載荷。利用人類機器界面,操作員和智能機器人協(xié)助裝置攜手合作以優(yōu)化開放性、指導(dǎo)性和定位移動。傳感器、計算機動力和操控運算法則將操作員的手令轉(zhuǎn)譯成人類提升能力裝置。遙控新格局隨著科技和由摩爾法帶來的經(jīng)濟影響將繼續(xù)變換計算機的能力和價格，我們應(yīng)該期望更多創(chuàng)新,更多具成本效益的遙控結(jié)構(gòu)，以及更多在傳統(tǒng)服務(wù)重點之外的運用。工業(yè)遙控設(shè)備最大的變化是,他們將形成一個更廣泛的多種結(jié)構(gòu)和機制。在許多情況下,牽涉到自動裝置系統(tǒng)的配置,不會立即被認為是機器人。例如,自動操作半導(dǎo)體生產(chǎn)的遙控裝置已遠遠不同于那些用在汽車制造業(yè)的遙控裝置。我們會有那么一天：更多這類可編程加工的遙控設(shè)備種類會比現(xiàn)今有的傳統(tǒng)遙控設(shè)備來得多。一個突發(fā)性轉(zhuǎn)變即將來臨；它的潛力是巨大的，因為不久后遙控設(shè)備不僅能夠提升成本效益，也能產(chǎn)生前所未有的優(yōu)勢和操作應(yīng)用。遠景展望盡管機器人研究者希望仿效人類的智慧和外表,但是從未成功過。大多數(shù)機器人仍是無形的，也并非萬能，也不能快速識別目標(biāo)物體。兩足直立行走的機器人微乎其微，比如本田P3就側(cè)重于研究和示范樣本。較少結(jié)合工業(yè)機器人機器視覺系統(tǒng),因此它的要求,而不是機器人機器視覺視野。早期機器視覺領(lǐng)養(yǎng)付很高的價格,因為需要的技術(shù)知識"民心"等制度。例如,在八十年代中期,從辛辛那提市Milacron彈性制造系統(tǒng)的$900,000的機器視覺系統(tǒng)。到1998年,平均價格已降至$40000,并且價格繼續(xù)下降。今天,從Cognex,Omron花$2,000就能買到簡單的配有視覺套傳感器的模式。減價反映了當(dāng)今電腦成本的降低,和為特殊工作如偵察業(yè)等的視覺系統(tǒng)的重點開發(fā)。機器人在世界各地的使用工業(yè)機器人的銷售已上升到創(chuàng)紀錄水平,它對家務(wù)雜事如除草和地毯吸塵有著巨大的未開發(fā)的潛力。去年有3000個水下機器人、2300個爆破機器人和1600個外科手術(shù)機器人開始工作。預(yù)計吸塵和除草的家用機器人將大幅度增加，從2000年的12500到2004年末的500，000。iBOTRoomba吸塵器價格現(xiàn)在不到$200.00。近日炭疽恐慌,人們越來越多地使用機器人排架郵局的資料。事實上,美國郵政自動化有其巨大的潛力。去年，1000個機器人被安裝來分類包裹。美國郵政總署估計,它有可能使用80,000機器人進行分類包裹。環(huán)顧今日在我們身邊的"機器人":瓦斯自動泵、銀行自動柜員機、自助式測試線，機器已經(jīng)取代許多服務(wù)工作。在今后的數(shù)十年，不難想象圖像處理的發(fā)展進步、微處理器速度和人為模擬可能導(dǎo)致自動化成為世界上最無聊、低智力、低工資的工作。MarshallBr