1.1 零件的成形原理
快速成形技术
快速成形技术现代成形理论是研究所有产品制造的成形方式，即研究将成形材料有序地组织成具有确定外形和特定功能的三维实体的科学，建立起产品制造的理论模型。
根据工艺可以将产品成形的过程分为如下四种：1.受迫成形成形材料受到压力的作用而成形的方法，如金属材料成形的冷冲压成形、锻压成形、挤压成形以及铸造成形等。
2.去除成形这是人类从制作工具到现代化生产一直沿用的主要成形方法，如刀具切削加工、磨削加工、电火花加工等。
3.离散/堆积成形与传统制造不同，离散/堆积成形从零件的CAD实体模型出发，通过软件分层离散和数控成形系统，用层层加工的方法将成形材料堆积而形成实体零件。
4.生长成形生长成形或称仿生成形是指模仿自然界中生物生长方式而成形的方法。
快速成形技术是基于离散/堆积思想和数字化的新型成形技术，它突破了传统的加工方式，不需机械加工设备即可快速地制造形状极为复杂的工件，被认为是近20年制造技术领域的一次重大突破。
快速成形技术是当前世界上先进的产品开发与快速工具制造技术，对制造企业的模型、原型及成型件的制造方式正产生深远的影响。
1.1快速成形技术1.1.1快速成形技术原理快速成形（RP，Rapid Prototyping）技术又称快速原型制造，诞生于20世纪80年代后期，至今已有20多年的历史，是基于材料堆积法的新型制造技术。
快速制造技术集机械工程、计算机辅助制造（CAD）、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学等于一身，可以自动、直接、快速、精确地将计算机上设计的模型转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供一种高效低成本的实现方法。
Terry Wohlers和美国制造工程师协会（SME）对RP技术进行了定义[]：RP系统依据三维CAD模型数据、CT（计算机断层扫描，computer tomography）和MRI(核磁共振成像，magnetic resonance imaging)扫描数据和由三维实物数字化系统创建的数据，把所得数据分成一系列二维平面，又按相同序列沉积或固化出物理实体。
机械制造基础课程思政的探索
机械制造基础课程思政的探索0引言当代是信息技术爆炸，知识飞速更新的时代，传统的机械理论体系比较成熟，课堂形式更加倾向于基本知识点的讲解。
这种形式的课堂组织容易显得单调，内容缺乏趣味性，不容易吸引学生的注意力；另一方面，由于部分知识点理论性比较强，在讲解中插入课程思政元素难以做到无违和融入，思政点容易流于表面，难以引起学生的认同，无法做到在潜移默化中达到思想教育的效果。
在本学科的教学实践探索中，课题探索将不同学科领域的相关知识、故事等融入教学，与教学内容和课程思政有机结合，拓展知识边界，引起学生的好奇心，在吸引学生注意力的同时使学生对思政元素产生认同，真正达到课程思政的教学目标。
1.课程思政概述党的十八大以来，高校思想政治教育工作已经上升为国家战略层面的重要工作。
“课程思政”是高校以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，以习近平总书记关于教育工作的重要论述为根本遵循，将社会主义核心价值观融入高校课程、落实立德树人根本任务的重要举措。
“课程思政”的实质是一种“课程承载思政，思政寓于课程”的有人理念和方法。
“课程思政"要求高校所有课程都承担育人工作，构建高校课程体系合力机制，落实高校全员育人、全程育人和全方位育人的“三全有人”任务[1-5]。
1.1课程思政方法（1）课程思政的“分类推进”方法课程思政体系建设要遵循教育教学规律、思想政治教育规律和学生成人成才发展规律，需要考虑不同类型课程的特点和学科价值体现课程思政的系统性、引领性和针对性[6-9]。
不同学科门类的课程思政推进措施如图1-1所示[6-10]。
图1-1课程思政分类推进（2）课程思政的实施方法课程思政有多种实施方法，几种主要的方法如表1-1所示[6-10]。
表1-1课程思政的实施方法2.机械制造基础教学分析机械制造基础是一门学科基础课程，是所有制造类课程的基础。
本课程主要讲解机械制造相关的原理、过程，方法、装备等，为后续制造类课程的学习以及学生学习CAD/CAM/CAPP、特种加工等方面知识打下坚实基础。
机械加工方法笔记总结
机械加工方法一、零件成形原理分类：按原材料或毛坯加工成零件过程中，质量m的变化可分为：减材成形；等材成形；增材成形；1、减材成形减材成形是目前零件的主要加工方法，有两大类：切削加工：通过刀具和工件之间的相对运动及相互作用力的作用实现材料去除。
如：车、铣、刨、磨、钻、镗等。
特种加工：利用电能、光能或化学能等方法完成材料的去除。
如：电火花加工、电解加工、激光加工、超声波加工、高压水射流、磁流变抛光等。
2、等材成形成形前后，主要是形状发生变化，质量基本不变。
如：铸造、锻造、模具成形、冲压成型。
3、增材成形传统工艺：电镀、化学镀、喷涂等。
新工艺：3D打印（如：光固化、选择性激光烧结/熔化、熔融沉积法等）增材制造新工艺优点：1)可成型任意复杂形状零件；2)快速制造出原型可供设计评估、投标或展示；3)与快速精铸、快速模具制造技术结合，可为大小批量生产服务。
二、零件表面成形方法（1）轨迹法（描述法）（2）成形法（仿形法）（3）相切法（旋切法）（4）展成法（范成法）三、切削加工方法1、车削（1）运动构成：工件旋转（主运动），车刀在平面内做直线或曲线运动（进给运动）。
（2）加工精度：一般IT8~IT7，Ra=6.3~1.6μm。
精车IT6~IT5，Ra=0.4~0.1μm。
（3）加工特征：各种回转面，如孔、外圆、内圆、端面、锥面、螺纹表面、滚花面、退刀槽等。
（4）车床分类按主轴位置：卧式车床、立式车床。
按刀架数量：单刀架车床，双刀架车床。
立式车床刚性好，能长期保持机床精度，适用于加工径向尺寸大轴向尺寸相对较小的大型和重型零件如各种盘、轮类零件。
2、刨削（1）运动构成：牛头刨床主运动是刀具水平往复直线运动，工件做横向间歇进给运动。
龙门刨床主运动是工件做水平往复直线运动，刀具做横向间歇进给运动。
（2）加工精度：IT8~IT7，Ra=3.2~1.6μm直线度0.04~0.08mm/m （3）加工特征：可加工平面、沟槽等。
零件的成形方法
•生成生线的运动可以是简单运动（旋转或直线），也可 能由多个简单运动复合而成，称为为复合运动
•运动的分配和联系
• 工艺方法一样， 但运动的分配可 以不一样 • 不同的运动分配 产生不同的机床 结构
2.3提供切削动力和速度的运动 进给运动：保证切削能够连续进行的运动
卧式车床的运动
2.3 零件的表面成形原理
2.3.1零件的表面成形方法和所需运动
表面成形运动:生成零件加工表面的运动叫表 面成形运动。
– 母线、导线和生线：工件的表面是母线沿导 线运动的轨迹所生成
2.3.2 生成母线与导线的方法
1. 成形法（刀刃与生线重合） 2. 轨迹法（刀尖的运动轨迹）
3. 范成法
4.相切法（刀刃与生线相切）
1第一节.零件的成形原理
1 材料成形工艺（Δm=0）
●贯通流程 —质量不变工艺 ①铸造 —将液态金属浇注到型腔中来获得毛坯 ◆类型： 砂型铸造 金属型铸造 压力铸造 离心铸造 熔模铸造 ◆特点： 形状复杂、适应性广、成本低
ZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology Jimei University） Qi-
1、 材料成形工艺（Δm=0）
③粉末冶金 —以金属、非金属粉末，经模 具压制、烧结等，制成制品 特点：材料利用率高、生产率高、精度高
ZHONG Qi-Mao （College of Engineering Technology Jimei University） Qi-
2、 材料去除工艺（Δm<0）
第一节 零件成形原理 按照零件由原材料或毛坯制造成零 件的过程中质量m的变化，可分为三 种原理： 材料成形工艺（m=0） 材料去除工艺（m<0） 材料累积工艺（m>0） 不同原理采用不同的成形工艺方法
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②电铸电镀加工 —电镀液中的金属正离子在电 场的作用下，逐渐镀复沉积 到阴极上去，形成一定厚度 的金属层 电铸加工、电镀加工 表面局部涂镀加工 ◆特种加工之一
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③快速成型(RP) —以微元迭加逐渐累积生成零件 LOM 迭层法，SL 光固化法 SLS 烧结法，FDM 熔融沉积法 ◆先进制造技术之一
●发散流程 —质量减少工艺 ①切削加工 —刀具切除工件毛坯上多余的金属 车削、铣削、刨削、 钻削、拉削、镗削等。 ◆常规机械加工方法
零件的成形原理 机械制造技术基础
是通过刀具和工件之间的相对运动及相互 力的作用实现的。工件往往通过夹具安装 在机床上，机床带动刀具或工件或两者同 时进行运动。切削过程中，有力、热、变 形、振动、磨损等现象发生，这些现象的 综合作用决定了零件
第一章 机械加工方法
最终获得的几何形状及表面质量。 对于加工精度要求特别高的零件，需要
第一章 机械加工方法
第一节 零件的成形原理
按照零件由原材料或毛坯制造成为零 件的过程中，质量M的变化，可分为△M ＜0,△M＝0,△M＞0三种原理，不同原理 采用不同的成形工艺方法。
△M＜0，材料去除原理，如传统的 切削加工方法，包括磨料磨削、特种加 工等,在制造过程中通过材料逐渐被去除 而获得需要的几何形状。
第一章 机械加工方法
等一系列高新技术，属于技术密集型产业。 三、△M＞0 的制造过程 △M＞0 的工艺即材料累加法制造（MIM）工
艺 出现于上个世纪80年代，通过材料逐渐 累加成型 。这一工艺又称RP技术（Rapid Prototyping） 。其优点是：无需编程，即 可以成型任意复杂形状的零件，而无需刀、 夹具等生产准备活动。
第一章 机械加工方法
二、△M＝0 的制造过程 △M＝0的工艺内容主要属于材料成形
课程的研究范畴。主要指铸造、锻压和焊 接等热加工工艺。在我国，铸造工艺、锻 压模具的设计和制造方面 均是薄弱环节， 特别是模具工业，模具制造精度要求较高， 其生产方式往往是单件生产。模具的设计 和制造需要CAD和CAE
第一章 机械加工方法
RP技术已形成了几种成熟的工艺方法，进入 了商品化阶段。目前商业化的设备主要有 光固化法/SL法（Stereolithography）、叠层 制造法/LOM法（Laminated Object Manufacturing）、激光选区烧结/SLS法 （Selective Laser Sintering）、熔积法/FDM 法（Fused Deposition Modeling）。
零件的成形方法
零件的成形方法
零件的成形方法通常包括以下几种：
1. 切削加工：通过车、铣、磨、刨、钻、镗等传统切削加工方法，利用刀具去除材料。
2. 铸造：通过将熔融的金属倒入模具中，待其冷却凝固后形成零件。
3. 锻造：通过加热和加压金属块，使其变形并形成所需的形状。
4. 注塑：通过将塑料注入模具中，在高温和压力下使其熔化并填充模具，冷却后形成零件。
5. 冲压：通过使用压力机将金属板材在模具中冲压成所需形状。
6. 快速成形：通过堆积材料逐层打印出零件，通常使用粉末状或液态材料。
7. 激光切割：通过高能激光束切割金属板材或薄膜，可实现高精度的加工。
8. 电子束加工：通过电子束在高能状态下轰击材料表面，实现高精度的加工。
9. 电火花加工：通过电极与工件之间的放电腐蚀作用去除材料，可加工硬质合金等高硬度材料。
10. 线切割：通过细线在工件表面进行切割，可加工精密零件和模具。
以上是零件成形的常见方法，根据不同的材料、形状和精度要求，可以选择适合的加工方法。
SLS技术的成形工艺原理(知识参考)
一、实验名称：选择性激光烧结快速成型工艺实验SLS成型技术开辟了不用任何刀具而迅速制作各类零件的途径，并为用传统方法不能或难于制造的零件或模型提供了一种崭新的制造手段，SLS技术的特点归纳起来主要有以下几点：（1）过程与零件复杂程度无关，是真正的自由制造，这是传统方法无法比拟的。
SLS 与其它RP不同，不需要预先制作支架，未烧结的松敞粉末作为自然支架，SLS可以成型几乎任意几何形状的零件，对具有复杂内部结构的零件特别有效。
（2）技术的高度集成，它是计算机技术、数控技术、激光技术与材料技术的综合集成。
（3）生产周期短，由于该技术是建立在高度集成的基础上，从CAD设计到零件的加工完成只需几小时到几十小时，这一特点使其特别适合于新产品的开发。
（4）与传统工艺方法相结合，可实现快速铸造、快速模具制造、小批量零件输出等功能，为传统制造方法注入新的活力。
（5）产品的单价几乎与批量无关，特别适合于新产品的开发或单件、小量零件的生产。
（6）材料适应面广，不仅能制造塑料零件，还能制造陶瓷、蜡等材料的零件。
特别是可以制造金属零件。
这使SLS工艺颇具吸引力。
成型材料是SLS 技术发展和烧结成功的一个关键环节,它直接影响成型件的成型速度、精度和物理、化学性能，影响成型工艺和设备的选择以及成型件的综合性能。
因此，国内外有许多公司和研究单位加强了这一领域的研究工作,并且取得了重大进步。
从理论上讲任何受热粘结的粉末都有被用作 SLS 原材料的可能性。
原则上这包括了塑料、陶瓷、金属粉末及它们的复合材料。
目前SLS材料主要有塑料粉（PC、PS、ABS）、蜡粉、金属粉、表面覆有粘结剂的覆膜陶瓷粉、覆膜金属粉及覆膜砂等。
（7）应用面广，由于成型材料的多样化，使得SLS 适合于多种应用领域，如原型设计验证、模具母模、精铸熔模、铸造型壳和型芯等。
（8）高精度，依赖于使用的材料种类和粒径、产品的几何形状和复杂程度，该工艺一般能够达到工件整体范围内±（0.05-2.5）mm 的公差。
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3. 加工表面与切削要素 切削用量三要素
进给量f-- 刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。
单位：mm/r或mm/行程。
对于多刃刀具，每齿进给量fz 单位：mm/z
进给速度Vf ：切削刃上选定点相对工件的进给运动瞬时速度。 mm/s
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1. 工件表面的形成 2）工件表面形成方法
发生线法：任何表面都可看作由母线沿着导线运动而形 成。母线和导线统称为发生线。
母线和导线可互 换的表面，称为 可逆表面。反之 为不可逆表面。
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1. 工件表面的形成 2）工件表面形成方法 母线相对旋转轴线位置不同，所产生的表面也不同。
减材法—零件成品质量＜零件毛坯质量，⊿m＜0 去除部分材料改变零件尺寸，减小质量。 如切削加工、电火花加工等。
增材法—成形过程中，零件质量逐步增加，⊿m＞0 传统累加法如焊接、粘接或铆接等。
3D打印、快速成形技术(RPM)通过微元叠加方式形成零件。
2
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第1章 机械加工方法 1.1 零件的成形原理 机械加工即切削加工，必须具备三个条件：
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1. 工件表面的形成 2）工件表面形成方法 即发生线形成方法，有4种： （1）轨迹法
特点：切削刃与被加工表面点接触； 刀尖规律曲线运动轨迹为母线。
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1. 工件表面的形成 2）工件表面形成方法 （2）成形法
特点：刀刃为母线。
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1. 工件表面的形成 2）工件表面形成方法 （3）展成法
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3. 加工表面与切削要素
dw dm
加工表面
待加工表面n
过渡表面 已加工表面
f
切削过程中，工件 上有三个不断变化的 表面。 1. 待加工表面:即将
被切除的表面。 2. 己加工表面:切削
后形成的新表面。 3. 过渡表面:正被切
削的表面。在下 一切削行程将被 切除。
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3. 加工表面与切削要素 切削用量三要素 切削速度、进给量和切削深度（背吃刀量）。 切削速度 υｃ (m/s) 切削刃上选定点相对工件的主运动的瞬时线速度。 各点不同，取最大值。 主运动为旋转运动时（如车削）
假设：刀尖为主、副切削刃的实际交点，且
λs＝0，Kr’=0，则切削层截面为平行四边形； 切削层参数测量平面：基面。
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dw
3. 加工表面与切削要素
n
切削层参数
ap
Kr
f
f
2
1
f
dm
1. 公称厚度
hD = f × sin kr
2. 公称宽度
bD = ap sin kr
3. 公称截面积AD=bD*hD
运动主体： 工件，如铣削、磨削， 刀具，如车削、钻削。
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2. 表面成形运动
3）合成切削运动Ve 主运动与进给运动同 时进行时，刀具切削刃 上一点相对工件的运动。 合成速度向量等于主 运动速度与进给运动速 度的向量和Ve=Vc+Vf
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2. 表面成形运动
2. 表面成形运动 辅助运动： 1）空行程运动(趋进、退刀、返回…)； 2）切入运动(调整切削深度 ) ； 3）定位和调整运动(分度、转位、变速、换刀、测 量、补偿…，使工件或刀具进入正确加工位置)； 4）操纵及控制运动。
①刀具与工件之间要有相对运动，即表面成形运动； ② 刀具具有适当的几何参数，即切削角度等； ③ 刀具材料应具有一定的切削性能。
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1. 工件表面的形成 工件的种类
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1. 工件表面的形成 1）工件表面的基本形状: ① 外圆柱、内圆柱、平面 ② 圆锥面、圆环面、球面 ③ 成形面、螺旋面
ap
Kr
切削用量要素与切削层参数的关系：
= AD h= DbD ap f
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= v f f= n / 60 zfzn / 60
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3. 加工表面与切削要素
dw
ap
dm
切削用量三要素
切削深度ap（背吃力量） 已加工表面与待加工表面之
间的垂直距离。(mm)
车外圆时： ap
=
dw
− 2
dm
切削层参数
n
f
Kr
f
2
1
切削层—刀具沿进给运动方向每移动 f或 fz时，切下的工件材料层。 切削层参数—切削层的截面尺寸。
线运动严格按照某种运动关系组合而成的成形运动。 如：车螺纹
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2. 表面成形运动
在机床上表面成形运动分主运动和进给运动。 1）主运动
是刀具与工件之间最主要的相对运动，功耗最大， 速度最高。有且仅有一个。
运动形式： 旋转运动，如车削、镗削的主轴运动， 直线运动，如刨削、拉削的刀具运动；
运动主体： 工件，如车削， 刀具，如铣削。
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Байду номын сангаас
2. 表面成形运动
2）进给运动 把切削层不断投入切削的运动，使主运动能够继续 进行，以形成新表面。速度较低，功耗较少。 运动形式：
旋转运动、直线运动或两者组合。 连续的，如车削； 间歇的，如刨削。 一个运动，如钻削； 多个运动，如车削时的纵向与横向进给运动； 没有进给运动，如拉削。
特点：刀具与工件作范成运动，即相对运动具有 严格传动比关系。刀刃形成的包络线为母线。
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1. 工件表面的形成 2）工件表面形成方法 （4）相切法
特点：旋转刀具中心沿规律曲线运动； 刀缘形成的包络线为母线。
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2. 表面成形运动
• 即形成发生线的运动。简称成形运动。 • 简单成形运动：独立的旋转运动或直线运动。 • 复合成形运动：由两个或两个以上的旋转运动或直
第1章 机械加工方法 1.1 零件的成形原理
1. 工件表面的形成 2. 表面成形运动 3. 加工表面与切削要素 1.2 机械加工方法
1
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第1章 机械加工方法
1.1 零件的成形原理
零件的成形方法
按制造过程中零件质量变化⊿m情况分：
近净法—零件成品质量＝初始物料质量，⊿m＝0 如铸造、锻造、冲压、粉末冶金、注塑等。