第三章 先进制造工艺技术 第二节材料受迫成形工艺技术
2、粉末锻造成形工艺过程
❖ 粉末制取：成分均匀，流动性好、杂质少。 ❖ 模压成形：将粉末置于封闭的模具型腔内加压，使之成为具有一定形
状、尺寸、密度与强度的型坯，以便进行烧结。 ❖ 型坯烧结：高温烧结的目的是为了进一步提高型坯的强度和密度。 ❖ 锻前加热：放置型坯的氧化和脱碳，要有惰性气体保护。 ❖ 锻造：锻造温度、锻造压力和锻造时间。 ❖ 后续处理：退火、调质、表面渗碳淬火等热处理或者时效处理。
自硬砂精确砂型铸造
❖ 采用自硬树脂砂代替粘土砂造型，克服了铸件质 量差、生产效率低、劳动强度大、环境污染重的 缺点。自硬树脂砂具有高强度、高精度、高溃散 性、和低的造型造芯劳动强度的特点，适合各种 复杂中、小型铸件型芯制作的高效工艺。可以生 产壁厚仅有2.5mm
高紧实砂型铸造
❖ 铸型的高紧实率是当代造型机的发展方向，高紧实率及其均匀性可提 高铸型强度、刚度、硬度和精度，可减少金属液浇铸和凝固时型壁的 移动，提高工艺的出品率，降低金属消耗，减少缺陷和废品。
特种铸造技术
压力铸造
压力铸造是在专用设备—压铸机上进行 的一种铸造。即在高速、高压下将熔融的 金属液压入金属铸型，使它在压力下凝固 获得铸件的方法。
压用较压力铸造低的压力 （一般为0.03～0.07Mpa），将金属液从 铸型的底部压入，并在压力下凝固获得铸 件的方法
1、气体辅助成形
❖ 在熔融塑料填充（不完全充填）完成后，利用型 腔内熔融体冷却前的时间差，将具有一定压力的 惰性气体迅速地注入成形体内部，此时气体可在 成品壁较厚的部分形成空腔。
2、注射压缩成形法
注射机特点：
有少量化学变化，其变化过程基本上是可逆的．(变化过 程可逆)
（PE、PP、PVC、PS、ABS、PMMA、PA、 POM、PC等）
热固性材料
在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑 料 ，其分子结构最终为体型结构。（变化过程不 可逆） （酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、聚邻苯二甲酸 、二烯丙酯、有机硅塑料、硅酮塑料
❖ 精密冲裁通常通过光洁冲裁、负间隙冲裁、带齿圈压板冲 裁等工艺手段来实现。
❖ 光洁冲裁：小间隙小圆角冲裁。
❖ 负间隙冲裁：凸模尺寸大于凹模型腔尺寸，实质 上为冲裁和修正工序的复合。
❖ 带齿圈压板精冲
4、辊轧工艺
❖ 用轧辊对坯料进行连续变形的压力加工方法，具 有生产效率高、质量好、成本低和材料消耗少的 优点。
（1）细晶超塑性，又称组织超塑性或恒温超塑性，其超塑性产生的内
在条件是具有均匀、稳定的等轴晶组织，晶粒尺寸通常小于10微米； 外在条件是应变速率要比普通金属应变速率至少低一个数量级； （2）相变超塑性，又称为环境超塑性，是指在材料相变点上下进行温度 变化循环的同时对试样加载，经多次循环试样得到积累的大变形。
先进制造工艺技术
第二节 材料受迫成形工艺技术
史振宇
shizhenyu@
主要内容
1 精密洁净铸造成形 2 精确高效金属塑性成形工艺 3 粉末锻造成形工艺 4 高分子材料注射成形
2
受迫成型的含义
❖ 利用材料的可成形性，在特定的边界和外力约束 条件下的成形方法：如铸造、锻压、粉末冶金和 高分子材料注射成形等工艺方法。
属不超过60％，而目前所已知的如锌合金、铝合金、铜合金、钛合金 和高温合金中，最大伸长率可达1000％，有的甚至达2000％。 ❖ 利用材料的超塑性进行成形的方法即为超塑性成形。 ❖ 利用材料的超塑性可以在小吨位设备上实现形状复杂，用其他手段难 以进行的零件精密成形。
❖ 金属的超塑性主要有两种类型：
❖ 可通过气动压实、真空吸砂、气流吹砂、液动挤压和气冲等工艺手段 。
❖ 由于紧实度提高，铸件的精度、 表面粗糙度可提高2-3级，适用于 大批量铸件的生产。
气冲造型
消失模铸造
❖ 消失模铸造工艺是采用聚苯乙烯等发泡塑料模样 代替普通模样，造好型后不取出模样就浇入金属 液，在金属液的作用下，塑料模样燃烧、气化、 消失，金属液取代原来塑料模所占据的空间位置 ，冷却凝固后获得所需铸件的铸造方法。
造型和制芯准备 型砂和芯砂由原砂、粘结剂、水及其它附加物混制 分为：粘土砂、水玻璃砂、树脂砂
水玻璃为气硬性胶凝材料，在空气中与二氧化碳发生反应，析出二氧化 硅凝胶，因凝胶脱水而逐渐硬化。其化学反应如下
Na2O ·nSiO2 ＋ CO2 ＋ mH2O →Na2CO3＋ nSiO2 ·mH2O沉淀
❖ 1、精密模锻工艺 ❖ 2、超塑性成形 ❖ 3、精密冲裁工艺 ❖ 4、辊轧工艺
1、精密模锻工艺
精密模锻是在模锻设备上锻 造出锻件形状复杂、精度高 的模锻工艺。
为了减少氧化，提高精锻件 质量，精锻时采用较低的加 热温度，称为低温模锻。
精密模锻的锻件精度很大程 度上取决于锻模的加工精度， 锻模精度要求比锻件精度高 1～2等级。模具型腔需开 排气孔，以减小金属流动阻 力。
挤压铸造
2、清洁铸造技术
1、采用洁净能源。以铸造焦代替冶金焦，以少粉尘、少熔渣的感应电炉 熔化代替冲天炉熔化，以减轻熔炼过程中对空气的污染。
2、采用无砂或少砂的特种铸造工艺，如压力铸造、金属型铸造等，改善 操作者工作环境。
3、研究并推广使用清洁无毒的工艺材料。 4、采用高溃散性型砂工艺，如树脂砂、改性脂硬化水玻璃砂工艺 5、研究开发多种废弃物的再生和综合利用技术，如铸造旧砂的再生回收
不带保温炉
带保温炉
1-坩埚；2-升液管；3-金属液；4-进气管；5-密封盖； 6-浇道；7-型腔；8-铸型
熔模铸造
熔模铸造又名“失蜡法铸造”，是采 用易熔的蜡质材料制成模型，然后用造型 材料将其包覆若干层，待其干燥硬化后将 蜡模熔化获得无分型面的壳型，经烘干后 浇注金属液而获得铸件的铸造方法。
蜡模铸造工艺流程：
❖ 辊锻轧制 ❖ 展环轧制
三、粉末锻造成形工艺
❖ 1、粉末锻造成形工艺特点 ❖ 2、粉末锻造成形工艺过程 ❖ 3、粉末锻造模具
1、粉末锻造成形工艺特点
❖ 粉末冶金：将各种金属和非金属粉料均匀混合后 压制成形，再经过高温烧结和必要的后续处理来 制取产品的工艺方法。
❖ 金属粉末经压实后烧结，再用烧结体作为锻造毛 坯的锻造方法称为粉末锻造 。
一、精密洁净铸造成形
❖ 精密铸造成形技术 ❖ 清洁铸造技术 ❖ 铸造过程计算机模拟
传统的砂型铸造
❖ 是一种最基本的铸造方法，历史悠久，其工艺过程有制造 模型和芯合、混砂、造型和造芯、烘干合箱、熔化几个步 骤。 工艺设计： 确定铸造工艺方案： 首要考虑：浇注位置的选择、铸型分型面的的选择 还应注意：机械加工余量、拔模斜度、铸件收缩率、 冒口位置及尺寸等等 绘制铸造工艺图
蜡模制造 结壳
脱模
焙烧
浇注
脱蜡和造型
熔模铸造的表壳 （奥氏体不锈钢）
离心铸造
离心铸造是将金属液浇入高速旋转 （250～1500r/min）的铸型中，并在离心 力作用下充型和凝固的铸造方法。其铸型 可以是金属型，也可以是砂型。既适合制 造中空铸件，也能用来生产成形铸件。
立式离心铸造
卧式离心铸造
❖ （3） 简化了铸件生产工序，缩短了生产周期，使造型效 率比砂型铸造提高2~5倍。
消失模特点
❖ 缺点：实型铸造的模样只能使用一次，且泡沫塑 料的密度小、强度低，模样易变形，影响铸件尺 寸精度。浇铸时模样产生的气体污染环境。
❖ 用途：实型铸造主要用于不易起模等复杂铸件的 批量及单件生产。
❖ 压力铸造 ❖ 低压铸造 ❖ 熔模铸造 ❖ 离心铸造 ❖ 真空铸造 ❖ 挤压铸造
超塑性拉伸的Zn-Al合金试样
经典的超塑性气 压阴模成形工艺 示意图
超塑性气压成形过程中施加“背压”的作 用—在材料中形成静水压，防止产生“空 洞”。
超塑性成形的火箭发动机涡轮盘（材料Ti-6Al-4V合金）
超塑性成形的飞机发动机压气 机盘（材料：TC11钛合金）
3、精密冲裁工艺
❖ 精密冲裁是使冲裁件呈纯剪切分离的冲裁工艺，在普通冲 裁工艺基础上通过改进模具来提高制件的精度，使冲裁件 尺寸精度可达IT6～IT9级，断面粗糙度Ra值为1.6～0.4μm 。
3、粉末锻造模具
❖ 粉末锻造一般都在闭式模腔内进行，因此对模具 精度要求较高。
四、高分子材料注射成形
高分子材料已经与钢材、水泥、木材并列 为四大基本工程材料
❖ 1、气体辅助成形 ❖ 2、注射压缩成形法 ❖ 3、模具混合成形法 ❖ 4、剪切场控制取向成形法 ❖ 5、直接注射成形法
热塑性塑料
将该类塑料升温熔融为粘稠液体后施加高压，便可以 充满一定形状的型腔而后使其冷却固化定型成为制品．如 果再将其加热又可进行另一次塑料成型，如此可反复地进 行多次．在成型过程中，该塑料主要是发生物理变化，仅
二氧化碳硬化法硬化水玻璃
砂型铸造的特点
1. 适用面最广，几乎使用所有零部件 2. 分为手工铸造、和机器铸造，后者精度高、质量
好、可批量生产 3.铸件组织晶粒粗大，易成分偏析 4.表面粗糙度较高
1、精密铸造成形技术
I. 自硬砂精确砂型铸造 II. 高紧实砂型铸造 III. 消失模铸造 IV. 特种铸造技术
消失模特点
❖ （1） 由于采用了遇金属液即气化的泡沫塑料模样，无需 起模，无分型面，无型芯，因而无飞边毛刺，铸件的尺寸 精度和表面粗糙度接近熔模铸造，但尺寸却可大于熔模铸 造。
❖ （2） 各种形状复杂铸件的模样均可采用泡沫塑料模粘合 ，成形为整体，减少了加工装配时间，可降低铸件成本 10%～30%，也为铸件结构设计提供充分的自由度。
技术、熔炼炉渣的处理和综合利用技术。 6、研制开发铸造机器人或机械手，以代替工人在恶劣条件下工作。
3、铸造过程的计算机模拟
1.金属充型过程的数值模拟 2.凝固过程数值模拟 3.应力场数值模拟 4.微观组织模拟
材料受迫成形工艺技术
3.5 表面工程技术
2．表面覆层技术与其他表面处理技术的复合 3．离子辅助涂覆
在等离子辅助沉积技术中，将离子镀和溅射沉积所应 用的等离子体与气相反应物相结合，产生一种称为等离子 辅助化学沉积(PCVD)的技术。
若用离子束代替等离子体来完成类似效应的称为离子 辅助涂覆。这种技术具有灵活性和重复性，可在低温操作， 是一种快速和可控的方法，通常用于高度精密表面处理以 及普通技术不能处理的一些表面。 4. 离子注入与气相沉积复合表面改性
3.1 概 述
3.1.1 机械制造工艺的定义和内涵 3.1.2 先进制造工艺的产生和发展 3.1.3 先进制造工艺技术特点
3.2 材料受迫成形工艺技术
3.2.1 精密洁净铸造成形 3.2.2 精确高效金属塑性成形工艺 3.2.3 粉末锻造成形工艺 3.2.4 高分子材料注射成形
3.3 高速加工技术
主要介绍：热喷涂和气相沉积技术。 热喷涂有很多工艺方法，比较常用的有火焰喷涂、等离子喷涂、 爆炸喷涂等。图3-53、54、55所示。 气相沉积是一种表面制膜新技术，可分为物理气相沉积(PVD)和 化学气相沉积(CVD)。
3.5 表面工程技术
3.5 表面工程技术
3.5 表面工程技术
3.5 表面工程技术
表面工程是由多个学科交叉、综合而发展起来的新兴 学科，有着广泛的涵义，概括了表面处理、表面加工、表 面涂层、表面改性以及薄膜技术等内容。以下仅介绍表面 改性、表面覆层和复合表面处理技术。
3.5 表面工程技术
3.5.1 表面改性技术
表面改性是指采用某种工艺手段使在零件表面获得与 基体的组织结构和性能不同的技术。
表面工程技术是通过运用各种物理、化学或机械工艺过 程，来改变零件基体表面状态、化学成分、组织结构和应 力状态等，使其表面具有不同于基体的某种特殊性能，从 而达到特定使用要求的一项应用技术。
高速加工与超高速加工
轴承润滑：油脂润滑、油雾 润滑、油气润滑等。
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
主轴轴承： 气浮轴承--高回转精度、高转速、低温升，承载能力低。
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
主轴轴承： 液体静压轴承--运动精度高，动态刚度大，有油升影响。
1.3 超高速磨削技术
超高速磨削砂轮 砂轮基体--必须考虑高速离心力作用； 砂轮磨粒--立方氮化硼、金刚石。
高速砂轮典型结构 变截面等力矩腹板结构，无中心法兰孔， 通过多个小螺孔与主轴安装固定，以降低法兰孔应力。
1.3 超高速磨削技术
超高速磨床结构 具有高动态精度、
高阻尼、高抗振性和 热稳定性。
时，刀具的主要失效形式为刀尖破损，设计时应 着重考虑提高刀尖的抗冲击强度。 超高速铣削刀具材料：有整体硬质合金、涂层硬 质合金、陶瓷、硬质合金和立方氮化硼等。
思考与练习
1. 在怎样的速度范围下加工属于高速加工？分析 高速切削加工所要解决的关键技术。 2. 超高速切削包含哪些相关技术？ 3. 简述超高速磨削特点及关键技术。 4. 简述超高速铣削特点及关键技术。
1. 高速与超高速加工技术
1.1 高速与超高速切削技术概述 1.2 超高速切削加工关键技术 1.3 超高速磨削技术 1.4 超高速铣削技术
1.1 高速与超高速切削技术概述
“高速加工”的起源
Salomon切削理论： 工件材料均有一个
临界切削速度，在该速 度下有最高切削温度。
为什么要进行高速加工？
萨洛蒙曲线
常用结构有龙门式、并联式机床结构。
1.2 超高速切削加工关键技术
先进制造工艺技术.pptx
23
25
熔模铸造的应用:
• 熔模铸造是一种实现少无切削加工的、先进的精密成形 工艺，它最适用于25kg以下的高熔点、难以切削加工的 合金铸件的成批、大量生产。
• 目前主要用于航天飞行器、飞机、汽轮机、泵、汽车、 拖拉机和机床上的小型精密铸件和复杂刀具的生产。
压力铸造
26
2、压力铸造
2.1概念
适用。
20
熔模铸造的缺点：
⑴ 工序复杂，生产周期长。 ⑵ 原材料价格高，铸件成本高。 ⑶ 铸件不能太大、太长，否则蜡模易变形，丧失原有精
度。
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4－6 离心铸造
离心铸造是将金属液浇入高速旋转 （250～1500r/min）的铸型中，并在 离心力作用下充型和凝固的铸造方法。 其铸型可以是金属型，也可以是砂型。 既适合制造中空铸件，也能用来生产 成形铸件。
Process
3.1 先进成形技术
Advanced Forminging
Technology
9
特种铸造
特种铸造
10
4－3 压力铸造
压力铸造是在专用设备—压铸 机上进行的一种铸造。即在高速、 高压下将熔融的金属液压入金属 铸型，使它在压力下凝固获得铸 件的方法。
12
压铸工艺过程
13
压力铸造的特点及应用
——成形工艺 去除成形 受迫成形 堆积成形 生成成形
6
3.1.1 概述
◆先进制造工艺技术的内容
➢精密、超精密加工技术。它是指对工件表面材料进行去 除，使工件的尺寸、表面性能达到产品要求所采取的技 术措施。当前，纳米(nm)加工技术代表了制造技术的最 高精度水平。超精加工材料由金属扩大到非金属。根据 加工的尺寸精度和表面粗糙度，可大致分为三个不同的 档次，如表3-1所示。
先进制造技术教学课件PPT先进制造工艺技术.ppt
19子线分析
手段：优化加工方法；开发和研制新型刀具材料；研
制超精密机床；对加工精度进行监控。
2020/7/2
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21世纪的超精密加工将向分子级、原子级精度推进
2020/7/2
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（2）切削加工速度迅速提高
刀具材料发展。
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9
20世纪前，碳素钢，耐热温度低于200ºC，切削速度不超 过10m/min；
、电火花、激光切割；
• 堆积成形 将材料有序地合并 堆积成形，如快速原形制造、焊 接等。
2020/7/2
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二、先进制造工艺的产生和发展
先进制造工艺是在传统的机械制造工艺基础上发展来的， 优化后的工艺和新型加工方法。是核心和基础。
（1）制造加工精度不断提高
18世纪，其加工精度为1mm； 19世纪末，0.05mm； 20世纪初，μm级过渡； 20世纪50年代末，实现了μm级的加工精度； 目前达到10nm的精度水平。
1900
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普通加工
加工设备 车床,铣床
精密车床 磨床
测量仪器 卡尺
百分尺 比较仪
精密加工
坐标镗床 坐标磨床
气动测微仪 光学比较仪
金刚石车床 光学磁尺
精密磨床
电子比较仪
超精密加工
超精密磨床 激光测长仪 精密研磨机 圆度仪轮廓仪
超高精密磨床 激光高精度 超精密研磨机 测长仪
1920 1940
代 码
名称
0
1
2
3
4
5
6
7 89
中类名称
0 铸造
砂型铸造 特种铸造
1 压力加工
锻造
轧制
冲压 挤压 旋压 拉拔
先进制造、第3章
第三章3-1描述先进制造工艺的发展与特点。
发展：（P59~60）1、制造加工精度不断提高2、切削加工速度迅速提高3、新型工程材料的应用推动了制作工艺的进步和变革4、自动化和数字化工艺装备的发展提高了机械加工的效率5、零件毛坯成形在向少无余量发展6、优质清洁表面工程技术的形成和发展特点：（P60）优质、高效、低耗、洁净、灵活3-2有哪几类零件成形方法列举这些成形方法各自工艺内容。
1、受迫成形，它是利用材料的可成形性，在特定的边界和外力约束条件下的成形方法，如铸造、锻压、粉末冶金和高分子材料注射成形等工艺方法就属于这一类。
2、去除成形，是将一部分材料有序地从基体中分离出去的成形方法，如传统的车、铣、刨、磨切削加工以及电火花、激光切割等特种加工工艺方法。
3、堆积成形，是运用合并与连接等手段，将材料有序地合并堆积起来的成形方法，如快速原型制造、焊接等，这种成形方法又称添加成形。
（P60）3-3阐述所学习掌握的几种精密洁净铸造成形工艺。
1、精确铸造成形技术（1）自硬砂精确砂型铸造（2）高紧实砂型铸造（3）消失模铸造（4）特种铸造技术2、清洁（绿色）铸造技术3、铸造过程计算机模拟（P60~62）3-4阐述所学习掌握的几种精确高效金属塑性成型工艺。
1、精密模锻工艺2、超塑性成形3、精密冲裁工艺（1）光洁冲裁（2）负间隙冲裁（3）带齿圈压板精冲4、辊轧工艺（1）辊轧工艺（2）碾环轧制（P62~66）3-5什么是超塑性目前金属超塑性主要有哪两种工艺手段获得超塑性是指材料在一定的内部组织条件（如晶粒形状及尺寸、相变等）和外部环境条件（如温度、应变速率等）下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的伸长率现象。
目前金属超塑性主要有等温模锻、挤压、气压成形。
真空成形、模压成形等工艺手段获得。
（P63）3-6目前在高分子材料注射成形工艺中有哪些先进技术近年来在高分子材料注射成形工艺中出现了许多新的先进技术，如以组合惰性气体为特征的气辅成形、微发泡成形等；以组合压缩过程为特征的注射压缩成形、折射压制成形、表面贴和成形等；以组合模具移动加热等过程为特征的自切浇口成形、模具化合成形、热流道模具成形等；以组合取向或延伸过程为特征的剪切场控制取向成形、磁场成形等。
3.2材料受迫成形工艺技术 ppt课件
超塑性成形工艺包括超塑性等温模锻、挤压、气压成形、 真空成形、模压成形等；对于薄板的超塑性成形加工，气压 成形应用最多。
超塑性成形需要较高恒定的温度条件，较低的成形政变速 率，生产率较低．模具需耐高温，这些不足因素致使该工艺 没有得到较大推广的原因。
3．精密冲裁工艺
精密冲裁是使冲裁件呈纯剪切分离的冲裁工艺，它是在 普通冲裁工艺基础上通过模具改进来提高制件精度，使冲
裁件尺寸精度可达IT6-IT9级，断面粗糙度Ra值为1.60.4μm。
(1)光洁冲裁 光洁冲裁又称小间隙小圆角冲裁。与普通 冲裁相比，其特点是采用了小圆角刃口和很小的冲模间隙。
(2)负间隙冲裁 负间隙冲裁的特点是凸模尺寸大于凹模 型腔尺寸，产生负的冲裁间隙负间隙冲裁实质上为冲裁与 整修两者的复合工序。
由于紧实度提高，铸件的精度、表面粗糙度可提高2—3 级、适用于大批量铸件的生产。
3．铸造过程计算机模拟
铸造过程计算机仿真可在计算机上实现试浇，预测显示充 型及凝固过程随时间流动及温度的变化，预测显示因工艺不 合理而产生的铸造缺陷，可对各种不同铸造工艺方案做出最 优的选择。
二、精确高效金属塑性成形工艺
3.模具滑合成形法 由日本制钢所开发，可用于中空制品和不同树脂的复合
体制造。与吹塑模相比，该法制品具有表面精度好、尺寸精 度高、壁厚均匀日设计自由度高的优点。
4．剪切场控制取向成形法 该法通常用于玻纤或碳纤维增强塑料制品的成形。该
技术不仅可提高熔接痕强度，也可消除制品内部的缩孔或 表面的缩痕。
5．直接注射成形法 主要用于高浓度玻璃纤维、碳纤维或有机、无机粉体等
气辅成型塑件
先进制造技术第2版ppt作者王隆太第3章
如：电刷镀、化学镀、气相沉积、热喷涂、激光表面、离子注入等。 7）新型成形工艺的产生和应用
如：多点成形、数控渐进成形、快速原型、金属喷射等新型成形工艺。
3、先进制造工艺技术特点
• 优质 产品质量高性能好、尺寸精确表面光洁、使用寿命和可靠性高。 • 高效 极大提高劳动生产率高，大大降低操作者劳动强度和生产成本。 • 低耗 大大节省原材料和能源消耗，提高自然资源利用率。 • 洁净 零排放或少排放，不污染环境，符合环境保护要求。 • 灵活 快速响应市场和生产过程变化，多品种柔性生产，适应多变的消
粉末锻造：将粉末冶金件进行再次精密锻造的工艺方法。 粉末锻造工艺特点：
①克服粉末冶金件密实度低的不足，兼具粉末冶金和锻压工艺优点； ②成形精度高，力学性能好，组织无偏析、无各向异性； ③疲劳寿命高，比普通锻造提高20%。
粉末锻造成形工艺过程
粉末锻造
粉末冶金 + 精密锻造
粉末制取 模压成形
后续处理
锻造
1、机械制造工艺内涵
机械制造工艺定义
原材料
改变形状,尺寸,性能,位置
方法和手段
机床、工具
传统机械制造工艺三步曲： ①零件毛坯的成形准备阶段 ②机械切削加工阶段 ③表面改性处理阶段
上述阶段划分逐渐模糊、交叉，甚至合而为一
成品 半成品
机械制造工艺流程
机械零件成形方法：
• 受迫成形 在特定边界和外力约束下成形 如铸造、锻压、粉末冶金和注射成形等；
2、超精密切削加工
1）超精密切削加工：通常采用金刚石刀具进行超精密切削铜、铝等非铁类 金属材料，以及玻璃、大理石、碳素纤维等非金属材料。
2）超精密切削对刀具的要求： --极高硬度、极高耐用度和极高弹性模量，保证刀具寿命和尺寸耐用度； --刃口能磨得极其锋锐，刃口圆弧半径ρ值极小，能实现超薄切削厚度； --刀刃无缺陷，避免刃形复印在加工表面； --抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦系数低、能得到极好加工表面完整性。
材料受迫成形工艺技术
材料受迫成形工艺技术引言材料受迫成形工艺技术是一种常见的加工方法，通过对材料施加外力使其产生形变，从而实现零件的加工和制造。
本文将介绍材料受迫成形工艺技术的基本概念、应用领域、工艺流程以及未来的发展趋势。
基本概念材料受迫成形材料受迫成形是指通过施加外力使材料发生塑性变形的制造方法。
它包括了挤压、拉伸、压力和弯曲等多种成形方式。
在材料受迫成形过程中，外力会使材料发生形变，从而改变其形状和尺寸。
工艺参数在材料受迫成形工艺技术中，工艺参数是指影响成形过程和成形结果的各种参数。
包括施加的外力大小和方向、温度、成形速度等。
恰当的选择和控制工艺参数可以确保材料受迫成形工艺的质量和效果。
材料选择在材料受迫成形工艺技术中，材料的选择非常重要。
不同的材料在受力过程中会有不同的塑性变形行为和特性。
因此，根据需要选择适合的材料可以提高成形质量和效率。
应用领域材料受迫成形工艺技术在多个领域都有应用。
以下是一些常见的应用领域。
汽车制造材料受迫成形工艺技术在汽车制造中扮演着重要角色。
例如，通过挤压成形工艺可以生产汽车零件，如车身和发动机零件。
材料受迫成形工艺可以提高零件的质量和性能，并提高生产效率。
电子设备制造在电子设备制造中，材料受迫成形工艺技术可以用于制造电子设备的外壳和封装材料。
这些材料需要具备高强度、导热性能和电绝缘性能，通过合适的受迫成形工艺可以得到满足要求的产品。
材料受迫成形工艺技术在金属加工中应用广泛。
通过拉伸、压力和弯曲等工艺，可以将金属材料加工成各种形状和尺寸的零件。
例如，金属管的制造、金属板的拉伸成形等。
其他领域除了上述几个领域，材料受迫成形工艺技术在航空航天、船舶制造、建筑和机械工程等领域也有广泛的应用。
工艺流程材料受迫成形工艺技术的具体工艺流程可以根据不同的材料和成形方式而有所不同。
以下是一个通用的工艺流程。
1.材料准备：选择合适的材料，并按要求切割、预处理。
2.模具设计：根据零件的形状和尺寸设计或选择合适的模具。
先进制造、第3章
第三章3-1描述先进制造工艺的发展与特点。
发展：（P59~60）1、制造加工精度不断提高2、切削加工速度迅速提高3、新型工程材料的应用推动了制作工艺的进步和变革4、自动化和数字化工艺装备的发展提高了机械加工的效率5、零件毛坯成形在向少无余量发展6、优质清洁表面工程技术的形成和发展特点：（P60）优质、高效、低耗、洁净、灵活3-2有哪几类零件成形方法？列举这些成形方法各自工艺内容。
1、受迫成形，它是利用材料的可成形性，在特定的边界和外力约束条件下的成形方法，如铸造、锻压、粉末冶金和高分子材料注射成形等工艺方法就属于这一类。
2、去除成形，是将一部分材料有序地从基体中分离出去的成形方法，如传统的车、铣、刨、磨切削加工以及电火花、激光切割等特种加工工艺方法。
3、堆积成形，是运用合并与连接等手段，将材料有序地合并堆积起来的成形方法，如快速原型制造、焊接等，这种成形方法又称添加成形。
（P60）3-3阐述所学习掌握的几种精密洁净铸造成形工艺。
1、精确铸造成形技术（1）自硬砂精确砂型铸造（2）高紧实砂型铸造（3）消失模铸造（4）特种铸造技术2、清洁（绿色）铸造技术3、铸造过程计算机模拟（P60~62）3-4阐述所学习掌握的几种精确高效金属塑性成型工艺。
1、精密模锻工艺2、超塑性成形3、精密冲裁工艺（1）光洁冲裁（2）负间隙冲裁（3）带齿圈压板精冲4、辊轧工艺（1）辊轧工艺（2）碾环轧制（P62~66）3-5什么是超塑性？目前金属超塑性主要有哪两种工艺手段获得？超塑性是指材料在一定的内部组织条件（如晶粒形状及尺寸、相变等）和外部环境条件（如温度、应变速率等）下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的伸长率现象。
目前金属超塑性主要有等温模锻、挤压、气压成形。
真空成形、模压成形等工艺手段获得。
（P63）3-6目前在高分子材料注射成形工艺中有哪些先进技术？近年来在高分子材料注射成形工艺中出现了许多新的先进技术，如以组合惰性气体为特征的气辅成形、微发泡成形等；以组合压缩过程为特征的注射压缩成形、折射压制成形、表面贴和成形等；以组合模具移动加热等过程为特征的自切浇口成形、模具化合成形、热流道模具成形等；以组合取向或延伸过程为特征的剪切场控制取向成形、磁场成形等。
《先进制造工艺技术》PPT课件
模具制造是高速加工技术的主要收益者。当采用 高转速、高进给、低切削深度的加工方法时，对 淬硬钢模具型腔加工可获得较佳的表面质量，可 省去后续的电加工和手工研磨等工序
超高速切削加工的特点
• 通常把切削速度比常规高5～10倍以上的 切削叫做超高速切削
• 超高速切削加工的优越性有以下几点：
– – – – – – – 加工效率高。高速切削加工比常规切削加工的切削 速度高5～10倍 切削力小。高速切削加工切削力至少可降低30％ 热变形小 加工精度高、加工质量好 加工过程稳定 减少后续加工工序 良好的技术经济效益
为如下三个阶段：
– 零件毛坯的成形准备阶段，包括原材料切割、
焊接、铸造、锻压加工成形等
– 机械切削加工阶段，包括车削、钻削、铣削、
刨削、镗削、磨削加工等
– 表面改性处理阶段，包括热处理、电镀、化 学镀、热喷涂、涂装等
先进制造工艺的产生和发展
• 制造加工精度不断提高
18世纪，加工第一台蒸汽机所用的汽缸镗床， 其加工精度为1 mm
超硬材料、超塑材料、高分子材料、复合材 料、工程陶瓷、非晶与微晶合金、功能材料 等新型材料的发展与应用，对制造工艺提出 了新的挑战
近几十年来发展了一系列特种加工工艺方法， 如：电火花加工、电解加工、超声波加工、 电子束加工、离子束加工和激光加工等
先进制造工艺的产生和发展
• 自动化和数字化工艺装备的发展提高了机 械加工的效率
•
超高速加工技术
超高速加工技术的研究背景
• 1931年4月德国切削物理学家萨洛蒙(Carl Salomon)曾根据一些实验曲线，即人们 常提及的著名的“萨洛蒙曲线” ，提出 了超高速切削的理论
Salomon提出的切削速度与切削温度曲线