先进制造工艺技术

先进制造工艺技术摘要：随着市场竞争的日趋激烈化，生产规模、生产本钱、产品质量和市场响应速度相继成为企业的经营目标，先进制造工艺应运而生。先进制造工艺是在不断变化和开展的传统机械制造工艺基础上逐渐形成的一种制造工艺技术。Withtheincreasinglyfiercemarketcompetition,productionscale,productioncosts,productqualityandmarketresponsivenesshavebecomethebusinessobjectives,advancedmanufacturingtechnologycameintobeing.Advancedmanufacturingtechnologyisamanufacturingtechnologyinthetraditionalmechanicalmanufacturingprocessbasedonaconstantlychangingandevolvingdevelopment.先进制造工艺技术旨在粗加工时获得高生产率，精加工时获得高精确度和高外表质量。它是实现优质、高校、低耗、清洁生产的基础，是保证产品参与市场竞争的基础。随着科技的不断开展，制造工艺亦日新月异。⑴先进制造工艺技术的代表性技术有材料受迫成形工艺技术、超精密加工技术、高速加工技术、快速原型制造技术、现代特种加工技术等。（1）精密和超精密加工已经成为全球市场竞争取胜的关键技术。超精密加工是一个十分广泛的领域，它包含了所有能使零件的形状、位置和尺寸精度到达微米和亚微米范围的机械加工方法。超精密加工方法主要有传统的切削、磨削，还有利用声、光、电等能源对材料进行加工和处理的方法，以及综合了多种加工方法的复合加工方法。⑵超精密加工机床是实现超精密加工的重要机械设备。目前，国外超精密机床的开展在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本，这3个国家的超精密加工装备不仅总体成套水平高,而且商品化的程度也非高。⑶1962年美国UnionCarbide公司研制成功半球车床,它是最早使用金刚石刀具实现超精密镜面切削的机床,可用于加工球形和半球形零件,机床为立式布局，电动机通过带轮带动主轴旋转,主轴采用高精度空气轴承,加工件尺寸精度为0.6Hm,外表粗糙度血为0.025um以内⑷。美国LLNL实验室于20世纪80年代研制成功两台大型超精金刚石车床。一台是卧式DTM-3超精密金刚石车床⑸，该机床为T形结构,采用多路激光干涉测量系统,可对各轴进行直线和偏移误差补偿。其系统分辨率为2.5nm,最大加工直径为021OOmni,加工精度方面:形状误差可达28nm,圆度和平面度可达12.5nm,外表粗糙度Ra可达4.2nm。另一台是立式大型光学金刚石车床L0DTM[5：,机床主轴系采用液体静压轴承,位置测量系统采用分辨率为0.625nm的7路双频激光测量系统,50r/min时的主轴回转精度小于51nm,加工精度可达28nm,可加工直径1.65m、高0.5m、质量1360kg的工件。⑹现在仍被公认为世界上精度最高的超精密机床。（2）高速加工技术产生于近代动态多变的全球化市场经济环境。自二十世纪八十年代，高速加工技术基于金属（非金属）传统切削加工技术、自动控制技术、信息技术和现代管理技术，逐步开展成为综合性系统工程技术。现已广泛实用于生产工艺流程型制造企业。高速磨削加工是高速加工技术中具有代表性的一种，高速磨削是通过提高砂轮线速度来到达提高磨削效率和磨削质量的工艺方法。它与普通磨削的区别在于很高的磨削速度和进给速度，而高速磨削的定义随时间的不同在不断推进。20世纪60年代以前，磨削速度在50m/s时即被称为高速磨削；而20世纪90年代磨削速度最高已达500m/s。在实际应用中，磨削速度在100m/s以上即被称为高速磨削。⑺以砂轮高速、高进给速度和大切深为主要特点的高效深磨技术是高速磨削在高效加工方面的应用之一。⑻高效深磨技术起源于德国，1979年德国P.G.Werner博士预言了高效深磨区的存在合理性，开创了高效深磨的概念，并在1983年由德国GuhringAutomation公司创造了当时世界上最具威力的60kW强力磨床，转速为10000r/min砂轮直径为400mm,砂轮圆周速度到达100~180m/s,标志着磨削技术进入了一个新纪元。1996年由德国Schaudt公司生产的高速数控曲轴磨床，是具有高效深磨特性的典型产品，它能把曲轴坯件直接由磨削加工到最终尺寸。德国Aachen工业大学宣称，该校已采用了圆周速度到达500m/s的超高速砂轮，此速度已突破了当前机床与砂轮的工作极限。(3)特种加工，通常被理解为别于传统切削与磨削加工方法的总称。特种加工方法产生于二次大战后。两方面问题传统机械加工方法难于解决：1)难加工材料的加工问题。宇航工业等对材料高强度、高硬度、高韧性、耐高温、耐高压、耐低温等的要求，使新材料不断涌现。2)复杂形面、薄壁、小孔、窄缝等特殊工件加工问题。激光加工是现代特种加工技术的一种。激光是一种受激辐射而得到的加强光。当激光束照射到工件外表时，光能被吸收，转化成热能，使照射斑点处温度迅速升高、熔化、气化而形成小坑，由于热扩散，使斑点周围金属熔化，小坑内金属蒸气迅速膨胀，产生微型爆炸,将熔融物高速喷出并产生一个方向性很强的反冲击波，于是在被加工外表上打出一个上大下小的孔。激光加工技术应用的领域非常广泛，如机械制造、纺织、医疗器械、汽车、航天航空、电子电器、化工、包装、建筑等行业。⑼自从首次报道准分子激光能获得快速、高分辨光刻以来，人们在八十年代即对准分子激光光刻进行了大量研究，准分子光刻有着明显的经济性和现实性，它将光学光刻扩展至DUV和VUV,其高功率大大缩短了基片曝光时间，分辨率易获得亚微米线宽，掩模和抗蚀剂问题已解决。1992年美国IBM公司将准分子光刻机用于生产线上，商品化的XL-1型193nm光刻机能获得0.25um线宽光刻胶图形先进制造技术的一个重要开展趋势是，工艺设计由经验判断走向定量分析，加工工艺由技艺开展为工程科学。在市场经济体系下，国际经济竞争主要表达在科学技术的竞争，先进制造技术已经成为当今国际间科技竞争的重点。参考文献：(1)林梦琦，张恒《先进制造工艺技术及先进制造技术的未来》河北工业科技，2000年第17卷，第6期(2)王先逵,吴丹《精密加工和超精密加工技术综述》中国机械工程,1999.10(5)：570-576(3)文秀兰，林宋，谭昕等，《超精密加工技术与设备》北京化学工业出版社，2004(4)王先逵，李庆祥，刘成颍，《精密加工技术实用手册》[M]北京机械工业出版社，2001(5)BryanDesignandConstructionofanUltaprecision84inchDiamondTurningMachine[J].PrecisionEngineering,1979,1(1):13-17(6)牛景丽，陈东海《现代超精密加工机床的开展及对策》机床与液压期刊，2010年1月，第38卷第2期(7)赵恒华，宋涛，蔡光起《磨削加工技术的开展趋势》制造技术与机床期刊，2012-01-02(8)徐少红《高速磨削加工工艺及应用》电加工与模具期刊，2007年第2期(9)孙会来，林树忠，赵方方等《激光综合加工平台最正确方案的模糊评价》依诺维特杯机电工程及相关专业研究生学术会议，2003(10)林树忠，徐会来《激光加工技术的应用及开展》河北工业大学学报，2004年4月，第33卷第2期材料受