先进制造工艺技术概述

先进制造工艺技术概述第1页，共95页，2023年，2月20日，星期六先进制造技术全生命周期设计现代设计技术先进制造工艺技术制造自动化技术可靠性设计智能设计工业机器人数控技术企业资源计划ERP柔性制造技术集成制造系统CIMS精密洁净铸造精确高效金属塑性成形工艺超精密加工技术现代管理技术…………并行工程第2页，共95页，2023年，2月20日，星期六第一节：概述：先进制造工艺技术精密、超精密加工技术精密加工：精度为3～0.3μmRa0.3～0.03μm超精密加工：精度为0.3～0.03μmRa0.3～0.005μm纳米加工：精度高于0.03μmRa小于0.3～0.005μm精密成型制造技术从制造工件的毛坯、接近零件形状向直接制成工件的方向发展特种加工技术高能束流加工（电子束、离子束、激光束）电加工（电解和电火花)超声波加工高压水加工多种能源的组合加工先进制造工艺技术第3页，共95页，2023年，2月20日，星期六零件为什么比毛坯值钱？第4页，共95页，2023年，2月20日，星期六制造过程是原材料或毛坯所包含知识量或信息量的增值过程。第5页，共95页，2023年，2月20日，星期六构成制造系统的三大要素

能量信息物质第6页，共95页，2023年，2月20日，星期六制造行为的“三域”活动物流域活动

信息域活动加工域活动第7页，共95页，2023年，2月20日，星期六一、加工域活动直接改变零件形状、尺寸、性能的行为活动，是制造行为的基础域活动。第8页，共95页，2023年，2月20日，星期六1、机械加工技术的发展经历18世纪前，是一种手工业生产方式，工匠使用手锤制造产品。19世纪发明了蒸汽机，形成制造机械化。20世纪CAD、CAPP、CAM等技术出现，工厂自动化程度增加。21世纪，制造系统网络化、信息化，智能控制，虚拟制造公司的出现。加工方法的进步历程：机械加工物理与电物理加工化学与电化学加工生物或仿生加工。完全符合科学认识过程从简单到复杂、从粗糙到细致的发展方向。

第9页，共95页，2023年，2月20日，星期六定义工艺就是使各种原材料、半成品制造成为产品的方法和过程。机械制造工艺是将各种原材料、半成品加工成机械产品的方法和过程、是机械工业的基础技术之一。

2、机械制造工艺的定义及内涵机械的制造工艺过程通常可区分为热加工工艺过程（包括铸造、塑性加工、焊接、热处理、表面改性等）及冷加工工艺过程。

第10页，共95页，2023年，2月20日，星期六第11页，共95页，2023年，2月20日，星期六工艺技术是核心1）工艺是制造技术的关键工艺是设计和制造的桥梁，设计的可行性往往会受到工艺的制约，工艺和检测往往是“瓶颈”。

“设计”、“工艺”二者均重要。2）工艺是生产中最活跃的因素同样的设计可以用不同的工艺方法来实现，工艺不同，使用的加工设备、工艺装备不同，其质量、生产率和技术经济性亦有差别。第12页，共95页，2023年，2月20日，星期六

加工技术的发展多数是从工艺突破的。有了新的工艺方法才又有相应的工具和设备出现，从而形成或带动一个产业。如电加工方法；激光、超声波在加工中的应用等例子。3）工艺技术已形成科学长期以来，工艺未受重视，认为工艺是手艺，是工匠、技师的工作，未上升到理论高度。20世纪初，德国非常重视工艺，出版了不少专著和工作手册。20世纪50年代，原苏联出版了《机械制造工艺学》、《机械制造工艺原理》等著作，在大学开设了机械制造专业，将工艺作为一门学问对待，上升为理论。70年代又形成机械制造系统，使工艺逐步走向科学。第13页，共95页，2023年，2月20日，星期六世界制造技术强国德国、日本、美国、英国和意大利都十分重视工艺；他们的制造工艺比较发达，产品质量上乘。应该说产品质量是个综合因素与工艺技术、管理和人员素质等多个因素有关，但与工艺技术的关系最密切。第14页，共95页，2023年，2月20日，星期六3、20世纪制造理论和技术上的发展1）工艺理论（1）加工成形机理含：分离（去除）加工；结合（堆积、分层）加工；变形（流动）加工。（2）精度原理精度是工艺的关键问题之一，围绕精度、质量和优化出现了许多理论。

A提出了机械加工精度原则：继承性原则和创造性原则；第15页，共95页，2023年，2月20日，星期六B提出了定位与基准的概念和六点定位规律；C提出了尺寸链原理和计算方法；D提出了质量统计分析原理和方法。（3）相似性原理相似性是成组技术的理论基础，成组工艺是成组技术的核心，零件的分类成组方法是成组技术的关键。（4）工艺决策原理提出了数学模型决策、逻辑推理决策、智能思维决策等方法（5）优化技术在工艺问题上的应用

20世纪制造理论和技术上的发展第16页，共95页，2023年，2月20日，星期六先进制造工艺是在不断变化和发展的传统机械制造工艺基础上逐步形成的一种制造工艺技术，是高新技术产业化和传统工艺高新技术化的结果。先进制造工艺是先进制造技术的核心和基础，一个国家的制造工艺技术水平的高低，在很大程度上决定了其制造业在国际市场的竞争实力。4、先进制造工艺的定义及地位第17页，共95页，2023年，2月20日，星期六制造加工精度不断提高；0.25nm切削加工速度迅速提高；>1000m/min新型工程材料的应用推动了制造工艺的进步和变革；自动化和数字化工艺装备的发展提高了机械加工的效率；零件毛坯成形在向少无余量发展；优质清洁表面工程技术的形成和发展。1）先进制造工艺的发展第18页，共95页，2023年，2月20日，星期六2）制造工艺流程第19页，共95页，2023年，2月20日，星期六5、机械制造工艺方法与分类JB/T5992-92——按大、中、小和细分类四个层次划分大类中类代码代码名称0123456789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其他2焊接电弧焊电阻焊气焊压焊特种焊接钎焊3切削加工刃具加工磨削钳加工4特种加工电物理加工电化学加工化学加工复合加工其他5热处理整体热处理表面热处理化学热处理6覆盖层电镀化学镀真空沉积热侵镀转化膜热喷涂涂装其他7装配包装装配试验与检验包装8其他粉末冶金冷作非金属成形表面处理防锈缠绕编织其他机械制造工艺方法类别划分及代码（JB/T5992-92）第20页，共95页，2023年，2月20日，星期六6、机械制造工艺的分类受迫成形去除成形添加（堆积）成形生长成形第21页，共95页，2023年，2月20日，星期六汽车模具系列MouldingDieForAutomotive保险杠注射模轮毂压铸模轮胎橡胶模密封圈挤出模大型覆盖件模反光镜玻璃模绝缘陶瓷模受迫成形第22页，共95页，2023年，2月20日，星期六激光快速成形

第23页，共95页，2023年，2月20日，星期六7、机械加工技术的发展特点1)、从传统加工到特种加工；2)、从狭义加工到广义加工；3)、从减材加工到增材加工；4)、从制造死物到制造活物；5)、从它成形到自成形。第24页，共95页，2023年，2月20日，星期六1）从传统加工到特种加工制造技术是古老而又不断刷新的生产技术。从18世纪起，在欧美就形成了近代机械制造业；第一次工业革命，到了19世纪又实现了制造机械化；这时，已经形成了一整套传统加工技术，即机械加工技术。

随着机械寿命和材料强度的提高，使难切削材料愈来愈多，产品集成化使零件愈来愈复杂，产品小型化又提出了微细加工的需要，以及加工过程要求易於自动化等，使传统加工很难满足社会对机械制造业日益提高的要求。从20世纪30年代到80年代，随着制造技术与电力技术和电子技术结合，爆发了第一次制造革命。在这些年代，一个接一个的发明并在机械制造业应用了一系列与传统加工完全不同的新加工方法，这些方法统称为特种加工，其中包括物理和化学加工，简称理化加工；电物理和电化学加工，简称电加工及其复合加工。第25页，共95页，2023年，2月20日，星期六2）从狭义加工到广义加工无论是传统加工还是特种加工，都有广义加工和狭义加工之分。广义加工包括：变形加工、接合加工、减材加工和改性加工等。

变形加工简称成形，是由一定体积的材料使其变形成为所需形状、尺寸和性状的毛坯、半成品或零件的工艺方法。在传统加工中变形加工有冷固态变形，主要靠超过材料弹性界限的机械力作用，例如冷锻、冷压、冷拔、冷轧和冷挤等；也有热固态变形，主要靠热能和机械力的作用，例如热锻、热压、热拔、热轧和热挤等；此外还有液态变形或半液态变形，主要靠热能，有时还加机械力的作用，例如铸造、压铸和注射成形等。在特种加工中变形加工有放电成形、电磁成形和激光三维成形等。

第26页，共95页，2023年，2月20日，星期六接合加工简称连接，是将两种或两种以上的材料或半成品连接在一起，使之成为半成品或零件的工艺方法。在传统加工中接合加工有压接、铆接、焊接和胶接等。在特种加工中接合加工有放电冲击焊接、电子束焊接、激光焊接和等离子焊接等。减材加工简称去除，是由大块原材料或有余量的毛坯逐步去除多余的材料，而得到所需形状、尺寸和性状零件的工艺方法。在传统加工中，减材加工主要利用机械力的作用去除原材料或毛坯的多余部分，即用高硬度的刀具切削原材料或毛坯使之变成零件，例如车、刨、剃、锯、钻、镗、铣、拉、铰、攻丝等切削加工和磨削加工。特种加工中减材加工有放电加工、电解加工、激光加工、超声加工、电子束加工、化学加工、等离子加工和离子束加工等。

第27页，共95页，2023年，2月20日，星期六

改性加工简称处理，是用冷、热和化学处理以及腐蚀、抛光、包涂、合金化和喷丸等来改变材料、毛坯、半成品或零件内部、表层或表面的物理、化学或几何等特性的工艺方法。

狭义加工单指减材加工。虽然传统加工和特种加工都包含着广义加工，但它们都以减材加工为主要加工手段。随着精密变形加工和精密接合加工技术的进步，机械制造业以减材加工为主要精加工手段的局面被打破，代之以各种广义加工方法并用的局面。第28页，共95页，2023年，2月20日，星期六3）从减材加工到增材加工在进入20世纪90年代以来，面临动态多变市场的机械制造业，产品周期缩短、产品更新加快、品种增多、批量减少；产品的质量、价格和交货期已成为增加企业竞争力的三个决定性因素。以减材加工为主要手段的制造业，难以满足如上的要求。为此，随着制造技术与材料技术、能源技术、微电子技术和信息技术的结合，以增材加工为主要内容的第二次制造革命应运而生。

第29页，共95页，2023年，2月20日，星期六增材加工简称生长，是用类似生长的方法逐渐增加材料，直到生成所需形状、尺寸和性状的样件或零件。在传统加工的基础上，虽然有人试图用形状熔化或焊接，以及三维焊接来发展增材加工，但没有取得实用性进展。后来又在特种加工的基础上开发了增材加工。它是采用粘结、熔结和聚合作用或化学反应等手段，选择性地固化液体材料或粘结固体材料等，以此制造所需形状、尺寸和性状的零件。这种制造技术是一种多学科的综合技术，包括：CAD技术、CNC技术、能源技术和材料技术等。采用这种制造技术可以在短短两天给顾客制造新型样件，它不是显示在计算机屏幕上的画面，而是一个实际物体。如顾客不满意，可以立即在CAD系统中进行修改，再制造出一个新样件，直到顾客满意为止。专家预言，这种新型制造技术给制造业带来的影响，可以同数控技术相媲美。最初人们把它叫做快速原型制造或快速成形，至今还广泛使用这个名称。

第30页，共95页，2023年，2月20日，星期六目前已有多种增材加工方法，其中应用较好的如化学法中的液态光敏树脂选择性固化、复合法中的纸基材料选择性切割、热物理法中的丝状材料选择性熔覆和粉末材料选择性烧结，以及喷射法中的粉末材料选择性粘结和基于创新的数字化喷射RP技术等。

“快速原型制造”或“快速成形”这个名称不是最合理，因为“快速”并非指加工速度快，而是指全部加工时间短；另外，现有的众多方法早已超出“原型制造”的范围。因此，采用“增材加工”这个名称，足以概括全部方法和应用，清楚地指出了加工原理，并能用其英文缩写MAM清楚地与减材加工的英文缩写MRM相对应。第31页，共95页，2023年，2月20日，星期六4）从制造死物到制造活物自古以来，制造业一直制造死物，无法制造活物，因为它是人类的制造过程。自地球上有生命以来，生物界一直繁衍活物，不会繁衍死物，因为它是自然界的生命过程。但是，在制造业日趋信息化和生命科学走向工程化的今天，如果把制造工程、生命科学、计算机技术、信息技术、材料工程各领域的最新成果组合起来，使其彼此沟通，那麽制造业不仅能制造出无生命的复杂智能机器，而且还可利用基因工程的成就，制造出有生命、可供移植的器官和可供利用的仿生部件。

第32页，共95页，2023年，2月20日，星期六脑与认知科学的成就将使部分地模拟脑功能和行为成为可能，人类进而在21世纪制造出可部分地模拟人类智慧的人造脑和机器人。这就形成了一种特殊的制造工程，即生物制造工程。生物制造工程不仅包括制造类生物或生物体，而且还包括利用生物的机能进行制造（基因复制、生物去除或生物生长）即自成形。

第33页，共95页，2023年，2月20日，星期六5）从它成形到自成形在此以前不管是变形加工的塑性成形，还是接合加工的连接成形，也不管是减材加工的去除成形，还是增材加工的生长成形，它们都属于它成形。所谓它成形，就是在外界强制作用下的成形。这种外界的强制作用如：热熔金属在模具中的浇铸、靠热和机械力作用下的模锻、在超过材料弹性界限机械力作用下的模压以及轮廓控制下的去除和生长等。随着生物制造的需要，将有非常精巧、复杂的结构等待制造。它成形的加工方法已不能满足生物制造日益提高的要求。因此，一种按生物生长、发育，在其内在基因控制下，通过细胞并行分裂而进行的自成形，又称自组织成形或自生长成形的加工新方法即将诞生。这种方法是仿生制造中最核心的问题。

仿生制造技术属于制造科学和生命科学的“远缘杂交”，是模仿生物的组织结构和运行模式的制造系统和制造过程的总称。第34页，共95页，2023年，2月20日，星期六二、物流域活动物流是物料的流动过程。分为：工件流工具流配套流物流域活动是指工件流、工具流和配套流的移动和存储，主要完成物料的存储、输送、装卸等功能。第35页，共95页，2023年，2月20日，星期六物流域活动21世纪是一个消耗多样化、生产少量化、流通高效化的时代。物流服务的优质化是今后发展的趋势。把好的产品（Therightproduct），在规定的时间（Attherighttime），规定的地点（Intherightplace），以需要的数量（Intherightquantity），合适的价格（Attherightprice）提供给客户将成为物流优质服务的目的。第36页，共95页，2023年，2月20日，星期六1、物流域活动的主要装备1）、夹具2）、连续输送装置3）、吊车和卷扬机4）、运货车5）、自动导引小车（AGV，AutomatedguidedVehicles）6）、物流系统中的自动化仓库第37页，共95页，2023年，2月20日，星期六可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。◆按使用机床划分可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、真空夹具、电动夹具等。◆按夹紧力源划分1）夹具的分类气动虎钳液压夹具第38页，共95页，2023年，2月20日，星期六机床夹具三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头通用夹具第39页，共95页，2023年，2月20日，星期六组合夹具实例机床夹具第40页，共95页，2023年，2月20日，星期六2）机床的分类与型号编制

机床的分类

按机床的加工性质和所用刀具来分类，分成为12大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和其它机床。每一类机床，又可按其结构、性能和工艺特点的不同细分为若干组。第41页，共95页，2023年，2月20日，星期六图2-35卧式车床的基本结构及运动1—主轴箱2—夹盘3—刀架4—后顶尖5—尾座6—床身7—光杠8—丝杠9—溜板箱10—底座11—进给箱XZn

◆普通车床第42页，共95页，2023年，2月20日，星期六

nXY万能卧式升降台铣床的组成

万能卧式升降台铣床1—底座2—床身3—悬梁4—主轴5—支架6—工作台7—回转盘8—床鞍9—升降台第43页，共95页，2023年，2月20日，星期六立式钻床1—工作台2—主轴3—主轴箱4—立柱5—底座摇臂钻床1—底座2—工作台3—立柱4—摇臂5—主轴箱和进给箱6—主轴nnff

◆立式钻床与摇臂钻床的组成

第44页，共95页，2023年，2月20日，星期六卧式镗床1—床身2—下滑座3—工作台4—主轴箱5—前立柱6—主轴7—后立柱8—后支撑XZfn卧式镗床的组成

第45页，共95页，2023年，2月20日，星期六

图2-40普通外圆磨床1—床身2—床头箱3—砂轮4—砂轮主轴箱5—尾座6—导轨7—工件8—工作台fLfRnGnW普通外圆磨床的组成

第46页，共95页，2023年，2月20日，星期六

立式加工中心的组成

nXYZ立式加工中心1—床身2—滑座3—工作台4—立柱5—数控柜6—机械手7—刀库8—主轴箱9—驱动电柜10—操纵面板第47页，共95页，2023年，2月20日，星期六三、信息域活动1)、设计过程的信息域活动2)、加工过程的信息域活动3)、物流过程的信息域活动4)、管理中的信息域活动第48页，共95页，2023年，2月20日，星期六第49页，共95页，2023年，2月20日，星期六第二节：常见的先进制造工艺技术1)、精密洁净铸造工艺2)、精确高效金属塑性成形工艺3)、优质高效焊接及切割技术4)、优质低耗洁净热处理技术5)、优质清洁表面工程技术6)、超高速加工技术7)、超精密加工技术8)、微型机械加工技术9)、非传统加工技术第50页，共95页，2023年，2月20日，星期六先进制造工艺的特点1、优质2、高效3、低耗4、洁净5、灵活

第51页，共95页，2023年，2月20日，星期六一、特种铸造特种铸造金属型铸造离心铸造压力铸造熔模铸造低压铸造挤压铸造陶瓷型铸造第52页，共95页，2023年，2月20日，星期六4－3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。第53页，共95页，2023年，2月20日，星期六第54页，共95页，2023年，2月20日，星期六压铸工艺过程第55页，共95页，2023年，2月20日，星期六4－4低压铸造

低压铸造是采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第56页，共95页，2023年，2月20日，星期六带保温炉不带保温炉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-铸型第57页，共95页，2023年，2月20日，星期六4－5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。第58页，共95页，2023年，2月20日，星期六蜡模铸造工艺流程：蜡模制造结壳浇注焙烧脱模第59页，共95页，2023年，2月20日，星期六脱蜡和造型第60页，共95页，2023年，2月20日，星期六4－6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。

第61页，共95页，2023年，2月20日，星期六第62页，共95页，2023年，2月20日，星期六第63页，共95页，2023年，2月20日，星期六第64页，共95页，2023年，2月20日，星期六精密工程与纳米技术是衡量现在制造技术水平的重要指标之一，是现代制造技术中最活跃的因素。

精密工程包括精密加工技术和超精密加工技术；纳米技术通常是指纳米级制造技术，实际上它是超精密加工技术的一部分，代表了超精密加工的最高水平，受到了世界各个工业发达国家的重视。二、精密工程和纳米技术第65页，共95页，2023年，2月20日，星期六目前，大多数学者都将精密和超精密加工技术分为机械和非机械两大类，同时以加工半导体和制作集成电路为背景，提出了微细加工技术，以后又出现了反映当前最高精度的纳米加工技术。

(1)机械精密和超精密加工技术主要指金刚石刀具超精密切削、金刚石微粉砂轮超精密磨削、精密研磨和抛光等传统加工方法及其微型化。(2)非机械精密和超精密加工技术。主要指微电子束加工及离子束加工、激光束加工等非传统加工及其微型化。可以很明显地看出,所谓非机械超精密加工技术实际上就是超精密特种加工。第66页，共95页，2023年，2月20日，星期六(3)微细加工技术。微细加工技术是指制造微小尺寸零件的加工技术。它是在半导体集成电路制造技术的基础上形成并发展的,是大规模集成电路和计算机技术的基础,是信息时代、微电子时代、光电子时代的关键制造技术之一。在微细加工时,由于加工尺寸很小,精度是用去除材料大小的绝对值来表示,引入了加工单位尺寸的概念。加工单位尺寸i简称加工单位,它表示去除材料的大小,例如:原子加工单位表示能去除一个原子。第67页，共95页，2023年，2月20日，星期六下图示意表示了常用的非机械微细加工第68页，共95页，2023年，2月20日，星期六微细加工的发展出现了超微细加工,它们都以电子束、离子束和激光束三束加工为基础，采用沉积、刻蚀、溅射和蒸镀等加工手段进行各种处理。（4）纳米技术

纳米技术是当前先进制造技术发展的热点和重点，通常指0.1~100nm的材料、产品设计、加工、检测及控制等一系列技术。它是科技发展的一个新兴领域，它不是简单的“精度提高”和“尺寸缩小”，而是从物理的宏观领域进入到微观领域，一些宏观的几何学、力学、热力学和电磁学等都不能正常描述纳米级的工程现象与规律。纳米技术主要包括:纳米材料、纳米级精度制造技术、纳米级精度和表面质量检测、纳米级微传感器和控制技术、微型机电系统和纳米生物学等。第69页，共95页，2023年，2月20日，星期六微型机电系统(Microelectromechanicalsystems,MEMS)是指集微型机构、微型传感器、微型执行器、信号处理、控制电路、接口、通信和电源等于一体的微型机电器件或综合体，它是美国的惯用词，日本习惯地称为微型机械(Micromachine)，欧洲称之为微型系统(Microsystems)，现在大多称为微型机电系统，它可以认为是一个产品，如图2所示。目前,微型机电系统的发展前沿主要有：微型机械学研究、微型结构加工技术(高深宽比多层微结构的表面加工和体加工技术)、微装配、微键合、微封装技术、微测试技术、典型微器件及微机械的设计制造技术等。第70页，共95页，2023年，2月20日，星期六第71页，共95页，2023年，2月20日，星期六三、计算机集成制造系统CIMS制造科学和工程技术专家总结了制造系统的发展，将其分为四个阶段。(1)刚性自动线。现在仍然是单一品种大批量生产自动化的主要形式。(2)柔性制造系统。它是在数控机床和加工中心的基础上发展起来的。它由数控机床和加工中心(一般为2至8台)、物流、检测和清洗等装备构成，具有工件的自动加工、运输、存储、上下料和检测等功能，实现了高度的自动化和高柔性。第72页，共95页，2023年，2月20日，星期六(3)集成制造系统。它是在计算机系统、网络和数据库的支撑环境下，由以计算机辅助设计为核心的工程信息分系统、计算机辅助制造为中心的柔性制造分系统、计算机管理信息分系统和计算机质量管理分系统所组成，体现了功能集成、信息集成、过程集成、人机集成和学科集成，实现了车间、工厂的综合自动化。计算机集成制造系统很快就发展为并行工程，它是在集成的基础上并行有序地设计和开发产品全生命周期的各个过程的系统方法，它要求产品开发人员在设计一开始就能考虑产品从概念形成到报废处理的所有因素，从而能够缩短产品开发周期，提高质量，降低成本，增强企业竞争能力。第73页，共95页，2023年，2月20日，星期六(4)智能制造系统。它是发挥人的创造能力和具有人的智能的制造系统，制造工作者认为它是当前制造系统发展的最高阶段，展现了与人类智能行为相关的特性，如理解语言、学习能力、逻辑推理和解决问题等能力，能够深入了解人脑活动机理，取代人的部分脑力劳动，强调企业的自组织能力。智能制造技术的内容大体包括专家系统、模糊推理、人工神经网络和遗传因子等方面，其表现形式有智能制造单元和系统，如智能数控机床、智能机器人、制造过程的智能控制、智能监测与诊断系统等。第74页，共95页，2023年，2月20日，星期六四、特种加工技术

特种加工由于具有工具的强度和硬度可以低于工件的强度和硬度的特点，因此适于加工高硬度材料、脆性材料等难加工材料：由于它不是靠力来进行加工，所以适于加工微细零件、薄壁零件、弹性零件：又由于工具损耗很少，因此适于舶工复杂成形表面和型腔等模具零件。（1）电加工主要有电火花线切割和电火花成形两种加工形式。

（2）电化学加工。主要有电解加工、电镀、电铸、刷镀及一些复合加工方法第75页，共95页，2023年，2月20日，星期六（3）高能束流加工。这是20世纪的重大科技成果，主要是指电子束、离子束和激光束三束加工又称高能束流加工，现己成为微细加工方法的主流。（4）超声波加工。主要有超声波成形加工、旋转加工、振动切削、探测(如探伤、测距等)和焊接等加工，已经发展为一种不可缺少的特种加工方法，其中的超声波旋转加工已成功的运用在硬脆材料的孔加工上。第76页，共95页，2023年，2月20日，星期六特种加工的发展一方面在能源上己从机械能向声能、光能、电能、磁能、热能、分子运动能、化学能及电化学能等方向发展,甚至向量子能加工方向迈进,寻求新的能源:另一方面特种加工和精密加工又是密切结合的,形成了精密特种加工,许多特种加工方法同时又是精密加工方法,相辅相成,相互促进,特别是在纳米加工中,正是采用了许多特种加工手段才得以解决。第77页，共95页，2023年，2月20日，星期六（5）、快速成形制造它是一种堆积(分层)加工方法，属于结合加工的一种，目前多归在特种加工范畴内。第78页，共95页，2023年，2月20日，星期六现在，平面分层方法多称之为快速原型制造，并已发展为快速成形制造，即可以直接形成零件，不必要经过原型阶段，不仅可以制造塑料、纸、蜡等材料的模具和制品，而且可以直接形成金属零件，特别是可以利用抽壳技术直接成形如人的骨筋等中空零件间，在生物工程上有颇多应用，成为20世纪具有突破性的重要制造科技成果之一。第79页，共95页，2023年，2月20日，星期六（6）、表面工程零件表面进行的镀层、涂敷、注入和氧化等表面处理，可统称为表面工程。它是近年来发展起来的新学科。表面工程学是由材料学、冶金学、机械学、物理学、化学和电子学等多个学科交叉、融合发展起来的，以研究“表面”为主线,主要有表面层失效分析理论、表面摩擦与磨损理论、表面腐蚀与防护理论、表面结合与复合理论，以及表面处理技术等方面。表面处理技术基本上属于结合加工，其主要的加工方法有：原子分子沉积(如镀、气相沉积等)、颗粒沉积(如热喷涂等)、涂敷覆盖(如喷塑、刷镀等)、第80页，共95页，2023年，2月20日，星期六表面改性处理（如离子溅射注入、激光表面处理等）涂敷覆盖（如喷塑、刷镀等）、表面改性处理（如离子溅射注入、激光表面处理等）和表面接合（如包金属箱、化学粘接等）。如激光表面处理就可以进行固态相变、重熔、涂敷和镀膜，是一种非常有前途的表面加工方法。第81页，共95页，2023年，2月20日，星期六

(7)水喷射加工水喷射加工系统及其应用技术

a.加工装置

其结构示意图如图1所示。第82页，共95页，2023年，2月20日，星期六第83页，共95页，2023年，2月20日，星期六第84页，共95页，2023年，2月20日，星期六1）超高压水射流发生器

它包括盛液箱、使脉动的液压趋于平稳的储液罐、液压泵、增压器、液压站和调节压力的控制器。2）磨料混合和液流处理

它包括磨料仓、磨料与高压水的混合器、涡旋分离式磨料过滤器、以及喷射加工后回流液中杂质和油脂的清滤装置。根据磨料与超高压水混合时的部位不同分为：

第85页，共95页，2023年，2月20日，星期六在喷嘴前已混合好的前混式。

利用高速水流的负压效应在喷嘴旁路吸入磨料进行混合的后混式。

两者性能对比见表13）喷嘴

喷射的材料及工作条件如表2所示。采用金刚石喷嘴的寿命一般约200h。第86页，共95页，2023年，2月20日，星期六表1

磨料液采用前混式和后混式的性能对比磨料混合方式喷嘴结构复杂性磨料与水的

混合均匀度磨料与水的

混合技术喷射液压力

及密封要求功率消耗前混式较简单易达到较高均匀度较复杂较低较低后混式较复杂均匀度一般较简单较高较高第87页，共95页，2023年，2月20日，星期六表2

喷嘴材料及其工作条件项

目材料及工作条件材料种类人造金刚石、蓝宝石、淬火钢喷口孔径/mm0.075～0.4喷口至工件距离/mm2.5～50，常用的距离为3喷射角度（喷嘴倾角）/（°）0°～30第88页，共95页，2023年，2月20日，星期六4）数控的三维切割机床

具有三轴联动功能，一般其定位精度≤0.2mm，重复定位精度≤±0.05mm。

5）外围设备

包括成型切割加工的CAD/CAM系统和全封闭防护罩等。

b．工艺参数

水喷射加工不同的工件材料和工件厚度时，为获得高的效率和加工精度要注意以下几个参数：

1）水束直径的波动；

2）喷射流的压力；

3）喷射流的流速；

4）磨料流速，它决定了喷射流中的磨料含量和磨料的耗量。过高或过低的磨料含量将使切割速度降低；

5）磨料类型，通常在射流中加入氧化物系刚玉类磨料以改善加工性能和提高材料去除率。在切割薄的和软的金属以及非金属时，可使用甘油、长链聚合物或聚乙烯作磨料。

第89页，共95页，2023年，2月20日，星期六表3

水喷射加工的工艺参数参

数

名