特种加工技术的发展可以追溯到20世纪50年代。20世纪以来,科学技术发展到了一个崭新阶段,特别是在新技术革命浪潮推动下,生产和科学技术的发展更为迅速。在许多工业部门特别是国防工业部门,高技术产品要求向高精度、高速度、高温、高压、大功率和小型化方向发展,对材料的要求越来越来高。相应地涌现出大量的具有高熔点、高强度、高硬度、高脆性和高纯度等特殊性能的材料。为了满足高技术产品的高性能要求,零件的结构形状愈来愈复杂,对精度、表面粗糙度和表面质量的特殊要求愈来愈高,特别是对表面完整性提出了更加严格的要求。50年代以来,航空航天技术迅猛发展,高性能的航空产品要求具有很高的强度重量比和性能价格比,而且要求在高温、高压、高速、大载荷和强腐蚀等苛刻的条件下长期而可靠的工作。飞机、航空发动机、航空电子及仪表设备以及其他高技术武器装备的工作条件随着性能的提高而不断恶化。为此高性能的飞机、航空发动机等高新武器装备,必须不断发展和采用新结构和新材料。现代高性能的飞机和航空发动机上大量采用了钛合金、复合材料、粉末冶金和定向凝固高温合金材料。在高性能 战斗机上钛合金用量已经达到30%以上如F-22战斗机钛合金用量已经达到36%、碳纤维增强树脂基复合材料用量达到25%,而且先进复合材料的用量在先进战斗机上有不断增加的趋势。预计到2000年的高性能航空发动机的结构材料中超级合金、粉末冶金和定向凝固合金的结构重量约占55%,复合材料用量约占20%,钛合金重量约占10%高强度结构钢用量占15%,陶瓷材料占2%。航空发动机的热端部件将继续发展高温高强高韧合金特别是各向异性的超级耐热合金、热障陶瓷涂层材料、陶瓷结构材料。涡轮叶片已广泛采用定向凝固、单晶合金、快速凝固合金、粉末冶金合金和陶瓷材料;正在研制陶瓷和陶瓷基复合材料的涡轮叶片。为了提高和确保现代飞机和航空发动机的性能、可靠性和严格的质量要求采用了大量的新型结构。如根据高性能航空发动机对结构效率的要求,发动机的结构发生了重大变化,大量采用整体结构、蜂窝结构、钣金焊接结构和复杂的冷却结构。推重比20发动机将采用整体鼓筒式全复合材料压气机转子结构,以减轻结构重量;上述新材料和新结构的大量采用使得高性能飞机、航空发动机等现代武器装备的可加工性和可生产性急剧恶化,对制造技术提出更加苛刻的要求。许多新型材料和新型结构采用常规加工方法是难以加工甚至是根本无法加工的。为此必须解决:①难加工材料的加工;②复杂型面的加工;③高精密表面的加工(微米级、纳米级精度;表面粗糙度Ra≤μm);④特殊要求零件的加工(壁厚≤薄壁和弹性零件等)。20世纪50年代以来国外工业界通过各种渠道,借助各种能量形式,探寻新的加工途径,相继推出了多种与传统加工方法截然不同的新型的特种加工方法,如电火花加工、电解加工、化学加工、超声波加工以及高能束加工等。20世纪70年代以来,以激光、电子束、离子束等高能束流为能源的特种加工技术获得了迅速发展和广泛应用。目前以高能束流为能源的特种加工技术和数控精密电加工技术已成为航空产品制造技术群中不可缺少的分支。在难加工材料、复杂型面、精密表面、低刚度零件及模具加工等领域中已成为关键制造技术。特种加工技术的发展和扩大应用大大促进了航空产品的发展,使一些先进的高性能飞机、发动机和机载设备的制造和生产得到可靠的保证。国内外经验表明,没有先进的特种加工技术,现代高性能航空产品难以制造和生产。因此先进的特种加工技术的开发和应用是与现代航空技术的发展息息相关,国外对此项技术的发展和应用给予了高度重视。特种加工技术的发展趋势:随着现代航空技术的发展,特种加工技术在现代航空武器装备的发展中起着愈来愈重要的作用,已经成为现代航空武器装备的关键制造技术.工业发达国家国防工业部门和国防军事部门高度重视先进特种加工技术的发展。70年代以后,先进特种加工技术有了长足的发展,到了80年代已经成为先进飞行器制造中定型的制造技术,从而解决了先进飞行器制造中难加工材料和复杂结构稳定的高质量加工问题。目前为了加速先进技术战斗机和高性能民用客机的发展,对特种加工技术的技术水平、经济性和自动化程度(降低成本、提高质量)提出了更高的要求,从而促进了先进特种加工技术的发展。先进加工技术的总体发展趋势是:①广泛采用自动化技术,实现计算机数控化。充分利用计算机数控技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化,建立综合参数自适应控制装置和数据库等,进而建立特种戛的CAD/CAM和FMS系统,这是当前特种加工技术的主要发展趋势;②开发应用复合工艺和新工艺方法。现代高性能航空器的发展新型结构材料和高精密复杂结构的大量采用,进一步加剧了结构工艺性的恶化,单一的特种加工方法难以达到高精度、高质量、高效率和低成本综合技术与经济指标要求,因而进一步加速开发和应用新型特种加工技术和由多种能源组成的复合工艺。目前由二种能源复合的特种加工技术,如电解电火花加工(ECDM)、电解电弧加工(ECAM)、电火花机械复合加工、机械超声波复合加工等复合工艺已成为国外国防工业和机械工业着力发展的特种加工技术。由于复合工艺可以扬长避短, 经济高效,可取得明显的技术经济效果,因此受到先进工业国家的工业部门的普遍关注。③大力开展精密化研究。高技术的发展促使高技术产品在向小型化和精密化方向发展,对产品零件的精度和表面粗糙度提出更高更严格的要求。如飞机惯性仪表中关键零件的制造要求达到微米级以上。气浮陀螺和静电陀螺的内外支承面的球度达到μm,尺寸精度为μm,表面粗糙度为μm;激光陀螺的平面反射镜平面度为μm,表面粗糙度小于μm。飞机控制系统的23%零件精度达到微米级以上。随着高新技术的发展,超精密加工技术有了很大的发展,正从亚微米级向毫微米(10-9m)和纳米级(10-15m)发展。为适应这一发展趋势的需要,以高能束流加工技术为代表的先进特种加工技术的精密化研究引起工业界的高度重视。因此大力发展超精加工的特种加工技术是今后相当长的时期内的重要发展方向。
特种加工技术论文篇二 特种加工技术的研究与应用 摘要:本文论述了特种加工技术的产生和发展,并就快速成型加工、超声加工、电子束和离子束加工以及激光加工进行展开阐述,讨论了各个加工方法的工艺原理和在生产实践中的具体应用。最后,对特种加工技术的发展方向进行了展望。 关键词:特种加工;快速成型技术;超声加工;电子束和离子束加工;激光加工 1.特种加工技术的产生和发展 机械加工作为一种有着悠久历史的加工方法,对人类的物质文明和生产活动起到了极大的推动作用。对于工业部门而言,设计出来的零件或者机器必须依赖于加工方法来实现,如果没有行之有效的加工方法,再好的设计思路也无法转化为产品。例如18世纪70年代就有人发明了蒸汽机,但是由于当时的生产设备制造不出有着较高精度和配合要求的蒸汽机气缸,所以一直无法生产出可以正常工作的蒸汽机[1]。直到气缸镗床的出现,才解决了这一生产上的难题,使得蒸汽机获得了广泛的应用,引起了第一次工业革命。因此,我们可以发现,加工方法对于设计思想的实现和社会经济的发展起着多么重大的作用。 随着生产的发展和科学实验的需要,对于产品的要求越来越高,未来的技术产品向着高精度、高速度、重载、高温高压、小型化和高可靠性等方向发展,为了实现这些新的要求,就需要使用新材料和新结构,因此,对机械制造部门也提出了很多新的要求。特种加工正是在这种强烈的社会需求下产生和发展起来的,而它所具有的优于传统机械加工的特点又进一步促使人们对它进行研究和应用,因此,到目前为止,特种加工技术已经有了很多种类,所能达到的加工精度和生产效率也越来越高。可以说,特种加工技术已经成为现代机械制造行业必不可少的一种加工方法。 传统的机械加工利用机械能和切削力对金属进行加工,而特种加工主要利用电能、化学能、光能、声能和热能等能量来去除金属,因此特种加工技术可以用来加工各种高硬度、高强度、高脆性和高韧性的金属或者非金属材料。由于特种加工采用广义上的刀具,例如激光、超声波、电子束和离子束等,所以易于实现加工过程的全自动化,这对于现代化生产的组织和管理有着很重要的意义。 从1943年前苏联鲍﹒洛﹒拉扎林柯夫妇开始研究火花放电腐蚀开关触点的现象开始,特种加工技术已经经历了六十多年的发展。目前,很多特种加工方法都已经发展成熟,例如电火花加工、电火花线切割加工、电化学加工和激光加工等。现在,人们也研究了将特种加工的理论应用于传统的机械加工方法中去的复合加工方法,如振动切削和振动铣削。由于特种加工技术尤其适用于对难加工材料、复杂型面和精密微细表面的加工,所以特种加工有很大的适用性和发展潜力,在刀具、模具、量具、仪器仪表、航天器和微电子元器件等制造中得到越来越广泛的应用。在未来,特种加工将向着提高加工精度和表面质量、提高生产效率和自动化程度、发展复合加工和超精密加工等方向发展。 2.快速成型技术 快速成型技术(RP)是一种增材加工方法,主要用来制造样件,从而可以对新产品的设计进行快速评估、修改和功能实验,能够较大地缩短产品的研制周期。快速成型技术集机械工程、CAD、数控技术、激光技术和材料科学技术于一体,易于实现生产过程的自动化,且高效便捷,因此这种样件制造工艺日益在生产实践中获得应用。按照快速成型技术使用的材料和工艺原理,可以分为四种类型:光敏树脂液相固化成型法(SL)、选择性激光粉末烧结成型(SLS)、薄片分层叠加成型(LOM)、熔丝堆积成型(FDM)。 3.超声加工技术 频率超过16000Hz的声波称为超声波,它是一种纵波,能够传递很强的能量,且当它经过液体介质传播时,会产生液压冲击现象。超声加工技术(USM)利用工具端面作超声频振动,通过磨料悬浮液使得磨粒在超声振动的作用下产生机械撞击、抛磨作用以及超声空化作用来加工脆硬材料。由于超声加工技术的工艺原理和特点,超声加工有很多特殊的应用。例如加工深小孔、拉丝模及型腔模具研磨抛光、对难加工材料的加工、超声振动切削、超声电解复合加工、超声电火花复合加工、超声清洗、超声切割等。超声加工技术与新材料的发展是相辅相成的,在未来,超声加工一定会有更多的应用和发展。 4.电子束和离子束加工 电子束加工(EBM)利用能量密度极高的电子束,以极高的速度冲击工件表面,使动能大部分转化为热能,使得被冲击的工件材料局部熔化和气化,从而达到改变被加工工件材料表面物理化学性质和形状尺寸位置的目的。电子束加工装置包括电子枪、真空系统、控制系统和电源,电子束是由钨或钽制成的发射阴极在加热状态下得到的。由于电子束加工的工艺原理和特点,EBM技术可以用来加工型孔和特殊表面、刻蚀、焊接、热处理以及电子束光刻等。 离子束加工(IBM)利用具有较高能量的离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应来进行不同的加工。由于离子束轰击材料是逐层去除原子,所以可以达到纳米级的加工精度。离子束加工按其工艺原理和目的的不同可以分为三种:用于从工件上去除材料的刻蚀加工、用于给工件表面涂覆的镀层加工以及用于表面改性的离子注入加工。由于电子束和离子束易于实现精确的控制,所以可以实现加工过程的全自动化,但是电子束和离子束的聚焦、偏转等方面还有许多技术问题尚待解决。 5.激光加工 激光技术起始于20世纪60年代,可用于打孔、切割、焊接、热处理以及激光存储等方面。激光的产生源自物质的受激辐射,即某些具有亚稳态能级结构的物质,在一定外来光子能量的激发下,产生所谓的粒子束反转现象,在粒子束反转的状态下,如果有一束能量等于基态与亚稳态能量之差的光子照射该物质,就会产生受激辐射,输出大量的光能。由于激光具有强度高、单色性好、相干性好和方向性好等特点,因此几乎可以用来加工任何材料。目前常用的激光器有固体激光器(红宝石激光器、铷玻璃激光器和掺铷钇铝石榴石激光器)和气体激光器(二氧化碳激光器和氩离子激光器),在生产实践中,对影响激光加工的各个因素还需要进行更加深入的研究,以便更加充分地利用激光加工技术。 6.结束语 近年来,随着新材料、新结构、复杂型面零件、特殊要求零件的需求越来越大,特种加工技术得到了越来越广泛的应用,在未来,随着机电控制技术的进一步提高,特种加工技术将会更加趋于自动化,充分利用计算机技术,可以使得特种加工向着自动化和柔性化方向发展[2]。而在未来,特种加工技术将越来越多的应用于精密微细加工、复合加工和绿色加工。 参考文献 [1]刘晋春,白基成,郭永丰.特种加工[M],北京:机械工业出版社,2011:1~6. [2]王杰,樊军,等.特种加工技术的新进展[J],轻工机械,2008,26(4):5~7. 看了“特种加工技术论文”的人还看: 1. 超精密加工技术论文 2. 超声波加工技术论文 3. 精密与超精密加工技术论文 4. 机械先进制造技术论文 5. 超精密制造技术论文
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特种加工机床范围较广,有几十个门类。包括:电火花加工(EDM)、电化学加工(ECM)、电解磨削加工(ECG)、化学加工(CHM)、电弧加工(EAM)、激光加工(LBM)、超声加工(USM)、离子束加工(IBM)、电子束加工(EBM)、等离子弧加工(PAM)、快速成型加工(RPM)、磨料射流加工(AJM)等等。 特种加工机床原属金属切削加工机床范畴,但由于特种加工机床与金属切削加工机床机理完全不同,机床功能部件的性能不同,以及它在国民经济中重要地位和作用等原因,2003年国家标准化管理委员会明确为与金切机床并行的独立的机床体系。1、特种加工机床主要特点 (1)特种加工技术是先进制造技术的重要组成部分 随着特种加工技术的发展,一方面计算机技术、信息技术、自动化技术等在特种加工中已获得广泛应用,逐步实现了加工工艺及加工过程的系统化集成;另一方面,特种加工能充分体现学科的综合性,学科(声、光、电、热、化学等)和专业之间不断渗透、交叉、融合,因此,特种加工技术本身同样趋于系统化集成的发展方向。这二方面说明,特种加工技术已成为先进制造技术的重要组成部分。一些发达国家也非常重视特种加工技术的发展,如日本把特种加工技术和数控技术作为跨世纪发展先进制造技术的二大支柱。特种加工技术已成为衡量一个国家先进制造技术水平和能力的重要标志。这是特点之一。 (2)特种加工具有独特的加工机理 特种加工不是依靠刀具、磨具等进行加工,而主要依靠电能、热能、光能、声能、磁能、化学能及液动力能等进行加工,其加工机理与金属切削机床完全不同。能量的发生与转换、使能过程的控制是特种加工高新技术的重要部分。这是特点之二。 (3)增材加工是特种加工的重要发展方向 金属切削机床、特种加工机床一大部分是减材加工。我国从二十世纪八十年代末发展起来的快速成形(RP)加工技术是属于特种加工技术的一种增材加工的新领域。它利用分层制造原理(离散堆积)及分层处理软件,理论上可以制造任意复杂形状的零、部件,能适应高科技、个性化、小批量生产的需要,增材加工的RP加工技术已成为特种加工的特点之三。 (4)特种加工可以进行二种或二种以上能量的复合加工 一般来说,“组合加工”是指在一台机床上二种不同加工形式(能量)在加工过程中交替使用的加工方式;“复合加工”是指在一台机床上实现二种或二种以上能量(形式)在加工过程中同时作用的加工方式,例如,电能和声能、化学能和电能、光能和化学能、化学能和电能及机械能等复合,以获得高效或精密加工的效果,这是特点之四。 (5)特种加工技术应用领域的重要性和特殊性 特种加工适用于各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性、微细等金属和非金属材料的加工,以及各种新型、特殊材料的加工,在航空航天、军工、汽车、模具、冶金、机械、电子、轻纺、交通等工业中解决了大量传统机械加工难于解决的关键、特殊的加工难题。所以在国民经济的众多关键制造工业中发挥着极其重要的不可替代的作用。例如,在航空航天工业中各类复杂深小孔加工、发动机蜂窝环、叶片、整体叶轮加工、特殊材料的切割加工、钛合金加工等等。在军事工业中,例如核武器及高新技术武器几乎全是特殊材料和高新技术材料,各种零件的成形加工、各种孔加工、精密薄材加工等特种加工发挥着特殊重要的作用。这是特点之五。 (6)特种加工机床产量世界第一 由于特种加工机床应用领域的广泛性和重要性,在我国已形成由生产企业、大专院校、研究院所200多个单位组成的特种加工机床行业,其电火花加工机床的年产量就约达30000台之多,其产量为世界第一。是名副其实的生产大国(但不是生产强国)这是特点之六。 2、行业概况和现状 (1)我国生产的特种加工机床主要种类 特种加工机床种类较多,据不完全统计约有30多种。在我国已形成了产业化生产或具有一定产量的特种加工机床主要种类有: ①电火花加工机床:以电火花成形机、电火花线切割机、电火花高速小孔加工机等为主。 ◆ 电火花成形机:产量约3500~4000台/年。普及型数控电火花成形机(NCSEDM)约800~1000台/年。部分NCSEDM为当前国际水平,主要由独资及合资企业生产。 ◆ 电火花线切割机(WEDM):分高速走丝电火花线切割机(HSWEDM)和低速走丝电火花线切割机(LSWEDM),HSWEDM和LSWEDM数控化率均为100%,产量约25000台/年。LSWEDM属国产高档机床,为普及型数控机床,产量约占WEDM的3~4%,部分LSWEDM为当前国际水平,主要由独资及合资企业生产。 ◆电火花高速小孔加工机(HSEDM):产量约1500台/年。极大部分为手动型或点位控制型。最大径深比为1:300(也有1:1000的),其加工工艺指标与国外水平相当。 其他电火花加工机床均为专用机床。 ②电解加工机床 ◆ 电解成形加工机床:有普通型、数控型(包括展成加工型),产量约20~30台/年。 ◆ 电解去毛刺机床:都为专用机床,约15~20台/年。 ③电解磨削加工机床 都为专用机床,约十几台/年。 ④超声加工机床 ◆ 超声抛光机:有二种型式,一种为单一用声能的超声抛光机,一种为电火花—超声抛光机。产量约为150~200台/年。 ◆ 超声成形加工机床:产量较少。 ⑤快速成形(RP)机床 ◆ 选择性激光烧结(SLS)机床: 我国作为高新技术产品,产量约为30台/年。 ◆ 三维光刻(SL)机床:为高新技术产品,产量约25~30台/年。产品性能与国外相比差距已在缩小,但成形材料性能与国外相比还有相当大的差距。 ◆ 熔融挤压成形(FDM)机床:为高新技术产品,产量约30台/年。产品部分指标已达到国际先进水平。 ◆ 分层实体制造(LOM)机床:产量约15台/年。 ⑥激光加工机床 ◆ 激光切割机床:产量约100台/年。国内在大功率快速轴流CO2激光器的研制上落后,因而国内激光切割机的激光器都依赖进口(或国内组装生产的激光器)。 其他激光加工设备,如激光雕刻机、激光小孔加工机等产量不大。 ⑦等离子弧切割机 产量约15~20台/年。 ⑧高压水射流切割机床 我国的产量不大,约20~30台/年。 ⑨电熔爆加工机床 主要用于冶金及建筑行业等轧辊加工,为国家高新技术产品,产量约10~15台/年。 (2)特种加工机床行业总的产量、产值 ①总产量31000~32000台/年。 (2)总产值(按人民币核算) 电火花加工机床总产值约:17亿/年。 其他特种加工机床产值约:3~4亿/年。 总产值约:20~21亿/年。 (3) 特种加工机床的出口情况 ①出口量 主要为电火花加工机床及少量的RP机床出口,包括二个独资企业在内出口量约1100~1200台/年。 ②出口金额 总出口额约3500万美元/年
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特种加工技术的发展可以追溯到20世纪50年代。20世纪以来,科学技术发展到了一个崭新阶段,特别是在新技术革命浪潮推动下,生产和科学技术的发展更为迅速。在许多工业部门特别是国防工业部门,高技术产品要求向高精度、高速度、高温、高压、大功率和小型化方向发展,对材料的要求越来越来高。相应地涌现出大量的具有高熔点、高强度、高硬度、高脆性和高纯度等特殊性能的材料。为了满足高技术产品的高性能要求,零件的结构形状愈来愈复杂,对精度、表面粗糙度和表面质量的特殊要求愈来愈高,特别是对表面完整性提出了更加严格的要求。50年代以来,航空航天技术迅猛发展,高性能的航空产品要求具有很高的强度重量比和性能价格比,而且要求在高温、高压、高速、大载荷和强腐蚀等苛刻的条件下长期而可靠的工作。飞机、航空发动机、航空电子及仪表设备以及其他高技术武器装备的工作条件随着性能的提高而不断恶化。为此高性能的飞机、航空发动机等高新武器装备,必须不断发展和采用新结构和新材料。现代高性能的飞机和航空发动机上大量采用了钛合金、复合材料、粉末冶金和定向凝固高温合金材料。在高性能 战斗机上钛合金用量已经达到30%以上如F-22战斗机钛合金用量已经达到36%、碳纤维增强树脂基复合材料用量达到25%,而且先进复合材料的用量在先进战斗机上有不断增加的趋势。预计到2000年的高性能航空发动机的结构材料中超级合金、粉末冶金和定向凝固合金的结构重量约占55%,复合材料用量约占20%,钛合金重量约占10%高强度结构钢用量占15%,陶瓷材料占2%。航空发动机的热端部件将继续发展高温高强高韧合金特别是各向异性的超级耐热合金、热障陶瓷涂层材料、陶瓷结构材料。涡轮叶片已广泛采用定向凝固、单晶合金、快速凝固合金、粉末冶金合金和陶瓷材料;正在研制陶瓷和陶瓷基复合材料的涡轮叶片。为了提高和确保现代飞机和航空发动机的性能、可靠性和严格的质量要求采用了大量的新型结构。如根据高性能航空发动机对结构效率的要求,发动机的结构发生了重大变化,大量采用整体结构、蜂窝结构、钣金焊接结构和复杂的冷却结构。推重比20发动机将采用整体鼓筒式全复合材料压气机转子结构,以减轻结构重量;上述新材料和新结构的大量采用使得高性能飞机、航空发动机等现代武器装备的可加工性和可生产性急剧恶化,对制造技术提出更加苛刻的要求。许多新型材料和新型结构采用常规加工方法是难以加工甚至是根本无法加工的。为此必须解决:①难加工材料的加工;②复杂型面的加工;③高精密表面的加工(微米级、纳米级精度;表面粗糙度Ra≤μm);④特殊要求零件的加工(壁厚≤薄壁和弹性零件等)。20世纪50年代以来国外工业界通过各种渠道,借助各种能量形式,探寻新的加工途径,相继推出了多种与传统加工方法截然不同的新型的特种加工方法,如电火花加工、电解加工、化学加工、超声波加工以及高能束加工等。20世纪70年代以来,以激光、电子束、离子束等高能束流为能源的特种加工技术获得了迅速发展和广泛应用。目前以高能束流为能源的特种加工技术和数控精密电加工技术已成为航空产品制造技术群中不可缺少的分支。在难加工材料、复杂型面、精密表面、低刚度零件及模具加工等领域中已成为关键制造技术。特种加工技术的发展和扩大应用大大促进了航空产品的发展,使一些先进的高性能飞机、发动机和机载设备的制造和生产得到可靠的保证。国内外经验表明,没有先进的特种加工技术,现代高性能航空产品难以制造和生产。因此先进的特种加工技术的开发和应用是与现代航空技术的发展息息相关,国外对此项技术的发展和应用给予了高度重视。特种加工技术的发展趋势:随着现代航空技术的发展,特种加工技术在现代航空武器装备的发展中起着愈来愈重要的作用,已经成为现代航空武器装备的关键制造技术.工业发达国家国防工业部门和国防军事部门高度重视先进特种加工技术的发展。70年代以后,先进特种加工技术有了长足的发展,到了80年代已经成为先进飞行器制造中定型的制造技术,从而解决了先进飞行器制造中难加工材料和复杂结构稳定的高质量加工问题。目前为了加速先进技术战斗机和高性能民用客机的发展,对特种加工技术的技术水平、经济性和自动化程度(降低成本、提高质量)提出了更高的要求,从而促进了先进特种加工技术的发展。先进加工技术的总体发展趋势是:①广泛采用自动化技术,实现计算机数控化。充分利用计算机数控技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化,建立综合参数自适应控制装置和数据库等,进而建立特种戛的CAD/CAM和FMS系统,这是当前特种加工技术的主要发展趋势;②开发应用复合工艺和新工艺方法。现代高性能航空器的发展新型结构材料和高精密复杂结构的大量采用,进一步加剧了结构工艺性的恶化,单一的特种加工方法难以达到高精度、高质量、高效率和低成本综合技术与经济指标要求,因而进一步加速开发和应用新型特种加工技术和由多种能源组成的复合工艺。目前由二种能源复合的特种加工技术,如电解电火花加工(ECDM)、电解电弧加工(ECAM)、电火花机械复合加工、机械超声波复合加工等复合工艺已成为国外国防工业和机械工业着力发展的特种加工技术。由于复合工艺可以扬长避短, 经济高效,可取得明显的技术经济效果,因此受到先进工业国家的工业部门的普遍关注。③大力开展精密化研究。高技术的发展促使高技术产品在向小型化和精密化方向发展,对产品零件的精度和表面粗糙度提出更高更严格的要求。如飞机惯性仪表中关键零件的制造要求达到微米级以上。气浮陀螺和静电陀螺的内外支承面的球度达到μm,尺寸精度为μm,表面粗糙度为μm;激光陀螺的平面反射镜平面度为μm,表面粗糙度小于μm。飞机控制系统的23%零件精度达到微米级以上。随着高新技术的发展,超精密加工技术有了很大的发展,正从亚微米级向毫微米(10-9m)和纳米级(10-15m)发展。为适应这一发展趋势的需要,以高能束流加工技术为代表的先进特种加工技术的精密化研究引起工业界的高度重视。因此大力发展超精加工的特种加工技术是今后相当长的时期内的重要发展方向。
模具制造技术与发展趋势摘要】论述了模具与模具工业概况,以及我国模具工业的现状和发展趋势,指出了我国模具技术与国外的差距,同时对国内外的模具市场进行了分析。关键词:模具制造技术;发展;模具工业1引言模具是当今工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备,是最重要的工业生产手段和工艺发展方向,一个国家工业水平的高低在很大程度上取决于模具工业的发展水平,模具工业的发展水平是一个国家工业水平的重要标志之一。模具工业称作“黄金工业”。国民经济的5大支柱产业:机械、电子、汽车、石化、建筑,都要求模具工业的发展与之相适应,模具是“效益放大器”,用模具生产的最终产品价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍,模具生产水平的高低,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,也在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力,因此,振兴和发展我国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。2模具与模具工业概述模具是一种专用工具,用于成形(型)各种金属或非金属材料所需要零件的形状制品,这种专用工具统称模具。模具是工业生产中最基础的设备,是实现少切削和无切削的不可缺少的工具,广泛用于工业生产中的各个领域,如汽车、摩托车、家用电器、仪器、仪表、电子等,它们中60%~80%的零件都需要模具来进行制造;高效大批量生产的塑料件、螺钉、螺母和垫圈等标准件也需要模具来生产;工程塑料、粉末冶金、橡胶、合金压铸、玻璃成型等更需要用模具来成型。我国模具工业的现状我国模具工业从起步到飞跃发展,历经了半个多世纪,近几年来,我国模具技术水平有了很大的发展和提高;大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了一个新台阶,模具质量及寿命明显提高,模具交货期大大缩短。模具CAD/CAE/CAM技术广泛地得到应用,并开发出了自主版权的模具CAD/CAE/CAM软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展中发挥了重要作用。我国模具工业的发展趋势当前,我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈,在这种情况下,用户对模具制造要求是“交贷期短”“、精度高”“、质量好”和“价格低”,模具技术的发展应该与这些要求相适应。现代模具制造技术是以两大技术的应用为标志的,一是数控加工技术,二是计算机应用技术。(1)数控加工技术包括:数控机械加工技术、数控电加工技术和数控特种加工技术。数控机械加工技术:模具制造中的数控车削技术、数控铣削技术,这些技术正在朝着高速切削的方向发展。数控电加工技术:如数控电火花加工技术、数控线切割技术。数控特种加工技术:通常利用光能、声能和超声波等来完成加工的,如快速原型制造技术等,它们为现代模具制造提供了新的工艺方法和加工途径。(2)计算机技术。CAD/CAM技术:用于建模和为数控加工提供NC程序。CAE技术:主要是针对不同的模具类型,以相应的基础理论,通过数值模拟方法达到预测产品成型(形)过程的目的,改善模具设计。仿真技术:主要是检测模具数控加工的NC程序,减少实际加工过程中的失误。网络技术:通过局域网和广域网达到异地同步通信、及时解决问题的目的。我国模具技术与国外的差距虽然我国模具工业在过去10多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中占的比重较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。(1)产需矛盾。工业发展水平的不断提高,工业产品更新速度加快,对模具的要求越来越高,尽管改革开放以来,模具工业有了较大的发展,但无论是在数量上,还是在质量上仍满足不了国内市场的需要,目前满足率只能达到70%左右,造成产需矛盾突出的原因:一是专业化、标准化程度低,除少量标准件外购外,大部分工作均需模具厂去完成,加工企业管理体制上的约束,造成模具制造周期长,不能适应市场要求;二是设计和工艺技术落后,如模具CAD/CAM技术普及率不高,加工设备数控化程度低等,也造成了模具生产效率不高,周期较长。(2)产品水平。衡量模具产品的水平,主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度,加工模具的复杂程度、模具的使用寿命和制造周期等,国内外模具产品水平仍有很大差距,见表1、表2和表3所示。(3)工艺装备水平。我国机床工具行业已经可以提供成套的高精度模具加工设备,如加工中心、数控铣床、数控仿形铣床、电加工机床、座标磨床、光曲磨床和3坐标测量机等。但在加工和定位精度、加工表面粗糙度、机床刚性、稳定性、可靠性、刀具和附件的配套性方面,与国外相比,仍有较大差距。3我国模具技术的发展趋势当前,我国工业生产的特点是产品的品种多、更新快和市场竞争激烈,在这种情况下,用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低,因此,模具工业的发展趋势是非常明显的。模具产品的大型化和精密化模具产品成型(形)零件的日趋大型化,以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达到一模几百腔),使模具日趋大型化。随着零件微型化和模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加,其步距精度的提高),精密模具精度已由原来的5μm提高到2~3μm,今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下,这就要求发展超精加工。多功能复合模具新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的,一副多功能模具除了冲压成形零件外,还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务,通过多功能模具生产出来的不再是单个零件,而是成批的组件。新型的热流道模具塑料模中由于采用热流道技术,可以提高模具制造的生产效率和质量,并能大幅度节省制作的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模的一大变革,国外模具已有一半用上了热流道技术,有的企业甚至已达80%以上,效果十分明显。气体辅助注射模和高压注射成型工艺模具气体辅助注射成型是一种塑料成型的新工艺,它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好、易于成型、壁厚差异较大等优点,可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。快速经济模具目前快速经济模具在生产中的比例将达75%以上,一方面是制品使用周期短和品种更新快,另一方面制品的花样变化频繁,均要求模具的生产周期越快越好。因此,开发快速经济模具越来越引起人们的重视。高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工,主轴转速可达到40000~100000转/min,快速进给速度可达到30~40m/min,换刀时间可提高到1~3s,这样就大幅度提高了加工效率,如在加工压铸模时,可提高7~8倍,并可获得Ra≤10μm的加工表面粗糙度,形状精度可达10μm。另外,还可加工硬度达60HRC的模块,形成了对电火花成型加工的挑战。因此,高速铣削加工技术的发展,促进了模具加工的发展,特别给汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。4模具市场分析从模具市场发展的总体趋势来看应该是平稳向上的,国内外行家都称现代模具工业是不衰亡工业。模具市场的总体趋势虽然平稳向上,但各类模具的表现却不可能一致,冲模、塑料模和压铸模的总和一般占模具总量的80%左右,在未来的模具市场中,塑料模和压铸模的发展速度将高于冲模,它们在模具总量中的比例将逐步提高。模具需要量是根据有关主机产量及其技术发展来进行预测的,模具需求发展高于主机发展速度是一般规律。国内的汽车、摩托车行业的模具市场是模具最大的市场,家用电器行业单台电冰箱需用模具生产的零件约150个,共需模具约350副,价值约400多万元,其中冲模与塑料模之比为2:1。单台洗衣机需用模具生产的零件约为500多个,共需模具200副,价值约2000万元到3000万元,其中冲模与塑料模之比为1:2~1:3。单台空调器仅塑料模就需近20副,价值约为150万元左右。单台微波炉共需模具近100副,价值约200万元。电子及通讯产品电子产品中,音像产品是模具的主要市场,其中以彩色电视机为主,单台彩电大约有150个零件需用模具生产,共需模具约140副,价值约700万元,其中塑料模约10副,价值120万元左右。建材行业随着建筑业的发展,建材的需求量将大幅度增长,塑料型材和铝合金型材模具需求量将日益增大,其中塑料型材模具增幅将高于模具行业总体发展水平。塑料制品2005年,我国塑料制品将达1800万吨,其中工程塑料是我国重点支持和优先发展的产业,目前满足率只有,预计每年将有25%的增长率。国际模具市场分析目前世界模具市场供不应求,近几年,世界模具市场总量一直为600~650亿美元,美国、日本、法国和瑞士等国一年出口的模具约占本国模具总产值的1/3。我国模具出口数量极少,模具标准件虽已开始向香港和东南亚地区出口,但为数也不多,1998年模具出口总额约为亿美元,约为全国模具总产值的,与其他先进国家相比差距甚大。我国模具钳工技术水平高,劳动力成本低,只要配备一些先进的数控制模设备,提高模具加工质量,缩短生产周期,沟通外贸渠道,模具出口将会有很大发展。随着经济的高速发展,中、高档模具比例将不断增大,这也是产品结构调整所带来的市场走势。综上所述,未来几十年,国内外模具市场需求很旺,前景很好。5参考文献[1]蒋建强.模具数控加工技术[M].北京:电子工业出版社,2005.[2]李发致.模具先进制造技术[M].北京:机械工业出版社,2003.[3]孔德音.模具制造学[M].北京:机械工业出版社,1998.[4]蒋建强.数控加工技术与实训[M].北京:电子工业出版社,2003
特种加工是指不属于传统加工工艺范畴的加工工艺方法的总称。特种加工是将电、磁、声、光等物理能量及化学能量或其组合施加在工件被加工的部位上,使材料被去除、累加、变形或改变性能等。常见的特种加工有电火花加工(EDM)、激光加工(LBM)、超声加工(USM)。 (1)电火花加工:在液体中通过工具电极与工件之间的脉冲电路放电将材料调温蚀除。其特点为: ①.非接触式加工,无切削受力变形 ②.放电持续时间短,热影响范围小 ③.工具电极消耗影响加工精度 ④.可加工任何硬、脆、韧和高熔点的导电材料 ⑤.其一般可用来穿孔、行腔加工、切割等。 (2)激光加工:材料在激光照射下瞬时急剧溶化和气化,并且产生强烈的冲击波,使熔化物质爆炸式的喷溅和去除实现加工,轵特点: ①.材料适应性广,金属非金属均可以被加工 ②.非接触式加工 ③.不存在工具磨损 ④.设备造价较高 ⑤.其一般用来微孔、切割、焊接、热处理刻制等。 (3)超声(波)加工:利用超声振动的工具端面,使悬浮在工作液中的磨料冲向工作表面,去除工件表面材料,其特点: ①.作用力小,热影响小 ②.工具不旋转,加工与工具形状相似的复杂孔 ③.加工高硬度材料时,工具磨损大 ④.其一般用来型腔加工、穿孔、抛光、零件清洗等,主要用于脆性材料。
特种加工是一种多样化的精密加工方式,用于制造高度精密的零件和具有复杂几何形状的部件。其主要特点如下:
1. 高度精密性:特种加工能够实现极高的精度和表面质量,能够制造出微小的结构和细微的零件。
2. 复杂几何形状:特种加工能够处理各种复杂的几何形状,包括曲线、曲面以及三维结构等。
3. 小批量生产:因为特种加工通常需要特殊的加工设备和工艺,其生产成本较高,适合生产小批量的产品。
4. 特殊材料:特种加工可以处理各种材料,包括高强度合金、高温材料、复合材料等特殊材料。
金工 特种加工
特种加工技术是当今制造业中一种高精密度、高自动化、高智能化的新型制造技术。它在生产制造和精密加工领域中具有重要的地位和广泛的应用。近年来,随着新材料、新工艺、新技术的不断涌现,特种加工技术越来越成熟、越来越普及,已经成为制造业中不可或缺的一环。目前,特种加工技术的应用范围已经涉及到了飞行器、汽车、船舶、军事、航天、生物医药等多个领域,成为推进制造业转型升级的重要手段。
电火花下切割加工在实际生产加工中应用非常广泛,特别是在冲压模具加工中是最为理想的加工设备,在加工过程中加工参数的调整时影响工件质量的重要因素。我为大家整理的电火花加工技术论文,希望你们喜欢。 电火花加工技术论文篇一 浅谈电火花线切割加工工艺 摘要:文章针对电火花线切割加工的工艺及对工件材料的预处理、穿丝孔的加工进行了分析,明确了线切割加工前工件的预处理方法,对实际工件的线切割加工路线设计起到了指导作用。 关键词:退磁处理;预处理;穿丝孔;线切割;电火花加工 中图分类号:TG661文献标识码:A文章编号:1009-2374(2014)22-0131-02电火花加工是利用能量密度很高的电火花,使工件材料熔化、气化和蒸发而去除的一种特种加工方法。电火花线切割加工是电火花加工中的一种,利用金属丝做线状电极,对工件进行切割。下面对线切割加工中的工艺问题进行分析。 1工件材料的预处理 锻造和淬火的工件材料在加工前需要进行预处理。锻打的淬火后的材料会有不同的残余应力。在大面积去除切割和切断加工中,由于残余应力的相对平衡受到破坏,在加工过程中应力会释放,从而导致工件变形,达不到尺寸精度要求。淬火不当的材料还会在加工中出现裂纹。因此这样的材料在线切割加工前,一般应进行低温回火处理。 经过热处理的工件,需将工件上电极丝起割处的热处理残余物、氧化皮和锈斑清除。因为这些残余物不导电,电极丝极容易产生断丝、烧丝或者使工件表面出现深痕,严重时使电极丝离开加工轨迹,造成工件报废。若工件需要机械加工的方法(如车削、铣削等)加工外形及定位面,应注意棱边倒角,孔口倒角。以磨削加工定位面,需对工件材料进行消磁处理。 2穿丝孔的加工 穿丝孔是电极丝相对工件运动的起点,同时也是程序执行的起点,一般选在工件上的基准点处。 穿丝孔(又称工艺孔)的作用 (1)用于加工凹模。凹模类封闭工件在切割前必须具有穿丝孔,以保证工件的完整性。(2)减小凸模加工中的变形量,防止因材料变形而发生夹丝、断丝现象。(3)作为定位基准,保证被加工部位与其他部位的位置精度。对于前两个作用来说,穿丝孔的加工精度要求不需过高。但是对于第三个作用来说,就必须考虑其加工精度。 穿丝孔的位置 穿丝孔的轮廓和加工零件轮廓的最小距离与工件的厚度有关。工件越厚,则最小距离越大,一般不小于3mm。对于凸模类、凹模类工件,穿丝孔轮廓到工件的加工轮廓的最短距离≥3mm。对于凸模类工件,为减小变形,工件的加工轮廓到坯料侧面的距离≥5mm,工件的加工轮廓到坯料尖角处的距离≥8mm。线切割加工用的坯料在热处理时,表面冷却快,内部冷却慢,形成热处理后坯料的金相组织不一致,产生内应力,并且越靠近边角处,应力变化越大。所以,线切割的图形轮廓应尽量避开坯料边角处,避免变形影响工件精度,一般让出8~10mm。对于凸模还应留出足够的夹持余量。 选取穿丝孔时,应遵循以下原则: 加工凹模(型孔类工件):(1)小的型孔切割,穿丝孔设在型孔中心。在切割中、小孔形凹模类工件时,穿丝孔应选在凹型的中心位置最为方便。因为这样既能使穿丝孔的加工位置准确,又能便于控制坐标轨迹的计算。(2)大的型孔切割(或凸型工件),穿丝孔设在靠近加工轨迹的边角处或者已知坐标尺寸的交点上,以便简化运算过程。在切割凸型工件或大孔形凹型工件,穿丝孔不宜选择凹型的中心,因为这样将使无用行程的切割路径较长。所以此类切割一般选择起割点附近为好。(3)多型孔切割,每个型孔都有各自独立的穿丝孔。 加工凸模(轮廓类工件):(1)凸型工件(或大的型孔)切割,穿丝孔在靠近加工轨迹的边角处,即起割点附近。穿丝孔的位置可选在加工图形的拐角附近,以便简化编程运算,缩短切入时的切割行程。(2)封闭式切割,而非开放式切割,否则破坏残余内应力的平衡状态,引起变形。如图1(a)所示,许多模具制造者在切割凸模类外轮廓工件时,常常直接从材料的侧面切入,在切入处产生缺口,残余应力从缺口处向外释放,容易使凸模变形。为了避免变形,在淬火前先在模坯上打出穿丝孔,孔径为3~10mm,工件淬火后从模坯内部对凸模进行封闭式切割。(3)由外向内切割。如图1(b)所示,对于零件,特别是凸模类工件,切割方向可采用由外向内切割。切割方向应该有利于保证工件在切割过程中的刚度以及避开应力变形影响。采用由外向内切割方式,即先切割远离装夹部位的加工轨迹,再切割靠近装夹部位的加工轨迹。如果采用由内向外切割,坯料与工件的主要连接部位被太早地割离,剩余的材料被夹持部位少,工件刚性大大降低,极易产生变形,从而影响加工精度。 (a)封闭式切割(b)由外向内切割 在选择穿丝孔位置时,还应该注意以下问题:(1)孔可能打歪。如图2,如果穿丝孔的轮廓和工件的加工轮廓的最小距离过小,则有可能导致工件报废。反之如果穿丝孔与工件的加工轨迹的最小距离过大,则会增加切割行程。(2)清理毛刺。穿丝孔加工完成后,和工件一样需要预处理,需要清理毛刺,以避免加工中产生短路而导致加工不能正常进行。 (a)穿丝孔与加工轨迹太近(b)穿丝孔与加工轨迹太远 穿丝孔的尺寸 为了加工容易,穿丝孔的直径不宜过小或过大,一般选择3~10mm。孔径最好选整数值,以便简化用其作为加工基准的运算。 如果因为零件加工轮廓等方面的原因导致穿丝孔的直径必须很小,那么在打穿丝孔时要很小心,尽量避免打歪或者尽可能减小穿丝孔的深度。如图3所示,图a直接用电火花打孔机打孔,操作较困难;图b是在不影响使用的情况下,设计先将底部铣削出一个较大的底孔来减小穿丝孔的深度,从而降低打孔的难度。这种方法在加工注塑模的推杆孔等零件时常常应用。 穿丝孔的制造 穿丝孔可以用铣床、钻床进行铣削、钻削加工淬火前的工件,也可以用电火花穿孔机电火花加工孔径小、硬度大、淬火后的工件。 穿丝孔作为加工基准时,它的位置精度和尺寸精度要等于或高于工件要求的精度。因此加工穿丝孔要用钻、铣、镗、铰等较精密的机械加工方法,并在具有较精密坐标工作台的机床上加工,以保证其位置精度和尺寸精度。 当材料余量很小时,使穿丝孔的尺寸受到限制而无法用机械方法加工时,可用电火花高速打孔机加工。加工出的穿丝孔直径一般为¢~¢3mm,深径比可达20以上。 3结语 通过对工件材料的预处理和穿丝孔的作用、位置、尺寸、制造方法分析,明确了线切割加工前工件的预处理方法,指导了实际工件的线切割加工路径要素设置。 参考文献 [1] 高速走丝线切割机床操作与实例[M].北京:国防工业出版社,2010. [2] 王敏.探析项目教学法在模具钳工教学中的应用[J].现代交际,2013,(3). [3] 特种加工技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011. 作者简介:梁天宇(1978―),女,吉林四平人,大连职业技术学院讲师,硕士,研究方向:冲压模具、压铸模具、电加工技术等。 电火花加工技术论文篇二 电火花线切割加工参数分析 [摘要]电火花下切割加工在实际生产加工中应用非常广泛,特别是在冲压模具加工中是最为理想的加工设备,在加工过程中加工参数的调整时影响工件质量的重要因素。本文是通过总结实践经验,重点分析了电参数与非电参数的调整与设置,从而达到更为合理的加工质量。 [关键词] 质量 电参数 非电参数 电加工又称电火花加工,也有称为电脉冲加工的,它是一种直接利用热能和电能进行加工的工艺。电火花加工与金属切削加工的原理完全不同,在加工过程中,工具和工件不接触,而是靠工具和工件之间的脉冲性火花放电,产生局部、瞬时的高温把金属材料逐步蚀除掉。由于放电过程可见到火花,所以称为电火花加工。在加工过程中影响工件加工质量的因素有很多,其中加工参数是影响加工质量的主要因素,下面我主要从电参数和非电参数两个主要方面为大家进行分析: 一、电参数 电参数主要包括:脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压、短路峰值电流、放电波形、加工极性 、进给速度 。 1、脉冲宽度Ti的影响,增加脉冲宽度,切割速度提高,表面粗糙度变差。(增加脉冲宽度,则单脉冲放电能量增加,当Ti>40μs,加工速度增加不多,而电极丝损耗却增大)。[通常Ti为1~60μs,脉冲频率为10~100KHz] 2、脉冲间隔To的影响,减小脉冲间隔,切割速度提高,表面粗糙度稍有增大,但太小,放电产物来不及排除,间隙间不能充分消除电离,未回复绝缘状态,易造成烧伤工件或断丝。 [一般To=4~8Ti,工件增厚,to增加] 脉间为脉宽的5~9倍,短路电流随脉宽量大小的变化而变化,切割越厚,脉间倍频越大,300mm以上达9倍; 3、开路电压Ui的影响,开路电压峰值提高,加工电流增大,切割速度提高,表面粗糙度差(高电压使加工间隙变大,有利于放电产物排除,提高加工稳定性和脉冲利用率,但造成电极丝振动,降低加工精度,加大电极丝损耗),电压:一般金属为1H,只有半导体材料或多次切割小电流时可为2H; 4、短路峰值电流Is的影响,增加短路峰值电流,切割速度提高,表面粗糙度会变差,(短路峰值电流大,相应的加工电流大,脉冲能量大,放电痕变大,且电极丝损耗大,从而使加工精度降低。 (一般情况下,Is<40A,平均加工电流I<5A); 5、放电波形的影响,电压波形前沿上升较缓,电极丝损耗较小,但不利于脉冲宽度变窄,波形不易形成,降低切割速度。 6、加工极性的影响,线切割加工因脉冲宽度较窄,所以用正极加工,即工件接正极,电极丝接负极,(选用正脉冲波),反接会降低切割速度甚至不能进行切割,并且电极丝损耗大。 二、非电参数 非电参数主要包括:机械传动精度 、电极丝及其走丝速度 、工件厚度的影响 、工件材料的影响 、工作液的影响 、导轮参数及位置对锥度加工精度 ; 1、机械传动精度的影响,传动精度高,加工效果好; 坐标工作台传动精度的影响,坐标工作台传动精度很大程度上决定线切割的尺寸加工精度,其主要取决于四个因素: (1)传动机构部件的精度(丝杆、螺母、齿轮、蜗杆、导轨等); (2)配合间隙(丝杆副、齿轮副、蜗轮副及键等的配合间隙); 装配精度(主要是丝杆与螺母的三线对中,齿轮的均匀配合涡轮蜗杆的吻合相切,纵横向两拖板的丝杆与导轨的平行度两拖板导轨间的垂直度); (3)机床工作环境(温度、湿度、防尘、震动等)。坐标工作台传动精度差,移动的浮动量就大,导致放电间隙经常发生短路或开路现象,使加工不稳定,常在加工表面留下放电痕迹,甚至出现锯齿状条痕,加工精度和表面粗糙度差。同时脉冲利用率低,降低加工速度,严重时造成断丝。 2、 走丝机构传动精度的影响,电极丝在放电加工区域移动的平稳程度,取决于走丝机构的传动精度,走丝不平稳、速度不均匀,影响加工效果和丝的使用寿命,走丝速度越快,对加工的影响越大。 电极丝运动位置由导轮决定,主要由三方面造成: (1)导轮有径向跳动或轴向窜动,导致电极丝振动,振幅与导轮跳动或窜动正相关。实际上,上下导轮的跳动(窜动)可能同时存在的,运动相对复杂,但可以从工件的上下锥度来判断导轮是否有跳动,是哪一个导轮或什么方向上跳动大(在电极丝切割方向里侧的工件对应尺寸较小一端的导轮在跳动或跳动幅度更大,同理,在电极丝切割方向外侧对应尺寸(较小)一端的导轮在跳动或跳动幅度(更大),导轮有轴向窜动时也有类似的后果。 (2)导轮的V形槽的圆角半径因磨损超过电极丝时,将不能保证电极丝精确位置,通常磨损是不对称的,磨损越深,抖动越大;两导轮轴线不平行,或V形槽的不在同一平面内,电极丝运动时不是靠在同一侧面上,使电极丝正反方向不是靠在同一侧面上,加工平面上产生反向条纹。V形槽磨损主要原因有:电极丝高速正反方向运动;导轮轴承安装不灵活,密封不好,运动阻力大;反向时,导轮不能立即跟随反向;放电产物硬度高; (3)储丝筒振动,引起电极丝振动,要保证储丝筒同心度。 3、电极丝及其走丝速度的影响 (1)电极丝材料的影响,常用电极丝材料有钼丝、钨丝、钨钼丝,常用规格为Ф~. (2)电极丝直径的影响,电极丝直径小,则承受电流小,切缝窄,不利于排屑和稳定加工,切割速度低;电极丝直径过大,切缝大,熔蚀量大,切割阻力相应加大,不利于提高速度,因此,电极丝直径要适中。最常用为Ф~。 (3)电极丝上丝,紧丝的影响,电极丝上丝,紧丝的好坏直接影响电极丝的张力。电极丝过松,抖动大;过紧,张力大,振动小,放电效率相对高,可提高速度,但易断丝。 (4)走丝速度的影响,走丝速度高,则电极丝热应力小,减少断丝和短路的几率,可相应提高切割速度,但电极丝抖动大,对导轮的V形槽磨损大,影响切割精度,电极丝寿命减短。 4、工件厚度的影响,工件的切割厚度薄,有利于排屑和消电离,加工稳定性好,但工件太薄,放电脉冲利用率低,效率低,且电极丝易产生抖动,影响精度;工件厚,工作液,难于进入和充满放电间隙,排屑差,易发生短路,影响精度,加工稳定性差,降低切割速度;但电极丝抖动小,又有利于提高加工速度和精度。因此注意根据工件厚度选择脉冲间隔和脉冲宽度。 5、工件材料的影响,工件材料不同,其熔点, 汽化点,热导率不同,切割速度不同。 6、工作液的影响,增大工作液压力和流速,排除蚀除物容易;过高,会引起电极丝的振动;过低不利于排屑,易短路,不能及时带走熔蚀热,烧伤工件,发生断丝等。维持层流(直线流动)为限。 7、导轮参数及位置对锥度加工精度的影响 在锥度加工时,导轮参数及导轮相对工件的位置对加工精度会产生直接的影响(切入位置偏差)。包括:上下导轮的距离(Z轴高度),用Hc-c表示;下导轮中心到工件底面的距离,Hb表示;工件厚度;导轮半径R。 作者简介:张东伟,男,汉族,吉林白城人,2009年毕业于太原科技大学材料成型专业,工学学士,助理讲师。看了“电火花加工技术论文”的人还看: 1. 超声波加工技术论文 2. 材料制备技术论文 3. 工业设计论文范文 4. 微系统技术的概念、应用及发展论文
特种加工技术论文篇二 特种加工技术的研究与应用 摘要:本文论述了特种加工技术的产生和发展,并就快速成型加工、超声加工、电子束和离子束加工以及激光加工进行展开阐述,讨论了各个加工方法的工艺原理和在生产实践中的具体应用。最后,对特种加工技术的发展方向进行了展望。 关键词:特种加工;快速成型技术;超声加工;电子束和离子束加工;激光加工 1.特种加工技术的产生和发展 机械加工作为一种有着悠久历史的加工方法,对人类的物质文明和生产活动起到了极大的推动作用。对于工业部门而言,设计出来的零件或者机器必须依赖于加工方法来实现,如果没有行之有效的加工方法,再好的设计思路也无法转化为产品。例如18世纪70年代就有人发明了蒸汽机,但是由于当时的生产设备制造不出有着较高精度和配合要求的蒸汽机气缸,所以一直无法生产出可以正常工作的蒸汽机[1]。直到气缸镗床的出现,才解决了这一生产上的难题,使得蒸汽机获得了广泛的应用,引起了第一次工业革命。因此,我们可以发现,加工方法对于设计思想的实现和社会经济的发展起着多么重大的作用。 随着生产的发展和科学实验的需要,对于产品的要求越来越高,未来的技术产品向着高精度、高速度、重载、高温高压、小型化和高可靠性等方向发展,为了实现这些新的要求,就需要使用新材料和新结构,因此,对机械制造部门也提出了很多新的要求。特种加工正是在这种强烈的社会需求下产生和发展起来的,而它所具有的优于传统机械加工的特点又进一步促使人们对它进行研究和应用,因此,到目前为止,特种加工技术已经有了很多种类,所能达到的加工精度和生产效率也越来越高。可以说,特种加工技术已经成为现代机械制造行业必不可少的一种加工方法。 传统的机械加工利用机械能和切削力对金属进行加工,而特种加工主要利用电能、化学能、光能、声能和热能等能量来去除金属,因此特种加工技术可以用来加工各种高硬度、高强度、高脆性和高韧性的金属或者非金属材料。由于特种加工采用广义上的刀具,例如激光、超声波、电子束和离子束等,所以易于实现加工过程的全自动化,这对于现代化生产的组织和管理有着很重要的意义。 从1943年前苏联鲍﹒洛﹒拉扎林柯夫妇开始研究火花放电腐蚀开关触点的现象开始,特种加工技术已经经历了六十多年的发展。目前,很多特种加工方法都已经发展成熟,例如电火花加工、电火花线切割加工、电化学加工和激光加工等。现在,人们也研究了将特种加工的理论应用于传统的机械加工方法中去的复合加工方法,如振动切削和振动铣削。由于特种加工技术尤其适用于对难加工材料、复杂型面和精密微细表面的加工,所以特种加工有很大的适用性和发展潜力,在刀具、模具、量具、仪器仪表、航天器和微电子元器件等制造中得到越来越广泛的应用。在未来,特种加工将向着提高加工精度和表面质量、提高生产效率和自动化程度、发展复合加工和超精密加工等方向发展。 2.快速成型技术 快速成型技术(RP)是一种增材加工方法,主要用来制造样件,从而可以对新产品的设计进行快速评估、修改和功能实验,能够较大地缩短产品的研制周期。快速成型技术集机械工程、CAD、数控技术、激光技术和材料科学技术于一体,易于实现生产过程的自动化,且高效便捷,因此这种样件制造工艺日益在生产实践中获得应用。按照快速成型技术使用的材料和工艺原理,可以分为四种类型:光敏树脂液相固化成型法(SL)、选择性激光粉末烧结成型(SLS)、薄片分层叠加成型(LOM)、熔丝堆积成型(FDM)。 3.超声加工技术 频率超过16000Hz的声波称为超声波,它是一种纵波,能够传递很强的能量,且当它经过液体介质传播时,会产生液压冲击现象。超声加工技术(USM)利用工具端面作超声频振动,通过磨料悬浮液使得磨粒在超声振动的作用下产生机械撞击、抛磨作用以及超声空化作用来加工脆硬材料。由于超声加工技术的工艺原理和特点,超声加工有很多特殊的应用。例如加工深小孔、拉丝模及型腔模具研磨抛光、对难加工材料的加工、超声振动切削、超声电解复合加工、超声电火花复合加工、超声清洗、超声切割等。超声加工技术与新材料的发展是相辅相成的,在未来,超声加工一定会有更多的应用和发展。 4.电子束和离子束加工 电子束加工(EBM)利用能量密度极高的电子束,以极高的速度冲击工件表面,使动能大部分转化为热能,使得被冲击的工件材料局部熔化和气化,从而达到改变被加工工件材料表面物理化学性质和形状尺寸位置的目的。电子束加工装置包括电子枪、真空系统、控制系统和电源,电子束是由钨或钽制成的发射阴极在加热状态下得到的。由于电子束加工的工艺原理和特点,EBM技术可以用来加工型孔和特殊表面、刻蚀、焊接、热处理以及电子束光刻等。 离子束加工(IBM)利用具有较高能量的离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应来进行不同的加工。由于离子束轰击材料是逐层去除原子,所以可以达到纳米级的加工精度。离子束加工按其工艺原理和目的的不同可以分为三种:用于从工件上去除材料的刻蚀加工、用于给工件表面涂覆的镀层加工以及用于表面改性的离子注入加工。由于电子束和离子束易于实现精确的控制,所以可以实现加工过程的全自动化,但是电子束和离子束的聚焦、偏转等方面还有许多技术问题尚待解决。 5.激光加工 激光技术起始于20世纪60年代,可用于打孔、切割、焊接、热处理以及激光存储等方面。激光的产生源自物质的受激辐射,即某些具有亚稳态能级结构的物质,在一定外来光子能量的激发下,产生所谓的粒子束反转现象,在粒子束反转的状态下,如果有一束能量等于基态与亚稳态能量之差的光子照射该物质,就会产生受激辐射,输出大量的光能。由于激光具有强度高、单色性好、相干性好和方向性好等特点,因此几乎可以用来加工任何材料。目前常用的激光器有固体激光器(红宝石激光器、铷玻璃激光器和掺铷钇铝石榴石激光器)和气体激光器(二氧化碳激光器和氩离子激光器),在生产实践中,对影响激光加工的各个因素还需要进行更加深入的研究,以便更加充分地利用激光加工技术。 6.结束语 近年来,随着新材料、新结构、复杂型面零件、特殊要求零件的需求越来越大,特种加工技术得到了越来越广泛的应用,在未来,随着机电控制技术的进一步提高,特种加工技术将会更加趋于自动化,充分利用计算机技术,可以使得特种加工向着自动化和柔性化方向发展[2]。而在未来,特种加工技术将越来越多的应用于精密微细加工、复合加工和绿色加工。 参考文献 [1]刘晋春,白基成,郭永丰.特种加工[M],北京:机械工业出版社,2011:1~6. [2]王杰,樊军,等.特种加工技术的新进展[J],轻工机械,2008,26(4):5~7. 看了“特种加工技术论文”的人还看: 1. 超精密加工技术论文 2. 超声波加工技术论文 3. 精密与超精密加工技术论文 4. 机械先进制造技术论文 5. 超精密制造技术论文
材料科学与光电技术学院:材料科学与光电技术学院拥有材料科学与工程、光学工程、机械工程、仪器科学与技术、航空宇航科学与技术五个一级学科及材料学、材料加工工程、机械电子工程等十一个二级学科。担负着中国科学院材料、光电口十余个培养单位400余名学生集中教学阶段的培养工作及学院本部生的全程培养工作。承担着多项国家及部委创新工程项目及重大科技专项等科研项目。 目前学院已有教授、副教授在内20余名教师,大量科研论文发表在国际著名学术期刊上。本着中国科学院“三统一、四结合”的办学方针,学院聘请了多位院士、973首席科学家、国家杰出青年科学基金获得者等作为学院兼职教师。 学院现有无机材料合成与结构分析实验室、计算原子分子物理研究室、光电子薄膜与材料实验室、材料学计算实验室、光电技术实验室及相关重要的仪器设备。 2012年,学院计划招收博士、硕士研究生10余名。专业:宁波材料技术与工程研究所:中国科学院宁波材料技术与工程研究所是由中国科学院、浙江省、宁波市三方共同出资组建的浙江省首家中科院直属科研机构。研究所于2004年4月开始筹建;2007年11月30日顺利通过共建三方组织的验收,圆满完成一期建设任务;2009年3月13日,共建三方正式签署二期建设备忘录,计划投资亿元共建宁波工业技术研究院,2013年将完成“一院四所”的建设任务,即材料技术与工程所、新能源所、先进制造技术所、温州生物材料所。届时,将拥有员工1000人,研究生、博士后、国内外访问学者、客座研究和工程技术人员1500人的规模。 目前已拥有材料物理与化学、高分子化学与物理、机械制造及其自动化等3个学术型博士、硕士学位授予点;拥有材料工程、化学工程、机械工程等3个工程硕士专业学位点;拥有材料科学与工程一级学科博士后科研流动站;拥有碳纤维制备技术国家工程实验室;截至2010年底,全所共承担国家、地方和企业科研项目350余项,合同经费亿元;近年来取得了一批对产业发展有影响的科研成果,获得省部级奖项2项,申请专利超过260件,发表论文509篇;已从美国、日本、丹麦、韩国、加拿大、瑞典等国家及国内的著名高校、研究机构引进了100余名在国内外有影响的学科带头人和研究骨干;具有高级专业技术职务150人,工程院院士1人,国家“千人”计划1人,浙江省“千人”计划7人,中科院“百人”计划23人,博士生导师61人,硕士生导师53人;48000平米的研发大楼及辅助用房、亿元的实验设备全方位服务于科研和研究生教育。 宁波材料所研究生均为国家计划内公费生(定向委培生除外),在学期间享受所内规定的奖助学金,可申请中科院院长奖学金等各类冠名奖学金及其他机构设立的奖学金,享受学生医保等待遇,享受所内员工的基本福利待遇。 截至2011年9月,全所在学研究生244人,其中博士生74人,硕士生170人。毕业研究生90人,其中博士生27人,硕士生63人。 2012年计划招收硕士研究生35名(实际招生人数以国家正式下达数为准),其中含推荐免试生20名左右。另外,将与宁波大学合作招收联合培养硕士生30名(学籍为宁波大学)。 专业: 另外还有上海的上海硅酸盐研究所,沈阳的金属研究所,苏州的苏州纳米技术与纳米仿生研究所,你如果只想在北京的话,就只有材料科学与光电技术学院。
一、南京航空航天大学的材料科学与工程专业,不是该校的优势专业,一般。二、南京航空航天大学优势专业1、国家级重点学科:航空宇航科学与技术飞行器设计航空宇航推进理论与工程航空宇航制造工程人机环境与工程力学一般力学与力学基础固体力学流体力学工程力学机械制造及其自动化导航制导与控制(培育)电力电子与电力传动(培育)。 2、江苏高校优势学科力学航空宇航科学与技术机械工程电气工程物联网与控制技术3、“十二五”一级学科省重点学科力学 航空宇航科学与技术 机械工程(同时是:“十一五”一级学科省重点学科)电气工程(同时是:“十一五”一级学科省重点学科)控制科学与工程(同时是:“十一五”一级学科省重点学科)信息与通信工程 计算机科学与技术 光学工程 仪器科学与技术 材料科学与工程 交通运输工程 管理科学与工程(同时是:“十一五”一级学科省重点学科)
沈阳航空航天大学材料科学与工程学院(原材料工程系)成立于2000年7月,是我校多年来在材料科学与工程领域的教学与科研发展基础上建立起来的二级学院。 学院现设置有金属材料工程、材料成型及控制工程(包括焊接技术方向)、高分子材料与工程3个本科专业和1个材料学硕士学位授权点。 学院现设金属材料系、材料加工系、高分子材料系和实验中心4个教研机构及院办公室和学生工作办公室。学院现有教职员工40余名,其中专任教师33人,实验教师5人,教辅人员5人。专任教师中教授8人,副教授14人,讲师10人;其中大部分具有博士学位,比例达78%。实验教师中高级工程师3名,工程师2名。 目前学院在读本科879名,在读研究生35名。 学院拥有航空轻合金及其加工技术和聚合物基复合材料及制备技术两个辽宁省重点实验室。先进聚合物基复合材料科研团队获辽宁省优秀创新团队称号。 材料学院的学科建设与发展以航空航天为面向,以轻质结构材料为重点,以轻质和高温金属材料的制备与加工、高分子及其复合材料的制备与加工以及材料的变形与断裂为主要研究方向。近年来先后承担国家自然科学基金、国防科工委十一五基础项目、航空预研项目、航空科学基金、辽宁省自然科学基金、辽宁省攻关计划等各级各类科研项目40余项。目前在研国家自然基金项目6项,发表学术论文数百篇,被SCI收录100余篇,申请发明专利18项,获国家、省部级奖励7项。哈尔滨理工大学材料科学与工程学院于一九九八年由原电工材料系和材料科学与工程系的部分专业合并组建而成。学院设有高分子材料系、金属材料系、材料成型及控制工程系、无机非金属材料系、材料分析测试中心以及近二十个研究所、研究室。我院现有教职工89人,新世纪百千万人才工程国家级人选1人,龙江学者1人,博士生导师7人,硕士生导师34人,师资队伍中已获博士学位37人,在读博士12人,45岁以下的青年教师中有博士学位和在读博士占%,学院目前在校本科生1834人,博士、硕士研究生202人。学院现有高分子材料与工程(国家特色专业)、金属材料工程(国家特色专业)、材料成型及控制工程(省重点专业)、无机非金属材料工程四个本科专业。材料学学科具有博士学位授予权及博士后科研流动站。材料学、材料加工工程、高分子化学与物理(理学)…… 实力还是哈理工好点