【正文】 給速度高 高速切削時，為了保持刀具每齒進給量基本不變，隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高，進給速度也必須大幅度地提高。n 2）提高切削速度和進給速度以減少進給量，改善工件的形狀精度和表面粗糙度。n 高速磨削的特點 :n （ 1）提高表面質(zhì)量和加工精度 在材料切除率不變的條件下，提高切削速度可n 降低單一磨粒的切削深度，從而減小磨削力，降低工件表面粗糙度，且在加工剛n 性較低的工件時易于保證加工精度。n （ 4）降低成本和提高質(zhì)量 尤其對于某些以磨削為最終工序的產(chǎn)品而言，高速n 磨削可以大幅度地降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量。n （ 2）砂輪的磨損 高速磨削加劇了磨削熱量的產(chǎn)生，從而增加了砂輪的磨損。第六節(jié) 優(yōu)質(zhì)、高效焊接技術(shù) 一、概述 焊接是通過加熱或加壓或兩者并用，使分離的兩部分金屬形成原子結(jié)合的一種永久性聯(lián)接方法。激光焊接是以高功率聚焦的激光束為熱源，熔化材料形成焊接接頭的高精度高效率焊接方法。小孔隨著激光束沿焊接方向移動時，小孔前方熔化的金屬繞過小孔流向后方，凝固后形成焊縫， 激光深熔焊原理 激光焊接的工藝特點有以下幾點：n 1）加熱范圍小，焊縫和熱影響區(qū)窄，接頭性能優(yōu)良。激光焊接的應(yīng)用n 在工業(yè)發(fā)達國家，激光焊接已在許多工業(yè)部門得到應(yīng)用，而汽車是其中最重要的部門。在這里只有采用激光焊接才能保證拼焊后表面平整，無翹曲和變形，確保車身覆蓋件的質(zhì)量。 由于市場的激烈競爭，制造企業(yè)為了降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，要求毛坯制造業(yè)提供的成形件尺寸越來越精確，而制造企業(yè)在其基礎(chǔ)上只需要少量切削加工或干脆不加工就能達到最終零件形狀和尺寸。 2）節(jié)省了切削加工，從而使成形件表層的細化晶粒得以保存，金屬纖維的連續(xù)性也因而得以保持，從而提高了零件性能。 2）以工具回轉(zhuǎn)運動來實現(xiàn)成形的輥鍛和楔橫軋。 （ 2）高效 和切削加工相比精沖一般可提高工效 10倍左右，精沖片齒輪可提高工效 20倍左右，精沖凸輪提高工效 40多倍。3)精沖 過 程中工件和條料最后分離前始 終 保持 為 一個整體 ， 維 持塑性 變形狀 態(tài) 。4)利用 壓邊 力和反 壓 力提高 變 形區(qū)材料的 壓應(yīng) 力 張 量，以提高材料的塑性。（ 1）精沖模具 精沖模的沖裁間隙小，有 V形環(huán)壓邊圈和反壓板，工件和廢料都是上出料，要求精度高，剛性和導(dǎo)向性好。（ 2）精沖材料 大約 95％的精沖件都是鋼件，除鉛黃銅外，多數(shù)非鐵金屬和合金均可以精沖。現(xiàn)代鑄造技術(shù)在發(fā)揮成形隨意性和綜合經(jīng)濟性優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，不斷吸納電子、信息和傳感等高新技術(shù)，形成一系列先進鑄造技術(shù)?！? 為使熱處理成為先進的制造工藝，必須積極發(fā)展和推廣應(yīng)用無氧化、無脫碳、無變形、無污染、無人操作、無廢品、節(jié)能等優(yōu)質(zhì)低耗潔凈的熱處理工藝技術(shù)。應(yīng)開拓和應(yīng)用節(jié)能材料、節(jié)能工藝、節(jié)能設(shè)備、新型絕熱材和爐型結(jié)構(gòu)的加熱設(shè)備、非調(diào)質(zhì)鋼新材料和控制冷卻技術(shù)、余熱熱處理、復(fù)合熱處理工藝、共滲及催滲工藝等先進工藝、技術(shù)、材料及設(shè)備等。　 三、微細加工和納米技術(shù)　 隨著人們對許多工業(yè)產(chǎn)品的功能集成化和外形小型化的需求，使零部件的尺寸日趨微小　　例如便攜式錄音機的機械和電路的空間容積僅為 60年代產(chǎn)品的 1％，此外，進人人體的醫(yī)療機械和管道自動檢測裝置等都需要微型的齒輪、電機、傳感器和控制電路。由于尺寸微小，因而其尺寸公差和形狀公差小至 100nm左右，而表面粗糙度要達 10nm。 2）采用電加工或在其基礎(chǔ)上的復(fù)合加工，如微細電火花加工 (MEDM)、線放電磨削加工 (WEDG)、線電化磨削 (WECG)、電化加工 (ECM)。回顧制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷史，大約經(jīng)歷了五個階段 第四章 制造自動化技術(shù)學(xué)習(xí)目標：通過對本章的學(xué)習(xí)，了解制造自動化的主要技術(shù)： CAD／ CAM集成技術(shù)，數(shù)控技術(shù)，工業(yè)機器人，柔性制造系統(tǒng) (FMS)。 　　一、概念（ 1）計算機輔助設(shè)計 (Computer Aided Design， CAD) 是指工程技術(shù)人員以計算機為輔助工具，通過計算機和 CAD軟件對設(shè)計產(chǎn)品進行分析、計算、仿真、優(yōu)化與繪圖。 CAM包括數(shù)字化控制、工藝過程設(shè)計、機器人、柔性制造系統(tǒng) (FMS)和工廠管理等。CAD／ CAM技術(shù)雖然興起的時間不長，但發(fā)展速度很快，目前它已經(jīng)成為新一代生產(chǎn)技術(shù)的核心，被公認為是提高制造業(yè)生產(chǎn)率和產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵技術(shù)。計算機及其外圍設(shè)備主要包括主機、外存儲器、輸入輸出設(shè)備及其他通信接口等。工作站是具有高速的科學(xué)計算、豐富的圖形處理及靈活的窗口與網(wǎng)絡(luò)管理功能的交互式計算機系統(tǒng) ,采用多處理器結(jié)構(gòu)，即采用多個 CPU并行工作，系統(tǒng)日趨開放，因而成為高檔 CAD／ CAM系統(tǒng)的主流，市場占有率不斷上升。適用于大中型設(shè)計部門。通過網(wǎng)絡(luò)軟件提供的通信功能，每個結(jié)點上的用戶既可以享用其他結(jié)點上的資源，如大型繪圖儀、激光打印機等硬件設(shè)備，又能共享網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件及公共數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。具有通用性、基礎(chǔ)性的特點。 　 1）操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心，是管理計算機軟、硬件資源的程序集合。如微機上使用的 DOS就是單用戶單任務(wù)的操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是提供網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)資源的共享。 （ 2）支撐軟件 是 CAD／ CAM系統(tǒng)的核心。 2）三維幾何建模軟件為用戶提供一個完整、準確地描述和顯示三維幾何形狀的方法和工具。這類軟件綜合多種優(yōu)化計算方法，為求解數(shù)學(xué)模型提供了強有力的數(shù)學(xué)工具，目的是為設(shè)計項目選擇最優(yōu)方案，取得最優(yōu)解?！　?6）運動和動力學(xué)仿真軟件是利用建立真實系統(tǒng)的計算機模型的仿真技術(shù)，對物體進行運動和動力學(xué)模擬的軟件。這類軟件在 CAD／ CAE／CAM技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如機械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件 ADAMS， MSC公司的 Visual Nastran Desktop和 Working Model。常用的有 Pro／ Engineer、 CATIA等軟件。 　三、 CAD／ CAM系統(tǒng)的功能　　以制造業(yè)為例，一個完整的制造企業(yè)的 CAD／ CAM系統(tǒng)應(yīng)具備的功能模塊如下：　　 (1)CNC系統(tǒng)及各種自動化加工設(shè)備 包括數(shù)控加工中心等各種數(shù)控機床、三坐標數(shù)控測量機、 PLC、檢測設(shè)備等?！　? (5)工藝規(guī)程設(shè)計與管理系統(tǒng) 其功能包括計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計、工藝數(shù)據(jù)庫管理、工藝規(guī)程管理等?！　?(11)產(chǎn)品綜合信息管理系統(tǒng) (PIIMS) 其功能是基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和框架，對產(chǎn)品的設(shè)計文檔、設(shè)計輔助數(shù)據(jù)、產(chǎn)品模型(二維或三維 )、版本信息、工程圖紙、工藝規(guī)程、工藝數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)加工程序等各項信息實行統(tǒng)一管理。通過 SFCS，可以實現(xiàn)集成的CAM系統(tǒng)，這種集成系統(tǒng)成為車間及計算機集成制作系統(tǒng)?！　?CAD／ CAM系統(tǒng)的應(yīng)用，如圖 44所示。其中，產(chǎn)品綜合信息管理系統(tǒng) (PIIMS)實現(xiàn)了 CAD與 CAM之間的集成，并為 CAD／ CAM系統(tǒng)與計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的其他子系統(tǒng)之間交換和共享信息提供良好的交互界面支持。 　　 前 8個模塊主要完成制造企業(yè)生產(chǎn)管理中的控制和執(zhí)行功能，屬于計算機輔助制造 (CAM)范疇?！　?(7)全面質(zhì)量保證系統(tǒng) (Total Quality Insurance System，TQIS)　　 (8)車間生產(chǎn)計劃控制系統(tǒng) (ShoopFloor Control System，SFCS)　　 (9)計算機輔助工程制圖系統(tǒng) 其功能包括輔助制圖、圖樣掃描及光柵 矢量混合編輯、圖樣管理等?！　?(3)分布式直接數(shù)控及設(shè)備控制系統(tǒng) 包括直接數(shù)控 (DNC)系統(tǒng)及其與自動倉庫的互聯(lián)系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)等。通常又稱為軟件產(chǎn)品的 “二次開發(fā) ”，由于針對性特別強，通用的商品化的軟件不多，價格特別昂貴。整個軟件由數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一的管理，使各分系統(tǒng)之間全部關(guān)聯(lián)，支持并行工程，并提供產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理功能，使信息描述完整，從文件管理到過程管理都納入有效的管理機制之中，為用戶建造了一個界面風(fēng)格、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作方式都統(tǒng)一的工程設(shè)計環(huán)境，協(xié)助用戶完成大部分設(shè)計工作。動力學(xué)模擬仿真軟件可以仿真、分析、計算機械系統(tǒng)在質(zhì)量特性和力學(xué)特性作用下，系統(tǒng)的運動和力的動態(tài)特性。如 FOXPRO， SQL SERVER， ACCESS， ORACLE， INFORMIX， SYBASE，DB2等。國產(chǎn)的三維幾何建模軟件有 CAXA3D、金銀花 MDA等。通常，支撐軟件可以直接從軟件市場上購買，一般包括七種類型： 1）二維繪圖軟件側(cè)重于二維圖形繪制?！　?2）語言編譯系統(tǒng)用于將高級語言編寫的程序翻譯成計算機能夠直接執(zhí)行的機器指令。實時操作系統(tǒng)是較少有人工干預(yù)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特點是事件驅(qū)動設(shè)計，要求以足夠快的速度、足夠高的可靠性完成對事件的處理，尤其是對信息的處理和過程的監(jiān)控。操作系統(tǒng)具有處理機管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件管理和作業(yè)管理的功能。基礎(chǔ)性是指系統(tǒng)軟件是支撐軟件和應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)，應(yīng)用軟件要借助于系統(tǒng)軟件編制與實現(xiàn)。 CAD／ CAM軟件系統(tǒng)可分為三個層次，即系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。 （ 3）分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 20世紀 80年代，出現(xiàn)了把多個獨立工作的工作站組織在高速局域網(wǎng)中的分布式計算機局域網(wǎng)系統(tǒng)，通過網(wǎng)關(guān) (Gateway)可以和其他局域網(wǎng)的大型主機相連。 （ 2)主機系統(tǒng) 以一個主機為中心，連接幾個至幾十個圖形終端顯示器，系統(tǒng)共享一個 CPU。　　根據(jù)系統(tǒng)總體配置及組織方式的不同，計算機系統(tǒng)的配置可分為單機獨立系統(tǒng)、主機系統(tǒng)、分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?！?1．硬件系統(tǒng)　 CAD／ CAM系統(tǒng)的硬件通常是指構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備實體，是一切可以觸摸到的物理設(shè)備的總稱。 CAD／ CAM是隨著計算機技術(shù)、制造工程技術(shù)的發(fā)展和需求，從早期的 CAD、 CAPP、 CAM和計算機輔助工程（ CAE）技術(shù)發(fā)展演變而來的。（ 2）計算機輔助工藝規(guī)劃 (Computer Aided Process Planning， CAPP) 借助計算機對制造加工工藝過程進行設(shè)計或規(guī)劃，以期對工藝過程實現(xiàn)自動控制。自 20世紀 50年代以來，數(shù)控技術(shù)、計算機數(shù)控、直接數(shù)控、柔性制造單元、計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造、計算機輔助工藝等新的制造技術(shù)相繼出現(xiàn)，作為對這些技術(shù)綜合應(yīng)用的結(jié)果， 20世紀 70年代起柔性制造系統(tǒng)徹底改變了制造技術(shù)的內(nèi)涵，使制造自動化技術(shù)進入了新的發(fā)展階段?！　?4）采用光化掩膜加工法，如光刻法， LIGA法 (X射線蝕刻和電鑄制模成形法 )?！　　?　微細加工方法主要以下五方面： 　 1）采用微型化的定形整體刀具或非定形磨料工具進行機械加工，如車削、鉆削、銑削和磨削。這些需求導(dǎo)致了自 70年代起出現(xiàn)了微細加工和納米制造技術(shù)，它們也促使了微型機器向系統(tǒng)化方向發(fā)展，并形成了有廣闊發(fā)展前景的微機電系統(tǒng) (MEMS)。推廣應(yīng)用真空熱處理、控制氣氛熱處理、感應(yīng)熱處理、離子熱處理、少或無污染化學(xué)熱處理、高能密度熱處理、少或無污染淬火劑和清洗劑、真空清洗、高效節(jié)能熱處理爐。要側(cè)重發(fā)展和應(yīng)用模型化和模擬技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)、專家系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)，控制工藝過程參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和重現(xiàn)性，對過程的結(jié)果進行精確的預(yù)報，使熱處理由一種憑借經(jīng)驗的生產(chǎn)技能轉(zhuǎn)變?yōu)槟軡M足各種性能要求的可控生產(chǎn)過程。　當(dāng)代精密潔凈鑄造成形工藝涉及的內(nèi)容，見表 33。 （ 4）精沖壓力機 精沖壓力機是完成精沖工藝的專用壓力機，它能同時提供沖裁力、壓邊力和反壓力，滑塊有很高的導(dǎo)向精度和剛度，滑塊行程速度的變化滿足快速閉合、慢速沖裁和快速回程的要求，沖裁速度可以調(diào)節(jié)，有可靠的模具保護裝置及其他自動檢測和安全裝置，具備單機自動生產(chǎn)能力。 2）固定凸模式，適合精沖中、大件或窄長的零件以及采用連續(xù)模。6)采用適于不同材料的工 藝潤 滑 劑 。2)壓邊 圈和反 壓 板的 夾 持作用，再 結(jié) 合凸、凹模的小 間 隙使材料在沖裁過 程中始 終 保持和沖裁方向垂直，避免彎曲 翹 起而在 變 形區(qū) 產(chǎn) 生拉 應(yīng) 力，從而構(gòu)成塑性剪切的條件。 （ 4）面廣 許多鑄、鍛毛坯切削加工件以及切削加工后用鉚、焊聯(lián)接在一起的組合件，均有精沖復(fù)合工藝生產(chǎn)，已廣泛用于汽車、摩托車、起重機械、紡織機械、農(nóng)機、電器開關(guān)、家用電器、儀器儀表、航空器等制造部門，一輛轎車就有 80多種 100多個精沖件。 4）以汽車覆蓋件為代表的板料成形 5）在三向應(yīng)力狀態(tài)下的板料精沖技術(shù) 6）金屬在超塑狀態(tài)下的成形技術(shù) 二、精密沖裁 精密沖裁簡稱精沖，是一種先進制造技術(shù)，在一定條件下可取代切削加工，具有優(yōu)質(zhì)、高效、面廣的特點，適合于組織自動化生產(chǎn)。 4）成形件加工裕量小、尺寸一致性好。同時這也是為什么近 20多年來精確高效塑性成形技術(shù)在工業(yè)發(fā)達國家普遍受到重視，其發(fā)展逮度也普遍高于機械制造業(yè)的平均發(fā)展速度的主要原因。n 例如：用激光焊接技術(shù)焊接帶燃料棒的核供熱堆鋯元件盒，外形尺寸為 2384mm ，采用 2mm厚鋯合金板焊接而成，最后在鋯元件盒全長范圍內(nèi)，各面及相互間的平面度、平行度、垂直尺寸公差均達到在 ～ ，正反面焊縫表面直線度小于 ，充分體現(xiàn)激光焊接的先進性。用激光將不同厚度，不同材質(zhì)，不同性能的小塊拼焊起來，再沖壓成形。n 3）可對高熔點、高熱