【正文】 光束打孔機的工作原理相似，它既可以切割金屬材料，也可以切割非金屬材料。在切割石英時可噴吹氧以防止粘結。 數(shù)控電火花線線切割的基本原理 電火花線切割加工的基本原理如圖3．1所示。6)加工周期短，成本低。什么叫光刻技術?集成電路制造中利用光學 化學反應原理和化學、物理刻蝕方法，將電路圖形傳遞到單晶表面或介質層上，形成有效圖形窗口或功能圖形的工藝技術。負性膠則相反2)曝光由光源發(fā)出的光束(或光化射線，如電子束、X射線等)經(jīng)掩膜在光刻膠上成像，使聚焦成細小的束斑直接照射在光刻膠上的過程。 干刻蝕法(物理) 如等離子刻蝕：利用氣壓為10～1000帕的特定氣體（或混合氣體）的輝光放電，產(chǎn)生能與薄膜發(fā)生離子化學反應的分子或分子基團，生成的反應產(chǎn)物是揮發(fā)性的。這種物理現(xiàn)象稱電子束的熱效應。3）在高等功率密度電子束照射照射時，以氣化、蒸發(fā)為主，所以主要用于電子束打孔和刻槽加工工序。 電子束寫圖所使用的薄層(≤100A層厚)抗蝕劑以甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膠為常用 當達到一定電壓的電子束照射到層厚0．3～lμm的PMMA(感光膠)膠上，照射劑量達到一定程度時，PMMA膠的大分子被切割成分子量為5000左右。電子束復印可以達到0．5μm的圖形分辨率，有較高的生產(chǎn)率。七、離子束加工（P171）定義：利用惰性氣體或其他元素的離子在電場中加速成高速離子束流，以實現(xiàn)各種微細加工的方法稱為離子束加工。離子束是如何產(chǎn)生的？離子束由離子槍產(chǎn)生，其方法是將中性原子經(jīng)高溫、強光或放射線照射、高速電子的撞擊或放電作用而電離成離子。 撞擊效應、濺射效應 具有一定動能的離子斜射到工件材料(靶材)表面時，可以將表面的原子撞擊出來，這就是離子的撞擊效應和濺射效應。 刻蝕精度與速度：由于離子直徑很小(約十分之幾個納米：109m)，所以離子刻蝕的過程是逐個原子剝離的，刻蝕的分辨率可達微米甚至亞微米級。○下面介紹一種用于鋼表殼鍍金的離子鍍膜技術 ○離子鍍也稱離子濺射輔助沉積，是用0．5～5 kev（ev——電子伏特）的氬離子同時轟擊靶材和工件表面， ○如下圖所示，目的是為了增強膜材與工件基材之間的結合力，也可將靶材高溫蒸發(fā)，同時進行離子鍍?！? 用離子鍍方法在切削工具表面鍍氮化鈦、碳化鈦等超硬層，可以提高刀具的耐用度。它是用硼、磷等“雜質”離子注入半導體，用以改變導電型式(P型或N型)和制造P—N結，制造一些通常用熱擴散難以獲得的各種特殊要求的半導體器件?！鹩捎陔x子質量大，顆粒大，射人抗蝕劑后受到的阻力也大，所以離子在抗蝕劑層內的射程比電子束內電子的射程要短，因此離子能量被抗蝕劑充分吸收，提高了抗蝕劑的靈敏度。2)可完成多種微細加工工序3)對易于氧化的材料可實現(xiàn)保護加工，加工后污染少。因為離子質量遠大于電子，在固體中散射小并在基片上產(chǎn)生背散射作用弱，引起的鄰近效應(參見下圖)很小。2）特點及應用①特點：離子注入是向工件表面直接注入離子，它不受熱力學限制，可以注入任何離子，且注入量可以精確控制，注入的離子是固溶在工件材料中，含量可達10％～40％，注入深度可達1 μm甚至更深。如在鋼表殼或表帶上鍍呈金黃色氮化鈦膜，它的反射率與18開金鍍膜相近，其耐磨性和耐腐蝕性大大優(yōu)于鍍金膜和不銹鋼，其價格僅為黃金的1／60。 (2)離子附著加工○1）原理： 當離子束能量低到一定程度時，人射的離子與工件表面原子發(fā)生“非彈性碰撞”而附著在工件表面上。見下圖 問: 為什么必須用惰性元素的離子 ? 答: 為了避免入射離子與工件材料發(fā)生化學反應。由于離子束比電子束具有更大的撞擊動能，它靠微觀的機械撞擊能量，而不是靠動能轉化為熱能來加工的。為什么離子的質量遠遠大于電子的質量？它的動能如何？舉例：一個氬離子(Ar+)的質量是電子質量的7．2萬倍，故離子在電場中加速過程雖比電子慢，但一旦把它加速后，其動能就遠遠高于電子。電子束光刻目前仍是大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路的掩膜或基片圖形光刻的重要手段。利用電子束作光源也可進行圖形復印。 電子束寫圖是目前最好、最通用的高分辨率圖形發(fā)生技術。制作集成電路時，電子束焊接適合于微區(qū)焊接，易于自動化，可焊接的工件材料廣泛、無污染，可達到高質量的焊接特性。當它沖擊到工件材料上時，在幾分之一微秒的瞬間，入射電子與工件原子相互碰撞，使原子振動加快而產(chǎn)生熱，電子束傳遞給工件的能量大部分都轉換成熱能。它是利用化學或物理的刻蝕方法，將沒有抗蝕劑(感光膠)保護部分的氧化膜(SiO2)去除的一種微細加工方法。(2)光刻蝕加工光刻工藝過程包括以下幾個步驟：1)涂膠把光致抗蝕劑(光刻膠)涂敷在氧化膜(Si02)上的過程。英文簡稱IC。4)由于切縫很窄，切割時只對工件材料進行“套料”加工，故余料還可以利用。（請舉例）補充內容:數(shù)控電火花線切割加工技術電火花線切割加工(Wire Cut Electrical Discharge Machining，簡稱WCEDM)是在電火花加工基礎上,于50年代末在原蘇聯(lián)發(fā)展起來的一種新工藝，是用線狀電極(鉬絲或銅絲)靠火花放電對工件進行切割，故稱電火花線切割。由于金屬表面對于波長為10．6μm的光的反射率高，在切割金屬工件時往往噴吹氧氣或壓縮空氣以提高切割效率。右圖是用紅寶石激光器加工藍寶石時獲得的實驗曲線。只有在一些特殊情況下，才選用較長的焦距。2)加工表面與物鏡焦點間距離的影響焦點位置對于孔的形狀和深度有很大影響，如下圖所示。４）投影系統(tǒng)用來顯示工件背面情況，在比較完善的激光束打孔機中配備。（３）激光打孔技術①激光打孔的原理 （P165）激光束打孔機一般由固體激光器、電氣系統(tǒng)、光學系統(tǒng)和三坐標移動工作臺等四大部分組成，如下圖所示。激光的光束基本上是沿著與反射鏡垂直的方向傳播的，這一特性也決定了激光具有良好的空間相干性，相干面積大。這個過程就叫受激輻射。物質由原子(或分子)組成，原子是具有核式結構，即由中央原子核和外圍電子組成的?！边@里的“強大的熱”就是當時人們對激光的想像。電火花加工主要取決于材料的導電性及其熱學特性，如熔點、沸點、比熱容、導熱系數(shù)、電阻率等，與材料力學性能(硬度、強度等)無關。（為什么？）目的：使放電所產(chǎn)生的熱量來不及傳導擴散到其余部分，把每一次的放電點分別局限在很小的范圍內，否則，象持續(xù)電弧放電那樣，使表面燒傷而無法用作尺寸加工。1 電火花加工的原理19世紀初人們發(fā)現(xiàn)電腐蝕現(xiàn)象：在電插頭或電器開關觸點開、閉時，往往產(chǎn)生火花，把接觸表面燒毛、腐蝕成粗糙不平的凹坑而逐漸損壞。（5）易于加工復雜型面、微細表面以及柔性、低剛度零件。事實說明加工方法對新產(chǎn)品的研制、推廣和社會經(jīng)濟的發(fā)展等起著重大作用。現(xiàn)代飛機上廣泛應用的大型整體結構件，如機翼整體壁板等，它們形狀復雜、切削加工量大、自身剛度差，需要在工作臺面很大（有達數(shù)十米）的、帶有多個高速銑削頭的現(xiàn)代數(shù)控銑床上加工。效果：縮短產(chǎn)品的設計與制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，提高系統(tǒng)快速響應市場變化的能力。綠色制造技術將獲得快速的發(fā)展。例如CAD、CAE、CAM使設計、制造成為一體；精密成形技術的發(fā)展，使熱加工零件接近最終形狀、尺寸，它與磨削加工相結合，將覆蓋大部分零件的加工，淡化了冷熱加工的界限；機器人加工工作站及FMS，使加工過程、檢測過程、物流過程融為一體； 現(xiàn)代制造系統(tǒng)使得自動化技術與傳統(tǒng)工藝密不可分； 很多新型材料的配制與成形是同時完成的，很難劃清材料應用與制造技術的界限。信息技術正在向制造技術注入和融合，促進著制造技術的不斷發(fā)展。該體系保證： 正確的 信息或物料在正確的時間, 以正確的方式流向正確的地點， 通過正確的人或設備對信息或物料進行正確地 處理或決策。 功能覆蓋 企業(yè)的預測、產(chǎn)品設計 加工制造、信息與資源管理 產(chǎn)品銷售和售后服務等各項活動，是制造業(yè)的綜合自動化的新模式。3．制造自動化技術 制造自動化是指 用機電設備工具取代或放大人的體力，甚至取代和延伸人的部分智力，自動完成特定的作業(yè)，包括物料的存儲、運輸、加工、裝配和檢驗等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化。 2．先進制造工藝技術 先進制造工藝技術包括精密和超精密加工、精密成形與特種加工技術等幾個方面。先進設計技術的主要內容和發(fā)展趨勢是：(1)設計方法現(xiàn)代化 設計方法包括: 產(chǎn)品動態(tài)分析和設計， 產(chǎn)品可靠性、可維護性及安全設計， 產(chǎn)品優(yōu)化設計，快速響應設計，創(chuàng)新設計， 智能設計，仿真與虛擬設計， 價值工程設計，模塊化設計等。對分子或原子級的處理將導致新材料的產(chǎn)生，取消分散件聯(lián)接與裝配操作，允許在一個零件中材料成分產(chǎn)生變化。五．制造全球化和貿(mào)易自由化的挑戰(zhàn)——可重組工程 隨著世界自由貿(mào)易體制的進一步完善及全球通信網(wǎng)絡的建立，國際經(jīng)濟技術合作交往日趨緊密。三．信息時代的挑戰(zhàn)——信息向知識的轉變制造業(yè)依賴于信息技術，并更趨強烈。企業(yè)的環(huán)境適應性決定其競爭能力、應變能力、生存能力。人類正邁向信息社會迅猛發(fā)展微電子、信息、新材料、為代表的新一代科學與技術，在制造領域中廣泛滲透、應用和衍生，拓展制造活動的深度和廣度。人類經(jīng)濟活動反思重大成果: 1992年確立了《21世紀議程》，一致提出要遵循可持續(xù)發(fā)展模式。 (2)用戶需求多樣化用戶追求多樣化和個性化已逐漸成為世界的潮流。這個事例從微觀上突出地表明了制造技術的具體的成果所具有的重大意義和舉足輕重的影響。1994年美國電子行業(yè)重新占據(jù)領先地位，并總結出有關制造技術的一系列先進的理論、技術和方法，如并行工程、精益生產(chǎn)、敏捷制造和虛擬制造等。?例如，在20世紀90年代初，三大汽車公司與密西根大學合作，在政府的支持下，開展了一項提高轎車車身點焊總成的精度、降低車門門縫的平均寬度的研究，即所謂“兩毫米工程”。?總統(tǒng)委員會的報告指出：“美國在重要的、高速增長的技術市場上失利的—個重要原因是美國沒有把自已的技術應用到制造業(yè)上。問題出在將制造業(yè)視為正在走向沒落的“夕陽工業(yè)”，過于簡單和輕率，不符合其后經(jīng)濟發(fā)展的事實。?進入70年代后期，“第三次浪潮’’論在美國流傳開來，認為美國進入“后工業(yè)社會”。世界經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律告訴人們：——一個沒有工業(yè)基礎和制造業(yè)的城市是沒有根基的城市。見下圖 第二節(jié) 面向知識經(jīng)濟的制造業(yè) 信息技術和計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展各國的經(jīng)濟離不開與國際市場的信息、技術、資源和產(chǎn)品的交換。四、制造業(yè)發(fā)展過程中競爭的焦點和策略 市場競爭是制造業(yè)永恒的話題。三、現(xiàn)代制造及其技術的發(fā)展新技術的發(fā)展和傳統(tǒng)技術的革新、發(fā)展及完善：新興材料技術(新冶煉技術、新合金材料、高分子材料、無機非金屬材料、復合材料等)；新切削加工技術(數(shù)控機床、新刀具、超高速和精密加工)；大型發(fā)電和傳輸技術；核能技術；微電子技術(集成電路、計算機、電視、廣播和雷達)；自動化技術；激光技術；生物技術和系統(tǒng)工程技術。近代傳統(tǒng)制造工業(yè)技術體系的形成，其特點是以機械一電力技術為核心的各類技術相互聯(lián)結和依存的制造工業(yè)技術體系。先進制造技術的提出和發(fā)展只是近20年間的事情。第一節(jié) 制造技術的基本概念與發(fā)展概況 制造業(yè)的主要任務制造人類社會在生產(chǎn)和生活中所需的一切產(chǎn)品。先進制造技術與系統(tǒng)前 言 1第一章 先進制造技術概述 1第一節(jié) 制造技術的基本概念與發(fā)展概況 2第二節(jié) 面向知識經(jīng)濟的制造業(yè) 5第三節(jié) 21世紀制造業(yè)的主要特點 8第四節(jié) 21世紀對制造業(yè)的挑戰(zhàn) 10第五節(jié) 先進制造技術的基本內容與體系結構 11第六節(jié) 先進制造技術的發(fā)展趨勢 15第三章 先進制造系統(tǒng)工程設計技術 48第一節(jié) 并行工程 48第二節(jié) 面向“X”的設計（ Design for X ） 57第三節(jié) 反求工程技術(Revese Engineering) 62第四章 制造自動化技術 64第一節(jié) 計算機輔助制造(CAM) 64第二節(jié) 數(shù)控編程技術 66第三節(jié) CAPP技術——計算機輔助工藝過程設計 70第四節(jié) CAD/CAPP/CAM集成技術 76第五節(jié) 柔 性 制 造 系 統(tǒng) 85第六節(jié) 計算機集成制造系統(tǒng) 91第五章 先進制造系統(tǒng)管理技術 99第一節(jié) 概 述 100第二節(jié) 成組技術（Group Technology） 101第三節(jié) 準時生產(chǎn)(JIT)管理方式 106第四節(jié) 精益生產(chǎn) 112第五節(jié) 敏捷制造 118前 言本課程將帶領你到一個神奇的領域中去游覽。第一章 先進制造技術概述先進制造技術(Advance Manufacturing Technology，AMT)定義:是傳統(tǒng)制造技術、信息技術、計算機技術、自動化技術與管理科學等多學科先進技術的綜合，并應用于制造工程之中所形成的一個學科體系。制造技術(Manufacturing Technology)定義：制造技術是按照人們所需的目的，運用知識和技能，利用客觀物質工具，使原材料轉變?yōu)楫a(chǎn)品的技術總稱。20世紀50年代發(fā)展到了頂峰，產(chǎn)生了工業(yè)技術的革命和創(chuàng)新，傳統(tǒng)制造業(yè)及其大工業(yè)體系也隨之建立和逐漸成熟。(5)制造技術與制造生產(chǎn)管理的分離。?實現(xiàn)上述技術的局部或系統(tǒng)集成，形成從單機到自動生產(chǎn)線等不同檔次的自動化制造系統(tǒng)；(5)引人工業(yè)工程和并行工程概念：強調系統(tǒng)化及其技術和管理的集成，將技術和管理有機地結合在一起；引入先進的管理模式，使制造技術及制造過程成為覆蓋整個產(chǎn)品生命周期，包含物質流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。提出了許多新觀點，新思想、新概念，先后誕生了許多先進制造技術、模式與系統(tǒng)，例如l 柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing