【正文】 選擇， 最小刃口半徑 ）替代品 CBN 和 金剛石 （ 砂輪質(zhì)量 ：磨料品級(jí)、粒度均勻、耐磨性、分布均勻、修整） Dalian University of Technology 超精密加工設(shè)備 1）主軸及其驅(qū)動(dòng)裝置 圓度基準(zhǔn) 回轉(zhuǎn)精度： 剛性高 溫度恒定控制等 采用空氣靜壓軸承，皮帶卸載驅(qū)動(dòng)、磁性聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)主軸系統(tǒng) 2）導(dǎo)軌及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置 直線性基準(zhǔn) 直線精度： 采用空氣靜壓導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌， 3）微量進(jìn)給裝置 尺寸精度 分辨率 /基準(zhǔn) 彈性變形微量進(jìn)給裝置、熱變性微量進(jìn)給裝置、電致伸縮微量進(jìn)給裝置、磁致伸縮微量進(jìn)給裝置、流體膜變形微量進(jìn)給裝置 Dalian University of Technology 超精密加工的工作環(huán)境 恒溫、超凈、防振 恒溫 20+ 超凈 生產(chǎn) 256K芯片 1立方尺大于 10個(gè)。 防振 防振溝、隔振地基、隔振設(shè)備 Dalian University of Technology 超精密加工精度的在線監(jiān)測(cè)和計(jì)量檢測(cè) 激光干涉儀、掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡 誤差預(yù)防原則 設(shè)備精度 /成本 誤差補(bǔ)償原則 實(shí)時(shí)建模、動(dòng)態(tài)分析 /理論、技術(shù) 涉及的技術(shù)：微量去除 /刀具的刃磨 /測(cè)量與補(bǔ)償 /工作環(huán)境 /操作者技能 /設(shè)備部件性能，包括：精度 /剛度 /穩(wěn)定性 /抗振性 /控制性。 要求刀具刃口半徑越小越好：日本大阪大學(xué)與美國(guó)的 LLL實(shí)驗(yàn)室合作研究：超精密切削極限，用鋒利刀具和性能最佳的機(jī)床，實(shí)現(xiàn)切削厚度為納米級(jí)的穩(wěn)定連續(xù)切削。 德國(guó)的格林自動(dòng)化公司 1983第一臺(tái)高效深切快進(jìn)磨床 ：功率 60KW。 CBN砂輪 300mm。 以磨代銑 日本、美國(guó)后來(lái)居上。 應(yīng)用領(lǐng)域 ：大批量生產(chǎn) /汽車工業(yè)；剛度不足零件 /薄壁件；復(fù)雜曲面 /模具、工具制造；難加工材料；超精密微細(xì)切削加工 /FUNAC公司研制的超精密銑床：主軸轉(zhuǎn)速達(dá) 55000rpm。 Dalian University of Technology 超高速 切削的相關(guān)技術(shù) 超高速切削的刀具技術(shù)（ CBN、金剛石、 PCD、陶瓷 /結(jié)構(gòu)、角度 ） 超高速切削機(jī)床（ 主軸、進(jìn)給 —直線電機(jī)、夾具、支撐、并聯(lián)結(jié)構(gòu) ） 超高速切削機(jī)床的數(shù)控技術(shù) 超高速切削的安全性 超高速切削的切削液及供液系統(tǒng) 高速切削的工件材料 Dalian University of Technology 超高速 磨削的相關(guān)技術(shù) 超高速磨削的砂輪（ 砂輪質(zhì)量 ：結(jié)構(gòu)、磨料品級(jí)、粒度均勻、耐磨性、分布均勻、修整 ） 超高速主軸和超高速軸承（材料與結(jié)構(gòu)、平衡 /精度） 超高速磨削的砂輪平衡技術(shù)與防護(hù)裝置 超高速磨削的磨削液選擇與使用 Dalian University of Technology 超高速加工測(cè)試技術(shù) 刀具狀態(tài)檢測(cè) CNC機(jī)床的位置檢測(cè) 工件狀態(tài)檢測(cè) 機(jī)床工況監(jiān)測(cè) Dalian University of Technology 第五章 微機(jī)械及其微細(xì)加工技術(shù) 概述 MEMS/NEMS (Micro electro mechanical system) 按外廓尺寸： 110mm, 1um1mm, 1nm1um 名稱： MEMS。 Dalian University of Technology 微機(jī)械的研發(fā)內(nèi)容 理論基礎(chǔ)：與尺寸有關(guān)的慣性力，電磁力，等作用相對(duì)減??；而粘性力，彈性力，表面張力，靜電力等作用增大；同時(shí)，表面積與體積之比增大，熱傳導(dǎo)、化學(xué)反應(yīng)加速和表面建摩擦力顯著增大。 應(yīng)用研究：精密儀器，醫(yī)療衛(wèi)生，生物工程，航空航天機(jī)載設(shè)備領(lǐng)域等；微靜電 /微電機(jī)問(wèn)世，推動(dòng)微致動(dòng)器，微傳感器，微控制器相繼問(wèn)世（表）。 犧牲層技術(shù) /分離層技術(shù) 外延技術(shù) /生長(zhǎng)的外延層保持與襯底相同的晶向，制得微型 3維結(jié)構(gòu)。 IC。 微型機(jī)械 測(cè)試技術(shù) ： STMAFMSPMLST分子 /原子 /納米 示例：典型微機(jī)械產(chǎn)品： 硅壓力傳感器，微加速度傳感器，螺旋狀制動(dòng)壓力傳感器和加速度傳感器，智能傳感器，衛(wèi)星冷卻器，微型干涉儀，硅材油墨噴嘴，分離同位素微噴嘴，微型泵，微型閥，微型開(kāi)關(guān)（密度 12400個(gè) /cm2），微齒輪、微彈簧、微曲柄等，直徑60um微電機(jī)（表 61） Dalian University of Technology ? 示例 2 不同形式的微細(xì)加工方法（表 62） 分離加工； 接合加工； 變形加工； 材料改性 Dalian University of Technology 典型微機(jī)電系統(tǒng)裝置 集成機(jī)構(gòu)（圖 612） 硅微加速度計(jì)（圖 613/14。 Dalian University of Technology ? Intel的 CEO保羅 ? 到 2023年落成之時(shí)，大連晶圓廠將成為 Intel全球八個(gè) 300毫米晶圓工廠網(wǎng)絡(luò)中的一員，其余七家座落在美國(guó)、愛(ài)爾蘭和以色列。 幾種典型 RPM： SLA。 SLS。 發(fā)展概況 50年代，由描述刀具軌跡 直接描述被加工工件的尺寸和形狀，產(chǎn)生了CAD的最初的概念；美國(guó)的 CALCOMP/GERBER公司分別研制滾筒式、平板式繪圖儀為 CAD的發(fā)展提供了基本條件。引起關(guān)注 /美國(guó) GE、 IBM；英國(guó)、日本、意大利等國(guó)的汽車公司開(kāi)始應(yīng)用，逐步擴(kuò)展到其他行業(yè)。 80年代， 32位機(jī)、超級(jí)微型機(jī)的出現(xiàn)、齊全的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備的系列化為CAD技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展提供了條件， CAPP、 CAM、 CAQ得到快速發(fā)展。 發(fā)展趨勢(shì) CAD系統(tǒng)的集成化 CAD系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化 CAD系統(tǒng)的智能化 CAD系統(tǒng)幾何建模的特征化 CAD系統(tǒng)的界面友好化與開(kāi)發(fā)工具化 Dalian University of Technology CAD發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù) 1）軟件工程技術(shù) 2）集成產(chǎn)品模型研究 3）分布式環(huán)境技術(shù) 4）集成環(huán)境中統(tǒng)一工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)技術(shù) 5）人工智能技術(shù) 6）面向?qū)ο蠹夹g(shù) 7）多媒體技術(shù) CAD的基本概念 不僅是具體的設(shè)計(jì)流程和方法的簡(jiǎn)單映像，而且是反映當(dāng)代先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和進(jìn)程，發(fā)揮計(jì)算機(jī)優(yōu)勢(shì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 硬件由計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備組成。 CAD系統(tǒng) |——————|———————| 硬件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng) |———|———| |—————|——————| 計(jì)算機(jī) 外圍設(shè)備 系統(tǒng)軟件 支持軟件 應(yīng)用軟件 CAD硬件系統(tǒng)類型： 獨(dú)立式 CAD系統(tǒng) //分布式 CAD系統(tǒng) Dalian University of Technology 1）獨(dú)立式 CAD系統(tǒng)類型 主機(jī)系統(tǒng)：由中央處理機(jī) CPU配有多個(gè)圖形終端和字符終端的系統(tǒng)。 工程工作站系統(tǒng)：具有計(jì)算、圖形交互處理的微機(jī)系統(tǒng)。二維圖形向三維圖形發(fā)展。 特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)之間的通信由制造商的網(wǎng)絡(luò)軟件完成，每臺(tái)計(jì)算機(jī)有各自獨(dú)立的操作系統(tǒng)，啟動(dòng)和失效是獨(dú)立的；可以資源共享、易于擴(kuò)展，提高CAD系統(tǒng)的技術(shù)性能等。 2）開(kāi)放性與可移植性：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、交互操作與移植界面等 Dalian University of Technology 3）系統(tǒng)升級(jí)擴(kuò)展能力：向下兼容，向上擴(kuò)展等。 CAD軟件系統(tǒng)類型 1)系統(tǒng)軟件：包括，管理和操作程序；維護(hù)程序；用戶維護(hù)程序。 連接系統(tǒng)和使用用戶。 與使用用戶聯(lián)合開(kāi)發(fā)。 軟件工程 ：為解決上世紀(jì) 60年代出現(xiàn)的“軟件危機(jī)”形成一門(mén)新興學(xué)科。 軟件工程重要目的： 提高軟件的可維護(hù)性，減少軟件維護(hù)的代價(jià)。 6各階段：可行性論證與計(jì)劃階段 /需求分析階段 /設(shè)計(jì)階段 /實(shí)現(xiàn)階段 /測(cè)試階段 /運(yùn)行與維護(hù)階段。 2）軟件文檔： （文檔編制表 41） 按軟件生存周期方法，對(duì)每個(gè)階段采用科學(xué)的管理手段與技術(shù)方法，形成開(kāi)發(fā)全周期的和每階段的軟件文檔，保證軟件質(zhì)量。 數(shù)組形式存入數(shù)據(jù) /數(shù)學(xué)公式計(jì)算數(shù)據(jù) 模塊式調(diào)用。 3）線圖程序化：經(jīng)驗(yàn)公式等關(guān)系，編制的程序存入計(jì)算機(jī)。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ：研究與管理不僅是數(shù)據(jù)本身，重要的是數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。包括，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。 非構(gòu)造型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（線性結(jié)構(gòu)） /數(shù)組 構(gòu)造型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（非線性結(jié)構(gòu)） /樹(shù)狀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) Dalian University of Technology 數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)：指在計(jì)算機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)方式，從物理存儲(chǔ)的角度描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。 文件的組織方法：順序文件 /索引文件 /直接存取文件 —隨機(jī)文件 文件的操作：查找和排序 數(shù)據(jù)庫(kù)： CAD過(guò)程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和處理的過(guò)程。 2）數(shù)據(jù)共享性 3）數(shù)據(jù)相對(duì)獨(dú)立性 本身有操作功能。 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的的 功能 負(fù)責(zé)定義、管理、建立、維護(hù)、通信及設(shè)備控制等。 三種：層次模型 一對(duì)多 /網(wǎng)狀模型 多對(duì)多 /關(guān)系模型 多對(duì)多（常用） 計(jì)算機(jī)繪圖 計(jì)算機(jī)繪圖：包括，產(chǎn)生和復(fù)制各類圖形（二維、三維、零件圖、部件裝配圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖等）以及對(duì)圖形進(jìn)行存儲(chǔ)、調(diào)用、編輯、修改和繪圖。 Dalian University of Technology 計(jì)算機(jī)繪圖 功能 ： 1）定義窗口 用戶作用區(qū)與屏幕顯示區(qū)、二者的坐標(biāo)變換等。 3）圖形編輯與變換 變比例、平移、旋轉(zhuǎn)等；編輯修改。 5）圖形文件處理 文件管理 6）交互處理功能 人機(jī)對(duì)話 /界面友好 繪圖程序的基本編制方法 1）調(diào)用基本繪圖指令法（軸的畫(huà)法） 2）調(diào)用圖形元素拼合圖形法（軸的拼法） 3）裝備專用圖形庫(kù) 二維圖形變換的基本原理 Dalian University of Technology 圖形變換 1）窗、視變換 窗口功能：定義窗口、視區(qū)復(fù)制窗口內(nèi)容（定義 /選中坐標(biāo)點(diǎn)） 視區(qū)功能：復(fù)制窗口內(nèi)容 窗、視變換：坐標(biāo)變換。 2）構(gòu)造實(shí)體幾何法 基本體素及其集合運(yùn)算構(gòu)成 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。 特征建模 上述模型沒(méi)有考慮生產(chǎn)過(guò)程的要求，后續(xù)的 CAPP/CAM難以提取工程信息 除公稱尺寸外，還需要形位公差、表面粗糙度和材料性能等信息。設(shè)計(jì)者以某種功能意義形狀如：孔、鍵、槽、齒等為基本元素進(jìn)行組合、分割 /拼接，建造所需實(shí)體模型。 CAD系統(tǒng)中特征造型模塊的功能： 1）預(yù)定義特征，建立特征庫(kù)； 2）實(shí)現(xiàn)基于特征的零件設(shè)計(jì)； 3）為特征附加注釋，并為用戶行列舉參考特征； 4）支持用戶自定義特征及管理，操作特征庫(kù)； 5）特征的消隱、移動(dòng)； 6）零件設(shè)計(jì)中，跟蹤和提取有關(guān)幾何屬性。設(shè)計(jì)者以某種功能意義形狀如：孔、鍵、槽、齒等為基本元素進(jìn)行組合、分割 /拼接，建造所需實(shí)體模型。 CAD系統(tǒng)中特征造型模塊的功能： 1）預(yù)定義特征，建立特征庫(kù)； 2）實(shí)現(xiàn)基于特征的零件設(shè)計(jì)； 3）為特征附加注釋，并為用戶行列舉參考特征； 4）支持用戶自定義特征及管理，操作特征庫(kù)； 5）特征的消隱、移動(dòng)； 6）零件設(shè)計(jì)中，跟蹤和提取有關(guān)幾何屬性。 CAPP的 任務(wù) 依據(jù)圖紙要求編制加工該零件的各個(gè)工序，即選擇合理的方法、設(shè)備、加工參數(shù)，使毛坯轉(zhuǎn)變成圖紙規(guī)定的零件最終形狀和精度，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。 傳統(tǒng)方法是由有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者手工完成。 Dalian University of Technology CAPP的功能： 1）檢索標(biāo)準(zhǔn)工藝文件； 2）選擇加工方法； 3）安排合理的加工路線； 4）選擇設(shè)備、刀具和夾具； 5）選擇切削用量； 6）選擇毛坯、確定加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差； 7）計(jì)算工時(shí)定額和加工費(fèi)用； 8）編制工序圖； 9）生成刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。 CAPP系統(tǒng)的工作原理：派生法 /創(chuàng)成法 派生法 /比照：根據(jù)成組技術(shù)原理，檢索已有標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程，結(jié)合現(xiàn)有零件要求進(jìn)行編輯、修改，得到適合該零件的工藝規(guī)程。使用時(shí)，輸入零件的幾何信息、工藝信息，系統(tǒng)自動(dòng)選擇加工方法、加工順序、刀具、設(shè)備等，自動(dòng)生成工藝設(shè)計(jì)文件。 派生法 CAPP系統(tǒng) 工作原理：經(jīng)驗(yàn)法通過(guò)零件信息的代碼化、經(jīng)驗(yàn)和工藝知識(shí)的代碼化，編碼后，按相似性原理分組，制定標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程。包括，自動(dòng)進(jìn)行 CAPP的各過(guò)程。 2）創(chuàng)成法 CAPP系統(tǒng)的工藝決策邏輯 建立工藝依據(jù) /工藝決策形式（決策表 外圓