【正文】 ／ s。n 制約磨削速度提高的因素有：n （ 1）主軸的驅(qū)動功率 經(jīng)測算當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速提高時(shí)，可用于切除材料的有效功率相應(yīng)減少，如果有功功率太小時(shí)，加工效率勢必下降，也就喪失了高速磨削的優(yōu)勢。當(dāng)砂輪使用壽命太短時(shí)，就需頻繁更換砂輪，使輔助時(shí)間和砂輪費(fèi)用增加，無法達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。n （ 4）潤滑冷卻 高速磨削時(shí)，發(fā)熱量劇增，如無高效的潤滑系統(tǒng)，就會加速砂輪磨損或造成工件燒傷。焊接在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的作用，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造中的毛坯生產(chǎn)、制造各種金屬結(jié)構(gòu)件、修復(fù)焊補(bǔ)等，如高爐爐殼、建筑構(gòu)架、鍋爐與壓力容器、汽車車身、橋梁、礦山機(jī)械、大型轉(zhuǎn)子軸、缸體等。 n 激光焊接技術(shù)：n 激光焊接技術(shù)作為高精度，高效率焊接的主要方法之一，其應(yīng)用日益廣泛。n 激光焊接有兩種基本模式 ：n （ 1）熱導(dǎo)焊 激光功率密度較低 (10～ 106W／ cm)，工件吸收激光后，僅達(dá)到表面熔化，然后依靠熱傳導(dǎo)向工件內(nèi)部傳遞熱量形成熔池。n （ 2）深熔焊 激光功率密度高 (106～ 107W／ cm)，工件吸收激光后，迅速熔化乃至氣化，熔化的金屬在蒸氣壓力作用下形成小孔，激光束可直照孔底，使小孔不斷延伸，直至小孔內(nèi)的蒸氣壓力與液體金屬的表面張力和重力平衡為止。n 2）殘余應(yīng)力和焊接變形小，可以實(shí)現(xiàn)高精度焊接。n 4）焊接速度快，生產(chǎn)率高；具有高度柔性，易于實(shí)現(xiàn)自動化。例如：車身覆蓋件剪裁激光拼焊。材料利用率由 40％～ 60％提高到 70％～80％，而且減輕了重量，綜合了性能。世界著名的汽車公司都采用了這種方法。第七節(jié) 精確高效塑性成形技術(shù) 一、概述 1．概念 精確高效塑性成形技術(shù)是通過塑性變形方法來實(shí)現(xiàn)精確成形的一種先進(jìn)制造技術(shù)，是建立在現(xiàn)代材料科學(xué)、力學(xué)、數(shù)值模擬和計(jì)算機(jī)、自動化和機(jī)器人技術(shù)、模具和潤滑技術(shù)、金屬塑性和成形技術(shù)等多種科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)上的一門先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。因此，精確高效塑性成形技術(shù)有逐漸替代一般的鍛壓生產(chǎn)毛坯的趨勢，成為優(yōu)先選擇的毛坯制造技術(shù)之一。 精確高效塑性成形技術(shù)具有以下特點(diǎn)： 1）精密成形件具有良好的內(nèi)部組織與性能。 3）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，高效率、低成本的成形技術(shù)，又成為降低產(chǎn)品成本參與市場競爭的制造技術(shù)。 3．成形工藝 典型的成形工藝及其專用通用設(shè)備如下： 1）以壓力機(jī)為主的熱精鍛成形。 3）在冷態(tài)或相變溫度以下成形的冷溫成形技術(shù)。 1．精沖的特點(diǎn) 精密沖裁具有以下特點(diǎn)： （ 1）優(yōu)質(zhì) 精沖件的尺寸公差可達(dá) 1T7～ 8級；剪切面粗糙度可達(dá) ～ ，相當(dāng)于磨削加工。 （ 3）低耗 節(jié)約大量切削機(jī)床和切削加工所需電能，精沖后表面加工硬化有時(shí)可以取消后續(xù)淬火節(jié)約大量電能。圖 321精沖工藝過程示意圖1壓邊圈 2凸凹模 3頂桿4凹模 5反壓板 6沖孔凸模7工件 2．精沖的基本特征 圖 321為精沖工藝過程示意圖：精沖 和普通沖裁的主要區(qū)別1)凸、凹模之 間 的 間 隙小，相當(dāng)于普通沖裁 間 隙的 1／ 10；2)有 帶齒 形的 V形 環(huán)壓邊 圈和反 壓 板，是在 壓邊 力、反 壓 力和沖裁力三力同 時(shí) 作用。為 保 證 塑性 變 形的 進(jìn) 行，采取以下措施：1)沖裁前 V形 環(huán)壓邊 圈 壓 住材料，防止剪切 變 形區(qū)以外的材料在剪切 過程中隨凸模流 動 。 3)必要 時(shí) 將凹?；蛲鼓Ｈ锌诘挂?圓 角，以便減少刃口 處 的 應(yīng) 力集中，避免或者延 緩 裂 紋 的 產(chǎn) 生，改善 變 形區(qū)的 應(yīng) 力狀 態(tài) 。5)材料 預(yù) 先 進(jìn) 行球化 處 理，或采用適于精沖的特種材料。 3．精沖的基本條件 精沖模具、精沖材料、精沖潤滑劑和精沖設(shè)備是完成精沖所必須的四項(xiàng)基本條件，其中精沖模具是組織精沖零件生產(chǎn)的關(guān)鍵。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為： 1）活動凸模式，適合精沖小件。精沖模按功能還可分為簡單模（只沖外形不沖孔）、復(fù)合模（同時(shí)沖出外形和內(nèi)形）、連續(xù)模（有若干個(gè)工位，用于精沖復(fù)合工藝或采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)凸凹模的強(qiáng)度太弱）。 （ 3）精沖潤滑劑 精沖過程中金屬材料在三向受壓的條件下進(jìn)行塑性剪切，模具刃口承受瞬時(shí)高溫高壓，發(fā)生強(qiáng)烈干摩擦，易引起 “焊合 ”和附著磨損，改善措施是必須采用精沖潤滑劑。表 32 精沖的主要材料 鋼 種可精沖的大 約 最大厚度／ mm精沖適 應(yīng) 性 鋼 種 可精沖的大約 最大厚度／ mm精沖適 應(yīng) 性08,10 15 20， 25， 30 35 40,45 6070,T8A,T10A 15Mn， 16Mn15 12 10 8 7 6 4 3 8優(yōu) 良優(yōu) 良優(yōu) 良中等中等中等中等困 難中等15CrMn 20CrMoV 20CrMo GCrl5 1Crl8Ni9 OCrl3 1Crl3 4Crl3 58 4 6 8 6 5 4中等中等中等困 難中等中等中等中等 一、精密潔凈鑄造成形工藝　鑄造業(yè)是制造業(yè)毛坯的主要供應(yīng)者。　先進(jìn)鑄造技術(shù)以熔體潔凈、鑄件組織細(xì)密 (性能高 )和表面光潔、尺寸精度高 (少、無切削 )為主要特征，可簡稱為精密潔凈鑄造成形工藝。第八節(jié) 其他先進(jìn)制造工藝技術(shù)　　 二、優(yōu)質(zhì)低耗潔凈熱處理技術(shù)　 熱處理的發(fā)展目標(biāo)優(yōu)質(zhì)、低耗、潔凈，即要求熱處理零件和產(chǎn)品質(zhì)量分散率及畸變接近零，工藝周期短，能源利用率及生產(chǎn)效率高，成本低，利潤回報(bào)率高；無污染，工作環(huán)境清潔、舒適、安全?！? 1．優(yōu)質(zhì)熱處理　 要大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用可控氣氛熱處理、真空熱處理、離子化學(xué)熱處理、三束熱處理等優(yōu)質(zhì)熱處理 , 并使生產(chǎn)過程的控制日益完善?！? 2．低耗熱處理　是實(shí)現(xiàn)企業(yè)降低生產(chǎn)成本，獲得高生產(chǎn)效益的重要途徑。　 3．潔凈熱處理 包括處理零件的潔凈和環(huán)境的潔凈兩個(gè)方面?！　o氧化、無污染，工作環(huán)境清潔安全的潔凈熱處理，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益的三統(tǒng)一。而微型機(jī)械的應(yīng)用已取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，如汽車的安全氣囊的傳感器采用微細(xì)加工技術(shù)，把傳感器和電路蝕刻在一起，使成本從每套 25美元降至 10美元。 一般把微型機(jī)械定義為其大小在 lmm以下的微小機(jī)器，實(shí)際上，目前把尺寸在微米至厘米范圍內(nèi)零件的加工都?xì)w屬于微細(xì)加工的領(lǐng)域。這意味著微細(xì)加工往往兼具微小和精密加工的特征。由于刀具具有清晰明顯的界限，因此可以方便地定義刀具路徑加工出各種三維形狀的輪廓?！　?3）采用光、聲等能量加工法，如微細(xì)激光束加工(MLBM)、微細(xì)超聲加工?！　?5）采用層積增生法，如曲面的磁膜鍍覆，多層薄膜鍍覆 (用于 SMA微型線圈制造 ) 思考題　　 31 先進(jìn)制造工藝技術(shù)的特點(diǎn)有哪些？　　 32 暢想一下虛擬制造技術(shù)應(yīng)用的前景？　　 33 結(jié)合自己的學(xué)習(xí)，談?wù)勀銓焖僭椭圃旒夹g(shù)應(yīng)用的認(rèn)識？　　 34 精確高效塑性成形技術(shù)的典型成形工藝有哪些？　　 35 談?wù)勀阕罡信d趣的先進(jìn)制造工藝技術(shù)是哪一種？　　 36 你能想辦法再舉一些先進(jìn)制造工藝技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例嗎？n 一、發(fā)展歷史 n 自從 1913年美國人福特 (Henry ford)建立第一條裝配流水線開始，到 1952年美國麻省理工學(xué)院（ MIT）發(fā)明第一臺三軸立式數(shù)控銑床，揭開了數(shù)字化制造技術(shù)的序幕，經(jīng)過近幾十年的探索和發(fā)展，制造自動化技術(shù)得到了飛速發(fā)展，并已進(jìn)入了實(shí)用化階段。第一節(jié) 概述表 41制造自 動 化技 術(shù) 的 發(fā) 展 歷 史發(fā) 展 階 段 適用生 產(chǎn)剛 性加工 大批量數(shù)控加工 多品種，中、小批量柔性加工計(jì) 算機(jī)集成技 術(shù)智能制造、敏捷制造、虛 擬 制造網(wǎng) 絡(luò) 制造、全球制造、 綠 色制造 大批量定制　　 二、發(fā)展趨勢　　隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，推動了制造技術(shù)向更深層次的發(fā)展。 20世紀(jì) 90年代以來，制造的理念發(fā)生了質(zhì)的變化，計(jì)算機(jī)集成制造、智能制造、敏捷制造、虛擬制造、網(wǎng)絡(luò)制造、全球制造、綠色制造等新的制造技術(shù)快速發(fā)展。 CAD包括建立幾何模型、工程分析、產(chǎn)品分析 (包括方案設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì) )、動態(tài)模擬和自動繪圖等。（ 3）計(jì)算機(jī)輔助制造 (Computer Aided Manufacturing， CAM) 是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行產(chǎn)品制造的統(tǒng)稱。（ 4） CAD／ CAM集成技術(shù)（簡稱 CAD/CAM) 把計(jì)算機(jī)輔助制造和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)集成在一起的系統(tǒng)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造彼此相對分離，而 CAD／ CAM是將設(shè)計(jì)與制造集成，作為一個(gè)整體任務(wù)來規(guī)劃和開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了信息處理的高度一體化。 第二節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造　 二、 CAD／ CAM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) CAD／ CAM系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。硬件系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備和生產(chǎn)加工設(shè)備兩部分組成。生產(chǎn)加工設(shè)備包括數(shù)控機(jī)床、裝配機(jī)器人、物料輸送設(shè)備和自動檢測裝置等。 　（ 1）單機(jī)獨(dú)立系統(tǒng) 一般采用一個(gè)工程工作站或一臺個(gè)人微機(jī)。隨著微機(jī)硬件性能的不斷提高，以及一些大型 CAD／ CAM軟件向微機(jī)移植，因而微機(jī)平臺上的 CAD／ CAM得到廣泛的普及和應(yīng)用。這種系統(tǒng)采用小型機(jī)或超小型機(jī)為主機(jī)，計(jì)算機(jī)通過操作系統(tǒng)的控制，利用分時(shí)處理原理，把時(shí)間分成若干時(shí)間片，使各用戶輪流占用 CPU去執(zhí)行自己的程序?，F(xiàn)在市場占有量不斷減少。網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)結(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)可以是個(gè)人微機(jī)，也可以是工作站，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有自己的 CPU和外圍設(shè)備，使用速度不受網(wǎng)絡(luò)上其他結(jié)點(diǎn)的影響?！?2．軟件系統(tǒng) 隨著 CAD／ CAM系統(tǒng)硬件的不斷發(fā)展，與之配套的軟件技術(shù)也得到了長足發(fā)展。　　 （ 1）系統(tǒng)軟件 是用戶使用、管理和控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的程序的集合。通用性保證不同領(lǐng)域的用戶都可以使用它。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)和語言編譯系統(tǒng)兩個(gè)部分。用戶通過操作系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)，任何程序需經(jīng)操作系統(tǒng)分配必要的資源后才能執(zhí)行。分單用戶、批處理、實(shí)時(shí)、分時(shí)、網(wǎng)絡(luò)和分布式操作系統(tǒng)。批處理操作系統(tǒng)是將要執(zhí)行的程序及所需的數(shù)據(jù)一起輸給計(jì)算機(jī)，然后逐步執(zhí)行，力圖使作業(yè)流程自動化。多用戶分時(shí)操作系統(tǒng)，如工作站使用 UNIX。分布式操作系統(tǒng)管理由多臺計(jì)算機(jī)組成的分布式的系統(tǒng)資源。高級語言按功能劃分有程序設(shè)計(jì)語言、數(shù)據(jù)庫語言、仿真語言、人工智能語言等。它不針對具體的設(shè)計(jì)對象，而是為用戶提供工具或開發(fā)環(huán)境。如 Autodesk公司的 AutoCAD，國產(chǎn) CAXA電子圖板等。如 Autodesk公司的 MDT和 Inventor， UG公司的 SolidEdge， SolidWorks公司的SolidWorks等。 3）有限元分析軟件是利用有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的軟件，可以進(jìn)行靜態(tài)、動態(tài)、熱特性分析，通常包括前置處理 (單元自動剖分、顯示有限元網(wǎng)格等 )，計(jì)算分析及后置處理 .　 4）優(yōu)化方法軟件是將優(yōu)化技術(shù)用于工程設(shè)計(jì)的軟件。　 5）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是能有效地存儲、管理、使用數(shù)據(jù)，支持各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞與共享的一種軟件，工程數(shù)據(jù)庫是CAD／ CAM系統(tǒng)的重要組成部分?！?CAD／ CAM中的數(shù)據(jù)庫，如圖 42所示。運(yùn)動學(xué)模擬仿真軟件可根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動關(guān)系來仿真計(jì)算系統(tǒng)的運(yùn)動特性。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)模擬產(chǎn)品生產(chǎn)或各部分運(yùn)行的全過程，以預(yù)測產(chǎn)品的性能，產(chǎn)品的制造過程和產(chǎn)品的可制造性。　　 7） CAD／ CAM集成軟件是幾何建模、三維繪圖、有限元分析、產(chǎn)品裝配、公差分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析、動力學(xué)分析、 NC自動編程等各功能分系統(tǒng)為一體的集成軟件系統(tǒng)。這類軟件功能強(qiáng)大，價(jià)格比較昂貴，但因其具有集成性、先進(jìn)性而受到越來越普遍的關(guān)注和重視?！　。?3）應(yīng)用軟件 是在系統(tǒng)軟件、支撐軟件的基礎(chǔ)上，用高級語言進(jìn)行編程，針對某一個(gè)專門應(yīng)用領(lǐng)域而研制的軟件。這類軟件類型很多，內(nèi)容豐富，也是企業(yè)在 CAD／ CAM系統(tǒng)建設(shè)中研究、開發(fā)和應(yīng)用投入最多的方面?！　?(2)物料存儲及運(yùn)送系統(tǒng) (包括自動化倉庫 )?！　?(4)物流控制與管理系統(tǒng) 其功能是對物料存儲及運(yùn)送系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制，以服務(wù)于車間生產(chǎn)計(jì)劃控制系統(tǒng)?！　?(6)數(shù)控加工自動編程系統(tǒng) 如用于復(fù)雜曲面模具加工自動編程系統(tǒng)，用于數(shù)控線切割、數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、加工中心等加工的自動編程系統(tǒng)?！　?(10)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助工程 (CAD／ CAE)系統(tǒng) 其功能包括產(chǎn)品的二維設(shè)計(jì)或三維設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、工程分析及優(yōu)化、工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品信息管理等。 CAD／ CAM系統(tǒng)的功能，如圖 43所示。其中，車間生產(chǎn)計(jì)劃控制系統(tǒng) (SFCS)是對 CAM各個(gè)功能模塊的大集成?！　『?3個(gè)模塊主要完成企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)功能，屬于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)范疇。但此項(xiàng)功能基本上很少出現(xiàn)在目前的 CAD系統(tǒng)中，而是被某些軟件廠商單獨(dú)做成一個(gè)產(chǎn)品，比如圖檔管理系統(tǒng)，還有專門的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) (PDM)來實(shí)現(xiàn)。 　 四、 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展　 1． CAD技術(shù)的發(fā)展 CAD技術(shù)的