材料先进加工技术论文

第一篇：材料先进加工技术论文

材料先进加工技术

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目次

说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

1、焊接成形工艺„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.1焊接成形工艺发展历史„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.2常见焊接工艺简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.3焊接技术的应用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 1.4 国内焊接技术现状„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

2、特种加工技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.1特种加工技术的特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.2几种特种加工技术简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.3特种加工的发展趋势„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 3.先进制造技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 3.1先进制造技术的研究现状„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 3.2先进制造技术的特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 3.3先进制造技术原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 3.4工业机器人„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 3.5先进制造技术的发展趋势„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16

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说明：本论文综合余进老师讲课重点焊接成型工艺，周琦老师讲课重点高压特种加工技术，以及王克鸿老师先进制造技术等相关内容笔记，分三部分进行内容介绍。通过查阅相关书籍及论文、互联网、图书馆图书借阅等途径，结合自己本科专业课学习经验整理而成。

1、焊接成型工艺

1.1焊接成形工艺发展历史

焊接是通过加热、加压，或两者并用，使同性或异性两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。

焊接技术是随着金属的应用而出现的，中国最古代早的焊接的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊，在商朝时期制造的铁刃铜钺，就是铁与铜的铸焊件，其表面铜与铁的熔合线蜿蜒曲折，接合良好。春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙，是分段钎焊连接而成的。19世纪末，当Oscar Kjellberg成立伊萨公司以探索他发明的涂层焊条时，伊萨从一开始就和电弧焊的发展结下了不解之缘。19世纪80年代，焊接只用于铁匠锻造上。工业化的发展和两次世界大战的爆发对现代焊接的快速发展产生了影响。基本焊接方法—电阻焊、气焊和电弧焊都是在一战前相继出现。但20世纪早期，气体焊接切割在制造和修理工作中占主导地位。过些年后，电焊得到了同样的认可。

1.2常见焊接工艺简介

焊接的本质就是通过适当的物理化学过程，使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合力而连接成一体的成形方法[1]。1.2.1、熔焊

使被连接两物体表面局部加热融化成液体，然后冷却成一体的焊接方法，如：手工电弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊等。(1)手工电弧焊

1888年，俄罗斯发明了手工电弧焊接技术，使用无药皮的裸露金属棒来产生保护气体。直到20世纪初，在瑞典发明卡尔伯格过程（Kjellberg process）和Quasi-arc方

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法传入英国后，药皮焊条才开始发展起来。由于成本较高，刚开始人们不怎么使用药皮焊条。但随着人们对好的焊缝质量需求的日益增长，手工电弧也开始使用药皮焊条。

原理：利用焊条与工件之间产生的电弧将焊条和工件局部加热熔化，焊芯端部熔化后的熔滴和熔化的母材融合在一起形成熔池。焊条药皮熔化后形成熔渣并放出气体，在气、渣的联合保护下，有效地排除了周围空气的有害影响，通过高温下熔渣与熔池液态金属之间的冶金反应，得到优质焊缝。因为熔渣会冷却、凝固，所以一旦焊缝焊完（或在熔敷下个焊道前）就必须从焊道上清除熔渣。在焊钳更换新的焊条前，手工电弧过程只能完成短焊缝的焊接。焊缝熔深浅，熔敷质量取决于焊工的技能。过程示意图如下：

手工电弧焊特点：简便灵活，适应性强。同时它使用的设备简单，易于移动，并且费用也比其它电弧焊方法要低。但是，手工电弧焊对焊工的操作技术要求较高，焊接质量在一定程度上决定于焊工的操作技术。此外，手工电弧焊劳动条件差，生产率低。因此，手工电弧焊适用于焊接单件或小批量产品，短的和不规则的、各种空间位置的以及其它不易实现机械化焊接的焊缝。可焊工件厚度在1．5mm以上，1mm以下的薄板则不适于手工电弧焊。(2)埋弧自动焊

埋弧焊焊接原理：在焊丝与焊件之间燃烧的电弧是埋在颗粒状焊剂下面的。电弧热将焊丝端部及电弧直接作用的母材和焊剂熔化并使部分蒸发，金属和焊剂所蒸发的气体在电弧周围形成一个封闭空腔，电弧在这个空腔中燃烧。空腔被一层由熔渣所构成的渣膜所包围，这层渣膜不仅很好地隔绝了空气和电弧与熔池的接触，而且使弧光不能辐射出来。被电弧加热熔化的焊丝以熔滴形式落下，与熔融母材金属混合形成熔池。密度较小的熔渣浮在熔池之上，熔渣除了对熔池金属起机械保护作用之外，焊接过程中还与熔池金属发生冶金反应，从而影响焊缝金属的化学成分。电弧向前移动。熔池金属逐渐冷却后结晶形成焊缝。浮在熔池上的熔渣冷却后形成渣壳可继续对高温

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下焊缝起保护作用，避免被氧化。如下图。

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埋弧自动焊具有生产率高、焊缝质量高和劳动条件好等优点，而也因其具有只适应于平焊且焊接设备比焊条电弧焊设备复杂等劣势使其应用受到局限。(3)钨极氩弧焊

钨极氩弧焊是在惰性气体——氩气的保护下，利用钨电极与焊件之间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝(如果使用填充焊丝)的一种气体保护焊方法，如下图所示。焊接时氩气从焊枪的喷嘴连续喷出，在电弧周围形成惰性气体保护层隔绝空气，防止对钨极，熔池以及邻近热影响区的有害影响，从而获得优质接头。钨极氩弧焊按操作方式分为手工焊和自动焊两种。手工钨极氩弧焊时，焊枪的移动和填充焊丝的添加完全靠操作者手工操作。钨极组弧自动焊时，如果焊件固定电弧移动，则焊枪移动和填充焊丝的送进全靠机械自动进行。(4)熔化极气体保护焊

熔化极气体保护焊用连续送进的焊丝与被焊工件之间燃烧的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属于，通过焊枪喷嘴输送保护气体，使电弧、熔化焊丝、熔池及其附近的母材金属免受周围空气的有害作用。从焊枪连续送进的焊丝不断熔化以熔滴形式过渡到熔池中去，与熔化的母材金属融合形成焊缝金属。由于熔化极气体保护焊对焊接区保护简单、方便、明弧无渣、焊接区便于观察，易于实现机械化、自动化焊接和进行全位置焊接，而且生产率高，因此在生产中日益广泛地被采用。

1.2.2压力焊

压力焊，对焊件待焊处加压或加压又加热，最后在压力下焊接的方法，如：电阻焊，摩擦焊，冷压焊等[2]。

近代首例电阻焊实例是在1856年。James Joule（Joule加热原理发明者）成功用

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电阻加热法对一捆铜丝进行了熔化焊接。第1台电阻焊机用于对接焊。1886年，英国的Elihu Thomson造出了第1个焊接变压器并在来年为此项工艺申请了专利。该变压器在2V空载电压时能产生200A电流输出。此后，Thomson又发明了点焊机、缝焊机、凸焊机以及闪光对焊机，后来点焊成为电阻焊最常用的方法，如今已广泛应用于汽车工业和对其它许多金属片的焊接上。1964年，Unimation生产的首批用于电阻点焊的机器人在通用汽车公司使用。

压焊又称固相焊接，利用摩擦、扩散和加压等物理作用克服两个连接表面的不平度，挤出氧化膜或其它污染物，使两个连接表面上的原子相互接近到晶格距离，从而在固态条件下实现两物体的连接。大都在加压的同时伴随加热措施，但加热温度又远低于物体的熔点。因此压焊除扩散焊之外一般不需要保护措施。按加热方法不同，分为冷压焊、摩擦焊、超声波焊、电阻焊、爆炸焊、断焊、扩散焊等，电阻焊又分为点焊、缝焊、凸焊、对焊等。

电阻焊是焊件组合后通过电极施加压力，利用电流流过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之在加压条件形成接头的一种焊接方法。按工艺特点主要分有：点焊、缝焊、凸焊和对焊；按所用电流波形分有交流、直流和脉冲电流三大类。

点焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，接通电流后利用电阻热将焊件局部熔化，形成焊点的方法。

缝焊是焊件装配成搭接或对接接头并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，从而产生一连串熔核相互搭叠的密封焊缝的电阻焊方法。论文篇幅限制，就不一一介绍了。

1.2.3、钎焊

钎焊，将焊件及熔点低于焊件的钎焊材料同时加热，至焊料融化，并与相邻的焊件相互作用、扩散，冷凝后实现连接的方法。钎焊接头根据需要，可将焊料重熔、拆开，所以是一种办永久性的连接。钎焊常以搭接形式装配，焊件之间保持很小的间隙，采用熔点比母材熔点低的金属材料作为钎料，在低于母材熔点而高于钎料熔点的温度下加热，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。

钎焊与熔焊或压焊相比，主要不同在于：钎焊时只有钎料熔化而母材保持固态，材料先进加工技术结课论文

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钎料熔点低子母材熔点，其成分与母材也有很大差别，熔化钎料依靠润湿和毛细作用吸入并保持在母材待焊处间隙中，依靠液态钎料与固态母材之间的相互扩散形成冶金结合。

钎焊过程：表面清洗好的工件以搭接型式装配在一起，把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后，钎料熔化（工件未熔化），并借助毛细管作用被吸入和充满固态工件间隙之间，液态钎料与工件金属相互扩散溶解，冷疑后即形成钎焊接头。

钎焊具有加热温度低，对母材组织和性能影响小，且容易保证焊件尺寸精度、可实现异种金属或合金，金属与非金属的连接等优点。某些钎焊方法可一次焊接完成几十条或成百条钎缝，生产工率高。但钎焊接头的强度较低，耐热性差、装配精度要求高。

1.3焊接技术的应用

1.3.1焊接技术在机床行业的应用

机床行业的焊接技术的应用是随着国外引进产品技术发展起来的。同时，国内焊接技术的发展也促进了机床行业焊接技术的应用。目前，钣金加工在机床行业中应用的主要焊接技术有以下几个方面: 1.气体保护焊等高效率焊接技术的应用2.数控切割技术应用3.钢板预处理技术应用。1.3.2焊接技术在航天领域的应用

宇航技术中所用的各类火箭、卫星、飞船、星球车、空间站以及太阳能电站等，它们的结构件、发动机，以及所用的各种仪器等都有一些共同特点，不仅要求零部件质量极为可靠，能经受各种恶劣环境，如强力振动，因日照变化引起的高低温度交替冲击，失重，宇宙线幅射，超高真空环境中运作；而且要求零件尺寸小，重量轻，气

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密性好。因此，对宇航零部件的结构设计、材料选择及加工工艺都提出了极为苛刻的要求，实践证明为了满足上述特点，电子束焊接技术是必不可少的强有力的工具之一。

此外，焊接技术在建筑行业、汽车行业铁路、造船和医药工业、能源和电子工业、机器设备制造和食品工业都得到广泛应用。

1.4国内焊接技术现状

新中国建立以来，特别是改革开放25年来，中国先后自行研制、开发和引进了一些先进的焊接设备、技术和材料。目前国际上在生产中已经采用的成熟焊接方法与装备，在国内也都有所应用，只是应用的深度和广度有所不同而已。中国的制造企业已经在采用诸如电子束焊接、激光焊接、激光钎焊和激光切割、激光与电弧复合热源焊接、单丝或双丝窄间隙埋弧焊、４丝高速埋弧焊、双丝脉冲气体保护焊、等离子弧焊接、精细等离子弧切割、水射流切割、数控切割系统、机器人焊接系统、焊接柔性生产线、变极性焊接电源、表面张力过渡焊接电源（STT）和全数字化焊接电源等。甚至目前在国际上比较热门的搅拌摩擦焊技术，也已经应用到产品的生产上。中国的焊接生产技术水平有了很大的提高，但是存在问题的严重性也不容忽视。

总体来看，中国2004年的焊接材料生产总量达到210万吨，比美国、日本、德国三国焊接材料产量的总和还多，但是其中手工焊接用的焊条产量占７3%，各种机械化、自动化焊接用焊丝占25%，焊接的机械化/自动化率为35%，达到历年来的最高比例。然而，这仅相当于日本20世纪70年代末焊接机械化/自动化率的水平，日本1979年焊接材料的总产量为40万吨，手工焊条占58%，各种焊丝占42%，焊接的机械化/自动化率为44%[3]。

综上所述，焊接工艺已经不是一种辅助工艺，它在最近几年已经成为制造业中的关键加工手段，完成了许多关系国计民生与国防建设的重大战略性产品的生产，中国已经毫无悬念地成为世界首屈一指的焊接大国。但是国内焊接生产中应用的关键焊接材料、焊接设备严重依赖国外进口，具有中国自主知识产权的关键技术与产品不多，而且总体研发、创新水平和速度都不高，与焊接大国的形象形成了巨大的反差。如果继续下去，将会逐步成为中国经济战略安全的薄弱环节。

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2.特种加工技术

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近年来，计算机技术、微电子技术、自动控制技术、国防军工和航空航天技术发展迅速，与此同时，高度、高韧性、高强度和高脆性等难切削材料的应用日益广泛，制造精密细小、形状复杂和结构特殊工件的求也在日益增加。社会需求与技术进步的结合促使特种加工技术不断进步和快速发展。所谓特种加工，是一种利用化学能、电能、声能、机械能以及光能和热能对金属或非金属材料进行加工的方法[4]。其工作原理不同于传统的机械切削方法，即加工过程中工件与所用工具之间没有明显的切削力，工具材料的硬度也可低于工件材料的硬度。特种加工技术在国内外各行各业的应用中取得了巨大成效，它们有着各自的特点，特殊材料或特殊结构工件的加工工艺性发生了根本变化，解决了传统加工方法所遇到的各种问题，已经成为现代工业领域中不可缺少的重要加工手段和关键制造技术。

2.1特种加工技术的特点

特种加工与一般机械切削加工相比，有其独特的优点，在某种场合上，它是一般机械切削加工的补充，扩大了机械加工的领域。它具有以下较为突出的特点。

（1）不用机械能，与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等，是利用热能、化学能、电化学能等，这些加工方法与工件的硬度强度等机械性能无关，故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料。

（2）非接触加工，不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使刚性极低元件及弹性元件得以加工。

（3）微细加工，工件表面质量高，有些特种加工，如超声、电化学、水喷射、磨料流等，加工余量都是微细进行，故不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝，还能获得高精度、极低粗糙度的加工表面。

（4）不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较低的表面粗糙度，其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好。

（5）两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工，其综合加工效果明显，且便于推广使用。

（6）特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积

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极的影响。

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2.2几种特种加工技术简介

2.2.1电火花加工

电火花加工的原理是基于工具和工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸形状及表面质量预定的加工要求。按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，电火花加工工艺大致可分为电火花成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花放电沉积与刻字六大类。(1)电火花放电沉积的基本原理与特点

电火花放电沉积的原理是利用脉冲电路的充放电原理，采用导电材料(硬质合金、石墨、合金钢、铝和铜等)作为工具电极(阳极)，在空气或特殊的气体中使之与被强化的金属工件(阴极)之间产生火花放电。当工具电极与工件达到某个距离电场强度足以使介质电离击穿时两者之间就产生火花放电，使电极端部与工件表面微区发生熔化甚至气化，熔融金属在热作用，电磁力和机械力的作用下沉积在工件表面。电极与工件的放电间隙频繁发生变化，电极与工件间不断发生火花放电，从而实现放电沉积。(2)极性效应

在电火花放电加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。因此，当采用窄脉冲、精加工时应选用正极性加工；当采用长脉冲、粗加工时，应采用负极性加工，此时可得到较高的蚀除速度和较低的电极损耗。从提高加工生产率和减小工具损耗的角度来看，极性效应愈显著愈好，故在电火花加工中必须充分利用。当用交变的脉冲电流加工时，单个脉冲的极性效应便相互抵消，增加了工具的损耗，因此，电火花加工一般采用单向脉冲电源。

(3)电火花加工中电极损耗分析与解决措施

电火花在整个加工过程中要受到各种干扰因素的影响, 这些干扰因素直接或间接地影响着加工质量。在电火花加工过程中电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。造成电极损耗的原因有：小面积精加工，加工件结构尺寸偏小，加工时间过长，电极装夹不当等因素。因此为了减少电极的损耗一般有以下方法：（1）有效排除电蚀物（2）

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(4)电火花加工的发展趋势

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电极材料和加工参数的合理选用（3）提高加工技能和安全操作意念等等。

电火花线切割加工技术在相当长的时间里间都是采用精规准参数进行一次切割成型,其切割速度与加工表面质量之间存在着一定的矛盾。中国特有的高速走丝电火花线切割机长期存在的加工质量问题, 可以采用多次切割工艺来解决。现目前中速走丝电火花线切割机是一种价格较低, 加工精度、粗糙度、加工效率介于高速走丝与慢走丝的一种机床,具有很好的发展前景。2.2.2电化学加工

电化学加工是通过电化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工。该方法主要包括电解、电镀、电铸、电化学抛光等工艺方法，其中电解加工使用于深孔、型孔、型腔、型面、倒角去毛刺、抛光等，电铸加工适用于形状复杂 精度高的空心零件，如波导管、注塑用的模具、薄壁零件、复制精密的表面轮廓、表面粗糙度样板、反光镜、表盘等零件；涂敷加工可针对表面磨损、划伤、锈蚀的零件进行涂敷以恢复尺寸；对尺寸超差产品进行涂敷补救、对大型、复杂、小批工件表面的局部镀防腐层、耐腐层，以改善表面性能。电镀、电铸可以复制复杂、精细的表面。刷镀可修复磨损的零件，改变原表面的物理性能，有很大实用价值。2.2.3离子束加工

聚焦离子束技术是一种集形貌观测、定位制样、成分分析、薄膜淀积和无掩膜刻蚀各过程于一身的新型微纳加工技术。离子束纳米加工,具有传统加工方法无可比拟的优势而逐渐成为新一代精加工方法，在微纳米加工、操纵以及器件的研制等方面具有重要应用。纳米测量学在纳米科技中起着信息采集和分析的不可替代的重要作用,纳米加工是纳米尺度制造业的核心,发展纳米测量学和纳米加工的一个重要方法就是电子束与离子束技术。2.2.4超声波加工

超声加工是利用超声频作小振幅振动的工具，并通过它与工件之间游离于液体中的磨料对被加工表面的捶击作用，使工件材料表面逐步破碎的特种加工。超声加工常用于穿孔、切割、焊接、套料和抛光。其加工原理是超声波发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡，换能器将超声频电振荡转变为超声机械振动，通过振幅扩大棒（变幅杆）使固定在变幅杆端部的工具振产生超声波振动，迫使磨料悬浮液高速地不断撞击、抛磨被加工表面使工件成型。超声加工的主要特点：不受材

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料是否导电的限制；工具对工件的宏观作用力小、热影响小，因而可加工薄壁、窄缝和薄片工件；被加工材料的脆性越大越容易加工，材料越硬或强度、韧性越大则越难加工；由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度应比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料；可以与其他多种加工方法结合应用，如超声振动切削、超声电火花加工和超声电解加工等。

高效超声波光整技术是利用超声波振动冷压加工原理。它是将一台高效超声波表面光整设备装于车床刀架上，利用工件的回转，磨头对零件表面作高频率短促的往复振动冲击运动，以一定的冲击力敲击被加工表面的加工方法。其冷压加工是充分利用金属的塑性，使零件的表面层金属在外力作用下产生细微塑性残余变形，从而达到改变其表面性能，形状和尺寸的目的。2.2.5激光加工技术

激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非金 属）的原理进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一种加工新技术，涉 及到光、机、电、材料及检测等多门学科。

公认的激光加工原理是两种：分别为激光热加工和光化学加工(又称 冷加工)。激光热加工指当激光束照射到物体表面时，引起快速加热，热力把对 象的特性改变或把物料熔解蒸发。热加工具有较高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象

激光加工的特点

①由于激光加工热影响区域小，光束方 向性好，其几乎可以加工任何材料。常用来进行选择性加工，精密加工。

②由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面 直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而 且不会产生噪音。

③由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工 可应用到不同层面和范围上。

2.2.6高压水射流切割工艺

这项新技术采用的是水的0.80～1．50mm射流，喷射速度为600～800米／秒（速度大于2马赫）。水压为3000～4000巴（bar），用水量每分钟仅4升。为了用磨料如氧化铝或碳化硅等切割不锈钢，在喷射水流抵达钢材前，向水流内射入磨料颗粒。现代

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化的设备可切割20．0mm厚的不锈钢。切边准确、切面干净光滑。切割作用所产生的热由水带走，金属温度仅为50～60℃。这样再加上由喷射水流在金属上所产生的力，就可以防止变型，提高切割精度[5]。由于高压水射流切割属于冷切割，在切割过程中产生的热量很少，并且热量很快被水流带走，所以不会造成工件切口附近的材料氧化、金相组织发生变化，也不会使工件发生变形，同时也避免了某些材料有害物质的挥发[5]。高压水射流切割具有以下特点：

② 高压水射流切割属于点切割，切割时作用在工件上的力很小，不会使工件产生附加应力或应力变形，这对于切割某些表面完整性要求高的零部件及其补充加工有着特殊的意义。

③ 高压水射流切割没有粉尘危害，因为切割碎屑很快会随水流进入收集器而被排走，这对于石棉制品、玻璃钢制品、酚醛夹层材料以及陶瓷制品等材料的切割是非常有利的。

④ 由于高压水射流切割所使用的喷嘴孔径很小，使得切口的间隙很窄，这可以大大节约材料，特别是对于某些贵重金属的切割，提高了材料的利用率，降低了生产成本。

⑤ 高压水射流切割设备大都采用计算机或机器人控制的数控切割装置，可以实现多轴联动，所以采用高压水射流不但可以切割各种板状材料，也可以切割三维曲形的零部件。

2.3特种加工的发展趋势

为进一步提高特种加工技术水平及扩大其应用范围, 当前特种加工技术的发展趋势主要包括以下几点:1)采用自动化技术。充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化,使加工设备向自动化、柔性化方向发展, 这是当前特种加工技术的主要发展方向。2)趋向精密化研究。高新技术的发展促使高新技术产品向超精密化与小型化方向发展, 对产品零件的精度与表面粗糙度提出更严格的要求。为适应这一发展趋势, 特种加工的精密化研究已引起人们的高度重视, 3)开发新工艺方法及复合工艺。为适应产品的高技术性能要求与新型材料的加工要求, 需要不断开发新工艺方法, 包括微细加工和复合加工, 尤其是质量高、效率高、经济型的复合加工, 如工程陶瓷、复合材料以及聚晶金刚石等[6]。

材料先进加工技术结课论文 先进制造技术

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先进制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。

先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。可基本归纳为以下四个方面：

a、先进的工程设计技术 b、先进制造工艺技术

c、制造自动化技术 d、先进生产管理技术、制造哲理与生产模式

3.1先进制造技术的研究现状

新材料成形加工技术的研究开发，是近二、三十年来材料科学技术领域最为活跃的方向之一。先进制备与成型加工技术的出现与应用，加上了新材料的研究开发、生产和应用进程，促成了诸如微电子和生物医用材料等新兴产业的形成，促进了现代航天航空，交通运输，能源环保等高技术产业的发展。

先进工业国家对材料制备与成型加工技术的研究开发十分重视。美国制定了“为了工业材料发展计划”，其核心是开放先进的制备与成型加工技术，提高材料性能，降低生产成本，满足未来工业发展对材料的需求。德国开展的“21世纪新材料研究计划”将材料制备与成型加工技术列为六个重点内容之一。在欧盟的“第六框架”计划中，先进制备技术时新材料领域的研究重点之一。日本在20世纪90年代后期，先后实施了“超级金属”、“超钢铁”计划，重点是发展先进的制备加工技术，精确控制组织，大幅度提高材料的性能，达到减少材料用量、节省资源和能源的目的。同时开展本科学领域色前沿和基础研究，并综合利用相关学科基础理论和科技发展成果，提供预备新材料的新原理新方法，也是材料科学与工程学科自身发展的需求。

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3.2先进制造技术的特点

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现代的产品开发系统的特点是：采用现代设计理论与方法；进行全生命周期设计；设计全过程采用信息技术；加快采用新材料、新工艺；产品开发周期短，返工少，成本低，努力做到一次成功；产品有创新，在国际市场上有竞争能力。

而材料则由传统结构材料向高性能、复合化、结构功能一体化发展，尤其需要先进制备与成型加工技术及装备，可使材料的生产过程更加高效，节能和洁净。材料成形加工技术是以成形技术为手段、以材料为加工对象、以过程控制为质量保证措施、以实现产品制造为目的技术。以材料为加工对象的特点决定了材料科学也成为技术的基础知识，而以过程控制为质量保证措施这一特点，决定了控制理论也成为重要组成部分。因此，材料成形加工技术是以材料学科和自动化专业及计算机科学与技术等为基础进行发展的技术。此外，随着科学技术的发展和学科交叉，材料成形加工也紧密地依赖诸如数学、物理、化学、微电子、计算机、系统论、信息论、控制论及现代化管理等各门学科及其最新成就。

3.3先进制造技术原理

3.3.1材料的精确成形

金属材料的精确成形包括液态金属精确成形(铸)、金属材料塑性精确成形(锻)、金属材料的精确连接成形(焊)。

无机非金属材料的精确成形包括陶瓷精确成形(塑性滚压成形法、注浆成形法、粉料压力成形法和特种成形法四种)、玻璃精确成形(吹制法、拉制法、压制法和吹/压制法四种)等。

高分子材料的精确成形包括液态高分子材料精确成形(如环氧树脂的浇注成形等)，固态高分子材料精确成形(如塑料的注射成形、挤出成形等)。3.3.2快速成形技术

快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。快速成型（RP）的技术设想，即是利用连续层的选区固化生产三维实体。快速成型制造是将制品离散成为相互独立的层并将各层独立制造。快速成形技术是在计算机控制下，基于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形

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与制造的技术。从成形角度看，零件可视为“点”或“面”的叠加。从CAD电子模型中离散得到“点”或“面”的几何信息，再与成形工艺参数信息结合，控制材料有规律、精确地由点到面，由面到体地堆积零件。从制造角度看，它根据CAD造型生成零件三维几何信息，控制多维系统，通过激光束或其他方法将材料逐层堆积而形成原型或零件[7]。

3.3.3高分子材料加工技术

现代材料科学的范围定义为研究材料性质、结构和组成、合成和加工、材料的性能这四个要素以及它们之间的相互关系。高分子材料科学的基本任务是：研究高分子材料的合成、结构和组成与材料的性质、性能之间的相互关系；探索加工工艺和各种环境因素对材料性能的影响；为改进工艺，提高高分子材料的质量，合理使用高分子材料，开发新材料、新工艺和新的应用领域提供理论依据和基础数据。

3.4 工业机器人

工业机器人是一种可编程的智能型自动化设备，是应用计算机进行控制的替代人进行工作的高度自动化系统。最近，联合国标准化组织采用的机器人的定义是：“一种可以反复编程的多功能的、用来搬运材料、零件、工具的操作机”。在无人参与的情况下，工业机器人可以自动按不同轨迹、不同运动方式完成规定动作和各种任务。机器人和机械手的主要区别是：机械手是没有自主能力，不可重复编程，只能完成定位点不变的简单的重复动作；机器人是由计算机控制的，可重复编程，能完成任意定位的复杂运动。

3.5先进制造技术的发展趋势

轻量化、精确化、高效化将是未来材料成形加工技术的重要发展方向。新材料加工技术的主要发展方向包括以下几个方面[8]。

1）常规材料加工工艺的短流程化和高效化。

2）发展先进的成形加工技术，实现组织与性能的精确控制

3）材料设计（包括成分设计、性能设计与工艺设计）、制备与成形加工一体化 发展材料设计、制备与成型加工一体化技术，可以实现先进材料和零部件的高效，近终形，短流程成型。

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4）开发新型制备与成形加工技术，发展新材料和新产品

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块体非晶合金制备和应用技术、连续定向凝固成形技术、电磁约束成型技术、双结晶器连铸与充芯连铸复合技术、多坯料挤压技术、微成形加工技术等，是近年来开发的新型制备与成形加工技术。

5）发展计算机数值模拟与过程仿真技术，构建完善的材料数据库

高性能、高保真、高效率、多学科及多尺度是模拟仿真技术的努力目标，而微观组织模拟（从mm、μm到nm尺度）则是近年来研究的新热点课题。通过计算机模拟，可深入研究材料的结构、组成及其各物理化学过程中宏观、微观变化机制，并由材料成分、结构及制备参数的最佳组合进行材料设计。

6）材料的智能化制备与成形加工技术

材料的智能化制备与成形加工技术是1986年由美国材料科学界提出的“第三代”材料成形加工技术，20世纪90年代以来受到日本等先进工业国家的重视它通过综合利用计算机技术、人工智能技术、数据库技术和先进控制技术等，以成分、性能、工艺一体化设计与工艺控制方法，实现材料组织性能与成形加工质量，同时达到缩短研制周期、降低生产成本、减少环境负荷的目的。

材料的智能化制备与成形加工技术的研究尚处于概念形成与探索阶段，被认为是21世纪前期材料成形加工新技术中最富潜力的前沿研究方向之一。

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共 16 页 参考文献

[1]《材料成形技术基础》，西安交通大学 邢建东 陈金德，机械工业出版社2010.1第二版

[2]《机械制造基础》，赵建忠，北京理工大学出版社，2008.7:89-90 [3]百度文献.国内外焊接技术的发展前景.[2012-11-22].http://wenku.baidu.com/view/36674be19b89680202d82501.html [4] 《特种加工技术》，赵万生，高等教育出版社，2001.6第一版 [5]百度百科.高压水射流切割

[6] 张纹,蒋维波.特种加工技术的应用与发展趋势[ J ].农业装备技术, 2006, 32(3): 24225.[7] 谢建新等编著，材料加工新技术与新工艺，北京：冶金工业出版社，2004 [8]荣烈润，材料成形加工技术发展趋势，航空精密制造技术，2009年02期

第二篇：先进加工技术

工程训练报告

先进加工技术----3D打印

学院：机械与汽车工程学院

班级：机械13--4 姓名：姜晖

学号：201301011215

先进加工技术--------3D打印

众所周知，传统的打印技术及其所配套的打印设备只能进行简单或者稍微复杂的二维平面打印。然而，随着时代的发展，特别是对于加工效率，加工精度的要求日益增长的情况下，传统的二维打印越来越力不从心，在一次次高科技革命的推动下，3D打印应运而生。

3D打印，也称为3D立体打印技术，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印技术最早出现于20世纪90年代，是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。原理方面与传统的二维打印机相同，打印盒内装有粉末等打印材料与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物的一种快速成型技术。

相对于传统打印机，3D打印机所用原理基本相同，但是所用的原料并不相同，传统打印机所用的材料是墨粉和各种纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，当打印机与电脑连接后，在电脑进行控制下，按照设计人员设定的三维立体模型，将原材料一层一层叠加起来，将计算机的立体模型变为一个实实在在的立体产品。

3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

介绍了3D打印技术，就不得不介绍3D打印的工作过程.3D打印最重要的一个过程就是设计过程，3D打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。

其次便是相切面包一样，对模型进行切片处理：打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

打印机打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米来计算的。一般的厚度为100微米，即0.1毫米，也有部分打印机如ObjetConnex 系列还有三维 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时，当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。

传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品，而三维打印技术则可以以更快，更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。

完成以上步骤后，便只剩下完成打印了：三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样），要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：先用当前的三维打印机打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物，比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西（如可溶的东西）作为支撑物。

现行的3D打印有多种成型方法，每项各有利弊：

电子束是3D金属打印成型最快方法电子束快速成型技术目前还有一些技术难点尚待进一步研究，比如成型过程中废热高，金属构件中金相结构控制较为困难，特别是成型时间长，先凝固的部分经受的高温时间长，对金属晶态成长控制困难，进而引起大尺度构件应力复杂等等。

电子束成型对复杂腔体，扭转体，薄壁腔体等成型效果不佳，他的成形点阵精度在毫米级，所以成型以后仍然需要传统的精密机械加工，也需要传统的热处理，甚至锻造等等。

但电子束快速成型速度快，是目前3D金属打印类打印速度最快的，可达15KG／小时，设备工业化成熟度高，基本可由货架产品组合，生产线构建成本低，具有很强的工业普及基础，同时，电子束快速成型设备同时还能具有一定的焊接能力和金属构件表面修复能力，应用前景广泛。在发动机领域，目前美国和中国在电子束控制单晶金属近净形成型技术方面正积极研究，一旦获得突破，传统的单晶涡轮叶片生产困难和生产成本高的问题将获得极大的改善，从而大大提高航空发动机的性能，并对发动机研制改进等提供了极大的助力。

由于电子束成形精度受到电子束聚焦和扫描控制能力的限制，激光作为更高精度的能量介质引起高度重视，激光成形技术几乎是和电子束成形技术同步起步发展，但是，由于稳定的10KW以上级的大功率激光器到2008年才开始逐步工业化，所以激光成形技术在最近才出现喷涌的盛况。

激光数字成型技术主要有两个类别，一是激光近净成形制造（LENS）、金属直接沉积（DMD），这个类别的技术和电子束快速成型类似，也是利用控制扫描区域形成控制的熔融区，用金属丝或金属粉同步扫描点添加，金属熔融沉积，这项技术算电子束快速成型的高精度的进化成果，激光的扫描点阵精度可以比电子束高一个数量级，可以得到更高精度的零件，从而进一步减少材料的耗量和机械加工的需求，同时它还能保留电子束快速成型的打印速度快的优势。

这类区域熔融的技术需要大尺度的腔体提供零件加工所需的真空环境，这限制了加工零件的尺寸，激光熔融区的大小和功率直接相关，越大形的构件加工能力要求越高，由于电子束对金属的热效应深度比较大，而激光热效应深度较小，激光成形时胚体受热和散热状况要好于电子束，因此它能形成很薄的熔化区和更细密均匀的沉积构造，凝固过程中的金相结构更容易控制，热应力复杂度要低很多，可以制造更精确的形状和更复杂零件，也能制造较薄壁的零件类型。美DRAPA，洛克希德先进制造技术中心，和飞利浦、宾州大学等于2013年演示的先进制造

DM概念，就是基于这类技术基础。

激光3D打印几乎可直接加工出工业零件

目前主流的激光打印机是利用硒鼓静电吸附墨粉，激光扫描熔融墨粉形成图像的，这种打印方式精度可达300PPI，利用激光打印和粉末冶金技术结合，新一代的最有希望的最精密成型的技术是以直接金属激光烧结（Direct metal laser sintering，DMLS）和选区激光（selective laser sintering，SLS）为代表的激光精密数字成形。这两者都是在基底铺设金属粉末，由激光扫瞄烧结，所不同的是，直接烧结是边铺粉边烧，而选区烧结是先铺整层粉末，然后激光扫描烧结，这种烧结每次沉积厚度约20－100微米，通过反复多次的沉积最终获得三维立体的零件。

激光精密成形的优点是精度高，成形点阵可以小于0.01毫米，可以得到近似平滑的表面，能够处理空腔，薄壁等复杂空间扭转体，和相互交叉穿透的复杂空腔和管路，几乎可以加工出直接应用的工业零件。

激光3D打印零件强度略小于锻造机加件

高精度激光烧结对激光的功率要求中等，烧结点温度虽然高，但是点阵小，每点阵金属熔融凝固量很少，全过程热释放低，材料胚体温度接近常温区，较少形成复杂的热应力情况，金属凝固形成的金相较为均匀细密，大多为细小的晶格态，类似于经过锻造的金属构件，获得金属零件强度略小于锻造机加件。

美国德州大学奥斯汀分院最早于1986年提出SLS的专利，由DTM公司提供商用设备，美国麻省理工1988年提出DMLS的概念和专利，但目前商用化设备主要的供应商都来源于欧洲，德国EOS略占优势，MTT 公司和 Concept Laser 公司也具有很强的竞争力。中国于1998年以后开始开展SLS方面的研究，2000年以后，随着商品化光纤激光器的成熟，国内在SLS方面取得一定成果，2004年起，有至少3家公司和单位提出SLS技术应用化的专利，在航空领域因材料强度方面的问题，早期的应用主要在快速建立冶金应用模具方面。

作为一种主流的高新技术，3D打印有着非常广阔的应用领域：军工，航天，医学，甚至于建筑行业，均存在着3D打印技术的影子.3D打印技术目前在全球也是前沿技术和前沿应用，最尖端的航空工业对这种技术最为关注也最严谨，美国90年代中期就获得这类技术的工业尝试，但是他们一直称为近净成型加工技术，F－22,F－35都有应用，不过因为一些加工工艺等原因，美国也没有能大规模应用，但美国将这一技术一直作为先进制造技术而由美国国防高级研究计划局（DRAPA）牵头，组织美国30多家企业对这一技术长期研究。

美国如此重视，我国自然也不甘落后。最近几年，中国航空工业捷报频传，先进战斗机歼-20，歼-31，舰载机歼-15，运输机运-20一大批高新机不断诞生，接踵而出，最为引人关注的是，在2013年全球3D打印热潮中，以北航和西工大两个科研主体带动，沈飞、成飞、西飞等数家航空制造企业为主体，成为全球第二个能够在实际应用中利用3D打印技术制造飞机零件的国家。

与其他的高新技术一样，3D打印技术也有着自身的缺点和不足之处。

3D打印零件强度还难以作为飞机受力构件

3D打印概念的出现是一种制造工业领域革命性的新技术，目前的诸多成形手段和方法都有各自的具体优点和缺陷，在航空领域，选择烧结SLS技术看起来潜力最大，应用前景最广泛，它的材料适应范围最广，从铝合金、钛合金、高强度钢、高温合金到陶瓷都能处理，但是它属于微观粉末冶金的范畴，快速成形中，粉末冶金技术中因熔融——凝固过程过快，成形体中容易夹杂空穴，未完全熔融的粉末，胚体缺陷还有可能包括激光扫描线方向形成的熔融——凝固不均匀金相微观线状晶格排列，这些都会严重影响了成形件的强度。

目前激光选区成形的构件大多都只能达到同牌号金属铸造的强度水平，虽然这已经能让构件进入正常的应用领域，但显然要承担象飞机这样的主要结构受力构件还是有很大限制的。

3D金属打印零件表面还需进一步机械加工直接金属激光烧结DMLS技术因为直接用激光熔融金属丝沉积，金属本身是致密体重熔，不易产生粉末冶金那样的成形时的空穴，这个技术生产的构件致密度可达99％以上，接近锻造的材料胚体，目前国际国内都主要利用这种技术制造高受力构件，它能达到同牌号金属最 高强度的90～95％左右的水平，接近一般锻造构件。

目前的金属3D打印构件都不能直接形成符合要求的零件表面，它都必须经过表面的机械加工，去除表面多余的，不连续的，不光滑的金属，才能作为最终使用的零件，因此，尽管3D打印可以获得复杂的空间结构和一些复杂的管路和腔体，但是这些管路和腔体的机械加工很有可能无法进行，其零件的重量效率，管路流动效率等方面不一定能够满足实际需求，因此，尽管3D打印可能能一步直接完成很多复杂零件的成形，但其还不具备直接取代传统机械加工的能力。

3D打印对飞机大型构件制造还存在问题

直接成形的金属零件在生产过程中因为反复经受局部接近熔点温度受热，内部热应力状态复杂，在成形某些大型细长体，薄壁体金属构件时，应力处理和控制还不能满足要求，实际上到目前为止一直影响3D打印在航空业的应用也正是因为这个原因。

美国从1992年开始就不断利用这类技术希望能够直接生产飞机用的大型框架，粱绗，整体壁板等，正是因为应力复杂，大型构件成形过程中或成形后会产生严重变形，严重到无法使用。所以3D打印技术尽管很早就出现了，但国外航空工业界还持有相当的保守态度也是有原因的。激光3D打印工业化面临精细度难题目前激光成形技术面临工业化的两个方向相互间有矛盾，一是打印精细度，目前的打印精细度SLS最高，基本在1～0.1毫米左右，而其他技术加工生成的零件表面精度则在0.8～5毫米之间，目前市场销售的2D激光打印机点阵精度在1200DPI左右即0.02毫米，这个精度可以获得近似光滑的曲面，提高精度受到打印耗材粉末的粒径粗细和激光熔融金属液态滴状表面张力影响，要把精度提高到0.1毫米以下还有很大困难，不过铺粉预处理、激光超快速融化——凝固等技术的出现会为提高激光成形的精度有很大帮助。

激光3D打印工业化面临打印速度难题另一个发展方向则是提高打印速度，目前激光打印的速度还是较慢的，每小时印重量大多都在1公斤以下，最好水平也只有9公斤／小时左右，要实现工业化生产，特别是大规模化生产，这个速度是不够的，现在的激光成形基本还是单光头单层铺粉作业，未来为了提高打印速度和应对超大型构件打印，已经有多光头多层铺粉同步打印的设计出现。

激光成形目前尚属于单一技术应用，但是在工业界，激光冲击强化在冶金方面应用已经有10几年的历史了，激光打印成形实际上很有希望能够直接集成激光冲击强化，激光淬火等技术，它能让激光成形的构件更加致密，且具有高级别的强度，实际上激光3D打印机都能简单的通过软件控制来实现激光冲击强化的功能。

现在3D打印技术还只是露出第一缕曙光

新的制造方法需要新的一系列处理工艺配合，3D打印目前只能算一丝曙光，真正达到大规模应用产生效益，还需要很长的时间发展和积累。

3D打印技术的出现是信息革命在攻克传统工业的最后堡垒的终结的冲锋号，因而引发了一系列的科学技术领域研究的新课题，激光粉末冶金，微沉积金相学，微观淬火、锻造，激光冲击强化等一系列机械制造，冶金等领域的课题将会让已经暮气沉沉的传统冶金科学，和制造科学领域重新充满发展的动力，在未来的数十年间，谁在这些技术领域获得应用化的实际成果，可能会影响和颠覆现有的制造工业的基本面貌,未来可谓潜力无限。

第三篇：材料先进加工技术

1.快速凝固

快速凝固技术的发展，把液态成型加工推进到远离平衡的状态，极大地推动了非晶、细晶、微晶等非平衡新材料的发展。传统的快速凝固追求高的冷却速度而限于低维材料的制备，非晶丝材、箔材的制备。近年来快速凝固技术主要在两个方面得到发展：①利用喷射成型、超高压、深过冷，结合适当的成分设计，发展体材料直接成型的快速凝固技术；②在近快速凝固条件下，制备具有特殊取向和组织结构的新材料。目前快速凝固技术被广泛地用于非晶或超细组织的线材、带材和体材料的制备与成型。2.半固态成型

半固态成型是利用凝固组织控制的技术.20世纪70年代初期，美国麻省理工学院的Flemings教授等首先提出了半固态加工技术，打破了传统的枝晶凝固式，开辟了强制均匀凝固的先河。半固态成型包括半固态流变成型和半固态触变成形两类：前者是将制备的半固态浆料直接成型，如压铸成型（称为半固态流变压铸）；后者是对制备好的半固态坯料进行重新加热，使其达到半熔融状态，然后进行成型，如挤压成型（称为半固态触变挤压）3.无模成型

为了解决复杂形状或深壳件产品冲压、拉深成型设备规模大、模具成本高、生产工艺复杂、灵活度低等缺点，满足社会发展对产品多样性（多品种、小规模）的需求，20世纪80年代以来，柔性加工技术的开发受到工业发达国家的重视。典型的无模成型技术有增量成型、无摸拉拔、无模多点成型、激光冲击成型等。4.超塑性成型技术

超塑性成型加工技术具有成型压力低、产品尺寸与形状精度高等特点，近年来发展方向主要包括两个方面：一是大型结构件、复杂结构件、精密薄壁件的超塑性成型，如铝合金汽车覆盖件、大型球罐结构、飞机舱门，与盥洗盆等；二是难加工材料的精确成形加工，如钛合金、镁合金、高温合金结构件的成形加工等。5.金属粉末材料成型加工

粉末材料的成型加工是一种典型的近终形、短流程制备加工技术，可以实现材料设计、制备预成型一体化；可自由组装材料结构从而精确调控材料性能；既可用于制备陶瓷、金属材料，也可制备各种复合材料。它是近20年来材料先进制备与成型加工技术的热点与主要发展方向之一。自1990年以来，世界粉末冶金年销售量增加了近2倍。2003年北美铁基粉末。相关的模具、工艺设备和最终零件产品的销售额已达到91亿美元，其中粉末冶金零件的销售为64亿美元。美国企业生产的粉末冶金产品占全球市场的一半以上。可以预见，在较长一段时间内，粉末冶金工业仍将保持较高的增长速率。粉末材料成型加工技术的研究重点包括粉末注射成型胶态成型、温压成型及微波、等离子辅助低温强化烧结等。6.陶瓷胶态成型

20世纪80年代中期，为了避免在注射成型工艺中使用大量的有机体所造成的脱脂排胶困难以及引发环境问题，传统的注浆成型因其几乎不需要添加有机物、工艺成本低、易于操作制等特点而再度受到重视，但由于其胚体密度低、强度差等原因，他并不适合制备高性能的陶瓷材料。进入90年代之后，围绕着提高陶瓷胚体均匀性和解决陶瓷材料可靠性的问题，开发了多种原位凝固成型工艺，凝胶注模成型工艺、温度诱导絮凝成形、胶态振动注模成形、直接凝固注模成形等相继出现，受到严重重视。原位凝固成形工艺被认为是提高胚体的均匀性，进而提高陶瓷材料可靠性的唯一途径，得到了迅速的发展，已逐步获得实际应用。

7.激光快速成型

激光快速成形技术，是20实际90年代中期由现代材料技术、激光技术和快速原型制造术相结合的近终形快速制备新技术。采用该技术的成形件完全致密且具有细小均匀的内部组织，从而具有优越的力学性能和物理化学性能，同时零件的复杂程度基本不受限制，并且可以缩短加工周期，降低成本。目前发达国家已进入实际应用阶段，主要应用于国防高科技领域。国内激光快速成形起步稍晚于发达国家，在应用基础研究和相关设备建设方面已有较好的前期工作，具备了通过进一步研究形成自身特色的激光快速成形技术的条件。8.电磁场附加制备与成型技术

在材料的制备与成形加工过程中，通过施加附加外场（如温度场、磁场、电场、力场等），可以显著改善材料的组织，提高材料的性能，提高生产效率。典型的温度场附加制备与形加工技术有熔体过热处理、定向凝固技术等；典型的力场附加制备与成形技术有半固态加工等；典型的电磁场附加制备与成形加工技术有电磁铸轧技术、电磁连铸技术、磁场附加热处理技术、电磁振动注射成形技术等。近年来，有关电磁场附加制备与成形加工技术的研究在国际上已形成一门新的材料科学分支——材料电磁处理，并且得到迅速发展。9.先进连接技术

①铝合金激光焊接 ②镁合金激光焊接

③机器人智能焊接 10.表面改质改性

在材料的使用过程中，材料的表面性质和功能非常重要，许多体材料的失效也往往是从表面开始的。通过涂覆（或沉积、外延生长）表面薄层材料或特殊能量手段改变原材料表面的结构（即对处理进行表面改性），赋予较廉价的体材料以高性能、高功能的表面，可以大大提高材料的使用价值和产品的附加值，是数十年来材料表面加工处理研究领域的主要努力方向。

材料加工技术的总体发展趋势，可以概括为三个综合，即过程综合、技术综合、学科综合。由于上述材料加工技术的总体发展趋势，可以预见，在今后较长一段时间内，材料制备、成型与加工技术的发展将具有以下两个主要特征：（1）性能设计与工艺设计的一体化。（2）在材料设计、制备、成型与加工处理的全过程中对材料的组织性能和形状尺寸进行精确控制。

实际上，第一个特征实现材料技术的第五次革命、进入新材料设计与制备加工工艺时代的标志。实现第二个特征则要求具备两个基本条件：一是计算机模拟仿真技术的高度发展；二是材料数据库的高度完备化。基于上述材料加工技术的总体发展趋势和特征，金属材料加工技术的主要发展方向包括以下几个方面。1）常规材料加工工艺的短流程化和高效化。

打破传统材料成形与加工模式，工艺环节，实现近终形、短流程的连续化生产提高生产效率。例如，半固态流变成形、连续铸轧、连续铸挤等是将凝固与成形两个过程合二为一，实行精确控制，形成以节能、降耗、提高生产效率为主要特征的新技术和新工艺。

目前国外铝合金和镁合金半固态加工技术已经进入较大规模工业应用阶段。铝合金半固态成型方法主要有流变压铸

2）发展先进的成形加工技术，实现组织与性能的精确控制

例如，非平衡凝固技术、电磁铸轧技术、电磁连铸技术、等温成形技术、低温强加工技术、先进层状复合材料成形、先进超塑性成形、激光焊接、电子束焊接、复合热源焊接、扩散焊接、摩擦焊接等先进技术，实现组织与性能的精确控制，不仅可以提高传统材料的使用性能，还有利于改善难加工材料的加工性能，开发高附加值材料。

3）材料设计（包括成分设计、性能设计与工艺设计）、制备与成形加工一体化

发展材料设计、制备与成型加工一体化技术，可以实现先进材料和零部件的高效，近终形，短流程成型。典型的技术有喷射技术、粉末注射成形、激光快速成型等，是不锈钢、高温合金、钛合金、难熔金属及金属间化合物、陶瓷材料、复合材料、梯度功能材料零部件制备成型加工的研究热点。材料设计、制备与成形加工的一体化，是实现真正意义上的全过程的组织性能精确控制的前提和基础。

4）开发新型制备与成形加工技术，发展新材料和新产品

块体非晶合金制备和应用技术、连续定向凝固成形技术、电磁约束成型技术、双结晶器连铸与充芯连铸复合技术、多坯料挤压技术、微成形加工技术等，是近年来开发的新型制备与成形加工技术。这些技术在特种高性能材料或制品的制备与成形技术加工方面具有各自的特色，受到国内外的广泛关注。

5）发展计算机数值模拟与过程仿真技术，构建完善的材料数据库 随着计算机技术的发展，计算材料科学已成为一门新兴的交学科，是除实验和理论外解决材料科学中实际问题的第3个重要研究方法。它可以比理论和实验做得更深刻、更全面、更细致，可以进行一些理论和实验暂时还做不到的研究。因此，基于知识的材料成形工艺模拟仿真是材料科学与制造科学的前沿领域和研究热点。根据美国科学研究院工程技术委员会的测算, 模拟仿真可提高产品质量5～15倍，增加材料出品率25％，降低工程技术成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，提高投入设备利用率30%～60%，缩短产品设计和试制周期30% ～60%等。目前，模拟仿真技术已能用在压力铸造、熔模铸造等精确成形加工工艺中，而焊 接过程的模拟仿真研究也取得了可喜的进展。高性能、高保真、高效率、多学科及多尺度是模拟仿真技术的努力目标，而微观组织模拟（从mm、μm到nm尺度）则是近年来研究的新热点课题。通过计算机模拟，可深入研究材料的结构、组成及其各物理化学过程中宏观、微观变化机制，并由材料成分、结构及制备参数的最佳组合进行材料设计。计算材料科学的研究范围包括从埃量级的量子力学计算到连续介质层次的有限元或有限差分模型分析，此范围可分为4个层次：纳米级、微观、介观及宏观层次。在国外，多尺度模拟已在汽车及航天工业中得到应用。铸件凝固过程的微观组织模拟以晶粒尺度从凝固热力学与结晶动力学两方 面研究材料的组织和性能。20世纪90年代铸造微观模拟开始由试验研究向实际应用发展，国内的研究虽处于起步阶段，但在用相场法研究铝合金枝晶生长、用Cellular Automaton 法研究铝合金组织演变和汽车球墨铸铁件微观组织与性能预测等方面均已取得重要进展。锻造过程的三维晶粒度预测也有进展。6）材料的智能化制备与成形加工技术

材料的智能化制备与成形加工技术是1986年由美国材料科学界提出的“第三代”材料成形加工技术，20世纪90年代以来受到日本等先进工业国家的重视它通过综合利用计算机技术、人工智能技术、数据库技术和先进控制技术等，以成分、性能、工艺一体化设计与工艺控制方法，实现材料组织性能与成形加工质量，同时达到缩短研制周期、降低生产成本、减少环境负荷的目的。

材料的智能化制备与成形加工技术的研究尚处于概念形成与探索阶段，被认为是21世纪前期材料成形加工新技术中最富潜力的前沿研究方向之一。其他的材料先进制备与成形加工前沿技术

电磁软接触连铸、钛合金连铸连轧技术、高性能金属材料喷射成形技术、轻合金半固态加工技术、泡沫铝材料制备、钢质蜂窝夹芯板扩散-轧制复合、金属超细丝材制备技术、超细陶瓷粉末燃烧合成、模具表面渗注镀复合强化、金属管件内壁等离子体强化技术、钛合金激光熔覆技术、非纳米晶复合涂层制备技术等。

第四篇：数控加工技术论文

攀枝花学院专科毕业论文（设计）

摘要

摘 要

多媒体教学在当今教育教学过程中有着举足轻重的地位，而多媒体课件的运用是多媒体教学过程中非常重要的一个组成部分。通过图片、声音、影片等多种媒体的组合，刺激学生的感官，以取得良好的教学效果。因此，多媒体课件的设计和制作也成为了广大教师必须掌握的一门技能。

本文运用了Microsoft公司开发的PowerPoint这种多媒体制作软件,为《数控加工技术》这门课制作了多媒体教学课件。PowerPoint是课件开发的重要平台，也是目前应用最多、最广的课件制作软件。针对当前课件制作状况，文章提出要充分发挥PowerPoint的优势，应当制作形同板书的、能反映课堂重点内容的幻灯片；合理选用链接按钮，力求链接按钮形式统一、含义一致；合理安排同一张幻灯片中内容及链接按钮的呈现顺序和存现状态，从而实现在多媒体教学模式下，更好地表现课程所要表现的内容，使课堂气氛生动而有趣。

关键字 数控加工技术课件,多媒体,PowerPoint2010

I 攀枝花学院专科毕业论文（设计）

ABSTRACT

ABSTRACT

Multimedia teaching has a significant place in today's educational process of teaching and the use of multimedia courseware is a very important part of a multimedia teaching process.Stimulate students' senses through a combination of pictures, sounds, videos and other media, in order to achieve good teaching results.Therefore, the design and production of multimedia courseware has also become the majority of teachers need to master a skill.In this paper, developed by Microsoft PowerPoint This multimedia software, multimedia courseware production CNC machining technology, this course.PowerPoint is an important platform for courseware development, is currently the most widely used, most widely used courseware authoring software.The current state of courseware production, the paper proposes to give full play to the advantages of the PowerPoint, shall make the slide just like writing on the blackboard, to reflect the content of classroom focus;reasonable selection of the link button, and strive to link button to the form of a unified, consistent meaning;reasonable arrangements with a slide the contents of the film content and the presentation order of the link button and save the current state, in order to achieve better performance of the course to be the performance of multimedia teaching mode, the classroom atmosphere is lively and interesting.Keywords CNC machining technology courseware, multimedia, PowerPoint2010

II 攀枝花学院专科毕业论文（设计）

目录

目 录

摘 要.............................................................I ABSTRACT..........................................................II 引 言..........................................................1

1.1多媒体课件的制作意义...........................................1 1.2 开发环境.....................................................2 2 数控加工技术简介................................................3

2.1 数控加工的特点................................................3 2.2 数控机床.....................................................3 2.3 数控加工.....................................................4 2.4 数控编程系统..................................................5 2.5 CAD/CAM系统..................................................5

2.5.1 加工工艺的确定...........................................6 2.5.2 加工模型建立.............................................6 2.5.3 刀具轨迹的生成...........................................7 2.5.4 后期G代码的生成.........................................7 课题的提出及课件设计思路........................................8

3.1课题的提出....................................................8 3.2 课件设计思路..................................................8 4 课件制作过程...................................................10

4.1 制作准备....................................................10 4.2 创建演示文稿.................................................10

4.2.1 启动 PowerPoint..........................................10 4.2.2 建立大纲...............................................10 4.2.3 保存...................................................11 4.2.4 格式化演示文稿..........................................11 4.2.5 插入图片...............................................11 关键技术实现...................................................12

5.1 素材采集....................................................12 5.2 主页设计....................................................12 6 课件制作过程中出现的问题及解决方案.............................14

6.1 字体不统一...................................................14 6.2 将表格插入到幻灯片中..........................................14 6.3 抢救丢失的文稿...............................................15 7 课件打包........................................................16 总 结............................................................19 参考文献..........................................................20 致 谢............................................................21 攀枝花学院专科毕业论文（设计）

引言 引 言

多媒体的含义是“多种媒体”，其英文Multimedia一词的译文。媒体通常指传递信息的载体。多媒体计算机可以把文本、声音、图形、图像、动画视频等多种媒体集成在一起，因而在教学中得到迅速发展。同时利用人机交互使教师可以根据课堂即时反馈的信息灵活控制教学内容，使学生能够直接参与，在学习活动中出于一种积极的、主动的精神状态，从而取得良好的教学效果。

1.1多媒体课件的制作意义

多媒体课件是指应用了多种媒体（包括文字、声音、图像、图形、动画、视频等）的新型课件，它是以计算机为核心，交互地综合处理文字、声音、图像、图形、动画、视频等多种信息的一种教学软件。它可以给学生提供鲜活的形象，这便于对抽象内容的理解。它把文本、图形、动画、视频图像、声音等多种媒体结合起来，信息容量大，表现形式灵活，又有非线性和交互性的特点，给学生带来了一种全新的环境和认知方式，也产生了一种新的以学为中心的教学设计，这种教学设计的目的在于促使学生对知识意义的主动建构，成为信息加工的主体。

计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction 简称CAI）手段的出现，给中学地理课堂教学带来了一次革命，它将传统的电教手段融为一体，不仅能演示播放音像、动画，而且具有交互功能，有利于突破教材重难点、活跃课堂气氛、调动学生参与、提高教学效果等。近年来，CAI课件开发平台呈现出明显的多样化趋势，如PowerPoint、Author ware、Flash、“课件大师”等，各种多媒体制作软件各显神通，各有千秋。但目前课堂教学中应用最多、最广的当属PowerPoint课件。应用PowerPoint制作课件简单易学；且在Windows环境下，PowerPoint是创建演示文稿最方便的工具软件，并且支持视频和声音，可在演示文稿的幻灯片中地插入表格、图像、声音、文本文件等多媒体信息;用PowerPoint制作的课件费时较少；且在课堂应用中，用PowerPoint所制作的课件操作简便、修改方便，课件的共享性强;PowerPoint通过超级链接实现交互，具有一定的交互性，适合制作对动画要求不高的演示课件。由于数控学科机械性东西较多，学生难以进行广泛的观察和深入的体验。这就决定课堂需要经常使用现代教学媒体，扩大学生的视野，扩展教学信息传递的通道，提高信息的传递和接受速度，从而缩短认知结构，突出数控加工技术教学重点，突破数控加工技术 攀枝花学院专科毕业论文（设计）

引言

教学难点，使抽象事物具体化、形象化，提高学习兴趣，方便师生的教与学活动，提升课堂效率。而PowerPoint的上述优势决定了PowerPoint不仅基本能满足上述需要；而且也使地理教师因经常使用现代教学媒体而需要大量制作地理课件成为可能。

本文拟就运用多媒体制作软件PowerPoint来对《数控加工技术》课程进行多媒体课件制作，更好地解决了课堂互动效果差的缺点，使得理论知识形象化，让学生兴致勃勃地来学习这门课程。

1.2 开发环境

操作系统 Windows 2000/XP/win7 开发工具 PowerPoint 硬件配置 CPU内存 128MB RAM硬盘 1GB

：Pentium 2.80GHz或以上 以上 以上磁盘空间 2 攀枝花学院专科毕业论文（设计）

数控加工技术简介数控加工技术简介

2.1 数控加工的特点

数控加工，也称之为NC（Numerical Control）加工，是以数值与符号构成的信息，控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致。也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的。数控加工具有如下优点：

① 提高生产效率；

② 不需熟练的机床操作人员； ③ 提高加工精度并且保持加工质量； ④ 可以减少工装卡具；

⑤ 可以减少各工序间的周转，原来需要用多道工序完成的工件，数控加工一次装夹完成加工，缩短加工周期，提高生产效率；

⑥ 容易进行加工过程管理； ⑦ 可以减少检查工作量； ⑧ 可以降低废、次品率；

⑨ 便于设计变更，加工设定柔性；

⑩ 容易实现操作过程的自动化，一个人可以操作多台机床； ⑪ 操作容易，极大减轻体力劳动强度

随着制造设备的数控化率不断提高，数控加工技术在我国得到日益广泛的使用，在模具行业，掌握数控技术与否及加工过程中的数控化率的高低已成为企业是否具有竞争力的象征。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统的质量。

2.2 数控机床

20世纪40年代末，美国开始研究数控机床，1952年，美国麻省理工学院（MIT）伺服机构实验室成功研制出第一台数控铣床，并于1957年投入使用。这是制造 攀枝花学院专科毕业论文（设计）

数控加工技术简介

技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代开始。数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究的发展。我国于是1958年开始研制数控机床，成功试制出配有电子数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。经过几十年的发展，目前的数控机床已经在工业界得到广泛应用，在模具制造行业的应用尤为普及。

数控机床种类繁多，模具制造常用数控加工机床有：数控铣床、数控电火花成型机床、数控电火花线切割机床、数控磨床和数控车床。数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其它辅助系统组成。控制系统用于数控机床的运算、管理和控制，通过输入介质得到数据，对这些数据进行解释和运算并对机床产生作用；伺服系统根据控制系统的指令驱动机床，使刀具和零件执行数控代码规定的运动；检测系统则是用来检测机床执行件（工作台、转台、滑板等）的位移和速度变化量，并将检测结果反馈到输入端，与输入指令进行比较，根据其差别调整机床运动；机床传动系统是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置；辅助系统种类繁多，如：固定循环（能进行重复加工）、自动换刀（可交换指定的刀具）、传动间隙补偿（补偿机械传动系统产生的间隙误差）等等。

2.3 数控加工

数控加工是将待加工零件进行数字化表达，数控机床按数字量控制刀具和零件的运动，从而实现零件加工的过程。

被加工零件采用线架、曲面、实体等几何体来表示，CAM系统在零件几何体基础上生成刀具轨迹，经过后处理生成加工代码，将加工代码通过传输介质传给数控机床，数控机床按数字量控制刀具运动，完成零件加工。其过程如下图所示：

【零件信息】→【CAD系统造型】→【CAM系统生成加工代码】→【数控机床】→【零件】

① 零件数据准备：系统自己设计和造型功能或通过数据接口传入CAD数据，如STEP，IGES，SAT，DXF，X-T等；在实际的数控加工中，零件数据不仅仅来自图纸，特别在广泛采用Internet网的今天，零件数据往往通过测量或通过标准数据接口传输等方式得到。

② 确定粗加工、半精加工和精加工方案。③ 生成各加工步骤的刀具轨迹。④ 刀具轨迹仿真。攀枝花学院专科毕业论文（设计）

数控加工技术简介

⑤ 后期处理输出加工代码。⑥ 输出数控加工工艺技术文件。⑦ 传给机床实现加工。

2.4 数控编程系统

数控加工机床与编程技术两者的发展是紧密相关的。数控加工机床的性能提升推动了编程技术的发展，而编程手段的提高也促进了数控加工机床的发展，二者相互依赖。现代数控技术下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向发展，而编程方式也越来越丰富。

数控编程可分为机内编程和机外编程。机内编程指利用数控机床本身提供的交互功能进行编程，机外编程则是脱离数控机床本身在其他设备上进行编程。机内编程的方式随机床的不同而异，可以以“手工”的形式分行输入控制代码（手工编程）、交互方式输入控制代码（会话编程）、图形方式输入控制代码（图形编程），甚至可以语音方式输入控制代码（语音编程）或通过高级语言方式输入控制代码（高级语言编程）。但机内编程一般来说只适用于简单形体，而且效率较低。机外编程也可以分成手工编程、计算机辅助APT编程和CAD/CAM编程等方式。机外编程由于其可以脱离数控机床进行数控编程，相对机内编程来说效率较高，是普遍采用的方式。随着编程技术的发展，机外编程处理能力不断增强，已可以进行十分复杂形体的灵敏控制加工编程。

随着微电子技术和CAD技术的发展，自动编程系统也逐渐过渡到以图形交互为基础的与CAD集成的CAD/CAM系统为主的编程方法。与以前的语言型自动编程系统相比，CAD/CAM集成系统可以提供单一准确的产品几何模型，几何模型的产生和处理手段灵活、多样、方便，可以实现设计、制造一体化。虽然数控编程的方式多种多样，毋庸置疑，目前占主导地位的是采用CAD/CAM数控编程系统进行编程。

2.5 CAD/CAM系统

20世纪90年代以前，市场上销售的CAD/CAM软件基本上为国外的软件系统。90年代以后国内在CAD/CAM技术研究和软件开发方面进行了卓有成效的工作，尤其是在以PC机动性平台的软件系统。其功能已能与国外同类软件相当，并在操作性、本地化服务方面具有优势。

一个好的数控编程系统，已经不是一种仅仅是绘图，做轨迹，出加工代码，他还是一种先进的加工工艺的综合，先进加工经验的记录，继承，和发展。攀枝花学院专科毕业论文（设计）

数控加工技术简介

北航海尔软件公司经过多年来的不懈努力，推出了CAXA制造工程师数控编程系统。这套系统集CAD、CAM于一体，功能强大、易学易用、工艺性好、代码质量高，现在已经在全国上千家企业的使用，并受到好评，不但降低了投入成本，而且提高了经济效益。CAXA制造工程师数编程系统，现正在一个更高的起点上腾飞。CAM系统的编程基本步骤如下：

① 理解二维图纸或其它的模型数据 ② 建立加工模型或通过数据接口读入 ③ 确定加工工艺（装卡、刀具等）④ 生成刀具轨迹 ⑤ 加工仿真

⑥ 后期处理生成NC代码 ⑦ 输出加工代码 ⑧ 现在分别予以说明。

2.5.1 加工工艺的确定

加工工艺的确定目前主要依靠人工进行，其主要内容有： ① 核准加工零件的尺寸、公差和精度要求 ② 确定装夹位置 ③ 选择刀具 ④ 确定加工路线 ⑤ 选定工艺参数

2.5.2 加工模型的建立

利用CAM系统提供的图形生成和编辑功能将零件的被加工部位绘制计算机屏幕上。作为计算机自动生成刀具轨迹的依据。

加工模型的建立是通过人机交互方式进行的。被加工零件一般用工程图的形式表达在图纸上，用户可根据图纸建立三维加工模型。针对这种需求，CAM系统应提供强大几何建模功能，不仅应能生成常用的直线和圆弧，还应提供复杂的样条曲线、组合曲线、各种规则的和不规则的曲面等的造型方法，并提供种过渡、裁剪、几何变换等编辑手段。

被加工零件数据也可能由其他CAD/CAM系统传入，因此CAM系统针对此类需求应提供标准的数据接口，如DXF、IGES、STEP等。由于分工越来越细，企业之间的协作越来越频繁，这种形式目前越来越普遍。攀枝花学院专科毕业论文（设计）

数控加工技术简介

被加工零件的外形不可能是由测量机测量得到，针对此类的需求，CAM系统应提供读入测量数据的功能，按一定的格式给出的数据，系统自动生成零件的外形曲面。

2.5.3 刀具轨迹的生成

建立了加工模型后，即可利用CAXA制造工程师系统提供的多种形式的刀具轨迹生成功能进行数控编程。CAXA制造工程师中提供了十余种加工轨迹生成的方法。用户可以根据所要加工工件的形状特点、不同的工艺要求和精度要求，灵活的选用系统中提供的各种加工方式和加工参数等，方便快速地生成所需要的刀具轨迹即刀具的切削路径。CAXA制造工程师在研制过程中深入工厂车间并有自己的实验基地，它不仅集成了北航多年科研方面的成果，也集成了工厂中的加工工艺经验，它是二者的完美结合。在CAXA制造工程师中做刀具轨迹，已经不是一种单纯的数值计算，而是工厂中数控加工经验的生动体现，也是你个人加工经验的积累，它人加工经验的继承，为满足特殊的工艺需要，CAXA制造工程师能够对已生成的刀具轨迹进行编辑。CAXA制造工程师还可通过模拟仿真检验生成的刀具轨迹的正确性和是否有过切产生。并可通过代码较核，用图形方法检验加工代码的正确性。

2.5.4 后期G代码的生成

在屏幕上用图形形式显示的刀具轨迹要变成可以控制机床的代码，需进行所谓后期处理。后期处理的目的是形成数控指令文件，也就是平我们经常说的G代码程序或NC程序。CAXA制造工程师提供的后期处理功能是非常灵活的，它可以通过用户自己修改某些设置而适用各自的机床要求。用户按机床规定的格式进行定制，即可方便地生成和特定机床相匹配的加工代码。攀枝花学院专科毕业论文（设计）

课题的提出及课件设计思路课题的提出及课件设计思路

3.1课题的提出

数控技术是现代制造技术的基础，它的广泛应用使普通机械被数控机械所代替，使全球制造业发生了根本变化。数控技术的水准、拥有和普及程度已经成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志之一。

《数控加工技术》根据全国专门课开发指导委员会制定的数控加工技术课程的基本要求和教材编写大纲，遵循“理论联系实际，体现应用性、实用性、综合性和先进性，激发创新”的原则而编写的，着重培养学生的数控加工技术应用能力。该书先从数控加工技术基础和数控机床各组成部分的基本控制原理及其结构人手，重点突出数控车削、数控铣削、加工中心加工、数控特种加工等所用数控设备的分类、结构特点、主要功能、适用加工对象、数控加工工艺及工装、程序编制和加工实例等内容。最后还介绍了数控自动编程技术和数控加工应用技术等内容。

3.2 课件设计思路

PPT是一种教学辅助软件，是一种工具。一个工具的好用与否，要依据相应的需求来定。也就是说，无论好与不好，都是相对的。毋庸置疑，PPT以它简便易操作的优点成为了大多教师制作课件的首选软件，同时运用得好的PPT通过视听结合、声像并茂的表现形式，生动、形象地展示教学内容，扩大学生视野，有效促进课堂教学的大容量、多信息和高效率，有利于学生开发智力、培养能力和提高素质。

以下是本人制作课件的基本思路

①

首先查询课本资料，明确自己该做什么，然后用笔在纸上写出提纲,简单的划出逻辑结构图。

②

打开PPT,首先不使用任何模板,将提纲按一个标题一页整理出来。③

有了整篇结构性的PPT(底版/内容都是空白的,只是每页有一个标题而已),将适合标题表达的内容写出来,然后修整一下文字,每页的内容做成带“项目编号”的要点。攀枝花学院专科毕业论文（设计）

课题的提出及课件设计思路

④

选用合适的母版，根据课件每章节的内容所需PPT呈现出的情绪选用不同的色彩搭配。

⑤

在母版视图中调整标题、文字的大小和自体，以及合适的位置。

⑥

根据母版的色调，将图进行美化，调整颜色、阴影、立体、线条，美

化表格、突出文字等。

⑦

美化页面，根据需要看看哪里应该放个装饰图。

⑧

最后在放映状态下，通读课件一遍，查漏补缺，修改错别字。攀枝花学院专科毕业论文（设计）

课件制作过程 课件制作过程

本课题是利用PowerPoint软件的对课件进行设计的，课件制作的基本步骤如下：

4.1 制作准备

设计演示文稿为了使课件的演示条理清晰，表述明白，在制作 PowerPoint 之前，要根据教学目标、教学内容、教学的重点或难点来设计演示文稿。

4.2 创建演示文稿

4.2.1 启动 PowerPoint

① 单击“开始”按钮，指向“程序”，然后单击 Microsoft PowerPoint ② 进入 PowerPoint 的界面。

③ 击“空演示文稿”，然后单击“确定”。④ 单击“标题幻灯片”，单击“确定”。

PowerPoint 在浏览视图中显示空白的标题幻灯片。

4.2.2 建立大纲

① 单击“单击此处添加标题”文本框，然后输入演示文稿的标题。② 单击“单击此处添加副标题”文本框，然后输入副标题。

③ 在左边空白的地方单击，然后单击屏幕左下角的“大纲视图”按钮来建立大纲。

④ 如果想新建一张幻灯片，而不是在第一张幻灯片上继续输入的 话，将光标置于副标题文本的最后，按“回车键”，再单击“常用”工具栏上的“升级”按钮(或按 Shift+Tab)。

⑤ 在大纲视图中，输入第二张幻灯片的标题，按“回车键”。

⑥ 如果想在幻灯片的标题下输入内容而不是新建幻灯片的话，单击“降级”按钮(或 Tab)。

⑦ 添加适当的文本。每次按“回车键”，都会创建一个新的项目符号。攀枝花学院专科毕业论文（设计）

课件制作过程

4.2.3 保存

保存演示文稿在制作课件时，要注意经常存盘，以避免丢失文件内容。① 单击“文件”菜单，单击“保存”。② 将文件取一个便于理解和记忆的文件名。

③ 单击“保存”。PowerPoint 会自动将该文件保存成 ppt 格式。

4.2.4 格式化演示文稿

① 在幻灯片的背景中使用模板，单击“格式”菜单，单击“应用设计模板。② 单击某个设计式样，它就会在预览窗口中显示出来。

③ 选中某个设计式样后，单击“应用”，这种模板就会在所有的幻灯片中应用。

④ 设置文字的字体、颜色、字号等。选择要改变的文字，使用“格式”工具栏或“格式”菜单中的“字体”选项来改变文字的格式。

4.2.5 插入图片

① 单击“插入”菜单，鼠标指向“图片”，然后单击选择所需图片。② 在“图片”标签中，单击一种类别。

③ 单击要在演示文稿中插入的图片，弹出快捷菜单，单击 顶部按钮插入图片。

④ 单击“保存”。

⑤ 在演示文搞的任意位置单击，使“插入图片”对话框转入后台。不用关闭它，这样就可以在需要的时候将其调入前台工作。攀枝花学院专科毕业论文（设计）

关键技术实现 关键技术实现

5.1 素材采集

要制作一个好的多媒体作品，素材的收集是至关重要的。在选择好制作题材和开发工具后，应通过多种途径进行相关素材的收集，可以使用一些辅助工具来制作或处理一些素材，也可以从互联网上搜索并下载素材，以求达到自己满意的效果。

在进行素材采集时要注意两点：一是素材要紧扣主题，切忌为了完成作品制作随便找一些与主题无关的素材；二是素材要丰富，例如就一个界面而言，可以通过多种素材的引用进行相互比较，从而选择出具有最佳效果的素材。

本次制作在互联网上搜寻了大量的数控加工的视屏信息并加入到课件当中，能更加形象生动的教学。

5.2 主页设计

主页的背景设计是在PowerPoint软件中实现的，【设计】选择背景,如图5.1：

图5.1 攀枝花学院专科毕业论文（设计）

关键技术实现

点击【颜色】更换背景颜色，如图5.2： 点击【字体】，更换字体，如图5.3：

图5.2

图5.3 13 攀枝花学院专科毕业论文（设计）

课件制作中出现的问题 课件制作过程中出现的问题及解决方案

在整个课件的设计过程中，难免会遇到问题，有些小问题，通过查阅书籍资料都已经解决了，但是有些地方还是需要加强的，比如，字体不统一、文稿丢失等。

6.1 字体不统一

在一台电脑上制作好的ppt课件，复制到另一台电脑上播放时，可能由于两台电脑安装的字体不同，影响到演示文稿的播放效果。

如果你所设置的是“TrueType字体”，那么完全可以将其一并带走：执行“工具→选项”命令，打开“选项”对话框（如图），切换到“保存”标签下，选中其中的“嵌入TrueType字体”选项，确定返回，然后再保存（或另存）相应的演示文稿即可。

① 为了减少演示文稿的容量，在选中“嵌入TrueType字体”选项后，再选定下面的“内嵌入所用字符”选项。

① 此设置只对当前演示文稿有效，如果打开了一个新的演示文稿，且需要带走其中的字体，需要重复上面的操作。

② 我们可以通过字体文件的扩展名来识别“TrueType字体”（扩展名是ttf）。

6.2 将表格插入到幻灯片中

我们在制作演示文稿时，常常要用到表格。大家知道，表格我们通常是用Excel来制作的。那么，能不能将Excel制作好的表格插入到幻灯片中呢？ 解决方法：

启动Excel，将表格编辑成适合在幻灯片中播放的大小，并去掉相应的网格线。

再启动PowerPoint，选定一张幻灯片，执行“插入→对象”命令，打开“插入对象”对话框，选中其中的“根据文件创建”选项，然后通过“浏览”按钮选中需要插入的表格文件，按下“确定”按钮，表格即刻被插入到幻灯片中，调整一下大小就行了 攀枝花学院专科毕业论文（设计）

课件制作中出现的问题

6.3 抢救丢失的文稿

在编辑文稿时，由于死机或停电，常常造成文稿的丢失

启动PowerPoint，执行“工具→选项”命令，打开“选项”对话框，切换到“保存”标签下，选中“保存自动恢复信息”选项，并在后面的方框中设置一个时间（为了减少损失，建议时间设置的尽可能短一些），确定返回，然后正常编辑文稿。

一旦出现死机或停电等意外情况后，当再次启动PowerPoint时，系统会自动打开一个“文档恢复”工具栏，将丢失的文稿显示出来，选择其中需要的文稿，然后将其保存起来即可。攀枝花学院专科毕业论文（设计）

课件打包 课件打包

点击当前的PowerPoint演示文稿，单击文件选项卡，点击“保存并发送”中的“将演示文稿打包成CD”，如图7.1：

图7.1 攀枝花学院专科毕业论文（设计）

课件打包

在随机打开的对话框中将CD命名，并设置除了幻灯片之外其他需要添加的文件。用户可以添加多个文件并改变幻灯片的顺序。打包成的CD具有自动播放功能，默认情况下播放第一张幻灯片。除了添加要复制的文件之外，还可以通过选项按钮进行相关的修改。例如将链接的文件、嵌入的TrueType字体打包到CD当中，或者为演示文稿设置打开和修改密码，并检查是否含有不适宜的信息或者个人信息，如图7.2：

图7.2 攀枝花学院专科毕业论文（设计）

课件打包

用户可以选择将文件复制到CD或者文件夹中。复制完成之后，打开相应的文件夹，文件已经被打包，并包含一个Antorun自动播放文件，可以完成相应的自动播放功能，如图7.3：

图7.3 攀枝花学院专科毕业论文（设计）

总

结

总 结

本次毕业设计的制作过程采用了PowerPoint的技术，目的是为了充分发掘该软件制作效果的潜力并最终达到了预期效果。同时使用了PowerPoint来制作背景。使用到它也是为了让设计更漂亮，在设计过程中，出现了不少问题，在老师的帮助下和通过查阅资料得以解决。但课件仍存在许多待以改进的地方。希望在以后的课件制作过程中做得更好。

PowerPoint是一个功能强大、使用简单、容易上手的图标导向式多媒体制作工具软件，掌握其使用技巧，可以开发出各种交互性强、操作性强、生动活泼的多媒体教学软件。将其运用在辅助教学上，不仅能够很好地弥补语言、文字描述、实验器材的局限性，打破单一的教学模式，实现教与学的多元化，提高了课堂效率，优化了教学效果，而且能够让学生掌握获取知识的方法和手段，提高分析问题、解决问题的能力。也能够很好地适应二十一世纪素质教育要求的模式。攀枝花学院专科毕业论文（设计）

参考文献

参考文献

[1] 明兴祖，熊显文，何国旗.数控加工技术.第2版.北京：化学工业出版社，2008.[2] 吴建蓉,王炜.数控加工技术与应用.福州：福建科学技术出版社.2005.9.[3] 周济.数控加工技术.北京：国防工业出版社，2002.[4] 缪亮.PowerPoint多媒体制作教程.北京：清华大学出版社，2005.[5] 谢华，冉洪艳.PowerPoint2010标准教程.北京：清华大学出版社，2012.[6] 李少勇.PowerPoint 2010幻灯片实用设计处理完全自学教程.北京：北京希望电子出版社，2012.[7] 徐小青.Word 2010中文版入门与实例教程.北京:电子工业出版社,2011.攀枝花学院专科毕业论文（设计）

致谢

致 谢

本文是在我的老师魏弦悉心指导和耐心鼓励下完成的，在此对魏老师表示深深的感谢。从论文的选题、提纲的拟定、一直到文章的定稿等方面，魏老师都给了我热情的指导和帮助，我的每一点进步与所取得的成绩都浸透着导师的心血。在整个论文的编写阶段，我正经历着从怀孕到生产的整个过程，而且预产期只与论文答辩相差不到三个星期，这使我的编写工作遇到很大困难，精神压力很大。是魏老师在精神给了我很大的鼓励和支持，在学术上给予我耐心的指导和帮助，才使我能顺利完成论文的最后编写和修改工作。一直以来，魏老师以其渊博的专业知识、兢兢业业的工作作风、严谨求实的治学态度和诲人不倦的品格，给我树立了求知与做人的榜样，使我在学习、工作和生活的道路上受益匪浅。在论文顺利完成之际，谨向恩师表示最诚挚的感谢和最深切的敬意!同时也向朱正国老师表示衷心的感谢。感谢他一直以来对我工作和学习上的鼓励和耐心指导。在此要感谢三年来所有关心和帮助过我的任课老师，是他们给予了我丰富的知识、开拓的视野以及诸多宝贵的经验，在这里向他们表达诚挚的谢意！

在论文研究过程中也得到了学友、室友的大力帮助。在与学友们共同渡过的三年的求学时光中，我们建立了深厚的友谊，在此也由衷地感谢他们给予我热情的帮助。也感谢我的家人和学校的校友这三年来对我工作和学习的支持与鼓励。祝愿他们能在未来的学习、工作和生活中不断进步，拥有美好的明天！

最后，也是最重要的感谢，送给我的爸爸妈妈！感谢亲爱的爸爸妈妈多年来对我的宽容、支持和勉励。是你们的殷殷期望，使我更加明白感恩的责任和奋斗的意义。爸爸妈妈这么多年来一直在孤寂清寒的情境下煎熬着，孩儿除了努力求索和不断进步外，无以心安。没有爸爸妈妈如此艰辛的付出，无以成就我坐在校园里埋头求学的这份宁静。感谢妹妹对我的无尽牵挂和关心，在我远离家门的这些年里，正因你对父母的加倍关心，我才得以些许心安！

再次向在我“成长”过程中所有关心我的亲友、师长和朋友们致以最诚挚、最衷心的感谢！

第五篇：电火花加工技术论文

电火花加工的历史

1943年，苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工，之后随着脉冲电源和控制系统的改进，而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。

50年代初，改进为电阻-电感-电容等回路。同时，还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源，使蚀除效率提高，工具电极相对损耗降低。随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源，使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。

60年代中期，出现了晶体管和可控硅脉冲电源，提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗，并扩大了粗精加工的可调范围。

到70年代，出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面，从最初简单地保持放电间隙，控制工具电极的进退，逐步发展到利用微型计算机，对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。

电火花加工

电火花加工是在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部、瞬间产生的高温把金属蚀除下来。又称放电加工和电蚀加工，英文称（Electrical Discharge Machining,简称EMD）。按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为五类:

①利用成型工具电极，相对工件作简单进给运动的电火花成形加工;②利用轴向移动的金属丝作工具电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以切割导电材料的电火花线切割加工;③利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削;④用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工;⑤小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。

电火花加工的基本原理

(1)极间介质的电离、击穿,形成放电通道

放电通道是有大量带正电和负电的粒子以及中型粒子组成,带电粒子高速运动,相互碰撞,产生大量热能,使通道温度相当高,通道中心温度可达到10000摄氏度以上。由于放电时电流产生磁场，磁场又反过来对电子流动产生向心的磁压缩效应和周围介质惯性力压缩效应的作用，通道扩展受到很大阻力，故放电开始阶段通道截面很小,而通道内有高温热膨胀形成的压力高达几百万帕,高温高压的放电通道以及随后瞬间气化形成的气体急速扩展,产生一个强烈的冲击波向四周传播。在放电的同时还伴随着光效应、声效应和热效应等,这就形成了肉眼所能看到的电火花。

(2)介质热分解、电极材料的融化,汽化热膨胀

极间介质被电离、击穿,形成放电通道后,脉冲电源使通道间的电子高速奔向正极，正离子奔向负极。电能转化为动能，动能通过相互碰撞转化为热能。正极和负极表面形成瞬间热源，使通道瞬间达到很高的温度。通道高温首先使工作液介质气化,进而进行热分解。并且使两电极表面的金属材料开始融化直至沸腾气化。气化后的工作液和金属蒸汽瞬间体积猛增,形成了爆炸的特性。所以在观察电火花加工时,可以看到工件与工具电极间有小气泡冒出，工作液逐渐变黑并听到轻微的爆炸声。

(3)电极材料的抛出

通道和正负级表面放电点瞬间时使高温使工作液气化和金属材料融化、气化，热膨胀产生很高的瞬间压力。通道中心的压力最高，使气化的其体体积不断向外膨胀，形成一个扩张的冲击范围形似“气泡”，在该范围内内外、上下压强不相同，压力高的地方的熔融金属液体和蒸汽就被排挤、抛出而进入工作液。在放电过程中冲击气泡不断扩大，当放电结束后，气泡温度不再升高，但由于液体介质的惯性作用，气泡会继续向外扩张，使气泡内压力急剧降低，甚至降低到大气压一下，形成局部真空，使在高压下溶解在熔化和过热液态金属材料中的气体析出，以及液态金属本身在低压下再沸腾。由于压力的骤降，是熔融金属材料以及其蒸气在加工形成的小坑中再次爆沸飞溅而被抛出。

(4)极间介质的消电离

在电火花放电加工过程中产生的电蚀产物如果来不及排除和扩散,就会改变间隙介质的成分和降低绝缘强度。那么产生的热量将不能及时传出,带电粒子自由能不易降低，将大大减少复合几率，是电离过程不充分，将使下一个脉冲放电通道不能顺利的转移到其他部位，而始终集中在某一部分，使该处介质局部过热而破坏消电离过程，脉冲火花放电将恶循环的转变为有害的稳定电弧放电，此外还使该处介质局部过热,局部过热的工作液高温分解,结碳,使加工无法进行,并烧坏电极。因此为了保证电火花加工过程的正常进行,在两次放电之间必须有足够的时间间隔让电蚀产物充分排除,恢复放电通道的绝缘性,使工作液介质消电离。

电火花加工的条件

为了达到利用电腐蚀现象对金属材料进行尺寸加工，需创造创造以下条件： 1.必须使工具电极和工件被加工表面之间保持一定的放电间隙，这一间隙加工条件而定，通常为0.02~0.1mm。如果间隙过大，极间电压不能击穿极间工作液介质，因而不能产生火花放电；如果间隙过小，很容易造成短路接触，同样不能产生火花放电。为此，火花加工过程中不许具有工具电极的自动进给和调节装置，使其和工件的加工表面保持某一放电间隙。

2.火花放电必须是瞬时的脉冲性放电放电间隙加上电压后，延续一段时间t1，需停歇一段时间t0，延续时间ti，一般为1~1000μs，停歇时间t0一般需要20~100μs，这样才能使放电所产生的热量传导扩散到其余部分，把每一次的放电蚀点分别局限在很小的范围内，否则，像持续电弧放电那样，会使表面烧伤而无法用作尺寸加工。为此电火花加工必须采用脉冲电源。3.火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，例如没有、皂化液或去离子水等。液体介质又称工作液，他们必须有较高的绝缘强度（电阻率为10^3~10^7Ω·cm），有利于产生脉冲性火花放电。同时，液体还能把电火花加工过程中产生的金属小屑、碳黑、小气泡等电蚀产物从放电间隙中悬浮排除出去，并且对电极和工件表面有较好的冷却作用。

电火花加工的优点以及缺点

优点：

1、能加工硬质合金和淬火的压铸模具镶块；

2、能加工复杂的型腔的模具如形状复杂的深孔、细孔、加强筋、窄槽；

3、加工时有很小的受力

4、主要加工塑料模具和压铸模具和热锻模具

5、使用的电极材料多为比加工工件比较软的石墨和紫铜；采用石墨和紫铜的特点是采用电加工的形状都比较复杂加工电极比较烦琐，采用容易加工的石墨会产生事半功倍的效果；

6、直接使用电能加工，改变的传统的加工方法，操作简单，易于掌握，容易实现电气自动化。电火花加工主要用于模具生产中的型孔、型腔加工，已成为模具制造业的主导加工方法，推动了模具行业的技术进步。

缺点：

1、加工速度较慢。

2、往往在加工比较大的型腔时需要其他的加工方法配合比如为了高效率需要铣去型腔中大部分，然后用电极再去加工。

3、采用电火花加工的工件通常都是盲孔不便于观察，到精加工时放电间隙调小，特别容易产生积碳，严重时甚至产生烧损的现象。

4、加工时工件装卡在电极卡头的垂直下方，找正时需要长时间附下身去找正，对不正的情况，操作者的腰部特别容易疲劳。

5、采用的工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油，装卡时遇到怕卡出痕迹的工件不能垫纸板和织物只能垫铜皮。工作环境要求防火，工作时要求排烟，操作者要求戴防毒面具，排烟不倡导致室内的烟雾增多，严重影响操作者的身体健康。在来回装卡工件时，手上势必会粘上煤油，对手上的皮肤伤害很大。

6、装卡电极时，同一工件粗加工和精加工，工件不动，只要换电极就要重新找正，哪怕把电极拆下来简单处理一下，给操作者带来很大的工作量。

7、电火花加工测量尺寸非常复杂往往要借助辅助工具，所以对尺寸的要求相对较低。

影响材料放电腐蚀的因素

1.极性效应对电蚀量的影响

极性效应：单纯由于正负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象 1)产生极性效应的原因： 在电火花放电过程中，正、负两极表面分别受到负电子和正离子的轰击和瞬时热源的作用，在两极表面所分配到的能量不一样，因而融化、气化抛出的电蚀量也不一样。

2)影响极性效应的因素：

脉宽、脉间、脉冲峰值电流、放电电压、工作液以及电极对的材料等。2.电参数的影响（电参数主要指的是电压脉冲宽度t1、电流脉冲宽度te、脉冲间隔to、脉冲频率f、峰值电流 ie、峰值电压 u和极性等。）

单个脉冲放电所释放的能量取决于极间放电电压、放电电流和放电持续时间，所以单个脉冲放电能量为

Wm=∫0u（t）i（t）dt 火花放电精细的电阻的非线性特性，击穿后间隙上的火花维持电压是一个与电极对材料及工作液种类有关的数值。

由上述可得，提高电蚀量和生产率的途径在于：提高脉冲频率f；增加单个脉冲能量Wm（可增加平均放电电流ie和脉冲宽度ti，减少脉冲间隙t0，提高系数ka、ke）

3.金属材料热学常数对电蚀量的影响

金属材料的热学常数包括熔点，沸点，热导率，比热容，融化热，气化热等。而正负极产生的热量主要消耗在：

a)由于热传导散失在电极其他部分和工作液中 b)使局部金属材料温度升高至熔点 c)熔化金属材料

d)使熔化的金属材料继续升温至沸点 e)使熔融金属气化

f)使金属蒸汽继续加热成过热蒸汽

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te 所以可得脉冲放电能量相同时，金属的热学常数越高，电蚀量越小，越难加工。此外热导率越大的金属，由于传热快导致瞬间传达的热量越多，因而降低了自身的电蚀量。4.工作液对电蚀量的影响

a)形成火花击穿放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙绝缘状态，防止破坏性电弧放电；

b)对放电通道产生压缩作用，限制其扩展； c)有利于电蚀产物的抛出和排除 d)对工具和工件有很好的冷却作用 5.一些其他因素对电蚀量的影响

加工过程的稳定性；电极材料；电极材料瞬间熔化或气化抛出的速度

电火花加工的加工速度和工具的损耗速度以及降低工具损耗的方法

电火花加工时，工件和工具同时遭受不同程度上的电蚀，单位时间内工件的电蚀量称为加工速度，单位时间内工具的加工速度称为损耗速度。 加工速度

提高加工速度的途径有提高脉冲频率f，增加单个脉冲能量wm，提高工艺系数k等。加工速度的范围，粗加工（200~1000mm /min）、半精加工（20~100 mm /min）、精加工（小于10 mm /min）。随着表面粗糙度的减小，加工速度显著降低。 工具损耗速度

333衡量电极是否耐磨损，不仅仅只是看工具损耗速度vε，还要看同时能达到的加工速度vw，所以用相对损耗（损耗比）θ作为衡量工具电极耐磨的指标。

θ=vε/ vw×100% 降低工具电极的损耗：

a)正确的选用极性和脉宽，一般在短脉冲精加工时采用正极性加工，而在长脉冲粗加工时采用负极性加工。

b)利用吸附效应

由于电火花加工“积炭”现象总是发生在正极，所以在粗加工中往往为了提高生产率、降低电极损耗，均采用“负极加工”（工件接负极，电极接正极）。由于工具电极在煤油之类的碳氢化合物工作液中工作时，碳氢化合物将发生热分解，而产生大量的碳，这些碳粒又和金属结合形成金属碳化合物的微粒，即胶团。中性的胶团在电场作用下可能与其胶团的外层脱离而成为带电荷的碳胶粒。电火花加工中的碳胶粒一般带负电荷，在电场作用下向正极移动，并吸附在正极表面，如果电极表面瞬时温度在#""<左右，且能保持一段时间，即能形成一定强度和厚度的化学吸附层，即“炭黑膜”，由于碳的熔点和气化点很高，且有很高的抗蚀作用，可对电极起到保护和补偿作用，从而实现“低损耗”加工。影响吸附效应的还有冲、抽油的影响，采用强迫冲、抽油有利于间隙间电蚀产物的排除，使加工稳定但会使吸附、镀覆效应减弱，从而增加电极损耗。c)利用热传导效应

电火花加工的热传效应 放电加工中在电流幅值一定的情况下如果放电时间太短以致热量来不及传入金属导致主要是气化而熔化减少；如果放电时间过长使太多的热量传入金属深处也会使熔化减少。只有把放电时间设置在最佳值，才能最好的利用热效率，使电蚀量最大。这种现象称为传热效应。电极的放电点的瞬时温度不仅与瞬时放电能量成正比，而且与放电通道的截面面积有关，还跟电极材料的导热性能相关。因此限制放电初期的脉冲电流有助于限制电流的密度，可以使电极的损耗降低。脉冲电流增长率过高对在热冲击波作用下易脆裂的工具电极（如石墨）的损耗影响非常显著。另一方面，一般采用工具电极的导热性能比工件的导热性能好一些。如果采用较大的脉冲宽度和较小的脉冲电流进行加工，导热作用会使电极表面温度较低而减少损耗，工件表面温度仍较高而有利于工件的蚀除。d)选用合适的电极材料

电火花加工的脉冲电源

要求：

 所产生的脉冲应该是单向的，没有负半波或负半波很小，这样才能最大化的利用极性效应，提高生产率和减小工具电极的损耗。

 脉冲电压波形的前后沿应该较陡，这样才能减少电极间隙的变化及油污程度等对脉冲放电宽度和能量等参数的影响，使工艺过程稳定。因此一般采用矩形波脉冲电源

 脉冲的主要参数应能在很宽的范围内调节，以满足粗、中、精加工的要求。