第一篇：特種加工技術的發展和展望

《特種加工》課程論文

題 目：特種加工技術的發展和展望

姓 名：郭健朗

學 號：1 3 4 1 1 0 1 0 8 6

院 系： 機 械 與 能 源 工 程 系

專 業：機 械 設 計 制 造 及 其自 動 化

指導老師：雷先明

特種加工技術的發展和展望

摘 要: 全面介紹了特種加工技術的類型及發展現狀, 指出了其優勢和存在的問題;闡述了電火花加工、電解加工、電子束加工、超聲波加工、激光加工、化學機械復合加工、水噴射加工等加工方法;探討了各種加工方法的工作要素、加工特點及應用;最后, 指出了特種加工的發展趨勢。

Abstract: the author introduces the types and current situation of the development of special processing technology, points out its advantages and problems;describes the electrical discharge machining, electrochemical machining, electron beam machining, ultrasonic machining, laser processing, chemical mechanical processing, water jet machining processing method;discusses the processing characteristics and application of work elements, all kinds of processing methods;finally, points out the development trend of special machining 關鍵詞: 特種加工;電火花加工;電解加工;電子束加工;超聲波加工

Key words: special machining;EDM;electrochemical machining;electron beam machining;ultrasonic machining 1.引言

特種加工(又稱非傳統加工)是二次世界大戰后發展起來的一類有別于傳統切削與磨削加工方法的總稱。特種加工方法將電、磁、聲、光等物理量及化學能量或其組合直接施加在工件被加工的部位上,從而使材料被去除、累加、變形或改變性能等;特種加工 方法可以完成傳統加工方法難以實現的加工, 如高強度、高韌性、高硬度、高脆性、耐高溫材料和工程陶瓷、磁性材料等難加工材料的加工以及精密、微細、復雜形狀零件的加工等。

特種加工技術有以下幾個特點:⑴加工方法主要不是依靠機械能, 而是用其他能量(如電能、光能、聲能、熱能、化學能等)去除材料。⑵傳統加工方法要求刀具的硬度必須大于工件的硬度, 即“以硬切軟;而對于特種加工,由于工具不受顯著切削力的作用,特種加工對工具和工件的強度、硬度和剛度均沒有嚴格要求。⑶加工沒有明顯的切削力作用,一般不會產生加工硬化現象, 又由于工件加工部位變形小,發熱少,或發熱僅局限于工件表層加工部位,工件熱變形小,由加工產生的應力也小,易于獲得好的加工質量,且可在一次安裝中完成工件的粗、精加工。⑷特種加工中能量易于轉換和控制,有利于保證加工精度和提高效率。⑸特種加工方法的材料去除速度一般低于常規加工方法,這也是目前常規加工方法在機械加工中仍占主導地位的主要原因。

2.特種加工技術

特種加工有多種分類方法:如按加工過程材料增減可分為去除加工、結合加工和變形加工等;按作用能源可分為機械能、熱能、化學能、復合能等。

2.1 電火花加工

電火花加工的工作原理;是利用工具電極與工件電極之間的火花放電:產生瞬時高溫將金屬熔化,電火花加工過程可分為四個階段: ①介質電離、被擊穿, 形成放電通路;②形成火花放電,工件電極產生熔化、氣化;熱膨脹;③拋出蝕除物;④間隙介質消電離(恢復絕緣狀態)。電火花加工的工作要素包括電極材料、工作液、放電間隙、脈沖寬度與間隔等。對工具電極的基本要求是導電、損耗小、易加工。常用的工具電極材料有紫銅、石墨、鑄鐵、鋼、黃銅等,其中又以紫銅和石墨最為常用。工作液是電火花加工中必不可少的介質,其主要功用是壓縮放電通道區域,提高放電能量密度和加速蝕除物的排出。常用的工作液有煤油、機油、去離子水、乳化液等。合理的放電間隙是保證火花放電的必要條件。為保持適當的放電間隙, 在加工過程中, 需采用自動調節器控制機床進給系統,并帶動工具電極緩慢向工件進給。

電火花加工特點是:① 電火花加工不受加工材料硬度限制,可加工任何硬、脆、韌、軟的導電材料。②加工時無顯著作用力,發熱小(發熱僅局限于放電區極小范圍內),適于加工小孔、薄壁、窄槽、形面、型腔及曲線孔等,且加工質量好。精加工時,加工尺寸

精度可達0.005～0.01mm, 表面粗糙度可達Ra 為0.1～0.05um。③脈沖參數調整方便,可一次安裝完成粗、精加工。④易于實現自動化。目前,實際應用的電火花加工主要有兩種類型,即電火花成形加工和電火花線切割。2.1.1電火花成形加工

主要指孔加工和型腔加工。電火花打孔常用于加工冷沖模、拉絲模、噴嘴、噴絲孔等。型腔加工包括鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模等型腔加工,以及葉輪、葉片等曲面加工。

2.1.2 電火花線切割

用連續移動的鉬絲(或銅絲)做工具陰極,工件為陽極。機床工作臺帶動工件在水平面內做互相垂直方向的移動,可切割出二維圖形。絲架也可做小角度擺動,可切割出斜 面。電火花線切割廣泛用于加工各種硬質合金和淬硬鋼的沖模、樣板、各種形狀復雜的板類零件、窄縫、柵網等。電火花線切割加工按走絲速度可分為快走絲和慢走絲兩類。快走絲速度一般為l0m/s, 電極絲可往復移動,并可以循環反復使用(使用一段時問后需進行更換).慢走絲速度為2～8m/min,單向運動,電極絲一次性使用。慢走絲線切割走絲平穩,無振動,電極絲損耗小,加工精度高。

2.2 電解加工

電解加工的工作原理 是工件接陽極,工具(銅或不銹鋼)接陰極,兩極間加6～24V 的直流電壓,極間保持0.1～1mm的間隙。在間隙處通以6～60m/s高速流動的電解液,形成極間導電通路,工件表面材料不斷溶解,其溶解物及時被電解液沖走。工具電極不斷進給,以保持極間間隙。

電解加工的特點是:①不受材料硬度的限制,能加工出任何高硬度、高韌性的導電材料, 并能以簡單的進給運動一次加工出形狀復雜的形面和型腔。②電解加工比電火花加工的形面和型腔效率高5～10倍。③加工過程中陰極損耗小。加工表面質量好,無毛刺、無殘余應力和變形層。④加工設備投資較大, 有污染, 需防護。

電解加工廣泛應用于模具的型腔加工,槍炮的膛線加工,發電機的葉片加工,花鍵孔、內齒輪、深孔加工,以及電解拋光、倒棱、去毛刺等。

電解磨削是利用電解作用與機械磨削相結合的一種復合加工方法。工件接直流電源正極, 高速回轉的導電磨輪接負極,兩者保持一定的接觸壓力,導電磨輪表面突出的磨料使磨輪導電基體與工件之間有一定的間隙。當電解液從問隙中流過并接通電源后,工件產生陽極溶解, 工件表面上生成一層稱為陽極膜的氧化膜, 其硬度遠比金屬本身低, 極易被高速回轉的磨輪刮除,使新的金屬表面露出,繼續進行電解。電解作用與磨削作用交替進行,電解產物被流動的電解液帶走,使加工繼續進行,直至達到加工要求。

電解磨削效率比機械磨削高,且導電磨輪損耗遠比機械磨削小,特別是磨削硬質合金時, 效果更明顯。

2.3 電子束加工

電子束加工的工作原理是在真空條件下,利用電流加熱陰極發射電子束,經控制柵極初步聚焦后, 由加速陽極加速, 通過透鏡聚焦系統進一步聚焦, 使能量密度集中在直5～10um 的斑點內。高速而能量密集的電子束沖擊到工件上,被沖擊點處形成瞬時高溫(在幾分之一微秒時間內升高至幾千攝氏度),工件表面局部熔化、氣化直至被蒸發去除。電子束加工的特點及應用是: ①電子束束徑最小可達0.01～0.005 mm,長度可達束徑的幾十倍,故可加工微細深孔和窄縫。②材料適應性廣,原則上各種材料均可加工,特別適用于加工特硬、難熔金屬和非金屬材料。③加工速度較高,切割1mm 厚的鋼板, 切割速度可達240mm/min。④在真空中加工,無氧化,特別適于加工高純度半導體材料和易氧化的金屬及合金。⑤加工設備較復雜,投資較大,多用于微細加工。

2.4 超聲波加工

超聲波加工的工作原理;是利用超聲波發生器將工頻交流電能轉變為有一定功率輸出的超聲頻電振蕩, 通過換能器將超聲頻電振蕩轉變為超聲機械振動。此時振幅一般較小,再通過振幅擴大棒(變幅桿),使固定在變幅桿端部的工具振幅增大到0.01～0.15mm。利用工具端面的超聲(16～25kHz)振動,使工作液(普通水)中的懸浮磨粒(碳化硅、氧化鋁、碳化硼或金剛石粉)對工件表面產生撞擊拋磨,實現加工。超聲波加工的特點及應用:①適用于加工各種脆性金屬材料和非金屬材料, 如玻璃、陶瓷、半導體、寶石、金剛石等。②可加工各種復雜形狀的型孔、型腔、形面。③被加工表面無殘余應力, 無破壞層, 加工精度較高, 尺寸精度可達0.01～0.05 mm。④加工過程受力小, 熱影響小,可加工薄壁、薄片等易變形零件。⑤單純的超聲波加工,加工效率較低。采用超聲復合加工(如超聲車削、超聲磨削、超聲電解加工、超聲線切割等),可顯著提高加工效率。

2.5 激光加工

激光是一種受激輻射而得到的加強光。其基本特征是: 強度高,亮度大;波長頻率確定, 單色性好,相于性好, 相干長度長, 方向性好,幾乎是一束平行光。由激光器發出的激光, 經光學系統聚焦后,照射到工件表面上,光能被吸收,轉化為熱能,使照射斑點處局部區域溫度迅速升高,此處材料被熔化、氣化而形成小坑。由于熱擴散,使斑點周圍材料熔化,小坑內材料蒸氣迅速膨脹, 產生微型爆炸,將熔融物高速噴出并產生一個方向性很強的反沖擊波,于是在加工表面上打出一個上大下小的孔。

激光加工的特點及應用:①加工材料范圍廣,可加工各種金屬和非金屬材料,特別適用于加工高熔點材料、耐熱合金及陶瓷、寶石、金剛石等硬脆材料。②激光可透過透明材料進行加工。③激光加工為非接觸加工,工件無受力變形,受熱區域小,工件熱變形小,加工精度高。④可進行微細加工。激光聚焦后焦點直徑理論上可小至0.001mm 以下,實際上可實現0.01mm 的小孔加工和窄縫切割。激光切割廣泛用于切割復雜形狀的零件、柵網等。在大規模集成電路的制作中, 可用激光進行切片。⑤ 加工速度快。例如在寶石上打孔,加工時間僅為機械方法的1%。⑥激光加工不僅可以打孔和切割,也可進行焊 接、熱處理等工作。⑦激光加工可控性好,易于實現加工自動化,但加工設備昂貴。

2.6 化學機械復合加工

化學加工是利用酸、堿和鹽等化學溶液對金屬或某些非金屬工件表面產生化學反應, 腐蝕溶解而改變工件尺寸和形狀的加工方法。如果僅進行局部有選擇性的加工,則需對工件上的非加工表面用耐腐蝕性涂層覆蓋保護起來,而僅露出需加工的部位。化學機械復合加工是指化學加工和機械加工的復合。化學機械復合加工是一種超精密的精整加工方法, 可有效地加工陶瓷、單晶藍寶石和半導體晶片,化學機械復合加工可防止通常機械加工用硬磨料引

起的表面脆性裂紋和凹痕,避免磨粒的耕犁引起的隆起以及擦劃引起的劃痕,可獲得光滑無缺陷的表面。

化學機械復合加工中常用的方法有機械化學拋光和化學機械拋光。機械化學拋光使用比工件材料軟的磨料(如對Si3N4 陶瓷用Cr2O3 ,對Si 片用SiO2),靠運動磨粒本身的活性以及因磨粒與工件間的摩擦, 在微觀接觸區產生的高壓、高溫, 使很短的接觸時間內出現固

相反應。隨后這種反應生成物被運動的磨粒的機械摩擦作用去除,其去除量可小至0.1nm 級。化學機械拋光的工作原理是由溶液的腐蝕作用形成化學反應薄層,然后由磨粒的機械摩擦作用去除。

2.7水噴射加工

水噴射加工(Water Jet Machining)又稱水射流加工或水刀加工,它是利用超高壓水射流及混合于其中的磨料對材料進行切割、穿孔和表面材料去除等加工。其加工機理綜 合了由超高速液流沖擊產生的穿透割裂作用和由懸浮于液流中磨料的游離磨削作用。

水噴射加工具有如下特點: ①可加工各種金屬和非金屬材料;②切口平整,無毛邊和飛刺,可用于去除閥體、孔緣、溝槽、螺紋、交叉孔上的毛刺;③切削時無火花,無熱效應產生, 也不會引起工件材料組織變化, 適于易燃易爆物件加工;④加工潔凈,不產生煙塵或有毒氣體。

水刀加工基本可對各種材料進行處理及切割,非金屬物質,如木材、紙類、塑料、纖維、海綿等;對切割金屬或較硬的材質時,如各種石材、玻璃、陶瓷、磚等材質時,可以將80 目左右, 較細顆粒的石英砂料與水箭混流在一起, 以增強其切割能力,此種高速加砂的水刀幾乎可以切割任何材質,為此在家具制造過程中,可以用來對原木的分割和實木成型材料的分切, 使得在用料方面取得更為精確。為節約用材提供很好的途徑。

水刀加工在下料開片的切割加工中,比起與它擁有同樣功能的“ 前輩”--電鋸、電弧切割和激光切割來它有著許多優越性, 它無塵、無煙、沒有火光,在作業時,切割面上的溫度能保持不變(電弧、激光切割和鋼鋸則辦不到這一點),它不會產生強光而灼傷人眼;更不用擔心因高溫而引發火災,十分安全。然而它具有強大的“威力”,可以隨心所欲地切割加工各種工件和不同口徑的管材。對于機械制造加工,由于水刀的加入,也使得在消防防火方面得到更好的保證。

水刀自動化系統已應用于汽車內飾件加工甚至對空中客車A380 大型航空件、飛機外殼等, 高強度的碳素纖維的復雜零件表面上進行的切割、修邊、開孔等加工任務。為制造領域開辟了新的天地,而且它可以在幾乎完全自然的條件下加工, 因此對已完成的上道工序, 基本不會產生任何影響。更沒有任何粉塵的危害,也不會有刀刃磨損的缺點。水刀還可以做水下作業,對沉船的切割、修理可以得到絕無僅有的效果。可能在未來對潛水艇的自救也能開辟一種新的可能。

水刀切割加工速度極高, 尺寸精度、加工的質量較高,不需要第二次加工。同樣也可以不用擔心水的加工影響材料的含水量,極高的速度幾乎不能讓水分留下。操作程序簡單易行, 編輯程序可以隨時調用, 有記憶功能。水刀的一般零配件使用壽命較長,機械可使用時間長, 相對成本較低。水刀切割時不會產生灰塵及有毒氣體, 可提供一個較為清潔及安全的工作環境, 更重要的是,水刀是以水作為切割的刀具,不用像其它的切削刀具需要刃磨,它是一把永不磨損型的刀具, 因此水刀以其獨特的優勢,在未來的各種加工制造中, 一定會有更廣泛的應用前景。

3.特種加工技術的展望

特種加工技術是先進制造技術的重要組成部分, 隨著難加工材料、特殊結構零件需求的日益增加, 特種加工技術近十幾年來得到了快速發展,在世界范圍內越來越受到人們的重視, 發揮的作用也越來越大。特種加工采用不同的能量形式加工零件,相對于傳統的切削加工技術, 特種加工普遍具有以柔克剛、加工力影響較小等優勢。為進一步提高特種加工技術水平及擴大其應用范圍,當前特種加工技術的發展趨勢主要包括以下幾點:1)采用自動化技術。2)趨向精密化研究。3)開發新工藝方法及復合工藝。4)污染問題是影響和限制有些特種加工應用、發展的嚴重障礙。5)進一步開拓特種加工技術。細微化是特種加工技術發展的重要趨勢,由于當前的工業產品越來越追求小型化和微型化,微細結構和微細零件的加工需求不斷增長,同時帶動了各種制造技術向小型化、微細化發展。比如細微的電火花加工、微細電化學加工、微細的激光加工、微細離子束加工 等技術可以實現很小尺度內的加工, 這些技術在國內外都發展得很快而且得到越來越廣泛的應用。

4.結束語

特種加工技術集成了機械、電子、信息、材料技術和計算機等技術，發展異常迅速。現代特種加工技術主要是伴著高硬度、高強度、高韌性、高脆性等難切削材料的額出現，以及制造精密細小 形狀復雜和結構特殊的零件 的需要而產生的，具有其他常規加工技術無法比擬的優點，已成為航空航天、汽車、儀器、儀表、微型機械、輕工、模具等行業的支撐技術和關鍵技術 隨著科學技術和現代工業的 發展，特種加工技術必將不斷完善和迅速發展，反過來又必將推動科學技術和現代工業的發展，并發揮越來越重要的作用。

參考文獻

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第二篇：特種加工技術發展現狀與展望-先進制造技術課程論文

先 進 制 造 論 文

題目：先進制造技術院系：周口科技機械工程數控

班級：數控

姓名：閆文磊

4班

時間：2010年12月251

日

先進成型技術

摘要

一、特種加工技術在國際上被稱為21世紀的技術，對新型武器裝備的研制和生產，起到舉足輕重的作用。本文分別從激光加工技術、電子束加工技術、離子束及等離子加工技術、電加工技術幾方面介紹了國外的發展現狀，同時提出了國內相應領域的技術發展方向。

關鍵詞：特種加工；高能束流；激光技術；發展趨勢

特種加工亦稱“非傳統加工”或“現代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學能、化學能、聲能及特殊機械能等能量達到去除或增加材料的加工方法。本文所述的特種加工技術主要是指激光加工技術、電子束加工技術、離子束及等離子加工技術和電加工技術等。

隨著新型武器裝備的發展，國內外對特種加工技術的需求日益迫切。不論飛機、導彈，還是其它作戰平臺都要求降低結構重量，提高飛行速度，增大航程，降低燃油消耗，達到戰技性能高、結構壽命長、經濟可承受性好。為此，上述武器系統和作戰平臺都要求采用整體結構、輕量化結構、先進冷卻結構等新型結構，以及鈦合金、復合材料、粉末材料、金屬間化合物等新材料。

為此，需要采用特種加工技術，以解決武器裝備制造中用常規加工方法無法實現的加工難題，所以特種加工技術的主要應用領域是：

難加工材料，如鈦合金、耐熱不銹鋼、高強鋼、復合材料、工程陶瓷、金剛石、紅寶石、硬化玻璃等高硬度、高韌性、高強度、高熔點材料。

難加工零件，如復雜零件三維型腔、型孔、群孔和窄縫等的加工。低剛度零件，如薄壁零件、彈性元件等零件的加工。

以高能量密度束流實現焊接、切割、制孔、噴涂、表面改性、刻蝕和精細加工。1 先進制造技術的特點 1.1 是面向21世紀的技術

先進制造技術是制造技術的最新發展階段，是由傳統的制造技術發展起來的，既保持了過去制造技術中的有效要素，又要不斷吸收各種高新技術成果，并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。先進制造技術與現代高新技術相結合而產生了一個完整的技術群，它是具有明確范疇的新的技術領域，是面向21世紀的技術。1.2 是面向工業應用的技術

先進制造技術并不限于制造過程本身，它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容，并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果，其目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。目的是要提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。1.3 是駕馭生產過程的系統工程

先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合，使制造技術 成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。1.4 是面向全球競爭的技術

20世紀 80年代以來，市場的全球化有了進一步的發展，發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場，傾銷產品，輸出資本。隨著全球市場的形成，使得市場競爭變得越來越激烈，先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此，一個國家的先進制造技術，它的主體應該具有世界先進水平，應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。1.5 是市場競爭三要素的統一

在20世紀 70年代以前，產品的技術相對比較簡單，一個新產品上市，很快就會有相同功能的產品跟著上市。因此，市場競爭的核心是如何提高生產率。到了20世紀80年代以后，制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來，使三者達到了統一。

研究現狀

新材料成形加工技術的研究開發，是近二、三十年來材料科學技術領域最為活躍的方向之一。先進制備與成型加工技術的出現與應用，加上了新材料的研究開發、生產和應用進程，促成了諸如微電子和生物醫用材料等新興產業的形成，促進了現代航天航空，交通運輸，能源環保等高技術產業的發展。

先進工業國家對材料制備與成型加工技術的研究開發十分重視。美國制定了“為了工業材料發展計劃”，其核心是開放先進的制備與成型加工技術，提高材料性能，降低生產成本，滿足未來工業發展對材料的需求。德國開展的“21世紀新材料研究計劃”將材料制備與成型加工技術列為六個重點內容之一。在歐盟的“第六框架”計劃中，先進制備技術時新材料領域的研究重點之一。日本在20世紀90年代后期，先后實施了“超級金屬”、“超鋼鐵”計劃，重點是發展先進的制備加工技術，精確控制組織，大幅度提高材料的性能，達到減少材料用量、節省資源和能源的目的。同時開展本科學領域色前沿和基礎研究，并綜合利用相關學科基礎理論和科技發展成果，提供預備新材料的新原理新方法，也是材料科學與工程學科自身發展的需求。

一大批先進技術和工藝不斷發展和完善，并逐步獲得實際應用，如快速凝固、定向凝固、連續鑄軋、連續鑄擠、精密鑄造、半固態加工、粉末注射成型、陶瓷膠態成型、熱等靜壓、無模成型、微波燒結、離子束制備、激光快速成型、激光焊接、表面改性等，促進了傳統材料的升級換代，加速了新材料的研究開發、生產和應用，解決了高技術領域發展對特種高性能材料的制備加工與組織性能精確控制的急需。

現在將主要的先進材料加工技術分別介紹如下： 1.快速凝固

快速凝固技術的發展，把液態成型加工推進到遠離平衡的狀態，極大地推動了非晶、細晶、微晶等非平衡新材料的發展。傳統的快速凝固追求高的冷卻速度而限于低維材料的制備，如非晶絲材、箔材的制備。近年來快速凝固技術主要在兩個方面得到發展：①利用噴射成型、超高壓、深過冷，結合適當的成分設計，發展體材料直接成型的快速凝固技術；②在近快速凝固條件下，制備具有特殊取向和組織結構的新材料。目前快速凝固技術被廣泛地用于非晶或超細組織的線材、帶材和體材料的制備與成型。2.半固態成型

半固態成型包括半固態流變成型和半固態觸變成形兩類：前者是將制備的半固態漿料直接用于成型，如壓鑄成型（稱為半固態流變壓鑄）；后者是對制備好的半固態坯料 進行重新加熱，使其達到半熔融狀態，然后進行成型，如擠壓成型（稱為半固態觸變擠壓）。

3.無模成型

為了解決復雜形狀或深殼件產品沖壓、拉深成型設備規模大、模具成本高、生產工藝復雜、靈活度低等缺點，滿足社會發展對產品多樣性（多品種、小規模）的需求，20世紀80年代以來，柔性加工技術的開發受到工業發達國家的重視。典型的無模成型技術有增量成型、無摸拉拔、無模多點成型、激光沖擊成型等。4.超塑性成型技術

超塑性成型加工技術具有成型壓力低、產品尺寸與形狀精度高等特點，近年來發展方向主要包括兩個方面：一是大型結構件、復雜結構件、精密薄壁件的超塑性成型，如鋁合金汽車覆蓋件、大型球罐結構、飛機艙門，與盥洗盆等；二是難加工材料的精確成形加工，如鈦合金、鎂合金、高溫合金結構件的成形加工等。5.金屬粉末材料成型加工

粉末材料的成型加工是一種典型的近終形、短流程制備加工技術，可以實現材料設計、制備預成型一體化；可自由組裝材料結構從而精確調控材料性能；既可用于制備陶瓷、金屬材料，也可制備各種復合材料。它是近20年來材料先進制備與成型加工技術的熱點與主要發展方向之一。粉末材料成型加工技術的研究重點包括粉末注射成型膠態成型、溫壓成型及微波、等離子輔助低溫強化燒結等。6.陶瓷膠態成型

在圍繞著提高陶瓷胚體均勻性和解決陶瓷材料可靠性的問題，開發了多種原位凝固成型工藝，凝膠注模成型工藝、溫度誘導絮凝成形、膠態振動注模成形、直接凝固注模成形等相繼出現，受到嚴重重視。原位凝固成形工藝被認為是提高胚體的均勻性，進而提高陶瓷材料可靠性的唯一途徑，得到了迅速的發展，已逐步獲得實際應用。7.激光快速成型

采用該技術的成形件完全致密且具有細小均勻的內部組織，從而具有優越的力學性能和物理化學性能，同時零件的復雜程度基本不受限制，并且可以縮短加工周期，降低成本。目前發達國家已進入實際應用階段，主要應用于國防高科技領域。激光加工技術 1.1 現狀

國外激光加工設備和工藝發展迅速，現已擁有100kW的大功率CO2激光器、kW級高光束質量的Nd:YAG固體激光器，有的可配上光導纖維進行多工位、遠距離工作。激光加工設備功率大、自動化程度高，已普遍采用CNC控制、多坐標聯動，并裝有激光功率監控、自動聚焦、工業電視顯示等輔助系統。

激光制孔的最小孔徑已達0.002mm，已成功地應用自動化六坐標激光制孔專用設備加工航空發動機渦輪葉片、燃燒室氣膜孔，達到無再鑄層、無微裂紋的效果。

激光切割適用于由耐熱合金、鈦合金、復合材料制成的零件。目前薄材切割速度可達15m/min，切縫窄，一般在0.1～1mm之間，熱影響區只有切縫寬的10%～20%，最大切割厚度可達45mm，已廣泛應用于飛機三維蒙皮、框架、艦船船身板架、直升機旋翼、4 發動機燃燒室等。

激光焊接薄板已相當普遍，大部分用于汽車工業、宇航和儀表工業。激光精微焊接技術已成為航空電子設備、高精密機械設備中微型件封裝結點的微型連接的重要手段。

激光表面強化、表面重熔、合金化、非晶化處理技術應用越來越廣，激光微細加工在電子、生物、醫療工程方面的應用已成為無可替代的特種加工技術。

激光快速成型技術已從研究開發階段發展到實際應用階段，已顯示出廣闊的應用前景。

國內70年代初已開始進行激光加工的應用研究，但發展速度緩慢。在激光制孔、激光熱處理、焊接等方面雖有一定的應用，但質量不穩定。目前已研制出具有光纖傳輸的固體激光加工系統，并實現光纖耦合三光束的同步焊接和石英表芯的激光焊接。完成了激光燒結快速成型原理樣機研制，并采用環氧聚脂和樹脂砂燒結粉末材料，快速成型出典型零件，如葉輪、齒輪。1.2 發展趨勢

激光加工技術今后幾年應結合已取得的預研成果，針對需求，重點開展無缺陷氣膜小孔的激光加工及實時檢控技術、高強鋁(含鋁鋰、鋁鎂)合金的激光焊接技術、金屬零件的激光粉末燒結快速成型技術、激光精密加工及重要構件的激光沖擊強化等項目的研究。實現高溫渦輪發動機氣膜孔無缺陷加工，可使葉片使用壽命達2000小時以上；以焊代替數控加工飛機次承力構件，以及帶筋壁板的以焊代鉚；實現重要零部件的表面強化，提高安全性、可靠性等，從而使先進的激光制造技術在軍事工業中發揮更大的作用。1）無再鑄層、無微裂紋渦輪葉片氣膜孔激光高效加工技術研究；

2）鋁合金、超強鋼、鈦合金、異種材料構件以及大型空間曲面零件的激光焊接工藝研究；

3）三維激光切割工藝規范及表面質量控制技術和在線測量控制技術研究； 4）提高高溫合金、鋁合金等重要部件抗疲勞性能的激光沖擊技術研究； 5）激光快速成型技術研究； 電子束加工技術 2.1 現狀

電子束加工技術在國際上日趨成熟，應用范圍廣。

國外定型生產的40kV～300kV的電子槍(以60kV、150kV為主)，已普遍采用CNC控制，多坐標聯動，自動化程度高。電子束焊接已成功地應用在特種材料、異種材料、空間復雜曲線、變截面焊接等方面。目前正在研究焊縫自動跟蹤、填絲焊接、非真空焊接等，最大焊接熔深可達300mm，焊縫深寬比20：1。電子束焊已用于運載火箭、航天飛機等主承力構件大型結構的組合焊接，以及飛機梁、框、起落架部件、發動機整體轉子、機匣、功率軸等重要結構件和核動力裝置壓力容器的制造。如：F-22戰斗機采用先進的電子束焊接，減輕了飛機重量，提高了整機的性能；“蘇-27”及其它系列飛機中的大量承力構件，如起落架、承力隔框等，均采用了高壓電子束焊接技術。

國內多種型號的飛機及發動機和多種型號的導彈殼體、油箱、尾噴管等結構件均已采用了電子束焊接。因此，電子束焊接技術的應用越來越廣泛，對電子束焊接設備的需求量也越來越大。

國外的電子束焊機，以德國、美國、法國、烏克蘭等為代表，已達到了工程化生產。其特點是采用變頻電源，設備的體積、噪聲、高壓性能等方面都有很大提高；在控制系統方面，運用了先進的計算機技術，采用了先進的CNC及PLC技術，使設備的控制更可靠，操作更簡便、直觀。

國外真空電子束物理氣相沉積技術，已用于航空發動機渦輪葉片高溫防腐隔熱陶瓷涂層，提高了涂層的抗熱沖擊性能及壽命。電子束刻蝕、電子束輻照固化樹脂基復合材料技術正處于研究階段。2.2 發展趨勢

電子束加工技術今后應積極拓展專業領域，緊密跟蹤國際先進技術的發展，針對需求，重點開展電子束物理氣相沉積關鍵技術研究、主承力結構件電子束焊接研究、電子束輻照固化技術研究、電子束焊機關鍵技術研究等。1）150kV、15kW高壓電子槍及高壓電源的技術研究； 2）電子束物理氣相沉積技術的研究；

3）大厚度變截面鈦合金的電子束焊接技術研究及質量評定； 4）典型復合材料飛機構件的電子束固化工藝研究及其工程化研究； 5）多功能電子束加工技術研究。離子束及等離子體加工技術 3.1 現狀

表面功能涂層具有高硬度、耐磨、抗蝕功能，可顯著提高零件的壽命，在工業上具有廣泛用途。

美國及歐洲國家目前多數用微波ECR等離子體源來制備各種功能涂層。等離子體熱噴涂技術已經進入工程化應用，已廣泛應用在航空、航天、船舶等領域的產品關鍵零部件耐磨涂層、封嚴涂層、熱障涂層和高溫防護層等方面。等離子焊接已成功應用于18mm鋁合金的儲箱焊接。配有機器人和焊縫跟蹤系統的等離子體焊在空間復雜焊縫的焊接也已實用化。微束等離子體焊在精密零部件的焊接中應用廣泛。我國等離子體噴涂已應用于武器裝備的研制，主要用于耐磨涂層、封嚴涂層、熱障涂層和高溫防護涂層等。

真空等離子體噴涂技術和全方位離子注入技術已開始研究，與國外尚有較大差距。等離子體焊接在生產中雖有應用，但焊接質量不穩定。3.2 發展趨勢

離子束及等離子體加工技術今后應結合已取得的成果，針對需求，重點開展熱障涂層及離子注入表面改性的新技術研究，同時，在已取得初步成果的基礎上，進一步開展等離子體焊接技術研究。

1）復雜零件“保形”離子注入與混合沉積技術研究，獲得高密度等離子體方法研究； 2）空間結構焊接工藝參數自適應控制及焊縫自動跟蹤系統研究，以及等離子弧焊過程中變形控制技術研究；

3）等離子噴涂陶瓷熱障涂層結構、工藝及工程化研究； 4）層流湍流自動轉換技術及軸向送粉、三維噴涂技術研究； 5）層流等離子體噴涂系統的研制及其噴涂技術的研究。4 電加工技術 4.1 發展現狀

國外電解加工應用較廣，除葉片和整體葉輪外已擴大到機匣、盤環零件和深小孔加工，用電解加工可加工出高精度金屬反射鏡面。目前電解加工機床最大容量已達到5萬安培，并已實現CNC控制和多參數自適應控制。電火花加工氣膜孔采用多通道、納秒級超高頻脈沖電源和多電極同時加工的專用設備，加工效率2～3秒/孔，表面粗糙度Ra0.4μm，通用高檔電火花成型及線切割已能提供微米級加工精度，可加工3μm的微細軸和5μm的孔。精密脈沖電解技術已達10μm左右。電解與電火花復合加工，電解磨削、電火花磨削已用于生產。

參 考 文 獻

【1】張遼遠 現代加工技術 北京：機械工業出版社，2002【2】劉晉春 特種加工 北京：機械工業出版社，2004【3】張建華 精密與特種加工技術 北京：機械工業出版社，2003【4】主編白基成, 郭永豐, 劉晉春 特種加工技術 哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2006【5】郭東明, 趙福令 面向快速制造的特種加工技術 北京：國防工業出版社，2009 7

第三篇：計算機技術發展展望

對未來機器人技術的發展展望

------學科前沿知識聽課報告

通過對機器人技術的發展與應用前沿課程的學習，我初步的了解了當今機器人技術的發展和現狀，機器人技術代表了如今科學技術的前沿，以后隨著科學技術的不斷發展進步，機器人技術也必然在各個科學領域有更加廣泛的應用，各個領域更加智能的機器也將會不斷的涌現出來，具有更加智能化的機器人也會出現到我們日常家庭生活之中，成為我們生活之中必不可少的東西。因此對機器人技術研究也會成為以后的一門非常重要的學科內容，作為機電學院的學生來說，關注機器人技術的未來發展對我們今后的學習研究有著重要指導作用，通過學習，我對未來機器人技術發展有下面的幾點理解。

一、未來科學技術與機器人技術關系越來越密切

從機器人的發展進程可以看出，隨著計算機技術、人工智能技術、信息技術等的飛速發展，使機器人在功能和技術層次上有了很大的提高，機器人的視覺、觸覺、自主控制等技術就是典型的代表。由于這些技術的發展，推動了機器人概念的延伸。20世紀80年代，將具有感覺、思考、決策和動作能力的系統稱為智能機器人，這是一個概括的、含義廣泛的概念。這一概念不但指導了機器人技術的研究和應用，而且又賦予了機器人技術向深廣發展的巨大空間，水下機器人、空間機器人、空中機器人、地面機器人、微小型機器人等各種用途的機器人相繼問世，許多夢想成為了現實。將機器人的單元技術滲透到社會的各個領域形成了各式各樣的新機器――機器人化機器。當前與信息技術的交互和融合產生了“軟件機器人”、“網絡機器人”；與納米技術、分子生物學的交叉和融合又產生了“納米機器人”；今后也許與克隆技術的結合將會產生“克隆機器人”問。這說明了機器人所具有的創新活力，也說明了客觀世界是一個相互作用，相互聯系的統一世界。任何一門學科都是對客觀世界某一方面或某種運動形式的本質和規律的正確反映，客觀世界普遍聯系的特征也必然會在各門學科的思想、理論體系中反映出來，同時也決定了各門學科之間的相互聯系、相互依賴和相互作用的關系，決定了它們是一個有機聯系的科學整體。機器人融合了計算機、信息、自動控制、機械、仿生等技術，從而使機器人技術的發展與其它學科的技術發展極為密切。縱觀機器人的發展史，我們可以發現機器人是隨著其它學科的興旺發達而呈現出勃勃生機的。

相關學科理論與技術的進步推動機器人技術的發展，而機器人技術的進步又將刺激與推動各相關學科理論與技術的不斷發展。機器人與其它學科的關系不僅僅是索取，它們是相互促進，共同發展的伙伴。如微電子技術、計算機技術等發展的同時，也促進了機器人能力的發展，人工智能的發展，也促進了智能機器人的產生和發展，納米技術的出現，導致了納米機器人的誕生，同時機器人的發展反過來又在促進著生物科學、海洋科學、空間科學、人工智能等的發展，為它們提供必不可少的研究手段、研究載體，提高它們的研究效率和研究水平，縮短它們的研究周期。機器人的發展也給計算機技術、信息技術、自動控制、機械等提出了更高的要求，為它們提出了新的研究課題，促進著它們的進步和發展。

二、未來機器人的發展趨勢

隨著人類活動領域的不斷擴展和對快捷舒適生活方式的要求，同時隨著計算機技術的快速發展和人工智能研究的逐步深入，本世紀機器人技術仍將會繼續保持高速的發展態勢，機器人的發展會呈現以下幾方面的趨勢：

1、開發具有高智能的智能機器人將成為機器人技術的一個發展重點。智能機器人具有較高的思維判斷能力，語言理解和表達能力，能夠較好地與人類交流，并能夠完成比較復雜的任務。

2、較強的自適應性將成為未來機器人的一個重要發展方向。自適應性強意味著機器人能夠自發調整自己的行為狀態來適應外部環境的變化，從而提高了機器人工作的穩定性。

3、在工業機器人大力普及的同時，服務性機器人將快速走進人類生活的方方面面，而且擁有較強的語言交流能力，仿人形的外部特征的仿人機器人將極大拉近人類與機器人之間的距離。

4、多機器人協作以發揮群體智能的多機器人系統將越來越受到重視。雖然隨著機器人技術的發展，機器人的能力不斷提高, 機器人應用的領域和范圍也在不斷擴展，但是對于一些復雜的任務，單個機器人不再是最好的解決方案,而由是多個機器人組成的系統。機器人技術將是決定一個國家現代化程度的重要標志。一個國家的機器人技術要發展首先需要國家的大力扶植,即國家從政策和資金上支持本國機器人產業的發展。在日本機器人產業發展的初期,日本出臺了一系列支持本國機器人發展的政策,如購買本國機器人的公司會在稅收上得到優惠,大力鼓勵購買國產機器人,為機器人的發展提供了良好的環境；同時國家也在科研經費上支持機器人技術的研究,并以經費引導本國機器人技術的發展方向,為以后日本成為機器人行業最大的生產國和出口國奠定了基礎，所以這也會是今后各國發展機器人的一個趨勢。

三、機器人在未來的發展前景

當今機器人技術的發展有兩個突出的特點：一是在橫向上，機器人的應用領域不斷擴大，機器人的種類日趨增多；一是在縱向上，機器人的性能不斷提高，并逐步向智

能化方向發展。21世紀，機器人技術將繼續是科學與技術發展的熱點。機器人技術的進一步發展必將對社會經濟和生產力的發展產生更加深遠的影響。在未來的100年中，科學與技術的發展將會使機器人技術提高到一個更高的水平。機器人將成為人類的伙伴，更加廣泛地參與人類的生產活動和社會生活。人類生產活動的需要是生產作業機器人技術發展的基本動力，社會的科學技術水平是機器人技術的基礎。

目前，機器人技術的發展尚存在許多待解決的瓶頸問題。從仿生學角度看，現代機器人的驅動系統還是相當笨重的，雖然人們曾經努力創造了數種用于機器人的驅動系統，但是現在還沒有任何驅動系統能與人的肌肉相媲美；需要研究體積小、重量輕、出力大、靈敏度高的新型驅動系統，用于取代現在使用的笨重的驅動系統；對于移動機器人來說，還需要解決可攜帶能源問題，研究新型高效能源。現在使用的蓄電池的體積和重量，相對其蓄電容量來講，顯得太大、太重；計算機的信息傳輸與處理速度還不夠快，還不能滿足機器人實時感知系統的需要；機器人的“思維能力”也將取決于計算機的智能化程度；傳感器的微型化和集成化仍然不能滿足機器人技術的發展需要；納米機器人的研究，需要人們對生命過程分子水平生物學原理的每一步都有深刻的認識；水下機器人的研究，要求解決動力定位的控制問題、遠距離水下通信和能源問題；為了提高太空機器人的可靠性和靈活性，促進其智能化和微型化，需要研究用靈巧的、可變形的材料來代替電動機等執行機構；機器人的進化研究，需要人們搞情人類社會進化的每一步，研究其機器實現的方法等。

總而言之，機器人作為一種高技術，是不斷發展和完善的，這種不斷的發展和完善是通過技術革命的內在推動力來實現的，機器人的發展給現代科學技術提出了亟待解決的問題，問題的解決又將極大地推動機器人的進步。在21世紀的未來，科學技術更加發達，機器人種類更加繁多，機器人家族將會越來越興旺，機器人也將越來越多才多藝，越來越聰明伶俐，伴隨著機器人的發展和廣泛應用，必然也會極大地推動著科學技術的發展和人類社會的進步，因此我堅信機器人發展將使世界的明天更加絢麗多彩。作為機電學院的一員，我們也要更多的了解和學習更多的學科前沿知識，了解科學技術的最新成果，不斷的學習和研究，用自己的知識為人類社會的發展做出自己的貢獻。

第四篇：電鍍技術發展展望

電鍍技術發展展望

在我國電鍍工作者的共同努力下，無論在開發研究電鍍專用輔化工材料；務類光亮劑、添加劑；電鍍光亮劑中間體；電鍍主體設備與輔助設備都取得很大的進步，為邁入二十一世紀奠定了良好的基礎，主要鍍種的工藝水平已能滿足國內生產的需要。展望未來，我們信心百倍。

8.1 培養與造就一批高素質的電鍍復合型人材，培訓一大批現場工程師與技師

二十一世紀我國將邁入知識經濟時代，我國的電鍍技術要與國家經濟建設同步發展，全體同仁要重視技術創新。技術創新的核心是科技，關鍵是人材。邁入二十一世紀，我們要提高電鍍技術對經濟增長的貢獻率，要形成一個比較完善的電鍍技術研究開發體系。電鍍行業要培養造就一大批既懂化工，又懂電子、機械的復合型人材。高等學校與研究所要積極申報科研項目，選題要既有分工又有合作并緊密結合生產需要。目前從事電鍍現場技術研發與管理的工程師、技師、工藝員奇缺。許多工廠的“打工仔”文化素質不高，干了1年半載就是“師傅”，這些人化工基礎知識差，技術單一。與昔日上海電鍍工廠師傅的綜合技術素質相差甚遠，急待對他們進行全面技能培訓與考核，特別是對電鍍故障的分析與排除技術，不提高他們的整體技術素質，加工“零缺陷”的目標何日能實現！

8.2 形成比較完善的電鍍技術研究開發體系

今后若干年將會出現更多的以電鍍為專業的公司，這些單位將派生出添加劑、基礎化工和專業電鍍設備的生產廠。技術成果商品化的趨勢會更明顯。更專業，特別是為電子電鍍生產服務的電鍍設備的研制、生產和供應將向更專業化、系列化方向發展。

我國的高校與研究所要瞄準世界先進國家電鍍技術的發展方向，結合我國工業生產中量大面廣的產品，開發新的工藝和材料，少搞純學術的研究，從事電鍍研究的碩士、博士論文要結合生產實踐。如：

1)長周期（10個周期以上）的光亮化學鍍工藝及其自動補料裝備。

2)鋅、銅、鎳、鉻四個大鍍種光亮劑中間體及高性能光亮劑的研究，特別是高品質酸性光亮銅工藝的研究。

3)納米新材料在電鍍工藝中的應用。

4)三價鉻鍍鉻的工業應用。

5)高裝飾、高耐蝕后處理工藝的研究。

6)電鍍涂裝復合工藝研究。

7)高工藝性能無氰電鍍工藝的研究。

8)新型環保設備、環保材料的開發研究，等等。

國家新高科技的發展也離不開電鍍技術，我們要加強對電子零部件的滾鍍、卷對卷選擇性電鍍，PCB前處理及終飾技術的研究，有經濟實力與技術基礎的公司，也要有點風險精神，加大對電子電鍍科研的投入，爭取2年內將一批接近國際水平的工藝與材料推向工業應用。

8.3 我們基礎化工原材料、金屬材料品種還不夠齊全，質量參差不一

特別是應用于電鍍工藝材料中的特殊表面活性劑品種很少，阻礙了高品質前后處理劑及光亮劑的開發。多年來我們的酸性鍍錫光亮劑SS820一直應用TX-

10、OP21之類傳統表面活性劑，工藝性能欠佳，最近河北金日化工才開發應用于Sn的ENSA和高速鍍錫的SH-13，但品種還是很少而且不配套，更未形成系列。

今后應擴大品種，并對量大面廣的基礎化工原材料，金屬材料、各種表面活性劑，進行質量控制并責令制訂相關的企業或行業標準，從源頭卡住劣質原材料影響電鍍產品的品質。這塊的質量與行業標準大家很少關心，但銷量驚人，廣東南海的高力、華創兩家全國最大的電鍍化工原材料供應商年銷售額分別達8億元多，溫州有一家也愈四億。

8.4 電鍍生產過程的自動化控制

電鍍加工過程中除了大量應用掛、滾自動線以外，還要普遍應用電鍍生產過程中不可缺少的輔助設備，如化學脫脂過濾技術，槽液冷凍或加熱控溫技術，超聲波清洗技術，無油空氣攪拌應用于水洗及允許采用的鍍槽；多級逆流漂洗節水技術；鍍液主成份分析調整技術；循環過濾技術；添加劑自動補加技術等等。以保證電鍍加工過程的高品質。溫州電鍍工作者敢于在輔助設備應用上加大投資，已取得令人囑目的成績。

8.5 宣傳、貫徹質量管理和質量保證體系的ISO9000標準、ISO14000及電鍍國家、行業標準

進入二十一世紀，要爭取有更多的電鍍設計與研究單位、添加劑生產廠、電鍍設備廠、輔機生產廠和電鍍加工廠通過ISO9000，甚至ISO14000，自1985年9月以來的17年間，全國電鍍與精飾標準化分技術委員會（TC 57/SC1）組織全國各部委、各行業的電鍍專家與標準化工作者共同制訂、修訂了70多項標準。其中有工藝標準，亦有實驗檢測方法標準。除了16項是行業標準之外，其余50多項均為國家標準仍需要向行業進行宣傳、貫徹。今后也要注意標準的技術創新，在制、修訂新的國家標準的同時，敦促添加劑廠、電鍍設備廠、重要輔機廠將典型產品制訂成相關行業標準。

8.6 加強國際間的合作與交流，參加國際市場競爭

我國的電鍍工作者自1980年以來與日本同行保持經常聯絡較多，但對美國、德國較少，其他國家更是空白。

中國表面工程協會電鍍分會今后應組織我國的專家、學者和企業家赴先進國家考察學習。或請進來交流技術，以擴大全體同仁的視野，鼓勵更多的年輕學者出席國際學術會議。學習先進國家的生產管理經驗，使我國的電鍍生產走上科學化、規范化與國際接軌的道路。隨著我國加入WTO、對外開放及電鍍產品質量的提高，國外的添加劑、設備及測試儀器目前已大量進入我國市場，中外合資企業的產品在國內已占領一部分市場，使我國電鍍界更現實地認識到世界電鍍技術水平與我國的差距，由此而帶來的競爭必然是劇烈的，這對我國初步形成的電鍍體系是一次嚴峻考驗，我們應有所準備，迎接挑戰。我們的優秀產品也要打入國際市場。

8.7 加強工藝管理及設備配套，切實提高產品質量

我國電鍍技術最大差距在于大規模生產中的工藝管理，溶液的維護太差，不能保證成熟的研究成果在生產中穩定地體現出來，生產中，往往表現在前處理工藝不完整也不精細，很多工廠不采用連續循環過濾。其他輔助設備也不完善，這就決定了我國電鍍產品在抗蝕性和外觀質量等方面與國際先進水平相比仍有較大的差距。今后努力縮小這方面的差距，反之，工藝研究者，產品開發者也要千錘百煉，注意自己成果的真實性與可操作性，特別要緊密結合生產實際。現場說“OK”才行。工藝員（工程師或技師）要對自己加工的產品有“零缺陷”的信心，因此對工藝管理要“勤”，即對每一個槽、上、下午都得作赫爾槽試驗，每日都要有分析報告，做到防微杜漸。

注意開發為未來經濟成長型的新高科技服務的工藝。長期以來，我國同仁做了太多的低層次重復研究工作，對那些未來會大幅度提高產品附加值的工藝，由于困難大開發成本高，很少研究。如電子電鍍中的選擇電鍍工藝與裝備，高效的線材、板材連續電鍍生產線。生產的高要求會迫使我們動腦筋改變觀念與思維方式。過去傳統的光亮鍍鎳都設計所謂“大處理”備槽。筆者曾看到一個為20萬升光亮鍍鎳槽服務的電解循環處理重金屬裝置。集低DK電解、活性碳吸附和循環過濾于一身形成沒有大處理電鍍溶液的概念的新設備。

8.8 縮小南北、東西差距，重新思維觀念定位

無可爭辨的事實反映出電鍍技術在廣東珠江三角洲經濟發達區，溫州地區以及以上海為中心的江、浙沿海地區、金華地區、山東、東北的沿海地區、重慶地區得到了更大的發展，他們思維敏捷，觀念更新，這些地區的電鍍企業有一個共同的特點：

1)依托沿海的區位優勢，或地區機電產品出口的優勢，對國際、國內市場電鍍加工的需求了解快、行動快，產品結構隨市場需求而作調整。從低價位、低檔次上升到高檔次、大批量的“多商品大市場”格局。

2)重視前處理、后處理，解決電鍍加工中的質量問題，眾所周知，電鍍加工中的故障有80%來自前處理不良，他們重視前處理，下決心引進設備，用進口或國產優秀設備解決前處理不良，同時加強后處理解決外觀漂亮與良好的耐蝕性。

3)對電鍍主、輔設備進行技術改進和增添。

4)不怕冒風險，敢于引進新工藝和實踐新工藝，敢干創新電鍍新工藝，溫州就是一個典型的例子；如變電流電鍍類似24K的仿金電鍍，一陰極電泳復合工藝對付高附加值產品，創新的多色調金色對付新開發的出口產品。這一切都是國際、國內電鍍加工的要求而迫使我們的電鍍加工廠從工藝、材料、設備、觀念作出的快速反應。幾年間昆山的同心電鍍廠就發展到一個加工產值超億元的工廠，這些寶貴的經驗值得內地的電鍍廠學習和借鑒。

5)采取“請進來，派出去”頻繁進行國內、國際交流與合作，促進新工藝、新材料、新設備很快落戶并為生產服務。

8.9 環境保護與資源回收利用

電鍍工作者必需考慮自己開發研究的工藝對環境的影響并尋求可靠的對策。今后要努力推行清潔生產工藝，盡可能應用少污染、低濃度、易處理的工藝。推廣應用化學法+綜合治理電鍍廢水自動控制系統；微生物處理電鍍廢水系統。開發高效固液分離裝置；開發污染空氣的各有害排氣的傳感器和高效吸收裝置。研究電鍍過程中重金屬回收裝置。可以先從Au，Ag，Ni，Cu，Cr做起。

為了實現我國“可持續發展”的宏圖大略，我們電鍍工作者任重而道遠，讓我們這些老、中、青企業家、專家相結合活躍在中國表面工程協會的一支龐大隊伍中，在上級協會的正確領導下，為我國的經濟建設再立新功。

致謝：1）本文以胡如南教授和張立茗高工撰寫聯合署名的文章作基本框架，但增添許多新的內容，特向他們致謝！

2）本文撰寫過程中，得到一些地方協會與老專家的幫助，在此表示深深的謝意；

3）電子電鍍篇幅很大，希望引起同行的高度重視。許多電子電鍍專家提供了素材，作者僅向他們的無私支持表示感謝！

4）我國幅員遼闊，對許多企業在開發應用電鍍新工藝、新材料、新設備、新的檢測儀器、儀表方面的業績不可能一一列舉，甚至對十分優秀的工

藝與產品介紹疏漏，在此作者深表歉意；

5）由于時間倉促，文章涉及到的技術內容寬廣，作者水平有限文中不可避免有錯誤或疏漏

之處，敬請同行批評指正。

本講座來自中國表面工程信息網，沒有刪節

第五篇：特種加工論文

特種加工技術的現代應用及其發展研究

摘要：特種加工技術是直接借助電能、熱能、聲能、光化學能或者復合能實現材料切削的加工方法，是難切削材料、復雜型面、低剛度零件及模具加工中的重要工藝方法。本文介紹了概念、特點、分類以及近些年應用于特種加工的一些新方法、新工藝。

關鍵詞：特種加工 電火花加工 電化學加工 高能束流加工 超聲波加工 復合加工

1、特種加工技術的特點

現代特種加工（SP，SpciaI Machining）技術是直接借助電能、熱能、聲能、光能、電化學能、化學能及特殊機械能等多種能量或其復合以實現材料切除的加工方法。與常規機械加工方法相比它具有許多獨到之處。

1.1以柔克剛。因為工具與工件不直接接觸，加工時無明顯的強大機械作用力，故加工脆性材料和精密微細零件、薄壁零件、彈性元件時，工具硬度可低于被加工材料的硬度。

1.2用簡單運動加工復雜型面。特種加工技術只需簡單的進給運動即可加工出三維復雜型面。特種加工技術已成為復雜型面的主要加工手段。

1.3不受材料硬度限制。因為特種加工技術主要不依靠機械力和機械能切除材料，而是直接用電、熱、聲、光、化學和電化學能去除金屬和非金屬材料。它們瞬時能量密度高，可以直接有效地利用各種能量，造成瞬時或局部熔化，以強力、高速爆炸、沖擊去除材料。其加工性能與工件材料的強度或硬度力學性能無關，故可以加工各種超硬超強材料、高脆性和熱敏材料以及特殊的金屬和非金屬材料，因此，特別適用于航空產品結構材料的加工。

1.4可以獲得優異的表面質量。由于在特種加工過程中，工件表面不產生強烈的彈、塑性變形，故有些特種加工方法可獲得良好的表面粗糙度。熱應力、殘余應力、冷作硬化、熱影響區及毛刺等表面缺陷均比機械切削表面小。各種加工方法可以任意復合，揚長避短，形成新的工藝方法，更突出其優越性，便于擴大應用范圍。

由于特種加工技術具有其它常規加工技術無法比擬的優點，在現代加工技術中，占有越來越重要的地位。許多現代技術裝備，特別是航空航天高技術產品的一些結構件，如工程陶瓷、渦輪葉片、燃燒室的三維型腔、型孔的加工和航空陀 螺、傳感器等精細表面尺寸精度達0.001Pm 或納米（nm）級精度，表面粗糙度#$ <0.01Pm 的超精密表面的加工，非采用特種加工技術不可。如今，特種加工技術的應用已遍及到各個加工領域。

2、特種加工的幾種方法及分類

2.1電火花加工（也叫放電加工，EDM，ElectrosparkDischarge Machining）是一種電加熱加工過程。它是將工具電極和工件置于絕緣的工作液中，工件和工具分別接直流脈沖電源正極和負極，加上電壓，因電極之間的放電效應，產生火花放電對金屬產生腐蝕來進行加工。由于電極之間工件材料的微小體積上可集中很高的能量（106 ~ 107W / mm2）足以使材料熔化和蒸發。總能量的一部分也釋放到工具電極上造成工具磨損。因此，工具電極磨損和加工精度低是電火花加工的重要問題也是研究發展工作的主攻方向。

電火花加工方法，按其加工過程中工具與工件相對運動的方式和加工用途的不同，可分為電火花穿孔和成形加工、電火花線切割、電火花磨削、電火花同步回轉加工及電火花強化與刻字等幾大類。電火花加工這種工藝方法在航空工業中直接進入產品加工的比重是比較小，大多數用于工具和非標準設備制造。它已廣泛用于加工各種模具、曲面零件、異形孔和盲孔，用電火花切割可切割沖模，二次曲面或空間曲面的零件，用電火花鏜、磨可加工高精度的小孔、外圓、內外螺紋和齒輪等。如今，電火花加工和線切割電火花加工技術和設備都取得了長足的進步，無論從設備自動化完備程度、加工精度、效率和功能都有很大改觀。

2.2電解加工（ECM，Electrochemical Machining）屬于電化學加工范疇，它是利用金屬在電解液中發生“陽極溶解”的原理，將零件加工成形的。加工時，工件接直流電源的正極（陽極），按要求形狀制成的工具接負極（陰極），具有一定壓力的電解液從兩極間隙中迅速流過，于是工件表面的金屬按工具陰極的形狀迅速溶解，并隨即被高速的電解液沖走，這種加工方法沒有機械加工中切削力和切削熱的作用，也沒有電火花加工中的熱影響，在航空工業中，發動機新結構、新材料構件廣泛利用電解加工，如鈦合金零件、高溫渦輪深細冷卻孔、整體渦輪和葉輪以及大型環形殼體件的內外旋轉表面、中小型支承件、盤形件腹板、特形孔均可采用電解加工。如今，電解加工技術已成為研制先進的航空發動機的關鍵制造技術之一。

電解加工的發展趨勢：進一步拓寬電解加工的應用范圍，提高加工精度，降低加工成本，提高生產率，建立電解加工柔性制造系統（FMS），開展計算機數 2 控仿形電解加工技術研究，開展理論研究和建立過程模型。

2.3復合加工（CM，Combined Machinin）是指用多種能量組合進行材料去除的工藝方法，以便能提高加工效率或獲得很高的尺寸精度、形狀精度和表面完整性。對于陶瓷、玻璃和半導體等高脆性材料，復合加工是經濟、可靠地實現高的成形精度和極低的表面粗糙度（可達10nm），并是使表面和亞表層的晶體結構組織的損傷減少至最低程度的有效方法。復合加工的方法大多是在機械加工的同時，應用流體力學、化學、光學、電力、磁力和聲波等能量進行綜合加工。也有不用常規的加工方法而僅僅依靠化學、光學或液動力等作用的復合加工。復合加工的技術發展趨勢：復合加工是對傳統中常用的單一的機械加工、電加工和激光加工等方法的重要發展和補充。隨著精密機械大量使用脆性材料（如陶瓷、光學玻璃和寶石晶體等）以及電子工業要求超精密的晶體材料（如超大規模集成電路的半導體晶片、電子槍的單晶體LaB4 和藍寶石等），將促使對其他能量形式的加工機理進行深入研究，并發展出多種多樣的適用

于各類特殊需求的最佳復合加工方法。發展虛擬制造技術。在實驗基礎上，應用計算機仿真模擬有限元分析方法來精確優化加工參數。如對脆性材料的物理化學特性多樣的研究，可以開發出對脆性材料進行無微細裂紋且經濟性高的有效的工藝，并可預測出各種不同的復合加工工藝的物理參數和磨料特性下的表面精整質量、形狀精度和材料去除率，以利于對加工過程進行優化控制。

2.4高能束流加工 高能束流加工也稱為三束流加工，是利用能量密度很高的激光束 電子束或離子束等去除工件材料的特種加工方法的總稱，其中電子束加工技術改變了原有的設計思想，可將原有的高精度復雜難加工型面或無法加工的大型整體零件分成若干個易加工的單元，精加工和熱處理以后，用電子束將其焊接成整體零件。

2.5超聲波加工 它是利用加工工具的超聲頻振動，通過磨料懸浮液加工硬脆材料的一種成形方法、超聲波加工的尺寸精度可達0.05 0.01mm，表面粗糟度Ra值可達0.8 0.1 m，它適宜加工任何脆硬材料，可加工各種孔和型腔，也可進行套料切割、開槽和雕刻等，由于超聲波加工的生產效率比電火花加工低，而加工精度和表面粗糟度相對較好，所以常用于對工件的拋磨和光整加工。

3、特種加工的發展趨勢

為進一步提高特種加工技術水平及擴大其應用范圍 , 當前特種加工技術的發展趨勢主要包括以下幾點: 3 3.1、采用自動化技術。充分利用計算機技術對特種加工設備的控制系統、電源系統進行優化 , 加大對特種加工的基本原理、加工機理、工藝規律、加工穩定性等深入研究的力度 , 建立綜合工藝參數自適應控制裝置、數據庫等(如超聲、激光等加工), 進而建立特種加工的 CAD /CAM與 FMS(Flexible ManufacturingSystem,柔性制造系統)系統 , 使加工設備向自動化、柔性化方向發展 , 這是當前特種加工技術的主要發展方向。

3.2、趨向精密化研究。高新技術的發展促使高新技術產品向超精密化與小型化方向發展 , 對產品零件的精度與表面粗糙度提出更嚴格的要求。為適應這一發展趨勢 , 特種加工的精密化研究已引起人們的高度重視 , 因此 , 大力開發用于超精加工的特種加工技術(如等離子弧加工等)已成為重要的發展方向。

3.3、開發新工藝方法及復合工藝。為適應產品的高技術性能要求與新型材料的加工要求 , 需要不斷開發新工藝方法 , 包括微細加工和復合加工 , 尤其是質量高、效率高、經濟型的復合加工 , 如工程陶瓷、復合材料以及聚晶金剛石等。

3.4、污染問題是影響和限制有些特種加工應用、發展的嚴重障礙。加工過程中產生的廢渣、廢氣如果排放不當 , 會造成環境污染 , 影響工人健康。必須花大力氣處理并利用廢氣、廢液、廢渣 , 向“ 綠色 ” 加工的方向發展。

3.5進一步開拓特種加工技術。以多種能量同時作用 , 相互取長補短的復合加工技術 , 如電解磨削、電火花磨削、電解放電加工、超聲電火花加工等 ,需要不斷。

參考文獻

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