機械設(shè)計與制造新技術(shù)

　　隨著機械壽命和材料強度的提高，使難切削材料愈來愈多，產(chǎn)品集成化使零件愈來愈復(fù)雜，產(chǎn)品小型化又提出了微細加工的需要，以及加工過程要求易於自動化等，使傳統(tǒng)加工很難滿足社會對機械制造業(yè)日益提高的要求。從20世紀30年代到80年代，隨著制造技術(shù)與電力技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合，爆發(fā)了*次制造革命。在這些年代，一個接一個的發(fā)明并在機械制造業(yè)應(yīng)用了一系列與傳統(tǒng)加工*不同的新加工方法，這些方法統(tǒng)稱為特種加工，其中包括物理和化學加工，簡稱理化加工；電物理和電化學加工，簡稱電加工及其復(fù)合加工。 從狹義加工到廣義加工 無論是傳統(tǒng)加工還是特種加工，都有廣義加工和狹義加工之分。廣義加工包括：變形加工、接合加工、減材加工和改性加工等。 變形加工簡稱成形，是由一定體積的材料使其變形成為所需形狀、尺寸和性狀的毛坯、半成品或零件的工藝方法。在傳統(tǒng)加工中變形加工有冷固態(tài)變形，主要靠超過材料彈性界限的機械力作用，例如冷鍛、冷壓、冷拔、冷軋和冷擠等；也有熱固態(tài)變形，主要靠熱能和機械力的作用，例如熱鍛、熱壓、熱拔、熱軋和熱擠等；此外還有液態(tài)變形或半液態(tài)變形，主要靠熱能，有時還加機械力的作用，例如鑄造、壓鑄和注射成形等。在特種加工中變形加工有放電成形、電磁成形和激光三維成形等。 接合加工簡稱連接，是將兩種或兩種以上的材料或半成品連接在一起，使之成為半成品或零件的工藝方法。在傳統(tǒng)加工中接合加工有壓接、鉚接、和膠接等。在特種加工中接合加工有放電沖擊、電子束、激光和等離子等。 減材加工簡稱去除，是由大塊原材料或有余量的毛坯逐步去除多余的材料，而得到所需形狀、尺寸和性狀零件的工藝方法。從減材加工到增材加工 在進入20世紀90年代以來，面臨動態(tài)多變市場的機械制造業(yè)，產(chǎn)品周期縮短、產(chǎn)品更新、品種增多、批量減少；產(chǎn)品的質(zhì)量、和交貨期已成為增加企業(yè)競爭力的三個決定性因素。以減材加工為主要手段的制造業(yè)，難以滿足如上的要求。為此，隨著制造技術(shù)與材料技術(shù)、能源技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的結(jié)合，以增材加工為主要內(nèi)容的二次制造革命就應(yīng)運發(fā)生了。 增材加工簡稱生長，是用類似生長的方法逐漸增加材料，直到生成所需形狀、尺寸和性狀的樣件或零件。在傳統(tǒng)加工的基礎(chǔ)上，雖然有人試圖用形狀熔化或，以及三維來發(fā)展增材加工，但沒有取得實用性進展。後來又在特種加工的基礎(chǔ)上開發(fā)了增材加工。它是采用粘結(jié)、熔結(jié)和聚合作用或化學反應(yīng)等手段，選擇性地固化液體材料或粘結(jié)固體材料等，以此制造所需形狀、尺寸和性狀的零件。這種制造技術(shù)是一種多學科的綜合技術(shù)，包括：CAD技術(shù)、CNC技術(shù)、能源技術(shù)和材料技術(shù)等。采用這種制造技術(shù)可以在短短兩天給顧客制造新型樣件，它不是顯示在計算機屏幕上的畫面，而是一個實際物體。如顧客不滿意，可以立即在CAD系統(tǒng)中進行修改，再制造出一個新樣件，直到顧客滿意為止。專家預(yù)言，這種新型制造技術(shù)給制造業(yè)帶來的影響，可以同數(shù)控技術(shù)相媲美。zui初人們把它叫做快速原型制造或快速成形，至今還廣泛使用這個名稱。 目前已有多種增材加工方法，其中應(yīng)用較好的如化學法中的液態(tài)光敏樹脂選擇性固化、復(fù)合法中的紙基材料選擇性切割、熱物理法中的絲狀材料選擇性熔覆和粉末材料選擇性燒結(jié)，以及噴射法中的粉末材料選擇性粘結(jié)和基於創(chuàng)新的數(shù)字化噴射RP技術(shù)等。 “快速原型制造”或“快速成形”這個名稱不是zui合理，因為“快速”并非指加工速度快，而是指全部加工時間短；另外，現(xiàn)有的眾多方法早已超出“原型制造”的範圍。因此，采用“增材加工”這個名稱，足以概括全部方法和應(yīng)用，清楚地指出了加工原理，并能用其英文縮寫MAM清楚地與減材加工的英文縮寫MRM相對應(yīng)。