机械制造的新工艺和新方法

机械制造与自动化的新工艺和新方法

随着机械工业的发展和科学技术的进步，机械制造工艺的内涵和外延不断发生变化常规工艺不断优化并普及，原来十分严格的工艺界限和分工，如下料和加工、毛坯制造和零件加工,粗加工和精加工、冷加工和热加工等在界限上逐步趋于淡化，在功能上趋于交叉,各种先进加工方法不断出现和发展.以下为一些机械制造的新工艺和新方法: 1、超高速加工技术

超高速加工技术是指采用超硬材料刀具磨具和高速运动的自动化制造设备,以极大的切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。超高速加工能使被加工金属材料在切除过程中的剪切滑移速度达到或超过某个极限值，使切削加工过程所消耗的能量、切削力、加工表面温度、刀具磨具磨损、加工表面质量、加工效率等明显优于常规切削速度下的指标，它是提高切削和磨削效果、提高加工质量、加工精度和降低加工成本的重要手段。

与常规切削加工相比，超高速加工有以下优点：

（1）随着进给速度的提高，单位时间内材料的切除率可以增加3—6倍，可以大幅度缩短零件加工的切削工时，显著提高生产率。 （2）切削力可以降低30%以上。

（3）切削过程极其迅速，95％以上的切削热被切屑带走，来不及传给工件，故特别适合加工容易热变形的零件。

（4）机床作高速运转,振动频率特别高，工作平稳振动小，因而能加工非常精密、非常光洁的零件。 2、超精密加工技术

超精密加工是指加工精度和表面质量达到极高程度的精密加工工艺。目前超精密加工的主要手段有：金刚石刀具超精切削，金刚石砂轮和CBN砂轮超精密磨削、超精密研磨和抛光、精密特种加工和复合加工。

金刚石砂轮超精密磨削是当前超精密加工的重要研究方向之一，其主要加工方式有外圆磨、无心磨、、沟槽磨和切割等，被加工材料有陶瓷、半导体等难加工材料，其关键技术包括金刚石砂轮的修整、微粉金刚石砂轮超精密磨削等。 金刚石砂轮的修整包括整形和修锐两部分，对于密实型无气孔的金刚石砂轮,如

金属结合剂金刚石砂轮,一般在整形后还需要修锐;有气孔型陶瓷结合剂金刚石砂轮在整形后即可使用。

近年来，出现了油石研磨、磁性研磨、滚动研磨、弹性发射加工、液体动力抛光、液中抛光、磁流体抛光等众多有效的新型精密研磨和抛光方法。这些方法主要采用以下技术措施:(1）采用软质磨粒(2） 抛光工具和工件不接触(3)整个抛光工作在恒温液中进行(4）采用复合加工。

超精密加工技术是以高精度为目标的技术.实现它的主要条件包括以下诸方面的高新技术：（1）超精密加工机床与装、夹具(2)超精密切削刀具（3）超精密加工工艺（4）超精密加工环境控制(5）超精密加工的测控技术 3、快速成形技术

快速原型/零件制造技术（简称RPM）是综合利用CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术等各种技术集成以实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。RPM技术的材料成形过程和传统的成形过程不同，它是利用CAD模型的离散化处理和材料堆积原理而制造零件，通过对CAD模型的离散化处理获得堆积的顺序、路径，利用光、热、点等物理手段，实现材料的转移、堆积、叠加形成三维实体。

快速成形的基本过程是:首先由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型；然后根据工艺要求，按照一定的规则将该模型离散为一系列有序的单元；再根据每个层片的轮廓信息，进行工艺规划，选择合适加工参数，自动生成数控代码；最后由成形机接受控制指令制造一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体。这样就将一个物理实体的复杂的三维加工离散为一系列层片的加工,大大降低了加工难度，并且成形过程的难度与待成形的物理实体形状和结构的复杂程度无关。快速成形技术具有以下特点：（1）高度柔性（2）技术的高度集成（3）设计制造一体化（4）快速性（5）自由成形制造（6)材料的广泛性。 4、计算机集成制造

计算机集成制造（CIM）是在计算机支持的信息技术环境下的制造技术和制造系统。它一般包括四个应用分系统和两个支撑分系统。四个应用分系统是：管理信息系统，工程设计系统，质量保证系统，制造自动化系统。两个支撑分系统

是:数据库系统和通讯网络系统。 5、智能制造

所谓智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行诸如分析、推理、判断、构思和决策等智能活动.与传统的制造系统相比,智能制造系统有以下特征:(1)自律能力（2)人机一体化，（3）灵镜技术（4）自组织能力与超柔性（5）学习能力和自我优化能力6，自我修复能力与强大的适应性。 6、并行工程

并行工程（CE）是目前国际上机械工程领域中重要的研究方向.CE是一种系统方法，以集成的并行方式设计产品及其相关过程，包括对制造过程、支持过程的设计。这种方法的目的是使产品开发人员从一开始就考虑到从概念形成到投放市场的整个产品生命周期中质量、成本、开发时间和用户需求等所有因素。CE的关键技术包括以下几个方面:(1）CAX和DFX技术(2）CE过程的建模、仿真和设计技术（3)产品数据管理PDM（4)综合协调技术（5)集成框架技术. 7、模具及机械零件的TD处理技术

TD处理又称为液体渗金属法，TD（Toyota Diffusion Coating Process or Thermal Diffusion）法是20世纪60年代日本丰田中央研究所开发并应用于生产的技术.其基本原理是将工件置于添加有扩散元素的硼砂浴中，在工件表面形成V、Nb、Cr、Ti等的碳化物覆层。TD处理形成的碳化物覆层具有极高的硬度、很高的耐磨性和良好的耐蚀性,能极大提高模具和机械零件的使用寿命。TD处理的工艺稳定性好，覆层质量稳定,处理过程无公害，TD处理后可直接进行淬火或其它热处理。

TD处理技术适用于模具的表面强化,也可用于机械零件的表面强化,可以几倍或几十倍地提高工件的耐磨性与使用寿命。日本采用TD法处理各类零件数量以每年接近一倍的速度增长。总体上看,经TD处理的机械零件在数量上约占四分之三，模具约占四分之一,对于各种金属模具,TD法几乎都有良好效果。日本产的各类金属模具均采用TD处理技术。

TD法在各国均有专利,我国在模具的碳化钒、碳化铌、碳化铬覆层方面，已有不少单位进行了试验研究，但均处于研究开发阶段。 8、勾夹双作用双向自锁式夹轨器

本夹轨器是一种将轨行式起重机锁定在轨道上以防风、抗滑行、防倾覆的安全装置.

大型起重机的防风、抗滑装置目前比较多地采用夹钳式夹轨器,它是通过一对夹钳夹住轨道顶部的两侧产生摩擦力来阻止起重机滑动.一般常用的夹轨器有螺杆式，重锤式和弹簧式等。这些夹轨器的夹紧力都受闭合力的约束,夹紧力有限，无自锁能力。在遇到暴风袭击时，常有失灵现象，起重机发生滑走，安全性差。还有一种钩轨器，有比较好的抗风防倾能力，但由于钩头在起重机正常行走时，不能提离开轨面，给起重机正常行走带来不便，宜造成障碍。

本夹轨器的构造在外形上与现有夹轨器类似，即同样有钳臂以及完成钳臂开合、提升的动力部件、控制部件及机架。主要特征是钳口部分对轨道顶部的三个面,即轨道顶部的轨面、两个侧面以及轨道突缘底面形成夹紧力。并且在轨面钳口处沿轨道方向装有“M\"形双向自锁构件.这样整个钳口对轨道既有夹紧作用，又有钩紧作用，还有自锁作用.如同钢铁手掌,将轨道紧紧握住。这与目前常见的只夹住轨道顶部两个侧面的夹轨器是明显不同的。主要优点有：

1) 夹持力在轨道的三个面上同时产生，变一般对轨道两个侧面的夹紧而为三个面的夹紧，而且夹紧力随起重机运动外力的增大而自动增大。锁定效果显著.

2) 由于本发明对轨道既有夹紧自锁作用又有钩牢作用,其防风抗倾覆能力强。

3） 结构简单,受力关系合理，安全、可靠、制造成本低.

4) 适用范围广，既可用于中小型起重机上,亦可用于重型起重机上.