法加工的不导电材料和半导体材料，如玻璃、陶瓷、半导体、宝石、 金刚石等；对硬质的金属材料，如淬硬钢、硬质合金等虽可进行加工， 超声波能获得较好的加工质量，一般尺寸精度可达0.01～0.05 mm， 表面粗糙度Ra为0.4～0.1μm。它适宜加工各种型孔、型腔，也可以 在加工难切削材料时，常将超声频振动与其他加工方法配合进行复合 加工，如超声车削、超声磨削、超声电解加工、超声线切割等，对提 高生产率，减小表面粗糙度都有较好的效果。
电解加工主要用于加工型孔、型腔、复杂型面、深小孔、套料、膛线 等方面。
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16.1.3 激光加工
1.加工原理 图16-3是利用固体激光器加工原理示意图。 2.激光加工的特点和应用 (1) 几乎对所有的金属材料和非金属材料都可以用激光来打孔。特别
是对坚硬材料可进行微小孔加工(如∮0.01～∮1 mm)，孔的深径比可 达50～100。也可加工异形孔。采用激光可对许多材料进行高效的切 割加工。切割速度一般超过机械切割。切割厚度对金属材料可达10 mm以上，非金属材料可达几十毫米。切缝宽度一般为0.1～0.5 mm。 (2) 打孔速度极高，打1个孔只需0.001 s，易于实现自动化生产和流 (3) 可通过空气、惰性气体或光学透明介质进行加工。激光加工可用 于金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、陶瓷、玻璃等非金属材料和硬质合 金、不锈钢等金属材料的小孔加工和多种金属材料的切割或成型切割 加工。
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16.5 快速成型技术(RPT)
16.5.1 快速成型(Rapid Prototyping——RP) 技 术的产生
16.5.2 快速成型技术的原理 16.5.3 快速成型的主要工艺方法 16.5.4 RPT的现状和发展方向
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16.5.1 快速成型(Rapid Prototyping——RP) 技术的产生
第十六章 现代制造技术
16.1 特种加工方法 16.2 CAD/CAM集成 16.3 成组技术 16.4 柔性制造系统（FMS） 16.5 快速成型技术（RPT） 16.6 制造技术的发展
16.1 特种加工方法
16.1.激光加工 16.1.4 激光焊接 16.1.5 激光热处理 16.1.6 超声波加工 16.1.7 其他特种加工
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16.1.2 电解加工
1.加工原理 电解加工的原理见图16-2 2.电解加工的特点和应用
(1) 采用低的工作电压(6～24 V)，大电流(500～20 000 A)。(2) 能 以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型面或型腔(如锻模、叶片 等)。(3) 可加工高硬度、高强度和高韧性等难切削的金属材料(如淬 火钢、高温合金、钛合金等)。(4) 生产效率较高，约为电火花加工 的5～10倍以上，在某些情况下比切削加工的生产效率还高。(5) 加 工中无机械切削力或切削热，因此适于易变形或薄壁零件的加工(6) 加工精度不太高，平均精度为±0 1 mm左右。(7) 附属设备较多、
1.CAPP的功能与作用 2.派生式CAPP 见图16-9 3.生成式CAPP 见图16-10 4.CAD／CAPP集成的方法
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16.2.3 CAD/NCP集成
APT程序的翻译过程
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16.2.4 CAPP/NCP集成
目前CAPP／NCP的集成还处于研究之中。CAPP／NCP之间的集成有两种 方式，一种是在NCP软件中包含了CAPP的功能；另一种是在CAPP与NCP 间设置接口，尤其当NCP是一个外购的商用软件，而CAPP是一个自行 开发的软件时，采用接口方式是目前最为普遍的做法，当然成功与否 将取决于外购的NCP系统的开放程度。下面的一个例子说明了怎样将 一个自主开发的CAPP系统与一个外购的NCP系统集成起来，见图16-14。
(3) 激光不仅能焊接同种材料，而且还可以焊接不同的材料，甚至还 可以焊接金属与非金属材料。
就金属材料而言，其焊接特性见图16-4。
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16.1.5 激光热处理
激光热处理实际上只是一种表面处理技术，它与火焰淬火、感应淬火 等成熟工艺相比具有以下优点：
(1) 加热快。半秒钟内可以将工件表面从室温加热到临界点以上，因 而热影响区小，工件变形小，热处理后不需要修磨，只需要精磨。
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16.2.5 CAD/CAPP/NCP集成的关键技术
CAPP/NCP集成的一个例子
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16.2.6 CAD/CAM集成的体系结构
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16.3 成组技术
16.3.1 成组技术的基本概念 16.3.2 零件的分类和编码 16.3.3 成组生产的组织形式
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16.3.1 成组技术的基本概念
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16.1.4 激光焊接
激光焊接有如下优点：
(1) 激光照射时间短，焊接过程极为迅速，它不仅有利于提高生产率， 而且被焊接材料不易氧化，热影响区极小，适合于对热敏感很强的晶 体管元件焊接。
(2) 激光焊接既没有焊渣，也不需去除工件的氧化膜，甚至可以透过 玻璃进行焊接，适用于微型精密仪表中的焊接。
(2) 由于激光束传递方便，便于控制，因此可以对形状复杂的零件或 局部进行处理。如盲孔底部、深孔内壁、小槽等。
(3) 加热点小，散热快，形成自淬火，不需要冷却介质，不仅节约能
但是激光热处理也有其缺点，例如：硬化层较浅，一般小于1 mm；它 还只是一种表面处理方法；在目前的情况下，设备投资和维护费用较 高。因此采用激光热处理必须选准待处理的零件。
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16.1.7 其他特种加工
1.电子束加工 电子束加工原理见图16-6。 2.离子束加工 图16-7为离子束加工示意图
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16.2 CAD/CAM集成
16.2.1 什么是CAD/CAM集成 16.2.2 CAD/CAPP集成 16.2.3 CAD/NCP集成 16.2.4 CAPP/NCP集成 16.2.5 CAD/CAPP/NCP集成的关键技术 16.2.6 CAD/CAM集成的体系结构
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16.4.1 柔性制造系统的基本概念
柔性制造系统(Flexible Manufacturing System——FMS)是20世纪60 年代末诞生的新技术。促成FMS技术产生和发展的原因是：适应现代 产品频繁更新换代的要求，满足人们对产品的不同需求，降低成本， 缩短制造周期。传统的多品种、小批量生产方式，如采用普通机床、 数控机床等进行加工，虽然具有较好的生产柔性(适应性)，但生产率 低、成本高；而传统的少品种、大批量生产方式，如采用专用设备的 流水线进行加工，虽然能提高生产率和降低生产成本，但却缺乏柔性。 FMS正是综合了上述两种生产方式的优点，兼顾了生产率和柔性，是
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16.4.5 FMS的相关技术
计算机辅助设计技术:未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有 智能化，可处理各种复杂的问题。CAD在设计、质量、效率和成本方 面皆显示出其优越性。机电一体化技术:机电一体化(Mechatronics) 技术的含义是：在现代微电子技术的基础上，将机械和电子技术有机 地结合在一起，相互协调配合，以便在技术上获得“总体大于各部分 之和”的效能，使设计出的产品更为“灵巧轻便”。
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16.2.1 什么是CAD/CAM集成
1. 典型的产品设计与制造过程 为了搞清CAD/CAM集成的内容，让我们先来看一看一个产品在常规设
计与制造环境中从设计开始一直到产品最后出厂的每个环节，图16-8 表示了这个过程。 2. CAD／CAM集成的概念
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16.2.2 CAD/CAPP集成
科学技术之间的交叉融合产生了科学技术新的聚集，例如智能技术、 传感技术、信息技术与结构科学的交叉正在产生智能结构科学；激光 技术、材料技术、计算机辅助设计和制造形成了快速成型技术(RPT)。
RPT将激光技术、新材料技术、CAD／CAM集成起来，解决了激光对新 材料的作用、CAD模型(STL文件)的切片处理以及满足“离散／堆积” 成型工艺要求的数控技术、精密机械和光电子技术在内的一系列“接 口”问题，从而形成一项先进制造技术。
FMS是近年兴起的新的制造技术，至今并无确切的定义，通常所说的 FMS是指以数控机床、加工中心及辅助设备为基础，将柔性的自动化 运输、存储系统有机地结合起来，由计算机对系统的软、硬件资源实 施集中管理和控制而形成的一个物流和信息流密切结合的、没有固定 的加工顺序和工作节拍的、主要适用于多品种、中小批量生产的高效 自动化制造系统。
人工智能、专家系统及智能传感器技术:对未来智能化FMS具有重要意 义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计 算机应用技术和人工智能而产生的，它使传感器具有内在的决策功能。
当今世界动态多变的市场要求计算机集成制造(CIM)具有高度柔性。 制造系统的柔性是衡量制造系统对变化中的市场、技术及生产条件的 适应性的重要尺度。制造柔性是由企业的长期战略考虑而产生的生产 与经营决策，故制造柔性不仅是个技术问题，而且也涉及企业自身的 具体情况和条件。目前，高效益企业的一个显著特征是，在设计和开 发适用的软件时，将人的因素充分考虑进去，以驱动现代的计算机集 成制造系统(CIMS)。
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16.1.1 电火花加工
1. 加工原理 电火花加工是利用脉冲放电对导电材料的腐蚀作用去除材料，以满足
一定形状和尺寸要求的一种加工方法，其原理见图16-1。 2.电火花加工的特点 (1) 可以加工任何硬、脆、韧、软、高熔点的导电材料。此外，在一
定条件下，还可以加工半导体材料及非导电材料。(2) 加工时无切削 力，有利于小孔、薄壁、空槽以及各种复杂截面的型孔、曲线孔、型 腔等零件的加工，也适合于精密细微加工。(3) 当脉冲宽度不大时， 对整个工件而言，几乎不受热的影响，因此可以减小热影响层，提高 加工后的表面质量，也适用于加工热敏感很强的材料。(4) 脉冲参数 可以任意调节，可以在同一台机床上连续进行粗、半精、精加工。 (5) 直接使用电能加工，便于实现自动化。 3.电火花加工的应用 (1) 穿孔加工:可以进行型孔(圆孔、方孔、条边孔、异形孔)、曲线 孔(弯孔、螺纹孔)、小孔、微孔等的加工，如落料模、复合模、级进 模、喷丝孔等。(2) 型腔加工:可以进行锻模、压铸模、挤压模、胶 木模以及整体式叶轮、叶片等曲面零件的加工。(3) 线电极切割(简 称线切割):可以进行切断、切割各类复杂型孔，如冲裁模、样板、各 种形状复杂的板状细小零件、窄缝和工具等加工。