中国材料工程大典 第24卷 材料特种加工成形工程 上PDF电子书下载

第1篇 概论 1

第1章 材料特种加工及其在现代制造业中的作用 3

1 特种加工的定义和特点 3

1.1 特种加工的定义 3

1.2 特种加工的特点 3

2 特种加工的产生和发展 4

2.1 特种加工的产生 4

2.2 增材加工——特种加工的新进展 4

3 特种加工的分类及工艺性能比较 5

3.1 特种加工的分类 5

3.2 特种加工工艺性能比较 7

2 现代制造业的发展对特种加工的新要求 8

2.1 模具加工指标的微细化对特种加工的新要求 8

第2章 材料特种加工成形工程的特点与要求 8

1 特种加工对结构工艺性等的影响 8

2.2 微电子机械系统对特种加工的新要求 9

2.3 航空航天工业对特种加工的新要求 10

2.4 纳米技术对特种加工的新要求 10

1.1 特种加工在现代模具制造工业中的作用 11

1.2 特种加工技术在航天发动机制造中的应用 11

1 特种加工在现代制造业中的作用 11

第3章 材料成形特种加工技术在工程中的应用 11

2 快速原型与制造技术在材料成形工程中的应用 12

2.1 新产品开发过程中的设计验证与功能验证 12

2.2 基于快速原型的快速制造工艺 12

3 RP技术在航天工业中的应用 16

4 橡皮垫板成形技术及其在工程中的应用 17

4.1 橡皮垫板成形技术的起源与发展 17

4.2 橡皮垫板成形装备技术和应用 17

5.2 热等静压／粉末冶金技术的应用 18

5 热等静压／粉末冶金（HIP/PM）技术 18

5.1 热等静压／粉末冶金技术的起源和发展 18

第4章 材料特种加工成形工程的技术发展动态和趋势 19

1 特种加工技术的发展动态 19

1.1 总的发展态势 19

1.2 特种加工技术发展状况 19

2 材料特种加工成形工程展望 23

2.1 特种加工技术向微细化方向发展 23

2.2 特种加工技术向高精度方向发展 23

2.3 特种加工技术向信息化方向发展 24

2.4 特种加工技术向智能化方向发展 25

2.5 特种加工技术向集成化方向发展 27

参考文献 28

第2篇 材料电火花成形加工技术 29

2 电火花加工的工艺类型及适用范围 31

第1章 概述 31

1 电火花加工的特点 31

3 电火花加工对材料可加工性和结构工艺性等的影响 32

第2章 电火花加工的基本原理和机理 33

1 电火花加工常用术语和符号 33

2 电火花加工的基本原理 35

3 电火花加工的机理 36

第3章 电火花加工中的基本规律 39

1 影响放电蚀除量的主要因素 39

1.1 极性效应的影响 39

1.2 电参数对电蚀量的影响 39

1.3 金属材料热学物理常数对电蚀量的影响 40

1.4 工作液对电蚀量的影响 40

2.2 工具电极相对损耗速度和相对损耗比 41

2.1 加工速度 41

1.5 影响电蚀量的一些其他因素 41

2 电火花加工的加工速度和工具电极的损耗速度 41

3 影响电火花加工精度的主要因素 42

4 电火花加工的表面质量 43

4.1 表面粗糙度 43

4.2 表面变质层 43

4.3 表面机械性能 44

第4章 电火花加工工艺参数及其曲线图表 46

1 电火花加工的工艺参数 46

2 材料、脉宽、峰值电流与表面粗糙度的关系 54

3 材料、脉宽、峰值电流与单边放电间隙的关系 54

4 材料、脉宽、峰值电流与蚀除速度的关系 54

5 材料、脉宽、峰值电流与电极损耗率的关系 55

6 正确选择电火花加工工艺参数规准的方法 55

1 电火花成形加工机床主机及附件 56

第5章 电火花成形加工机床 56

1.1 电火花成形加工机床主机 57

1.2 电火花成形加工机床用附件 71

2 电火花加工用的工作液过滤系统 76

2.1 工作液过滤系统的主要组成部分和作用 77

2.2 工作液过滤系统设计和使用时的注意事项 77

2.3 对过滤器结构的要求和选择 78

2.4 工作液的作用和选择 79

3 电火花加工用的脉冲电源 81

3.1 概述 81

3.2 脉冲电源的脉冲波形及分类 82

3.3 RC线路脉冲电源 83

3.4 可控硅（又称晶闸管）式脉冲电源 83

3.5 晶体管式脉冲电源 84

3.6 精密数控电火花成形机床的脉冲电源 86

3.7 智能化脉冲电源及脉冲电源的发展趋势 87

4 电火花加工用的伺服进给系统 88

4.1 概述 88

4.2 伺服进给系统的放电间隙检测环节 90

4.3 步进电动机伺服进给系统 91

4.4 直流伺服电动机自动伺服进给调节系统 92

4.5 交流伺服电动机伺服进给调节系统 93

4.6 直线电动机自动进给调节系统 94

第6章 电火花穿孔加工工艺 96

1 电火花简单穿孔、套料加工 96

1.1 打去断入工件中的钻头、丝锥 96

1.2 电火花套料加工 96

1.3 电火花加工拉丝模 97

1.4 电火花加工特殊型孔零件 98

2 冲模电火花加工的要点 99

2.1 冲模电火花加工的基本工艺方法 99

2.2 简单方孔冲模的电火花加工 102

2.3 电机转子冲孔落料模加工 103

2.4 钟表齿轮精密冷模加工 103

3 小孔、小深孔、异形小孔、多孔、微孔等电火花加工 104

3.1 小孔电火花加工 104

3.2 小深孔的电火花加工 105

3.3 异形小孔的电火花加工 107

3.4 多孔的电火花加工 108

3.5 微孔电火花加工 109

4 超声波电火花复合加工小孔 109

4.1 复合加工装置组成及原理 109

4.2 超声电火花复合加工的主要规律 110

第7章 电火花成形加工工艺 112

1 电火花成形加工工艺方法 112

1.1 单工具电极直接成形法 112

1.2 单工具电极平动（摇动）加工法 113

1.4 分解工具电极法 114

1.3 手动侧壁修光法 114

1.5 多工具电极更换法 115

2 单轴数控电火花成形加工工艺及加工实例 115

2.1 对开模（无毛边模具）加工实例 115

2.2 洗衣机调节螺母注塑模加工实例 116

2.3 锥齿轮精锻模加工实例 116

2.4 塑料叶轮注塑模加工实例 117

2.5 高精度压胶型腔模加工实例 118

2.6 用平动（摇动）功能加工内螺纹 120

3 多轴数控电火花成形加工工艺及加工实例 120

3.1 NCEDM（数控电火花加工）的多坐标系设定技术 121

3.2 NCEDM先进的自动定位技术和在机检测技术 121

3.3 NCEDM的多功能、多方式的摇动技术 125

3.4 NCEDM编程使用的基本指令介绍 129

3.5 NCEDM的多种加工方式 129

3.6 加工规准的选择、转换，摇动（平动）量的分配和电极尺寸的设计 132

3.7 多轴数控电火花成形加工实例 137

3.8 数控电火花成形加工机床的编程和选择规准举例 141

4 电火花铣削加工技术 143

4.1 电火花铣削加工技术的产生及特点 143

4.2 电火花铣削加工中的电极损耗补偿技术 144

4.3 基于分层制造的电极等损耗电火花铣削加工技术 145

5 微细电火花加工技术 148

5.1 微细电火花加工的特点与实现条件 148

5.2 微细电极的在线制作 149

5.3 电火花加工装置的微型化 150

5.4 微细电火花加工的应用举例 151

第8章 其他电火花加工技术 153

1 混粉大面积镜面光整电火花加工 153

1.1 大面积电火花镜面加工的探索和难点 153

1.2 混粉电火花镜面加工的原理和机理 153

1.4 新型混粉电火花镜面加工装置的研制 154

1.3 混粉大面积电火花镜面加工试验研究 154

1.5 混粉大面积电火花镜面光整加工实例 155

2 电火花磨削加工 156

2.1 薄壁低刚度工件（蜂窝结构）的电火花磨削 157

2.2 成形表面的电火花磨削 158

2.3 窄槽类零件电火花加工工艺 159

2.4 薄肋类零件电火花加工工艺 160

2.5 深小通孔的电火花磨削 161

2.6 轧辊电火花毛化 162

2.7 低刚度细长锥杆电火花磨削 162

3 双轴共轭回转式和展成回转式电火花加工新技术 163

3.1 双轴共轭回转式电火花加工 163

3.2 展成回转式电火花加工 168

3.3 回转式电火花加工的技术特点和适用面 171

3.4 实现精密级电火花加工的技术条件 172

3.5 回转式电火花加工典型工艺实例分析 173

3.6 回转式电火花加工典型机床 178

4 特殊材料和非导电材料的电火花加工 179

4.1 聚晶金刚石等超硬材料的电火花加工 180

4.2 非导电材料的电火花加工 181

5 电火花表面强化改性及沉积技术 184

5.1 气体中电火花表面强化（改性） 184

5.2 气体中电火花刻字工艺及装置 185

5.3 气体中放电沉积堆积造型 185

5.4 钛合金水中电火花放电着色 185

5.5 油中电火花放电沉积表面改性处理 186

6 气体介质中电火花加工 188

6.1 气体介质中电火花加工原理 189

6.2 气体介质中电火花三维形状加工 189

6.3 气体介质中电火花加工特性 189

7.3 微弧氧化工艺及设备的原理 191

7.2 微弧氧化表面处理技术的工艺特点 191

6.4 气体介质中电火花加工特点 191

7 微弧氧化表面处理技术 191

7.1 微弧氧化后的表面陶瓷层的功能和作用 191

7.4 微弧氧化过程的机理——电极间的反应 192

7.5 微弧氧化技术在铝、镁、钛等合金中的应用前景 192

第9章 电火花加工中的防火、技术保安及无害化 193

1 我国对电火花加工机床的安全和对环境影响的国家强制标准 193

2 电火花加工中的技术保安及防火 194

2.1 电火花加工中的技术安全规程 194

2.2 正确执行电火花加工安全操作规程 194

2.3 做到岗位责任制和文明生产的各项要求 195

3 电火花加工的无害化及绿色制造 196

参考文献 197

第3篇 材料数控电火花线切割技术 199

2 电火花线切割加工原理 201

2.1 电火花线切割加工基本原理 201

第1章 概论 201

1 电火花加工的分类 201

2.2 电火花线切割加工物理过程 202

2.3 电极丝动态特性 203

3 电火花线切割加工的特点及分类 207

3.1 电火花线切割加工特点 207

3.2 电火花线切割加工的应用范围 207

3.3 电火花线切割机分类 208

4 电火花线切割技术的研究现状及发展趋势 210

4.1 电火花线切割技术的研究现状 210

4.2 我国电火花线切割技术的近期进步 212

4.3 我国电火花线切割技术的发展趋势及主要任务 213

1.2 型号规格及参数标准 215

1.1 基本组成 215

1 概述 215

第2章 数控电火花线切割设备 215

1.3 机床精度标准及检验方法 216

1.4 使用规则及维护保养 222

2 机床本体 223

2.1 机床结构 223

2.2 运丝系统 227

2.3 锥度切割装置 232

2.4 电火花线切割机的自动穿丝系统 233

2.5 进电方式 233

2.6 工作液及其循环系统 234

3 脉冲电源 236

3.1 基本要求及组成 236

3.2 高速走丝脉冲电源电路分析 240

3.3 低速走丝脉冲电源 242

3.4 适应控制电源 243

4 数控装置与机床电气 244

4.1 数控功能要求、结构与分类 244

4.2 伺服进给 245

4.3 机床电气 246

第3章 电火花线切割机控制系统及编程 248

1 插补原理 248

1.1 逐点比较法插补原理 248

1.2 双判别进给插补原理 251

2 锥度加工原理 254

2.1 控制基本原理 254

2.2 顺倒锥度加工 255

2.3 锥度加工插补方法 257

3 上下异形加工原理 262

3.1 直纹面构造的几何机理 262

3.2 工件上下面轨迹线性化处理 263

3.3 上下线架投影轨迹计算 265

3.4 一种上下异形比例插补方法 266

3.5 四轴联动编程简要算法框图及计算实例 267

3.6 上下线架图形轨迹联动简介 269

4 程序格式及编程方法 272

4.1 程序格式 272

4.2 基本编程方法 276

5 单板与单片机控制器部分电路分析 281

6 基于PC机大线切割控制与接口技术 285

6.1 PC机编程与控制 285

6.2 串行通信 288

6.3 PC机接口技术 290

7 自动编程 294

7.1 语言式微机编程 294

7.2 绘图式自动编程系统 296

7.3 切割编程 298

7.4 自动编程系统的其他功能 304

第4章 电火花线切割加工的基本规律 307

1 电火花线切割加工的工艺指标及测试方法 307

1.1 主要工艺指标 307

1.2 常用的测试方法 307

1.3 各工艺指标之间的关系 309

2 影响切割速度的主要因素 310

2.1 脉冲参数对切割速度的影响 311

2.2 非电参数对切割速度的影响 312

3 影响加工精度的主要因素 316

3.1 加工尺寸精度 316

3.2 形位精度 318

4 影响加工表面质量的主要因素 319

4.1 影响加工表面粗糙度主要因素 319

4.3 影响加工表面组织变化层的主要因素 320

4.2 影响切割条纹的主要因素 320

5 影响电极丝损耗的主要因素 321

5.1 脉冲参数 321

5.2 脉冲波形 322

5.3 电极丝材料及移动速度 322

5.4 工作液 323

第5章 数控电火花线切割加工工艺及应用 324

1 基本工艺路线及工艺分析 324

1.1 线切割加工基本工艺路线及应用场合 324

1.2 零件图纸工艺分析 324

1.3 影响正常加工的主要因素 325

1.4 工序安排 326

1.5 编程的工艺性 327

2 电火花线切割加工前的工艺准备 330

2.1 工件备料 330

2.2 工件装夹 332

2.3 数控电火花线切割机床的调整 336

2.4 加工参数设置与调整 340

3 电火花线切割加工多次切割工艺 343

3.1 电火花线切割加工的工艺类型 343

3.2 多次切割的必要性及其应具备的条件 345

3.3 电极丝的空间形位变化 345

3.4 多次切割工艺及其效果 347

4 大厚度工件电火花线切割 348

4.1 切缝中工作液的流动状态 348

4.2 实现大厚度工件稳定切割的途径 349

4.3 大厚度工件线切割工艺 350

4.4 大厚度工件切割实例 351

5 电火花线切割加工工艺应用实例 351

5.1 冲裁模加工 351

5.2 一次同时加工出凸模与凹模 352

5.3 超行程工件的加工 353

5.4 锥度零件的加工 354

5.5 零件加工实例 356

第6章 现代制造技术在电火花线切割中的应用 358

1 现代制造技术 358

1.1 概述 358

1.2 WEDM中的现代制造技术研究内容 359

2 电火花线切割的计算机仿真 364

2.1 电火花线切割加工计算机仿真技术概述 364

2.2 电火花线切割加工神经网络模型 366

2.3 高速走丝电火花线切割加工工艺效果仿真系统 368

2.4 大厚度切割仿真系统 370

3 电火花线切割加工CAD/CAM系统 372

3.1 概述 372

2.5 其他仿真方法在电火花线切割中的应用 372

3.2 电火花线切割加工的CAD/CAM系统 373

4 电火花线切割智能加工系统 377

4.1 智能制造技术概述 377

4.2 电火花线切割智能加工系统 377

4.3 电火花线切割智能加工系统主要模块 380

参考文献 388

第4篇 材料电化学加工技术 389

第1章 电解加工基本原理 391

1 电解加工过程的电化学基础 391

1.1 电解和电解加工 391

1.2 电极电位、电极反应及电极反应的顺序 392

1.3 外电场作用下电极的极化及实际电解加工过程的电极反应 394

1.4 电解去除量的计算——法拉第定律和电流效率 397

2.1 电场的物理描述 399

2 电解加工间隙中的电场特性 399

1.5 加工间隙的形成及其对电解加工成形的决定作用 399

2.2 电解加工间隙中的电场分布 400

2.3 基于电场分布的电解加工成形规律研究 401

3 电解加工间隙中的流场 402

3.1 电解加工间隙中的流动特性——气液两相流动 402

3.2 基于流场分析的电解加工成形规律 404

4 电解加工间隙及电解加工成形规律的综合分析 405

4.1 加工过程的基本微分方程及应用 405

4.2 理想电解加工过程和成形规律 408

4.3 非理想电解加工过程及其成形规律 408

第2章 电解加工工艺基础 411

1 电解加工工艺及工艺参数 411

1.1 电解加工工艺特点 411

1.2 电解加工工艺参数及其对加工的影响 413

1.3 工艺参数的选择 414

2 电解液 415

2.1 电解液的作用、要求及分类 415

2.2 电解液选择原则及常用电解液 415

2.3 混气电解加工及混气电解液 419

3 电解加工的流场设计 420

3.1 电解液流动形式 420

3.2 电解液流速和进口压力 422

3.3 流场均匀性设计 424

3.4 混气电解加工气液混合器及其设计 426

3.5 电解加工流场设计实例 428

4 电解加工精度 432

4.1 电解加工精度及加工误差 432

4.2 影响电解加工精度的基本规律 432

4.3 提高加工精度的工艺途径 438

5.2 电解加工表面粗糙度及其影响因素 439

5.3 电解加工可能产生的表面缺陷及相应防止措施 439

5 电解加工表面质量 439

5.1 电解加工表面质量的特点 439

5.4 电解加工表面质量对零件疲劳强度的影响 440

第3章 电解加工设备 442

1 电解加工设备的总体论述 442

1.1 电解加工设备的组成和功能 442

1.2 电解加工设备的分类和选型 442

1.3 电解加工设备的总体设计原则 442

2 电解加工机床 444

2.1 机床的构成及特点 444

2.2 电解加工机床总体方案的制定 445

2.3 机床主要部件的典型方案 447

2.4 两类常用电解加工机床简介 452

3.2 两种典型的电解液系统 457

3.3 电解液系统各部件的选用原则 457

3.1 电解液系统的功能及其特点 457

3 电解液系统 457

4 电解加工电源及短路保护系统 461

4.1 电解加工电源的基本要求 461

4.2 电解加工电源的基本类型 461

4.3 快速短路保护的特点 467

4.4 两种有代表性的直流电源短路保护系统 468

5 电解加工自动控制系统 470

5.1 控制系统的组成、功能及控制模式 470

5.2 电解加工设备控制系统的典型方案及典型元件 471

6 电解加工工艺装备 474

6.1 工艺装备的功能及特殊要求 474

6.2 特殊材料的选用及结构设计中的特殊问题 474

6.3 几种夹具结构的实例 475

2.1 模具型面电解加工特点及应用范围 477

2 模具型面加工 477

2.2 模具型面电解加工工艺 477

1 概述 477

1.2 选用电解加工工艺的基本原则 477

1.1 电解加工应用概况 477

第4章 电解加工的应用 477

2.3 典型应用实例 480

3 叶片型面加工 482

3.1 叶片电解加工的应用特点、分类和范围 482

3.2 叶片电解加工工艺 484

3.3 电解加工叶片的典型实例 486

4 深小孔、型孔电解加工 488

4.1 深小孔电解加工 488

4.2 型孔电解加工 491

5 枪、炮管膛线电解加工 493

5.1 膛线电解加工的特点和分类 493

5.2 膛线电解加工工艺 494

5.3 膛线电解加工新技术的应用实例 496

6 整体叶轮加工 498

6.1 等截面叶片整体叶轮电解套型加工 498

6.2 变截面扭曲叶片整体叶轮加工 498

6.3 应用实例 500

7 电化学去毛刺 500

7.1 概述 500

7.2 电化学去毛刺的工艺特点 501

7.3 电化学去毛刺的设备 502

7.4 电化学去毛刺应用实例 502

7.5 电化学去毛刺的新发展 503

第5章 电解加工新技术 505

1 脉冲电流电解加工 505

1.1 脉冲电流电解加工的基本特征 505

1.2 低频、宽频冲电流电解加工 507

1.3 高频、窄脉冲电流电解加工 508

2 数控展成电解加工 515

2.1 数控展成电解加工系统组成 516

2.2 旋转阴极展成电解加工 516

2.3 “单直线刃”喷射式阴极展成电解加工 518

2.4 整体叶轮的数控展成电解加工 520

3 小间隙电解加工 523

3.1 小间隙电解加工的工艺特点 523

3.2 设备保障条件 527

3.3 典型应用 527

4 小孔电液束加工 528

4.1 电液束加工工艺要点 528

4.2 电液束加工的应用 529

5 电解擦削 530

5.1 电解擦削装置简介 530

5.2 电解擦削工艺要点 532

5.3 应用实例 533

6 微细电解加工 535

6.1 微细电解加工的基础条件 535

6.2 微细电解加工方法 536

6.3 复合微细电解加工研究方向 537

第6章 电铸成形和电刷镀加工 538

1 电铸成形加工原理 538

1.1 加工原理 538

1.2 电铸金属沉积质量的计算和电铸成形速度 538

1.3 电场、流场设计 539

2 电铸工艺 541

2.1 电铸工艺条件和工艺参数及其对电铸速度、质量的影响 541

2.2 提高电铸速度、改进电铸质量的措施 541

3 电铸的应用和发展 543

3.1 电铸的典型应用 543

3.2 电铸技术的发展趋势 546

4.2 工艺要点 547

4 电刷镀加工 547

4.1 加工原理 547

4.3 电刷镀的典型应用 548

第7章 复合电化学加工 550

1 电解磨削 550

1.1 电解磨削加工原理 550

1.2 电解磨削工艺和设备 550

1.3 电解磨削典型应用 552

2 电解磨料光整加工 553

2.1 电解磨料光整加工机理与特点 553

2.2 工艺参数对光整加工质量的影响及参数选择 554

2.3 典型应用与发展 556

3 超声-电解复合加工 557

3.1 超声-电解复合加工原理及工艺特点 557

4.1 电解-电火花复合加工原理及工艺特点 560

4 电解-电火花复合加工 560

3.2 研究现状和应用前景 560

4.2 电解-电火花复合加工的研究、应用和发展 561

第8章 电化学加工技术的发展趋势 565

1 基于电化学加工原理和复合加工原理而不断创新、发展新加工技术 565

1.1 高频、窄脉冲电流电解加工 565

1.2 高速、高压、小间隙电解加工 565

1.3 数控电解加工 565

1.4 复合电化学加工 565

2 计算机控制技术将得到更高水平的应用 566

2.1 电化学加工过程（参数）的自动控制 566

2.2 CAD/CAM技术、数字化制造技术的应用 566

2.3 提高加工设备的计算机控制水平 566

3 微细电化学加工技术探索 566

4 绿色电化学加工 567

参考文献 568