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第5篇 材料高能束流加工技术1

1.2 光学谐振腔3

1.1 激光的特性3

第1章 激光加工技术3

1 导论3

1.4 激光加工材料原理6

1.3 高斯光束6

2.2 激光切割的基本原理8

2.1 激光切割的特性8

1.5 激光加工的特点8

2 激光切割8

2.3 激光切割过程温度场的数学模型9

2.4 激光切割零件的尺寸精度10

2.5 激光切割的质量及影响因素11

2.6 常用工程材料的激光切割12

3.1 概述13

3 激光焊接13

3.2 激光焊接工艺的特点14

3.4 热导焊15

3.3 激光焊接的分类15

3.5 激光深熔焊接17

3.6 激光焊缝组织和常见缺陷24

3.7 激光焊接技术新发展25

4.1 概述28

4 激光表面处理技术28

4.2 激光相变硬化29

4.3 激光抛光33

4.4 激光冲击强化35

4.5 激光冲击成形39

4.6 激光热应力成形42

5.1 概述45

5 激光微细加工45

5.2 激光制备薄膜技术48

5.3 激光刻蚀51

1.3 电子束加工的特点56

1.2 电子束加工工艺56

第2章 电子束加工技术56

1 概述56

1.1 电子束加工技术的发展56

2 电子束焊接57

2.1 工作原理和分类58

2.2 设备和装置59

2.3 接头设计和焊接工艺64

2.4 几种材料的焊接66

2.5 应用68

3.1 原理69

3 电子束打孔69

2.6 安全防护69

3.2 设备70

3.3 工艺及应用71

4.1 电子束能量转变72

4 电子束表面改性技术72

4.2 电子束表面改性的应用73

5.2 电子束物理气相沉积设备74

5.1 概述74

5 电子束物理气相沉积74

5.3 电子束物理气相沉积的应用76

6 电子束熔炼79

7.1 高分子材料电子束辐射加工81

7 电子束辐照技术81

7.2 医疗用品及食品的电子束辐射灭菌消毒83

8.1 基本原理84

8 电子束曝光84

7.3 硅功率器件的电子束辐射改性84

8.2 扫描电子束曝光85

8.4 电子束曝光工艺特点87

8.3 投影电子束曝光87

8.5 电子束曝光技术的最新进展88

1.1 等离子体基本特性、频率、离子间的相互作用89

1 等离子体基本概念89

第3章 等离子体及离子束加工技术89

1.2 等离子体应用技术简介90

2.2 低气压等离子体发生器91

2.1 人造低温等离子体简介91

2 低气压等离子体91

2.3 等离子体诊断技术93

3.1 低温等离子体技术对材料的表面改性技术95

3 低温等离子体加工技术及应用95

3.2 等离子体注入与沉积技术97

3.3 等离子体和离子束刻蚀技术109

4.1 湍流等离子喷涂111

4 等离子体喷涂技术111

3.4 等离子体聚合技术111

4.2 层流等离子喷涂117

4.3 真空等离子喷涂设备及工艺121

4.4 等离子喷涂涂层类型及其应用123

1.2 分类及特点125

1.1 磨料水射流加工系统125

第4章 磨料水射流加工125

1 简介125

2.1 磨料水射流加工原理126

2 磨料水射流加工技术基础126

1.3 应用领域126

2.2 材料的去除机理127

2.4 切割性能数学模型129

2.3 切口性能129

3.1 磨料分类与性质131

3 磨料水射流性能与建模131

3.3 算例134

3.2 磨料水射流的计算流体力学模型134

4.2 加工参数优化136

4.1 参数名称与简单分类136

4 加工参数及其应用136

4.3 加工实例137

5.1 射流入射角的实验优化142

5 提高磨料水射流切割性能的方法142

5.2 喷嘴的控制振动143

5.3 多次切割144

参考文献146

第6篇 快速原型与快速制造151

第1章 快速原型概述153

1 快速成形技术的发展历程154

1.1 按所用材料形态分类155

2 快速成形技术在新产品开发中的应用156

1.4 按材料状态变化及其连接机理分类156

1.2 按堆积单元的几何形态分类156

1.3 按是否需另外设计支撑结构分类156

4 快速成形技术的发展趋势157

3 快速成形应用情况157

5 快速成形技术的国内外现状158

1 去除成形和受迫成形159

第2章 离散-堆积成形原理159

3 离散方法与离散论方法学160

2 生长成形160

4 数字化方法与数字化成形161

6 快速成形工艺过程的离散分析162

5 基于集合论的离散模型162

7 离散-堆积成形与其他成形原理的比较163

1.2 逆向工程165

1.1 CAD直接设计165

第3章 RP技术链165

1 三维数据模型获取165

2 STL文件格式169

2.1 STL文件的正确性170

2.3 STL文件错误修正172

2.2 STL文件拓扑信息的建立172

3.1 基本概念173

3 成形方向优化173

3.4 成形方向自动选择的实例分析174

3.3 最佳成形方向的选择174

3.2 成形方向决定因素的量化计算174

4.2 支撑结构添加方式175

4.1 影响支撑结构质量的因素175

4 支撑添加175

4.3 FDM（MEM）工艺支撑176

4.4 SL工艺支撑179

4.5 SSM工艺自适应网格划分182

5.1 基本分层原理184

5 分层技术184

5.3 自适应分层186

5.2 减小分层层厚186

5.4 CAD直接分层188

5.5 曲面成形和曲面分层191

6.1 扫描填充方式192

6 扫描路径填充192

6.2 扫描填充算法及软件设计193

1.2 光固化快速成形工艺的特点194

1.1 光固化快速成形工艺的定义194

第4章 光固化快速成形工艺194

1 光固化快速成形工艺194

2.1 光固化快速成形设备的总体组成195

2 光固化快速成形工艺的硬件195

2.2 光固化成形设备的子系统196

2.3 扫描振镜的校正199

3.1 数据处理软件200

3 光固化快速成形工艺的软件200

3.2 成形控制软件202

4 光固化快速成形设备208

4.1 美国3D Systems公司209

4.2 日本CMET公司210

4.4 北京殷华公司211

4.3 陕西恒通智能机器有限公司211

4.5 武汉滨湖机电技术产业有限公司212

1.1 激光选区烧结基本原理213

1 激光选区烧结快速成形工艺的概述213

第5章 激光选区烧结快速成形工艺213

2.2 光路系统214

2.1 机械主体部分214

1.2 SLS工艺特点214

2 激光选区烧结快速成形设备的主要构成214

3.2 扫描路径生成软件215

3.1 分层软件215

2.3 控制系统215

2.4 辅助加热装置与冷却装置215

3 激光选区烧结快速成形工艺的软件215

4.4 陶瓷粉末材料216

4.3 金属粉末材料216

3.3 设备控制软件216

4 激光选区烧结快速成形工艺的成形材料216

4.1 石蜡粉末216

4.2 聚合物粉末材料216

5.1 可控制参数217

5 激光选区烧结快速成形的工艺研究217

4.5 国内外SLS成形材料产品217

5.2 成形机参数218

5.3 材料性能参数219

6.1 设计和装配验证221

6 激光选区烧结快速成形工艺的应用221

5.4 分层参数221

6.2 外科整形模拟222

7 激光选区烧结典型设备223

1.1 叠层实体制造工艺的发展过程及特点226

1 叠层实体制造的工艺过程及技术性能226

第6章 叠层实体制造快速成形工艺226

1.2 叠层实体制造系统的主要性能指标227

1.3 叠层实体制造设备228

2.1 系统功能230

2 叠层实体制造系统的功能与总体结构230

2.2 叠层实体制造控制系统232

2.3 叠层实体制造结构设计要求233

2.4 本体结构设计234

3.1 基纸的性能要求235

3 成形材料及其性能要求235

3.2 熔融胶黏结剂及其热压变形236

4 叠层实体制造工艺的关键技术237

4.1 激光切割工艺238

4.2 热压工艺239

4.3 叠层实体制造工艺中零件的变形241

4.4 温度场计算243

5.1 大型原型的分区平行加工技术245

5 叠层实体制造技术的工艺改进245

5.2 减小翘曲应力的预分割方法247

1.2 熔融挤出快速成形技术的特点250

1.1 熔融挤出快速成形技术工艺原理250

第7章 熔融挤出快速成形工艺250

1 熔融挤出快速成形工艺概述250

2.2 喷头系统概述251

2.1 系统构成251

2 熔融挤出成形系统的构成251

2.3 丝材挤压喷头系统252

2.4 螺旋挤压喷头系统253

2.5 喷头可靠性254

3.2 材料特性255

3.1 MEM工艺过程描述255

3 熔融挤出成形过程的数值模拟255

3.4 物理模型的建立256

3.5 各因素对熔融堆积成形工艺成形质量的影响256

3.3 热力耦合问题的有限元分析理论256

3.6 因素的综合影响264

4.2 连续路径265

4.1 材料的收缩与偏置265

4 MEM工艺质量控制265

4.4 喷头的启停响应266

4.3 送丝速度与扫描速度匹配266

5.1 美国Stratasys公司267

5 熔融挤出成形工艺典型设备267

4.5 路径的数控代码编排267

4.6 其他工艺性方法267

5.2 北京殷华激光快速成形及模具技术有限公司268

6.1 熔融挤出成形工艺在产品开发中的应用案例269

6 熔融挤出快速成形工艺的典型案例269

6.3 MEM技术在医学组织工程降解支架成形的应用案例271

6.2 基于熔融挤出工艺的快速制造以及快速工具应用案例271

2 三维打印快速成形工艺的使能技术——数字微滴喷射技术273

1.2 三维打印快速成形工艺的特点和优势273

第8章 三维打印快速成形工艺273

1 三维打印快速成形工艺原理273

1.1 三维打印快速成形工艺273

2.1 微滴喷射微输运方法274

2.2 蘸笔直写微输运方法276

2.3 国内外在微输运技术方面的其他相关研究工作277

3.1 基于压电晶体的微滴喷射原理278

3 基于压电晶体的微滴喷射技术研究278

3.2 压电驱动微滴喷射装置设计279

3.3 压电驱动微滴喷射系统的实现283

3.4 喷射过程中微滴形态控制284

4.1 基于MIT三维打印专利的应用286

4 3DP工艺的应用286

4.2 其他采用微输运技术的工艺288

1.2 低温冰型快速成形工艺研究290

1.1 低温冰型快速成形工艺原理290

第9章 其他快速成形工艺290

1 低温冰型快速成形工艺290

1.3 低温冰型工艺的应用293

3 三维绘图工艺295

2 轮廓成形工艺295

5 选择性抑制烧结SIS296

4 弹道微粒制造工艺296

2.1 单一与复合的离散-堆积原理298

2 基于功能集成的多功能快速成形系统298

第10章 多功能快速成形制造系统298

1 功能集成的设计方法298

1.1 功能分解298

1.2 功能集成298

2.3 单元技术的复杂集成299

2.2 单元技术的简单集成299

3.1 统一数据处理模型300

3 统一模型300

3.2 统一功能模型——机械电子学模型302

3.3 统一结构模型304

4.1 集成度计算原理305

4 集成度计算305

5 多功能快速成形系统M-RPMS306

4.2 具有三种RP工艺的多功能RPM系统的集成度计算306

2.1 制造过程中信息过程与物理过程相统一308

2 快速制造的内涵308

第11章 快速制造概述308

1 快速制造的组装性和微滴性308

3 快速制造的绿色制造本质309

2.3 制造过程中结构梯度与材料梯度相统一309

2.2 制造过程中材料制备与材料成形相统一309

4.2 快速制造的主要工艺方法310

4.1 主要的快速制造技术310

4 快速制造发展现状310

5 金属零件和模具快速制造主要研发和生产单位311

6 快速制造的应用312

1.1 概述313

1 激光熔覆快速制造技术313

第12章 激光快速制造技术313

1.2 激光熔覆快速制造技术的硬件314

1.3 激光熔覆快速制造技术的软件317

1.4 激光熔覆快速制造技术的工艺研究320

1.6 激光熔覆快速制造技术的主要研究单位323

1.5 尺寸精度和表面粗糙度分析323

1.7 激光熔覆快速制造技术的应用领域及发展方向326

2.1 激光选区烧结快速制造技术的分类327

2 激光选区烧结快速制造技术327

2.2 激光选区烧结快速制造技术的材料328

2.3 激光选区烧结快速制造技术的应用331

4 金属板材叠加制造技术333

3 激光选区熔化快速制造技术333

2.4 激光选区烧结快速制造技术的研究内容与发展方向333

5 生坯带激光烧结技术GTLS334

1.3 电子束加工的物理基础335

1.2 电子束技术原理335

第13章 电子束快速制造技术335

1 电子束技术335

1.1 电子束技术发展及应用概况335

1.4 电子束加工设备336

2.1 电子束与激光特征比较337

2 电子束与快速制造技术337

1.5 电子束加工设备分类337

2.3 电子束与激光在快速制造领域的应用特点比较338

2.2 电子束与激光的应用领域比较338

3.2 粉末状态分析339

3.1 定义及特点339

3 电子束选区熔化快速制造技术339

3.4 电子束熔化快速制造工艺341

3.3 电子束熔化快速制造系统341

3.5 电子束熔化快速制造技术的典型应用344

4.2 电子束熔覆快速制造技术345

4.1 电子束熔炼技术345

4 电子束熔覆快速制造技术345

1.2 适用于热化学沉积方法的快速制造技术的成形材料348

1.1 基于热化学沉积方法的快速制造技术的基本原理348

第14章 化学沉积快速制造技术348

1 基于热化学沉积方法的快速制造技术348

1.4 基于热化学沉积方法的快速制造系统349

1.3 基于热化学沉积方法的快速制造技术的特点349

1.6 影响工艺过程的主要参数351

1.5 热化学沉积成形原理351

1.8 基于热化学沉积方法的快速制造工艺试验352

1.7 成形材料与工艺参数之间的合理匹配352

2 激光诱导气相化学沉积成形技术354

4 激光诱导液相化学沉积成形技术355

3 电子束诱导气相沉积成形技术355

6 基于化学沉积方法的快速制造技术的应用前景356

5 电化学液相沉积成形技术356

1.2 快速模具技术的分类357

1.1 快速模具概述357

第15章 快速模具制造357

1 快速模具概述与分类357

2.1 直接非金属模具359

2 非金属模具359

1.3 快速模具技术的应用前景359

2.2 间接非金属模具361

3.1 直接金属模具365

3 金属模具365

3.2 间接金属模具366

2.1 无模铸型制造工艺（PCM）381

2 基于微滴喷射的直接RP铸型制造381

第16章 铸型制造技术381

1 基本概念及分类381

2.2 直接壳型铸造工艺（DSPC）395

2.3 Extrude Hone？ Prometal RCT397

2.4 Z Cast Direct Metal Casting工艺398

3.1 基于SLS工艺的直接RP铸型制造399

3 基于激光的直接RP铸型制造399

3.2 基于SL工艺的直接RP铸型制造404

3.3 基于LOM工艺的直接RP铸型制造406

4 结语407

2.1 光力的几何光学解释408

2 光力原理408

第17章 激光引导直写技术408

1 概述408

2.3 基于GLMT的光力计算方法409

2.2 光压力的估算409

3.1 激光引导直写技术LGDW410

3 应用光力的制造技术410

4.1 成形系统411

4 基于激光引导直写的微堆积制造方法411

3.2 MAPLE DW技术411

4.2 粒子的捕获和输运412

4.4 应用前景413

4.3 粒子的沉积413

1.2 生物制造的科学技术前景415

1.1 概述415

第18章 生物制造415

1 生物制造概论415

1.4 细胞受控组装416

1.3 生物制造的定义416

1.5 细胞受控组装的技术路线417

1.9 生物制造的应用情况与前景418

1.8 生物制造的体系结构418

1.6 生物制造与其他相关学科的关系418

1.7 生物制造产品的特点418

2.1 生物制造相关模型及其建模技术419

2 生物制造的建模419

2.2 组织工程支架的梯度结构模型420

2.3 模型的应用423

3.2 假体材料425

3.1 假体的医学价值425

3 器官假体的快速制造425

3.3 假体快速制造426

3.4 假体临床应用427

3.5 假体的发展方向430

4.1 组织工程431

4 组织工程生物材料的快速成形431

4.3 组织工程生物材料的快速成形工艺432

4.2 组织工程生物材料432

4.4 应用436

5 细胞-材料单元受控组装439

5.2 细胞-材料单元三维受控组装的生物材料基础440

5.1 细胞-材料单元受控组装的生物学基础440

5.3 细胞组装的国内外研究现状441

5.4 细胞受控组装的发展及应用前景448

1.4 分辨率449

1.3 表面误差449

第19章 快速成形与快速制造技术的精度和表面质量研究449

1 快速成形误差的主要表现形式449

1.1 尺寸误差449

1.2 形状误差449

2.1 快速成形工艺的误差来源450

2 快速成形工艺中的误差分析450

2.2 快速成形技术的误差模型451

2.3 快速成形技术中的误差分析与控制453

3.1 变形的力学分析455

3 快速成形原型或零件的变形455

4.1 表面特征456

4 快速成形零件的表面质量456

3.2 工艺参数对变形的影响及其控制456

4.2 表面几何形状偏差457

4.3 成形件表面质量控制458

5.2 MEM工艺过程中数据处理产生的误差459

5.1 MEM系统造型的误差分析459

5 MEM系统的误差分析与造型质量控制459

5.3 成形过程中材料收缩和黏结产生的误差460

5.5 成形工艺产生的误差461

5.4 设备与控制系统产生的误差461

6 快速成形机床的标准化研究462

A GARPA成员464

附录464

B 国内RP RM主要研究和应用单位466

C 国内RP RM主要设备制造单位485

参考文献488

第7篇 电加工机床质量控制与检测501

4 建立质量保证体系503

3 产品的认证制度503

第1章 绪论503

1 坚持“质量第一”的方针503

2 采用国际标准和国外先进标准503

1.2 防止静电对器件与系统的损坏504

1.1 元器件的采购供应504

第2章 电火花加工机床的质量控制504

1 电气系统的质量控制504

1.3 印刷板制作的质量控制505

1.5 线缆制作的质量控制506

1.4 PCB板的测试与检查506

1.6 电柜安装507

1.7 电柜的调试508

2.7 检验文件归档510

2.6 机床工作精度检验510

2 电火花加工机床的联机调试510

2.1 机床外观检验510

2.2 安全可靠性检验510

2.3 主机几何精度检验510

2.4 机床性能检验510

2.5 机床定位精度检验510

1.3 主轴头511

1.2 工作箱511

第3章 电解加工机床的质量控制511

1 机床本体的质量控制511

1.1 床身511

1.4 进给系统512

1.5 导电系统512

1.6 机床总体形位公差的控制512

2 电源的质量控制512

2.1 输出参数512

2.2 稳压性能513

2.3 快速短路保护系统513

2.4 可靠性控制513

3 电解液系统的质量控制513

3.1 电解液系统的组成513

3.2 输液系统513

4.1 参数控制系统514

4.3 保护和联锁系统514

4.2 循环控制系统514

5 加工工艺的质量控制514

4 控制系统的质量控制514

3.4 净化系统514

3.3 热交换系统514

5.1 加工间隙及加工参数515

5.2 电解液515

5.3 电解液流场517

5.4 工艺装备的质量控制517

2 抽样519

1 检测依据519

3 测量不确定度评定519

第4章 电加工机床检测的一般要求519

4 粗大检验误差的判别520

5 首次检验结果出现“边缘数据”时的处理520

7 重要度521

8 满足度521

6 数据处理521

第5章 电火花加工机床的精度检测522

1 电火花加工机床精度检测的一般要求与特点522

2 电火花成形机的精度检验523

2.1 检验要求说明523

2.2 电火花成形机几何精度检验524

2.3 电火花成形机定位精度检验530

2.4 电火花成形机加工检验535

3 低速走丝电火花线切割机的精度检验536

3.1 检验要求说明536

3.2 低速走丝电火花线切割机几何精度检验537

3.3 低速走丝电火花线切割机数控精度检验540

3.4 低速走丝电火花线切割机工作精度检验542

4.1 检验要求说明543

4.2 高速走丝电火花线切割机几何精度检验543

4 高速走丝电火花线切割机的精度检验543

4.3 高速走丝电火花线切割机数控精度的检验546

4.4 高速走丝电火花线切割机工作精度检验547

1.2 防止颠覆548

1.1 防止划伤548

1.3 限位装置548

1.4 信号中断时的安全性548

1 机械安全防护548

第6章 电加工机床安全防护的检测548

1.7 联锁机构549

1.6 储丝筒的安全运行549

1.8 操作力549

1.5 电极夹持的可靠性549

2 电气安全防护550

1.10 工作液系统550

2.1 控制系统可靠性550

1.9 操作性550

2.4 脉冲电源电缆线的绝缘551

2.3 “停止”器件551

2.5 保护电路连续性551

2.2 急停功能551

2.6 绝缘电阻试验552

2.8 电源适应能力553

2.9 电箱直接触电的防护553

2.7 耐压试验553

2.10 电箱（壁龛）一般要求554

2.11 电箱防护等级554

3.2 要求555

3.3 检查555

3.1 适应项目555

4 防燃、防火（适用于使用可燃性工作液的电火花机床）555

4.1 工作液555

3 电磁兼容性（EMC）555

2.14 其他555

2.13 照明555

2.12 电机555

5 环境影响556

4.4 灭火器（适用于使用可燃性工作液的电火花机床）556

5.1 噪声556

4.3 液温监控装置556

4.2 液面监控装置556

6.1 使用说明书557

6 其他557

6.2 警示标志557

5.2 油雾、烟雾（适用于电火花成形机类机床）557

6.3 包装558

参考文献559