现代机械制造工艺资源

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

科技迅速发展.新型工程材料不断被采用，工件越来越复杂、加工精度越来越高.对机械制造工艺技术提出了高要求。因刀具结构、材料性能、设备加：I二能力的制约，传统的切削加工方法难以完成高硬度、高强度 、高脆性、高韧性、耐高温等新材料的加工，以及高精密复杂或难以处理的微细构件形状的加工现代的特种加工是相对于传统的切削加工而言的，特种加工是指在生产实践中是直接或复合运用电能、电化学能、化学能、热能、光能、声能、磁能、物质动能、甚至爆炸能等对工件进行加工的工艺方法。特种加工与传统的切削加工相比的特点是：①加工过程不再全靠机械能，是直接或复合利用其它能量完成机械加工：②工具材料的硬度大大低于被加工材料的硬度 .有时甚至不需使用工具即可完成对工件的加工：③加工中工具与工件之问不存在显著的机械切削力；④加工方法日新月异 随着机械制造的发展和进步.特种加工在机械生产中的应用越来越广泛.并日益发挥它的重要作用.对机械生产产生重要的影响。

特种加工应用范围：①各种难以切削的材料。例如硬质合金、淬硬钢、金刚石、宝石、钛合金、耐热钢、不锈钢、石英、锗 、硅等高硬度、高强度、高脆性、高韧性的金属和非金属材料。②各种复杂表面。例如喷气轮机叶片、整体蜗轮、锻压模和注射模的立体成型面，各种冲模、冷拔模上特殊断面的型孔，喷油嘴、栅网、喷丝4，TL、窄缝等的加工。③加工各种超精度、超光整或具有特殊要求的零件。

1.特种：bn-r的分类特种加工没有统-的分类方法 .在分类标准上面，特种加工是按照其所利用能量形式来进行分类的.按其主要加工作用能量形式、作用机理分类如下：(1)电能、热能的熔化、气化：对导电材料①电火花成型、穿孔；②电火花线切割：对任何材料③电子束打孔、焊接、刻蚀；④离子束蚀刻、镀覆、注人：⑤等离子弧切割、喷涂。

(2)电化学能：对任何导电材料①金属离子阳极溶解的电解成型、刻字、抛光：②金属离子阳极溶解、磨削的电解研磨、绗磨；③金属离子阴极沉淀电铸精密细微复制和涂镀的刷镀、电镀(3)化学能：腐蚀金属材料①化学铣削的减厚 、炳成型 ；②化学抛光：③光化学腐蚀的光刻线(4)声能、机械能的磨料高频撞击 ：对任何脆性材料，超声波切割、打孔、焊接。

(5)光能、热能：对任何材料的熔化、气化①激光切割、打孑L、焊接；②激光打标记：对任何材料的熔化 、相变 .激光表面热处理及表面改性。

(8)复合能：增材加工①光聚合的光敏树脂液相固化快速成形；②选着性粉末烧结快速成型：③分层黏结的薄片分层叠加快速成型；④热熔堆积的熔丝堆积快速成型：对金属材料①液电效应的液中放电成型；②xx爆炸冲击成型、焊接、硬化。

在实际工作中.比较常用的特种加工方法包括电火花加工、电解加工 、激光加工、电子束加工、激光加工、超声波加工等等。

2.特种加工的特点特种加工的特点 ：直接利用电能、光能、声能或者是几种能量复合形式去除金属材料：-般不受加工材料物理性能制约：能够获得较高的表面光洁度：加工没有机械力；加工中可以实现能量的组合和转换 ，能方便的实现自动化操作和控制；主要适应三维复杂表面、细微表面、窄缝 、微凶等零件的加工3.特种加工的方法特种加工主要方法如下：(i)电火花加工：属较成熟的工艺，是制造模具的主要方法，能够对切削加工难和复杂工件进行加工。主要用于难切削材料.如硬质合金和淬火钢(2)电解加工：是通过电化学阳极溶解作用来腐蚀金属，在加工中无机械力.工件不会变形和出现残余应力。主要用于加工易变形零件或薄壁件(3)激光加工：是运用能量密度很高的激光束照射到工件加工面，使工件发生融化或蒸发，使工件材料熔合，对工件进行焊接。激光加工的功率密度高.能够对金属材料和非金属材料加工。激光加工属无接触的加工.不用刀具.不产生机械变形和工具损耗。

4.特种加工的运用特种加工在机械加工中有着较为广泛的运用4.1电气特种加工是利用电化学原理对工件进行成型加工.称电化学加工或电解加工。比如：电化学抛光、电解磨削、电解液冲刷加工等。在实际加工中主要适用范围，如，车削、磨削、成型、抛光、型面、型孔等。

4.2机械特种加工与传统的切削加工明显不同.是直接用机械能或是间接运用声能、热能、电化学能等进行加工。加工方法多样，可分为超声波加工、磨料喷射加工、热辅助加工 、低应力加工等。在实际加工中主要适用范围，包括穿孔、切割、拉削、磨削、研磨等。

4.3化学特种加工是使用化学溶液酸、碱、等对金属化学反应 ，使金属腐蚀溶解。改变工件的尺寸和形状。它主要分为化学、光化学、热化学加工等等。在实际加工中主要适用范围，包括化学铣切加工、照相制版加工 、光刻加工、刻蚀加工等4.4热特种加工是运用电火花放电、激光束、电子柬、等离子束产生热量来熔蚀 ，来进行加工。加工方法多样。

5.特种加工变革了机械制造工艺5.1特种加工延展了可加工材料特种加工可加工的材料范围.从普通材料到超硬材料和特殊材料，材料的可加工性不再与材料的硬度、强度、韧性、脆性等有关系。传统上难加工的硬质合金、淬火钢、金刚石、石英、玻璃、陶瓷等材料，可用激光、电火花 、电解、超声波等特种加工来加工。相对电火花、线切割来说.淬火钢比未淬火钢更易加工。

5.2特种加工颠覆了传统的结构工艺性的评价传统的加工认为方孔、窄缝、凶、深孔 、弯孔等结构工艺性差，甚至被列为结构设计禁区，特种加工使难事变成了易事.因为.对于电火花穿孔、电火花线切割工艺来说，加工方孔和加工圆孔的难易程度是- 样的。

5.3特种加工弥补了传统的热处理工艺路线过去淬火热处理工序.只能安排在磨削之前的工艺准则.随着特种加工的出现，已成为过去。特种加工不受工件硬度的影响.为了避免淬火热处理的应力变形，可先淬火后加工。过去认为难以修复的废品。

也可用特种加工方法来完成5.4特种加工完善了试制新产品的设计模式传统试制新产品，刀具、量具、模具、夹具、工装设计制造先行。例如：加工直齿轮需要准备滚刀或成形铣刀：加工花键孔需要准备花键孔拉刀；钣金异型孔需要准备冲模；复杂零件的试制 (下转第 247页)161◇科技论坛◇ 科技嚣向导 2013年20期了协助 VCN的动态配置.物理机群为客户提供了DHCP服务和 DNS服务 为了保持配置源的统- .通过 LDAP数据库的自定义应用生成DHCP和 DNS的配置文件 LDAP中的主机信息每更新-次该应用都要运行-次。VCN镜像文件通过安装在每-个物理计算节点上的NFS输出进行维护 因采用了KVM虚拟机闪存模式从同-个镜像文件启动多个 VM.所以这些镜像文件采用只读模式存龋虚拟磁盘上的任何写操作都将 以临时文件的形式存储在每个物理计算节点上 .当KVM虚拟机退出时文件被 自动删除表 2 Slackware Linux系统和 CentOS系统比较进程网格(PxQ) 14x2问题规模 77o0OCentOS每秒千兆浮点运算 1l5.6每秒干兆浮点运算 129.6优势 12.11%表 3 Metal和 VOC比较Proces Grid(PQ) 1xl 14x2 7x4问题规模 l030o 54800 54800Physical每秒千兆浮点运算 6.821 l11.6 138.2VOC每秒千兆浮点运算 6.248 24.4l 33.60虚拟化惩罚 8.401% 78.13% 75.69%3.结果进行了两个不同的测试：标准的高性能Linpack(系统性能软件包)基准检查程序，以及 VCN启动时间的计算。

3.1高性能系统性能软件包(HPL)通过如下测试，根据机群优化如下 HPLC参数.且参数保持不变。

测试包括：块大小(NB)，进程映射(PMAP)，线程，面板参数(PFACT)'递归停止准则(NBMIN)，递归面板参数(NDIV)，递归面板参数 (PFACT).广播(BCAST)，超前深度(DEPTH)，交换 (SWAP)，交换阈值 ，u格式 ，u格式，均势以及内存对齐。问题大小 N由以下公式导出。

NVnDIIn是测试时使用的节点数目.D是与单个节点内存 (结点内存位数/8)匹配的双位数目，u是用户可用内存占总内存的比例(按经验。

80%是-个非常不错的结果)。所有测试均在 ATLAS下完成3.8.1(分别优化物理节点和 VCN)以及 MPICH2 1.0.5p4表格 2对物理节点上的低消耗 S1ackware Linux系统和 CentOS系统进行比较 。在超过 14个结点上测试运行.使用 56GB内存表格 3对物理节点上运行的 HLP和VOC上运行的 HLP进行比较，分别在超过 14个物理节点和 28个 VCN上测试运行.使用 28GB内存。由于物理节点是双核的.因此每个结点上运行两个 VCN3.2启动时间每-个节点上的物理硬件启动在三分钟内完成 物理头结点从开机到完全启动需要 79s的时间。这些时间中.前 43秒用于开机 自检测程序(POST)和人机交互中菜单超时。每-个物理计算节点的开机启动时间在 160秒到 163秒之间。在这些时间中。POST程序、菜单超时和 PXE启动超时最多占用 117秒.剩余大概 45秒真正用来 Linux程序启动。通过秒表测试 ，因启动程序过程中人员的失误.时问记录可能出现变化。机器启动之后 ，物理节点上大约有 75个正在运行的进程。

其中各物理节点上大约运行 65个进程从启动 KVM虚拟机进程开始.29个 CentOS虚拟机(-个头结点和 28个计算节点)平均启动时间为 58秒.其中最短需要 52秒 ，最长需要 63秒 其中大约有 5秒的时间是虚拟机配置时启动载入程序超时所用，使得 Linux程序启动的平均时间为47秒。启动程序完毕之后.虚拟头节点上大概运行 100个进程.每个 VCN上大概运行 75个进程。

4.结论表 2表面我们的低耗主机系统选择是正确的，在同样的硬件条件下 S1ackware Linuxl2比CentOS5.1快了 l2.11%(表2)。由于 Slackware系统的内存占用非常小.所以在出现较大规模问题仍可避免交换。

即使虚拟机中启动时有更多的进程.但虚拟机的启动时间仍可媲美物理机启动进程中启动后程序加载超时部分。由于虚拟机启动时没有出现硬件启动延时.因此启动 VCN的实际时间实际上比启动物理计算节点的时间更短。而且.Linux程序启动进程所用时间长短相似 ，也表明在基础系统运行环境下的KVM硬盘输入/输出消耗可忽略不计。因此 .与实际物理机群相比.在重启系统进行维护时虚拟组织的机群所需的停机时间更短表 3表明.在网络输入/输出不是影响因素的情况下.KVM非常有效。不幸的是 .当MPI任务中的开销很大(75%～78%)时 .网络性能极差。还需要额外的测试查明出现这种情况的原因同时解决潜在问题。

网络性能差由几个因素造成.这需要更多测试寻找其中的不同由我们的TUN/TAP网桥不支持生成树协议(STP).所以可能出现路由环.导致网络传输时间延长物理节点上的每-个 VCN节点以1Gb的带宽连接网桥 .但是每- 个物理节点只能以 1Gb的带宽连接交换机.可能产生网络冲突。这种冲突可能引起二进制指数退避.因此.在载荷较大时会造成延迟、影响带宽。

QEMU中模拟吉比特以太网网卡的代码是试验时新最添加的.可能还有不完善的地方网络敏感任务在网络不佳时呈现出较差性能.但是只是所有科学任务中的-小部分。这使得我们的模型尤其适合简单”或者标准”域中的Condor任务。这些任务尽管计算代价很高，但是只依赖网络输人，输出获得他们的初始数据.然后反馈最终结果。因此。即使 Condor拥有 MPI能力.它也不会受到制约因素的影响.因为绝大多数协作平台都只为简单”或者标准”域提供支持因为虚拟组织机群模型定义了VOC支持的最小规格.它在云计算方面提供了巨大潜力。-个VO无需因为计算资源而必须与特定平台连接 .相反它可以在支持 VOCM的协作平台之间自由移动.这种迁移非常简单.只要关闭 VOC.复制两个磁盘镜像和-个很小的配置文件，然后在另-个平台启动VOC即可。