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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

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　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

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

第3章　材料成形特种加工技术在工程中的应用11

1　特种加工在现代制造业中的作用11

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

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　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

5.2　热等静压／粉末冶金技术的应用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

第1章　概述31

1　电火花加工的特点31

2　电火花加工的工艺类型及适用范围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

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

2.1　加工速度41

2.2　工具电极相对损耗速度和相对损耗比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

第5章　电火花成形加工机床56

1　电火花成形加工机床主机及附件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

1.3　手动侧壁修光法114

1.4　分解工具电极法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

1.3　混粉大面积电火花镜面加工试验研究154

1.4　新型混粉电火花镜面加工装置的研制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

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

7.2　微弧氧化表面处理技术的工艺特点191

7.3　微弧氧化工艺及设备的原理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

第1章　概论201

1　电火花加工的分类201

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

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

第2章　数控电火花线切割设备215

1　概述215

1.1　基本组成215

1.2　型号规格及参数标准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

4.2　影响切割条纹的主要因素320

4.3　影响加工表面组织变化层的主要因素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

2.5　其他仿真方法在电火花线切割中的应用372

3　电火花线切割加工CAD/CAM系统372

3.1　概述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

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　电解加工间隙中的电场特性399

2.1　电场的物理描述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　电解加工表面质量439

5.1　电解加工表面质量的特点439

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

5.4　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　电解液系统457

3.1　电解液系统的功能及其特点457

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

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

第4章　电解加工的应用477

1　概述477

1.1　电解加工应用概况477

1.2　选用电解加工工艺的基本原则477

2　模具型面加工477

2.1　模具型面电解加工特点及应用范围477

2.2　模具型面电解加工工艺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　电刷镀加工547

4.1　加工原理547

4.2　工艺要点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

3.2　研究现状和应用前景560

4　电解-电火花复合加工560

4.1　电解-电火花复合加工原理及工艺特点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