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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 文獻(xiàn)綜述 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 工業(yè)計(jì)算機(jī)方向 學(xué)生姓名： 童 俊 學(xué) 號(hào): 200310621016 2007 年 4 月 10 日 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述評(píng)價(jià)表 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 300X400數(shù)控激光切割機(jī)設(shè)計(jì) 綜述名稱 激光加工的技術(shù)水平以及應(yīng)用 評(píng)閱教師姓名 喬水明 職稱 講師 評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目 優(yōu) 良 合格 不合格 綜述結(jié)構(gòu) 01 文獻(xiàn)綜述結(jié)構(gòu)完整、符合格式規(guī)范 綜述內(nèi)容 02 能準(zhǔn)確如實(shí)地闡述參考文獻(xiàn)作者的論點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 03 文字通順、精練、可讀性和實(shí)用性強(qiáng) 04 反映題目所在知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)的新動(dòng)態(tài)、新趨勢(shì)、新水平、新原理、新技術(shù)等 參考文獻(xiàn) 05 中、英文參考文獻(xiàn)的類型和數(shù)量符合規(guī)定要求，格式符合規(guī)范 06 圍繞所選畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目搜集文獻(xiàn) 成績(jī) 綜合評(píng)語(yǔ)： 評(píng)閱教師（簽字）： 年 月 日 文獻(xiàn)綜述： 數(shù)控激光加工的技術(shù)水平以及應(yīng)用 摘 要：作為 20 世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要標(biāo)志和現(xiàn)代信息社會(huì)光電子技術(shù)的支柱之一，激光技術(shù)(Laser Technology)和激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到世界先進(jìn)國(guó)家的高度重視。數(shù)控化和綜合化把激光器與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自動(dòng)化的工件定位相結(jié)合，形成研制和生產(chǎn)加工中心，已成為激光加工(Laser Processing)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞：數(shù)控；激光加工(Laser Processing)；水平；應(yīng)用 前 言: 激光被譽(yù)為二十世紀(jì)最重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，它剛一問(wèn)世就引起了材料科學(xué)家的高度重視。1971年11月，美國(guó)通用汽車公司率先使用一臺(tái)250W CO2激光器進(jìn)行利用激光輻射提高材料耐磨性能的試驗(yàn)研究，并于1974年成功地完成了汽車轉(zhuǎn)向器殼內(nèi)表面（可鍛鑄鐵材質(zhì)）激光淬火工藝研究，淬硬部位的耐磨性能比未處理之前提高了10倍。這是激光表面改性技術(shù)的首次工業(yè)應(yīng)用。多年以來(lái)，世界各國(guó)投入了大量資金和人力進(jìn)行激光器、激光加工設(shè)備和激光加工對(duì)材料學(xué)的研究，促使激光加工得到了飛速發(fā)展，并獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如今在中國(guó)，激光技術(shù)已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍工以及人們的現(xiàn)代生活中得到廣泛的應(yīng)用，并且正逐步實(shí)現(xiàn)激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，國(guó)家也將其列為“九五”攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目之一。 一、激光技術(shù)(Laser Technology)概述 激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料（包括金屬與非金屬）進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術(shù)。激光加工技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測(cè)等多門學(xué)科的一門綜合技術(shù)，它的研究范圍一般可分為： 1．激光加工系統(tǒng)。包括激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、加工機(jī)床、控制系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)。 2．激光加工工藝。包括切割(laser beam cutting)、焊接(Laser Welding)、表面處理、打孔、打標(biāo)、劃線、微調(diào)等各種加工工藝。 目前已成熟的激光加工技術(shù)包括：激光快速成形技術(shù)、激光焊接技術(shù)、激光打孔技術(shù)、激光切割技術(shù)、激光打標(biāo)技術(shù)、激光去重平衡技術(shù)、激光蝕刻技術(shù)、激光微調(diào)技術(shù)、激光存儲(chǔ)技術(shù)、激光劃線技術(shù)、激光清洗技術(shù)、激光熱處理和表面處理技術(shù)。 二、激光加工技術(shù)的應(yīng)用 激光加工應(yīng)用領(lǐng)域中，CO2激光器以切割和焊接應(yīng)用最廣，分別占到70％和20％，表面處理則不到10％。而YAG激光器的應(yīng)用是以焊接、標(biāo)記（50％）和切割（15％）為主。在美國(guó)和歐洲CO2激光器占到了70~80％。我國(guó)激光加工中以切割為主的占10％，其中98％以上的CO2激光器，功率在1.5kW~2kW范圍內(nèi)，而以熱處理為主的約占15％，大多數(shù)是進(jìn)行激光處理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸套。這項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益都很高，故有很大的市場(chǎng)前景。 在汽車工業(yè)中，激光加工技術(shù)充分發(fā)揮了其先進(jìn)、快速、靈活地加工特點(diǎn)。如在汽車樣機(jī)和小批量生產(chǎn)中大量使用三維激光切割機(jī)，不僅節(jié)省了樣板及工裝設(shè)備，還大大縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；激光束在高硬度材料和復(fù)雜而彎曲的表面打小孔，速度快而不產(chǎn)生破損；激光焊接在汽車工業(yè)中已成為標(biāo)準(zhǔn)工藝，日本Toyota已將激光用于車身面板的焊接，將不同厚度和不同表面涂敷的金屬板焊接在一起，然后再進(jìn)行沖壓。雖然激光熱處理在國(guó)外不如焊接和切割普遍，但在汽車工業(yè)中仍應(yīng)用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，激光加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合，派生出激光快速成形技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)不僅可以快速制造模型，而且還可以直接由金屬粉末熔融，制造出金屬模具。 到了80年代，YAG激光器在焊接、切割、打孔和標(biāo)記等方面發(fā)揮了越來(lái)越大作用。通常認(rèn)為YAG激光器切割可以得到好的切割質(zhì)量和高的切割精度，但在切割速度上受到限制。隨著YAG激光器輸出功率和光束質(zhì)量的提高而被突破。YAG激光器已開始擠進(jìn)kw級(jí)CO2激光器切割市場(chǎng)。YAG激光器特別適合焊接不允許熱變形和焊接污染的微型器件，如鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等。YAG激光器打孔已發(fā)展成為最大的激光加工應(yīng)用。 目前，國(guó)外激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展，主要體現(xiàn)在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。打孔峰值功率高達(dá)30~50kw，打孔用的脈沖寬度越來(lái)越窄，重復(fù)頻率越來(lái)越高，激光器輸出參數(shù)的提高，很大程度上改善了打孔質(zhì)量，提高了打孔速度，也擴(kuò)大了打孔的應(yīng)用范圍。國(guó)內(nèi)目前比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及手表寶石軸承的生產(chǎn)中。YAG 激光器的重復(fù)頻度已達(dá) 2000 次 / 秒，二極管陣列泵浦的 Nd ： YAG 激光器的平均維修時(shí)間已從原來(lái)的幾百小時(shí)提高到 1 ～ 2 萬(wàn)小時(shí)。 隨著激光與材料的相互作用的進(jìn)一步研究，激光加工技術(shù)也必將廣泛的應(yīng)用在柔性制造系統(tǒng)上。?實(shí)現(xiàn)激光加工的柔性系統(tǒng)化主要指激光加工頭能靈活機(jī)動(dòng)地引導(dǎo)激光束到達(dá)零件的待加工位置。從激光加工機(jī)床所能加工零件的復(fù)雜程度看，又分平面二維和空間三維激光加工，大功率激光三維加工是未來(lái)激光加工的方向的發(fā)展方向，為了實(shí)現(xiàn)激光加工的靈活性，三維激光必須采用運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)。大功率三維YAG激光加工系統(tǒng)通常采用機(jī)器人(或機(jī)器手)配合光導(dǎo)纖維進(jìn)行光束傳輸，由機(jī)器人挾持著激光頭完成各種運(yùn)動(dòng)，激光則通過(guò)光導(dǎo)纖維傳送到激光加工頭處，到達(dá)工件表面，這種加工系統(tǒng)中，光束的傳輸和聚焦特性不受加工位置的影響。 三、目前激光加工技術(shù)研究開發(fā)的重點(diǎn)可歸納為： 1、新一代工業(yè)激光器研究，目前處在技術(shù)上的更新時(shí)期，其標(biāo)志是二極管泵浦全固態(tài)激光器的發(fā)展及應(yīng)用； 2、精細(xì)激光加工，在激光加工應(yīng)用統(tǒng)計(jì)中微細(xì)加工1996年只占6％，1997年翻了一倍達(dá)12％，1998年已增加到19％； 3、加工系統(tǒng)智能化，系統(tǒng)集成不僅是加工本身，而是帶有實(shí)時(shí)檢測(cè)、反饋處理，隨著專家系統(tǒng)的建立，加工系統(tǒng)智能化已成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。 激光技術(shù)在我國(guó)經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，取得了上千項(xiàng)科技成果，許多已用于生產(chǎn)實(shí)踐，激光加工設(shè)備產(chǎn)量平均每年以20％的速度增長(zhǎng)，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造、提高產(chǎn)品質(zhì)量解決了許多問(wèn)題，如激光毛化纖技術(shù)正在寶鋼、本鋼等大型鋼廠推廣，將改變我國(guó)汽車覆蓋件的鋼板完全依賴進(jìn)口的狀態(tài)，激光標(biāo)記機(jī)與激光焊接機(jī)的質(zhì)量、功能、價(jià)格符合國(guó)內(nèi)目前市場(chǎng)的需求，市場(chǎng)占有率達(dá)90％以上。 四、存在的主要問(wèn)題： 1、科研成果轉(zhuǎn)化為商品的能力差，許多有市場(chǎng)前景的成果停留在實(shí)驗(yàn)室的樣機(jī)階段； 2、激光加工系統(tǒng)的核心部件激光器的品種少、技術(shù)落后、可靠性差。國(guó)外不僅二級(jí)管泵浦的全固態(tài)激光器已用于生產(chǎn)過(guò)程中，而且二級(jí)管激光器也被應(yīng)用，而我國(guó)二極管泵浦的全固態(tài)激光器還處在剛開始研究開發(fā)階段。 3、對(duì)加工技術(shù)的研究少，尤其對(duì)精細(xì)加工技術(shù)的研究更為薄弱，對(duì)紫外波激光進(jìn)行加工的研究進(jìn)行的極少。 4、激光加工設(shè)備的可靠性、安全性、可維修性、配套性較差，難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。 結(jié)束語(yǔ)：激光束具有單色性好、能量密度高、空間控制性和時(shí)間控制性良好等一系列優(yōu)點(diǎn) , 目前它已廣泛應(yīng)用于材料加工等領(lǐng)域。激光加工的行業(yè)包括汽車制造、航天航空、電子、化工、包裝、醫(yī)療設(shè)備等。與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合 , 激光加工技術(shù)已成為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù) , 擁有普通加工技術(shù)所不能比擬的優(yōu)勢(shì)。例如激光加工為非接觸式加工、速度快、無(wú)噪聲、可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜形狀的高精度加工目的 , 且無(wú)通常意義上的 " 刀具 " 磨損 , 無(wú)需更換 " 刀頭" 。可以預(yù)見，隨著激光技術(shù)的發(fā)展與完善，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)中將發(fā)揮巨大作用。由上述文字我們可以發(fā)現(xiàn)激光加工與柔性制造系統(tǒng)有很好的相容性，把兩者結(jié)合起來(lái)形成激光柔性加工系統(tǒng)，在彼此相互配合良好的條件下肯定會(huì)收到非凡的效果并取得良好的收益。 參 考 文 獻(xiàn) [1]朱曉春 主編，《數(shù)控技術(shù)》， 機(jī)械工業(yè)出版社；2001 [2]藍(lán)信鉅 等編著，《激光技術(shù)》，科學(xué)出版社；2005 [3]司徒忠 主編，《機(jī)械工程專業(yè)英語(yǔ)》，武漢理工大學(xué)出版社；2001.7 [4]激光加工國(guó)家工程研究中心，主管部門：國(guó)家教育部 [5]楊洗陳 李會(huì)山等，激光再制造技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用，天津工業(yè)大學(xué)激光技術(shù)研究所 [6]劉雅靜，特種加工方法的內(nèi)容和趨勢(shì)，北京航空航天大學(xué)工程訓(xùn)練中心先進(jìn)制造部