金属粉末注射成形技术及其在数控机床功能部件中的应用

概述了金属粉末注射成形技术主要工艺特点和技术优势,综述了金属粉末注射成形技术在国内外的研究与发展现状,明确了该技术在数控机床功能部件应用中要解决的关键问题。最后指出了金属粉末注射成形技术在我国的发展趋势。     

金属粉末激光成形基体表面粘结性研究

金属粉末激光成形技术作为一种新的快速成形技术 ,将传统快速原型技术与激光熔覆技术相结合 ,用于研究具有任意复杂形状或者复杂材料组分金属材料零件 /模具的快速制造技术 ,并可以直接成形金属功能零件。成形加工过程中成形零件与基体表面的粘结牢固性直接决定加工是否可以顺利完成。采用低碳钢作为基体材料 ,基体表面经过打磨、刨削、氧化和磷化等四种不同处理方式进行粘结性试验 ,试验表明磷化表面粘结性能最佳并能成功地应用到金属粉末激光成形工艺中。     

板料屈服行为及强化规律的研究进展

研究板料塑性成形的理论基础是屈服准则、强化规律以及本构模型。随着新材料、新工艺的不断出现,温度和应变速率对塑性成形过程中的影响也不容忽视,原有的塑性理论已无法满足研究和工程应用的需求。从板料屈服准则研究、包辛格效应与强化模型研究、屈服强化规律试验方法研究以及涉及应变速率和温度的板料屈服强化研究4个方面阐述板料屈服行为及强化规律的研究进展,指出常用屈服准则的特点和不足,说明各种强化模型中组合强化模型仍然是研究重点。试验方法主要从研究屈服轨迹的双向拉伸试验及确定强化模型参数试验的2个方面进行介绍。此外,指出针对板料在复杂应力状态下应力张量与应变张量之间的涉及应变率和温度的屈服准则和相应的流动准则的本构关系还有待研究。提出随着新材料、新工艺的不断出现,涉及应变速率和温度的屈服准则和强化规律、试验方法以及在有限元模拟中的应用等研究将是未来的研究热点。     

金属粉末注射成形工艺质量控制和缺陷分析

本文分析了金属粉末注射成形工艺过程（金属粉末注射成形坯、注射成形坯的脱黏、烧结）产生的质量缺陷、采取的对策及该成形技术在汽车工业中的应用前景.     

激光微成形技术的研究及应用

激光微成形作为一种柔性精密加工技术已经成为微塑性成形领域的研究热点,其成形的材料广和效果高,能在一定程度上克服传统微塑性成形中的尺寸效应.分别阐述了激光微弯曲成形、激光微冲击成形和激光辅助加热微成形等几种典型的微成形技术,分析了各自的加工机理及技术特点,讨论影响成形精度的主要因素,介绍了国内外激光微成形技术在精密成形和精确校形方面的应用研究进展,最后展望了激光微成形技术的发展前景.     

机械与制造科学“十一五”发展的战略方向(制造科学)

根据中国国家自然科学基金委员会《机械与制造科学“十一五”发展战略研究报告》，阐述机械与制造科学有关制造科学“十一五”发展战略。 给出先进制造科学技术和制造系统的内涵、研究范围及其重要性。指出“十一五”期间将进行以下研究。 成形制造科学与技术，应研究特大型及关键零部件的成形制造技术, 精密、高效、清洁成形制造科学与技术, 新材料成形制造技术与科学,激光加工成形制造科学与技术，以及基于模拟仿真的数字化成形制造科学与技术。 先进加工制造技术的主要发展方向和重要研究领域是，超高速切削加工技术和超高速磨削技术，精密/超精密加工技术和微细、复合加工技术，以及相应的新一代装备制造技术，机械加工制造追求优质、高效、低耗、柔性和洁净。 数字制造和数字装备的重要科学问题是，数字建模与仿真的理论和方法，基于视觉信息的数字装备运动规划和自律控制，数字化协同产品开发的基础理论与关键技术。 机械系统和制造过程的测量及仪器研究领域是，新型传感原理及传感器，先进制造的现场、非接触、数字化测量，微/纳米级超精密测量，超大尺寸精密测量，基标准及相关测量理论。     

金属粉末流动温压技术的发展及其特点

介绍了流动温压的发展及特点,流动温压具有可成形复杂几何形状零件、压坯密度高且比较均匀、工艺简单、成本低等特点;指出了金属粉末流动温压成形技术为高性能复杂精密工件的低成本短流程的先进制造技术开辟了新的发展方向,具有广阔的应用前景。     

直齿圆柱齿轮冷精锻技术开发成功

郑州机械研究所锻压研究室承担的国家“863”项目“直齿圆柱齿轮冷精密成形技术及成套装备的研究” ,经过课题组的艰苦攻关 ,该项目取得了关键技术成果。直齿圆柱齿轮是汽车、农机中广泛应用的产品 ,常用模数为 2 .5～ 3.5 ,齿数 15～ 30 ,齿宽 2 0～ 30ｍｍ。目前采用切削加工工艺生产 ,效率低、浪费材料、生产成本高 ,在如今的市场经济下 ,缺乏市场竞争力。据初步分析 ,采用冷精密成形生产与切削工艺生产对比 ,材料可节约 30～ 4 0 % ,齿形加工效率可提高几十倍 ,成本约可降低 10～ 15 %。研究成功的直齿圆柱齿轮的冷精密成形新工艺 ,成形…     

金属粉末3D打印装备的控制系统设计

为了降低工业成本和提高零件机械性能,将金属粉末注射成形技术和快速成形技术相结合,提出了金属粉末挤出堆积快速成形工艺.研究开发了一套基于PCI总线的控制系统,硬件系统以工控机(PC机)为上位机,以ADT-8940A1四轴伺服运动控制卡为核心,伺服电机+驱动器为运动执行元件;开发了基于Visual C++开发环境的快速成形软件系统,该系统由运动测试模块、监控模块、成形模块3部分组成.通过后续成形工艺实验研究,测试了金属粉末3D打印装备控制系统的硬件和软件功能,验证了金属3D打印成形工艺的正确性以及合理性.     

机械工业部“九五”要攻克24项关键技术和21类重点产品

机械工业部最近明确了“九五”期间，要攻克的24项关键技术和21类重点产品。二十四项关键技术1．机械产品可靠性技术2．机械产品现代设计技术3．自动检测技术与系统4．表面功能覆层技术5．传感器技术6．节能节材技术7．机械制造柔性自动化基础技术及其应用工程8．电力电子技术9．高性能机械工程材料应用技术10．热加工清洁生产技术11·系统管理技术12．数控系统及装备工程化13·工业过程自动化技术14·精密成形技术15面向制造业中小企业的综合自动化技术1巨工业机器人系统和工程17精密、超精密加工技术18激光加工技术19·汽车车身设计技术Z…     

特大型零件热态成形制造技术基础研究

在中国国家自然科学基金重点项目《特大件成形制造技术基础研究》、国家科技支撑计划课题《大型轧机共性技术》、国家重点基础研究发展计划(973计划)前期研究专项《大型零件热态成形制造虚拟技术基础研究》,以及中国河北省科技攻关项目《大型轧机共性技术》和《特大件成形制造技术基础研究》共同资助下,以大型锻钢轧辊(辊身直径超过1 000 mm或质量大于100 t)为对象,通过宏观 微观强耦合建模,解决铸造缺陷信息遗传、孔洞锻合条件、形变焊合条件、材料断裂准则构建,以及热 力 微观组织耦合建模等关键技术问题,建立以淬硬层深度数值预测技术为核心的热处理工艺分析与优化系统,提出基于非均质轧辊辊间接触力学模型的轧辊强度设计方法,构建起大型锻钢轧辊热态成形制造与服役评估的多学科耦合决策支持理论体系,提出理论研究报告。针对缩孔和气孔等大型铸钢锭铸造中的孔洞缺陷控制,以大锻件内部孔洞锻造闭合过程为科学问题,以大锻件内部有效锻合区域数值预测为目标,将有限元方法与人工神经网络技术相结合,利用神经网络的非线性映射能力,描述材料变形抗力、温度、应力应变与孔洞闭合程度之间的复杂关系,将孔洞锻合过程有限元模拟结果作为神经网络训练样本,建立起温度、应力和变形等多场耦合作用下的孔洞锻合条件模型(VCCM)。针对孔洞形变焊合机理与物理模拟模型一致性问题,以消除大锻件心部残留微孔隙,实现物理闭合状态下的锻合孔洞缺陷的真正冶金结合为目标,基于临界闭合孔洞界面接触力学原型和原子高温扩散理论,以界面接触应变和高温环境作为孔洞焊合的驱动力,利用高温和大变形对闭合孔洞界面扩散焊合的有利影响,提出适用于大锻件在锻造成形阶段的内部孔洞缺陷形变的形变焊合方法,通过物理模拟实     

刚(粘)塑性无网格伽辽金方法及其关键技术研究与应用

在国家杰出青年科学基金资助项目《塑性加工工艺及设备》(No.50425517)，以及国家自然科学基金资助项目《金属体积成形过程的刚(粘)塑性无网格伽辽金方法数值模拟理论及其关键技术研究》(No.50575125)支持下，开展刚(粘)塑性无网格伽辽金方法及其关键技术与应用的研究报告，对刚(粘)塑性无网格伽辽金方法的基础理论、数学模型建立方法、关键处理技术在金属塑性成形过程中应用研究的成果。 将无网格伽辽金方法引入塑性成形过程模拟，提出基于刚(粘)塑性理论的无网格伽辽金方法，推导刚度矩阵方程和求解列式。利用变换法施加本质边界条件，采用反正切摩擦模型描述摩擦力边界条件。对于模具边界任意的塑性成形过程，在局部坐标系下施加摩擦力边界条件，给出局部坐标系和整体坐标系的变换矩阵，解决了模具形状任意的二维塑性成形问题摩擦力边界条件的施加问题。采用直接迭代法获得初始速度场，利用Newton Raphson迭代方法求解刚度方程，给出模拟等温塑性成形问题的分析步骤。对于中高温条件下的塑性成形过程，推导出刚(粘)塑性无网格伽辽金方法热力耦合分析模型，给出热力     

基于Agent的数字车间及其调度技术的研究

在中国国家自然科学基金重点资助项目《网络环境下的数字制造理论与关键技术》，中国教育部博士学科点基金资助项目《网络制造产品电子交易平台设计与研究》，中国国家科技攻关计划项目《支持网络制造的协同交互与资源共享平台研究与产业化》共同资助下，开展基于Agent的数字车间及其调度技术的研究。 数字车间是实施数字制造的主体，是制造计划的具体执行者，也是制造信息的反馈者，更是制造实时信息的集散地。数字车间生产的敏捷性在一定程度上决定着整个企业的敏捷性，所以从敏捷调度的视角，研究数字车间的相关理论与技术。 提出基于Agent的数字车间框架结构。框架包含车间管理与计划子系统、设计子系统、生产调度与管理子系统、物料运输子系统、库存与管理子系统、制造资源子系统、生产仿真子系统和制造执行子系统。框架结构支持虚拟企业生产模式——组成数字车间的设备或设备单元可以是处于不同地域，通过制造设备Agent之间的协调与合作，制造设备在物理位置上不变，而在生产组织和管理逻辑上随加工任务的变化而改变，实现资源的动态配置，对变化的任务做出及时响应，从而提高制造系统的敏捷性，因此也被称为虚拟数字车间。赋予数字车间更为重要的地位和作用——除承担对生产任务的调度与制造实施以外，还兼具运输服务和仓储管理等两项功能，并在制造过程中实时收集订单的生产进度信息。 研究数字车间中Agent对制造资源数据的管理技术，将与制造资源相关的数据信息直接集成到制造资源Agent结构，使得数据库系统就像是Agent框架整体的一部分。提出以分布式数据库系统为中间层的车间系统集成方案。在此基础上，研究基于Agent会话的车间运作方式，将数据库系统看作Agent系统与其他系统联系的中间层的结构，使得Agent系统易于实现与现有软件系统的集成。Agent使用数据库访问机制     

面向大批量定制的产品族建模关键技术研究

实施大批量定制生产的关键很大程度取决于面向大批量定制的产品设计技术。在中国国家自然科学基金项目 《异地制造资源的快速构造与运行控制》和广东省自然科学基金团队项目《实现数码工厂的重大基础关键技术研究》的联合资助下，围绕基于产品平台的产品族开发设计思想，对产品族建模关键技术，针对面向客户群体的产品差异化需求分析能力不足、产品族模型，以及数据建立过程复杂等问题，开展以下研究。 针对产品设计阶段不同层次的客户群体对产品的需求，提出基于效用分析的客户差异化需求建模方法。采用模糊逻辑神经元聚类模型完成对客户的聚类划分，采用模糊映射理论实现量化的需求效用数据与模糊偏好语言术语的转换，利用数据挖掘技术中的Apriori算法建立客户群体倾向的产品需求模型，将客户对概念产品的模糊评价转化为量化的需求效用值，消除客户需求信息的模糊性。     

大型低速增压风洞制造关键技术与成形机理

在中国国家自然科学基金重点项目《特大件成形制造技术基础研究》和中国哈尔滨市科技创新人才研究专项资金项目《异型截面法兰的精密弯曲成形技术》共同资助下,针对中国4 m量级试验段尺寸低速增压风洞(PLSWT)关键制造技术开展理论研究。PLSWT关键制造技术由8 500 mm环形密封法兰模压弯曲制造技术、双三次曲面构型收缩形体曲面板材半多点成形工艺、风洞全尺度有限元分析及气压结构强度校核共同组成。提出PLSWT关键制造技术体系研究报告。创立了8 500 mm环形密封法兰(RSF)模压弯曲成形制造技术。     

制造网格与资源共享

在中国国家自然科学基金重点资助项目《网络环境下的数字制造理论与关键技术》和中国国家科技攻关项目《支持网络制造的协同交互与资源共享平台与产业化研究》共同资助下，基于制造业的发展现状以及现代制造技术的总体要求，研究网格在制造技术及制造产业中的应用形态，探讨基于产品全生命周期要求的制造资源共享格式，研究制造资源在网格中动态共享的方式及其共享的安全技术，提出数字制造网格的关键技术。 制造网格是制造互联网，其目的是隐藏技术的复杂性，使用户以简单方式共享广泛异构的制造资源，解决制造资源不平衡问题。制造资源的全生命周期共享格式、制造资源的网格接口标准、制造资源在网格中的调度及安全控制，是建立制造网格的关键技术。     

面向可持续性创新的功能设计理论研究与实现

在中国国家自然科学基金资助项目《面向模糊前端(FFE)的机械产品创新设想产生系统化方法研究》、中国国家高技术研究发展计划(863计划)项目《面向原始创新的模糊前端及概念设计系统化方法研究》,以及河北省自然科学基金资助项目《面向产品创新的功能设计方法研究》支持下,针对“面向可持续性创新的功能设计”所涉及问题开展理论研究与工程研发,归纳报告功能设计的基础理论、实现方法、支持工具和工程应用的研究进展。 针对不同的功能理解导致的功能认知、功能建模不一致问题,定义功能和流的内涵,建立相应的数学模型,提出3种功能表达范式,建立由操作集、流集和属性集组成的标准功能集,以支持功能的重用、共享和交流。     

开放式数控系统分布式体系结构及其实现策略

在中国国家自然科学基金项目《制造系统的物理动态仿真及其虚拟现实模式》，天津市科技发展计划重大攻关项目《基于网络和状态监测的嵌入式开放结构数控系统》共同资助下，研究分布式数控体系结构和实现策略，总结其学术研究成果。 开放式控制技术、网络化技术和智能控制技术正在推动数控系统体系结构的重大变革。变革的第一阶段——开放式结构数控系统已经基本形成技术规范和应用体系，开放式控制的设计理念和支撑环境已经确立。随着计算机技术向网络方向发展，以及数控加工控制应用环境的客观需要，采用分布式体系结构建立数控系统的技术路线正在逐步成为开放式数控技术继续演化的一个重要方向。 开放环境下的分布式体系是未来数控系统的发展方向。随着模块化技术的成熟，越来越多智能化设备单元的出现，数控系统的功能实体将从集中组合走向分布式协作。利用网络技术构建分布式数控系统，是开放式数控发展的趋势，是真正意义上的开放理念的实现。 集成化控制无法根本解决复杂性控制问题。通过集成附加功能模块的策略可以满足复杂控制的外在要求，但直接产生的负面后果是内部结构随之复杂，甚至是杂乱。复杂性会带来的很多问题，包括功能上的，结构上的，外部接口上的和内部实现上的。 多维和浮动的层次结构方案是解决复杂性控制和体现柔性特征的有效技术方案。递阶式控制模式存在很多缺陷，根源在于基于一维直线模型，将其多维化并使其具有动态的配置模型和层次关系是一个有效地解决途径。     

生产者延伸责任制下的中国汽车回收利用体系研究

在中国国家“十一五”科技支撑计划项目《报废汽车绿色拆解处理与利用关键技术及示范应用》,以及上海市科技发展基金项目《乘用车回收利用关键技术研究与应用示范》共同资助下,以上海汽车产品回收利用体系为研究案例,探索建立基于生产者延伸责任的中国汽车产品回收利用体系,提出研究报告。讨论面向EPR的中国汽车产品回收利用体系的行政法框架。通过回顾EPR的内容框架,提出汽车产品生命周期中生产者的延伸责任结构框架;通过EPR的调整机制,提出实施EPR所依据的生产者延伸责任经济调节与行政管制手段的决策矩阵。通过讨论“2000/53/EC指令”,建立EPR责任模式框架和生产者延伸责任应对策略框架;以德国为例,提出了面向EPR的报废汽车回收管理模式。解读已经初步建成的由法律框架、行政政策和技术规范共同组成的面向EPR的中华人民共和国汽车产品回收利用的行政法框架,解释由中华人民共和国发展和改革委员会、中华人民共和国环境保护部、中华人民共和国科学技术部联合发布的《汽车产品回收利用技术政策》所涉及的主要内容