航天大型薄壁回转曲面构件成形制造技术的发展与挑战

薄壁曲面构件是广泛应用于航空航天等高端运载装备的关键构件。大型薄壁曲面构件成形制造技术是新一代航空航天飞行器、战略导弹和船舶等尖端装备向大型化、轻量化、高性能化、长寿命和高可靠性方向发展的迫切需要。然而,这类构件的壁薄、直径等尺寸大、曲率变化、大小尺寸极端结合,且材料轻质高强、性能要求高等,使其制造难度大。首先概述了航天领域大型薄壁回转曲面构件及其制造技术的发展历程与类型,据此针对不同类型的大型薄壁回转曲面构件制造技术综述了其应用与研究进展,然后对比分析了各制造工艺的技术特色、构件性能与发展潜力,探讨了大型薄壁回转曲面构件制造技术的未来发展趋势与面临的挑战。     

内高压成形管件在汽车上的应用

内高压成形作为一种制造空心轻体构件的先进制造技术,相比传统结构件有着节省材料、降低重量、增加刚性强度等优点,在近年来发展迅速,目前已成为塑性加工领域中一个热点研究方向.汽车零部件多为复杂空心构件,截面及轴向形状复杂,因此开展内高压成形技术的研究,具有重要理论及工程实际意义.针对内高压成形钢管在车身上的运用,内高压成形的原理,内高压成形所涉及的材料以及内高压成形产品的缺陷进行研究.     

钛合金复杂大件等温局部加载成形极限研究

<正>发展钛合金复杂大件等温局部加载成形成性一体化技术,既是提升航空航天领域高性能轻量化构件成形制造能力的迫切需求,也是国际塑性加工领域的研究前沿。如何获得钛合金复杂大件等温局部加载宏微观成形质量约束下成形极限,控制宏观缺陷并获得目标组织,是实现成形成性一体化高端制造面临的挑战性难题,对提高飞行器运载性能、可靠性和使用寿命具     

筒形件内啮合齿轮旋压成形工艺研究

筒形件内齿轮用于车辆离合器传动,其对加工精度及产品性能要求非常高。传统的加工工艺是由冲压、焊接或其他制造齿轮相结合的,其加工过程非常复杂,并且难以保证精度和效率。而筒形件旋压成形技术具有材料利用率高、生产效率高、产品力学性能好及一次性成形等特点,从而使得该技术逐渐成为齿轮制造领域的一种新的加工手段。     

高温钛合金材料激光沉积增材制造技术应用取得重大突破

以航空航天为代表的高端装备领域对耐高温金属材料制造及应用技术有着巨大的需求,高温钛合金以其优异的热强性、超高的比强度和良好的耐腐蚀性能,成为航空、航天和舰船等首选的新一代耐高温高性能结构材料。由于高温钛合金工艺性能的特殊性以及相对较高的材料成本,在制造较复杂形状和薄壁异型构件时,使用传统工艺制造存在制造周期长、材料利用率低和制造成本较高等问题,亟待开发新的成形制造工艺。     

高性能零件成性质量实时分析与控制方法研究

高端装备高性能关键零件以性能要求为主,具有性能与几何参数一体化的加工要求。由于其形面复杂、材料难加工特征,零件材料变形抗力大,组织性能对热加工时间、温度、强度等参数极为敏感,因此,在实现高性能零件成形同时,其性能受材料、热处理、几何形状等多因素作用,零件组织性能难以保证,生产中废品率高。提出了建立高性能零件质量信息集成的全生命周期信息模型,从分散的质量信息处理转向面向制造过程的质量信息集成管理,研究质量数据与质量检验标准的映射、集成,通过质量检测数据的实时采集、管理、分析与评判,实现成形过程中成性质量管理与控制。     

高端成形机床成套装备安徽省技术创新中心挂牌

正【本刊讯】3月8日,高端成形机床成套装备安徽省技术创新中心在合肥合锻智能制造股份有限公司挂牌。合锻智能是集液压机、机械压力机、色选机等各类高精专产品研发、生产、销售和服务于一体的高端装备制造企业。高端成形机床成套装备安徽省技术创新中心依托合锻智能数控锻压机床装备国家地方联合工程研究中心建设,将围绕高端成形机床行业的关键共性技术和前沿引领技术集中优势力量创新,提升高档成形机床领     

高性能制造

随着应用空间的不断拓展和服役性能的不断提升,航空航天、能源动力、信息电子等领域对高端装备的需求迫切。这些高端装备以承载、传导、换能、隐身等性能的精准保证为主要制造目标,不仅性能要求高,且往往结构复杂、材料难加工、表面完整性或精度要求极高,制造难度极大。高性能制造是应对上述挑战,突破高端装备制造瓶颈的必然选择。从高端装备及其零件/部件/构件/器件（简称零件）的特点、制造要求和制造技术的现状出发,阐明了高性能制造的内涵、所需要探究的基础问题以及设计与制造环节的定量关联关系,建立了高性能制造的总体框架和模型表达形式,分析了高性能制造应注意的要素和应遵循的规律,给出了高性能制造的实现途径、关键技术和两个应用实例,并指出高性能制造是以性能为第一目标,设计、制造、使役等多参量关联关系建模为核心的科学、精准和最适宜的制造,也是数字化和可计算的制造,亦是以性能的精准保证为目标的性能与几何结构一体化制造。     

面向高性能塑性成形的多尺度建模仿真研究进展

塑性成形是利用材料的塑性产生变形从而形成一定形状并获得一定性能的工艺方法,是零部件制造不可或缺的重要途径。随着我国航空航天等领域高端装备技术的发展,其关键零部件的高精度高性能要求,迫切需要发展可计算、可设计的高性能塑性成形理论与技术,多尺度建模仿真是实现该需求的关键手段。然而,塑性成形涉及材料非线性、几何非线性和工艺非线性等复杂问题,以及力热加载、特种能场加载、组织性能演化等复杂过程,给多尺度建模仿真提出了挑战。从分析高性能塑性成形的科学问题出发,通过梳理材料多尺度变形响应特征,讨论了塑性成形多尺度建模面临的挑战。给出了近年来多尺度耦合建模仿真方面的新进展,及其在塑性成形过程多尺度响应机理分析及面向高性能的成形工艺设计中的应用,并对其发展趋势进行了展望。     

激光金属增材制造实现“多线并行”

正南京航空航天大学材料科学与技术学院、江苏省高性能金属构件激光增材制造工程实验室教授顾冬冬团队,提出材料-结构-性能一体化激光金属增材制造的整体性概念。高性能金属构件是航空、航天、交通、能源等现代工业的基石,且高端装备的服役性能很大程度上取决于构件的高性能。激光增材制造(3D打印)技术可满足现代工业对难加工金属构件短周期、高精度、高性能制造的重大需求。     

4D打印热塑性聚氨酯/钕铁硼磁性复合材料成形工艺与性能研究

传统的3D打印技术逐渐无法满足高端制造领域对构件的要求,材料-结构-功能一体化增材制造即4D打印技术将是新的发展方向。为此,选取热塑性聚氨酯(TPU)/钕铁硼(NdFeB)磁性复合材料体系,采用激光选区烧结(Selective laser sintering,SLS)工艺成形具有不同Nd FeB含量的复合材料成形件,研究了复合粉末的粒度及其分布、微观形貌、成形前后化学基团演变,成形件晶体结构、力学性能及变形行为,结果表明Nd Fe B含量会影响复合材料成形件的力学性能和变形行为,增加Nd Fe B含量能够增大成形件在磁场中受到的作用力;当Nd Fe B含量在复合材料中质量分数为30%时,复合材料成形件拥有最佳的拉伸强度。本研究将TPU/NdFeB复合材料体系作为一种创新的4D打印材料,成形的磁性智能构件在磁场中发生变形,实现了磁场驱动的4D打印,对4D打印磁性智能构件的发展具有指导意义。     

一种大型复杂构件加工新模式及新装备探讨

大型复杂构件是航空航天、能源、船舶等领域装备的核心结构件，此类构件通常具有尺寸大、形状复杂、刚性弱等特点。传统“分体离线加工-在线检测”模式存在工艺不稳定、过程复杂、柔性差、周期长等问题，以龙门式多轴数控机床加工为代表的“包容式”加工模式，难以适应大型复杂构件的高效高质量加工制造需求。提出一种基于移动式和吸附式机器人的多机协同原位加工新模式，通过多机器人系统自主寻位、精确定位加工与加工质量原位检测，实现大型复杂构件多安装面并行铣削、制孔与打磨等作业。多机器人系统包括移动式混联机器人、吸附式并联机器人、移动式串联铣削机器人、移动式双臂加工机器人和移动式打磨机器人。构建多机协同原位加工模式，需要揭示多机器人协同原位加工行为与大型弱刚性结构件质量控制的交互机理，面临着本体、测量、工艺和集成四个方面的挑战，需要设计高灵活、高刚度的移动式和吸附式加工机器人，解决移动机器人自主准确寻位和超大结构件原位高精检测难题，攻克加工变形误差在线补偿和振动抑制技术，通过集成实现多机协同高效高精加工，为大型复杂构件的高效高质量制造提供创新技术及装备，并实现此类构件制造核心技术及装备自主可控。     

旋风硬铣削加工技术及其在精密滚珠丝杠加工中的应用

精密滚珠丝杠副作为高端装备制造产业的"核心关键零部件",其加工制造精度直接影响设备的性能水平.目前加工螺纹的主要制造技术有磨削技术,旋风铣削等.研究了旋风硬铣削工艺特点及技术应用,并采用虚拟仿真技术结合现场实验验证来获得旋风硬铣削滚珠丝杠加工过程中的温度场分布和热变形规律.旋风硬铣削加工螺纹在加工过程中实现高效、绿色、...     

坯件上开槽有助于冷镦加工成形

压力加工与金切加工相比,具有材料利用率高,节约资金等优点,越来越多地被应用于产品生产加工中。对于碳钢的冷镦加工,由于受材料力学性能的限制,对变形量较大的坯件,很难保证一次冷镦成形。在坯件上开槽,可以减弱材料局部的变形抗力,使不易变形处最先变形或最大限度地加工成形,     

管件高压液力成形技术的发展综述

管件高压液力成形技术是一种先进异型管件制造技术,它利用高压液体使管件塑性成形,特别适合加工沿轴线管件截面形状连续变化的空心构件,目前已广泛应用于汽车零件的轻量化制造中.介绍了该工艺的技术原理、典型工艺、工装设备、材料及其成形性能、工艺分析方法、摩擦和润滑等方面.     

先进制造技术(三)

三、先进制造技术中的成形与加工技术 先进加工、精密成形技术是制造技术的主体,是系统集成的物质基础。从根本上讲,优化的工艺装备决定了制造技术的固有水平和效率,决定了产品的制造质量和使用效率。下面例举具有代表性的几种成形与加工技术。     

先进制造技术(三)

三、先进制造技术中的成形与加工技术先进加工、精密成形技术是制造技术的主体,是系统集成的物质基础。从根本上讲,优化的工艺装备决定了制造技术的固有水平和效率,决定了产品的制造质量和使用效率。下面例举具有代表性的几种成形与加工技术。1.特种加工     

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。     

高性能精密制造方法及其研究进展

科学技术的迅猛发展,催生了高端装备与产品的不断涌现。然而,这些装备和产品的"高端"很大程度上要依靠一大批高性能的零件/部件/构件/器件(简称高性能零件)来保证。这些高性能零件以透波、密封、减阻、结构弹性和抗疲劳特性等物理性能为主要制造指标,不仅材料特殊,其表面也往往呈现精密复杂曲面、超高精度、跨尺度微纳复合结构或具有功能性表面层等几何特征和加工要求。高性能零件的性能受几何、物理等因素的耦合作用,采用传统工艺进行加工制造十分困难,难以满足该类零件的精密(含超精密)制造要求。从高性能零件的需求和应用出发,提出并阐明高性能零件的特点、分类及各自内涵。针对七类高性能零件,论述相关加工制造技术的研究现状、存在的难点和核心问题,指出可行的解决途径、突破方向和未来的发展趋势,为构造高性能零件加工制造理论、方法和工艺技术体系,解决高性能零件的精密制造难题,提供参考和依据。     

离散制造装备传感器应用技术现状与发展趋势北大核心CSCD

以高端数控机床、模锻压机、冲压成型机、焊接机器人等为代表的离散制造装备,广泛应用于航空、航天、能源、石化、国防等领域重大技术装备及基础零部件的加工制造。传感器是离散制造装备的关键核心基础零部件,文中列举了满足离散制造装备自动化控制、运行状态监测、健康状态监测等功能需求的传感器选型,论述了目前离散制造装备领域应用较广的压力、位移、位置、振动等关键传感器应用技术现状,探讨了传感器未来技术发展趋势,以期对离散制造装备传感器自主化发展有所启发。