数字化无模冷冻铸造成形方法研究

本文提出了一种数字化无模冷冻铸造成形方法。它是用纯水做砂型铸造用粘接剂，预混适量水分的型砂颗粒通过低温冻结后形成冷冻砂坯，然后进行基于减材制造成形原理的冷冻砂型切削的新技术。文中揭示了包覆型砂颗粒的水膜通过低温相变后冻结成冰晶粘接桥的微观形貌演化规律，发现冷冻砂型的强度是由冰晶颗粒和型砂颗粒的界面结合作用产生的，并且随着冷冻温度降低，砂型抗拉强度显著增加。同时系统地开展了A356铝合金在冷冻砂型中的快速凝固成形机理研究，包括冷冻砂型中铸件凝固的铸态微观组织、成分分布及力学行为。结果表明：随着凝固速率提高，组织中初生α-Al相的二次枝晶臂间距（SDAS）显著减小，晶粒尺寸明显细化，Si元素在基体中的溶解度增大。试件抗拉强度、塑性值和微观硬度值均显著升高，金属构件尺寸精度可达CT8级。     

船舶分段多工位协同制造系统数学模型研究及应用

针对船舶分段制造生产过程中存在的生产计划柔性差、异常信息处理不及时、系统变化响应速度慢等问题,提出针对生产过程工位级的协同控制系统,通过开展协同模型分析,多工位间协同动态调整机制,构建多工位协同系统制造数学模型,采用案例对协同结果进行验证。通过应用多工位协同数学模型可有效提高生产计划精度和柔性,实现船舶制造车间互联互通,对提高船舶制造生产效率具有重要意义。     

3D打印连续纤维复合材料丝材的成形规律

针对3D打印连续纤维增强热塑性树脂复合材料,研究了热塑性树脂在螺杆挤出过程中的流动机理和在纤维界面的浸渍行为,揭示了螺杆转速和牵引速度对复合丝材成形直径和纤维含量的影响规律。提出使用实际浸渍时间和理论完全浸渍时间来共同表征树脂对纤维的浸渍程度,观察复合丝材断面的形貌可知,高浸渍程度的丝材内部空隙较少,树脂和纤维结合更紧密。进行3D打印成形测试,当丝材的浸渍程度从17.25%提高到40.02%,样件的拉伸强度可从132 MPa提高到160 MPa,提高约21%。对样件进行动态力学性能分析(DMA)测试,试验结果表明浸渍程度高的复合材料成形件具有高的存储模量和损耗模量,表明其纤维和基体间的界面结合程度得到了提高和改善。     

微细切削技术及微型机床的发展

微细切削技术是一种快速低成本的微小零件机械加工方式,是未来制造技术的发展趋势,被列为21世纪重点发展的关键技术.综述了微细切削技术的新技术及微型机床、微型工厂的发展过程及其趋势.     

金属熔融直写成形工艺射流沉积稳定性分析

金属材料增材制造具有工艺流程短、柔性可设计等优点,可满足复杂结构件单件小批量个性化需求,在众多金属增材制造工艺方法中,金属熔融直写成形具有成本低、效率高等优势。射流稳定性是影响金属熔融直写成形质量和精度的关键因素。针对直写成形射流特点,分类建立了液滴流、曲张流、平滑流、波动流4种典型射流状态模型,模拟并分析了射流的演化过程,获得了修正后的金属射流连续段长度公式,以及射流沉积稳定性调控的关键因素;基于金属射流单道沉积工艺试验,获得了不同射流状态沉积后轨迹均匀性的基板速度调控范围。射流状态模型建立和沉积轨迹均匀性调控范围的获取,为金属熔融直写工艺形性调控提供理论依据。     

锌合金熔融沉积三维打印工艺

针对现有金属件增材制造技术存在设备开发及运行成本高、成形效率低的问题,提出新的低成本且适用于中、低熔点金属材料的增材制造技术--熔融沉积3D打印成形,介绍了该技术原理.采用自主开发的成形设备,开展锌合金熔融沉积3D打印成形工艺试验,研究喷嘴高度、扫描速度和搭接率对成形效果的影响.研究结果表明：金属熔融沉积单道轨迹宽度与高度成反比例关系;当喷嘴高度为25~35 mm,扫描速度为8 mm/s时,所得的单道轨迹质量较好;当路径搭接率为35%~40%时,沉积单层表面质量较好;采用熔融沉积三维打印工艺所成形锌合金实体的致密度可以达到97%以上;通过提高坩埚加热温度、成形基板温度、退火温度和退火时间,可以显著增强成形件的致密度;采用金属熔融沉积三维打印工艺,可以实现具有复杂形状内流道模具的成形,不仅可以降低加工难度,还可以提高成形效率;熔融沉积三维打印成形锌合金实体的抗拉强度为198 MPa,屈服强度为140 MPa,伸长率为0.453%,拉伸性能与传统挤压铸造工艺相当,实体的显微组织呈现更细化的树枝状.     

汽车铸件无模化数控成形快速制造技术的应用

介绍了基于模样的铸型制造工艺及设备、基于离散堆积原理的铸型无模制造、基于数控切削加工原理的铸型无模制造等3种铸型制作工艺及设备。开发了CAMTC-SMM1000铸型数控加工成形机,列举了无模化铸型数控加工在汽车发动机铸件砂型的快速制造、汽车覆盖件模具毛坯的快速制造上的应用,指出无模铸型的快速数字化制造方法是一种适于单件、小批量、多品种铸件的无模具生产技术,具有广阔的应用前景。     

潮流水轮机的研究进展

概述了潮流水轮机的国内外发展情况,对3种不同结构的潮流水轮机的类型和特点作了比较分析,介绍了潮流水轮机的研究方法以及性能研究,指出了潮流水轮机的未来发展方向。     

铸造行业ASP服务平台的应用体系研究

本文讨论了铸造行业ASP服务平台的技术需求,提出了平台的应用模式、功能模型和软件体系架构,并根据行业的特点,开发了较为完整的软件系统,投入了实际运行。