先进成形技术与装备.docVIP

研究生课程（论文类） 2 010 /2 011 学年第 1 学期 课程名称： 机械工程发展现状 课程代码： 论文题目： 先进成形技术与装备 学生姓名： 专业﹑学号： 学院： 课程（论文）成绩： 课程（论文）评分依据（必填）： 任课教师签字： 日期： 年 月 日 先进成形技术与装备 一、前言 制造业是国民经济的物质基础和产业主体，是经济高速增长的发动机和国家安全的重要保障，也是科学技术的基本载体，而装备制造业则是制造业的基础产业，作为装备制造业发展的核心技术，成形加工技术对我国国民经济的发展和国防力量的增强有重要作用。例如，全世界钢材的75%要进行塑性加工，65%的钢材要用焊接得以成形。我国更是世界铸造、塑性成形、焊接的第一大国。以铸造为例，我国铸件产量从2000 年起已连续8 年位居世界第一，2007 年我国铸件的年产量已超过2800万吨。先进成形技术代表成形技术的发展方向，一直得到国家的高度关注。 先进成形技术是不断地吸收机械、电子、信息、材料以及现代管理技术等方面的成果，并将其综合应用于成形加工产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，取得很好经济效果的成形技术的总称。先进成形技术在发展的过程中不断吸收高新技术的优秀成果并且相互渗透、融合和衍生。同时，先进成形技术的发展促进了相关装备制造能力的提高。 二、信息技术加速与先进成形融合 为满足用户对产品大容量、高参数、自动化等的要求，应用先进成形生产的产品必须融入信息技术，使产品和装备数字化和智能化。而分布式网络技术、多媒体技术、多网融合、供应链管理、协同商务、网络化服务、数据挖掘、商务智能、高可靠与高可信等信息通信技术对先进成形业的巨大支撑作用将受到更多重视和深入应用。 信息技术在冶金工业的应用方向瞄准全工序无人化，装备制造业的信息化趋势主要体现在数据共享和人机智能交互。而在先进成形技术方面，国外几乎所有的大型生产企业都致力于推动先进成形生产的智能化进程。丰田汽车公司Honsha 工厂热锻车间的转向节锻造生产线的主机为一台35 MN热模锻压力机，线上采用了多台机器人，可分别完成锻件的自动下料、余热淬火、搬运、码垛等动作。另外，该生产线还实现了对锻件、模具温度在较大区域内的实时检测，获得的表面温度场以彩色图像的形式直观地展现在显示屏上，从而可将锻后淬火温度控制在较小的波动范围以内，有效保障了锻件的组织和内在质量。 当前，先进成形产业信息资源的有效共享并未形成，信息孤岛问题严重，网络协同和集成技术是实现信息资源深层次共享的关键，因此协同商务、网络化制造、企业级的信息集成是先进成形产业深层信息化的大趋势。 三、数字技术已经贯穿于成形始终 为了提高成形制造的质量，特别是在大型零件制造中，减少试验工作量以实现一次制造成功，计算机模拟仿真技术获得了飞速发展。根据美国科学研究院工程技术委员会的测算，模拟仿真可提高产品质量5～15 倍，增加材料出品率25%，降低工程技术成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，提高投入设备利用率30%～60%，缩短产品设计和试制周期30%～60%等。波音公司采用的现代产品开发系统将新产品研制周期从8 年缩短到5 年，工程返工量减少了50%。日本丰田汽车公司在研制2002 年嘉美新车型时缩短了研发周期10 个月，减少了试验样车数量65%。美国底特律柴油机公司研发1 台V6 型柴油机的研发周期只用了7.5 个月。美国汽车工业希望汽车的研发周期缩短为15～25个月，而20 世纪90 年代汽车的研发周期为5 年；虚拟现实技术则是一种集成多种模拟仿真的技术。德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会形成了核心技术并在虚拟现实领域有崭新的工艺应用(图1)，而作为一种用于不同工业中的关键专利技术，虚拟现实已广为人知。1991 年德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会也成为欧洲第一个从事虚拟领域的研发组织之一。目前，国外已经拥有成熟的虚拟现实软件系统、沉浸投影技术、三维交互技术和虚拟现实的基础应用软件，同时有位置跟踪器等硬件配套设施。 图1 轿车生产线虚拟现实场景 为了加快产品设计与制造，发展了板材数字化成形技术与快速成形/制造技术。板材数字化成形技术包括多点成形及渐进成形，通过离散数字化模具代替整体模具或将三维形状分解成一系列二维层进行数字化成形。早在1999 年美国麻省理工学院与航空部门合作投资