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2007-03-22 00:15 |
21世紀(jì)的材料成形加工技術(shù)介紹
摘要：論述了材料成形加工技術(shù)的作用及地位，介紹了快速產(chǎn)品與工藝開發(fā)系統(tǒng)、新一代制造工藝與裝備、模擬與仿真3項(xiàng)關(guān)鍵先進(jìn)制造技術(shù)，指出輕量化、精確化、高效化將是未來材料成形加工技術(shù)的重要發(fā)展方向。 ZT6V/MD7T.
關(guān)鍵詞：先進(jìn)制造技術(shù) 材料成形加工 精確成形加工 模擬仿真 并行工程 綠色制造 ~F; CE"3A
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1 材料成形加工技術(shù)的作用及地位 %MN.O-Lc
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中國已是制造大國，僅次于美、日、德，居世界第4位。中國雖是制造大國，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍有很大差距，表現(xiàn)在：（1) 制造業(yè)的勞動生產(chǎn)率低，不到美國的5%；（2）技術(shù)含量低，以CAD為例，仍停留在繪圖功能上；（3）重要關(guān)鍵產(chǎn)品基本上沒有自主創(chuàng)新開發(fā)能力。 kQLT$8io
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材料成形加工行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，材料成形加工技術(shù)是汽車、電力、石化、造船及機(jī)械等支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)制造技術(shù)，新一代材料加工技術(shù)也是先進(jìn)制造技術(shù)的重要內(nèi)容。鑄造、鍛造及焊接等材料加工技術(shù)是國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主體技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界75%的鋼材經(jīng)塑性加工成形，45%的金屬結(jié)構(gòu)用焊接得以成形。又如我國鑄件年產(chǎn)量已超過1400萬t，是世界鑄件生產(chǎn)第一大國。汽車結(jié)構(gòu)中65%以上仍由鋼材、鋁合金、鑄鐵等材料通過鑄造、鍛壓、焊接等加工方法成形。 \]I
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但是，我國的材料成形加工技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有很大差距。舉例說, 重大工程的關(guān)鍵鑄鍛件如長江三峽水輪機(jī)的第一個(gè)葉輪仍從國外進(jìn)口；航空工業(yè)發(fā)動機(jī)及其他重要的動力機(jī)械的核心成形制造技術(shù)尚有待突破。因此，在振興我國制造業(yè)的同時(shí)，要加強(qiáng)和重視材料成形加工制造技術(shù)的發(fā)展。 IK'F{QPH
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高速發(fā)展的工業(yè)技術(shù)要求加工制造的產(chǎn)品精密化、輕量化、集成化；國際競爭更加激烈的市場要求產(chǎn)品性能高、成本低、周期短；日益惡化的環(huán)境要求材料加工原料與能源消耗低、污染少。為了生產(chǎn)高精度、高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品，材料正由單一的傳統(tǒng)型向復(fù)合型、多功能型發(fā)展；材料成形加工制造技術(shù)逐漸綜合化、多樣化、柔性化、多學(xué)科化。因此, 面對市場經(jīng)濟(jì)、參與全球競爭，必須十分重視先進(jìn)制造技術(shù)及成形加工技術(shù)的技術(shù)進(jìn)步。 - ^Xy%
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2 材料成形加工技術(shù)的發(fā)展趨勢 1SUzzlRx
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美國在“新一代制造計(jì)劃（Next Generation Manufacturing）”中指出未來的制造模式將是：批量小、質(zhì)量高、成本低、交貨期短、生產(chǎn)柔性、環(huán)境友好。未來的制造企業(yè)將是：以人、技術(shù)和經(jīng)營三要素組成，而以人為本。未來的制造企業(yè)要掌握十大關(guān)鍵技術(shù)，其中包括快速產(chǎn)品與工藝開發(fā)系統(tǒng)、新一代制造工藝及裝備、模擬與仿真3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。其中下一代制造工藝包括精確成形加工制造或稱凈成形加工工藝（Net Shape Process）。凈成形加工工藝要求材料成形加工制造向更輕、更薄、更精、更強(qiáng)、更韌、成本低、周期短、質(zhì)量高的方向發(fā)展。輕量化、精確化、高效化將是未來材料成形加工技術(shù)的重要發(fā)展方向。以汽車制造為例，美國新一代汽車研究計(jì)劃（Partnership of Next Generation Vehicle）的目標(biāo)是在2003年汽車重量減輕10％，汽車每100km油耗要減少到3L，并減少10％的污染。為了達(dá)到這一目標(biāo)， 要求整車重量減輕40%～50%， 其中車體和車架的重量要求減輕50％，動力及傳動系統(tǒng)減輕10％。例如，美國福特汽車公司新車型中使用的狀況就反映了這種變化。新一代汽車中黑色金屬用量將大幅度減少，而鋁及鎂合金用量將顯著增加，鋁合金將從129kg增加到333kg，鎂合金將從5kg增加到39kg。 )\>r-g$
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近年來，隨著汽車工業(yè)和電子工業(yè)的迅速發(fā)展，對通過降低產(chǎn)品的自重以降低能源消耗和減少污染（包括汽車尾氣和廢舊塑料）提出了更迫切的要求，而輕量化的綠色環(huán)保材料將作為人們的首選。鎂合金就是被世界各國材料界看好的最具有開發(fā)和發(fā)展前途的金屬材料。 ys%zlbj[
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鎂合金產(chǎn)品具有以下優(yōu)勢：（1）輕量化，密度ρ≈1.8g/cm 3，是鋼鐵的1/4，鋁的2/3，與塑料相近。（2）比強(qiáng)度高，剛性好，優(yōu)于鋼和鋁。（3）具有極佳的防震性，耐沖擊，耐磨性良好。（4）具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性，可改善電子產(chǎn)品散熱性能。（5）是非磁性金屬，抗電磁波干擾能力強(qiáng)，電磁屏蔽性好。（6）加工成形性能好，成品外觀美麗，質(zhì)感佳，無可燃性（相對于塑料）。（7）材料回收率高，符合環(huán)保法。（8）尺寸穩(wěn)定，收縮率小，不易因環(huán)境溫度變化而改變（相對于塑料）。 )7dEi+v52
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鎂合金壓鑄件廣泛應(yīng)用于交通工具（如汽車、摩托車及飛機(jī)零件等）、信息（如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)及手提電腦殼體等）及小型家電（如攝像機(jī)、照相機(jī)和其他電子產(chǎn)品外殼）等行業(yè)。同時(shí)，壓鑄鎂合金產(chǎn)品在國防建設(shè)等領(lǐng)域也有十分廣闊的應(yīng)用前景。
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