理论教育 先进制造工艺技术的发展趋势

先进制造工艺技术的发展趋势

时间:2023-06-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:2.成形精度高、余量小塑性成形工艺是先进制造工艺技术的重要分支,热加工方面提出了“近无缺陷加工”的目标,零件成形方法出现了“少无余量、近净成形”的发展方向。

先进制造工艺技术的发展趋势

1.高效超精密加工

先进制造工艺技术不仅要实现高精度、超精密加工,还要实现高速、高效加工。现在的高精度、超精密加工技术已进入纳米加工时代,加工精度达几十纳米,表面粗糙度达纳米级。超精密加工机床由专用机床向多功能模块化方向发展,加工精度逐步提高;超精密加工材料的范围由金属扩大到高分子材料复合材料等。以高速切削加工技术为例,对于易切削的铝合金,最高切削速度可以达到6000m/min,进给速度为2~20m/min,最高可以达到100~150m/min。

2.成形精度高、余量小

塑性成形工艺是先进制造工艺技术的重要分支,热加工方面提出了“近无缺陷加工”的目标,零件成形方法出现了“少无余量、近净成形”的发展方向。为实现少、无缺陷,采取的主要措施有:增大合金组织的致密度,优化工艺设计以实现一次成形及试模成功,加强工艺过程监控及无损检测,进行零件安全可靠性能研究及评估,确定临界缺陷量值等。

在“少无余量,近净成形”的制造工艺过程中,加工余量越来越小,毛坯与零件的界限也趋于减小,有的毛坯成形后,仅需要简单的磨削甚至抛光就能够达到零件的最终质量要求,不需要额外加工,如精铸、精锻、精冲、冷温挤压、精密焊接及切割等。

3.围绕新型材料拓展加工工艺

新型材料由于其性能优良,强度、硬度较高,采用传统方法加工存在一定困难。通过采用高能束、激光等离子体、微波、超声波、电液、电磁和高压射流等新型能源载体,形成了多种让人耳目一新的特种加工技术,这些新技术不仅提高了加工效率和质量,还解决了超硬材料、高分子材料、复合材料和工程陶瓷等新型材料的加工难题。将来围绕不同的新材料,还会研发出新的、有针对性的加工工艺,解决其加工问题。(www.daowen.com)

4.模拟技术和优化控制的广泛采用

随着计算机软硬件技术的发展,将其应用于制造技术,进行模拟加工、预测成形、虚拟装配等体现出了巨大的技术优势,可以低成本地为制造技术服务。模拟技术已向拟实制造成形的方向发展,成为分散网络化制造、数字化制造及制造全球化的技术基础。例如,在材料的热加工过程中,可以预测工艺结果,并通过调整不同参数以优化工艺设计,确保大件一次制造成功;可以使成批件一次成形及试模成功,改性与加工的工艺过程预先掌握。这些工艺过程,特别是热加工过程中会发生一系列复杂的物理、化学、冶金变化,是极其复杂的高温、动态、瞬时过程,其直接观察、间接测试十分困难,而采用模拟成形技术可以部分掌握其动态变化过程,再现成形过程,为其机理的研究和工艺优化提供了一种有力的研究工具。

先进制造工艺技术的控制技术也随着计算机软硬件的发展而不断跃升,形成了从单机到系统,从刚性到柔性,从简单到复杂等不同档次的多种自动化成形加工技术,使工艺过程控制方式发生了质的变化。其发展历程经历了应用集成电路、可编程序控制器、计算机等实现工艺设备的单机、生产线或系统的自动化控制,以及应用新型传感、无损检测、理化检验及计算机、微电子技术,实时测量并监控工艺过程的温度、压力、形状、尺寸、位移、应力、应变、振动、声、像、电、磁及合金与气体的成分、组织结构等参数,实现在线测量、测试技术的闭环控制,进而实现自适应控制;综合整个系统,运用计算机辅助工艺编程(CAPP)、数控、CAD/CAM、机器人、自动化搬运仓储、管理信息系统(MIS)等自动化单元技术,将其用于工艺设计、加工及物流过程,形成不同档次的柔性自动化系统,最终形成数控加工、加工中心(MC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)和柔性生产线(FTL),乃至形成计算机集成制造系统(CIMS)和智能制造系统(IMS)。

5.加工设计集成并趋于一体化

由于CAD/CAM、FMS、CIMS、并行工程、快速原型等先进制造技术的出现,在设计阶段便可以进行制造阶段的模拟仿真以及虚拟检测等,使加工与设计之间的界限逐渐淡化,并趋于一体化,而且冷、热加工之间,加工过程、检测过程、物流过程、装配过程之间的界限也趋向淡化、消失,而集成于统一的制造系统之中。在集成化的智能制造系统和计算机集成制造系统中,可以实现优化设计、模拟加工、预测成形、过程控制、虚拟装配及检验优化等一系列传统制造技术无法完成的工艺环节,实现快速开发和高效生产。

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