【正文】 與制品成型同時完成 一般情況下，復合材料的生產過程，也就是制品的成型過程。材料的性能必須根據制品的使用要求進行設計，因此在造反材料、設計配比、確定纖維鋪層和成型方法時，都必須滿足制品的物化性能、結構形狀和外觀質量要求等。（2）制品成型比較簡便一般熱固性復合材料的樹脂基體，成型前是流動液體，增強材料是柔軟纖維或織物，因此，用這些材料生產復合材料制品，所需工序及設備要比其它 材料簡單的多，對于某些制品僅需一套模具便能生產。（3)高分子材料加工成形技術 現在采用的是聚合物動態(tài)反應加工技術及設備與傳統(tǒng)技術無論是在反應加工原理還是設備的結構上都完全不同，該技術是將電磁場引起的機械振動場引入聚合物反應擠出全過程，達到控制化學反應過程、反應生成物的凝聚態(tài)結構和反應制品的物理化學性能的目的。該技術首先從理論上突破了控制聚合物單體或預聚物混合混煉過程作者:于江龍 [6]及停留時間分布不可控制的難點，解決了振動力場作用下聚合物反應加工過程中的質量、動量及能量傳遞及平衡問題，同時從技術上解決了設備結構集成化問題。新設備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應性好、可靠性高等優(yōu)點[7]新材料成形加工技術材料成形、先進超塑性成形、激光焊接、電子束焊接、復合熱源焊接、擴散焊接、摩擦焊接等先進技術，實現組織與性能的精確控制，不僅可以提高傳統(tǒng)材料的使用性能，還有利于改善難加工材料的加工性能，開發(fā)高附加值材料。（3）材料設計（包括成分設計、性能設計與工藝設計）、制備與成形加工一體化發(fā)展材料設計、制備與成型加工一體化技術，可以實現先進材料和零部件的高效，近終形，短流程成型。（4）開發(fā)新型制備與成形加工技術，發(fā)展新材料和新產品塊體非晶合金制備和應用技術、連續(xù)定向凝固成形技術、電磁約束成型技術、雙結晶器連鑄與充芯連鑄復合技術、多坯料擠壓技術、微成形加工技術等，是近年來開發(fā)的新型制備與成形加工技術。（5）發(fā)展計算機數值模擬與過程仿真技術，構建完善的材料數據庫基于知識的材料成形工藝模擬仿真是材料科學與制造科學的前沿領域和研究熱點。模擬仿真可提高產品質量5～15倍，增加材料出品率25％，降低工程技術成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，提高投入設備利用率30%～60%，縮短產品設計和試制周期30%～60%等。高性能、高保真、高效率、多學科及多尺度是模擬仿真技術的努力目標，而微觀組織模擬（從mm、μm到nm尺度）則是近年來研究的新熱點課題。通過計算機模擬，可深入研究材料的結構、組成及其各物理化學過程中宏觀、微觀變化機制，并由材料成分、作者:于江龍結構及制備參數的最佳組合進行材料設計[9]。（6）材料的智能化制備與成形加工技術材料的智能化制備與成形加工技術是1986年由美國材料科學界提出的“新材料成形加工技術制造技術是我們的薄弱環(huán)節(jié)。只有跟上發(fā)展先進制造技術的世界潮流,將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地?？傊?在我國研究和發(fā)[10] Anne Marie Habraken, Kogan Page Science,Material forming processes, 2003[11] Dorel Banabic，Sheet Metal Forming Proess，Springer，2010 展先進制造技術勢在必行。參考文獻[1]劉穎(編者), 李樹奎(編者)，工程材料及成形技術基礎，北京理工大學出版社。第1版(2009年7月1日)[2]淺析高分子材料成型加工技術，硅谷2008年第8期，中圖分類號：TU5文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2008）0420066－01 [3] 王英杰，金屬材料及其成形加工，機械工業(yè)出版社，第1版，2008 [4]柳百成，沈厚發(fā) 主編，21世紀的材料成形加工技術與科學，機械工業(yè)出版社，2004 [5]胡亞民 主編，材料成形技術基礎，重慶大學出版社，2008 [6]樊自田等，先進材料成形技術與理論，化學工業(yè)出版社，2006 [7]謝建新等編著，材料加工新技術與新工藝，北京：冶金工業(yè)出版社，2004 [8]榮烈潤，材料成形加工技術發(fā)展趨勢，航空精密制造技術，2009年02期[9]Dlias Cueto,Advanced in Material Forming, Francisco Chinesta，2007 作者:于江龍第 7 頁共 8 頁第五篇：先進制造技術論文先進制造論文院系：周口科技機械工程姓名：曹軍科班級：數控日 先進制造技術4班時間：2010年月2512先進制造技術材料加工工程在先進制造技術中占有重要地位，是發(fā)展高新技術產業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)更新換代的重要科學基礎和共性技術。其中包括高效、精密的加工工藝、裝備和檢測技術，低能耗、低成本產品的流程制造，集成、柔性、智能化制造系統(tǒng)，是工程可持續(xù)發(fā)展與綠色制造體系的重要組成部分。材料合成與加工新技術研究包含納米結構材料和金屬加工、聚合物加工、陶瓷加工、復合材料加工、快速凝固、超純材料、近終型加工等各類合成和加工的基礎研究。根據材料的服役效能來調整成分、組織、結構、進而對材料的制備工藝進行設計，將使材料在強韌性、抗摩擦、抗沖擊、抗腐蝕等方面的性能大大提高，對材料科學的全面發(fā)展起關鍵的促進作用。材料制備與成型加工技術，與材料的成分和結構、材料的性質是決定材料使用性能的最基本的三大要素。一般而言，材料需要經歷制備、成型加工、零件或結構的后處理等工序才能進入實際應用。下面將分別介紹新材料加工技術的研究現狀、工作原理、特點及發(fā)展趨勢。一、研究現狀新材料成形加工技術的研究開發(fā)，是近二、三十年來材料科學技術領域最為活躍的方向之一。先進制備與成型加工技術的出現與應用，加上了新材料的研究開發(fā)、生產和應用進程，促成了諸如微電子和生物醫(yī)用材料等新興產業(yè)的形成，促進了現代航天航空，交通運輸，能源環(huán)保等高技術產業(yè)的發(fā)展。先進工業(yè)國家對材料制備與成型加工技術的研究開發(fā)十分重視。美國制定了“為了工業(yè)材料發(fā)展計劃”，其核心是開放先進的制備與成型加工技術，提高材料性能，降低生產成本，滿足未來工業(yè)發(fā)展對材料的需求。德國開展的“21世紀新材料研究計劃”將材料制備與成型加工技術列為六個重點內容之一。在歐盟的“第六框架”計劃中，先進制備技術時新材料領域的研究重點之一。日本在20世紀90年代后期，先后實施了“超級金屬”、“超鋼鐵”計劃，重點是發(fā)展先進的制備加工技術，精確控制組織，大幅度提高材料的性能，達到減少材料用量、節(jié)省資源和能源的目的。同時開展本科學領域色前沿和基礎研究，并綜合利用相關學科基礎理論和科技發(fā)展成果，提供預備新材料的新原理新方法，也是材料科學與工程學科自身發(fā)展的需求。一大批先進技術和工藝不斷發(fā)展和完善，并逐步獲得實際應用，如快速凝固、定向凝固、連續(xù)鑄軋、連續(xù)鑄擠、精密鑄造、半固態(tài)加工、粉末注射成型、陶瓷膠態(tài)成型、熱等靜壓、無模成型、微波燒結、離子束制備、激光快速成型、激光焊接、表面改性等，促進了傳統(tǒng)材料的升級換代，加速了新材料的研究開發(fā)、生產和應用，解決了高技術領域發(fā)展對特種高性能材料的制備加工與組織性能精確控制的急需。現在將主要的先進材料加工技術分別介紹如下： 快速凝固技術的發(fā)展，把液態(tài)成型加工推進到遠離平衡的狀態(tài)，極大地推動了非晶、細晶、微晶等非平衡新材料的發(fā)展。傳統(tǒng)的快速凝固追求高的冷卻速度而限于低維材料的制備，如非晶絲材、箔材的制備。近年來快速凝固技術主要在兩個方面得到發(fā)展：①利用噴射成型、超高壓、深過冷，結合適當的成分設計，發(fā)展體材料直接成型的快速凝固技術；②在近快速凝固條件下，制備具有特殊取向和組織結構的新材料。目前快速凝固技術被廣泛地用于非晶或超細組織的線材、帶材和體材料的制備與成型。半固態(tài)成型包括半固態(tài)流變成型和半固態(tài)觸變成形兩類：前者是將制備的半固態(tài)漿料直接用于成型，如壓鑄成型（稱為半固態(tài)流變壓鑄）；后者是對制備好的半固態(tài)坯料進行重新加熱，使其達到半熔融狀態(tài)，然后進行成型，如擠壓成型（稱為半固態(tài)觸變擠壓）。為了解決復雜形狀或深殼件產品沖壓、拉深成型設備規(guī)模大、模具成本高、生產工藝復雜、靈活度低等缺點，滿足社會發(fā)展對產品多樣性（多品種、小規(guī)模）的需求，20世紀80年代以來，柔性加工技術的開發(fā)受到工業(yè)發(fā)達國家的重視。典型的無模成型技術有增量成型、無摸拉拔、無模多點成型、激光沖擊成型等。超塑性成型加工技術具有成型壓力低、產品尺寸與形狀精度高等特點，近年來發(fā)展方向主要包括兩個方面：一是大型結構件、復雜結構件、精密薄壁件的超塑性成型，如鋁合金汽車覆蓋件、大型球罐結構、飛機艙門，與盥洗盆等；二是難加工材料的精確成形加工，如鈦合金、鎂合金、高溫合金結構件的成形加工等。粉末材料的成型加工是一種典型的近終形、短流程制備加工技術，可以實現材料設計、制備預成型一體化；可自由組裝材料結構從而精確調控材料性能；既可用于制備陶瓷、金屬材料，也可制備各種復合材料。它是近20年來材料先進制備與成型加工技術的熱點與主要發(fā)展方向之一。粉末材料成型加工技術的研究重點包括粉末注射成型膠態(tài)成型、溫壓成型及微波、等離子輔助低溫強化燒結等。在圍繞著提高陶瓷胚體均勻性和解決陶瓷材料可靠性的問題，開發(fā)了多種原位凝固成型工藝，凝膠注模成型工藝、溫度誘導絮凝成形、膠態(tài)振動注模成形、直接凝固注模成形等相繼出現，受到嚴重重視。原位凝固成形工藝被認為是提高胚體的均勻性，進而提高陶瓷材料可靠性的唯一途徑，得到了迅速的發(fā)展，已逐步獲得實際應用。采用該技術的成形件完全致密且具有細小均勻的內部組織，從而具有優(yōu)越的力學性能和物理化學性能，同時零件的復雜程度基本不受限制，并且可以縮短加工周期，降低成本。目前發(fā)達國家已進入實際應用階段，主要應用于國防高科技領域。在材料的制備與成形加工過程中，通過施加附加外場（如溫度場、磁場、電場、力場等），可以顯著改善材料的組織，提高材料的性能，提高生產效率。典型的溫度場附加制備與成形加工技術有熔體過熱處理、定向凝固技術等；典型的力場附加制備與成形技術有半固態(tài)加工等；典型的電磁場附加制備與成形加工技術有電磁鑄軋技術、電磁連鑄技術、磁場附加熱處理技術、電磁振動注射成形技術等。近年來，有關電磁場附加制備與成形加工技術的研究在國際上已形成一門新的材料科學分支——材料電磁處理，并且得到迅速發(fā)展。先進連接技術主要包括：鋁合金激光焊接、鎂合金激光焊接、機器人智能焊接。在材料的使用過程中，材料的表面性質和功能非常重要，許多體材料的失效也往往是從表面開始的。通過涂覆（或沉積、外延生長）表面薄層材料或特殊能量手段改變原材料表面的結構（即對處理進行表面改性），賦予較廉價的體材料以高性能、高功能的表面，可以大大提高材料的使用價值和產品的附加值，是數十年來材料表面加工處理研究領域的主要努力方向。二、工作原理新材料成形加工技術的原理主要分為三個方向介紹。（1）材料的精確成形：金屬材料的精確成形包括液態(tài)金屬精確成形(鑄)、金屬材料塑性精確成形(鍛)、金屬材料的精確連接成形(焊)。無機非金屬材料的精確成形包括陶瓷精確成形(塑性滾壓成形法、注漿成形法、粉料壓力成形法和特種成形法四種)、玻璃精確成形(吹制法、拉制法、壓制法和吹/壓制法四種)等。高分子材料的精確成形包括液態(tài)高分子材料精確成形(如環(huán)氧樹脂的澆注成形等)，固態(tài)高分子材料精確成形(如塑料的注射成形、擠出成形等)。（2）快速成形技術：快速成形技術就是利用三維CAD的數據，通過快速成型機，將一層層的材料堆積成實體原型?？焖俪尚停≧P）的技術設想，即是利用連續(xù)層的選區(qū)固化生產三維實體。快速成型制造是將制品離散成為相互獨立的層并將各層獨立制造?？焖俪尚渭夹g是在計算機控制下，基于離散、堆積的原理采用不同方法堆積材料，最終完成零件的成形與制造的技術。從成形角度看，零件可視為“點”或“面”的疊加。從CAD電子模型中離散得到“點”或“面”的幾何信息，再與成形工藝參數信息結合，控制材料有規(guī)律、精確地由點到面，由面到體地堆積零件。從制造角度看，它根據CAD造型生成零件三維幾何信息，控制多維系統(tǒng)，通過激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件。（3）高分子材料加工技術：現代材料科學的范圍定義為研究材料性質、結構和組成、合成和加工、材料的性能這四個要素以及它們之間的相互關系。高分子材料科學的基本任務是：研究高分子材料的合成、結構和組成與材料的性質、性能之間的相互關系；探索加工工藝和各種環(huán)境因素對材料性能的影響；為改進工藝，提高高分子材料的質量，合理使用高分子材料，開發(fā)新材料、新工藝和新的應用領域提供理論依據和基礎數據。大多數情況下，高分子的加工通常包括兩個過程：首先使原材料產生變形或流動，并取得所需要的形狀，然后設法保持取得的形狀。高分子加工與成型通常有以下形式：高分子熔體的加工、類橡膠狀聚合物的加工、高分子液體的加工、低分子聚合物或預聚物的加工、高分子懸浮體的加工以及高分子的機械加工。三、特點現代的產品開發(fā)系統(tǒng)的特點是：采用現代設計理論與方法；進行全生命周期設計；設計全過程采用信息技術；加快采用新材料、新工藝；產品開發(fā)周期短，返工少，成本低，努力做到一次成功；產品有創(chuàng)新，在國際市場上有競爭能力。而材料則由傳統(tǒng)結構材料向高性能、復合化、結構功能一體化發(fā)展，尤其需要先進制備與成型加工技術及裝備，可使材料的生產過程更加高效，節(jié)能和潔凈。材料成形加工技術是以成形技術為手段、以材料為加工對象、以過程控制為質量保證措施、以實現產品制造為目的技術。以材料為加工對象的特點決定了材料科學也成為技術的基礎知識，而以過程控制為質量保證措施這一特點，決定了控制理論也成為重要組成部分。因此，材料成形加工技術是以材料學科和自動化專業(yè)及計算機科學與技術等為基礎進行發(fā)展的技術。此外，隨著科學技術的發(fā)展和學科交叉，材料成形加工也緊密地依賴諸如數學、物理、化學、微電子、計算機、系統(tǒng)論、信息論、控制論及現代化管理等各門學科及其最新成就。下面例舉幾種新材料加工技術的特點予以說明。（1）快速成形技術：1）高度柔性；2）技術的高度集成； 3）設計制造一體化； 4）快速性；5）自由成形制造(Free Form Fabrication，FFF)； 6）材料的廣泛性