【正文】 與制品成型同時完成 一般情況下，復(fù)合材料的生產(chǎn)過程，也就是制品的成型過程。材料的性能必須根據(jù)制品的使用要求進行設(shè)計，因此在造反材料、設(shè)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(jié)構(gòu)形狀和外觀質(zhì)量要求等。（2）制品成型比較簡便一般熱固性復(fù)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(chǎn)復(fù)合材料制品，所需工序及設(shè)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(chǎn)。（3)高分子材料加工成形技術(shù) 現(xiàn)在采用的是聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備與傳統(tǒng)技術(shù)無論是在反應(yīng)加工原理還是設(shè)備的結(jié)構(gòu)上都完全不同，該技術(shù)是將電磁場引起的機械振動場引入聚合物反應(yīng)擠出全過程，達到控制化學(xué)反應(yīng)過程、反應(yīng)生成物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)制品的物理化學(xué)性能的目的。該技術(shù)首先從理論上突破了控制聚合物單體或預(yù)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(yīng)加工過程中的質(zhì)量、動量及能量傳遞及平衡問題，同時從技術(shù)上解決了設(shè)備結(jié)構(gòu)集成化問題。新設(shè)備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應(yīng)性好、可靠性高等優(yōu)點[7]新材料成形加工技術(shù)材料成形、先進超塑性成形、激光焊接、電子束焊接、復(fù)合熱源焊接、擴散焊接、摩擦焊接等先進技術(shù)，實現(xiàn)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(shè)計（包括成分設(shè)計、性能設(shè)計與工藝設(shè)計）、制備與成形加工一體化發(fā)展材料設(shè)計、制備與成型加工一體化技術(shù)，可以實現(xiàn)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(shù)，發(fā)展新材料和新產(chǎn)品塊體非晶合金制備和應(yīng)用技術(shù)、連續(xù)定向凝固成形技術(shù)、電磁約束成型技術(shù)、雙結(jié)晶器連鑄與充芯連鑄復(fù)合技術(shù)、多坯料擠壓技術(shù)、微成形加工技術(shù)等，是近年來開發(fā)的新型制備與成形加工技術(shù)。（5）發(fā)展計算機數(shù)值模擬與過程仿真技術(shù)，構(gòu)建完善的材料數(shù)據(jù)庫基于知識的材料成形工藝模擬仿真是材料科學(xué)與制造科學(xué)的前沿領(lǐng)域和研究熱點。模擬仿真可提高產(chǎn)品質(zhì)量5～15倍，增加材料出品率25％，降低工程技術(shù)成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，提高投入設(shè)備利用率30%～60%，縮短產(chǎn)品設(shè)計和試制周期30%～60%等。高性能、高保真、高效率、多學(xué)科及多尺度是模擬仿真技術(shù)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(jié)構(gòu)、組成及其各物理化學(xué)過程中宏觀、微觀變化機制，并由材料成分、作者:于江龍結(jié)構(gòu)及制備參數(shù)的最佳組合進行材料設(shè)計[9]。（6）材料的智能化制備與成形加工技術(shù)材料的智能化制備與成形加工技術(shù)是1986年由美國材料科學(xué)界提出的“新材料成形加工技術(shù)制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)。只有跟上發(fā)展先進制造技術(shù)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(shù)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(shù)基礎(chǔ)，北京理工大學(xué)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(shù)，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(shù)與科學(xué)，機械工業(yè)出版社，2004 [5]胡亞民 主編，材料成形技術(shù)基礎(chǔ)，重慶大學(xué)出版社，2008 [6]樊自田等，先進材料成形技術(shù)與理論，化學(xué)工業(yè)出版社，2006 [7]謝建新等編著，材料加工新技術(shù)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(shù)發(fā)展趨勢，航空精密制造技術(shù)，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(shù)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(shù)控日 先進制造技術(shù)4班時間：2010年月2512先進制造技術(shù)材料加工工程在先進制造技術(shù)中占有重要地位，是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)更新?lián)Q代的重要科學(xué)基礎(chǔ)和共性技術(shù)。其中包括高效、精密的加工工藝、裝備和檢測技術(shù)，低能耗、低成本產(chǎn)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(shù)研究包含納米結(jié)構(gòu)材料和金屬加工、聚合物加工、陶瓷加工、復(fù)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(chǔ)研究。根據(jù)材料的服役效能來調(diào)整成分、組織、結(jié)構(gòu)、進而對材料的制備工藝進行設(shè)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(xué)的全面發(fā)展起關(guān)鍵的促進作用。材料制備與成型加工技術(shù)，與材料的成分和結(jié)構(gòu)、材料的性質(zhì)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(jīng)歷制備、成型加工、零件或結(jié)構(gòu)的后處理等工序才能進入實際應(yīng)用。下面將分別介紹新材料加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀、工作原理、特點及發(fā)展趨勢。一、研究現(xiàn)狀新材料成形加工技術(shù)的研究開發(fā)，是近二、三十年來材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最為活躍的方向之一。先進制備與成型加工技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，加上了新材料的研究開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用進程，促成了諸如微電子和生物醫(yī)用材料等新興產(chǎn)業(yè)的形成，促進了現(xiàn)代航天航空，交通運輸，能源環(huán)保等高技術(shù)產(chǎn)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(shù)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(shù)，提高材料性能，降低生產(chǎn)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(shù)列為六個重點內(nèi)容之一。在歐盟的“第六框架”計劃中，先進制備技術(shù)時新材料領(lǐng)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(shù)，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(xué)領(lǐng)域色前沿和基礎(chǔ)研究，并綜合利用相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)理論和科技發(fā)展成果，提供預(yù)備新材料的新原理新方法，也是材料科學(xué)與工程學(xué)科自身發(fā)展的需求。一大批先進技術(shù)和工藝不斷發(fā)展和完善，并逐步獲得實際應(yīng)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(jié)、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(chǎn)和應(yīng)用，解決了高技術(shù)領(lǐng)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?，F(xiàn)在將主要的先進材料加工技術(shù)分別介紹如下： 快速凝固技術(shù)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(shù)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(jié)合適當?shù)某煞衷O(shè)計，發(fā)展體材料直接成型的快速凝固技術(shù)；②在近快速凝固條件下，制備具有特殊取向和組織結(jié)構(gòu)的新材料。目前快速凝固技術(shù)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(fù)雜形狀或深殼件產(chǎn)品沖壓、拉深成型設(shè)備規(guī)模大、模具成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、靈活度低等缺點，滿足社會發(fā)展對產(chǎn)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(shù)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(shù)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(shù)具有成型壓力低、產(chǎn)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(jié)構(gòu)件、復(fù)雜結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、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(jié)構(gòu)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(shù)，可以實現(xiàn)材料設(shè)計、制備預(yù)成型一體化；可自由組裝材料結(jié)構(gòu)從而精確調(diào)控材料性能；既可用于制備陶瓷、金屬材料，也可制備各種復(fù)合材料。它是近20年來材料先進制備與成型加工技術(shù)的熱點與主要發(fā)展方向之一。粉末材料成型加工技術(shù)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(jié)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(dǎo)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(xiàn)，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(yīng)用。采用該技術(shù)的成形件完全致密且具有細小均勻的內(nèi)部組織，從而具有優(yōu)越的力學(xué)性能和物理化學(xué)性能，同時零件的復(fù)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(yīng)用階段，主要應(yīng)用于國防高科技領(lǐng)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(chǎn)效率。典型的溫度場附加制備與成形加工技術(shù)有熔體過熱處理、定向凝固技術(shù)等；典型的力場附加制備與成形技術(shù)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(shù)有電磁鑄軋技術(shù)、電磁連鑄技術(shù)、磁場附加熱處理技術(shù)、電磁振動注射成形技術(shù)等。近年來，有關(guān)電磁場附加制備與成形加工技術(shù)的研究在國際上已形成一門新的材料科學(xué)分支——材料電磁處理，并且得到迅速發(fā)展。先進連接技術(shù)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(zhì)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(jié)構(gòu)（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(chǎn)品的附加值，是數(shù)十年來材料表面加工處理研究領(lǐng)域的主要努力方向。二、工作原理新材料成形加工技術(shù)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(shù)：快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過快速成型機，將一層層的材料堆積成實體原型。快速成型（RP）的技術(shù)設(shè)想，即是利用連續(xù)層的選區(qū)固化生產(chǎn)三維實體?？焖俪尚椭圃焓菍⒅破冯x散成為相互獨立的層并將各層獨立制造?？焖俪尚渭夹g(shù)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(shù)。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(shù)信息結(jié)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(jù)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(shù)：現(xiàn)代材料科學(xué)的范圍定義為研究材料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)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(guān)系。高分子材料科學(xué)的基本任務(wù)是：研究高分子材料的合成、結(jié)構(gòu)和組成與材料的性質(zhì)、性能之間的相互關(guān)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(zhì)量，合理使用高分子材料，開發(fā)新材料、新工藝和新的應(yīng)用領(lǐng)域提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。大多數(shù)情況下，高分子的加工通常包括兩個過程：首先使原材料產(chǎn)生變形或流動，并取得所需要的形狀，然后設(shè)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(yù)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(xiàn)代的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的特點是：采用現(xiàn)代設(shè)計理論與方法；進行全生命周期設(shè)計；設(shè)計全過程采用信息技術(shù)；加快采用新材料、新工藝；產(chǎn)品開發(fā)周期短，返工少，成本低，努力做到一次成功；產(chǎn)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(jié)構(gòu)材料向高性能、復(fù)合化、結(jié)構(gòu)功能一體化發(fā)展，尤其需要先進制備與成型加工技術(shù)及裝備，可使材料的生產(chǎn)過程更加高效，節(jié)能和潔凈。材料成形加工技術(shù)是以成形技術(shù)為手段、以材料為加工對象、以過程控制為質(zhì)量保證措施、以實現(xiàn)產(chǎn)品制造為目的技術(shù)。以材料為加工對象的特點決定了材料科學(xué)也成為技術(shù)的基礎(chǔ)知識，而以過程控制為質(zhì)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(shù)是以材料學(xué)科和自動化專業(yè)及計算機科學(xué)與技術(shù)等為基礎(chǔ)進行發(fā)展的技術(shù)。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和學(xué)科交叉，材料成形加工也緊密地依賴諸如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、微電子、計算機、系統(tǒng)論、信息論、控制論及現(xiàn)代化管理等各門學(xué)科及其最新成就。下面例舉幾種新材料加工技術(shù)的特點予以說明。（1）快速成形技術(shù)：1）高度柔性；2）技術(shù)的高度集成； 3）設(shè)計制造一體化； 4）快速性；5）自由成形制造(Free Form Fabrication，F(xiàn)FF)； 6）材料的廣泛性