全陶瓷球轴承高性能制造研究进展

全陶瓷球轴承具有质量轻、耐磨损、耐高(低)温、耐腐蚀、精度保持性好等优良性能,在装备制造、航空航天等先进技术领域应用前景广阔。全陶瓷球轴承高性能制造技术体系尚未完全形成,严重制约了其在高端装备中的应用与发展,这也成为全陶瓷球轴承应用领域进一步拓展的技术难题。基于行业对高端轴承产品的需求,分析了全陶瓷球轴承的特点与优势,探讨了适用于全陶瓷球轴承的设计方法,综述了陶瓷球、陶瓷套圈等关键组件的高性能制造工艺,评估了全陶瓷球轴承的服役性能及其试验技术,并针对其相关技术与应用进行了展望。

叶片多尺度表面对压气机气动性能影响及其高性能制造研究进展

叶片几何形状误差精细化控制、表面波纹度控制和布置合理的介微观仿生减阻结构是提升压气机叶片气动性能的有效手段,也是目前新一代航空发动机重点关注的方向之一。这类结构通常几何形状复杂,制造难度较大。首先,综述了叶片几何形状误差、表面波纹度和介微观仿生减阻结构等不同尺度的表面特征对流场特性的改变以及不同尺度的表面结构特征对压气机气动性能的影响规律,分析了多尺度表面的制造工艺及其最新进展。其次,引出了气动性能约束下的压气机叶片高性能制造中对几何形状公差范围、表面波纹度以及介微观仿生结构制造技术的要求。最后,结合多尺度表面高性能制造发展现状,对进一步提升压气机叶片气动性能的研究内容与发展方向进行了展望。

高性能制造:设计与制造的协同机制

高性能制造,是由以几何精度为主的制造上升到以产品性能的精准保证为目标的制造,其作为推动我国装备制造业升级的引擎,以及引领传统制造理念提升的旗帜,对国家装备产业的发展具有十分重要的意义。高性能制造理论指出,传统的装备制造流程形成了设计、制造、服役等严格的上下游关系,一定程度上了推动了多任务协作能力,提高了装备制造的效率。然而,不容忽视的事实是,这种设计、制造的单向串行模式人为割裂了设计环节与制造环节的耦合作用,在提高制造效率的同时,亦不可避免地制约了高端装备性能的进一步提升。作为高性能制造理论的重要组成部分,针对上述设计、制造之间的耦合作用,展开了进一步的讨论。首次采用Karush-Kuhn-Tucker最优性条件,从数学角度定量定式的揭示了传统设计制造“不协同”的根源所在,并针对这些不足,给出串行、并行和循环模式的高性能制造解决方案和求解方法。为打破我国高端装备/零部件的高性能制造瓶颈,进一步推动我国高端装备高性能制造的发展提供了理论与技术参考。

多材料砂型增材制造层间加热与压实整体成形工艺研究

目的针对砂型打印过程中存在层间结合力差和树脂含量与发气量难以协调等问题,提出多材料砂型增材制造层间加热与压实整体成形工艺,实现多材料砂型的高性能制造。方法基于多材料砂型加热压实一体化成形装置,通过优化匹配辊轮旋转速度、辊轮直径和加热温度等加热压实一体化成形工艺参数,实现对砂型力学性能的精确调控,并通过铸造试验进行应用验证。结果通过自旋辊轮压实的方式辅助铺砂,当辊轮直径为60 mm、辊轮转速为3 r/s时,铺砂效果最好,砂型强度最高,砂型透气性满足铸造需求;针对1.5 mm厚度的具有片层堆叠结构的复合砂型,优选出层间加热压实一体化成形工艺参数如下:层间加热温度为150℃,辊轮直径为60 mm,辊轮转速为2 r/s。验证了采用层间加热压实一体化成形工艺可制备高质量的多材料复合砂型,砂型与铸件均具有良好的尺寸精度和性能,1.5 mm片层堆叠结构的复合铸型及其铸件尺寸精度较高,铸件晶粒细化效果明显、力学性能优异。结论通过多材料砂型增材制造层间加热与压实整体成形工艺研究,协调了高强度砂型的发气量和树脂量,进一步推动砂型增材制造技术向绿色化、柔性化和高性能制造方向创新发展。

高性能表面层制造:基于可控表面完整性的精密制造

高性能表面层制造是具有特殊功能性表面层结构零件的精密制造,体现了高性能零件性能与几何参数一体化制造的特点。依据功能性表面层结构零件的性能要求所设计的几何参数和材料特性,选择表面层加工制造方法,确定加工工艺载荷的物质与能量输入条件,通过减控加工工艺的几何、结构、物理、化学等多源耦合约束,构建主动协调的材料加工载荷的应力场、温度场和化学位场等(多)场环境,相应地揭示零件表面完整性变化关系内禀的加工过程印记,利用可控的表面完整性与高性能零件性能的关联模型,实现具有特殊功能性表面层的精密制造。高性能表面层加工制造原理的核心是表面完整性的形成机制、评价方法和调控作用,所提出的高性能表面层精密制造的体系框架,以基于知识方法取代实验迭代的试错法,可解决高性能制造的加工制造反问题。

高性能精密制造

高性能制造是高端装备和产品的关键零部件以性能精准保证为目标的几何和性能一体化制造,体现了由几何尺寸及公差要求为主的传统制造向高性能要求为主的先进制造的跃升。从制造的现状、需求和发展趋势出发,阐明了高性能零件的内涵、高性能制造的特点、面临的问题及其分类体系,并结合实例给予了深入分析和说明,为高端装备中一大批关键零部件的精密制造难题提供了可行的解决策略和途径。

高性能制造

随着应用空间的不断拓展和服役性能的不断提升,航空航天、能源动力、信息电子等领域对高端装备的需求迫切。这些高端装备以承载、传导、换能、隐身等性能的精准保证为主要制造目标,不仅性能要求高,且往往结构复杂、材料难加工、表面完整性或精度要求极高,制造难度极大。高性能制造是应对上述挑战,突破高端装备制造瓶颈的必然选择。从高端装备及其零件/部件/构件/器件(简称零件)的特点、制造要求和制造技术的现状出发,阐明了高性能制造的内涵、所需要探究的基础问题以及设计与制造环节的定量关联关系,建立了高性能制造的总体框架和模型表达形式,分析了高性能制造应注意的要素和应遵循的规律,给出了高性能制造的实现途径、关键技术和两个应用实例,并指出高性能制造是以性能为第一目标,设计、制造、使役等多参量关联关系建模为核心的科学、精准和最适宜的制造,也是数字化和可计算的制造,亦是以性能的精准保证为目标的性能与几何结构一体化制造。

连续碳纤维/环氧树脂基复合材料增材制造设备研制

课题利用连续碳纤维与环氧树脂原位浸渍的方法,设计出原位碳纤维增强环氧树脂复合材料增材制造设备。采用龙门架结构作为移动机构,铺丝头承担碳纤维预浸丝的铺放动作。由于设备的结构设计以及其重要机构的强度对设备的铺放精度有着巨大的影响,所以要对铺放设备的关键受力零部件进行静力学分析,确保其设计强度满足设备正常工况下的运行。实验结果表明,设备结构满足设计要求,可以完成正常工况下的碳纤维预浸带精准铺放。

一种考虑制造单元性能的工艺参数优化设计方法

针对挤吹塑产品制造过程中工艺参数设计受产品质量要求及设备工作能力的双重影响的问题,提出了一种考虑制造单元性能的产品制造工艺参数优化方法。首先针对产品质量要求,建立产品质量评价指标与工艺参数的约束关系,通过实验数据进行分析并得到影响该关系的回归方程,求解满足质量目标的工艺参数集合;在满足质量优化目标的基础上,综合考虑制造单元性能目标,通过定义制造单元性能指数及建立各工艺参数、制造单元性能指数间的约束和优化函数,实现同时满足质量目标和制造单元性能的最佳工艺参数设计与优化。以挤吹塑制造过程工艺参数优化问题为例对提出方法进行有效性验证,结果表明:利用提出的质量评价指标、制造单元性能指数对实验数据进行分析,可以实现综合质量目标和制造单元性能的挤吹塑制造过程工艺参数优化,有效解决了工艺参数与制造单元性能稳定性不匹配的问题,从而保证了产品生产率和质量稳定性。

先进增材制造技术在模具行业的应用现状与展望

模具在现代工业生产中有着重要地位,而增材制造技术出现和产业化应用为模具行业带来了变革.本文对目前模具行业应用较多的增材制造技术,包括喷射粘结成形、选择性激光烧结、选择性激光融化和光固化成形进行了原理简述.同时,根据增材制造技术在模具行业的2个典型应用方向(模具快速原型制造和高性能模具零件制造),分析了增材制造技术在其中的具体应用方法,并对国内外相关研究成果进行了综述,总结出增材制造技术在模具行业进行批量化应用所需要解决的关键问题是:如何通过对原材料、工艺和设备的研究来提高增材制造技术相比于传统制造技术的性价比.最后对增材制造技术在模具行业的未来发展进行了展望.

制造协作组织形成过程不确定性任务性能参数的区间优化

针对制造协作组织形成过程中产品制造任务的优化问题,提出制造任务逆向优化过程模型,进一步形式化描述制造任务性能参数的逆向优化过程,构建任务性能参数优化的一般数学模型。针对不确定性制造任务性能参数,探讨不确定性制造任务性能参数的处理方法,建立逆向优化过程中区间矢量的距离模型,从而确定制造任务性能参数的区间优化模型。利用基于实数编码的遗传算法对区间优化模型进行求解,用实例验证优化方法与算法的有效性。

车铣复合加工中心在精密机构零件制造中的应用

精密机构具有结构复杂、精度要求高和零件结构不规则等特点,而产品的加工精度直接影响机构的使用性能。本文通过分析精密机构零组件的结构特点,介绍车铣复合加工中心在精密机构机械加工中的典型案例,为精密机构的高性能制造提供参考。

局部热处理对升船机卷筒轴35CrMo钢制造性能及残余应力分布的影响

研究了常规调质处理和调质处理＋局部热处理两种方式对升船机卷筒轴用35Cr Mo钢制造性能及残余应力分布的影响。残余应力测试结果表明,与调质处理相比,35Cr Mo钢经过调质处理和850℃保温8 h的局部热处理后,材料表面残余应力分布有所改善;与处理前相比,材料表面残余应力降低了40%~60%。切削试验结果表明,35Cr Mo钢经过调质处理＋局部热处理后的切削制造性能比调质处理的更好。

哈氏C-276的制造性能

作为万能的抗腐蚀合金—哈氏C-276被广泛的用于工业仪表中。作为新型的材料,要想使它被更好的应用于工业仪表上,就需要我们对它的加工性能充分了解,只有了解了它的属性,我们才能用它制造出满足我们要求的零部件用于工业仪表中。本文就哈氏合金的焊接性能、铸造性能、热处理性能、机加工性能做一介绍,以帮助我们能更好的使用哈氏合金。

室外光缆用一次合成PBT的性能和制造工艺

本文主要介绍室外光缆用一次合成PBT的性能和制造工艺,并对一次合成PBT材料性能和制造工艺进行分析和探讨。

航空制造业高性能计算能力建设情况分析及建设集成方法研究

【目的】高性能计算技术在航空制造业应用不断深入,加快了科技进步的步伐,美国在此方面表现较为突出。相比之下,我国此方面能力较为薄弱,能力不足、不均衡问题较为突出,本文基于当前面临的问题和新的发展趋势,尝试提出一套建设框架和规划设计方法。【方法】本文分析了美国情况、国内同行业高性能计算基础设施情况,对航空制造业在高性能计算技术应用面临的问题进行了总结,对趋势进行了分析。【结果】结合问题和发展趋势,给出建设参考框架和规划设计方法,推动系统建设高质量发展。【结论】高性能计算机已经成为颠覆产品设计研发、引领创新的重要保障手段和技术,在当前航空制造业快速发展阶段,需推动快速建设,补齐短板,做好人才队伍的建设,实现行业/领域全面能力水平提升。

纸包装容器制造设备的现状和发展趋势

介绍了瓦楞纸箱、彩色纸盒、蜂窝纸板以及纸浆模塑制品等主要纸包装容器制造设备的现状和发展趋势。只有勇于创新、大力采用高新技术 ,实施“联合发展”的战略 ,才能尽快提高我国纸包装容器制造设备的性能和质量 ,缩小和世界先进水平的差距 ,在国际竞争中立于不败之地。

基于特征自适应融合和集成学习的高性能铣削刀具状态监测

通过人工智能、工业大数据实时感知切削加工中的刀具状态是实现面向性能的制造的重要技术途径,也是高性能制造的关键内涵。然而,在目前的切削刀具状态监测算法中,特征提取过程多依赖于人工经验,这无疑限制了刀具状态监测技术的在高性能制造中的推广应用。因此,针对高性能加工监测中的自主性和准确性要求,基于特征自适应融合和集成学习技术,提了出一种面向高性能铣削的刀具磨损监测方法。所提出的监测方法能够根据特征的表现自动为其赋予不同的权重从而实现特征的自适应融合,同时利用AdaBoost集成学习算法,在自动融合特征的同时保证了状态监测精度。薄壁件铣削实验表明,监测结果与真实磨损间的RMSE和MAE值最大为10.44,最小可达5.16。所提出的方法能够自主、准确地监测航空类薄壁件铣削加工中的刀具磨损状态,解决了高性能铣削加工刀具磨损监测中的人工经验依赖问题。