先进制造技术助推装备工业可持续发展

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1、先进制造技术助推装备工业可持续发展一、机械装备工业发展现状一、机械装备工业发展现状¢中国钢产量世界第一：ß需经铸造、锻压、热处理、焊接等成为机器零件ß全世界钢材的75%要进行塑性加工¢中国铸造、塑性成形和焊接规模世界第一：ß铸件年产量已达3200万吨ß锻造、冲压等成形超过2000万吨ß材料热处理和改性已超过年1500万吨¢中国装备制造业规模：ß中国规模以上机械制造企业10万多家ß2010年资产规模达到10.4万亿元ß汽车、发电设备、机床等装备产品产量跃居世界第一。¢制造精度低、加工余量大：全世界每年约有1亿吨金属材

2、料在机械加工过程中被切削掉。加工余量的减少将使得能源消耗和材料消耗大幅度降低。¢材料浪费大、能源消耗高：制造业产品能耗和产值能耗约占工业一次能耗的63%。¢制造工艺差，废弃物排放量大：每年因污水排放和SO排放导致大量的经济损失和环境污染。2¢控制水平差，设备效率低：在锻压自动线方面，美国5085条，日本9000条，德国6130条，广泛应用多工位锻压机、电动、液压螺旋压力机等先进锻压设备。发展先进制造技术实现节能减排发展先进制造技术实现节能减排传统手工制造大工业化制造先进制造机械装备制造技术的发展趋势机械装备制造技术

3、的发展趋势生物化——基于生物原理的制造技术绿色化——节能、降耗、高效率精密化——少无切削、超精加工、微纳制造数字化——数字化模拟、柔性制造、计算机集成制造、远程诊断与预测二、机械装备行业节能减排新技术及设备二、机械装备行业节能减排新技术及设备装备装备无废无废产品自动自动装备装备关键关键弃物弃物制造控制控制再制再制部件部件制造制造与装提高提高造再造再引入引入促进促进备规装备装备使用使用节能节能循环循环格相使用使用获得获得技术技术利用利用匹配效率效率推广推广1.1.数字化制造融入装备设计及制造过程数字化制造融入装备设计

4、及制造过程¢通过产品设计、制造及管理过程数字化，提高产品开发与制造能力，减少零件数量、减轻零件重量、采用优化设计使原材料的利用率达到最高，根据美国科学研究院工程技术委员会的测算：¾模拟仿真可提高产品质量5～15倍¾增加材料出品率25％¾降低工程技术成本13%～30%¾降低人工成本5%～20%¾提高投入设备利用率30%～60%¾缩短产品设计和试制周期30%～60%等。————热成形工艺数值模拟热成形工艺数值模拟有限元模型保险杠—温度场保险杠热成形中工件的厚度和主B柱—厚度分布与成形极限图13应变分布————热冲压模具

5、开发热冲压模具开发Ô模具强度模拟分析整体式冷却管道模具强度数值模拟示意冲压过程中模具冷却系统流体场14——虚拟现实技术——¾虚拟现实技术则是一种集成多种模拟仿真的技术。¾采用计算机技术为核心生成逼真的视、听、触觉等一体化的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟世界中的物体进行交互，互相影响从而产生身临其境的感受与体验。——虚拟现实工厂——轿车生产线虚拟现实场景虚拟传输装配线——虚拟现实生产线——生产线设计校验与工艺评估2.2.新材料应用促进机械装备减量化新材料应用促进机械装备减量化¢¢高新技术推动下发展起来

6、的一类新材料高新技术推动下发展起来的一类新材料::具有高比强具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损¢在提高新一代飞机和航空发动机性能的工作中，新材料结构的贡献率为50％～70％；在减少飞机和发动机重量工作中，制造技术和材料的贡献率占70％～80％。¢汽车节油有37%靠材料轻量化，40%靠发动机改进。绝热发动机（不冷却）主要靠材料性能提高。通用汽车公司采用奥贝球铁代替淬火钢生产汽车后桥螺旋伞齿轮，节约能耗50％，成本降低40％。————ADI在汽车零件中的应用ADI在汽车零

7、件中的应用福田迷迪新能源汽车车门防撞梁设计福田迷迪新能源汽车车门防撞梁设计福田迷迪新能源汽车20侧面碰撞后的测评满分CAE仿真分析213.3.装备零部件毛坯制造趋向近净成形装备零部件毛坯制造趋向近净成形¾美国提出了2020年原材料消耗量减少15%、加工废屑减少90%，能耗减少75%，锻造成形模具寿命提高10倍的目标。¾美国PCC公司铸造了直径达2m的GE90钛合金发动机风扇轮毂，尺寸公差可达±0.13mm，最小壁厚达1.0mm-2.0mm。¾德国、日本采用冷锻精密成形使锻件的精度可达0.2mm，机加工余量仅留0.1

8、5mm磨削余量，真正实现了净形成形。——精确铸造成形——¾在汽车工业中：压力铸造、消失模铸造等已成为新一代汽车薄壁、高质量轻合金缸体铸件的三种主要精确铸造成形方法。a)料模样b)铸铁件BMW镁合金直列六缸发动机——精确锻造成形——精锻齿轮锻件成品在1600吨热模锻压机上热精锻齿轮齿形零件的冷、温、热精密锻造————碾压成形技术无模碾压成形工艺实验4.4.装备