辊弯成型技术国内外研究进展
辊弯成型技术国内外研究进展
摘要：简要介绍冷弯成型技术理论在国内及国外的发展过程，通过分析我国现有国情，阐述冷弯成型技术存在的现状和优势。指出冷弯成型技术现阶段在我国仍然存在的缺陷和问题，并提出相应的解决办法。最后，憧憬我国冷弯成型技术能有美好的前景。
ABSTRACT:Briefly introduce the cold roll forming technology theory in the domestic and foreign development process.Through the analysis of the existing situation, explained the advantages and the present situation of the cold roll forming technology.Pointing out that the cold roll forming technology at this stage in our country still exists defects and problems, and put forward the corresponding solution.Finally, we look forward to China's cold roll forming technology can have a bright future.
关键词：冷弯成型技术历史现状创新
Key Words:Cold Roll forming technology、history、current situation、innovation
目录
第一章绪论 (3)
第二章国外发展进程 (3)
一、国外历史 (3)
二、国外现状 (4)
第二章国内发展进程 (4)
三、国内历史 (4)
四、国内现状 (4)
1、优势 (5)
2、理论进程 (5)
3、不足 (5)
第四章未来发展 (6)
五、展望﹒创新 (6)
参考文献 (7)
第一章绪论
冷弯成型是通过顺序配置的多道次成型轧辊，把卷材、带材等金属板带不断地进行横向弯曲，以制成特定断面的型材的塑性加工工艺。目前我国对cold roll forming这一工艺有多种叫法，一种是从俄文翻译过来的，称为冷弯成型，冷弯型钢(冶金行业多用此说法)，一种是从英文等外文翻译过来的，有滚轧成型，辊轧成型，辊弯成型，滚压成型:还有一种是我国台湾的叫法，有滚轮成型，冷轧成型等，英文名称比较确定，有
Rollforming,Roll-forming,Roll Forming等。
冷弯成型是一种节材、节能、高效的金属板料成型新工艺、新技术。利用这工艺不但可以生产出高质量的型钢产品，而且能够缩短产品开发的周期、提高生产率，从而提高企业的市场竞争力。近些年来，冷弯型钢产品作为重要的结构件在建筑、汽车制造、船舶制造、电子工业及机械制造业等许多领域得到了广泛的应用。其产品从普通的导轨、门窗等结构件到一些为特殊用途而制造的专用型材，类型极其广泛
第二章国外发展进程
一、国外历史
国外辊弯成型技术工艺己具有100多年历史了，大致分为三个阶段。
第一段(1838一1909)是探索和试制阶段，这阶段辊弯成型理论和冷弯型钢的研究工作进展缓慢。随着工业运输业的迅速发展，辊弯成型工艺生产的冷弯型钢己经不能满足用户要求。
第二阶段(1910一1959)是创立和逐步推广辊式冷弯成型工艺的阶段。
第三阶段(1960年到现在)是辊弯成型生产迅速发展的阶段。
自本世纪六十年代以来，国外冷弯型钢的产量迅速增加，这是总趋势，根据各国历年冷弯型钢的统计数字看，冷弯型钢的产量与钢材的产量相对稳定在一定的比例，一般为1.5:100至4:100。国外对辊式冷弯成型理论、成型工艺和成型设备的研究工作正在深入进行，对冷弯型钢实际应用的研究工作也取得了一系列进展。辊式冷弯成型工艺自1910年美国研究成功以来，经过几十年的改进和完善，成型工艺日趋成熟。随着冷弯型钢在实际应用上的技术经
济效果日益为人们所认识，冷弯型钢被广泛应用于国民经济各个领域。
二、国外现状
国外冷弯薄壁型钢的计算理论研究起始于美国，1931年美国的钢铁研究院（1232）出资在康奈尔大学由乔治·温特教授领头对冷弯薄壁型钢的设计理论进行了研究，并做了大量实验。
日本东京大学木内学提出了用形状函数来描述冷弯过程中变形区曲面形状的方法，并通过优化变形功的方法来确定冷弯变形空间曲面。
英国King T.E.和Powell I.J等人提出了根据塑性增量理论及残余应力理论，从数学上确定成型过程的应力应变的设计方法。
随着冷弯成型理论研究的深入，冷弯型钢的成型工艺也随之有所改进。产生了四辊式成型、柔性冷弯成型、CTA成型、“辊冲”的孔加工法等新的冷弯成型工艺。
第二章国内发展进程
三、国内历史
观看冷弯机械发展历史，可以追溯到1950年左右，那时冷弯机械的应用还不是很广泛，只是在农业方面。到了1980年左右，冷弯机械在我国才迎来了第一次发展高潮，市场开始扩展到华北华东等地区，但规格型号大概只有2000来种，而国外的规格则达到了8000到10000左右，发展规模很小。材质均为普碳钢，全部冷弯成型设备产量约占钢材总量的1-1.5%，与世界各国相比差距很大国外冷弯成型设备品种规格一般为8000-10000种，材质多元化，合金化钢种占50-70%。
因此，我国冷弯型钢发展的空间很大。钢铁行业的快速发展，冷弯成型设备的供应度也大大的增加。
四、国内现状
1、优势
随着我国综合国力的不断提高，国民经济各行业也快速发展，对新型高效、节能环保的材料要求越来越高。而且，随着我国钢铁产量连年增长，国家对钢铁产品的深加工、提高钢材使用效率等也提出了很多鼓励政策。现在，国家提出了“发展循环经济，创建节约社会”的政策要求，使得高效节能的各种新型材料得到了快速发展，冷弯型钢就是其中的典型代表。
冷弯型钢是一种经济断面型材，其本身具有断面均匀、产品质量高、能源消耗低和经济效益高等诸多优势，因而倍受众多行业的青睐。它表面光洁、自重轻，尺寸精度高，特别是截面经济合理，可节省材料；而且具有很高的通用性和安全性，还可以根据用户需求设计各种截面形状，依靠优化截面形状来提高产品性能，而不单纯依靠改变材质或增加材料用量，这对材料要求高但又不希望增加材料用量的行业来说是个极好的选择。
2、理论进程
北京科技大学的朱书栋等对冷弯成型的基本理论进行了全面的研究得到了冷弯过程中的四种基本变形方式的应力应变表达式和变形功的数学表达式，对冷弯型钢的孔型设计和生产有着普遍的指导意义。
北方交通大学的张乐乐等采用基于更新拉格朗日法（:A 法）的弹塑性大变形样条法，结合流动模型，分析并模拟了普通槽钢成型过程中变形带材的位移场、应变场和应力场，对具体的设计、生产有重要的指导意义。
20世纪80年代初期北京科技大学金属压力加工系与广州异型钢材厂合作CARD 在国内最先开展冷弯3456 技术的研究。自80年代中期以来,上海钢铁工艺研究所、东北大学、北京冶金设备研究院等多家单位陆续开始了这方面的研究工作。
目前，国内有一些生产冷弯型钢的厂家，已经购买COPRA软件，由北方工业大学从德国data M公司引进COPRA软件的技术提供支持，并结合国内厂家实际情况，进行相应的改进，达到满足一些厂家的生产需要的目的。
3、不足
（1）、现有的一些技术设备难以适应多品种与高质量产品的生产需要。我国虽然引进了
一批具有先进技术水平的冷弯型钢机组设备但是多数企业的不少机组设备水平较低，配套不够完善，难以适应多品种与高质量产品的生产要求。
（2）、加速对旧有冷弯型钢机组设备的改造。目前，不少设备已经运行多年，而且有些设备投产时就比较简陋，根本不能满足高质量及多品种产品的生产需要。所以，为适应市场需求，对这些设备的技术改造势在必行。
（3）、目前来看，我们国家没有属于自己的先进的冷弯成型技术，尽管国内有的厂家，不同程度地引用了国外的先进冷弯成型技术，例如计算机辅助辊型设计方面的软件，而且在某种程度上，为个别厂家解决了一些问题，但是整体来讲，投资较大，并且不能完全解决我国现阶段冷弯型钢生产厂家的普遍问题，所以有待于加紧步伐开发属于我们自己的冷弯成型计算机辅助设计技术
第四章未来发展
五、展望﹒创新
重视冷弯成型经验的总结和冷弯成型理论的研究，并积极推广计算机辅助辊型设计。在已有成果的基础上，继续由有关高等院校、科研部门及企业联合协作，为用户提供实用可靠的我们国家自己的冷弯型钢计算机辅助辊型设计的软件，使我国冷弯成型的辊型设计工作达到一个新的水平。
虽然国外冷弯CAD 商用软件较为成熟，但其价格昂贵，设计过程繁琐，操作复杂，设计理论、思想实行技术封锁，尽管对其作某种程度的修改，可以解决国内厂家的一些生产问题，但是并不能完全改变我国厂家的生产状况，况且引进国外设计软件技术还需要花费大量资金进行培训和维修，并且不能进行二次开发，因此为促进我国冷弯型钢生产的发展，有必要开发自己的冷弯CAD软件。并且要重视与计算机结合的较流行的技术在冷弯成型技术方面应用和开发，比如，专家系统、有限元等技术与CAD 的结合，都有可能成为成功的冷弯成型技术。
参考文献
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超薄镀锌板辊弯成形回弹工艺
第６期（总第１７５期） ２０１２年１２月机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．６ Ｄｅｃ． 文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０６－００４２－０ ３超薄镀锌板辊弯成形回弹工艺分析 范 琦 （北方工业大学机电研究院，北京 １００１４４ ）摘要：对于超薄镀锌板，厚度薄回弹量大难以控制是运用辊弯成形方法中的难点之一。基于ＡＢＡＱＵＳ有限元软件建立了超薄板辊弯成形仿真模型，以单波模型为例，运用正交试验方法分析了压型板的回弹，详细分析了相对弯曲半径变化对回弹的影响。研究表明，材料厚度增加、弯角半径减小时，回弹角度会减小；在一定范围内较少道次数也能减小回弹角度；板材回弹角度与ｒ／ｔ值成线性关系。关键词：辊弯成形；数值模拟；回弹 中图分类号：ＴＧ３８６．３＋ １ 文献标识码：Ａ 收稿日期：２０１２－０５－３０；修回日期：２０１２－０６－２ ０作者简介：范琦（１９８６－） ，男，新疆乌鲁木齐人，在读硕士研究生，主要从事辊弯成形ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ一体化方面的研究。０ 引言 超薄镀锌板多见于建筑中的轻钢结构。其板厚小于１ｍｍ，屈服强度不低于５５０ＭＰａ，最显著的特点是强度高、 塑性差，屈服强度和抗拉强度非常接近，在屈服后几乎无应力强化阶段。辊弯成形是一种重要的板材成形技术，具有连续生产、节约成本、工艺稳定、成形 精度高等优点［１，２］ ，因此辊弯成形适合规模化生产，但 其成形过程复杂，影响因素多，所以对辊弯成形回弹特点还有待进一步研究。本文以超薄镀锌板成形为对象，基于ＡＢＡＱＵＳ有限元软件，建立有限元简化模型，并设计正交试验，研究压型板成形特点及回弹规律。１ 有限元模型的建立 本文对３种厚度板材进行单向拉伸试验，由试验 结果计算后得到材料参数，见表１［３］ 。材料密度取７ ８５０ｋｇ ／ｍ３ 。表１ 拉伸试验结果 厚度（ｍｍ）弹性模量（ＭＰａ）屈服强度（ＭＰａ）抗拉强度（ＭＰａ）泊松比０．３ １６５ ７５５ ５６１ ６２０ ０．３０．４８ ２１２ ５７２ ５９０ ６５０ ０．３０．６ ２０２ ７７０ ６７０ ７５５ ０．３ 板材成形后的最终截面见图１。有限元模型建立 如下：道次间距２５０ｍｍ，上、下辊间距１８０ｍｍ；对单波成形进行模拟，将轧辊设为解析刚体，轧辊与板料间摩擦系数设为零，限制轧辊的转动，轧辊与板材间采用面－面接触；板材长宽尺寸为７５０ｍｍ×１２０ｍｍ；将轧辊完全约束，在板料纵向加载一段位移，限制板料前端部的纵向位移，限制板料中心线前、后两端点的横向位 移；选用Ｓ４Ｒ壳单元，厚度方向取５个积分点，网格在弯角处加密。共划分１９ ０００个网格、１９ ５３９个节点。成形过程采用显式算法，后导入隐式算法计算回弹。 图１ 最终截面图 ２ 成形模拟过程分析 辊弯过程中板材逐一经过机架，板料中间部分受上辊的压力而向下运动，两边受下辊压力被抬起并向中间运动，相对中心线而言两边为扭转变形。变形幅度越大，应力应变也越大。成形过程中板料不同位置不同时间可能受到横向弯曲、横向扭转、纵向弯曲、纵向拉压、横向剪切等作用，变形极为复杂。取四道次成形为例，图２为前两道次应力分布。当板料进入轧辊后，在弯角处和中间腹板部分产生较大的应力集中，这些区域出现大变形。从第一道次开始，弯曲段就存在塑性变形。由于板料薄厚方向刚度小，应力波对板材影响大。选择板料的中部成形时刻，每道次变形发生在板料与轧辊接触及附近区域，最大应力出现在进入轧辊前，而板料被带出轧辊后，应力迅速减小并进入卸载阶段。其后的每道次成形与第一道次相似。由于第二道次的下山量和成形角度最大，需要更大的纵向弯曲和横向弯曲，故应力较大。 在板料中段３个弯曲段各取特征节点Ａ、Ｂ、Ｃ，其等效应力、应变随成形过程变化见图３和图４。图３
弯管常见的缺陷及其解决措施
弯管常见的缺陷及其解决措施 从工艺分析可知，常见的弯管缺陷主要有以下几种形式:圆弧处变扁严重(椭圆形)、圆弧外侧管壁减薄量过大、圆弧外侧弯裂、圆弧内侧起皱及弯曲回弹等。随着弯管半径的不同，前四种缺陷产生的方式及部位有所不同，而且不一定同时发生，而弯曲工件的弹性回弹却是不可避免的。弯管缺陷的存在对弯制管件的质量会产生很大的负面影响。管壁厚度变薄，必然降低管件承受内压的能力，影响其使用性能;弯曲管材断面形状的畸变，一方面可能引起横断面积减小，从而增大流体流动的阻力，另一方面也影响管件在结构中的功能效果;管材内壁起皱不但会削弱管子强度，而且容易造成流动介质速度不均，产生涡流和弯曲部位积聚污垢，影响弯制管件的正常使用;回弹现象必然使管材的弯曲角度大于预定角度，从而降低弯曲工艺精度。因此，应在弯制之前采取对应措施防止上述缺陷的产生，以获得理想的管件，保证产品的各项性能指标和外观质量。在通常情况下，对于前面提到的几种常见缺陷，可以有针对性地采取下列措施: (1) 对于圆弧外侧变扁严重的管件，在进行无芯弯管时可将压紧模设计成有反变形槽的结构形式:在进行有芯弯管时，应选择合适的芯棒(必要时可采用由多节段芯棒组装而成的柔性芯棒)，正确安装之，并在安装模具时保证各部件的管槽轴线在同一水平面上。 (2) 小半径弯管时圆弧外侧减薄是弯曲的工艺特点决定的，是不可避免的。为了避免减薄量过大，常用的有效方法是使用侧面带有助推装置或尾部带有顶推装置的弯管机，通过助推或顶推来抵消管子弯制时的部分阻力，改善管子横剖面上的应力分布状态，使中性层外移，从而达到减少管子外侧管壁减薄量的目的。 (3) 对于管子圆弧外侧弯裂的情况，首先应保证管材具有良好的热处理状态，然后检查压紧模的压力是否过大，并调整使其压力适当，最后应保证芯棒与管壁之间有良好的润滑，以减少弯管阻力及管子内壁与芯棒的摩擦力。 (4) 对于圆弧内侧起皱，应根据起皱位置采取对应措施。若是前切点起皱，应向前调整芯棒位置，以达到弯管时对管子的合理支撑:若是后切点起皱，应加装防皱块，使防皱块安装位置正确，并将压模力调整至适当;若圆弧内侧全是皱纹，则说明所使用的芯棒直径过小，使得芯棒与管壁之间的间隙过大，或者就是压模力过小，不能使管子在弯曲过程中很好地与弯管模及防皱块贴合。因此，应更换芯棒，并调整压紧模使压模力适当。
熔融沉积快速成型技术研究进展
熔融沉积快速成型技术研究进展 【摘要】本文对国内外近年来熔融沉积快速成型技术的研究进展进行了综述，从设备、材料、工艺、数值模拟等方面进行分析，为该技术的进一步研究提供了参考。 【关键词】快速成型；熔融沉积；研究进展 1 熔融沉积快速成型简介 基于CAD/CAM技术的快速成型技术（又称3D打印技术）近年来成为社会与科技热点。该技术是利用CAD模型驱动，通过特定材料运用逐层累积方式制作三维物理模型的先进制造技术[1]。整个产品制造过程无需开发模具，利用计算机三维实体建模得到的模型即可直接打印制件，因此可以实现产品的快速制造。 熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling，FDM）则是一种近十几年来得到迅速发展的快速成型制造工艺。该工艺又叫熔丝沉积，它是将丝状的热熔性材料加热熔化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来，根据零件的分层截面信息，按照一定的路径，在成型板或工作台上进行逐层地涂覆。由于热熔性材料的温度始终稍高于固化温度，而成型部分的温度稍低于固化温度，就能保证热熔性材料挤喷出喷嘴后，随即与前一层面熔结在一起。与SLA、SLS等工艺不同，熔融沉积在成型过程中不需要激光，设备维护方便，成型材料广泛，自动化程度高且占地面积小，目前被广泛应用于产品开发、快速模具制作、医疗器械的设计开发及人体器官的原型制作，代表着快速成型制造技术的一个重要发展方向。但是，由于其成型过程为半固态到固态过程的转化，分层厚度不易降低以及热熔性材料冷却过程中的收缩等因素，使得成型件的精度难以得到保证，也制约了熔融沉积成型的发展。目前国内外学者针对熔融沉积快速成型设备、材料、工艺以及数值模拟等方面开展了一系列研究并取得了阶段性成果。 2 熔融沉积快速成型设备方面的研究进展 当前FDM设备制造系统应用最为广泛的主要是美国Stratasys公司的产品，从1993年Stratasys公司开发出第一台FDM1650机型以来，先后推出了FDM-2000，FDM-3000和FDM-8000机型。从FDM-2000开始，设备采用了双喷头，一个喷头涂覆成型材料，另一个喷头涂覆支撑材料，从而大幅度提高了成型速度。1998年，Stratasys公司推出引人注目的成型体积600mm×500mm×600mm 的FDMQuantum机型，在这种机型中，采用了挤出头磁浮定系统，可在同一时间独立控制两个挤出头，进一步提高了造型速度。现Stratasys公司的主要产品有适合办公室使用的FDM Vantage系列产品和可成型多种材料的FDM Titan系列产品，另外还有成型空间更大且成型速度更快的FDM Maxum系列产品，还有适合成型小零件的紧凑型ProdigyPlus成型机[2]。
快速成型3d打印原理技术论文
快速成型3d打印原理技术论文 快速成型3d打印技术论文篇一：《试论3D打印技术》 摘要：3D打印又称为增材制造，近年来得到了快速发展，应用领域不断增加。本文对3D打印的原理及应用现状进行了分析，对3D打印在教学领域的应用模式进行了探讨。 关键词：3D打印;应用现状;教学领域 1 引言 3D打印，又称为增材制造，是快速成型技术的一种，被誉为“第三次工业革命的重要标志”，以其“制造灵活”和“节约原材料”的特点在制造业掀起了一股浪潮。近年来，随着3D打印技术的逐步成熟、精确，打印材料种类的增加，打印价格的降低，3D打印得到了快速发展，应用领域不断增加，不仅在机械制造、国防军工、建筑等领域得到广泛应用，也逐渐进入了公众视野，走进学校、家庭、医院等大众熟悉的场所，在教育、生物医疗、玩具等行业也得到了广泛关注及应用，作为教育工作者，本文将在介绍3D打印的原理、优势、应用现状的基础上，重点探讨3D打印在教育领域的角色及应用模式。 2 3D打印概述 2.1 3D打印原理 3D打印(3D printing，又称三维打印)，是利用设计好的3D模型，通过3D打印机逐层增加塑料、粉末状金属等材料来制造三维产
品的技术[1]。一般来说，通过3D打印获得物品需要经历建模、分割、打印、后期处理等四个环节[2]，其中3D虚拟模型，可以是利用扫描设备获取物品的三维数据，并以数字化方式生成三维模型，或者是利用AutoCAD等工程或设计软件创建的3D模型，有些应用程序甚至可以使用普通的数码照片来制作3D模型，比如123D Catch[3]。 2.2 3D打印的优势 与传统制造技术相比，3D打印不需事先制模，也不必铸造原型，大大缩短了产品的设计周期，减少了产品从研发到应用的时间，降低了企业因开模不当可能导致的高成本风险，使得特殊和复杂结构的模型的制作也变得相对简单，产品也更能凸显个性化。另外，3D打印是增材制造，使用金属粉或其他材料，使部件从无到有制造出来，大大减少了原材料和能源的消耗，生产上实行了结构优化。 2.3 3D打印的应用现状 近年来，3D打印得到了快速发展，几乎应用于各个领域。在模具加工和机械制造领域，使用3D打印相对快速地进行模具的设计与定制，打印复杂形状的各种零件，打印具有足够强度的个性化几何造型的物件。在航空航天、国防军工领域，3D打印应用于外形验证、关键零部件的原型制造、直接产品制造等方面。如空客公司从打印飞机小部件开始，逐步发展，计划在2050年左右打印出整架飞机。生物医疗领域，医学工作者利用3D打印技术打印出患者的心脏模型，缺损下颌骨模型，患者外伤性脑内血肿颅脑模型等，用于辅助诊断并制定术前手术方案，降低了手术难度，减少了手术时间，为患者带来
(完整word版)辊弯成形技术与装备-教学大纲
课程名称：辊弯成形技术与装备 课程编码：M683011 课程学分：2学分 适用学科：机械工程领域 辊弯成形技术与装备 Roll Forming Technology and Equipment 教学大纲 一、课程性质 《辊弯成形技术与装备》是针对机械工程领域专业所开设的一门专业选修课。 二、课程教学目的 其主要目的是使学生理解和掌握辊弯成形技术基本理论及装备的一般知识，通过本课程的学习，应掌握辊弯成形轧辊设计理论，金属板带的辊弯成形特性基本原理；培养具有初步辊弯成形产品设计以及轧机设计的能力；了解辊弯成形生产线上辅助加工，特种与未来的辊弯成形技术等；通过实验加深学生对所学理论基础知识的理解和认识，培养学生具备一定的辊弯成形工艺综合分析和处理成形实际问题的能力。 三、教学基本内容及基本要求 1、教学基本内容 （1）绪论 本课程研究的对象及内容，本课程的性质及要求，学习本课程的方法，辊弯成形工艺及应用概述。 （2）辊弯成形轧机 轧机概述，轧机的类型：悬臂式轧机、双端式轧机、标准轧机、双层轧机、成组快换式轧机、并列轧机、拉料成形轧机、螺旋管轧机、车载轧机、特种轧机，轧机的构成：床身、机架、轴、驱动、辅辊和插入式立辊道次、道次间导引、矫直头、润滑系统、轴肩定位、在轧机中安装其他装置。 （3）辊弯成形轧辊设计理论 轧辊设计过程，断面，产品成形方位和其他在线操作，材料，辊弯成形轧机，
模具设计的其他考虑，定位套和垫片，计算板带宽度，弯曲方法，道次数，辊花图，轧辊设计，人工设计轧辊尺寸，计算机辅助轧辊设计，轧辊标记系统，轧辊方向，安装图。 （4）辊弯成形产品设计 薄壁产品的开发，设计中要考虑的因素，辅助加工，制造不同尺寸的断面，特殊产品的设计，尺寸与公差。 （5）金属板带的辊弯成形特性 成形过程中的变形类型，冗余变形的原因及对产品缺陷的影响，金属板带变形的数学仿真，轧辊轮廓的计算机设计系统。 （6）辊弯成形生产线上辅助加工 辅助加工主要工作原理及功用，矫直，张紧或松弛的生产线：在成形前、中、后的切断，辅助加工的位置，固定冲模和飞冲模，冲孔、冲多孔、切口和斜切，穿孔和局部冲切，翻边、冲百叶孔和切缝，压纹和冲压，弯曲，弯圆，标记，搭扣，旋转冲模，不同板带和零件间的机械连接，胶接，锡焊和铜焊，电阻焊，喷漆，发泡，打包。 （7）特种与未来的辊弯成形技术 轧机特殊设计，新型辊弯成形方法，热辊弯成形所需的设备和工具，计算机控制的辊弯成形线等。 2、教学基本要求 （1）了解辊弯成形工艺特点； （2）了解辊弯型钢产品的类型、特点及应用情况； （3）掌握辊弯成形设备组成、结构与工作原理； （4）掌握板金属成形的基本理论知识； （5）掌握辊弯成形缺陷的分析及解决方法。 四、本课程与其他课程的联系与分工 本课程的先修课程主要有机械制图、理论力学、材料力学、高等数学、机械原理、机械设计、工程材料及成形技术基础、机械制造工艺学等。建议学生通过选修或自学的方式学习弹塑性力学理论等方面的一些基础知识。 五、实践环节教学内容的安排与要求 1、实验教学内容
快速成型技术的现状和发展趋势
快速成型技术的现状和发展趋势 1 快速成型技术的基本成型原理 近十几年来，随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈。尤其是计算机技术的迅速普遍和CAD/CAM技术的广泛应用，使得快速成型技术 (Rapid Prototyping简称RP)得到了异乎寻常的高速发展，表现出很强的生命力和广阔的应用前景。 传统的加工技术是采用去材料的加工方式，在毛坯上把多余的材料去除，得到我们想要的产品。而快速成型技术基本原理是:借助计算机或三维扫描系统构建目标零件的三维数字化模型,之后将该信息传输到计算机控制的机电控制系统,计算机将模型按一定厚度进行“切片”处理,即将零件的3D数据信息离散成一系列2D轮廓信息,通过逐点逐面的增材制造方法将材料逐层堆积,获得实体零件,最后进行必要的少量加工和热处理,使零件性能、尺寸等满足设计要求。。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。 目前，快速成形的工艺方法已有几十种之多，大致可分为7大类，包括立体印刷、叠层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成型、三维焊接、三维打印、数码累积成型等。其基本的原理如下图所示。 图1 快速成型原理示意图 2 快速成型技术在产品开发中的应用 不断提高RP技术的应用水平是推动RP技术发展的重要方面。目前，交通大学机械学院，快速成型国家工程研究中心，教育部快速成型工程研究中心快速成
型技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。RP技术的实际应用主要集中在以下几个方面： 2.1 用于新产品的设计与试制。 （1）CAID应用: 工业设计师在短时间得到精确的原型与业者作造形研讨。 （2）机构设计应用: 进行干涉验证，及提早发现设计错误以减少后面模具修改工作。 （3）CAE功效:快速模具技术以功能性材料制作功能性模具，以进行产品功能性测试与研讨。 （4）视觉效果：设计人員能在短时间之便能看到设计的雛型，可作为进一步研发的基石。 （5）设计确认:可在短时间即可完成原型的制作，使设计人员有充分的时间对于设计的产品做详细的检证。 （6）复制于最佳化设计：可一次制作多个元件，可使每个元件针对不同的设计要求同时进行测试的工作，以在最短时间完成设计的最佳化。 （7）直接生产: 直接生产小型工具，或作为翻模工具 2.2 快速制模及快速铸造 快速模具制造传统的模具生产时间长，成本高。将快速成型技术与传统的模具制造技术相结合，可以大大缩短模具制造的开发周期，提高生产率，是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。快速成形技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种，直接制模是指采用RP技术直接堆积制造出模具，间接制模是先制出快速成型零件，再由零件复制得到所需要的模具 2.3 机械制造 由于RP技术自身的特点，使得其在机械制造领域，获得广泛的应用，多用于制造单件、小批量金属零件的制造。有些特殊复杂制件，由于只需单件生产，或少于50件的小批量，一般均可用RP技术直接进行成型，成本低，周期短。2.4 医疗中的快速成形技术 在医学领域的应用近几年来，人们对RP技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础，利用RP技术制作人体器官模型，对外科手术有极大的应用价值。 2.5 三维复制 快速成形制造技术多用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等。 2.6 航空航天技术领域 航空航天产品具有形状复杂、批量小、零件规格差异大、可靠性要求高等特点，产品的定型是一个复杂而精密的过程，往往需要多次的设计、测试和改进，耗资大、耗时长，而快速成型技术以其灵活多样的工艺方法和技术优势而在现代航空航天产品的研制与开发中具有独特的应用前景。
熔融沉积快速成型技术研究进展_吴涛
科技·探索·争鸣 科技视界 Science &Technology Vision Science &Technology Vision 科技视界Ｓ 1熔融沉积快速成型简介 基于CAD/CAM 技术的快速成型技术（又称3D 打印技术）近年来成为社会与科技热点。该技术是利用CAD 模型驱动，通过特定材料运用逐层累积方式制作三维物理模型的先进制造技术[1]。整个产品制造过程无需开发模具，利用计算机三维实体建模得到的模型即可直接打印制件，因此可以实现产品的快速制造。 熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling ，FDM)则是一种近十几年来得到迅速发展的快速成型制造工艺。该工艺又叫熔丝沉积，它是将丝状的热熔性材料加热熔化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来，根据零件的分层截面信息，按照一定的路径，在成型板或工作台上进行逐层地涂覆。由于热熔性材料的温度始终稍高于固化温度，而成型部分的温度稍低于固化温度，就能保证热熔性材料挤喷出喷嘴后，随即与前一层面熔结在一起。与SLA 、SLS 等工艺不同，熔融沉积在成型过程中不需要激光，设备维护方便，成型材料广泛，自动化程度高且占地面积小，目前被广泛应用于产品开发、快速模具制作、医疗器械的设计开发及人体器官的原型制作，代表着快速成型制造技术的一个重要发展方向。但是，由于其成型过程为半固态到固态过程的转化，分层厚度不易降低以及热熔性材料冷却过程中的收缩等因素，使得成型件的精度难以得到保证，也制约了熔融沉积成型的发展。目前国内外学者针对熔融沉积快速成型设备、材料、工艺以及数值模拟等方面开展了一系列研究并取得了阶段性成果。 2熔融沉积快速成型设备方面的研究进展 当前FDM 设备制造系统应用最为广泛的主要是美国Stratasys 公司的产品,从1993年Stratasys 公司开发出第一台FDM1650机型以来，先后推出了FDM-2000，FDM-3000和FDM-8000机型。从FDM-2000开始，设备采用了双喷头，一个喷头涂覆成型材料，另一个喷头涂覆支撑材料，从而大幅度提高了成型速度。1998年，Stratasys 公司推出引人注目的成型体积600mm ×500mm ×600mm 的FDMQuantum 机型，在这种机型中，采用了挤出头磁浮定系统，可在同一时间独立控制两个挤出头，进一步提高了造型速度。现Stratasys 公司的主要产品有适合办公室使用的FDM Vantage 系列产品和可成型多种材料的FDM Titan 系列产品,另外还有成型空间更大且成型速度更快的FDM Maxum 系列产品,还有适合成型小零件的紧凑型ProdigyPlus 成型机[2]。 在国内，清华大学与北京殷华公司进行了FDM 工艺商品化系统的研制工作，并推出熔融挤压制造设备MEM250。上海富力奇公司的TSJ 系列快速成型机采用了螺杆式单喷头，华中科技大学和四川大学正在研究开发以粒料、粉料为原料的螺杆式双喷头[3]。 3熔融沉积快速成型材料方面的研究进展 FDM 工艺的成型材料应满足有一定的弯曲强度、压缩强度和拉 伸强度；材料的收缩率应小；保证各层之间有足够的粘结强度。 在国内，北京航空航天大学对短切玻璃纤维增强ABS 复合材料进行了改性研究。他们通过加入短切玻纤、适量增韧剂和增容剂，提高ABS 的强度、硬度和韧性，并降低ABS 的收缩率，减小制品的形变。北京太尔时代公司通过和国内外知名的化工产品供应商合作，在2005年推出高性能FDM 成型材料ABS 04，与美国Stratasys 公司生产的ABS P400性能相近，具有变形小、韧性好的特点，适合装配测试，可替代进口材料，降低生产成本。近年来，华中科技大学研究了改性聚苯乙烯支撑材料。 国外，1998年澳大利亚的Swinburne 工业大学研究了一种金属-塑性复合材料，可用FDM 工艺直接快速制模。2001年美国Stratasys 公司推出了支持FDM 技术的工程材料PC 。用该材料生产的原型可达到并超过ABS 注射成型的强度。之后又推出了支持FDM 技术的工程材料PPSF ，它有着最高的耐热性、强韧性以及耐化学性。随后又开发了工程材料PC ／ABS 。PC ／ABS 结合了PC 的强度以及ABS 的韧性，性 能更好。 4熔融沉积快速成型工艺方面的研究进展 对于给定的快速成型系统，工艺参数的优化设置会在不引起附加费用的情况下大幅度改善原型件的质量。 国内的大连理工大学的郭东明教授等人进行了FDM 工艺参数优化设计，先是提出丝宽理论模型，后通过正交试验得到影响试件尺寸精度及表面粗糙度的显著因素，并进行参数优化，大幅度提高了成型件的成型精度。印度的国家铸造锻造技术研究所研究了几个工艺参数不同对制件机械性能的影响。他们得出层数过多、光栅线间距过大、光栅宽度过小、气隙过大对制件机械性能不利的结论。FDM 工艺的主要用途之一是制作概念模型和模具，这都需要制件良好的表面质量及最小的翘曲变形。美国德雷塞尔大学用田口实验设计方法找到最少实验运行数量和最佳工艺参数的设置，使用三维、几何和表面粗糙特征的基准开展研究。发现了零件输出的质量和输入制造工艺参数之间的功能关系。意大利巴里大学经过实验对比发现切片高度和光栅宽度是十分重要的工艺参数，而喷头直径则对制件表面质量影响较少，指出原型件表面粗糙度随切片高度和光栅宽度的增大而显著增大，而随喷头直径的增大而略微减少。西南科技大学的研究人员针对狭长薄壁体的成形翘曲变形，采用ABS 材料的半球壳、狭长薄壁体试件进行了实验，然后对结果进行分析，最终提出了解决方法。上海交通大学机械与动力工程学院研究人员分析变形产生的根源及其作用机理，建立了成型过程中原型的翘曲变形模型，并定量地分析了各种因素对原型变形的影响程度。 5熔融沉积快速成型数值模拟方面的研究进展 到目前为止，熔融沉积成型技术的主要研究都建立在实验及定性分析上，不符合经济高速发展所要求的的高质量、低成本。所以用合理数值模拟方法及少量的实验验证，来代替以往大量重复实验的方法势在必行。通过有限元模拟的方法能够得到熔融沉积成型过程中的温度场及应力场分布，甚至可以将整个成型过程模拟出来，从而找到成型过程中的问题及改进方法。采用数值模拟方法可快速确定扫描方式，提高了生产效率，同时极大地降低了成本。 国内清华大学的裴琳、吴任东等人通过有限元分析研究了扫描速度对熔融堆积成性影响，比较不同扫描速度下零件的应力和变形，从理论上验证了告诉扫描的合理性和可行性。北京化工大学宋丽莉等对熔融沉积成型温度场进行了数值模拟，进一步分析了扫描精度对成型件精度的影响。 国外新加坡国立大学F.Xu 、Y.S.Wong 等研究了遗传算法在快速成型中的应用，开发了一个基于遗传算法的快速成型工艺参数优化的软件系统，给出了详细的算法和具体优化实例。C.Bellellumeur 等应用ANSYS 建立了熔融沉积快速成型温度场的有限元模拟模型，模拟了ABS 聚合体细丝的熔融沉积快速成型温度场的数值模拟研究，得出了合理的温度范围。华盛顿州立大学S.J.i Kalita 、S.Bose 等研究了熔融沉积快速成型件内部多孔性特征，分析了不同材料在成型后的孔洞的不同，为选择合理的熔融沉积快速成型材料提供了依据。【参考文献】 ［1］王广春，赵国群．快速成型与快速模具制造技术及其应用[M]．2版．北京：机械工业出版社，2003，11. ［2］Chua CK,Teh SH,Gay RKL.Rapid Prototyping Versus Virtual Prototyping in Product Design and Manufacturing[J].Int Adv Manuf Thchnol ，1999（15）：597-603.［3］刘斌，谢毅．熔融沉积快速成型系统喷头应用现状分析[J]．工程塑料应用， 2008，36（12）：68-71. ［责任编辑：丁艳］ 熔融沉积快速成型技术研究进展 吴涛倪荣华王广春 (山东大学工程训练中心，山东济南250002) 【摘要】本文对国内外近年来熔融沉积快速成型技术的研究进展进行了综述，从设备、材料、工艺、数值模拟等方面进行分析，为该技术的进一步研究提供了参考。 【关键词】快速成型；熔融沉积；研究进展 机械与电子 94
快速成型技术的发展背景
快速成型技术的发展背景 S L A快速成型技术的发展直接影响到手板行业的发展。所以我们在S L A快速成型技术中着重研究。快速成型技术也关系的手板企业成本的降低。 S L A快速成型技术突破了“毛坯→切削加工→成品”的传统的零件加工模式，开创了不用刀具制作零件的先河，是一种前所未有的薄层迭加的加工方法。与传统的切削加工方法相比，快速成型加工具有以下优点： (1)可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新产品的开发成本和开发周期。 (2)属非接触加工，不需要机床切削加工所必需的刀具和夹具，无刀具磨损和切削力影响。 (3)无振动、噪声和切削废料。 (4)可实现夜间完全自动化生产。 (5)加工效率高，能快速制作出产品实体模型及模具。 下表为S L A快速成型技术与传统切削方法的比较。 快速成型技术与传统切削方法比较表 比较项次 加工技术机床切削加工 ，加速成型技术）加工加工方法 ：去除多余材料的切削加工 叠层加工加工对象 ：固体 液体，图象，粉末工具 ：切削工具 光束最小加工单位 直径1u m左右的点 边长200u m左右的三角形零件生成 最小加工单位的聚合体 最小加工单位的聚合体快速成型技术有以下特点： (1)加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低50%，加工周期节约70%以上； (2)制造成型所用的材料不限，各种金属和非金属材料均可使用； (3)成型的复制性、互换性高； (4)制造工艺与制造成型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越 (5)高度技术集成，可实现了设计制造一体化； 了解更多关于快速成型技术知识，请登陆我们的网站：w w w.h e n s i n c o.c o m
快速成型技术及应用论文
基于激光快速成型技术的金属快速成型技术 摘要:文章详细介绍了金属粉末快速成型的研究现状 ,分析了金属粉末选择性激光烧结的工艺特点,对这些工艺的影响因素进行了讨论。 关键词：选区激光烧结;金属零件;影响因素。 引言 快速制造 (Rapid Manufacturing) 金属零件一直受到国内外的广泛重视 , 是当今快速成型领域的一个重要研究方向。到目前为止 ,用于直接成型金属材料、制备三维金属零件的技术主要有激光近形制造与金属粉末的选择性激光烧结技术。激光近形制造(LENS) ,又称激光熔覆制造或熔滴制造 ,它将激光熔覆工艺与激光快速成型技术相结合 , 利用激光熔覆工艺逐层堆积累加材料，形成具有三维形状的三维结构。在该方面 ,美国的Aeromet、德国的汉诺威激光中心以及清华大学激光加工研究中心等均进行了大量的研究 , 并得到了具有一定形状的三维实体零件。有异于激光近形制造 ,选择性激光烧结则有选择地逐层烧结固化粉末金属得到三维零件。在这一领域，美国的DTM丶德国的汉诺威激光中心等进行了多元金属的烧结研究。就选区激光烧结(SelectiveLaser Sintering , SLS)而言 ,根据成型用金属粉末的不同 , 人们又开发出多种工艺途径来实现金属零件的烧结成型 ,主要有三种途径:一是利用金属粉末与有机粘结剂粉末共混粉体的间接烧结，金属粉末与有机粘结剂粉末均匀共混，烧结中，低熔点的粘结剂粉末熔化并将高熔点的金属粉末粘结，形成原型(“绿件”)，经后处理，烧失粘结剂，形成“褐件”，最后通过金属熔渗工艺得到致密的金属件；二是利用金属混合粉末的直接烧结 , 其中一种粉末具有较低的熔点(如铜粉) ,另一种粉末熔点较高 (如铁粉) ,烧结中低熔点的金属粉末铜熔化并将难熔的铁粉粘结在一起 , 这种方法同样需要较大功率激光器；三是利用单一成分金属粉末的直接烧结,这种方法目前主要用于低熔点金属粉末的烧结，对熔点高的金属粉末，需采用大功率激光器。本文分别对上述的间接和直接烧结成型工艺进行了初步的研究。 1 SLS的烧结原理 激光选择性烧结快速成型技术是使用激光束熔化或烧结粉末材料 ,利用分层的思想 ,把计算机中的 CAD 模型直接成型为三维实体零件。它的创新之处在于将激光、光学、温度控制和材料相联系。SLS烧结原理如图1所示，烧结过程可分为三部分: (1)首先在粉体床上铺一薄层粉体 , 并压实 , 可以根据需要 ,在激光烧结前进行预热; (2)激光照射粉体层 ,烧结粉体，形成所设计零件一层的形状；(3) 粉体床下降一个薄层厚度的距离;重复上面的过程 ,直到原型零件完成。 SLS对粉末烧结的明显优势在于: (1) 和其它的加工方法比较，能获得优良的材料性能，同时，它的加工材料范围比较宽 (聚合物、金属、陶瓷、铸造砂等)；(2) 易于实现液相烧结 , 烧结周期比较短; (3) 比传统的烧结方法更易得到密实的以粉末金属为原料的产品；(4)工艺比较简单 , 烧结路线、烧结温度便于控制。
激光快速成型技术研究现状与发展
激光快速成型技术研究现状与发展 摘要:快速成型技术是近年来制造技术领域的一次重大突破和革命性的发展,激光快速成型技术是其重要组成部分。本文介绍了激光快速成型技术的基本原理和特点,分析了有关工艺方法,讨论了LRP 技术的研究现状和应用,并展望其未来发展趋势。 关键词:激光快速成型;研究现状;发展趋势 1 激光快速成型技术原理和特点 80 年代后期发展起来的快速成型技术(RapidPrototyping ,RP) 是基于分层技术、堆积成型, 直接根据CAD 模型快速生产样件或零件的先进制造成组技术总称。RP 技术不同于传统的去除成型、拼合成型及受迫成型等加工方法,它是利用材料累加法直接制造塑料、陶瓷、金属及各种复合材料零件[1 ] 。以激光作为加工能源的激光快速成型是快速成型技术的重要组成部分,它集成了CAD 技术、数控技术、激光技术和材料科学等现代科技成果。激光快速成型(Laser Rapid Prototyping ,LRP) 原理是用CAD 生成的三维实体模型,通过分层软件分层,每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束,扫射液体,粉末或薄片材料,加工出要求形状的薄层,逐层累积形成实体模型。快速制造出的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、工程分析、市场订货及企业决策等,缩短新产品开发周期,降低研发成本,提高企业竞争力。以此为基础进一步发展的快速模具工装制造(Quick Tooling) 技术,快速精铸技术(Quick Casting) ,快速金属粉末结技术(Quick Powder Sintering) 等,可实现零件的快速成品。 激光快速成型技术主要特点: (1) 制造速度快、成本低, 节省时间和节约成本,为传统制造方法注入新的活力,而且可实现自由制造(Free Form Fabrication) ,产品制造过程以及产品造价几乎与产品的批量和复杂性无关。[2 ] (2) 采用非接触加工的方式,没有传统加工的残余应力问题,没有工具更换和磨损之类的问题,无切割、噪音和振动等,有利于环保。 (3) 可实现快速铸造、快速模具制造,特别适合于新品开发和单件零件生产。 2 LRP 工艺方法 LRP 技术包括很多种工艺方法,其中相对成熟的有立体光固化(SLA) 、选择性激光烧结(SLS) 、分层实体制造(LOM) 、激光熔覆成形(LCF) 、激光近形制造(LENS) 。 (1) 光固化立体造型(SL —Stereolithography ,orSLA) 将计算机控制下的紫外激光按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹对液态光敏树脂逐点扫描,被扫描的树脂薄层产生光聚合反应固化形成零件的一个截面, 再敷上一层新的液态树脂进行扫描加工,如此重复直到整个原型制造完毕。这种方法的特点是精度高、表面质量好,能制造形状复杂、特别精细的零件,不足是设备和材料昂贵,制造过程中需要设计支撑。 (2) 分层实体制造(LOM—Laminated ObjectManufacturing) LOM工艺是根据零件分层得到的轮廓信息用激光切割薄材,将所获得的层片通过热压装置和下面已切割层粘合,然后新的一层纸再叠加在上面,依次粘结成三维实体。LOM主要特点是设备和材料价格较低,制件强度较好、精度较高。Helisys 公司研制出多种LOM工艺用的成型材料,可制造用金属薄板制作的成型件,该公司还开发基于陶瓷复合材料的LOM工艺。 (3) 选择性激光烧结(SLS —Se1ected LaserSintering) SLS 的原理是根据CAD 生成的三维实体模型,通过分层软件分层获得二维数据驱动控制激光束,有选择性地对铺好的各种粉末材料进行烧结,加工出要求形状的薄层,逐层累积形成实体模型,最后去掉未烧结的松散的粉未,获得原型制件。SLS的特点是可以采用多种材料适应不同的应用要求,而具有更广阔的发展前景。但能量消耗非常高,成型精度有待进一步提高。DTM
辊弯生产中的缺陷分析
辊弯生产中的缺陷分析
摘要：辊弯成形工艺是加工连续截面的一种重要工艺，在世界上得到广泛应用。但是，辊弯生产中同样存在很多问题，多种因素的影响使得辊弯产品存在许多缺陷，例如纵向弯曲和扭曲，边波，袋形波，角部褶皱，边角裂纹和撕裂等，这些缺陷主要是由加工产品的冗余应变引起的，因此就需要对冗余应变的产生原因进行分析，进而找出解决或者改进方法。 关键字：辊弯成型，缺陷分析，冗余应变 辊弯成型是带材在辊式成形机上连续弯曲成具有规定形状和尺寸的截形的塑性变形工艺。在实际的辊弯生产中，金属板带受到不同的变形，包括横向变形和冗余变形。其中横向变形是辊弯成形过程中最重要，必不可少的变形。横向变形将加工材料变形为具有所要求的横截面的产品，它通过一系列具有轮廓的轧辊来逐渐成型。而冗余变形则是在加工过程中产生的多余的，不需要的变形。冗余变形包括：纵向弯曲和回复；纵向伸长和收缩；横向伸长和收缩；金属平面的剪切；金属厚度方向的剪切；以及以上各种变形的结合。 在辊弯生产过程中，纵向应变主要产生在边缘处。这是因为金属板带的横向边缘和临近部分通常沿着流线移动，这些边部流线比中心和中间部分更长。由于这个原因，中心部分通常沿着直线运动，边部通常为竖直上升，同时水平移向横截面中心，边部的垂直上升和水平移动使得边部在纵向伸长，而中心和中间部分在纵向收缩。在辊弯生产过程中产生的纵向应变以及剪切应变无法同时得到优化，只能在两者之间取得一个折中的解决办法。如纵向弯曲和扭曲，边波，袋形波，角部褶皱，边角裂纹和撕裂等缺陷问题主要是由这些冗余变形引起的。冗余变形极大地影响着或者所要求产品横截面所需的横向弯曲，也影响着金属板带中的应力应变，成型后的回弹变形，产品中残余应力的分布等。
快速成型技术的发展及关键技术
摘要成形材料的开发应用,可提升成形质量、拓宽原型应用的领域、开发新的成形工艺.软件是快速成形技术的灵魂,第三方软件介入是当前快速成形技术软件开发的一个明显趋势.基于快速成形思想的各种新的工艺方法、研究与工艺装备开发,以及桌面化设备和功能原型成形设备的开发,是新的快速成形设备研制的两大趋势. 关键词快速成形,成形材料,软件技术,工艺装备 Abstract By developing and applying material of forming or shaping, forming quality can be promoted, prototype appli- cation can be broadened, and new RP process can be developed. Software is the core of rapid prototyping technology. The field of rapid prototyping technology where commercial software involved is an obvious trend of software technique development at present. The research on various new technological method and technological equipment based on the principleof rapid prototyping as well as the development of desktop equipment and functionalizing equipment, are two R& D bigtrends in developing new RP equipment. Keywords rapid prototyping, forming material, software technique, process equipment 引言 快速成形制造(RPM)是20世纪80年代末、90年代初由美国开发的高新制造技术,其重要意义可与数控(CNC)技术相比。该技术采用材料累
冷轧机工作辊弯辊控制系统模拟
第37卷第1期2014年2月 V ol.37No.1 Feb.2014 辽宁科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Liaoning 冷轧机工作辊弯辊控制系统模拟 赵荣1，廖德勇2，刘宝权3 （1.鞍山技师学院机械系，辽宁鞍山114020；2.鞍钢股份公司大型厂， 辽宁鞍山114009；3.鞍钢集团钢铁研究院辽宁鞍山114009） 摘要：冷轧机弯辊集自动控制技术、液压伺服技术、流体动力学、轧制辊系变形等学科于一体，用传统传递函 数建立的系统数学模型计算结果与实际差距较大。本文基于MATLAB的SIMULINK平台，应用影响函数法精 确地计算了弯辊缸的负载等效刚度，建立了能够详尽描述弯辊系统的数学模型。模拟结果表明，半闭环弯辊系 统的阶跃响应时间为0.115s，与实测阶跃响应吻合。考虑管道影响后，实际弯辊力响应时间为半闭环弯辊系统 的2倍。 关键词：冷轧机工作辊；控制系统模拟；影响函数法；液压管路 中图分类号：TF341.6：TP273文献标识码：A文章编号：1674-1048（2014）01-0010-07 冷轧板形和厚度及其精度是衡量板带质量的重要指标。板形控制的核心是对辊缝形状的控制。液压弯辊控制系统是通过装设在弯辊缸块上的液压缸向工作辊或中间辊辊颈施加液压弯辊力，使轧辊产生附加弯曲，来瞬时改变轧辊的有效凸度，从而改变承载辊缝形状和轧后带钢的延伸沿横向的分布，以补偿由于轧制压力和轧辊温度等工艺因素的变化而产生的辊缝形状的变化［1］。轧辊弯辊是板形控制中最为活跃和有效的因素，是板带轧制生产中最主要的保证成品板形质量的手段之一［2］。实际的弯辊系统多采用半闭环控制系统，用伺服阀出口的压力替代弯辊缸的实际压力，其控制精度较低。实际弯辊力响应时间究竟滞后半闭环控制系统多少，未见类似研究结果。 实际轧制过程中，受轧辊偏心、辊缝润滑剂层厚度变化、轧辊轴承油膜厚度变化、控制系统的干扰、入口厚度的变化、硬度变化、平直度变化等影响必然导致轧制力变化，轧制力波动必然导致出口厚度波动，致使产品出现板形缺陷。根据板形良好条件，弯辊力必须对轧制力的波动进行快速实时补偿，并要求具有较高的响应速度、无超调、无震荡和高稳态精度。由于参数难于获取或模型难于实现，以往进行模拟计算时系统做了简化处理，从而对液压伺服系统模拟结果的真实性产生较大的影响［3］。 采用MATLAB软件的SIMULINK模拟平台对弯辊控制系统进行动态模拟分析，可以方便灵活地更改参数，为提高系统的动静态性能、产品质量提供可行性方案。本文的工作辊弯辊系统模拟考虑管道的影响，建立了能准确描述系统特性的弹性负载力控制系统模型，以实际应用的某冷轧厂4号线1780冷轧机组的工作辊弯辊系统作为模拟对象，并将模拟的结果与实际轧制数据进行比较。 1系统组成 图1所示为操作侧上下工作辊弯辊缸的半闭环控制回路。正负弯辊由安装在伺服阀后液压油路上的换向阀根据一级计算机发出的正负弯指令实现自动切换。伺服阀出口的油压通过压力传感器将油压信号转换为电流信号，电流信号经过隔离放大器转换为±10V电压信号，该反馈电压信号通过A/D转换为数 收稿日期：2013-08-22。 作者简介：赵荣（1964—），女，辽宁鞍山人，副教授。
电子束快速成形技术的研究进展
电子束快速成形技术的研究进展 1.引言 电子束快速成形技术是集成了计算机、数控、高能束和新材料等技术而发展起来的先进制造技术。它采用电子束在计算机的控制下按零件截面轮廓的信息有选择性地熔化金属粉末。并通过层层堆积，直至整个零件全部熔化完成，最后去除多余的粉末便得到所需的三维产品。与激光及等离子束快速成形相比，电子束快速成形技术具有能量利用率高、功率大、加工速度快、运行成本低、高真空保护等优点，是高性能复杂粉末冶金件的理想快速制造技术，在航空航天、汽车及生物医学等领域有广阔的发展前景。 目前金属零件快速制造工艺多数采用激光在气体保护下进行金属粉末的烧结或熔化。激光作为一种金属材料的加工手段，技术比较成熟、可控性好，便于实现数控，能够较好的实现材料的“离散/堆积”，成型激光烧结在小功率范围内应用比较经济，但是当烧结或熔化诸如钨、钛及高温合金特种性能金属材料关键件时有强度不够高的缺点。而电子束加工作为另一种高能束加工手段，它是采用高能电子束作为加工热源，成型可通过操纵磁偏转线圈进行。已在金属零件快速成型领域中得到应用，并显示出了一系列独特的优势： 1）功率能量利用率高 电子束可以很容易的做到几千瓦级的输出，而激光器的一般输出功率在1 kW~5 kW之间。电子束加工的最大功率能达到激光的数倍，其连续热源功率密度比激光高很多，可达1×107 W/mm2。同时比起激光15%的能量利用率，电子束的能量利用率要高很多，可达到75%。 2）对焦方便 激光在理论上光斑直径可达1 nm，但在实际应用中一般达不到。而电子束则可以通过调节聚束透镜的电流来对焦，束径可以达到0.1 nm。因而可以作到极细的聚焦。加工出的产品粒度高，纯度高，性能更优越。 3）可加工材料广泛 大部分金属对激光的反射率很高，熔化潜热也很高，从而导致不易熔化。而且一旦熔化形成熔池后，反射率迅速降低，使得熔池温度急剧上升，导致材料汽化。而电子束可以不受加工材料反射的影响，很容易加工用激光难于加工的材