第29卷 第3期航 空 学 报
Vol 129No 13 2008年 5月ACTA A ERONAU TICA ET ASTRONAU TICA SIN ICA May 2008
收稿日期:2007208227;修订日期:2007211212
通讯作者:曾元松E 2mail :yszengnantes @https://www.doczj.com/doc/4d9215491.html,
文章编号:100026893(2008)0320721207
大型整体壁板成形技术
曾元松,黄遐
(北京航空制造工程研究所,北京 100024)
Forming T echnologies of Large Integral Panel
Zeng Yuansong ,Huang Xia
(Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute ,Beijing 100024,China )
摘 要:大型整体壁板是现代先进民用飞机的重要结构件,大型整体壁板成形技术是整机研制过程中所必须要解决的重大关键技术。从大型整体壁板的结构特点出发,介绍了整体壁板的结构形式和分类,重点阐述了整体带筋壁板喷丸成形技术和时效成形技术的国外研究应用进展及发展趋势,分析了国内现有整体壁板成形技术的基础和存在问题,特别介绍了国内在ARJ 21新支线飞机研制中所取得的最新进展。最后针对中国大飞机研制的紧迫需求,提出了尽快开展大飞机机翼和机身整体壁板成形技术研究的建议和对策。关键词:整体壁板;喷丸成形;蠕变时效成形;大飞机;铝合金中图分类号:T G306 文献标识码:A
Abstract :Large integral panels are the main structure parts of the modern advanced civil airplanes.The form 2ing technology of the large integral panels is an important key technology which must be solved during the de 2veloping process of an airplane.Starting from the structure characteristics of the large integral panels ,the structure forms and classification of the integral panels are introduced ,and the oversea research situation and the developing tendency of the shot peen forming and the creep age forming technologies for the panel with in 2tegral stringers are emphatically presented.The research basis and the existing problems of forming technolo 2gies of the integral panels in China are also analyzed.Especially ,the newest achievements obtained during the developing process of ARJ 21regional jet plane are introduced.Finally ,some suggestions and research empha 2ses are proposed for developing as quickly as possible the forming technologies of f uselage and wing panels of large aircraft.
K ey w ords :integral panel ;shot peen forming ;creep age forming ;large aircraft ;aluminum
随着飞机性能的不断提高,对飞机结构的气动性和整体性的要求也越来越高,而且随着市
场多元化的发展,进一步降低制造成本,使产品更加有竞争力,是许多飞机制造商面临的主要问题。
作为飞机上最重要的一类零件———整体壁板,它既是构成飞机气动外形的重要组成部分,同时也是机翼、机身等的主要承力构件[1]。因此,先进飞机的整体壁板不仅具有复杂双曲率外形,同时还具有复杂的内部结构,如整体加强凸台、口框、肋及筋条等,以达到既满足外形要求,同时又减少零件数量、减轻重量和提高使用寿命的目的。因此,以大型整体壁板结构为代表的大型整体结构件对民用飞机的结构效率、成本和周期具有非常重要的影响。大型整体结构
件已经成为现代先进民用飞机设计制造领域的一个重要标志,针对这种具有复杂外形和结构的整体壁板零件的成形技术就成为现代先进飞机的关键制造技术之一。
1 大型整体壁板结构的发展及特点
飞机的壁板通常是用蒙皮和纵向、横向加强零件靠铆接、胶接或点焊装配而成,如图1(a )所示。这种装配式壁板的刚度、强度、密封性都较差,后来逐渐改用整体壁板代替装配壁板,如图1(b )所示,即壁板的蒙皮、加强凸台、下陷、筋条等结构要素之间没有任何机械连接。大型整体带筋壁板主要用于飞机机翼和机身,以及地板和油箱等重要部位,与传统的铆接组合式壁板结构相比,大型整体带筋壁板结构件具有如下优点[122]:
(1)由于减少所含零件及螺栓、铆钉等紧固件的数量,从而降低机体部件的重量,具有明显的
航 空 学 报第29卷
减重效果,可以减重10%～30%。
(2)可以大大减少装配劳动量,将装配工序
的周期和工作量缩减了80%～90%。
(3)大大减少所用材料———板材、型材的种
类以及型材成形的工作量。
(4)既提高部件强度和刚度,也提高气动表
面与外形的装配质量。
(5)提高燃油舱段———油箱的密封可靠性,
增加载油量。
美国通过整体机身结构计划(Integral Air2 f rame St ruct ures,IAS),以一段B747机身壁板为对象,对机身整体带筋壁板和铆接壁板进行了对比,如图2所示。结果发现采用整体带筋壁板后,零件数量从129个减少到7个,成本降低25%,裂纹扩展寿命提高3倍,残余强度提高3%[3]。
对于民用飞机来说,为了提高市场竞争力,在满足零件性能符合设计要求的前提下,低成本是另一个要追求的重要目标。常规的整体带筋壁板板坯制造方法是采用厚板机加整体筋条壁板板坯,如图3(a)所示。这种方法最大的缺点就在于材料利用率低,零件制造成本高。
近年来,随着焊接技术(如激光焊接、搅拌摩擦焊)的发展,出现了筋条与蒙皮焊接而成的整体壁板结构,如图3(b),这种焊接整体壁板与厚板机加整体壁板相比还具有如下特殊的优点:①材料利用率大大提高,零件制造成本大幅降低;②桁条与蒙皮可以采用不同的合金材料,为整体壁板结构设计优化提供了更大的空间,从而进一步提高零件结构效率。
正是由于大型焊接整体壁板具有上述优点,因此,在现代先进民用飞机上获得了广泛的应用。图4所示为A380机身下壁板全部采用了6013和6056铝合金的焊接整体壁板,极大地降低了零件制造成本,并提高了整体结构效率。
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第3期曾元松等:大型整体壁板成形技术
图4 A380焊接机身整体壁板分布情况
Fig14 Applications of integral f uselage structures in A380
2 国外研究和应用情况
虽然大型整体壁板具有上述很多优点,但是与铆接壁板相比,由于筋条参与变形,其成形难度将成倍增加。目前,整体壁板的成形方法有喷丸成形、蠕变时效成形和压弯成形,由于民用飞机对长寿命的需求,压弯成形一般不作为主要的成形手段,仅用于局部加强区域的辅助成形,因此,喷丸成形技术和蠕变时效成形技术是当前先进民用飞机整体壁板的主要成形技术。
211 喷丸成形技术
喷丸成形技术是利用高速弹丸流撞击金属板材的表面,使受撞击的表面及其下层金属材料产生塑性变形而延伸(如图5所示),从而逐步使板材发生向受喷面凸起的弯曲变形而达到所需外形的一种成形方法[425]。
图5 喷丸成形原理图
Fig15 Principle of shot peen forming
喷丸成形技术的优点主要有:①工艺装备简单,不需要成形模具,因此零件制造成本低,对零件尺寸大小的适应性强;②由于喷丸成形后,沿零件厚度方向在上、下两个表面均形成残余压应力,因此在零件成形的同时,还可以改善零件的抗疲劳性能;③既可以成形单曲率零件也可以成形复杂双曲率零件。
自20世纪40年代初期,美国Lockheed航空公司的工程师Jim Boerger,从喷丸强化Almen 试片产生变形这一特点受到启发,从而开创了这一对现代飞机制造产生重大影响的先进成形技术[6]。在成功应用于Constellation(星座号)飞机壁板零件的生产之中以后,喷丸成形技术已经被广泛应用于EM120,A10,A6,EA6,S3A,P3, C5,C130,C141,F15,F5E,B1等军用飞机及A3102A340,7072777,REGIONAL J ET,DASH 7,DASH8,L1011,MD11,MD80,MD90,MD95, DC10,A TR72,Do1228,Do1328等民用飞机以及运载火箭ARIAN E24,5和A TL AS II上的整体壁板零件制造中[7]。
对于机翼整体带筋壁板,由于筋条也参与变形,变形抗力大,因此需要采用预应力喷丸成形技术以提高喷丸变形能力。图6所示为加拿大NM F公司采用预应力喷丸技术为以色列Galaxy 飞机制造的机翼整体带筋壁板[8]。预应力喷丸成
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形技术的应用避免了采用机械压弯的方法成形该
类零件所带来的对疲劳寿命的不利影响。
图6 Galaxy飞机机翼下壁板马鞍形折弯区
Fig16 Dihedral break area of G alaxy aircraft lower wing
skin structures
在焊接整体壁板的成形技术方面,德国的
KSA公司开发了自动喷丸成形技术,将数字化技
术应用于喷丸成形过程中,取得了巨大的成功。目
前,KSA公司采用自动化喷丸成形技术实现了对
A380激光焊接机身整体壁板的喷丸成形和校形,
如图7所示,整个过程完全自动化完成,不需任何
人工校形就可使壁板的外形精度满足设计要求[9]。
图7 A380机身整体壁板的自动喷丸成形
Fig17 Automated shot peening of fuselage panel of A380
另外,法国的SONA TS公司开发了超声喷
丸技术和设备,与传统喷丸技术相比,由于可以产
生更大和更深的残余压应力层,且操作方便,没有
污染,特别适合于对蒙皮较厚的焊接机身整体壁
板的喷丸校形,如图8所示为空客公司采用超声
喷丸对焊接机身壁板进行喷丸校形的情况[10]。
图8 采用超声喷丸技术对焊接机身整体壁板进行喷丸校
形
Fig18 Re2shaping welded integral skin panels by ultrasonic
shot peening
212 时效成形技术
时效成形技术或蠕变时效成形技术是在20
世纪50年代初期为成形整体壁板零件而发展起
来的一项技术,即利用金属的蠕变特性,将成形与
时效同步进行的一种成形方法[1]。图9所示为时
效成形工艺示意图。其基本的成形过程是将机械
加工淬火后的金属零件坯料通过一定的加载方式
固定在具有一定外形型面的工装上使之产生一定
的弹性变形,然后将零件和工装一起放入加热炉
内,在零件材料的人工时效温度内保温一段时间,
材料在此过程中受到蠕变、应力松弛和时效机制
的作用,在保温结束并去掉工装的夹持后,所施加
到零件上的部分弹性变形将转变为永久塑性变形
并保持下来,从而使零件在完成时效强化的同时
获得所需外形[2,11]。
图9 时效成形原理
Fig19 Principle of creep age forming process
与喷丸成形技术相比,时效成形技术具有如
下优点:①时效成形零件的内部残余应力几乎被
完全释放,成形后零件的尺寸稳定性好,抗应力腐
蚀能力高;此外,对于焊接整体壁板,还可有效降
低焊接残余应力。②所成形零件表面质量高。外
形光顺,各零件之间外形一致性好,可有效提高装
配质量。③成形效率高、工艺重复性好。采用模
具来保证外形精度,避免了以经验为主的人工校
形所带来的外形差异。④成形和材料时效强化同
时完成,可以有效降低零件制造周期和成本。
欧美等先进国家很早就开展了对时效成形技
术的相关研究,并已用于飞机整体壁板的成形,如
B21B上下蒙皮壁板、弯流IV和弯流V的复合曲
面上翼面蒙皮和大力神IV火箭正交格栅结构的
成形中。其中所成形的B21B的机翼整体壁板,
当时被认为是飞机工业史上所成形的最大最复杂
的机翼壁板。该零件材料为铝合金2124和
2419,长度为15124m,根部宽2174m,外端019
m,厚度有突变,从2154mm变到63150mm,且
展向有整体加强桁条。采用热压罐时效成形后的
壁板表面光滑,形状准确度高,装配贴合度可控制427
第3期曾元松等:大型整体壁板成形技术
在0125mm以下[12]。
在民用飞机的应用方面,空客、波音和麦道的部分早期机型已经采用该项技术,如MD82, A330/340和A380等大型民用飞机的整体壁板制造中,其中采用时效成形技术制造的A380飞机机翼上壁板材料为铝合金7055,零件长33m,宽218m,变厚度3～28mm,成形后外形贴合度不大于1mm,如图10所示。
图10 时效成形的A380机翼右上壁板Fig110 Creep age formed upper skin of right wing
of A380
欧盟于2002年2月专门启动了时效强化型合金及时效成形工艺技术研究项目———A GE2 FORM,总经费达500万欧元,通过开发新时效成形损伤容限合金以及具有改进的时效成形性合金板材,将时效成形工艺引进到结构部件的制造中,特别是下机翼蒙皮、机身壁板以及复杂形状零件(尤其是整体加筋板)和搅拌摩擦焊连接的更大型、更复杂的整体次装配件上[13]。图11所示为采用时效成形的焊接机身整体壁板模拟件,该模拟件的蒙皮与筋条之间采用激光双光束焊接,蒙皮和蒙皮之间采用搅拌摩擦焊。
图11 蠕变时效成形的激光焊接/搅拌摩擦焊机身整体壁板
Fig111 Creep age formed laser beam welded/f riction stir welded f uselage panel
综上所述,国外整体壁板成形技术总的发展趋势为:
(1)喷丸成形技术仍然是现代大型军用和民用飞机机翼壁板特别是下壁板的首选成形方法,并已经应用于机身焊接整体壁板的成形。
(2)时效成形技术在成形机翼上壁板时具有独特的优势,并已经在A380等大型飞机机翼上壁板上得到应用。
(3)针对焊接整体壁板的时效成形技术也已经接近工程应用水平。
3 国内研究基础和存在差距
311 喷丸成形技术
在工艺技术基础方面,北京航空制造工程研究所开展了机翼整体壁板数控喷丸成形技术基础研究,积累了大量的L Y12,L C4,7075,2024, 7055,2324等铝合金材料喷丸基础工艺数据,并突破了从机翼壁板数模到满足适航要求的壁板零件的各个环节的关键技术,如图12所示。并于2006年成功研制出了A RJ21飞机大型超临界机翼整体壁板装机件[14],如图13所示。取得了包括马鞍形和扭转外形预应力喷丸成形技术、超临界机翼整体壁板喷丸路径设计方法和柔性预应力夹具等技术的突破和创新,这些突破和创新为下一步大飞机机翼整体壁板采用喷丸成形技术奠定了重要的技术基础。
在设备条件方面,西安飞机工业(集团)有限责任公司通过ARJ21研制已经具备成形和强化最大尺寸20m×215m的设备力;北京航空制造工程研究所具备从法国引进的超声喷丸设备、喷丸成形和强化设备,并且具备试验和研制最大尺寸15m×215m壁板模拟件的设备能力。
在喷丸成形工艺规范方面,国内已经编制了航标和新支线飞机喷丸成形工艺规范,正在编制民机喷丸成形工艺标准。
312 时效成形技术
在整体壁板的时效成形技术方面,国内起步较晚,但近几年开展这方面研究工作的单位逐渐增多。中南大学的郑子樵等开展了Al2Cu,Al2 Cu2Mg2Ag,Al2Mg2Si,Al2Ag等合金应力时效作用下的微观组织结构及相关机理研究[15];西北工业大学的甘忠等开展了L Y12CZ铝合金板材时效成形的理论分析和试验研究;北京航空航天大学的周贤宾等开展了蒙皮和壁板的时效应力松弛校形试验研究[16]。
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航 空 学 报第29卷
北京航空制造工程研究所针对铝合金7075和2324等材料开展时效成形基础工艺试验、数值模拟和模具型面优化等方面的研究,并正在进行焊接整体壁板的时效成形工艺基础研究,并已取得一些初步成果。但从总体上来说,有关时效成形变形机理及对材料组织和性能影响方面的研究尚处于起步阶段;特别是在结合时效成形材料的微观组织演变,并建立时效2蠕变材料本构方程的基础上,开展时效成形过程的数值模拟和回弹预测方面,国内目前尚处于空白;在基础工艺试验方面,缺少系统的研究。
4 针对中国大飞机整体壁板成形应采取的对策
对于当前大飞机的研制,应结合整体壁板的应用部位、材料、外形和结构特点,以国外先进整体壁板成形技术发展趋势作为参考,应尽快开展有针对性的研究和技术攻关工作,具体对策和建议如下:
(1)机翼上壁板
以蠕变时效成形技术为研究重点,尽快开展如下研究工作:①蠕变时效成形工艺基础试验;②蠕变时效成形后材料性能分析评估;③材料微观组织变化规律研究;④典型壁板结构试验件演示验证;⑤损伤容限型壁板零件蠕变时效成形的工程应用。
(2)机翼下壁板
以ARJ21飞机机翼壁板喷丸成形技术为基础,尽快开展如下工作:①大飞机整体壁板材料的喷丸成形工艺基础试验;②整体带筋壁板预应力喷丸技术基础研究;③大飞机整体壁板典型结构和外形工艺验证试验;④大飞机机翼下壁板喷丸成形工程化应用研究;⑤相关工艺规范和标准的完善和编制。
一般情况下,由于机翼下翼面外形较上翼面复杂,因此机翼下壁板的成形难度往往比上壁板
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第3期曾元松等:大型整体壁板成形技术
大,在进行喷丸成形技术研究的同时,也应适时开展机翼下壁板的时效成形技术研究。
(3)机身整体壁板
建议以焊接整体带筋壁板为研究重点,尽快开展如下工作:①针对典型结构的焊接(激光和搅拌摩擦焊)和成形工艺(喷丸成形和时效成形)基础试验;②焊接和成形后材料力学性能分析评估;
③材料微观组织结构变化规律研究;④针对激光焊接和搅拌摩擦焊接的工艺验证试验;⑤针对焊接机身整体壁板典型结构件的演示验证;⑥按损伤容限设计的大飞机焊接机身整体壁板工程化应用。
5 结 语
大型整体壁板成形技术是中国大飞机研制的核心关键制造技术,应尽快立项开展针对大飞机机翼和机身的整体壁板长寿命、低成本成形技术的系统研究,才能有效地解决这一长期制约中国飞机研制的重大瓶颈问题,确保大飞机的研制成功。
参 考 文 献
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作者简介:
曾元松(1971-) 男,博士,研究员。主要研究方向:整体壁板成形与强化技术、管件成形技术和钣金零件数字化制造技术等。Tel:010*********
E2mail:yszengnantes@https://www.doczj.com/doc/4d9215491.html,
黄遐(1977-) 女,硕士,工程师。主要研究方向:整体壁板成形技术。
Tel:010*********
E2mail:huangxia@https://www.doczj.com/doc/4d9215491.html,
(责任编辑:蔡斐,杨冬)
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1.常用的力学性能判据各用什么符号表示它们的物理含义各是什么 塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性 金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。 工程材料的发展趋势
据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 材料的凝固理论 凝固：由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑； 将生长成为光滑的树枝； 大部分金属属于此类 光滑界面：微观光滑、宏观粗糙； 将生长成为有棱角的晶体； 非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类 偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 铸件凝固组织：宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况，铸件的凝固组织是由合金的成分和铸造条件决定的。 铸件的宏观组织一般包括三个晶区：表面的细晶粒区、柱状晶粒区和内部等轴晶区。 金属塑性成形指利用外力使金属材料产生塑性变形，使其改变形状、尺寸和改善性能，从而获得各种产品的加工方法。 主要应用： （1）生产各种金属型材、板材、线材等； （2）生产承受较大负荷的零件，如曲轴、连杆、各种工具等。 金属塑性成形特点
教学难点与重点： 难点： 《产品逆向工程技术》教案 共 页 第 页 授课教师: 教研室： 备课日期： 年 月 日 课 题： 教 学 准 备： 教学目的与要求： 授 课 方 式： 项目四 快速成型技术认识 任务一 认识快速成型技术 PPT 掌握快速成型技术的原理、工作流程和特点。 讲授（90＇） 重点：快速成型技术的原理、工作流程和特点。 教 学 过 程： 上节课回顾→讲授课题→课堂小结
“ “ 张家界航院教案 第 页 上节课回顾： 讲授课题： 项目四 快速成型技术认识 通过前面的几节课我们学习了什么是逆向工程。通过逆向工程技术， 企业可以迅速的设计出符合当前流行趋势，以及符合人们消费需求的产品， 快速抢占市场。市场这块蛋糕就那么大，谁先抢到谁先吃，后来的就只能 看别人吃。现在的企业发展战略已经从以前的“如何做的更多、更好、更 便宜”转变成了“如何做的更快”。所以快速的响应市场需求，已经是制 造业发展的必经之路。 但是一件产品是不是设计出来就完事了？从设计到产品，中间还有一 个制造的过程，逆向工程解决了快速设计的问题，但是如果在制造加工阶 段耗费太长的时间，最后依然是无法快速的响应市场。尤其是在加工复杂 薄壁零件的时候，往往加工一件零件的周期要好几周，甚至几个月才能完 成，比如飞机发动机上的涡轮，加工周期要 90 天。 怎么解决这个问题呢？这就要用到今天我们这节课要讲的内容：快速 成型技术。快速成型技术就是在这种背景需求下发展起来的一种新型数字 化制造技术，利用这项技术可以快速的将设计思想转化为具有结构和功能 的原型或者是直接制造出零部件，以便可以对设计的产品进行快速评价、 修改。按照以往的技术，在生产一件样品的时候，要么开模、要么通过复 杂的机加工艺来生产，这样不管是从成本的角度还是时间的角度来讲，都 会带来成本的提高。而快速成型技术可以极大地缩短新产品的开发周期， 降低开发成本，最大程度避免产品研发失败的风险，提高了企业的竞争力。 任务一 认识快速成型技术 快速成型技术（Rapid Prototype ，简称 RP)有许多不同的叫法，比如 “3D 打印”( 3D printing)、分层制造”( layered manufacturing ，LM) 、增材制 造”（ additive manufacturing ，AM) 等。同学们最熟悉的应该就是“3D 打 印”，其实刚开始的时候，3D 打印本是特指一种采用喷墨打印头的快速成 型技术，演变至今，3D 打印成了所有快速成型技术的通俗叫法，但是现在 在学术界被统一称为“增材制造”。 增材制造是一种能够不使用任何工具（模具、各种机床），直接从三 维模型快速地制作产品物理原型也就是样件的技术，可以使设计者在产品 的设计过程中很少甚至不需要考虑制造工艺技术的问题。使用传统机加的 方法来加工零件时，在设计阶段设计师就需要考虑到零件的工艺性，是不 是能够加工出来。对于快速成型技术来讲，任意复杂的结构都可以利用它 的三维设计数据快速而精确的制造出来，解决了许多过去难以制造的复杂 结构零件的成型问题，实现了“自由设计，快速制造”。 一、物体成型的方式 之所以叫“增材制造”很好理解就是通过“堆积”材料的方式进行制 造。与之相应的还有“减材制造”和“等材制造”。在现代成型学的观点 中，物体的成型方式可分以下几类：
快速成型技术的应用与发展前景 一．什么是快速成型技术 快速成形技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。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。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。 二．快速成型技术的产生背景 (1)随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈，产品的开发速度日益成为主要矛盾。在这种情况下，自主快速产品开发(快速设计和快速工模具)的能力(周期和成本)成为制造业全球竞争的实力基础。 (2)制造业为满足日益变化的用户需求，要求制造技术有较强的灵活性，能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本。因此，产品的开发速度和制造技术的柔性就十分关键。 (3)从技术发展角度看，计算机科学、CAD技术、材料科学、激光技术的发展和普及为新的制造技术的产生奠定了技术物质基础。 三．快速成形技术的特点 快速成型技术具有以下几个重要特征： l ）可以制造任意复杂的三维几何实体。由于采用离散／堆积成型的原理．它将一个十分复杂的三维制造过程简化为二维过程的叠加，可实现对任意复杂形状零件的加工。越是复杂的零件越能显示出 RP 技术的优越性此外， RP 技术特别适合于复杂型腔、复杂型面等传统方法难以制造甚至无法制造的零件。 2 ）快速性。通过对一个 CAD 模型的修改或重组就可获得一个新零件的设计和加工信息。从几个小时到几十个小时就可制造出零件，具有快速制造的突出特点。 3 ）高度柔性。无需任何专用夹具或工具即可完成复杂的制造过程，快速制造工模具、原型或零件。 ４）技术高度集成性。RP技术是计算机、数控、激光、材料和机械等技术的综合集成。CAD技术通过计算机进行精确的离散运算和繁杂的数据转换，实现零件的曲面或实体造型，数控技术为高速精确的二维扫描提供必要的基础，这又是以精确高效堆积材料为前提的，激光器件和功率控制技术使材料的固化、烧结、切割成为现实。快速扫描的高分辨率喷头为材料精密堆积提供了技术保证术产生背景。 ５）快速响应性。快速原型零件制造从CAD设计到原型 (或零件 )的加工完毕，只需几个小时至几十个小时，复杂、较大的零部件也可能达到几百小时，但从总体上看，速度比传统成形方法要快得多。尤其适合于新产品的开发，RP技术已成为支持并行工程和快速反求设计及快速模具制造系统的重要技术之一
材料成形技术基础第一章 1-1 一、铸造的实质、特点与应用 铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中，冷却后获得逐渐的工艺方法。 1、铸造的实质 利用了液体的流动形成。 2、铸造的特点 A适应性大（铸件重量、合金种类、零件形状都不受限制）； B成本低 C工序多，质量不稳定，废品率高 D力学性能较同样材料的锻件差。力学性能差的原因是：铸造毛胚的晶粒粗大，组织疏松，成分不均匀 3、铸造的应用 铸造毛胚主要用于受力较小，形状复杂（尤其是腔内复杂）或简单、重量较大的零件毛胚。 二、铸造工艺基础 1、铸件的凝固 （1）铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程。它由晶核的形成和长大两部分组成。通常情况下，铸件的结晶有如下特点： A以非均质形核为主 B以枝状晶方式生长为主。 结晶过程中，晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素，因此可通过增加晶核数目来细化晶粒。晶体生长方式决定了最终的晶体形貌，不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或混合组织等。 （2）铸件的凝固方式 逐渐的凝固方式有三种类型：A逐层凝固B糊状凝固C中间凝固 2、合金的铸造性能 （1）流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力，是合金本身的性能。它反映了液态金属的充型能力，但液态金属的充型能力除与流动性有关，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关，是各种因素的综合反映。 生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手： A选择靠近共晶成分的趋于逐层凝固的合金，它们的流动性好； B 提高浇注温度，延长金属流动时间； C 提高充填能力 D 设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时阻力。 （2）收缩性 A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中。对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有，液固界面泾渭分明，已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充，如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充，就会在该处形成一个集中的缩孔。适当控制凝固顺序，让铸件按远离冒口部分最先凝固，然后朝冒口方向凝固，最后才是冒口本身的凝固（即顺序凝固方式），就把缩孔转移到最后凝固的部位——冒口中去，而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。 具有宽结晶温度范围，趋于糊状凝固的合金，由于液固两相共存区很宽甚至布满整个断
第二讲：整体思想在初中数学中的应用 【写在前面】 整体思想，就是在研究和解决有关数学问题时，通过研究问题的整体形式、整体结构、整体特征，从而对问题进行整体处理的解题方法．从整体上去认识问题、思考问题，常常能化繁为简、变难为易，同时又能培养学生思维的灵活性、敏捷性．整体思想的主要表现形式有：整体代入、整体加减、整体代换、整体联想、整体补形、整体改造等等．在初中数学中的数与式、方程与不等式、函数与图象、几何与图形等方面，整体思想都有很好的应用，因此，每年的中考中涌现了许多别具创意、独特新颖的涉及整体思想的问题，尤其在考查高层次思维能力和创新意识方面具有独特的作用． 【例题精讲】 一．数与式中的整体思想 例1.已知114a b -=，则2227a ab b a b ab ---+的值等于（ ） A.6 B.6- C.125 D.27- 分析：根据条件显然无法计算出a ，b 的值，只能考虑在所求代数式中构造出11a b -的形式，再整体代入求解． 解：112242b 6112272(4)7 2()7a ab b a a b ab b a ------===-+?-+-+ 说明：本题也可以将条件变形为4b a ab -=，即4a b ab -=-，再整体代入求解． 例2．已知代数式25342 ()2x ax bx cx x dx ++++，当1x =时，值为3，则当1x =-时，代数式的值为 解：因为当1x =时，值为3，所以 231a b c d +++=+，即11a b c d ++=+，从而，当1x =-时，原式()21211a b c d -++=+=-+=+ 例3．已知2002007a x =+，2002008b x =+，2002009c x =+，求多项式222a b c ab bc ac ++---的值． 分析：要求多项式的值，直接代入计算肯定不是最佳方案，注意到222a b c ab bc ac ++---2221()()()2 a b b c c a ??=-+-+-??，只要求得a b -，b c -，c a -这三个整体的值，本题的计算就显得
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,西安交通大学机械学院,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内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内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:可在短时间内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，以在最短时间内完成设计的最佳化。 (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内,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,
几种常见的快速成型技术 一、FDM 丝状材料选择性熔覆（Fused Deposition Modeling）快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法，简称FDM。 丝状材料选择性熔覆的原理室，加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动。热塑性丝状材料（如直径为1.78mm的塑料丝）由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热和溶化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。 这种工艺方法同样有多种材料选用，如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，小型系统可用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。但仍需对整个截面进行扫描涂覆，成型时间长。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。由于甲基丙烯酸ABS（MABS）材料具有较好的化学稳定性，可采用加码射线消毒，特别适用于医用。但成型精度相对较低，不适合于制作结构过分复杂的零件。 FDM快速原型技术的优点是： 1、制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的危险。 2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。 3、可快速构建瓶状或中空零件。 4、原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。 5、原材料费用低，一般零件均低于20美元。 6、可选用多种材料，如可染色的ABS和医用ABS、PC、PPSF等。 FDM快速原型技术的缺点是： 1、精度相对国外SLA工艺较低，最高精度0.127mm。 2、速度较慢。 二、SLA 光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereolithography）原理的一种工艺，简称SLA，也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。 在树脂液槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的激光束，在计算机的控制下，按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描，使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面轮廓的塑料薄片。然后，工作台下降一层薄片的高度，以固化的塑料薄片就被一层新的液态树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，新固化的一层牢固的粘结在前一层上，如此重复不已，知道整个产品成型完毕。最后升降台升出液体树脂表面，即可取出工件，进行清洗和表面光洁处理。 光敏树脂选择性固化快速原型技术适合于制作中小形工件，能直接得到塑料产品。主要用于概念模型的原型制作，或用来做装配检验和工艺规划。它还能代替腊模制作浇铸模具，以及作为金属喷涂模、环氧树脂模和其他软模的母模，使目前较为成熟的快速原型工艺。 SLA快速原型技术的优点是： 1、需要专门实验室环境，维护费用高昂。 2、系统工作相对稳定。 3、尺寸精度较高，可确保工件的尺寸精度在0.1mm（但，国内SLA精度在0.1——0.3mm之间，并且存在一定的波动性）。 4、表面质量较好，工件的最上层表面很光滑，侧面可能有台阶不平及不同层面间的曲面不平。 5、系统分辨率较高。
整体思想应用举例 河北省黄骅市羊二庄中学 张振兴 在我们初一学习的《二元一次方程组》这一章中，整体思想有广泛的的应用. 一、用于解方程组 例1 解方程组???2002x+2003y=2001①2003x+2002y=2004② 分析：如果选用代入法解答，比如由①得，x= 2001- 2003y 2002 ,再代入②，得 2003×（2001- 2003y 2002 ）+2002y=2004 解答起来十分麻烦. 如果选用加减法，比如，①×2003- ②×2002，可以消去x ，得 2003×2003y-2002×2002y=2001×2003- 2004×2002 形式也很复杂，不易求解. 注意到两个方程的系数正好对调这一特征，先将两方程相加，①+②，得 4005x + 4005y = 4005 化简，得 x+y=1 ③ 再将两方程相减，① - ②，得 -x + y = - 3 化简，得 x-y=3 ④ 由③、④组成方程组，得 ???x + y =1 ③x - y =3 ④ 对于这个方程组，不难解得 ???x = 2y = -1 例2 解方程组?????x+y-z=11① y+z-x=5 ②z+x-y=1 ③ 分析：注意到此方程组中的数据具有轮换特征，可将三个方程相加，①+②+③，得
x+y+z=17 ④ ④-①,得 z = 3; ④-②,得 x = 6; ④-③,得 y = 8. 所以，原方程组的解为 ?????x = 6 y = 8z = 3 例3（1998年广东省中考题）如果关于x 、y 的二元一次方程组???3x-ay = 162x+by = 15 的解是???x=7y=1 ，那么关于x 、y 的二元一次方程组???3(x+y)-a(x-y)=162(x+y)+b(x-y)=15 的解是_____. 分析：如果把???x=7y=1 代入???3x-ay = 162x+by = 15 ，解出a 、b 的值，再代入???3(x+y)-a(x-y)=162(x+y)+b(x-y)=15 ，进而求解，虽然可行，但很繁琐。如果采用整体思想，视???3(x+y)-a(x-y)=162(x+y)+b(x-y)=15 中的x+y=m ，x-y=n ，则此方程变形为???3m-an=162m+bn=15 .则对照第一个方程，把m 看作第一个方程中的x ，把n 看作第一个方程中的y ，可知???m=7n=1 ，即???x+y=7x-y=1 ，容易解得第二个方程的解为???x=4y=3 . 既避免了求a 、b 的值，又简化了方程组，直接简便。 二、用于求代数式的值 例4（2002年江苏省镇江市中考题）已知二元一次方程组为???2x + y = 7①x + 2y = 8② ，则x-y=_________, x+y=_________. 分析：若直接解出x 与y 的值，再代入所求代数式，虽然能求得结果，但很费力. 仔细观察两个方程，会发现具有例1所讲特征. 于是，仿照例1，有 ①-②，得 x - y = - 1 ①+②，得 3x + 3y = 15 化简，得 x+y=5 例5（2001年湖南省邵阳市中考题）方程组???ax+by=4bx+ay=5 的解是???x=2y=1 ,则a+b=____. 分析：把解代入原方程组，得???2a+b=42b+a=5 , 两方程相加，得3a+3b=9,所以a +b=3. 三、用于列方程组解应用题
科学实践 摘要：快速成型技术兴起于20世纪80年代，是现代工业发展不可或缺的一个重要环节。本文介绍了快速成型技术的产生、技术原理、工艺特点、设备特点等方面，同时简述快速成型技术在国内的发展历程。 关键词：快速成型烧结固化叠加发展服务 0引言 在现代市场经济全球一体化背景下的今天，企业要在竞争日益激烈的市场经济中掌握先机，占据有利地位，需要有技术和产品上的创新，把握并引导市场的发展方向。与此同时，对于市场的需求，企业需要做出快速的响应，切合当前需求，而现有的常规技术手段已经不能对市场的需求做出最快的反应。与此同时快速制造技术的快速发展，体现了现代先进制造技术对全球制造业的支撑，通过应用快速成型技术企业能迅速响应市场需求，最快速度的抢占新兴市场。企业需要通过采用快速成型技术来降低开发、生产成本、缩短研发周期、提高市场快速响应能力，保持强大的市场竞争力。 1快速成形技术的产生 快速原型（Rapid Prototyping，RP）技术，又称快速成形技术，是当今世界上飞速发展的制造技术之一。快速成形技术最早产生于二十世纪70年代末到80年代初，美国3M公司的阿伦赫伯特于1978年、日本的小玉秀男于1980年、美国UVP公司的查尔斯胡尔1982年和日本的丸谷洋二1983年，在不同的地点各自独立地提出了RP的概念，即用分层制造产生三维实体的思想。查尔斯胡尔在UVP的继续支持下，完成了一个能自动建造零件的称之为Stere-olithography Apparatus(SLA)的完整系统SLA-1，1986年该系统获得专利，这是RP发展的一个里程碑。同年，查尔斯胡尔和UVP的股东们一起建立了3D System公司。与此同时，其它的成形原理及相应的成形系统也相继开发成功。1984年米歇尔法伊杰提出了薄材叠层（Laminated Object Manufacturing，以下简称LOM）的方法，并于1985年组建Helisys公司，1992年推出第一台商业成形系统LOM-1015。1986年，美国Texas大学的研究生戴考德提出了选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，简称SLS)的思想，稍后组建了DTM公司，于1992年开发了基于SLS的商业成形系统Sinter-station。斯科特科瑞普在1988年提出了熔融成形(Fused Deposi-tion Modeling，简称FDM)的思想，1992年开发了第一台商业机型3D-Modeler。 自从80年代中期SLA光成形技术发展以来到90年代后期，出现了几十种不同的RP技术，但是SLA、SLS和FDM几种技术，目前仍然是RP技术的主流，最近几年LJP（立体喷墨打印）技术发展迅速，以色列、美国、日本等国的RP设备公司都力推此类技术设备。 2快速成型技术特点 RP技术与传统制造方法（即机械加工）有着本质的区别，它采用逐渐增加材料的方法（如凝固、焊接、胶结、烧结、聚合等）来形成所需的部件外型，由于RP技术在制造产品的过程中不会产生废弃物造成环境的污染，（传统机械加工的冷却液等是污染环境的），因此在当代讲究生态环境的今天，这也是一项绿色制造技术。 RP技术集成了CAD、CAM、激光技术、数控技术、化工、材料工程等多项技术，解决了传统加工制造中的许多难题。 RP技术的基本工作原理是离散与堆积，在使用该技术时，首先设计者借助三维CAD或者通过逆向工程所采集的几何数据，建立数 字化模型，这是完成快速成型制造的一项基本条件，借助现有的主流三维设计软件建立三维模型，再经过三维CAD导出相应的文件格式输入快速成型机当中，通过逐点、逐面进行三维的立体堆积，部件完成后，再经过必要的后续处理，使完成的部件在性能、形状尺寸、外观上等方面达到设计要求。 RP技术的特点 从原理上说，应用RP技术来进行产品制造，可以忽略产品部件的外形复杂程度(这也是与传统机械加工方式制造产品的最大区别之一)，原材料的利用率接近100%，制造精度最高可达0.01mm。 RP技术的主要特点有： 2.1制造快速 RP技术是并行工程中进行复杂原型或者零件制造的有效手段，能使产品设计和模具生产同步进行，从而提高企业研发效率，缩短产品设计周期，极大的降低了新品开发的成本及风险，对于外形尺寸较小，异形的产品尤其适用。 2.2CAD/CAM技术的集成 设计制造一体化一直来说是现在的一个难点，计算机辅助工艺（CAPP）在现阶段由于还无法与CAD、CAM完全的无缝对接，这也是制约制造业信息化一直以来的难点之一，而快速成型技术集成CAD、CAM、激光技术、数控技术、化工、材料工程等多项技术，使得设计制造一体化的概念完美实现。 2.3完全再现三维数据 经过快速成型制造完成的零部件，完全真实的再现三维造型，无论外表面的异形曲面还是内腔的异形孔，都可以真实准确的完成造型，基本上不再需要再借助外部设备进行修复。 2.4成型材料种类繁多 到目前为止，各类RP设备上所使用的材料种类有很多，树脂、尼龙、塑料、石蜡、纸以及金属或陶瓷的粉末，基本上满足了绝大多数产品对材料的机械性能需求。 2.5创造显著的经济效益 与传统机械加工方式比较，开发成本上节约10倍以上，同样，快速成型技术缩短了企业的产品开发周期，使的在新品开发过程中出现反复修改设计方案的问题大大减少，也基本上消除了修改模具的问题，创造的经济效益是显而易见的。 2.6应用行业领域广 RP技术经过这些年的发展，技术上已基本上形成了一套体系，同样，可应用的行业也逐渐扩大，从产品设计到模具设计与制造，材料工程、医学研究、文化艺术、建筑工程等等都逐渐的使用RP技术，使得RP技术有着广阔的前景。 3现阶段主流的RP工艺方法介绍 3.1SLA（立体光造型技术） 立体光造型技术是典型的逐层制造法，采用光敏树脂（聚丙烯酸脂）为原料，紫外激光在工控机的控制下根据零件的分层截面信息，在光敏树脂等相应材料的液面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂经过光聚合反应而固化，形成零件的一个分层截面，一层固化好后工作平台下降一个分层厚的距离，以便在先前固化好的零件分层截面是重新涂抹一层新的液态树脂，然后工控机控制激光再扫描下一分层截面，层与层之间也因此而紧密连接在一起没有缝隙。如此反复直至 快速成型技术及在我国的发展罗庚（贵阳生产力促进中心快速成型服务中心） 第一手的测试数据。树立典型，用第一手的数据和直接的经济效率吸取使用单位，使使用单位对锅炉节能降耗改造工程的作用和意义有更直接的认识，吸引其主动开展改造工程，为以后大规模的节能工作打下坚实的基础。 3.5质监系统应强化对工业锅炉节能降耗工作的监管和技术指导与服务。切实加强锅炉给水水质监管，做好水处理设备投入和水处理人员的培训，保障锅炉给水水质指示达到GB1576《工业锅炉水质》标准要求，防止锅炉结垢。 参考文献： [1]颜曙光.浅析工业锅炉节能减排.中小企业管理与科技.2009.(6). [2]陈听宽.节能原理与技术[M].北京.机械工业出版社.1998. [3]刘茂俊.燃煤工业锅炉节煤实用技术[M].北京.中国电力出版社.2000. （上接第165页） 166
第二章铸造成形 问答题： 合金的流动性（充型能力）取决于哪些因素？提高液态金属充型能力一般采用哪些方法？答：因素及提高的方法： （1）金属的流动性：尽量采用共晶成分的合金或结晶温度范围较小的合金，提高金属液的品质； （2）铸型性质：较小铸型与金属液的温差； （3）浇注条件：合理确定浇注温度、浇注速度和充型压头，合理设置浇注系统； （4）铸件结构：改进不合理的浇注结构。 影响合金收缩的因素有哪些？ 答：金属自身的化学成分，结晶温度，金属相变，外界阻力（铸型表面的摩擦阻力、热阻力、机械阻力） 分别说出铸造应力有哪几类？ 答：（1）热应力（由于壁厚不均、冷却速度不同、收缩量不同） （2）相变应力（固态相变、比容变化） （3）机械阻碍应力 铸件成分偏析分为几类？产生的原因是什么？ 答：铸件成分偏析的分类：（1）微观偏析 晶内偏析：产生于具有结晶温度范围能形成固溶体的合金内。（因为不平衡结晶） 晶界偏析：（原因：(两个晶粒相对生长，相互接近、相遇；(晶界位置与晶粒生长方向平行。）（2）宏观偏析 正偏析（因为铸型强烈地定向散热，在进行凝固的合金内形成一个温度梯度） 逆偏析 产生偏析的原因：结晶速度大于溶质扩散的速度 铸件气孔有哪几种？ 答：侵入气孔、析出气孔、反应气孔 如何区分铸件裂纹的性质（热裂纹和冷裂纹）？ 答：热裂纹：裂缝短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化颜色 冷裂纹：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。 七：什么是封闭式浇注系统？什么是开放式浇注系统？他们各组元横截面尺寸的关系如何？答：封闭式浇注系统：从浇口杯底孔到内浇道的截面逐渐减小，阻流截面在直浇道下口的浇注系统。(ΣF内<ΣF横
整体思想在初中数学中的应用 整体思想是初中数学中的一种严重思想，贯穿于初中数学教学的各个阶段，是解决好数学问题的一种严重策略. 所谓整体思想，就是在研究和解决有关数学问题时，通过研究问题的整体形式、整体结构、整体特征，从而对问题进行整体处理的解题方法.整体思想涉及的形式较多，这里就通过整体思想在初中数学解题过程中的几种多见应用方法加以举例分析，让我们进一步感受、理解和掌握整体思想的解题技巧，以提高自己的解题能力. 一、整体思想在求代数式的值中的应用 例1：已知a-a-1=0，求a+2a+2012的值. 分析：此题若先从已知条件a-a-1=0中解出a的值，然后代入代数式求解，尽管理论上是正确的，但解答相当麻烦且很困难.若注意到所求代数式与方程的关系，将a-a-1=0转化为a-a=1，再把a-a看做一个整体，用整体思想进行分析求解，则解题会变得简单、简易. 解：∵a-a-1=0 ∴a-a=1 ∴a+2a+2012=a+a+（a+a）-a+2012 =a（a+a）+（a+a）-a+2012 =（a+a）（a+1）-a+2012 =1×（a+1）-a+2012 =2013 例2：已知x=2时，ax+bx+cx-8=10.求当x=-2时，代数式ax+bx+cx-8的值. 分析：由于ax+bx+cx中的x的指数均为奇数，故当x=2和x=-2时，它的值恰好互为相反数，从而可用整体代入的方法求得代数式的值.
解：当x=2时，∵ax+bx+cx-8=10，∴32a+8b+2c=18.①当x=-2时，ax+bx+cx-8=（-2）a+（-2）b+（-2）c-8=-（32a+8b+2c）-8. 将①式整体代入，得到-（32a+8b+2c）-8=-18-8=-26.故当x=2时，代数式ax+bx+cx-8的值为-26. 二、整体思想在因式分解中的应用 例3：因式分解：（a+2a+2）（a+2a+4）+1. 分析：对于这类题目，学生很简易先做整式乘法，把式子（a+2a+2） （a+2a+4）+1展开后得到a+4a+10a+12a+9，要把这个多项式进行因式分解，就必须恰当地运用拆项和乘法公式，这是何等的困难.仔细观察可以发现式子中前一项的两个因式中都含有式子a+2a，如果我们把a+2a看成一个整体，展开后就可以得到一个关于a+2a的二次三项式，问题就迎刃而解了.解：（a+2a+2） （a+2a+4）+1 =[（a+2a）+2][（a+2a）+4]+1 =（a+2a）+4（a+2a）+2（a+2a）+8+1 =（a+2a）+6（a+2a）+9 =（a+2a+3） 三、整体思想在解方程或方程组中的应用 例4：解方程：（x-1）-5（x-1）+4=0. 分析：如果我们去括号，整理后得到的将是关于x的高次方程x-7x+10=0，要直接解这个方程难度很大.这时我们可以将x-1视为一个整体，设x-1=y，运用整体思想来分析，就可以化难为易. 解：设x-1=y，则原方程可化为 y-5y+4=0 解得y=1，y=4.
快速成型技术的发展和应用 摘要：科技飞速发展的今天，人类对制造业也提出了更高的要求，行业竞争也日趋激烈。 快速成型技术也应运而生，并且展现了它强大的生命力和广阔的应用前景。目前，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。 The rapid development of science and technology today, the human is put forward higher requirements on manufacturing, industry competition is increasingly fierce. Rapid prototyping technology also arises at the historic moment, and shows its strong vitality and broad application prospects. At present, the modelling of rapid prototyping technology has been in the industry, machinery manufacturing, aerospace, military, architecture, film and television, home appliances, light industry, medicine, archaeology, cultural art, sculpture, jewelry, and other fields has been widely used. And with the development of the technology itself, and will continue to expand its application field. 关键词：快速成型，堆积法，高集成性、高柔性、高速性，自动、直接、快速、精确。 前言： 21世纪是以知识经济和信息社会为特征的时代，随着科学技术的发展和社会需求的多样化，全球统一市场和经济全球化的逐步形成，产品的竞争更加激烈。在工业化的国家中，60%—80%的财富是由制造业提供的。制造业是衡量一个国家实力水平的重要标志之一，也是创造社会财富和国民经济赖以生存发展的重要支柱产业。 现代制造已不仅仅是机械制造，而且具有大制造，全过程，多科学的新特点。大制造应包括机电产品的制造，工业流程制造，材料科学制造等等，所以它是一个广义的制造概念。 我国在先进制造技术方面和国外有比较大的差距，特别是我国制造业的自动化，信息化水平不高。大力发展和应用先进制造技术，勇气改造传统产业和形成高技术，提升我国制造业得产业结构，产品结构和组织结构，增强其技术创新能力，产品开发，和市场竞争能力。是制造业，特别是机械制造业走出困局的关键性措施。这样才能保证我们世界工厂地位的确立，实现由制造业大国向制造业强国的转变。 快速成型技术的诞生 快速成型技术作为一个专用名词在20世纪80年代末期，美国为了加强其制造业的竞争力与促进国民经济的增长，根据其制造业面临的挑战与机遇，并对其制造业存在的问题进行深刻反省提出来的。快速成型技术是集成制造技术，电子技术，信息技术，自动化技术，能源晕技术，材料科学以及现在管理技术等众多技术的交叉，融合和渗透而发展起来的，涉及到制造业中的产品设计，加工装配，检验测试，经营管理等产品生命周期全过程，已实现优质，高效，低耗，清洁，灵活生产，提高对动态多变，细分的市场的适应能力和竞争能力的一项综合技术。 快速成型技术是顺应这一潮流而出现的先进制造技术，它能自动，直接，快速，精确的将设计思想物转化具有一定功能的原型或直接制造零件，快速成型技术是先进制造技术的重要组成部分，也是制造技术在制造理论的一次革命性飞跃，快速成型技术目前在美国，欧洲，日本等地已被广泛应用，受到制造业界及各类用户的普遍重视。 世界上第一台快速成形机于自1988年诞生于美国。快速成型制造技术是国外20世纪80年
材料成形技术基础复习题 一、填空题 1、熔模铸造的主要生产过程有压制蜡模，结壳，脱模，造型，焙烧和浇注。 2、焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等。 3、接的主要缺陷有气孔，固体夹杂，裂纹，未熔合，未焊透，形状缺陷等。 4、影响陶瓷坯料成形性因素主要有胚料的可塑性，泥浆流动性，泥浆的稳定性。 5、焊条药皮由稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂和粘结剂组成。 6、常用的特种铸造方法有：熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、低压铸造和陶瓷型铸造等。 7、根据石墨的形态特征不同，可以将铸铁分为普通灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁等。 二、单项选择题 1.在机械性能指标中，δ是指( B )。 A.强度 B.塑性 C.韧性 D.硬度 2.与埋弧自动焊相比，手工电弧焊的优点在于( C )。 A.焊接后的变形小 B.适用的焊件厚 C.可焊的空间位置多 D.焊接热影响区小 3.A3钢常用来制造( D )。 A.弹簧 B.刀具 C.量块 D.容器 4.金属材料在结晶过程中发生共晶转变就是指( B )。 A.从一种液相结晶出一种固相 B.从一种液相结晶出两种不同的固相 C.从一种固相转变成另一种固相 D.从一种固相转变成另两种不同的固相 5.用T10钢制刀具其最终热处理为( C )。 A.球化退火 B.调质 C.淬火加低温回火 D.表面淬火 6.引起锻件晶粒粗大的主要原因之一是( A )。 A.过热 B.过烧 C.变形抗力大 D.塑性差 7.从灰口铁的牌号可看出它的( D )指标。 A.硬度 B.韧性 C.塑性 D.强度 8.“16Mn”是指( D )。 A.渗碳钢 B.调质钢 C.工具钢 D.结构钢 9.在铸造生产中，流动性较好的铸造合金( A )。 A.结晶温度范围较小 B.结晶温度范围较大 C.结晶温度较高 D.结晶温度较低 10.适合制造齿轮刀具的材料是( B )。 A.碳素工具钢 B.高速钢 C.硬质合金 D.陶瓷材料 11.在车床上加工细花轴时的主偏角应选( C )。 A.30° B.60° C.90° D.任意角度 12.用麻花钻加工孔时，钻头轴线应与被加工面( B )。 A.平行 B.垂直 C.相交45° D.成任意角度 三、名词解释 1、液态成型液态成型是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成型方法。金属的液体成型也称为铸造。 2、焊缝熔合比熔焊时，被熔化的母材金属部分在焊道金属中所占的比例，叫焊缝的熔合比。 3、自由锻造利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻 4、焊接裂纹在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏，形成新的界面所产生的缝隙称为焊接裂纹。 5、金属型铸造用重力浇注将熔融金属浇入金属铸型（即金属型）中获得铸件的方法。 四、判断题： 1、铸造的实质使液态金属在铸型中凝固成形。（√） 2、纤维组织使金属在性能上具有了方向性。（√） 3、离心铸造铸件内孔直径尺寸不准确，内表面光滑，加工余量大。（×）