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一、技術(shù)概述 近凈成形技術(shù)是指零件成形后，僅需少量加工或不再加工，就可用作機械構件的成形技術(shù)。它是建立在新材料、新能源、機電一體化、精密注塑件模具技術(shù)、計算機技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、數值分析和模擬技術(shù)等多學(xué)科高新技術(shù)成果基礎上，改造了傳統的毛坯成形技術(shù)，使之由粗糙成形變?yōu)閮?yōu)質(zhì)、高效、高精度、輕量化、低成本的成形技術(shù)。它使得成形的機械構件具有精確的外形、高的尺寸精度、形位精度和好的表面粗糙度。該項技術(shù)包括近凈形鑄造成形、精確塑性成形、精確連接、精密熱處理改性、表面改性、高精度注塑件模具等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，并且是新工藝、新裝備、新材料以及各項新技術(shù)成果的綜合集成技術(shù)。 二、現狀及國內外發(fā)展趨勢 從七十年代以來(lái)，各工業(yè)發(fā)達國家政府與工業(yè)界對近凈成形技術(shù)投入了大量資金和人力，使這項技術(shù)得到很快發(fā)展，由于這項技術(shù)對市場(chǎng)競爭能力的突出貢獻，被美國、日本政府和注塑件加工廠(chǎng)列為九十年代影響競爭能力的關(guān)鍵技術(shù)，其產(chǎn)值增長(cháng)幅度也遠高于制造業(yè)產(chǎn)值增長(cháng)幅度。主要發(fā)展趨勢有： 1.不斷開(kāi)發(fā)近凈成形新技術(shù) 工業(yè)發(fā)達國家一直致力于開(kāi)發(fā)近凈成形新技術(shù)，在本專(zhuān)題所涉及的各件領(lǐng)域都有很大進(jìn)展，因而近凈形成形所占比重和成形件精度以及成形零件的復雜程度都有很大提高。例如汽車(chē)缸體鑄件已經(jīng)做到壁厚在3～4mm，轎車(chē)齒輪已有很多可以采用冷擠壓生產(chǎn)，齒形不再加工。轎車(chē)等速萬(wàn)向節零件是很復雜的零件，已經(jīng)可以采用精確的塑性成形技術(shù)來(lái)生產(chǎn)。轎車(chē)連桿不僅尺寸精度高，重量偏差也小，轎車(chē)連桿重量精度已經(jīng)可以控制在3～4%以下，這些技術(shù)都推動(dòng)了轎車(chē)自重降低和性能提高，隨著(zhù)成形精度提高已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一大批近凈成形工藝技術(shù)。新材料的發(fā)展推動(dòng)了新的成形技術(shù)研究開(kāi)發(fā)，高密度能源（激光、等離子束、電子束等）的發(fā)展和用于近凈成形，也推出了一批新的近凈成形工藝。所有這些都使這項技術(shù)形成了五彩紛呈、競相發(fā)展的局面。在我國近凈成形技術(shù)在整個(gè)成形制造生產(chǎn)中所占比重還比較低，成形件精度總體水平平均要比發(fā)達國家低1～2個(gè)等級，一些新技術(shù)只有少數注塑件加工廠(chǎng)采用，不少復雜難成形件我國還不能生產(chǎn)，部分先進(jìn)成形設備、機械手機器人，很大一部分高水平自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)國內還不能成套提供，因此總體水平要比國外落后15～25年。 2.應用工藝模擬技術(shù)，優(yōu)化凈成形工藝參數 傳統的成形技術(shù)是建立在經(jīng)驗和實(shí)驗數據基礎上的技術(shù)，制定一個(gè)新的零件成形工藝在生產(chǎn)時(shí)往往還要進(jìn)行大量修改調試。計算機和計算技術(shù)發(fā)展，特別是非線(xiàn)性問(wèn)題的計算技術(shù)發(fā)展，使成形過(guò)程的模擬分析和優(yōu)化成為可能，國外通過(guò)大量工作已經(jīng)形成鑄造、鍛造、復蓋件沖壓、注塑件模具CAD/CAM等多項商業(yè)軟件，有力推動(dòng)了近凈成形技術(shù)發(fā)展，我國在模擬分析研究方面已經(jīng)做了不少工作，但力量分散，每個(gè)單位的投入都不足，單項研究多，成為商品軟件的很少，現在國外成形軟件相繼進(jìn)入國內市場(chǎng)，也暴露出成本高、不適合國情等問(wèn)題。如何組織國內力量。從國情出發(fā)，把優(yōu)勢單位組織起來(lái)，開(kāi)展工藝模擬和優(yōu)化工作，開(kāi)發(fā)先進(jìn)適用軟件，是當前應當解決的問(wèn)題。 3.不斷開(kāi)發(fā)適于近凈成形生產(chǎn)用機器人和機械手 近凈成形通常是大批量生產(chǎn)，需要建設自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，需要有相應的機械手和機器人，由于工作環(huán)境的多樣性，通常又在高溫下工作，因此近凈成形機械手和機器人與一般冷加工和裝配用的機器人有不同特點(diǎn)，在國外針對不同成形工藝需要，通過(guò)多年工作已經(jīng)掌握了一系列成形機械手和機器人的設計制造技術(shù)，我國生產(chǎn)用成形機器人和機械手除部分引進(jìn)消化發(fā)展和自行開(kāi)發(fā)能提供注塑件加工廠(chǎng)需要外，多數產(chǎn)品還需要研究開(kāi)發(fā)或通過(guò)引進(jìn)消化吸收發(fā)展，逐步形成系列化。 4.開(kāi)展并使用近凈成開(kāi)自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)和柔性生產(chǎn)線(xiàn)建線(xiàn)和控制技術(shù)，不斷提高生產(chǎn)效率 國外大批量生產(chǎn)的近凈成形多數采用了自動(dòng)線(xiàn)生產(chǎn)，因而具有生產(chǎn)率高、質(zhì)量穩定、勞動(dòng)條件好等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)發(fā)達國家這種生產(chǎn)線(xiàn)研究和建設已有幾十年歷史，并且隨著(zhù)人們對產(chǎn)品個(gè)性化的要求，已經(jīng)出現一些柔性生產(chǎn)線(xiàn)。我國一些重點(diǎn)注塑件加工廠(chǎng)在70～80年代前期依靠引進(jìn)設備陸續建立了一些近凈成形生產(chǎn)線(xiàn)，（例如70年代未期二汽購進(jìn)了德國奧姆科公司的一萬(wàn)二千噸熱模鍛壓力機生產(chǎn)自動(dòng)線(xiàn)）。其后通過(guò)引進(jìn)和自主開(kāi)發(fā)，我國在90年代初已經(jīng)能夠全部依靠國內技術(shù)和設備建設熱模鍛生產(chǎn)線(xiàn)。還有很多生產(chǎn)線(xiàn)建設技術(shù)，國內尚未掌握，在下個(gè)世紀初十年必須掌握這些技術(shù)，才能根據國內注塑件加工廠(chǎng)需求，建設不同自動(dòng)化程度的生產(chǎn)線(xiàn)和柔性生產(chǎn)線(xiàn)。 5.重視近凈成形生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制，提高質(zhì)量一致性 國外注塑件加工廠(chǎng)為了保證產(chǎn)品質(zhì)量一方面加強管理，做好生產(chǎn)全過(guò)程的質(zhì)量控制，另一方面通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化和智能控制以保證近凈成形生產(chǎn)質(zhì)量穩定，并且開(kāi)發(fā)各種在線(xiàn)檢測和無(wú)損檢測技術(shù)和儀器，并且進(jìn)行了統計過(guò)程控制技術(shù)的研究和應用，從而使成形件的質(zhì)量和精度可靠。上述幾項關(guān)鍵技術(shù)我國還有不小差距，也需要盡快掌握，從而保證最終成形件質(zhì)量。 6.發(fā)展近凈成形技術(shù)的虛擬制造和網(wǎng)絡(luò )制造 隨著(zhù)計算機及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展近年來(lái)虛擬制造和網(wǎng)絡(luò )制造在國外開(kāi)始得到重視和發(fā)展，我國近凈成形注塑件加工廠(chǎng)普遍規模較小，技術(shù)力量不足，信息不靈。由于近年來(lái)我國網(wǎng)絡(luò )信息業(yè)的迅速發(fā)展，我國一批科研機構和學(xué)校又積累了一批研究成果和軟件，如果通過(guò)協(xié)會(huì )、學(xué)會(huì )、生產(chǎn)力促進(jìn)中心多種途徑把注塑件加工廠(chǎng)和研究單位、學(xué)校組織起來(lái)，開(kāi)展虛擬制造和網(wǎng)絡(luò )制造，進(jìn)行有償服務(wù)，有可能是科研成果商品化的有效途徑，也將是提高行業(yè)整體技術(shù)水平的有效途徑。 三、“十五”目標及主要研究?jì)热? 1.目標 通過(guò)科技攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化，使近凈成形技術(shù)在主要方面能趕上或接近國際先進(jìn)水平，并在部分技術(shù)上有創(chuàng )新；通過(guò)攻關(guān)技術(shù)的成熟化、產(chǎn)業(yè)化、成套化、既可向注塑件加工廠(chǎng)提供先進(jìn)成套技術(shù)，也可提供單項技術(shù)以滿(mǎn)足注塑件加工廠(chǎng)的需要，爭取做到國內技術(shù)可滿(mǎn)足注塑件加工廠(chǎng)需求的85～90%，在大部分方向上可基本檔住成套技術(shù)裝備進(jìn)口。 2.主要研究?jì)热?（1）近凈形成形新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化：含“近凈成形鑄造”、“精確塑性成形”、“優(yōu)質(zhì)高效精確連接”、“精確熱處理改性”、“優(yōu)質(zhì)高效表面改性及涂層”、“復雜高精度注塑件模具”等技術(shù)及其綜合應用，針對上述方向中注塑件加工廠(chǎng)急需且復蓋面廣的新技術(shù)和共性技術(shù)開(kāi)展研究，提供新工藝、新方法、新裝備，積累完善的技術(shù)數據，并達到實(shí)用化。 （2）近凈成形工藝模擬分析和優(yōu)化：研究解決成形工藝模擬的關(guān)鍵技術(shù)，使三維模擬軟件完善化、成熟化、商品化，為近凈成形提供優(yōu)化的工藝參數。 （3）近凈成形生產(chǎn)線(xiàn)用機械手和機器人：研究近凈成形生產(chǎn)線(xiàn)所需典型（鍛壓、沖壓、壓鑄、焊接等）機械手和機器人，使之達到系列化、成熟化、滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)建設需要。 （4）近凈成形生產(chǎn)自動(dòng)線(xiàn)和柔性生產(chǎn)線(xiàn)建線(xiàn)技術(shù)：以工藝技術(shù)為核心研究掌握近凈形成形自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)建線(xiàn)技術(shù)，側重研究生產(chǎn)線(xiàn)控制和在線(xiàn)檢測技術(shù)，做到能根據注塑件加工廠(chǎng)生產(chǎn)綱領(lǐng)和可能提供的資金建設不同機械化、自動(dòng)化程度的生產(chǎn)線(xiàn)，也要根據發(fā)展需要，建設部分柔性生產(chǎn)線(xiàn)。 （5）生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制技術(shù)：通過(guò)在線(xiàn)智能控制技術(shù)、無(wú)損檢測技術(shù)和統計過(guò)程控制技術(shù)的研究應用，達到對近凈形成的全過(guò)程質(zhì)量控制，從而是保證最終產(chǎn)品質(zhì)量。 （6）近凈成形技術(shù)的虛擬制造和網(wǎng)絡(luò )制造技術(shù)：針對本行業(yè)中小注塑件加工廠(chǎng)多，國內注塑件加工廠(chǎng)技術(shù)水平低的特點(diǎn)，與協(xié)會(huì )、學(xué)會(huì )、生產(chǎn)力促進(jìn)中心緊密結合，建立虛擬制造和網(wǎng)絡(luò )制造系統