第一篇：數控強力成形磨床加工實例介紹

數控強力成形磨床加工實例介紹

強力成形磨削也稱為緩進給成形磨削，是一種先進的磨削工藝。這種先進工藝自上世紀60年代以來的半個多世紀中，風靡全球，長盛不衰，并且技術不斷進步。這項先進技術大大拓寬了平面的加工領域，成功地使平面磨削的加工范疇跳出“平面”，而成為表面磨削，也就是英文“surface”的概念，可以磨削形狀輪廓各異的工件。從平面到表面，這實在是一個具有重要意義的工藝革命，是一大技術創新。隨著數控技術的進步，緩進給強力成形磨削技術也得到進一步的發展，并不斷擴大和拓展應用領域，把這種先進工藝推廣到包括航天、航空、汽車、精密機械加工等工業部門，成為加工諸多新型難加工材料的重要手段。對緩進給強力成形磨削而言，某一個工件的成功磨削就能拓展一個領域，就能為這個領域的用戶承擔交鑰匙工程，在提供先進裝備的同時還提供了先進的加工工藝，為用戶創造可觀的經濟效益。

在飛機制造工業中發揮作用

在現代飛機制造工業中，有許多形狀復雜、采用各種難加工材料制成的工件，用其它機械加工方法很難進行精密加工。幾年來，杭機已為中國的國防工業、尤其是飛機制造工業提供了高技術含量的MKL7140數控雙磨頭強力成形磨床、MKL7150七軸五聯動數控強力成形磨床、MKH450成形磨削、MKL7120數控強力成形磨床等機床，用來加工飛機發動機葉片樅樹根榫齒、導向葉片圓弧葉冠、航空發動機蜂窩段圓弧面以及鎖片槽等，多次得到國家國防工業部門的表彰。

如飛機發動機葉片加工精度、形狀輪廓精度和對稱度等要求很高，葉片的互換性要求很嚴。葉片的材料一般為鎳基耐高溫合金，屬于難加工材料，用常規磨削或其它金切加工手段很難進行加工。葉片的安裝根部，一般為對稱的樅樹根形狀，兩個的對稱度要求很高，要求能一次加工成形。采用單磨頭機床就要兩次裝夾兩次加工才能完成磨削樅樹根葉片的安裝根部，這樣精度很難保證。杭機開發的MKL7140數控雙磨頭強力成形磨床已成功用于葉片加工十年。整個修整與磨削過程均由程序控制自動進行，包括冷卻液和滾輪的開停，操作者只需拆裝工件即可。針對不同型號的葉片磨削，只需更換金剛滾輪即可。批量生產中，只需對第一個葉片進行對刀調試。按照葉片榫齒磨削單邊余量2.5mm，齒部長度50mm來算。此類葉片的磨削效率為6分鐘/件。此外，這種雙磨頭強力成形磨床在汽輪機行業也得到廣泛應用。

為了提高渦輪發動機的工作效率，降低能源消耗及減少對環境的污染，近年來各國在設計制造渦輪發動機時，其各級渦輪葉片密封環組件大多采用蜂窩結構。根據每級渦輪葉片工作環境的不同，有的采用整體結構，而大多采用由多個扇形鑲塊組件拼合成一個密封環。而單個扇形鑲塊的蜂窩段弧面最后工序往往是由磨削加工完成的。

雙磨頭成形磨削照片

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第二篇：數控銑床橢圓形加工宏程序的編程實例

數控銑床橢圓形加工宏程序的編程實例

實際應用中經常會遇到各種各樣的橢圓形加工特征。在現今的數控系統中，無論硬件數控系統，還是軟件數控系統，其插補的基本原理是相同的，只是實現插補運算的方法有所區別。常見的是直線插補和圓弧插補，沒有橢圓插補，手工常規編程無法編制出橢圓加工程序，常需要用電腦逐一編程，但這有時受設備和條件的限制。這時可以采用擬合計算，用宏程序方式，手工編程即可實現，簡捷高效，并且不受條件的限制。加工橢圓形的半球曲面，刀具為R8的球銑刀。利用橢圓的參數方程和圓的參數方程來編寫宏程序。

橢圓的參數方程為：X=A*COS&；

其中，A為橢圓的長軸，B為橢圓的短軸。

編制參考宏程序如下：

%00518

#1=0

#2=20

#3=30

#4=1

#5=90

WHILE #5 GE #1 DO1

#6=#3*COS[#5*PI/180]+4

#7=#2*SIN[#5*PI/180]

G01X[#6]F800

Z[#7]

#8=360

#9=0

WHILE #9 LE #8 DO2

#10=#6*COS[#9*PI/180]

#11=#6*SIN[#9*pi/180]*2/3

G01X[#10]Y[#11]F800

#9=#9+1(計數器)

END1

#5=#5-#4(計數器)

END2

M99

Y=B*COS&；

第三篇：先進材料加工成形技術專題報告

先進材料加工成形技術專題報告

摘要：本文對材料加工成形技術現狀做了一個概述，同時對未來先進材料加工技術作了展望。重點介紹了幾種先進材料加工成型技術的應用，包括激光加工技術，超聲加工技術，電磁加工技術。

關鍵詞：先進材料 加工技術 激光加工 超聲加工 電磁加工

0 引言

材料是人類賴以生存和發展的物質基礎，也是社會現代化的物質基礎和先導[1]。人們通常把材料、信息和能源并列為現代科學技術的三大支柱，這三大支柱是現代社會生存和發展的基本條件之一，而材料科學顯得尤為重要[2]。一般而言，材料可以分為傳統材料和先進材料兩大類，先進材料是指那些新近開發或正在開發的，具有優異性能的材料。先進材料不僅是對于高科技和新技術有重要的影響，同時也是發展高科技的物質基礎，可以說掌握先進材料是一個國家在科技上處于領先地位的標志。

但是更為重要的是，隨著科學技術的發展，先進材料的生產，制備，應用都越來越發雜，這就迫切需要材料加工成形技術的發展。正如學者認為的材料制備、[3]成形與加工技術發生了一場“靜悄悄的革命”一樣。材料成形加工技術與科學作為制造業的重要組成部分，其發揮著重要的作用，有時候甚至可以對材料的性能產生決定性影響。特別是現在先進材料在航空航天，機械，汽車領域越來越多的采用，其加工成形技術的重要性也尤為突出[4]。如今，為了適應全球競爭的需要，同時也為了占據有利形勢，改善材料及相關制備技術對國家是非常重要的[5]。

當今先進材料加工成形技術已經發生了很多變化。從尺度上看，精密制造技術已經突破了微米級技術，進入了亞微米和拉米技術領域。同時，在加工過程中也更多的開始強調成形質量的問題，其要求開始向無缺陷方向過度。值得注意的是，現在成形加工技術也越來越與社會需求聯系緊密，其傾向于快速化方向發展，來提高競爭力。并且隨著復合材料的應用日益廣泛，也迫切需求其加工成形工藝的提高。就目前發展情況來看，材料成形加工過程也在向建模與仿真靠近，同時也注重材料加工成形的信息化與清潔化，這也是未來材料發展的主流方向。幾種先進材料加工技術

1.1 激光加工技術

激光具有亮度高、方向性強、單色性和相干性好等性能，加上激光的空間控制性和時間控制性很好，易獲得超短脈沖、尺度極小的光斑，能夠產生極高的能量密度和功率密度，足以融化世界上任何金屬和非金屬物質，特別適合自動化加工，而且對加工對象的材質、形狀、尺寸和加工環境的自由度都很大[6]。由于激光熱處理有相當明顯的優勢，其解決了困擾已久的傳統金屬熱處理不能解決或不易解決的技術難題。激光加工技術作為一項綜合集成激光技術、新材料技術、計算機與數控技術的現代化先進制造技術，一直得到世界各國重要研究機構和大學的重視和推廣

目前激光加工技術有五大熱點：激光焊接、激光成形與制造、新激光器與新激光加工研究、激光表面強化及激光加工過程的傳感、檢測與控制。隨著技術的進步，這些研究方面還可以進一步細分。而激光熱處理的技術關鍵有三個：高功率的激光器；多自由度的加工設備并與計算機配套；不同應用的激光處理工藝[7]。

[8]分析對比中國與國際激光加工研究領域不難看出：(1)中國激光材料加工研究緊扣國際研究主導方向，研究成果豐碩；(2)中國在激光表面強化領域基礎扎實，實力雄厚，特別是激光熔覆技術的研究特色鮮明；(3)現在中國激光焊接與激光成形制造領域的研究與產業化緊密結合，形成了良性發展；(4)但是也明顯看到我國在新型激光器和應用方面的研究嚴重不足，光學元器件方面研究也很微弱，成為了掣肘我國激光加工技術提高的瓶頸。

1.2 超聲加工技術

超聲加工是利用超聲振動工具在有磨料的液體介質中或干磨料中產生磨料的沖擊、拋磨、液壓沖擊及由此產生的氣蝕作用來去除材料，或給工具或弓箭沿一定方向施加超聲頻振動進行振動加工，或利用超聲振動使工件相互結合的加工[9][10]方法。大量實驗研究和加工結果表明,超聲振動加工有能量集中、瞬間作用、快速切削的特性，能有效地改變傳統加工的切削機制，具有獨特的加工工藝效果。

超聲加工系統由超聲波發生器、換能器、變幅桿、振動傳遞系統、工具、工藝裝置等構成。近年來，隨著不同領域實際加工的特殊需要，超聲加工系統的應用研究有了新的發展[11]。目前超聲加工技術主要應用在深小孔加工、拉絲模及型腔模具研磨拋光、難加工材料超聲加工、超聲振動切削以及超聲復合加工。但是隨著超聲技術的發展以及對材料要求的提高，未來超聲加工發展趨勢主要集中在[12]超聲振動切削技術、超聲復合加工技術和微細超聲加工技術等方面。

值得一提的是由于非金屬硬脆材料同時具有高脆性、底斷裂韌性及材料彈性與強度非常接近等特點，因此加工難度大[13]，而超聲加工方法很好的解決了這些問題，在其領域內得到了大量應用。1.3 電磁加工技術

材料的電磁加工是指利用電磁能量實現材料的熔化、精煉和成形等加工過程，其理論基礎是研究電磁場和流體間相互作用的電磁流體力學[14]。利用磁性的同性磁極相吸,異性磁極相斥,位于磁場中的磁性物質按磁力線有序排列原理,將高強度磁性顆粒置于工件與工具之間,并處于高頻轉換的磁場之中,輔以一定的工具運動作用,磁力與工具運動之間形成“共振”,使磁性顆粒在工具及磁場的作用下以很大的加速度不斷地撞擊被加工表面,把工件材料剝落下來,從而形成加工過程[15]。

由于電磁加工中電磁力的易控性和沒有接觸摩擦，用它作為加工的執行手段，使大量的復雜操作，簡化到少數手柄上。只有電磁加工時如此的易于實現自動化[16]和生產的高速度。

材料電磁加工的特點可以概括為：(l)以最廉價和方便的手段將高密度電磁能量作用于各種材料,特別是金屬材料;(2)除去加熱功能以外,充分發揮電磁場的各種功能.例如對熔融金屬進行非接觸性攪拌、輸運和形狀控制;(3)運用電磁流體力學理論可以有效地解決加工過程中的各種問題,例如電磁力的計算;(4)與電磁場相關的各種檢測及控制技術日新月異,為材料電磁加工技術的研究和發展提供了條件.2 結語

隨著科學技術的進步和物質生活的需要，材料科學的發展會不斷向前，而先進材料作為未來的主流方向，其加工成形技術也顯得尤為重要，本文以上介紹的方法也只是一小部分，其代表著先進材料加工成形技術發展的一些成果，可以預見，材料作為三大支柱之一，其成形加工技術也會迅速發展，帶來更多的效益。引用文獻 [1] 材料科學技術百科全書編輯委員會，材料科學技術百科全書（上冊）.北京：中國大百科全書出版社，1995.[2]陳擁軍，魏強民，李建寶.先進材料科學與應用的展望[J].21世紀青年學者論壇.[3]Thomas W E.The quiet revolution in materials processing[C], Advanced Materials and Processing, Proceedings of PRICM-3, 1998.3-11 [4] 榮烈潤，新世紀材料成形加工技術的發展趨勢[J],金屬加工.2012,23:(36-38).[5] Federal research and development program of materials science and technology[R].USA, 1995.[6] 江海河，激光加工技術應用的發展及展望[J]，光電子技術與信息.2001,14(4):1-4.[7] 孫曉輝，激光加工技術的產業化應用[J].機械工人.2004,4:35-37.[8] 鐘敏霖，劉文今.國際激光材料加工研究的主導領域與熱點[J].中國激光.200811(35):1654-1658.[9] 曹鳳國，張勤儉.超聲加工技術的研究現狀及其發展趨勢[J].電加工與模具.2005年增刊：25-28.[10] 張存信,楊繼先,曹文燕.超聲振動精密加工研究現狀與發展趨勢[J].熱處理技術與裝備,2006,27(5).[11] 曹鳳國.超聲加工技術［M］.北京：化學工業出版社，2005.[12] 張雄，焦鋒.超聲加工技術的應用及其發展趨勢[J].工具技術.2012,46(1):3-5.[13] 郭昉，田欣麗，張保國等.超聲振動在非金屬硬脆材料加工中的應用[J].新技術新工藝.2009,9:14-18.[14] 張軍，傅恒志，謝發勤等.金屬熔體的電磁成形與凝固[J].材料研究學報.1997,11(6):612-614.[15] 陳養厚，電磁成型加工及其實現方法研究[J]，濰坊學院學報.2010,10(6):6-8.[16] 王金光.電磁加工探討[J].電加工.

第四篇：材料成形加工技術科技前沿概覽

材料成形加工技術科技前沿概覽

200811102039

王志

摘要：論述了材料成形加工技術的作用及地位，介紹了快速產品與工藝開發系統、新一代制造工藝與裝備、模擬與仿真3項關鍵先進制造技術，指出輕量化、精確化、高效化將是未來材料成形加工技術的重要發展方向。

正文：

一、引言：

材料先進制備與成型加工技術的研究開發，是近二三十年來材料科學技術領域最為活躍的方向之一。一大批先進技術和工藝不斷發展和完善，并逐步獲得實際應用，如快速凝固、定向凝固、連續鑄軋、連續鑄擠、精密鑄造、半固態加工、粉末注射成型、陶瓷膠態成型、熱等靜壓、無模成型、微波燒結、離子束制備、激光快速成型、激光焊接、表面改性等，促進了傳統材料的升級換代，加速了新材料的研究開發、生產和應用，解決了高技術領域發展對特種高性能材料的制備加工與組織性能精確控制的急需。

二、歷史沿革：

從人類社會的發展和歷史進程的宏觀來看，材料是人類賴以生存和發展的物質基礎，也是社會現代化的物質基礎和先導。而材料和材料技術的進步和發展，首先應歸功于金屬材料制備和成型加工技術的發展。人類從漫長的石器時代進化到青銅時代（有學者稱之為“第一次材料技術革命”），首先得益于銅的熔煉以及鑄造技術進步和發展，而由銅器時代進入到鐵器時代，得益于鐵的規模冶煉技術、鍛造技術的進步和發展（所謂“第二次材料技術革命”）。直到16世紀中葉，冶金（金屬材料的制備與成型加工）才由“技藝”逐漸發展成為“冶金學”，人類開始注重從“科學”的角度來研究金屬材料的組成、制備與加工工藝、性能之間的關系，迎來了所謂的“第三次材料技術革命”——人類從較為單一的青銅、鑄鐵時代進入到合金化時代，催生了人類歷史的第一次工業革命，推動了近代工業的快速發展。

進入20世紀以后，材料合成技術、符合技術的出現和發展，推動了現代工業的快速發展，而電子信息、航天航空等尖端技術的發展，反過來對高性能先進材料的研究開發提出了更高的要求，起到了強大的促進作用，促成了一系列新材料和新材料技術的出現和發展。

一般而言，材料需要經歷制備、成型加工、零件或結構的后處理等工序才能進入實際應用，因此，材料制備與成型加工技術，與材料的成分和結構、材料的性質一起，構成了決定材料使用性能的最基本的三大要素。

先進工業國家對材料制備與成型加工技術的研究開發十分重視。美國制定了“為了工業材料發展計劃”，其核心是開放先進的制備與成型加工技術，提高材

料性能，降低生產成本，滿足未來工業發展對材料的需求。德國開展的“21世紀新材料研究計劃”將材料制備與成型加工技術列為六個重點內容之一。在歐盟的“第六框架”計劃中，先進制備技術時新材料領域的研究重點之一。日本在20世紀90年代后期，先后實施了“超級金屬”、“超鋼鐵”計劃，重點是發展先進的制備加工技術，精確控制組織，大幅度提高材料的性能，達到減少材料用量、節省資源和能源的目的。

新材料的研究、開發與應用，綜合反應了一個國家的科學技術與工業化水平，而先進制備與成型加工技術的發展，對于新材料的研制、應用和產業化具有決定性的作用。先進制備與成型加工技術的出現與應用，加上了新材料的研究開發、生產和應用進程，促成了諸如微電子和生物醫用材料等新興產業的形成，促進了現代航天航空，交通運輸，能源環保等高技術產業的發展。

傳統結構材料向高性能“，復合化，結構功能一體化發展，尤其需要先進制備與成型加工技術及裝備，可使材料的生產過程更加高效，節能和潔凈，從而提高傳統材料 產業的國際競爭力。

另一方面，開展本科學領域色前沿和基礎研究，并綜合利用相關學科基礎理論和科技發展成果，提供預備新材料的新原理新方法，也是材料科學與工程學科自身發展的需求。

因此，材料先進制備與成型加工技術發展，對提高國家綜合實力，突破先進工業國家的技術壁壘與封鎖，保障國家安全，改善人民生活質量，以及促進材料科學與技術自身的進步與發展，具有十分重要的作用，也是國民經濟和社會可持續發展的重大需求。

三、研究現狀

1.快速凝固

快速凝固技術的發展，把液態成型加工推進到遠離平衡的狀態，極大地推動了非晶、細晶、微晶等非平衡新材料的發展。傳統的快速凝固追求高的冷卻速度而限于低維材料的制備，如非晶絲材、箔材的制備。近年來快速凝固技術主要在兩個方面得到發展：①利用噴射成型、超高壓、深過冷，結合適當的成分設計，發展體材料直接成型的快速凝固技術；②在近快速凝固條件下，制備具有特殊取向和組織結構的新材料。目前快速凝固技術被廣泛地用于非晶或超細組織的線材、帶材和體材料的制備與成型。2.半固態成型

半固態成型是利用凝固組織控制的技術.20世紀70年代初期，美國麻省理工學院的Flemings教授等首先提出了半固態加工技術，打破了傳統的枝晶凝固模式，開辟了強制均勻凝固的先河。半固態成型包括半固態流變成型和半固態觸變成形兩類：前者是將制備的半固態漿料直接用于成型，如壓鑄成型（稱為半固態流變壓鑄）；后者是對制備好的半固態坯料進行重新加熱，使其達到半熔融狀態，然后進行成型，如擠壓成型（稱為半固態觸變擠壓）。3.無模成型

為了解決復雜形狀或深殼件產品沖壓、拉深成型設備規模大、模具成本高、生產工藝復雜、靈活度低等缺點，滿足社會發展對產品多樣性（多品種、小規模）的需求，20世紀80年代以來，柔性加工技術的開發受到工業發達國家的重視。典型的無模成型技術有增量成型、無摸拉拔、無模多點成型、激光沖擊成型等。4.超塑性成型技術

超塑性成型加工技術具有成型壓力低、產品尺寸與形狀精度高等特點，近年來發展方向主要包括兩個方面：一是大型結構件、復雜結構件、精密薄壁件的超塑性成型，如鋁合金汽車覆蓋件、大型球罐結構、飛機艙門，與盥洗盆等；二是難加工材料的精確成形加工，如鈦合金、鎂合金、高溫合金結構件的成形加工等。5.金屬粉末材料成型加工

粉末材料的成型加工是一種典型的近終形、短流程制備加工技術，可以實現材料設計、制備預成型一體化；可自由組裝材料結構從而精確調控材料性能；既可用于制備陶瓷、金屬材料，也可制備各種復合材料。它是近20年來材料先進制備與成型加工技術的熱點與主要發展方向之一。自1990年以來，世界粉末冶金年銷售量增加了近2倍。2003年北美鐵基粉末。相關的模具、工藝設備和最終零件產品的銷售額已達到91億美元，其中粉末冶金零件的銷售為64億美元。美國企業生產的粉末冶金產品占全球市場的一半以上。可以預見，在較長一段時間內，粉末冶金工業仍將保持較高的增長速率。

粉末材料成型加工技術的研究重點包括粉末注射成型膠態成型、溫壓成型及微波、等離子輔助低溫強化燒結等。6.陶瓷膠態成型

20世紀80年代中期，為了避免在注射成型工藝中使用大量的有機體所造成的脫脂排膠困難以及引發環境問題，傳統的注漿成型因其幾乎不需要添加有機物、工藝成本低、易于操作和控制等特點而再度受到重視，但由于其胚體密度低、強度差等原因，他并不適合制備高性能的陶瓷材料。

進入90年代之后，圍繞著提高陶瓷胚體均勻性和解決陶瓷材料可靠性的問題，開發了多種原位凝固成型工藝，凝膠注模成型工藝、溫度誘導絮凝成形、膠態振動注模成形、直接凝固注模成形等相繼出現，受到嚴重重視。原位凝固成形工藝被認為是提高胚體的均勻性，進而提高陶瓷材料可靠性的唯一途徑，得到了迅速的發展，已逐步獲得實際應用。7.激光快速成型

激光快速成形技術，是20實際90年代中期由現代材料技術、激光技術和快速原型制造技術相結合的近終形快速制備新技術。采用該技術的成形件完全致密且具有細小均勻的內部組織，從而具有優越的力學性能和物理化學性能，同時零件的復雜程度基本不受限制，并且可以縮短加工周期，降低成本。目前發達國家已進入實際應用階段，主要應用于國防高科技領域。國內激光快速成形起步稍晚于發達國家，在應用基礎研究和相關設備建設方面已有較好的前期工作，具備了通過進一步研究形成自身特色的激光快速成形技術的條件。8.電磁場附加制備與成型技術

在材料的制備與成形加工過程中，通過施加附加外場（如溫度場、磁場、電場、力場等），可以顯著改善材料的組織，提高材料的性能，提高生產效率。典型的溫度場附加制備與成形加工技術有熔體過熱處理、定向凝固技術等；典型的力場附加制備與成形技術有半固態加工等；典型的電磁場附加制備與成形加工技術有電磁鑄軋技術、電磁連鑄技術、磁場附加熱處理技術、電磁振動注射成形技術等。近年來，有關電磁場附加制備與成形加工技術的研究在國際上已形成一門新的材料科學分支——材料電磁處理，并且得到迅速發展。9.先進連接技術

①鋁合金激光焊接 ②鎂合金激光焊接

③機器人智能焊接 10.表面改質改性

在材料的使用過程中，材料的表面性質和功能非常重要，許多體材料的失效也往往是從表面開始的。通過涂覆（或沉積、外延生長）表面薄層材料或特殊能量手段改變原材料表面的結構（即對處理進行表面改性），賦予較廉價的體材料以高性能、高功能的表面，可以大大提高材料的使用價值和產品的附加值，是數十年來材料表面加工處理研究領域的主要努力方向。

四、發展前景

材料加工技術的總體發展趨勢，可以概括為三個綜合，即過程綜合、技術綜合、學科綜合。由于上述材料加工技術的總體發展趨勢，可以預見，在今后較長一段時間內，材料制備、成型與加工技術的發展將具有以下兩個主要特征：

（1）性能設計與工藝設計的一體化。

（2）在材料設計、制備、成型與加工處理的全過程中對材料的組織性能和形狀尺寸進行精確控制。

實際上，第一個特征實現材料技術的第五次革命、進入新材料設計與制備加工工藝時代的標志。實現第二個特征則要求具備兩個基本條件：一是計算機模擬仿真技術的高度發展；二是材料數據庫的高度完備化。

基于上述材料加工技術的總體發展趨勢和特征，金屬材料加工技術的主要發展方向包括以下幾個方面。

1）常規材料加工工藝的短流程化和高效化。

打破傳統材料成形與加工模式，工藝環節，實現近終形、短流程的連續化生產提高生產效率。例如，半固態流變成形、連續鑄軋、連續鑄擠等是將凝固與成形兩個過程合二為一，實行精確控制，形成以節能、降耗、提高生產效率為主要特征的新技術和新工藝。

目前國外鋁合金和鎂合金半固態加工技術已經進入較大規模工業應用階段。鋁合金半固態成型方法主要有流變壓鑄、2）發展先進的成形加工技術，實現組織與性能的精確控制

例如，非平衡凝固技術、電磁鑄軋技術、電磁連鑄技術、等溫成形技術、低溫強加工技術、先進層狀復合材料成形、先進超塑性成形、激光焊接、電子束焊接、復合熱源焊接、擴散焊接、摩擦焊接等先進技術，實現組織與性能的精確控制，不僅可以提高傳統材料的使用性能，還有利于改善難加工材料的加工性能，開發高附加值材料。

3）材料設計（包括成分設計、性能設計與工藝設計）、制備與成形加工一體化

發展材料設計、制備與成型加工一體化技術，可以實現先進材料和零部件的高效，近終形，短流程成型。典型的技術有噴射技術、粉末注射成形、激光快速成型等，是不銹鋼、高溫合金、鈦合金、難熔金屬及金屬間化合物、陶瓷材料、復合材料、梯度功能材料零部件制備與成型加工的研究熱點。材料設計、制備與成形加工的一體化，是實現真正意義上的全過程的組織性能精確控制的前提和基礎。

4）開發新型制備與成形加工技術，發展新材料和新產品 塊體非晶合金制備和應用技術、連續定向凝固成形技術、電磁約束成型技術、雙結晶器連鑄與充芯連鑄復合技術、多坯料擠壓技術、微成形加工技術等，是近年來開發的新型制備與成形加工技術。這些技術在特種高性能材料或制品的制備與成形技術加工方面具有各自的特色，受到國內外的廣泛關注。

5）發展計算機數值模擬與過程仿真技術，構建完善的材料數據庫

隨著計算機技術的發展，計算材料科學已成為一門新興的交*學科，是除實驗和理論外解決材料科學中實際問題的第3個重要研究方法。它可以比理論和實驗做得更深刻、更全面、更細致，可以進行一些理論和實驗暫時還做不到的研究。因此，基于知識的材料成形工藝模擬仿真是材料科學與制造科學的前沿領域和研究熱點。根據美國科學研究院工程技術委員會的測算, 模擬仿真可提高產品質量5～15倍，增加材料出品率25％，降低工程技術成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，提高投入設備利用率30%～60%，縮短產品設計和試制周期30%～60%等。

目前，模擬仿真技術已能用在壓力鑄造、熔模鑄造等精確成形加工工藝中，而焊接過程的模擬仿真研究也取得了可喜的進展。

高性能、高保真、高效率、多學科及多尺度是模擬仿真技術的努力目標，而微觀組織模擬（從mm、μm到nm尺度）則是近年來研究的新熱點課題。通過計算機模擬，可深入研究材料的結構、組成及其各物理化學過程中宏觀、微觀變化機制，并由材料成分、結構及制備參數的最佳組合進行材料設計。計算材料科學的研究范圍包括從埃量級的量子力學計算到連續介質層次的有限元或有限差分模型分析，此范圍可分為4個層次：納米級、微觀、介觀及宏觀層次。在國外，多尺度模擬已在汽車及航天工業中得到應用。

鑄件凝固過程的微觀組織模擬以晶粒尺度從凝固熱力學與結晶動力學兩方面研究材料的組織和性能。20世紀90年代鑄造微觀模擬開始由試驗研究向實際應用發展，國內的研究雖處于起步階段，但在用相場法研究鋁合金枝晶生長、用Cellular Automaton法研究鋁合金組織演變和汽車球墨鑄鐵件微觀組織與性能預測等方面均已取得重要進展。鍛造過程的三維晶粒度預測也有進展。

6）材料的智能化制備與成形加工技術

材料的智能化制備與成形加工技術是1986年由美國材料科學界提出的“第三代”材料成形加工技術，20世紀90年代以來受到日本等先進工業國家的重視它通過綜合利用計算機技術、人工智能技術、數據庫技術和先進控制技術等，以成分、性能、工藝一體化設計與工藝控制方法，實現材料組織性能與成形加工質量，同時達到縮短研制周期、降低生產成本、減少環境負荷的目的。

材料的智能化制備與成形加工技術的研究尚處于概念形成與探索階段，被認為是21世紀前期材料成形加工新技術中最富潛力的前沿研究方向之一。

其他的材料先進制備與成形加工前沿技術

電磁軟接觸連鑄、鈦合金連鑄連軋技術、高性能金屬材料噴射成形技術、輕合金半固態加工技術、泡沫鋁材料制備、鋼質蜂窩夾芯板擴散-軋制復合、金屬超細絲材制備技術、超細陶瓷粉末燃燒合成、模具表面滲注鍍復合強化、金屬管件內壁等離子體強化技術、鈦合金激光熔覆技術、非納米晶復合涂層制備技術等。

五、個人認識與評論

中國已是制造大國，僅次于美、日、德，居世界第4位。中國雖是制造大國，但與工業發達國家相比，仍有很大差距，表現在：（1)制造業的勞動生產率低，不到美國的5%；（2）技術含量低，以CAD為例，仍停留在繪圖功能上；（3）重要關鍵產品基本上沒有自主創新開發能力。材料成形加工行業是制造業的重要組成部分，材料成形加工技術是汽車、電力、石化、造船及機械等支柱產業的基礎制造技術，新一代材料加工技術也是先進制造技術的重要內容。鑄造、鍛造及焊接等材料加工技術是國民經濟可持續發展的主體技術。據統計，全世界75%的鋼材經塑性加工成形，45%的金屬結構用焊接得以成形。又如我國鑄件年產量已超過1400萬t，是世界鑄件生產第一大國。汽車結構中65%以上仍由鋼材、鋁合金、鑄鐵等材料通過鑄造、鍛壓、焊接等加工方法成形。但是，我國的材料成形加工技術與工業發達國家相比仍有很大差距。舉例說, 重大工程的關鍵鑄鍛件如長江三峽水輪機的第一個葉輪仍從國外進口；航空工業發動機及其他重要的動力機械的核心成形制造技術尚有待突破。因此，在振興我國制造業的同時，要加強和重視材料成形加工制造技術的發展。高速發展的工業技術要求加工制造的產品精密化、輕量化、集成化；國際競爭更加激烈的市場要求產品性能高、成本低、周期短；日益惡化的環境要求材料加工原料與能源消耗低、污染少。為了生產高精度、高質量、高效率的產品，材料正由單一的傳統型向復合型、多功能型發展；材料成形加工制造技術逐漸綜合化、多樣化、柔性化、多學科化。因此, 面對市場經濟、參與全球競爭，必須十分重視先進制造技術及成形加工技術的技術進步。

材料成形及控制工程專業發展戰略研究中值得思考的幾個問題

1.明晰專業內涵，確定發展方向

材料成形及控制工程專業作為1998年專業調整時設立的一個新的專業，由于其涵蓋范圍較廣泛，涉及的內容較繁雜，因而使其專業內涵不夠明確。

材料成形及控制工程專業是以成形技術為手段、以材料為加工對象、以過程控制為質量保證措施、以實現產品制造為目的的工科專業。材料成形及控制工程專業與機械設計制造及自動化專業、工業設計專業和工程裝備與控制工程專業均隸屬于機械學科，要求共同的機械工程基礎理論。以材料為加工對象的特點決定了材料科學也成為本專業的基礎知識，而以過程控制為質量保證措施這一特點，決定了控制理論也成為本學科基礎知識的重要組成部分。因此，材料類學科專業和自動化專業及計算機科學與技術專業等都成為與本專業密切相關的學科。此外，隨著科學技術的發展和學科交叉，本專業比以往任何時候都更緊密地依賴諸如數學、物理、化學、微電子、計算機、系統論、信息論、控制論及現代化管理等各門學科及其最新成就。

材料成形及控制工程這一隸屬于機械學科、具有機械類學科典型特征的專業，同時還具有濃厚的材料學科的色彩，成為一個業務領域寬、知識范圍廣的名副其實的寬口徑專業。繼續進行深入研究，準確界定專業內涵，對專業的發展具有重要的意義。

2.培養目標的定位

培養目標定位很重要，涉及到材料成形及控制工程專業的發展和人才培養適應市場需求的問題。盡管我國的高等教育已由精英教育邁入大眾化教育階段，但這并不意味著社會市場只需要通才，而不需要專才。并且科學研究和工程應用這兩方面的需求也要求培養不同類型的專業人才。因此，不同類型學校應根據市場的需求和自身的特點來培養不同類型的人才。一部分高等院校應該擔負起精英教育的責任，以培養材料成形及控制工程學科的科學研究型和科學研究與工程技術

復合型高層次人才為主，本科階段應是以通識為主的專業教育；另一部分學校應以普及高等教育為主，負起大眾化教育的責任，以培養本學科的工程技術型、職業應用復合型人才為主，本科是通識與專業并重的教育；高等職業技術學院則以培養職業應用型、職業應用復合型人才為主，專科是完全職業專業教育。各學校可根據學校自身的層次來確定專業培養目標。

在材料成形及控制工程專業培養目標的定位中，還應考慮市場需求。本科教育培養通才還是專才，是以普通教育為中心還是以職業教育或專業教育為中心，歷來是高等教育激烈爭辯的問題。西方國家本科通才教育是建立在完善的繼續教育基礎上的，我國在這方面還有較大的差距。一方面是一些大型企業公司已有完善的教育培訓體制和充足的教育經費，而另一方面是大量的中小企業仍然需要行業背景強的畢業生，因而高校應進一步適應市場的需求，根據不同的培養目標，調整通識教育與專業教育的比例，拓寬專業口徑，靈活專業方向，建立和健全第二學位、主副修制度等。

3.創新精神和能力培養的實踐落腳點

當前，就高校自身來說，首先應抓好以下工作：(1)教師隊伍建設是關鍵。教師的真本事，主要不是課堂上的公式運用和解題技巧，而是在于提出的解決問題的思路。教師過教學關、過外語關、過現代信息技術關、接受科研訓練以及參加國內外的各種學術交流等，在當前顯得特別重要。(2)在教學領域應當全方位地“聯合行動”，即：突破傳統觀念，強化創新意識；提倡教育民主，尊重創新精神；改革評價方式，建立創新機制；關注個性培養，營造創新氛圍；拓寬知識視野，夯實創新基礎；開發情感智力，培養創新品質等等。(3)當前應特別注意加強教學方法和考試方法的改革，根據學生的不同年級，逐漸使學生從以教師、書本和課堂為中心的教學模式中“向外突圍”，通過教學管理制度的改革，增加學生的自學時間，組織學生參加有指導的小型課堂討論(Seminar)，引導學生參加教師的科研工作，鼓勵學生參加課外科技和實踐活動等等。(4)建設和改造一批能夠培養學生動手能力的實踐訓練中心(基地)，克服困難，保證實踐和實驗教學環節的落實。

六、結論

通過對材料成形專業領域的科技前沿技術的整理總結，我終于清楚地知道了我的專業（材料成形與控制工程）的發展方向，并對本專業有了深層次的了解和認識，這為我以后的學習指明了道路。看到還有許多富有潛力的先進技術還沒有進行實際應用，這激發了我奮斗的激情，我爭取通過自身的學習和努力在材料成形領域有較大發展，推動材料成形技術的在社會生活中的應用，為人類的發展作出應有貢獻。

參考文獻

《21世紀材料成形加工技術》、《材料先進制備與成形加工技術》、《材料成形新技術》、《中國材料工程大典》、《先進材料定向凝固》、《材料成形界面工程》、《材料科學與工藝》、《材料成形技術基礎》、《材料成形工藝基礎》、《工程材料與成形技術》、《材料加工工程》、《先進制造技術》

第五篇：數控加工報告

一．實踐目的

1．理解數控機床結構及組成，數控機床工作的原理。

2．掌握數控銑床和加工中心的基本操作，綜合運用數控加工工藝知識，手工編制一定的復雜的加工程序，并獨立完成數控機床的工作調整，加工出合格的零件。二．基本要求

1．自行閱讀數控設備的配套教材，做好實踐前的準備；

2．掌握實踐設備的基本操作技術，在老師的指導下按規范操作數控機床； 3．制定加工工藝方案時，應充分發揮數控機床的特點，注意工藝方法的創新； 4．在編制完加工程序后，應認真檢查校對，并試運行； 5．下班前或完成加工后，整理完機床經指導老師允許方能離開； 三．所用的設備，工裝，刀具及量具

1．設備：XK713型數控銑床，MCV——810型立式加工中心 2．夾具：機用平口鉗

3．刀具：立銑刀(直徑為8)及適用于上述刀具的BT40型刀柄，拉釘和夾頭。4．工量具：游標卡尺，磁力表座，扳手，銅棒。四．實踐內容

1．加工方法和步驟

1）把機用平口鉗裝在機床上并固定住。

2）開啟機床，先按接通鍵，過一會后，等所有指示燈都亮后在按住準備鍵。3）機床回零點，機床開啟后要先回零點。

4）MDI啟動主軸，在MDI模式下輸入M03，S1000，按循環啟動。5）換刀，裝夾刀具和刀柄，換刀時，注意拿刀具的方式，避免被刀具刃口劃傷，換刀時手不能握住上部，防止換刀時手被吸入。6）把胚料裝在平口鉗上夾緊并用銅棒敲平。

7）對刀并設定工件坐標原點即程序起點，先用快速運動，后用手輪慢慢靠近工件。對刀有兩種方式，一種是對角，另一種是對中心。對角點時，使刀具分別靠在工件的兩邊，并把相對坐標的X軸和Y軸清零，記下此時機械坐標的值，此坐標值再減去或加上刀具半徑即得工件角點的坐標。對中心時，刀具先靠在工件X軸上的一邊，把相對坐標上的X軸清零，沿X軸移動靠在工件的另一邊，把此時相對坐標的值除2，把刀具移動到所得數值上，為了方便記憶，可將X軸再次清零。同理，Y軸上也是如此。對Z軸時只要將刀具移到工件上表面即可。把對刀所得的機械坐標值輸入到G54中，Z值輸入到刀具長度補償中。8）輸入數值，輸入刀具半徑補償數值和安全運行高度。9）輸入加工程序（2）加工軌跡圖

程序中采用刀具不偏置，在畫輪廓線時往外偏置一個刀具半徑4mm。如下圖所示：

（4）加工程序

O00030；

G54 G90 G40 G49 G80;(設置工件做標系，取消刀具偏置和刀具補償，取消固定循環)M03 S1500;（主軸轉速1500r/min）G00 X58.5 Y0;(快速定位)G43 Z20.0 H01;（刀具長度補償）

G01 Z-3.0 F500;（進給速度為500mm/min）G01 X58.5

Y5.9;G03 X49.5 Y14.9 R9.0； G01 X1;G02 X0 Y15.9 R1 G01 Y28.1;G03 X-9.0 Y37.1 R9.0;G01 X-46.4;G03 X-54.9 Y24.7 R9.0;G01 X-32.4 Y-31.1;G03 X-24.1 Y-36.7 R9.0;G01 X-9.0;G03 X0 Y-27.7 R9.0;G01 Y-15.9;G03 X58.5 Y-5.9 R9.0;G01 X49.5;G02 X0.0 Y26.8 R5.0;G01 Y0;G91 G28 Z20.0;（還回參考點）M05;（主軸停止轉動）M30;（主程序結束）

五．實踐過程中需要注意的事項 1．X，Y，Z軸要避免過行程 2．啟動機床后運行程序時主軸不轉

3．當有刀具半徑補償時，右補償時向X軸負方向會有警報

4．刀具的長度補償值的存儲地址是H01，刀具的半徑補償值的存儲地址不能用H02，而是D02。5．在加工中心進行鏡象加工

6．取消刀具半徑補償指令G40要在機床運動過程中才起作用。六．實踐體會

通過此次為期兩周的實習，使我進一步了解數控加工的相關知識。1．通過認真的實踐操作，老師的精心指導，讓我們加深了對數控機床結構及組成，數控機床工作原理的理解。

2．掌握了數控銑床和加工中心的基本操作，綜合運用數控加工工藝知識，手工編制一定復雜程度的加工程序，并獨立完成了數控機床的工作調整，加工出了合格的零件。

3．這次實踐環節的訓練，培養了我們的動手能力，加深了數控操作的知識，為今后參加工作打下堅實的基礎。