
本书通俗地介绍了现代制造成形领域的60余种新技术、新工艺,以及其发展态势、主要成就、主要设备和主要应用,有助于现代企业的技术人员掌握现代制造技术的原理,开拓将这些技术用于企业生产和技术改造的思路,增加技术知识储备,提高业务水平和进行技术创新的能力。本书通俗易懂,注重深入浅出,基本概念清楚,理论联系实际,特别将重点放在如何将先进技术应用于生产实际上。本书可以作为各类企业工程技术人员和管理人员寻求高新技术的非常有益的读物。
成形制造的主要任务就是采用先进的方法和技术将材料加工成具有所需组织性能和形状的零部件,以满足国民经济发展对制造业的需求,它的发展将直接影响国防装备水平的提高,影响新材料的应用和发展。这是因为全世界钢材的75%需要塑性加工,65%需要焊接得以成形。而我国目前已成为世界上塑性成形、铸造和焊接的第一大国: 据2005年的资料,我国铸件年产量已达到1800万t,塑性成形产品年产量达到2000万t,焊接结构年用钢量到达1亿t,焊接材料年消耗220万t,可以说中国已成为世界第一制造大国。
当今,世界各主要发达国家都十分重视先进成形制造的发展。美国在20世纪90年代末期制订了“下一代制造计划”,明确提出了人、技术与管理为未来制造业成功的三要素,确立了技术在制造业的关键地位,重新提出“制造业仍是美国的经济基础”,要“促进先进制造技术的发展”; 2004年年初,美国商务部发布的《美国制造业》报告中指出:“美国制造企业是美国经济的基础和美国价值的具体体现。它们不但增强了美国的竞争力,而且大大改善着公众的生活水准”。日本对制造业发展进行立法,颁布了“制造基本技术振兴基本法”,在2002年6月发表《日本制造业白皮书》中宣称: 全国的R&D经费总额占到了GDP的3.3%,而R&D经费总额的85%投向了制造业,制造业科研经费占销售额的比重达到4%左右。在中国,目前制造业的工业增加值占我国GDP的35%左右,其中工业税收的90%在制造业,约90%的工业就业岗位依靠制造业提供。我国在2006年制定的《国家中长期科学和技术发展纲要》中明确提出了要大力发展装备制造业和先进制造技术,许多技术,如极端制造、智能制造、高可靠性成套装备,将关系到我国经济命脉、国家核心竞争力和国家安全,对我国综合竞争力、国家经济、社会发展和国防都具有战略性、全局性和长远性的意义。因此,只有自主创新才是我国先进制造技术发展的唯一出路。
先进成形制造技术是在工程实践和应用的基础上发展起来的,既有系统的理论体系和自身的客观规律,又有很强的交叉性、集成性和应用性,它的核心就是控制材料的性能、控制材料的形状,以及相应的先进制造装备。目前该领域的发展趋势是:
向特大型件的成形制造方向发展;
向精密化、轻量化、洁净化成形制造方向发展;
新材料的成形制造技术;
激光成形技术;
基于建模与仿真的数字化成形制造;
绿色成形制造。
清华大学机械工程系是我国最早设立的该领域的院系之一,它的主要任务是培养该领域高级专门人才和开展该领域的科学研究,目前拥有“先进成形制造教育部重点实验室”。本书就是邀请该实验室中的一批活跃在先进成形制造前沿领域的专家学者,以通俗易懂的文笔撰写的读本,内容涉及先进的材料制备技术、材料成形工艺、材料性能控制、数字化技术、材料成形自动化技术、激光与快速成形技术、生物制造技术等几乎所有的前沿方向,反映了先进成形制造技术的现状和发展趋势。可以说,本书是目前图书市场上并不多见的实用技术读本。
希望通过本书,让我们的“先进成形制造教育部重点实验室”与企业界的同行建立一个沟通渠道,进一步加强相互之间的联系,使我们的技术能够真正找到用武之地。让我们共同努力,为提高我国制造业的自主创新能力作出贡献。
1.1网络化铸造工艺CAE系统荆涛
1.2石膏型精密铸造技术闫双景
1.3熔模精密铸造技术吕志刚
1.4消失模铸造技术闫双景
1.5组芯造型铸造技术李文珍
1.6液态金属直接喷射成形技术张人佶
1.7薄板坯连铸连轧技术张长利沈厚发
1.8镁合金压铸技术李培杰
1.9铝合金压铸技术何良菊
2.1塑性成形有限元模拟技术及其在应用吴伯杰
2.2精密塑性成形技术的发展与未来陈国学
2.3轿车车身覆盖件成形技术方刚
2.4重型液压机设计制造技术彭俊斌颜永年张人佶
2.5预应力钢丝缠绕技术张浩然颜永年张人佶
2.6预应力多峰坎合技术刘长勇颜永年张人佶
2.7铋系高温超导带材的制备工艺雷丽萍
2.8反向工程技术及应用钟约先
2.9内裂纹修复技术及其应用袁朝龙
2.10金属材料的电塑性加工技术姚可夫
3.1激光焊接技术单际国
3.2铝合金脉冲电弧焊接技术朱志明
3.3微电子产品连接中的钎料蔡志鹏赵海燕
3.4微电子封装中的引线键合技术常保华
3.5TLP扩散连接技术邹贵生白海林
3.6汽车车身制造中的先进连接技术鲁立马啸赵海燕
3.7高温超导材料的连接技术邹贵生白海林王延军
3.8焊接机器人应用技术张文增
4.1粉末冶金技术闫双景
4.2金属粉末注射成形技术吴运新
4.3多孔陶瓷及其制备技术朱跃峰
4.4超轻多孔金属的成形制造技术刘源
5.1树脂基复合材料零件成形制造技术张人佶
5.2喷雾干燥法制备碳纳米管—粉末橡胶复合材料
周湘文巩前明梁吉
5.3二氧化钛光催化降解薄膜的制备与应用张弓
5.4透明导电玻璃的性能与应用庄大明
5.5尖笔直写微纳堆积成形制造技术刘丰颜永年张人佶
5.6空间飞轮高速轴系长寿命关键制造技术
李兆光张人佶
5.7铝锂合金在航天器上的应用及其关键制造技术
李兆光张人佶
5.8压电驱动微滴喷射技术魏大忠张人佶
6.1高速钢离子氮碳共渗和中温离子渗硫复合处理技术
朱张校
6.2热喷涂技术及其应用王昆林
6.3气相沉积技术张人佶
6.4激光表面改性技术刘文今
6.5化学气相渗(CVI)工艺制备炭/炭复合材料
巩前明梁吉
7.1快速成形与快速制造技术卢清萍
7.2数字微滴喷射快速成形技术张人佶
7.3立体光固化快速成形技术张定军张人佶
7.4熔融沉积制造快速成形技术颜永年唐果林
7.5无木模铸型制造技术颜永年
7.6基于快速原型的快速模具制造技术张人佶
7.7快速成形技术中先进材料的应用张人佶
7.8激光快速直接制造技术钟敏霖
7.9金属零件的电子束选区熔化快速制造林峰
7.10航天飞机模型电铸模制造技术李兆光张人佶
8.1生物制造工程与技术刘海霞李生杰颜永年
8.2合成纳米纤维生物材料的制备张人佶
8.3骨修复生物材料——钛及其表面处理唐光昕张人佶
8.4可降解聚酯—磷酸钙复合骨材料有望在近期进入临床
熊卓
8.5骨—软骨组织工程新技术刘利熊卓张人佶
8.6气动尖笔直写技术及其在生物制造中的应用吴任东
8.7细胞微胶囊三维受控组装技术姚睿张人佶
8.8激光引导直写技术张人佶
8.9透明牙颌畸形矫正器的设计与制造
祁鹏颜永年张人佶
8.10人工外耳软骨支架快速制造技术史廷春张人佶
9.1定量金相分析技术陈祥
9.2大型成形生产设备的监测、评价与维护技术张伟