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中国机械工程技术路线图 模具刀具向轻量化方向发展

2015/2/9 10:12:27
文章来源:网络

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  中国机械工程技术路线图

  在中国机械工程学会编著的《中国机械工程技术路线图》(以下简称“《路线图》”)里,对未来20年机械工程技术的发展进行了预测和展望,明确、清晰地提出了面向2030年机械工程技术发展的五大趋势和11个技术领域的发展路径。

  《路线图》将机械工程技术发展趋势精炼的概括为:绿色、智能、超常、融合和服务,这也是未来机械制造业发展的走向。中国制造业冠军联盟负责人罗百辉认为世界机械制造业发展的大趋势为:市场多样化、个性化;产品的高效低耗、大容量、高参数化;服务在价值链中的增值化;生产过程及设备的柔性化;产品和制造过程的绿色化;企业的“虚拟化”和制造的网络化;与以信息技术为代表的高新技术融合,实现产品、设计、制造、管理的数字化。制造业在中国工业化的进程中扮演了重要角色,未来10-20年,制造业的发展和提升仍将是中国国民经济的重要推动力。而中国制造业将从要素投入驱动、传统增长方式和出口拉动转向为创新驱动、绿色低碳、智能制造、服务性制造和内需拉动,未来30年,我国机械制造业的发展和转型升级将朝着绿色制造、智能制造、融合型制造、服务型制造和超常态制造的方向进行,模具、刀具这些领域基本朝着轻量化、组合化、集成化、系统化、精细化、智能化、网络化、绿色化的方向发展;材料趋于多样化、高强度化、复合化;提高可靠性、质量、精度,降低工艺过程中的能耗、排放为目标。

  在《路线图》涉及的11个技术领域中,产品设计、成形制造、智能制造、精密与微纳米制造、再制造及仿生制造六个技术领域是机械工程技术中的基础共性技术领域。

  模具刀具向轻量化方向发展

  未来产品设计将更具多样化、个性化、精细化和超常化的功能与性能;具有更高的性价比和效能比,更快的适应市场响应速度;具有更优的生态性,更丰富的文化内涵和情感表达。预计到2020年,我国将基本掌握大部分重大机电装备系统及其核心零部件的设计技术,通用的现代设计技术将在大型企业得到推广应用。到2030年,我国自主研发的设计工具软件将得到广泛应用,我国将在机电装备设计和制造领域进入世界先进行列。

  同时,成形制造技术将朝着超常工况条件下的零件成形方向发展,朝着结构轻量化、成形件精密化方向发展,并向数字化、信息化、智能化方向发展,同时实现资源节约、环境友好、可持续发展。到2030年我国与先进工业化国家的差距缩短到10年,达到发达国家20世纪80年代的水平。

  智能制造技术是市场的必然选择,是先进生产力的重要体现。到2020年,在智能感知、学习、推理、决策、执行、服务等方面掌握一批技术,形成一批产业。到2030年,开放应用即插即用技术和系统,具有学习推理、自律的智能装备将形成批量,可重构、自组织、协调优化的智能制造系统将得到应用,掌握制造物联网技术、形成制造物联网。

  精密、超精密技术既与加工尺寸、形状精度及表面质量的具体指标有关,又与在一定技术条件下实现这一指标的难易程度有关。预计到2020年,我国将在设计共性、可靠性评价、微系统加工装备、微米尺度装配装备等方面取得进展,并在汽车传感器、重大疾病检测微系统等方面应用。到2030年,精密加工精度界限将从现在的亚微米级过渡到亚纳米级。

  预计到2020年,将实现能源装备、高端数控机床、动力机械等大型制造装备领域的产品及零部件的再制造,形成规模化的再制造产业群。到2030年,实现飞机、船舶、高速铁路等高端交通运输装备及零部件的再制造,医疗、家用与办公等电子设备的再制造,以及汽轮机等复杂贵重设备及零部件的再制造。同时,仿生制造将来也有很大的市场需求。

  同时,流体传动与控制、轴承、模具、刀具这些领域基本朝着轻量化、组合化、集成化、系统化、精细化、智能化、网络化、绿色化的方向发展;材料趋于多样化、高强度化、复合化;提高可靠性、质量、精度,降低工艺过程中的能耗、排放为目标。

  机械制造技术的主要目标

  长期以来一直着眼于提高生产率和加工质量,随着环保意识的增强以及自然资源的日趋紧缺,生产过程中对能源、资源的有限利用以及降低污染在生产中扮演着越来越重要的角色。来自德国斯图加特大学、汉堡大学的专家,不约而同的就轻量化生产、轻结构的发展做出与预判。

  斯图加特大学Fraunhofer IPA研究所Thomas Bauernhansl 教授认为:“我们需要对生产模式进行变革,然而如何才能找到通往绿色制造的道路?通过经济增长来实现可持续性技术性方案: 以新技术实现资源消耗的大幅度降低。”

  作为轻量化制造的重要环节之一,复合材料的应用近年来已经相当普遍,特别是在汽车和航天航空工业,来自汉堡应用技术大学汽车技术和飞机制造系的Martin教授说道:“减轻飞机重量一直是飞机工业专家心中最强烈的愿望,经过测算,如果飞机的重量减少一吨,每年的运营成本可节约330万美元。而纤维增强和多层复合材料将会被大量的推广和使用。”斯图加特大学陶瓷零件制造技术研究所的R.Gadow教授对陶瓷基和金属基复合材料的颇有研究,他认为汽车工业的轻量化进程发展的十分迅速,保险杠护罩,底盘和车身组件,驱动桥,连杆等都可以有轻量化的复合材料替代。

  德国卡尔斯鲁尔大学生产工程与设计研究所所长G.Lanza教授介绍道:“现有的金属承载结构中减少重量越来越困难和成本高。只有通过新的方法可以进一步减重就是基于纤维复合的轻量化制造。通过复合轻量化制造将正确的材料应用到正确位置。由此,在保持经济性的情况下,与现有轻量化制造相比,达到更高的材料节约。随着在所有汽车中的广泛应用,将对节约资源作出最大的贡献。为了取得成功的实施,需要各学科紧密合作。”


(本文来源:罗百辉 编辑:贺敏楠)

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