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聚苯乙烯泡沫塑料是一種價(jià)廉、質(zhì)輕、來(lái)源豐富的石油副產(chǎn)品。聚苯乙烯泡沫塑料的用途廣泛，在包裝、裝飾及廣告領(lǐng)域有著重要的地位。 傳統(tǒng)聚苯乙烯泡沫塑料成形加工技術(shù)，主要有二種方法：1）發(fā)泡成形技術(shù)，適合大批量生產(chǎn)。采用一次發(fā)泡聚苯乙烯泡沫珠粒，在模具中發(fā)泡成型的方法。這種方法除專用發(fā)泡成型設(shè)備外還需要價(jià)格昂貴的金屬模具。2）熱絲手工切割技術(shù)，適合單件、小批量生產(chǎn)。這種方法加工效率低、精度及表面光潔度差，只能完成無(wú)精度要求切割任務(wù)。

實(shí)現(xiàn)曲面板件沖壓成形模具的重構(gòu)；適用于小批量板件的沖壓成形；提升板料的成形性能。

本發(fā)明屬于快速鑄造技術(shù)領(lǐng)域，并公開(kāi)了一種鑄型三維噴印成 形方法，包括以下步驟：(1)制備液體粘結(jié)劑；(2)制備混合粉末；(3) 將步驟(1)制備的液體粘結(jié)劑放入快速成型設(shè)備的噴墨打印頭內(nèi)，將步 驟(2)制備的混合粉末放入粉缸內(nèi)，開(kāi)啟快速成型設(shè)備進(jìn)行三維噴印成 形，在打印過(guò)程中和/或零件打印完成后，采用加熱和/或微波干燥的方 式使零件固化，固化完成后去除多余粉末即得到所需的鑄型零件。本 發(fā)明采用的液體粘結(jié)劑為水基粘結(jié)劑

本研究針對(duì)復(fù)雜鑄件整體制造難、制模周期長(zhǎng)、資源消耗大等難題，構(gòu)建無(wú)模鑄造復(fù)合成形原理及機(jī)制，發(fā)明復(fù)雜砂型/芯數(shù)字化柔性擠壓近成形、切削凈成形方法，研發(fā)出砂型擠壓/切削復(fù)合成形工藝，省去木模、金屬模制造過(guò)程。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 鑄造是我國(guó)裝備制造的基礎(chǔ)工藝，無(wú)論是農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)床、汽車(chē)、船舶，還是航空航天以及國(guó)防軍工等領(lǐng)域的發(fā)展都離不開(kāi)鑄件。我國(guó)現(xiàn)已成為世界鑄件生產(chǎn)大國(guó)，2020年我國(guó)各類鑄件總產(chǎn)量達(dá)到5195萬(wàn)噸，較2019年同比增長(zhǎng)6.6%，約占世界總產(chǎn)量45%，位居世界第一位。 鑄造主要有砂型鑄造、金屬型鑄造和特種鑄造等，砂型鑄造由于其原材料來(lái)源廣泛、成本低、鑄型制造簡(jiǎn)便以及應(yīng)用合金種類多等優(yōu)點(diǎn)，世界上80%的鑄件都是采用砂型鑄造。對(duì)于砂型鑄造工藝來(lái)說(shuō)，模樣、芯盒等模具的設(shè)計(jì)制造是非常復(fù)雜并且耗時(shí)的過(guò)程，該過(guò)程首先需要根據(jù)鑄造方案進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)，然后通過(guò)翻模制作砂型和砂芯，之后再將制作好的砂型和砂芯經(jīng)過(guò)組芯、合箱以及澆鑄從而完成金屬毛坯的制造。而高性能復(fù)雜整體金屬結(jié)構(gòu)件又是航空航天、國(guó)防軍工、軌道交通等領(lǐng)域高端裝備的核心組成部分。因此構(gòu)件的短流程、高精密、高性能制造是實(shí)現(xiàn)我國(guó)高端裝備自主研發(fā)及制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 傳統(tǒng)的金屬成形如模具鑄造、模壓鍛造等需要木模、金屬模的成形工藝，存在工序多、流程長(zhǎng)、形性精確控制難等世界性難題，無(wú)法滿足多品種、小批量、短流程、高精度的迫切要求，亟需研發(fā)新型精密成形基礎(chǔ)前沿機(jī)制與方法。本項(xiàng)目將構(gòu)建數(shù)字化精密成形理論體系，涵蓋數(shù)字化無(wú)模鑄造復(fù)合成形和數(shù)字化多材質(zhì)復(fù)合鑄型等兩方面，突破了復(fù)雜整體構(gòu)件高效率、高性能、高精度無(wú)模成形技術(shù)，變革了采用模具造型的傳統(tǒng)砂型鑄造和模壓鍛造生產(chǎn)模式，推動(dòng)傳統(tǒng)金屬成形模式的創(chuàng)新發(fā)展。 復(fù)雜砂型/芯曲面柔性擠壓近成形、切削凈成形的數(shù)字化無(wú)模鑄造復(fù)合成形技術(shù)與裝備 本研究針對(duì)復(fù)雜鑄件整體制造難、制模周期長(zhǎng)、資源消耗大等難題，構(gòu)建無(wú)模鑄造復(fù)合成形原理及機(jī)制，發(fā)明復(fù)雜砂型/芯數(shù)字化柔性擠壓近成形、切削凈成形方法，研發(fā)出砂型擠壓/切削復(fù)合成形工藝，省去木模、金屬模制造過(guò)程。揭示了擠壓工藝對(duì)砂型透氣性、砂型強(qiáng)度等性能的影響規(guī)律，發(fā)明了梯度緊實(shí)的柔性擠壓成形方法，實(shí)現(xiàn)了砂型/芯梯度緊實(shí)柔性擠壓近成形。 復(fù)雜鑄件形性精確調(diào)控的數(shù)字化多材質(zhì)復(fù)合成形技術(shù)與裝備 本研究針對(duì)傳統(tǒng)單一鑄型對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚差異大、鑄件形性調(diào)控難、尺寸精度差等難題，提出了多材質(zhì)復(fù)合鑄型技術(shù)及與鑄件相匹配的多材質(zhì)復(fù)合鑄型及其坎合組裝方法，通過(guò)建立多材質(zhì)復(fù)合鑄型與高性能鑄件一體化精確鑄造成形的計(jì)算分析模型，構(gòu)建了多材質(zhì)復(fù)合鑄型的調(diào)控原理與方法。揭示了多材質(zhì)復(fù)合鑄型對(duì)鑄件溫度場(chǎng)、微觀組織及力學(xué)性能的影響規(guī)律，研制出石英砂、寶珠砂、鉻鐵礦砂等構(gòu)成的形性可控鑄型材料配方，實(shí)現(xiàn)了鑄型透氣性、固化強(qiáng)度、切削性能的協(xié)同調(diào)控。研究了傳統(tǒng)鑄型與復(fù)合鑄型的凝固溫度曲線，對(duì)比了不同工藝所制鑄件的強(qiáng)度，掌握了各鑄型單元的熱力學(xué)參數(shù)及型砂種類對(duì)鑄件性能的影響規(guī)律，揭示了金屬液與不同鑄型間的熱力耦合作用機(jī)理。 三、創(chuàng)新點(diǎn)及主要技術(shù)指標(biāo) 1.復(fù)雜砂型/芯曲面柔性擠壓近成形、切削凈成形的數(shù)字化無(wú)模鑄造復(fù)合成形技術(shù)與裝備 本研究揭示了砂粒移位、橋連斷裂、空穴彌合的砂型/芯切削機(jī)理，建立了非均質(zhì)離散體砂型切削模型，發(fā)明了一種切削排砂一體化的無(wú)模鑄型數(shù)字化快速制造方法，實(shí)現(xiàn)了高精高效制造，鑄件制造周期縮短50%以上，成本降低30%以上。 2.復(fù)雜鑄件形性精確調(diào)控的數(shù)字化多材質(zhì)復(fù)合成形技術(shù)與裝備 本研究實(shí)現(xiàn)了對(duì)鑄件充型凝固過(guò)程的精確調(diào)控，提高了復(fù)雜鑄件內(nèi)在質(zhì)量與外在精度，實(shí)現(xiàn)了鑄件性能主動(dòng)精確調(diào)控，使鑄件廢品率從5%～10%降至2%～4%，減重10%～20%。 四、知識(shí)產(chǎn)權(quán)及獲獎(jiǎng)（成果基礎(chǔ)） 知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況： 成果獲授權(quán)發(fā)明專利46件，其中美日等國(guó)際發(fā)明專利18件；軟件著作權(quán)12件；起草制定國(guó)家、行業(yè)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范14項(xiàng)；出版專著《無(wú)模鑄造》（機(jī)械工業(yè)出版社，2017）。成果入選并被列為國(guó)家工信部《機(jī)械基礎(chǔ)件、基礎(chǔ)制造工藝、基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃》（工信部規(guī)[2011]509號(hào)）中“50項(xiàng)推廣應(yīng)用的先進(jìn)綠色制造工藝”的首項(xiàng)技術(shù)。 獲獎(jiǎng)情況： 2020年國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)； 2018年中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)； 2017年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)； 2016年中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)； 2016年中國(guó)專利金獎(jiǎng)； 2014年國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)； 2012年北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)； 2011年國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。 五、成果圖片

本發(fā)明提供了一種電磁脈沖助推式漸進(jìn)拉深成形方法，包括將 待成形板料置于凹模與凸模之間；實(shí)施預(yù)成形，使位于凸模底部的待 成形板料被壓入凹模內(nèi)；在待成形板料位于凸模底部的部分施加電磁 力，向下推送待成形板料；同時(shí)在待成形板料的周邊均施加電磁力， 向凹模的中心推送待成形板料，使待成形板料流入凹模內(nèi)；在凸模上 施加下壓力，使凸模下行，使待成形板料位于凸模下部的部分被向下 拉深；反復(fù)執(zhí)行沖壓拉深與電磁脈沖拉深，直至完成待成形板

（專利號(hào)：ZL 201410495292.0） 簡(jiǎn)介：本發(fā)明公開(kāi)一種帶輔助底座的板料漸進(jìn)成形方法，屬于金屬塑性加工成型技術(shù)領(lǐng)域。該成形方法首先在現(xiàn)有數(shù)控漸進(jìn)成形機(jī)床上設(shè)置一套輔助底座裝置，將圓錐形輔助底座的底部固定在液壓缸上面，通過(guò)調(diào)節(jié)液壓缸的推力和行程以控制所述圓錐形輔助底座的升降；在數(shù)控漸進(jìn)成形機(jī)床的夾具內(nèi)安裝輔助底座裝置，并把液壓缸的底部固定在數(shù)控漸進(jìn)成形機(jī)床上；然后三維建模以及調(diào)整圓錐形輔助底座的傾角，將待成形板料固定在夾具上，操

含芯棒和無(wú)芯棒的旋鍛工藝參數(shù)優(yōu)化、缺陷預(yù)防以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

項(xiàng)目的簡(jiǎn)單概述 通過(guò)自行研制開(kāi)發(fā)的輕金屬半固態(tài)制備與流變成形設(shè)備及工藝控制技術(shù)，將熔融的鎂合金、鋁合金液體制備成半固態(tài)漿料并直接進(jìn)行流變壓鑄成形。采用半固態(tài)制備與直接成形技術(shù)可使成形件的組織得到改善，明顯降低成形件的表面及內(nèi)部缺陷，并提高成形件的強(qiáng)度和塑性。 項(xiàng)目來(lái)源 本項(xiàng)目來(lái)源于國(guó)家973項(xiàng)目“先進(jìn)鎂合金半固態(tài)制備與成形基礎(chǔ)研究”和國(guó)家863項(xiàng)目“半固態(tài)輕合金設(shè)計(jì)、制備與成形技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目。 項(xiàng)目的最新進(jìn)展、所達(dá)到的水平 該技術(shù)的特點(diǎn)：半固態(tài)漿料制備與直接成形一體化；效率高；漿料制備體積及成形件尺寸范圍寬；適合于鎂合金、鋁合金及其復(fù)合材料半固態(tài)制備及直接成形。 項(xiàng)目的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如性能、各項(xiàng)指標(biāo)等該設(shè)備及技術(shù)包括：輕金屬合金（鎂合金、鋁合金等）熔煉爐、半固態(tài)漿料制備系統(tǒng)；漿料流量控制裝置以及電控系統(tǒng)、壓鑄機(jī)和相關(guān)工藝控制軟件等。半固態(tài)制備的剪切速率最高可達(dá)10000/s；可以連續(xù)制備鎂合金、鋁合金即其復(fù)合材料的半固態(tài)漿料，同壓鑄機(jī)連接可直接將半固態(tài)漿料進(jìn)行壓鑄成形；成形件的重量在幾十g～1000g左右；配備壓鑄機(jī)的能力在180～600噸

（專利號(hào)：ZL 201510560020.9） 簡(jiǎn)介：本發(fā)明公開(kāi)一種金屬薄板塑性復(fù)合脹型成形方法，屬于金屬塑性加工成型技術(shù)領(lǐng)域。該成形方法首先利用脹形對(duì)金屬薄板進(jìn)行預(yù)成形，脹形深度根據(jù)成形角的大小進(jìn)行計(jì)算得出，然后將預(yù)成形后的金屬薄板放置在板料數(shù)控漸進(jìn)成形機(jī)床上進(jìn)行加工成形。該復(fù)合成形方法是將數(shù)字化板料數(shù)控漸進(jìn)成形與傳統(tǒng)球型脹形成形有機(jī)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)兩者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)而達(dá)到特殊的成形效果。實(shí)驗(yàn)表明，球型脹形和板料數(shù)控漸進(jìn)成形結(jié)合的復(fù)合成形方法相比其它復(fù)合成形的方法，可以有效改善金屬薄板塑性成形加工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、以及成形大成形角零件困難等技術(shù)問(wèn)題，尤其是對(duì)成形大成形角的零件，本發(fā)明成形方法相比其它復(fù)合成形方法具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

在國(guó)際上率先開(kāi)展了塑料微流控芯片通道成形與自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)裝配系統(tǒng)的研究，研制成功國(guó)內(nèi)外首臺(tái)塑料微流控芯片自動(dòng)化制造裝備，采用并發(fā)展了新技術(shù)，研制了包括塑料微流控芯片微通道熱壓成形機(jī)、熱鍵合機(jī)、光電對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)、操作機(jī)器人、上下料裝置等設(shè)備所構(gòu)成的芯片制作裝備，取得了熱壓鍵合溫度循環(huán)控制方法與裝置、芯片預(yù)聯(lián)接方法與裝置、芯片對(duì)準(zhǔn)鍵合全自動(dòng)卡盤(pán)裝置以及芯片檢測(cè)器等一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)。