面向2030年，塑性成形11項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

塑性成形是機(jī)械工程學(xué)科制造學(xué)科領(lǐng)域的一個重要分支。塑性成形是利用材料的塑性，一般通過模具施加作用力，使材料產(chǎn)生塑性變形，成形出所要求的具有一定尺寸與形狀的零件毛坯或零件的成形制造方法。塑性成形能夠制造出各種不同尺寸不同形狀的工件，而且通過塑性變形使材料組織改善性能提高，即具有“成形與改性”的雙重作用，是一種重要零件毛坯或零件的成形制造方法。塑性加工體現(xiàn)了一個國家的基礎(chǔ)制造和先進(jìn)制造的能力及水平。發(fā)展塑性加工技術(shù)對增強(qiáng)我國制造業(yè)的核心競爭力，保障我國交通、能源、國防安全的發(fā)展，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展具有十分重要的作用。


面向2030年，塑性成形技術(shù)促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展

塑性加工制造技術(shù)的發(fā)展正在朝著精密化、高效化、強(qiáng)韌化、柔性化、清潔化、自動化、集成化等技術(shù)方向前進(jìn)，將為先進(jìn)制造技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化提供支持支撐。

一個國家或地區(qū)的實(shí)力及其發(fā)展，最終取決于其加工制造業(yè)提供的產(chǎn)品和勞務(wù)的競爭力。塑性成形技術(shù)發(fā)展將極大促進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而增強(qiáng)我國在國際社會中的競爭力。

塑性成形技術(shù)應(yīng)用在越來越多的制造技術(shù)中，技術(shù)間的學(xué)科交叉度越來越廣，對塑性成形的研究與應(yīng)用，必然帶動和促進(jìn)對材料科學(xué)、高精度及微尺寸的研究，塑性成形理論與數(shù)值模擬仿真技術(shù)的發(fā)展，高精度的新型測量技術(shù)的開發(fā)等。

面向2030年，重點(diǎn)制造領(lǐng)域?qū)λ苄猿尚渭夹g(shù)需求巨大

交通運(yùn)輸領(lǐng)域：國內(nèi)生產(chǎn)總值的增加值將有 12%~17% 由汽車及汽車零部件制造業(yè)提供，而大部分汽車及汽車零部件的制造是通過塑性加工技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，如汽車零件中 75% 以上為沖壓件，內(nèi)高壓成形技術(shù)、旋壓成形技術(shù)、在汽車工業(yè)也有著廣泛的應(yīng)用等。船用典型鍛件軸類鍛件、齒輪鍛件、機(jī)用汽缸蓋等鍛件，不僅數(shù)量增加，且有向大型化發(fā)展的趨勢。為實(shí)現(xiàn)軌道列車的高速化、現(xiàn)代化和國產(chǎn)化，生產(chǎn)出高性能、低成本的大型車體型材，需要擠壓技術(shù)的應(yīng)用。

航空航天領(lǐng)域：導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭、飛機(jī)上需要的大型回轉(zhuǎn)體零件越來越多，這些構(gòu)件的共同特點(diǎn)就是壁薄、直徑大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件采用的是高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼、鈦合金、高溫合金等特殊材料。從結(jié)構(gòu)完整性、強(qiáng)度、精度和效率方面考慮，強(qiáng)力旋壓是成形回轉(zhuǎn)體零件最有效的工藝方法。在航空模鍛件方面，結(jié)構(gòu)鋼鍛件和高溫合金鍛件的需求量相對穩(wěn)定，而鈦合金鍛件作為新型飛機(jī)的部件有相當(dāng)大的市場需求量。飛行器中的封閉截面整體構(gòu)件采用內(nèi)高壓成形是首選技術(shù)。

建筑領(lǐng)域：很多重大建筑項(xiàng)目及工程中對能夠加工出高質(zhì)量三維曲面件的先進(jìn)制造技術(shù)都具有迫切需求。多點(diǎn)成形技術(shù)可廣泛應(yīng)用于建筑三維曲面件數(shù)字化成形，并能抑制板類曲面成形件成形過程中的起皺、回彈等缺陷的發(fā)生，提高三維曲面件成形的加工精度，實(shí)現(xiàn)三維曲面件的高質(zhì)量成形，降低異形建筑與各種裝飾用三維曲面件的成本，以促進(jìn)建筑用三維曲面件數(shù)字化成形技術(shù)的發(fā)展。

能源領(lǐng)域：我國能源重型裝備中關(guān)鍵的環(huán)件，具有尺寸大、形狀復(fù)雜、性能要求高等特點(diǎn)，需要無縫成形且組織細(xì)勻，精密熱軋環(huán)成形則是無可取代的成形制造技術(shù)。火力發(fā)電機(jī)組中汽輪機(jī)高、中、低壓轉(zhuǎn)子，汽輪機(jī)缸體、水輪機(jī)大軸、轉(zhuǎn)輪體，核反應(yīng)堆壓力容器、蒸發(fā)器等等大型模鍛件是能源產(chǎn)業(yè)裝備的關(guān)鍵、基礎(chǔ)零部件，需要大鍛件成形加工技術(shù)完成制造。海上平臺用的張力腿鍛件，大型鍛造節(jié)點(diǎn)、石油鉆探用鍛件及結(jié)構(gòu)件和大型輸油管道等必將有較大的需求量，是不可忽視的市場。

軍工領(lǐng)域：坦克上履帶板、齒輪、負(fù)重輪，火炮上的牽引桿體、定向弧、萬向節(jié)叉等零件，槍械上的機(jī)匣、表尺座，導(dǎo)彈噴管，炮彈彈體、藥筒、引信等零件主要采用模鍛和擠壓成形工藝；而彈體風(fēng)帽、引信殼體、坦克摩擦片、軍用汽車摩托車等多種板類零件，則主要采用沖壓成形工藝。微小型零件塑性成形工藝，以及超高強(qiáng)度鋼的塑性成形工藝的需求也將不斷增大。發(fā)展?jié)M足新材料、新工藝要求的精密塑性成形模具，以及微型零件的塑性成形模具，將是今后武器裝備領(lǐng)域模具技術(shù)的主要發(fā)展方向。

其他領(lǐng)域：電子通信、醫(yī)療器械、輕工業(yè)以及餐具、飾品、家電等對塑性加工技術(shù)也有著大量的應(yīng)用。近年連續(xù)模已開始向多功能化和智能化方向發(fā)展，在完成電子零件沖壓生產(chǎn)同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)所加工零件的裝配、焊接以及在線檢測等功能。生物芯片作為一種典型的微結(jié)構(gòu)零件，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。旋壓加工生產(chǎn)燈罩、燈座是燈飾行業(yè)的最佳工藝選擇。

面向2030年，塑性成形技術(shù)將要重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

1特種塑性成形技術(shù)

特種塑性成形是指與常規(guī)塑性成形不同的一些工藝技術(shù)，從材料的微觀形態(tài)、構(gòu)件尺寸到成形時(shí)施加在材料上的外場等，都有所不同。特種成形的內(nèi)涵，包括成形所用坯料的特殊物理形態(tài)；材料的特殊組織狀態(tài)；成形構(gòu)件的特殊尺度；成形時(shí)施加在材料上的特殊物理場；成形力的特殊施加方式等。

面向2030年，特種塑性成形技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展包含4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

①微細(xì)晶粒超塑成形；

②微成形；

③粉體成形；

④電塑成形。

2內(nèi)高壓成形技術(shù)

高壓成形（Internal High Pressure Forming）是以管材作坯料，通過在管材內(nèi)部施加高壓液體和軸向補(bǔ)料把管材壓入模具型腔使其成形為所需形狀工件的成形技術(shù)。由于使用乳化液（在水中添加少量的防腐劑等組成）作為水傳力介質(zhì)，又稱為管材液壓成形（Tube Hydroforming）。

內(nèi)高壓成形裝備的超高壓力控制精度達(dá)到0.2~0.5MPa，位移控制精度達(dá)到0.05mm，實(shí)現(xiàn)了工藝參數(shù)可控。同時(shí)，超高內(nèi)壓為提高零件的復(fù)雜程度和成形精度提供了條件，所制造的零件截面變化多端、形狀凍結(jié)性好，迅速獲得汽車和飛機(jī)制造業(yè)的青睞。在解決了生產(chǎn)條件下超高壓快速穩(wěn)定密封和控制系統(tǒng)快速響應(yīng)和反饋關(guān)鍵技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)了在 30s 甚至更短時(shí)間內(nèi)制造一個零件， 從而廣泛用于汽車輕量化構(gòu)件大批量生產(chǎn)。

面向2030年，內(nèi)高壓成形技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展包含3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

①熱態(tài)內(nèi)壓成形；

②超高強(qiáng)度鋼成形；

③新成形工藝。


3特種軋制成形技術(shù)

特種軋制屬于鋼材深加工的高新技術(shù)，較傳統(tǒng)的軋制技術(shù)可以更好地提高軋鋼生產(chǎn)質(zhì)量、降低成本和增加品種，是對傳統(tǒng)軋制理論的發(fā)展。

我國在零件軋制技術(shù)上已取得較大的進(jìn)展，但距建設(shè)資源節(jié)約型社會的要求差距還很大，主要表現(xiàn)零件軋制成形技術(shù)應(yīng)用率低和部分關(guān)鍵技術(shù)問題尚需突破，導(dǎo)致應(yīng)用范圍難以擴(kuò)大。

面向2030年，特種軋制成形技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展包含4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

①徑向鍛造技術(shù)；

②軋環(huán)與復(fù)合軋環(huán)技術(shù)；

③擺動碾壓技術(shù)；

④楔橫軋與斜軋技術(shù)。

4精密鍛造成形技術(shù)

精密鍛造技術(shù)是一種零件鍛造成形后只需少量加工或不再加工即符合零件要求的少無切削加工成形技術(shù)，主要應(yīng)用于生產(chǎn)凈形零件和生產(chǎn)近凈形零件。精密鍛造技術(shù)曾稱為少無切屑鍛造技術(shù)、精確鍛造技術(shù)，近年來，國內(nèi)外又稱為近/凈鍛造成形技術(shù)。

精密鍛造技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，較傳統(tǒng)成形技術(shù)減少了后續(xù)的切削加工量，可以減少材料與能源消耗、縮短加工工序、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本，是汽車、礦山、航空、航天、兵器、能源、建筑等行業(yè)中廣泛應(yīng)用的零件制造工藝。

面向2030年，精密鍛造成形技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展包含2項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

①溫/熱精鍛技術(shù)；

②冷精鍛技術(shù)。

5多點(diǎn)成形技術(shù)

點(diǎn)數(shù)字化成形技術(shù)是將傳統(tǒng)的整體模具離散成一系列規(guī)則排列的、高度可數(shù)控調(diào)整的、頭部可自由轉(zhuǎn)動的柔性沖頭，由這些柔性數(shù)控沖頭成形包絡(luò)曲面，使用一套裝備可以變換無數(shù)種曲面形狀，實(shí)現(xiàn)板類曲面件的無模、柔性、自動化成形。

多點(diǎn)數(shù)字化柔性成形是以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造為主要手段實(shí)現(xiàn)板料柔性成形的先進(jìn)制造技術(shù)，其成形方法是對傳統(tǒng)板料加工方式的重大變革，其技術(shù)特點(diǎn)體現(xiàn)在：可實(shí)現(xiàn)無模成形，節(jié)約模具材料及設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用；在一臺設(shè)備上進(jìn)行多種不同形狀零件的加工；實(shí)現(xiàn)變路徑成形；易于實(shí)現(xiàn) CAD/CAE/CAM一體化及成形自動化；縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低產(chǎn)品制造成本。

面向2030年，多點(diǎn)成形技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展包含4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

①大型化多點(diǎn)成形技術(shù)與大面積多點(diǎn)成形裝備；

②精細(xì)化多點(diǎn)成形技術(shù)；

③柔性輥與多點(diǎn)調(diào)形技術(shù)；

④連續(xù)柔性多點(diǎn)成形。

6旋壓成形技術(shù)

旋壓是用于成形薄壁空心回轉(zhuǎn)零件的一種金屬塑性成形方法，綜合了鍛造、擠壓、拉伸、彎曲、環(huán)軋、橫軋和滾壓等工藝的特點(diǎn)，是一種少甚至無切削加工的先進(jìn)工藝。旋壓成形具有如下特點(diǎn)：逐點(diǎn)成形；旋壓時(shí)壓力小；制品范圍廣；材料利用率高；生產(chǎn)成本低；制品性能顯著提高；制品表面光潔度高；尺寸公差?。恢圃旃ば驕p少等。旋壓成形通常用于制作整體無縫的回轉(zhuǎn)體空心件，加工難變形金屬制件。