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精密成形技术在航天领域的应用进展_陈永来

精密成形技术在航天领域的应用进展_陈永来
精密成形技术在航天领域的应用进展_陈永来

第21卷第4期

2013年8月

材料科学与工艺

MATERIALS SCIENCE &TECHNOLOGY

Vol.21No.4

Aug.,2013

精密成形技术在航天领域的应用进展

陈永来,张

帆,单

群,张绪虎

(航天材料及工艺研究所,北京100076)

摘要:介绍了精密成形技术中最具代表性的超塑成形、强力旋压、等温锻造、热等静压粉末冶金与激光快速

成形等精密成形技术在航天领域中的应用情况.指出了国内外精密成形技术发展差距,并对精密成形技术的发展趋势进行了展望.

关键词:超塑成形;精密旋压;等温锻造;热等静压粉末冶金;激光快速成形;航天领域中图分类号:TG30

文献标志码:A

文章编号:1005-0299(2013)04-0057-08

Application progress of precision forming technology in aerospace

CHEN Yong-lai ,ZHANG Fan ,SHAN Qun ,ZHANG Xu-hu

(Aerospace Research Institute of Material &Processing Technology ,Beijing 100076,China )

Abstract :The application of typical precise forming technology ,such as super-plastic forming ,precise spin forming ,isothermal forging ,hot isostatic forming ,laser rapid forming ,in aerospace industry was introduced in this paper.Then ,the precise forming technology at home and abroad are compared with each other.At last ,the further development of precision forging technology are reviewed.

Key words :super-plastic forming ;precise spin forming ;isothermal forging ;hot isostatic pressing ;laser rapid forming ;aerospace industry

收稿日期:2012-09-05.

作者简介:陈永来(1972-),男,博士,高级工程师.

通信作者:陈永来,

E-mail :chenyonglai@263.net.随着航天技术不断发展,人们对航天飞行器的使用要求越来越高.航天飞行器在超高温、超低温、高真空、高应力、强腐蚀等极端使用条件和工作环境下工作,需要大量采用高温合金、钛合金等耐高温、耐低温、耐腐蚀的高强轻质材料,但是这些材料较难以加工成形.此外,航天飞行器应用的结构件愈来愈呈现出大尺寸、薄壁曲面、变厚度、整体结构的趋势,这就面临复杂几何结构件的成形难题.由此可见,精密成形技术是航天制造领域的关键技术之一,其发展水平为航天型号问世奠定必要的技术基础.

精密成形是指零件成形后接近或达到零件精度要求的成形技术,

它是建立在新材料、新设备、新工艺、计算机辅助工艺设计等技术成果的基础上,发展了传统的成形技术,实现产品高效、高性能、低成本的少无余量制造技术.在航天领域,精

密成形技术能显著提高战略战术导弹、运载火箭、卫星、飞船、固体和液体发动机等航天产品的快速转换能力和批生产能力,其中最具代表性的超塑成形、精密旋压、热等静压粉末冶金、等温锻造以及激光快速成形等精密成形技术已经在航天领域凸显出广阔的发展前景和良好的应用价值.

1超塑成形技术

为满足航天型号对轻量化和可靠性的需求,

航天产品中高性能材料如钛合金、高温合金等难成形材料的应用比例显著增加,复杂形状、大型结构以及精密薄壁件的应用也越来越广泛.超塑成形技术(Super-plastic forming ,简称SPF )作为解决复杂、大型、精密薄壁件或难加工材料成型的一个重要途径

[1]

,已经成为一种推动现代航天结构设

计概念发展的先进制造技术.

早在上世纪80年代美国爱德华空军基地的火箭推进研究所就进行了超塑成形的推进剂贮箱的研制,制造了直径152.4mm 的Ti6Al4V 半球

形壳体.与以往的铆接和焊接比较,可降低成本

60%,减轻质量30%[2],克服了钛合金冷加工工

艺性差、成型困难的缺点.此外,日本ISAS 和MHI 两家公司从1981年开始采用超塑成形技术制造卫星贮箱

[3]

,先将两块Ti6Al4V 薄板焊接上,再通

过SPF 吹胀成半球形,见图1(a ).采用超塑成形的Ti6Al4V 合金高度控制仪气瓶还应用于阿里安

Ⅴ火箭,见图1(b )[4].与传统的锻造工艺相比,其

成本降低25%以上,减重约20%,同时提高了结构的抗疲劳、抗腐蚀特性.另外,超塑成形在航天型号上的另一个典型应用为运载火箭上的波纹管,图2所示为采用该技术成形的7475铝合金

[5]

.相比液压成形、滚压成形等工艺,超塑成形

的波纹管尺寸精确,不存在残余应力.可见,超塑成形应用于航天结构件的制造优势明显

图1

超塑成形技术制造的产品

图2

超塑成形的7475铝合金波纹管

我国的超塑成形技术研究始于20世纪70年代末,开展超塑成形技术研究和应用的单位主要有哈尔滨工业大学、

西北工业大学、北京航空制造工程研究所、航天材料及工艺所等,经过多年研究,我国的超塑成形取得了很大进展

[6]

.针对航

天型号对金属防热结构的需求,航天材料及工艺研究所开展了钛合金波纹板SPF 技术研究,成功制备出TC4钛合金防热瓦等热结构部件(图3).同时,采用超塑成形技术在成形压力为3.3MPa ,成形温度920 940?内成功制备出TC4钛合金环形气瓶(图4),

解决了钛合金热成形过程中晶粒长大、变形控制以及高质量焊接难题

图3310mm ?320mm 的TC4

钛合金双向正弦波纹板

图4TC4钛合金环形气瓶

应用于航天型号上的零件精度要求高,直接关系到产品能否满足设计要求.超塑成形的零件精度主要包括厚度精度和尺寸精度.产品的厚度均匀性是推广超塑成形技术的一大挑战,特别是

在超塑成形产品深宽比较大的情况下.另外,超塑成形产品的尺寸精度一般由模具来保证,但由于模具的线膨胀系数与板料的不同,会引起产品尺寸上甚至形状的偏差,该问题需进一步解决.

2精密旋压技术

旋压成形解决了航天领域用薄壁壳体构件在

车削加工时存在的刚度低、颤动大、加工精度低等技术问题或根本无法加工的技术难题,应用于航

天领域具有诸多优势.例如,

用于导弹、火箭弹等武器装备的导弹制导舱、雷达舱、发动机壳体等薄壁回转体构件,明显减轻弹体,提高弹体的制造精度,从而增大射程,增加飞行稳定性,提高命中率.

国外,精密旋压技术已发展到较高水平,美国强力旋压生产的Φ3900mm 大型导弹壳体,径向尺寸精度达到0.05mm ,表面粗糙度(Ra )为1.6 3.2μm ,壁厚差≤0.03mm.总体来说,旋压成形工艺广泛应用于火箭(如阿里安Ⅴ火箭、H2火箭、质子号等)、洲际导弹等的贮箱、输液管及发动机壳体的整体成形

[7-8]

.围绕航天型号对轻

质、高强、大型化需求,德国MT 宇航公司采用旋

·85·材料科学与工艺第21卷

压工艺制备出Φ1905mm 的高强Ti -15V -3Cr 合金推进系统贮箱

[9-10]

,并应用于欧洲阿尔法通

信卫星巨型平台(见图5),实现了卫星平台的大幅度减重、

增加有效载荷.最近MT 宇航公司采用旋压工艺为日本H -ⅡA 火箭研制的铝合金2219薄壁贮箱壳体,见图6(a ),其直径和高度分

别为3860和738mm [11]

,减轻了火箭质量并降低

了制造成本.与此同时,美国航空航天局(NASA )和MT 宇航公司共同开发制造了应用于AresA 火箭的大尺寸2195铝合金(Al -Li )燃料贮箱,见图6(b ),首先采用搅拌摩擦焊连接多块铝合金板材形成大尺寸平板,之后将大尺寸平板旋压成穹形,其直径高达5.5m 、深度1.6m 、壁厚3 5mm.相比其他工艺制备的贮箱,强力旋压技术显著减轻了质量、降低了成本,同时赋予材料更加优良的力学性能

图5高强Ti -15V -3Cr 合金贮箱

我国航天工业的许多产品也采用旋压工艺,并取得了显著成绩.以钛合金旋压产品为例,如钛合金波纹管、耐高压气瓶半圆环形薄壁部件、带底变壁厚高强韧钛合金耐高压油瓶、月球车用钛合金轮圈等

[12]

航天材料及工艺研究所根据航天型号发展率先开展了Al -Mg -Sc 合金的研制工作,采用旋压、滚弯、低应力高精度机械加工及氩弧焊等集成技术制造了内径Φ300mm 、外径Φ570mm 、长度1800mm 的柱形1570铝钪合金油箱壳体,见图7(a ),液压0.1MPa 保持10min 不渗漏.航天材料及工艺研究所还率先采用LY12管坯经内旋压完成带多道环向内筋的薄壁整体筒形件的成形,见图7(b ),

其直径为340mm ,壁厚精度0.2mm ,该内旋技术用于同类产品为国内首创.针对卫星用远地点发动机喷管延伸段,又旋制出变壁厚薄壁回转体的延伸段,

见图7(c ),该产品大口直径Φ530mm ,高720mm ,喷管延伸段小口处壁厚约1.5mm ,大口处壁厚约为0.5mm ,内型面轮廓度

不大于0.15mm ,突破了难熔金属薄壁变壁厚延伸段旋压成型技术

图6

铝合金贮箱壳体

图7

航天工业的旋压成形典型件

总的来说,旋压技术在国内航天工业获得广泛应用,但目前国内采用数控旋压工艺技术还比较少,大直径、薄壁整体热旋压成形工艺尚无应用实例,直径2.25m 贮箱箱底整体旋压技术、直径5m 低温贮箱箱底瓜瓣成形、钛合金及高温合金复杂结构件成形等技术还处在工艺摸索阶段.

·

95·第4期陈永来,等:精密成形技术在航天领域的应用进展

3热等静压粉末冶金技术

在航天领域,复杂形状结构件整体成形取代

传统的“多件连接”和“锻造-切削加工”生产方式已成为必然趋势.热等静压粉末冶金技术利用固态金属代替液态金属来“铸造”复杂形状制件,不仅可以降低加工成本,且制件的性能高于铸件,与锻件相当甚至高于锻件.

西方发达国家对热等静压粉末冶金技术给予了高度重视.俄罗斯在世界上首先采用热等静压技术研制出了整体复杂形状的钛合金氢泵涡轮,见图8(a ),并在RD -0120型氢氧发动机上得到了应用

[12]

.俄罗斯VILS 研究院还采用热等静压

技术制造了两种导弹武器用结构件,一是粉末耐热钛合金VT22舵芯骨架,二是超音速飞行器(导

弹)用薄壁网格状承载结构件,见图8(b )[13]

,可

大幅度减轻导弹结构重量.此外,针对轨姿控发动机,

国外采用粉末冶金铌合金整体近净成形制备了燃烧室段.近期,美国航空航天局(NASA )与美国的铼合金公司联合,采用粉末冶金热等静压技术生产了两种推力分别为440和490N 的铼推力室,节省制备周期及材料,降低生产成本

图8俄罗斯采用热等静压技术研制的产品

国内,热等静压粉末冶金技术研制构件的优势已凸显出来,并为设计部门所认可.目前,热等静压技术已开始进入多种型号产品的研制中,如用于钛合金舵芯骨架、大尺寸水平翼骨架、导弹舱体及叶轮等.航天材料及工艺研究所研制了粉末

TA15钛合金大尺寸舵、翼骨架(见图9),且其性能已达到锻件水平(见表1),满足了超音速飞行器对高强、轻质、耐高温部件的需求.在此基础上,继续深入粉末钛合金的热等静压粉末冶金技术研究,开展了液体火箭用发动机低温用TA7ELI 粉末钛合金氢泵叶轮研制,见图10(a ),在-253?抗拉强度达到1500MPa 、延伸率11%,并通过1800s 的真空超转模拟试验,实现了钛合金叶轮在超低温环境下的高速稳定运转.此外,采用粉末TC4钛合金制备了耐高温的整体网格筒体,见图10(b ),筒体内部质量良好,其力学性能不低于锻件水平,突破了带内部网格加强筋薄壁钛合金复杂结构件的研制.还制备出Ф251mm ?236mm 的Ti3Al 基合金薄壁(0.6 1.0mm )喷管延伸段,见图10(c ),突破了Ti3Al 基合金薄壁大型构件热压烧结过程中的尺寸控制技术、组织性能控制技术,并应用于液体火箭发动机,为发展无毒、无污染、高可靠、长寿命的液体动力技术奠定了重要基础

图9粉末TA15钛合金零件

表1

粉末TA15室温及高温力学性能

制造工艺测试温度/?σ0.2/MPa

σb /MPa δ5/%精铸:GJB2896A —2007

室温≥785≥885

≥5

锻件:11-CL -059B —2001

室温≥855930 1130≥10粉末TA15

室温

945101016.590096518.0粉末TA15

550

52963110.4532

617

20.4

但与国外相比,目前国内仍缺乏型号急需的粉末冶金耐600?的高温钛合金材料及其制备技术、大尺寸复杂构件近净成形技术等方面的能力还有欠缺,粉末冶金成形低温、高温钛合金构件的

·06·材料科学与工艺第21卷

性能还不能完全达到国外先进水平,型号应用也刚起步,与世界先进水平还有较大差距;大型粉末钛合金构件的制备经验还需进一步积累,导弹舱体等薄壁件近净形成形技术还需开展研究;航天用粉末高温合金只是开展了初步探索研究,新材料如粉末铌合金、粉末铼材料的研究也只是刚刚起步

(a )TA7ELI 氢泵叶轮;(b )带内部网格加强筋粉末钛合金构件;(c )钛铝系金属间化合物薄壁喷管延伸段

图10粉末TA15钛合金

4等温锻造技术

高温合金和高强度钛合金等难变形材料在航

天领域的应用越来越多,同时,很多锻件被设计成复杂形状的整体构件,

而等温锻造能显著提高锻件的精度,实现复杂形状锻件的精密成形,且能获得力学性能良好的锻件.因而,近年来等温锻造在航天领域的应用越来越受到青睐.

航空工业领域的产品往往以薄腹板、窄筋、截面突变等复杂形状为特征,

等温锻造在制造复杂结构件方面的优势使其在航空领域得到大量应用

[14]

.例如,美国铝业公司采用等温锻造制造

F -14战斗机框架钛合金加强板和支承座机件,

前者投影面积10320mm 2

,锻件质量0.32kg ,加强筋最小壁厚3.17mm.后者投影面积13545mm 2,

锻件质量0.82kg ,最小厚度2.67mm ;美国F -15战斗机Ti -6Al -4V 某隔框零件质量为10kg ,普通模锻件质量高达154kg ,而等温近净性模锻件质

量仅为29kg ,每件减少了125kg 的机加工量[15]

美国普拉特·惠特尼公司采用等温锻造工艺生产F100发动机的涡轮盘,质量由原来普通模锻件的112.5kg 降到56.7kg.随着等温锻造技术的成熟,其应用已拓展到航天领域.国外的运载火箭用纯钛合金气瓶的成形方法也已由模锻成形发展到了等温锻造,并且等温锻造技术成功应用于制造IMI834钛合金压缩机盘、Ti -6Al -4V 钛合金叶片等零件

[16]

在国内,宝钢集团运用等温锻造技术生产出表面光洁、外形精确的TC11钛合金收敛段、扩张段,TC4钛合金翼芯、气瓶等航天精密优质锻件

[17]

.针对航天型号轻量化的需求,航天材料及

工艺研究所开展了Al -Li 合金特殊深模锻件研制,制备了长1.5m 的1420Al -Li 合金锥形模锻件,见图11(a ).围绕航天型号轻量化需求,703所开展了镁合金精密模锻件研制,制备出尺寸1600mm ?700mm ?150mm 的镁合金弹翼,见图11(b ),攻克了大尺寸镁合金锻件性能均匀性控制技术.针对运载火箭增压输送系统用高压气瓶,还采用等温锻造工艺成功地试制出TC4、TA7ELI 钛合金精密模锻件———容积为20L 的低

温气瓶,

见图11(c ),锻件的组织、性能良好且金属流线分布合理,并将此研究成果应用于长征系列运载火箭

图11

精密模锻件

目前在国内航天领域中,非对称形状的航天产品如薄壁不规则复杂盒形件、高筋类复杂薄壁件所占比例大,而这些产品结构件或毛坯件的供

·

16·第4期陈永来,等:精密成形技术在航天领域的应用进展

应仍然是以自由锻为主的毛坯件,后期通过机加工切削掉大量的金属,达到设计所需要的尺寸.等温锻造能提高复杂形状难变形合金锻件的精度和材料的利用率,其将在航天领域结构件的制造中大有用武之地.

5激光快速成形

现代航天武器装备的发展要求其制造技术能满足快速研制批产、变批量、高柔性、快速转换的需求,传统制造技术在构件制造中由于存在材料利用率低、加工困难、周期长等缺点,已很难满足要求.激光快速成形技术无需模具和工装,只需同一套通用的激光快速成形装备,即可完成各种高性能金属材料的制备与各种复杂金属零部件的快速成形,具有高柔性、适应性及快速响应性、应用面宽广特点[18].因而,激光快速成形技术以其独特的技术优势和巨大的发展潜力在航天领域备受青睐.

激光快速成形技术主要应用在航空领域,尤其适合飞机机身钛合金复杂结构件及航空发动机涡轮盘、叶片等关键高性能高温合金复杂结构件的快速制造[19-21].AeroMet公司针对飞机、导弹上的复杂零部件进行研究,研制出飞机接头、铼合金姿控发动机喷管和导弹环等.该公司还为波音、洛克希德马丁及Northrop Grumman等公司,其中包括为F/A18-E/F舰载机提供了尺寸达2.5m、质量达130kg的大型整体筋板加强钛合金发动机框、机翼拼接接头等,已在F-22及F-18E/F 上得到批量应用[22],还在大型整体带筋加强结构钛合金零件的快速成形上,取得了良好效果,解决了飞机复杂结构件的制造难题[23].并于2002年制定出了“Ti6Al4V钛合金激光快速成形产品”宇航材料标准(ASM4999),同年在世界上率先实现激光快速成形钛合金次承力结构件在F/A-18等战机上的验证考核和装机应用.德国EOS Gm-bH公司也是国际上研究应用激光直接制造技术较好的公司之一,图12所示为采用激光快速成形技术在其研制的设备上制造出的典型结构件[24],降低了生产成本,生产效率得到了大幅度提高,突破了复杂形状结构件的成形.

目前国内的北京航空航天大学、西北工业大学、北京有色研究总院、清华大学、航天材料及工艺研究所等多家研究机构和大学相继开展了激光快速成形制造理论、工艺方法、设备、软件等方面的研究,各家研究单位的激光快速成形技术紧跟国外的最新发展方向,主要集中发展钛合金、高温合金等难加工材料的带筋、肋等薄壁复杂零件的一体化成形[25-26].最近,北京航空航天大学王华明团队成功实现激光快速成形TA15钛合金飞机角盒,TC4钛合金飞机座椅支座及腹鳍接头等4种飞机钛合金次承力结构件在3种飞机上的装机应用,成为继美国原AeroMet公司之后世界上第2个实现激光快速成形钛合金结构件在飞机上实际装机应用的研究团队[26]

图12激光快速成形的典型结构件

相对于国内的航空领域的研究应用,目前激光快速成形技术在我国航天领域的应用研究基本上还是处于空白状态.实际上,未来第三代、第四代航天液体火箭发动机的比冲要求更高,其难加工材料、复杂型面的结构件及武器型号难加工材料轻质防热结构件可以很好地采用激光快速成形技术实现高精度加工,能缩短航天型号大型关键件的研制周期,提高快速响应能力.因此,具有低成本、短周期、高性能特点的激光快速成型技术正在航天等高技术领域展示出广阔的应用前景.

6发展趋势及展望

伴随着航天科学技术快速发展,我国精密成形技术也进入了一个新的阶段.精密成形技术在未来型号发展中的贡献率将更加突出,地位更加重要,主要发展趋势是:1)超大复杂结构件的整

·

26

·材料科学与工艺第21卷

体精密成形、低成本化和扩大应用;2)从近净成形向净成形方向发展,最大幅度地减少流程以及提高材料利用率;3)智能技术、纳米技术与航天用精密成形技术的结合,为材料的成形提供全新的技术途径.

经过多年的发展,我国精密成形技术取得了令人瞩目的成绩,为实现航天型号高可靠性、长寿命和高效能提供了有力保障,然而,未来的发展也面临着严峻的挑战.为此,我国精密成形技术不仅要在“需求牵引”下开展研究工作,而且还要积极发挥“技术推动”能动性,有针对性地加强精密成形基础研究,使其得到稳步发展.有理由相信,精密成形技术的发展必将推动和促进未来探月工程与深空探测需要的新型航天器、大型运载火箭等航天产品及型号的研制生产.

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Xiang-ming.Progress and challenges of laser direct

manufacturing of large titanium structural components

[J].Chinese Journal of Lasers,2009,36(12):

3204-3209.

(编辑程利冬)

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·材料科学与工艺第21卷

完井技术国内外发展现状分析

完井技术国内外发展现状分析 第1章前言 1.1 现代完井技术发展现状 完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程,是从钻开油气层开始,到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液,直至投产的一项系统工程。完井设计水平的高低和完井施工质量的优劣,对油气井生产能否达到预期指标和油田开发的经济效益有决定性的影响。 近十多年来,国内外完井均有了较快发展,并已发展成为独立的学科。除常规井完井技术日益完善外,其他特殊井完井也得到了很大发展,如水平井完井、复杂地质条件下的完井、小井眼完井、分支井完井、深井超深井完井、现代智能完井、膨胀管完井等。国内在完井技术方面虽然取得了一些进步,但是与国外相比,完井技术还有很大差距,特别是在不同储层选择合适的完井方式、水平井完井、欠平衡井完井、小井眼完井、分支井完井,从而影响了油气井的产量及经济效益。 1.2 本文的主要研究内容 1.查阅现代完井技术方面的文献,对各种完井技术现状进行综合性分析: (1)射孔完井技术; (2)割缝衬管完井技术; (3)砾石充填完井技术; (4)膨胀管完井技术; (5)封隔器完井技术; (6)智能完井技术。 2. 调研国内外最新完井技术现状,重点分析国内外现代完井技术现状、最新进展、应用成果以及发展趋势等,并对国内完井技术方案实施的可行性和完井技术的研究方向作初步预测和探讨。

第2章常规完井技术 完井方式的选择主要是针对单井而言。虽单井属于同一油藏类型,但是所处构造位置不同,所选定的完井方式也不尽相同,如油藏有气顶、底水,若采用裸眼完成,技术套管则应将气顶封隔住,再钻开油层,而不钻开底水层。若采用射孔完成,则应避射气顶和底水。又如油藏有边水,套管射孔完成时,油田开发要充分利用边水驱动作用,避射开油水过渡带。下面主要介绍常用的几种常规完井方式[1]。 2.1 裸眼完井技术 裸眼完井方式分先期裸眼完井方式、复合型完井方式和后期裸眼完井方式三种。 先期裸眼完井方式(如图2-1)是钻头钻至油层顶界附近后,下套管柱水泥固井。水泥浆上返至预定设计高度后,再从套管中下入直径较小的钻头,钻穿水泥塞,钻开油层至设计井身完井。 复合型完井方式(如图2-2)是指适合于裸眼完井的厚油层,但上部有气顶或顶界邻近又有水层时,可以将技术套管下过油气界面,使其封隔油层的上部,然后裸眼完井,必要时再射开其中的含油段。 后期裸眼完井方式(如图2-3)是不更换钻头,直接钻穿油层至设计井深,然后下套管至油层顶界附近,注水泥固井。固井时,为防止水泥浆损害套管鞋以下的油层,通常在油层段垫砂或者换入低失水、高粘度的钻井液,以防水泥浆下沉。 图2-1 先期裸眼完井示意图 1—表层套管 2—生产套管 3—水泥环 4—裸眼井壁 5—油层

光电传感器在生活中的应用-

光电传感器在生活中的应用 ——CCD图像传感器 摘要: 在科学技术高速发展的现代社会中,人类已经入瞬息万变的信息时代,人们在日常生活,生产过程中,主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输,来实现制动控制,自动调节,目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术,光电半导体技术,光导纤维技术以及光栅技术的发展,使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点,在自动检测技术中得到了广泛应用,它一种是以光电效应为理论基础,由光电材料构成的器件。 光电传感器由于反应速度快,能实现非接触测量,而且精度高、分辨力高、可靠性好,加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点,因而广泛应用于军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中。当前,世界上光电传感领域的发展可分为两大方向:原理性研究与应用开发。随着光电技术的日趋成熟,对光电传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。 关键字:光电传感器;CCD图像传感器 正文 一、CCD的工作方式 ?CCD和传统底片相比,CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。只不过,人眼 的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞,分工合作组成视觉感应。 CCD经过长达35年的发展,大致的形状和运作方式都已经定型。 CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。 ?CCD(Charge Coupled Devices,CCD)由大量独立光敏元件组成,每个光敏元 件也叫—个像素。这些光敏元件通常是按矩阵排列的,光线透过镜头照射到光电二极管上,并被转换成电荷。每个元件上的电荷量取决于它所受到的光照强度,图像光信号转换为电信号。当CCD工作时,CCD将各个像素的信息经过模傲转换器处理后变成数字信号,数字信号以一一定格式压缩后存入缓存内,然后图像数据根据不间的需要以数字信号和视频信号的方式输出。

航天技术在军事领域的应用及对现代战争的影响

21 世纪航天技术在军事领域的应用及对现代战争的影响 航天技术的军事应用成果是军事航天系统. 航天技术是现代科学技术中发展最快的尖端技术之一, 是一个国家科学技术水平和国民经济实力的综合反映,是一个国家科学技术水平的重要标志,亦是综合国力的象征.军事航天系统大致可分为 4 类:军事航天运输系统,军事卫星系统,军事载人航天系统和航天作战系统军事航天运输系统,与传统投送方式相比,它具有无可比拟的优势.一是投送速度极快.利用空天飞机投送,能对全球范围发生的地区冲突迅速做出反应,二是具有侦察监视与预警功能.对导弹发射进行预警.它具有很强的的灵活机动性和综合侦察能力.三是可作为战时空间预备指挥所,进行战略预置.一旦战时需要,可直接承担起作战指挥任务.四是既是投送平台,进入空中后又能成为作战平台.另外,由于进入轨道后是在遥远的太空,使得航天运输系统具有抗打击和抗干扰等得天独厚的优势,一般部署在陆,海,空等领域的常规武器装备只能对其望洋兴叹. 军事载人航天系统,是当今衡量一个国家综合实力的重要标志,更是人类未来发展的新疆域. 载人飞船能保障航天员在外层空间生活和载人飞船工作以执行航天任务并返回地面的航天器.它可以独立进行航天活动,也可用为往返于地面和空间站之间的"渡船".航天飞机是一种为穿越大气层和太空的界线而设计的火箭动力飞机.它是一种有翼,可重复使用的航天器,由辅助的运载火箭发射脱离大气层,作为往返于地球与外层空间的交通工具.空间站是一种在近地轨道长时间运行, 可供多名航天员在其中生活工作和巡访的载人航天器. 在空间站中要有人能够生活的一切设施,不再返回地球.空间站能长期的飞行,故保证了太空科研工作的连续性和深入性, 这对研究的逐步深化和提高科研质量有重要作用. 军事卫星系统,军用卫星指的是用于各种军事目的的人造地球卫星.军用卫星按用途一般可分为侦察卫星,通信卫星,导航卫星,测地卫星等. 侦察卫星利用各种遥感器或无线电接收机等侦察设备收集地面,海洋或空中目标的信息,获取军事情报;卫星用于全球性的战略通信,战术通信卫星用于提供地区性战术通信以及军用飞机,舰船乃至个人终端的移动通信;军用导航卫星可为地面战车,飞机,水面舰艇,地面部队甚至单兵提供精确位置,速度和时间信息,并能为导弹和炮弹精确制导,大大提高武器的使用效率;测地卫星能用于测定地球上任何地点的坐标和地形图,测定打击目标的坐标. 航天作战系统,航天作战是指利用各种类型的反卫星武器攻击,摧毁敌方的航天器, 或利用航天器上载有的定向能武器, 动能武器攻击, 摧毁敌方陆地,海洋与空中的目标. 航天作战武器技术尚处于初期研究,试验阶段,距实战使用还有相当距离.已实现的航天作战试验,是利用动能反卫星导弹接近并摧毁了目标卫星.为了配合天对天攻击型的航天战争,必要时也可以发射以地面为基地的作战兵器,拦截和破坏敌人的目标.尤其是使用地面定向能武器配合航天作战,将使地对天攻击型航天战争具有重要意义. 军事航天技术对现代战争的影响是很深远的. 太空已成为军事争夺最激烈的场所,军事航天系统在局部战争中得到了逐步应用,并显示了极大的潜力.被称为第一次"空间战争"的海湾战争,以美国为首的多国部队广泛运用了现已装备的各种军事航天系统,在侦察监视,通信指挥,导航定位等诸方面发挥了决定性作用.到目前为止.21 世纪, 随着航天技术的进一步发展, 空中力量的战略作用必将得到进一步强化.太空力量将从目前对空中作战的保障方式,转变为直接的武力攻击和防御,从而对空中战场环境产生更为深刻的影响.太空与地面已经紧紧地联接在一起. 航天技术是现代科学技术中发展最快的尖端技术之一,是一个国家科学技术水平和国民经济实力的综合反映,是一个国家科学技术水平的重要标志,亦是综合国力的象征.航天技术高度综合集中了许多基础科学和新技术, 它的发展促进了一大批基础科学和现代技术的发展.当今,一些发达国家正在以大空间概念设计国民经济未来发展的蓝图, 把航天技术产业作为未来发展的一个战略重点,认为它是发展各类高新技术产业的领头技术,它能带动一大批高新技术产业其它基础产业的发展,推动和促进新工艺,新材料,新能源等技术的进步, 航天技术对国民经济的发展将起到"加速器"和"倍增器"的作用.

航空航天产业

成都市航空航天产业 投资指南 二○○八年八月

目录 一、产业现状 (2) (一)、产业基础 (2) 1、基本情况 (2) 2、发展动态 (3) (二)、产业链情况 (4) 1、产业链 (4) 2、在蓉重点企业及国内外优势企业 (7) (三)、市场概况 (11) 二、投资环境 (11) (一)、人力资源 (11) 1、人力资源供给 (11) 2、劳动力成本 (13) 3、人力资源服务 (15) (二)、基础设施 (17) 1、自来水 (17) 2、电力 (18) 3、天然气 (18) (三)、物流条件 (18) 1. 航空 (18) 2. 铁路运输 (20) 3. 公路 (21) 4. 水路 (21) (四)、环保要求 (22) 三、产业发展规划 (22) (一)、产业政策 (22) (二)、产业规划 (23) 1、总目标 (23) 2、产业发展目标 (23) (三)、一区一主业 (25) 四、“5.12”汶川地震对成都市产业发展的影响 (28) (一)、汶川地震对成都市的影响 (28) (二)、汶川地震对成都市航空航天产业的影响 (30)

航空航天产业是成都市的优势产业与战略性先导产业。成都有着发展航空航天产业的科研基础、制造优势、技术创新和市场辐射能力。 一、产业现状 (一)、产业基础 1、基本情况 成都现有航空航天工业及运输、维修业规模以上企业和研究院所33户,主要企业资产310余亿元,职工5万余人,各类高中级专业技术人员2万多人。 航空方面形成了以成都飞机工业(集团)公司和成都飞机设计研究所为龙头,成都发动机集团公司、成都航空仪表公司、成都锦江机械厂、中国电子科技集团公司第十研究所、第二十九研究所、海特集团、华太公司、Snecma、国航西南公司维修基地等单位配合协作的完整的飞机设计、制造工业体系。成都已发展成为我国设计研制和批量生产歼击机及重要民用航空运输、维修的重要基地,也是重要的航空产业科研生产基地。 2008年2月,国家正式批准在成都市、哈尔滨市、安顺市、沈阳市建设民用航空产业国家高技术产业基地。目前,成都航空工业总体规模居全国第二,拥有成飞公司、成发公司等

(整理)快速成型技术的应用与发展前景

快速成型技术的应用与发展前景 一.什么是快速成型技术 快速成形技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing,简称RPM)技术,诞生于20世纪80年代后期,是基于材料堆积法的一种高新制造技术,被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身,可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件,从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即,快速成形技术就是利用三维CAD的数据,通过快速成型机,将一层层的材料堆积成实体原型。 二.快速成型技术的产生背景 (1)随着全球市场一体化的形成,制造业的竞争十分激烈,产品的开发速度日益成为主要矛盾。在这种情况下,自主快速产品开发(快速设计和快速工模具)的能力(周期和成本)成为制造业全球竞争的实力基础。 (2)制造业为满足日益变化的用户需求,要求制造技术有较强的灵活性,能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本。因此,产品的开发速度和制造技术的柔性就十分关键。 (3)从技术发展角度看,计算机科学、CAD技术、材料科学、激光技术的发展和普及为新的制造技术的产生奠定了技术物质基础。 三.快速成形技术的特点 快速成型技术具有以下几个重要特征: l )可以制造任意复杂的三维几何实体。由于采用离散/堆积成型的原理.它将一个十分复杂的三维制造过程简化为二维过程的叠加,可实现对任意复杂形状零件的加工。越是复杂的零件越能显示出 RP 技术的优越性此外, RP 技术特别适合于复杂型腔、复杂型面等传统方法难以制造甚至无法制造的零件。 2 )快速性。通过对一个 CAD 模型的修改或重组就可获得一个新零件的设计和加工信息。从几个小时到几十个小时就可制造出零件,具有快速制造的突出特点。 3 )高度柔性。无需任何专用夹具或工具即可完成复杂的制造过程,快速制造工模具、原型或零件。 4)技术高度集成性。RP技术是计算机、数控、激光、材料和机械等技术的综合集成。CAD技术通过计算机进行精确的离散运算和繁杂的数据转换,实现零件的曲面或实体造型,数控技术为高速精确的二维扫描提供必要的基础,这又是以精确高效堆积材料为前提的,激光器件和功率控制技术使材料的固化、烧结、切割成为现实。快速扫描的高分辨率喷头为材料精密堆积提供了技术保证术产生背景。 5)快速响应性。快速原型零件制造从CAD设计到原型 (或零件 )的加工完毕,只需几个小时至几十个小时,复杂、较大的零部件也可能达到几百小时,但从总体上看,速度比传统成形方法要快得多。尤其适合于新产品的开发,RP技术已成为支持并行工程和快速反求设计及快速模具制造系统的重要技术之一

快速成型技术与试题---答案

试卷 2. 3.快速成型技术的主要优点包括成本低,制造速度快,环保节能,适用于新产品开发和单间零件生产等 4.光固化树脂成型(SLA)的成型效率主要与扫描速度,扫描间隙,激光功率等因素有关 5. 也被称为:3D打印,增材制造; 6.选择性激光烧结成型工艺(SLS)可成型的材料包括塑料,陶瓷,金属等; 7.选择性激光烧结成型工艺(SLS)工艺参数主要包括分层厚度,扫描速度,体积成型率,聚焦光斑直径等; 8.快速成型过程总体上分为三个步骤,包括:数据前处理,分层叠加成型(自由成型),后处理; 9.快速成型技术的特点主要包括原型的复制性、互换性高,加工周期短,成本低,高度技术集成等; 10.快速成型技术的未来发展趋势包括:开发性能好的快速成型材料,改善快速成形系统的可靠性,提高其生产率和制作大件能力,优化设备结构,开发新的成形能源,快速成形方法和工艺的改进和创新,提高网络化服务的研究力度,实现远程控制等; 11.光固化快速成型工艺中,其中前处理施加支撑工艺需要添加支撑结构,支撑结构的主要作用是防止翘曲变形,作为支撑保证形状; 二、术语解释 1.STL数据模型 是由3D SYSTEMS 公司于1988 年制定的一个接口协议,是一种为快速原型制造技术服务的三维图形文件格式。STL 文件由多个三角形面片的定义组成,每个三角形面片的定义包括三角形各个定点的三维坐标及三角形面片的法矢量。stl 文件是在计算机图形应用系统中,用于表示三角形网格的一种文件格式。它的文件格式非常简单,应用很广泛。STL是最多快速原型系统所应用的标准文件类型。STL是用三角网格来表现3D CAD模型。STL只能用来表示封闭的面或者体,stl文件有两种:一种是ASCII明码格式,另一种是二进制格式。 2.快速成型精度包括哪几部分 原型的精度一般包括形状精度,尺寸精度和表面精度,即光固化成型件在形状、尺寸和表面相互位置三个方面与设计要求的符合程度。形状误差主要有:翘曲、扭曲变形、椭圆度误差及局部缺陷等;尺寸误差是指成型件与CAD模型相比,在x、y、z三个方向上尺寸相差值;表面精度主要包括由叠层累加产生的台阶误差及表面粗糙度等。 3.阶梯误差 由于快速成型技术的成型原理是逐层叠加成型,因此不可避免地会产生台阶效应,使得零件的表面只是原CAD模型表面的一个阶梯近似(除水平和垂直表

中国科技发展现状、战略与主要政策

中国科技发展现状、战略及主要政策 国家计委规划司、科技司产业技术政策课题组 1998年3月 科学技术是第一生产力,是经济和社会发展的首要推动力量。一个国家的科技实力已成为其国际地位和在国际竞争中成败的决定性因素。面向21世纪的中国,如何大幅度提高社会生产力,迅速增强综合国力,提高人民生活水平,确保现代化建设三步走战略目标的顺利实现,大力发展科学技术、加速全社会的科技进步具有极其重要的战略意义。而立足现实国情,适时制订和调整科技发展战略和政策将是关键所在。 一、中国科技发展的环境 (一)世界科学技术的发展趋势 从世界经济增长周期与科技进步浪潮的相关性看,90年代世界经济发展处于低速徘徊阶段,科技进步对经济增长的推动力有所降低,表明世界科技发展还没有产生新的重大突破,新一轮的科技革命尚在酝酿之中,预计到下世纪初,世界科技发展的总体趋势,仍是第三次技术革命的深入,仍将以微电子、新材料、新能源、生物工程等领域的科技发展和创新为核心。值得注意是:这些高技术及其产业的发展仍然方兴未艾,日新月异,科技成果转化为现实生产力的周期明显缩短,传统观念上的研究、应用开发及生产间的界限愈加模糊,科技与经济一体化的进

程加快。如微电子技术的发展极为迅速,技术淘汰率高,产品更新换代快,在计算机领域中每六个月甚至更短的周期内就有新产品问世。 随着科学技术的迅猛发展,学科间的交叉日益突出,技术领域的创新更具有综合性的特点及影响。国际上许多发达国家已经不再将科技项目按基础、应用和开发三个领域划分,而是按国家的战略需要划分为若干重大项目推动科技进步,以更便于调动和发挥一个国家的整体的综合优势。此外,国际间的科技合作也进一步得到加强。鉴于高技术发展具有高效益、高风险和高耗资的特点,走国际合作之路已被纳入各国政府和企业界发展高技术的战略规划,如美国、日本、加拿大和欧共体12国参加的国际空间站计划,以及美国、欧洲同俄罗斯的空间合作。特别值得一提的是强手之间甚至是国际竞争对手之间也展开了联合和合作,如美国、日本、德国等多家著名微电子企业携手共同开发新一代动态随机存储芯片,以共担费用、共担风险,成为世界强手既联合又竞争的范例。 (二)中国科技发展的国内环境 中国经济发展对科学技术提出广泛的需求。经过几十年的经济建设,特别是改革开放以来,中国经济发展取得了举世瞩目的成就,产业规模迅速扩大,综合国力迅速增强。但是必须看到,粗放型增长方式仍在我国经济增长中起着支配地位。国民生产总值的增加主要是靠大规模投入自然资源、资金和劳动力来支撑;相当多的企业素质不高,科技开发、创新能力弱,技术进步缓慢,产品档次低、消耗高、质量差。目前,我国企业的技术装备水平很多处于世界60-70年代的水平,工业企业设备近20%老化,超期服役率达40%。资源消耗高,有效利用程度低。单位国民生产总值消耗的能源是日本的6倍、韩国的4.5倍、美国的3倍;钢

最新光电传感器的应用与新技术49303

光电传感器的应用与新技术49303

光电传感器的应用与新技术 --浅谈光电池与CCD 摘要:光电传感器是利用光电效应制成的一类传感器的总称,它能将光学量转变为电学量,广泛应用于检测和自动化系统。光电传感器包括光电池和光电阻传感器。本文将以下几个方面:1. 什么是光电池和光电阻传感器;2.光电池和光电阻传感器的比较;3.光电传感器的实际应用;4.光电传感器在未来的发展方向,详细地介绍光电传感器,并提出本人对光电传感器在未来的预测。 一光电池和光电阻 在介绍光电传感器之前,我们有必要先了解一下光电效应。光电效应是光照射到某些物质上,使该物质的电特性发生变化的一种物理现象,可分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应三种。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应[1]。它是指,在光线作用下物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理现象。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。光电导效应是指当入射光射到半导体表面时,半导体吸收入射光子产生电子空穴对,使其自生电导增大。光生伏特效应是指当一定波长的光照射非均匀半导体(如PN结),在自建场的作用下,半导体内部产生光电压的效应[2]。光电传感器都是利用光电效应制成的。 1.光电池 光电池是一种能在光的照射下,不加偏置,产生电动势半导体器件,也属于电能量型传感器。光电池的种类很多,有硒,氧化亚铜,硫化铊,硫化镉,锗,硅,砷化镓光电池等。其中最受重视的是硅光电池,因为它有一系列优

点:性能稳定,光谱范围宽,频率特性好,传递效率高(接近理论极限17%),能耐高温辐射等[3]。 1.1光电池的工作原理 光电池的工作原理是光生伏特效应。当光子的能量hγ大于半导体材料的禁带宽度时,半导体材料吸收光而产生电子空穴对,这样在半导体材料内部形成载流子的浓度梯度,进而在受照表面和暗面产生一个开路的光电压。 1.2光电池的特性 光电池的特性主要有光谱特性,光照特性等。 如 图为硒光电池和硅光电池的光谱特性曲 线,即相对灵敏度与入射光的波长的关系曲 线。从图上可知,不同材料的光谱峰值位置 是不同的[4]。硅光电池的峰值在800微米左 右,而锗光电池的峰值在450微米左右。实际使用时,应根据光源性质来选择光电池,而且要注意的是,光电池的光谱特性还与温度有关。 如图为硅光电池的光照特性。光生 电动势与光照间的特性曲线称为开路电 压曲线,光电流密度与光照强度的特性 曲线称为短路电流曲线。由图可知,当 光照足够大时,开路电压趋于饱和,因此,可以将光电池当做电流源使用,这是光电池的主要优点之一[5]。 光电池的特性还有频率特性,温度特性,在这儿就不详细叙述了。

21个最新航空产业园区汇总

近日,通航政策不断开放,通航产业不断发展,促使了我国建立起了好多的航空产业园,据统计目前我们航空产业园已在50家之上,天天飞小编近日统计了一下各个省份的部分航空名产业园。(注:天天飞由天天飞网络技术有限公司携手阿里巴巴资深技术团队斥巨资倾情打造,致力于全球最大最专业的通航产业垂直交易平台。) 北京密云通用航空产业园: 密云通航产业园位于北京市东北部,距离北京城区50公里,距离首都国际机场约35 公里,毗邻风景秀丽的密云水库,整体产业园占地面积约5000亩。该地区风向恒定,飞行区域开阔。园区距京承高速公路1公里,交通十分便利。产业园共分南北两区,北区为密云机场,以起降直升机及小型固定翼飞机为主;南区为公务机机场;并建设通用航空产业链配套设施。 天津航空城: 天津临空产业区(航空城)是天津临空经济发展的核心载体,是滨海新区重要的功能区之一。天津航天城总占地102平方公里,配套的既有航空物流区,机场营运区,航空维修区,也有以民航大学为主体的教学研发区和国内唯一的国家级民航科技产业化基地。航天城不仅设施完善,而且还拥有航空制造业区,空客A320总装线项目的建成,使天津成为继美国西雅图、法国图卢兹、德国汉堡之后的第四个拥有大飞机组装线的城市。而今,新一代运载火箭基地、直升机生产研发基地、无人驾驶飞机等一系列航空航天产业重大项目纷纷在天津落户,国际航空航天贸易展洽会也永久落户津门,天津成为中国航空航天产业的新“福地”。 河北航空城: 河北航空城位于石家庄市新华区内,处于友谊大街以东,石津灌区以北,泰华街延伸线以西,规划路以南。总投资约120亿元。河北航空城的建设标志着继组建河北航空集团、河北航空公司之后,我省民航产业发展再次迈出重大步伐。 河北航空城投资主体是冀中能源集团。目前该集团已拥有10个子公司,其中包括冀中能源、华北制药、金牛化工3家上市公司,成为以煤炭为主业,医药、航空、电力、化工、机械等多个产业板块综合发展的特大型企业。 青云航空产业园: 山西青云集团成立于2002年,其航空产业园项目建设内容包括通用飞机研发与制造基地、产品支援基地、销售与服务基地、通用航空飞行体验与培训、娱乐基地和国展中心五个板块,总投资159.3亿元人民币,建筑面积166.3万平方米,分三期建设。中国民用航空华北地区管理局已批准我集团旗下“山西青云航空有限责任公司”的筹建申请。 包头众翔通用航空产业园:

快速成型专业技术的现状和发展趋势

快速成型技术的现状和发展趋势 1 快速成型技术的基本成型原理 近十几年来,随着全球市场一体化的形成,制造业的竞争十分激烈。尤其是计算机技术的迅速普遍和CAD/CAM技术的广泛应用,使得快速成型技术 (Rapid Prototyping简称RP)得到了异乎寻常的高速发展,表现出很强的生命力和广阔的应用前景。 传统的加工技术是采用去材料的加工方式,在毛坯上把多余的材料去除,得到我们想要的产品。而快速成型技术基本原理是:借助计算机或三维扫描系统构建目标零件的三维数字化模型,之后将该信息传输到计算机控制的机电控制系统,计算机将模型按一定厚度进行“切片”处理,即将零件的3D数据信息离散成一系列2D轮廓信息,通过逐点逐面的增材制造方法将材料逐层堆积,获得实体零件,最后进行必要的少量加工和热处理,使零件性能、尺寸等满足设计要求。。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身,可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件,从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。 目前,快速成形的工艺方法已有几十种之多,大致可分为7大类,包括立体印刷、叠层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成型、三维焊接、三维打印、数码累积成型等。其基本的原理如下图所示。 图1 快速成型原理示意图 2 快速成型技术在产品开发中的应用 不断提高RP技术的应用水平是推动RP技术发展的重要方面。目前,西安交通大学机械学院,快速成型国家工程研究中心,教育部快速成型工程研究中心快

速成型技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。并且随着这一技术本身的发展,其应用领域将不断拓展。RP技术的实际应用主要集中在以下几个方面: 2.1用于新产品的设计与试制。 (1)CAID应用: 工业设计师在短时间内得到精确的原型与业者作造形研讨。 (2)机构设计应用: 进行干涉验证,及提早发现设计错误以减少后面模具修改工作。 (3)CAE功效:快速模具技术以功能性材料制作功能性模具,以进行产品功能性测试与研讨。 (4)视觉效果:设计人員能在短时间之内便能看到设计的雛型,可作为进一步研发的基石。 (5)设计确认:可在短时间内即可完成原型的制作,使设计人员有充分的时间对于设计的产品做详细的检证。 (6)复制于最佳化设计:可一次制作多个元件,可使每个元件针对不同的设计要求同时进行测试的工作,以在最短时间内完成设计的最佳化。 (7)直接生产: 直接生产小型工具,或作为翻模工具 2.2 快速制模及快速铸造 快速模具制造传统的模具生产时间长,成本高。将快速成型技术与传统的模具制造技术相结合,可以大大缩短模具制造的开发周期,提高生产率,是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。快速成形技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种,直接制模是指采用RP技术直接堆积制造出模具,间接制模是先制出快速成型零件,再由零件复制得到所需要的模具 2.3 机械制造 由于RP技术自身的特点,使得其在机械制造领域内,获得广泛的应用,多用于制造单件、小批量金属零件的制造。有些特殊复杂制件,由于只需单件生产,或少于50件的小批量,一般均可用RP技术直接进行成型,成本低,周期短。2.4 医疗中的快速成形技术 在医学领域的应用近几年来,人们对RP技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础,利用RP技术制作人体器官模型,对外科手术有极大的应用价值。 2.5 三维复制 快速成形制造技术多用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等。 2.6 航空航天技术领域 航空航天产品具有形状复杂、批量小、零件规格差异大、可靠性要求高等特点,产品的定型是一个复杂而精密的过程,往往需要多次的设计、测试和改进,

中国各地区的科学发展状况:评价与分析

内容摘要:本报告运用区域科学发展指数,对全国各地区(包括四大区域板块 和各省市区)在推进科学发展方面所取得的进展情况进行了评价、比较和分析。结果显示,各地区在经济依旧保持快速增长的同时,更为重视经济社会的协调 发展和生态环境的保护。“节能减排”作为“十一五”规划中的约束性指标, 开始逐渐发挥效力,各地区在转变经济增长方式、提高自主创新能力、统筹城 乡区域协调发展、加强和谐社会建设等各个方面,都取得了不同程度的进展。 关键词:区域科学,发展,评价 一、区域科学发展指数(国务院发展研究中心发展战略和区域经济研究部于 2006年开始设计“区域科学发展指数”体系,并根据2005年的数据对各地区 的经济社会发展做了评价,其具体研究成果参见《中国区域科学发展研究》 (中国发展出版社,2007年4月)。根据形势和数据的变化,我们对“区域科 学发展指数”体系进行了更新和调整,并根据2006年的数据测算了最新的“区域科学发展指数”,即为本报告的研究成果。)的基本内容?? 区域科学发展指数,是从落实科学发展观的要求出发,全面评价全国各地区一 年来经济社会发展情况的一个定量工具。区域科学发展指数具体评价内容包括:(1)经济增长的速度和效益状况(经济增长指数);(2)经济增长的环境友 好和资源节约状况(环境友好指数);(3)经济增长和社会发展的协调状况(协调发展指数);和(4)未来经济增长潜力的变化状况(潜力增进指数),区域科学发展总指数是对上述四个指数的一个综合。?? 其中经济增长指数具体考察三个方面的内容,即:(1)地区生产总值总量增长速度高低(地区生产总值增长指数);(2)考虑到不同发展阶段的经济体生产总值增长速度提高一个百分点的难度不同,同时将人均地区生产总值的绝对水 平纳入考察范围,旨在反映增长的难度(人均GDP水平指数);(3)评价经济增长除了考察量的方面以外,还要考察增长质量的方面,即增长的效益状况。 为此,还考察了辖区内所有经济活动产生的增值税、营业税、企业和个人所得 税占地区生产总值的比重(税收占GDP比重指数)。?? 环境友好指数具体考察两个方面的内容,即:(1)经济增长消耗了多少能源、水,占用了多少土地,即单位GDP的资源消耗(物耗指数);(2)经济增长排放了多少污染,包括水污染、大气污染和固体废物污染,即单位GDP的污染排 放(污染指数)。?? 协调发展指数具体考察五个方面的内容,即:(1)各地居民的收入增长是否与 其经济增长相协调(居民收入和GDP协调指数);(2)各地的就业增长是否与其经济增长相协调(就业增长指数);(3)各地居民所享受的公共服务等是否与其经济增长相协调(公共服务支出指数);(4)各地居民所享受的社会保障是否与其经济增长相协调(社会保障指数);(5)城乡居民之间的收入是否相协调,以及国内外在GDP增长中的收益是否相协调(收入分配指数)。?? 潜力增进指数具体考察五个方面的内容,即:(1)科技创新投入的力度和科技创新成果的数量(科技创新指数);(2)物质资本积累情况(物质资本指数);

传感器的应用现状及发展趋势-论文2011-11-16

传感器技术的研究应用现状与发展前景 传感器技术作为信息技术的三大基础之一,是当前各发达国家竞相发展的高技术是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力,而现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。传感器是信息系统的源头, 在某种程度上是决定系统特性和性能指标的关键部件。本文回顾了传感器技术的发展历史,综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究应用状况,并通过简述当前的应用实例,展望了现代传感器技术的发展和应用前景。 1.引言 传感器是将物理、化学、生物等自然科学和机械、土木、化工等工程技术中的非电信号转换成电信号的换能器。当今社会的发展是信息化社会的发展,在信息时代人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理,而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段,是现代科学的中枢神经系统,它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能,并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的大脑,把通信系统比喻为传递信息的神经系统,那么传感器就是感知和获取信息的感觉器官。传感器技术是现代科技的前沿技术,发展迅猛,同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱,许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置现代传感器技术具有巨大的应用潜力拥有广泛的开发空间,发展前景十分广阔。 2.传感器的发展历史及分类 2.1传感器技术的发展历史 传感器技术是20世纪的中期才刚刚问世的,在那时与计算机技术和数字控制技术相比,传感技术的发展都落后于它们,不少先进的成果仍停留在实验研究阶段并没有投入到实际生产与广泛应用转化率比较低。在国外,传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的,并在早期多用于国家级项目

航空航天制造项目建议书

第一章项目概要 一、项目名称及建设性质 (一)项目名称 航空航天生产建设项目 (二)项目建设性质 本期工程项目属于新建工业项目,主要从事航空航天项目投资及运营。 二、项目承办企业及项目负责人 某某有限责任公司 三、项目建设背景分析 2015年5月,国务院正式印发《中国制造2025》。作为未来10年引领制造强国建设的行动指南和未来30年实现制造强国目标的纲领性文件,《中国制造2025》全面开启了“中国制造”到“中国创造”“中国智造”的转型升级之路。 坚持产业集聚。集约集聚是战略性新兴产业发展的基本模式。要以科技创新为源头,加快打造战略性新兴产业发展策源地,提升产业集群持续发展能力和国际竞争力。以产业链和创新链协同发展为途径,培育新业态、新模式,发展特色产业集群,带动区域经济转型,形成创新经济集聚发展新格局。

四、项目建设选址 “航空航天投资建设项目”计划在某某省某某市某某县经济开发区实施,本期工程项目规划总用地面积130000.65 平方米(折合约195.00 亩),净用地面积129440.65 平方米(红线范围折合约194.16 亩)。该建设场址地理位置优越,交通便利,规划道路、电力、天然气、给排水、通讯等公用设施条件完善,非常适宜本期工程项目建设。 连云港,江苏省下辖地级市,古称“海州”,海域6677平方公里。因面向连岛、背倚云台山,又因海港,得名连云港。位于中国沿海中部,东濒黄海,属温带季风气候,东部与朝鲜、韩国、日本隔海相望,西与徐州市、宿迁市相连,南部与淮安市和盐城市毗邻,北至西北与山东省日照市、临沂市相邻,下辖3个区、3个县,总面积7615平方公里。2017年常住人口451.84万人。连云港是中国首批沿海开放城市、新亚欧大陆桥东方桥头堡、“一带一路”交汇点城市、国家东中西区合作示范点、上海合作组织出海基地、国家创新型试点城市、中国优秀旅游城市、国家卫生城市、国家园林城市、国际性港口城市、东海水晶之都。连云港是《镜花缘》、《西游记》的文化起源地,是一座山、海、港、城相依相拥的城市。2017年实现地区生产总值2640.31亿元,比上年增加235.15亿元,增长7.4%。其中,第一产业增加值313.42亿元,增长2.7%;第二产业增加值1179.86亿元,增长7.2%;第三产业增加值1147.03亿元,增长8.9%。人均地区生

快速成型技术及在我国的发展

科学实践 摘要:快速成型技术兴起于20世纪80年代,是现代工业发展不可或缺的一个重要环节。本文介绍了快速成型技术的产生、技术原理、工艺特点、设备特点等方面,同时简述快速成型技术在国内的发展历程。 关键词:快速成型烧结固化叠加发展服务 0引言 在现代市场经济全球一体化背景下的今天,企业要在竞争日益激烈的市场经济中掌握先机,占据有利地位,需要有技术和产品上的创新,把握并引导市场的发展方向。与此同时,对于市场的需求,企业需要做出快速的响应,切合当前需求,而现有的常规技术手段已经不能对市场的需求做出最快的反应。与此同时快速制造技术的快速发展,体现了现代先进制造技术对全球制造业的支撑,通过应用快速成型技术企业能迅速响应市场需求,最快速度的抢占新兴市场。企业需要通过采用快速成型技术来降低开发、生产成本、缩短研发周期、提高市场快速响应能力,保持强大的市场竞争力。 1快速成形技术的产生 快速原型(Rapid Prototyping,RP)技术,又称快速成形技术,是当今世界上飞速发展的制造技术之一。快速成形技术最早产生于二十世纪70年代末到80年代初,美国3M公司的阿伦赫伯特于1978年、日本的小玉秀男于1980年、美国UVP公司的查尔斯胡尔1982年和日本的丸谷洋二1983年,在不同的地点各自独立地提出了RP的概念,即用分层制造产生三维实体的思想。查尔斯胡尔在UVP的继续支持下,完成了一个能自动建造零件的称之为Stere-olithography Apparatus(SLA)的完整系统SLA-1,1986年该系统获得专利,这是RP发展的一个里程碑。同年,查尔斯胡尔和UVP的股东们一起建立了3D System公司。与此同时,其它的成形原理及相应的成形系统也相继开发成功。1984年米歇尔法伊杰提出了薄材叠层(Laminated Object Manufacturing,以下简称LOM)的方法,并于1985年组建Helisys公司,1992年推出第一台商业成形系统LOM-1015。1986年,美国Texas大学的研究生戴考德提出了选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,简称SLS)的思想,稍后组建了DTM公司,于1992年开发了基于SLS的商业成形系统Sinter-station。斯科特科瑞普在1988年提出了熔融成形(Fused Deposi-tion Modeling,简称FDM)的思想,1992年开发了第一台商业机型3D-Modeler。 自从80年代中期SLA光成形技术发展以来到90年代后期,出现了几十种不同的RP技术,但是SLA、SLS和FDM几种技术,目前仍然是RP技术的主流,最近几年LJP(立体喷墨打印)技术发展迅速,以色列、美国、日本等国的RP设备公司都力推此类技术设备。 2快速成型技术特点 RP技术与传统制造方法(即机械加工)有着本质的区别,它采用逐渐增加材料的方法(如凝固、焊接、胶结、烧结、聚合等)来形成所需的部件外型,由于RP技术在制造产品的过程中不会产生废弃物造成环境的污染,(传统机械加工的冷却液等是污染环境的),因此在当代讲究生态环境的今天,这也是一项绿色制造技术。 RP技术集成了CAD、CAM、激光技术、数控技术、化工、材料工程等多项技术,解决了传统加工制造中的许多难题。 RP技术的基本工作原理是离散与堆积,在使用该技术时,首先设计者借助三维CAD或者通过逆向工程所采集的几何数据,建立数 字化模型,这是完成快速成型制造的一项基本条件,借助现有的主流三维设计软件建立三维模型,再经过三维CAD导出相应的文件格式输入快速成型机当中,通过逐点、逐面进行三维的立体堆积,部件完成后,再经过必要的后续处理,使完成的部件在性能、形状尺寸、外观上等方面达到设计要求。 RP技术的特点 从原理上说,应用RP技术来进行产品制造,可以忽略产品部件的外形复杂程度(这也是与传统机械加工方式制造产品的最大区别之一),原材料的利用率接近100%,制造精度最高可达0.01mm。 RP技术的主要特点有: 2.1制造快速 RP技术是并行工程中进行复杂原型或者零件制造的有效手段,能使产品设计和模具生产同步进行,从而提高企业研发效率,缩短产品设计周期,极大的降低了新品开发的成本及风险,对于外形尺寸较小,异形的产品尤其适用。 2.2CAD/CAM技术的集成 设计制造一体化一直来说是现在的一个难点,计算机辅助工艺(CAPP)在现阶段由于还无法与CAD、CAM完全的无缝对接,这也是制约制造业信息化一直以来的难点之一,而快速成型技术集成CAD、CAM、激光技术、数控技术、化工、材料工程等多项技术,使得设计制造一体化的概念完美实现。 2.3完全再现三维数据 经过快速成型制造完成的零部件,完全真实的再现三维造型,无论外表面的异形曲面还是内腔的异形孔,都可以真实准确的完成造型,基本上不再需要再借助外部设备进行修复。 2.4成型材料种类繁多 到目前为止,各类RP设备上所使用的材料种类有很多,树脂、尼龙、塑料、石蜡、纸以及金属或陶瓷的粉末,基本上满足了绝大多数产品对材料的机械性能需求。 2.5创造显著的经济效益 与传统机械加工方式比较,开发成本上节约10倍以上,同样,快速成型技术缩短了企业的产品开发周期,使的在新品开发过程中出现反复修改设计方案的问题大大减少,也基本上消除了修改模具的问题,创造的经济效益是显而易见的。 2.6应用行业领域广 RP技术经过这些年的发展,技术上已基本上形成了一套体系,同样,可应用的行业也逐渐扩大,从产品设计到模具设计与制造,材料工程、医学研究、文化艺术、建筑工程等等都逐渐的使用RP技术,使得RP技术有着广阔的前景。 3现阶段主流的RP工艺方法介绍 3.1SLA(立体光造型技术) 立体光造型技术是典型的逐层制造法,采用光敏树脂(聚丙烯酸脂)为原料,紫外激光在工控机的控制下根据零件的分层截面信息,在光敏树脂等相应材料的液面进行逐点扫描,被扫描区域的树脂经过光聚合反应而固化,形成零件的一个分层截面,一层固化好后工作平台下降一个分层厚的距离,以便在先前固化好的零件分层截面是重新涂抹一层新的液态树脂,然后工控机控制激光再扫描下一分层截面,层与层之间也因此而紧密连接在一起没有缝隙。如此反复直至 快速成型技术及在我国的发展罗庚(贵阳生产力促进中心快速成型服务中心) 第一手的测试数据。树立典型,用第一手的数据和直接的经济效率吸取使用单位,使使用单位对锅炉节能降耗改造工程的作用和意义有更直接的认识,吸引其主动开展改造工程,为以后大规模的节能工作打下坚实的基础。 3.5质监系统应强化对工业锅炉节能降耗工作的监管和技术指导与服务。切实加强锅炉给水水质监管,做好水处理设备投入和水处理人员的培训,保障锅炉给水水质指示达到GB1576《工业锅炉水质》标准要求,防止锅炉结垢。 参考文献: [1]颜曙光.浅析工业锅炉节能减排.中小企业管理与科技.2009.(6). [2]陈听宽.节能原理与技术[M].北京.机械工业出版社.1998. [3]刘茂俊.燃煤工业锅炉节煤实用技术[M].北京.中国电力出版社.2000. (上接第165页) 166

光电传感器创新应用

光电传感器创新应用 [摘要]光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器,具有反应快、精度高、非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制领域中应用非常广泛。 [关键词]光电式传感器创新应用 一、光电传感器基本知识 光电传感器最根本的原理是光电效应,光电效应又分为外光电效应和内光电效应外光电效应:在光线作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。在光线作用下,物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应。内光电效应又可分为以下两类:(1)光电导效应。在光线作用下,对于半导体材料吸收了入射光子能量,若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度,就激发出电子-空穴对,使载流子浓度增加,半导体的导电性增加,阻值减低,这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。(2)光生伏特效应。在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。 常用的光电传感器有光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管等。利用这些传感器各自的特点加上巧妙的设计,光电传感器几乎被应用于生活的各个方面。光电传感器特点有:(1)检测距离长。如果在对射型中保留10m以上的检测距离等,便能实现其他检测手段(磁性、超声波等)无法离检测。(2)对检测物体的限制很少。由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理,所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属,它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。(3)响应时间短。光本身为高速,并且传感器的电路都由电子零件构成,所以不包含机械性工作时间,响应时间非常短。(4)分辨率高。能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点,或通过构成特殊的受光光学系统,来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。(5)可实现非接触的检测。可以无须机械性地接触检测物体实现检测,因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此,传感器能长期使用。(6)可实现颜色判别。通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质,可对检测物体的颜色进行检测。(7)便于调整。在投射可视光的类

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