“九五”期间机械工业
科学技术重大进展
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(续上期） (三)精密成形与加工技术水平大幅度提高，在汽车零部件、重大装备制造中获广泛应用 精密成形与加工技术是指机械零部件从毛坯成形、零件加工到装配成为产品的全过程中，采用近净成形、近无缺陷成形、超精密、超高速等多种先进技术，使制造过程精密、高效、低耗，以获得高精度、高质量产品的综合集成技术，是先进制造技术的重要发展趋势。 “九五”期间，围绕汽车零部件、重大技术装备等生产的急需，以及跟踪国际先进制造技术发展前沿的需要，国家在“精密成形与加工技术研究开发和应用示范”和“30万辆轿车制造技术及其关键工艺装备的研究开发”两个项目投入资金6300万元，组织科技攻关，使我国的精密成形与加工技术水平大幅度提高，多项成果达到国际先进水平，并在实际生产中推广应用，取得显著经济效益。 在精密加工方面：跟踪精密加工向超精、超高速、发展新一代装备方向发展的趋势，通过超精密车床的研究开发，一种最小分辨率(最小脉冲当量)为5nm、主轴精度为50nm、定位精度小于0.1μm/100mm、主轴最大回转直径为800mm的超精密车床已经 问世。同时针对谐振腔体加工、复印鼓加工、球面加工的需要，开发了专用超精密车床。超精密加工技术已在机械、航空、航天、信息、光学和办公自动化等行业发挥重要作用；通过对并联结构数控机床的研究，开发出一种采用传统龙门机床结构和并联结构相结合的具有实用价值的五轴并联结构数控机床。 在精密成形方面：攻克了采用铜金属型进行球墨铸铁铸件精密铸造的难关，开发了汽车球铁薄型件金属型铸造工艺与成套装备，并已用于汽车球铁齿惰轮、球铁机油泵齿轮等零件毛坯制造；在对汽车覆盖件冲压成形过程仿真技术以及相关成套技术系统研究基础上，建立了我国具有自主版权的汽车覆盖件CAD/CAE/CAM一体化技术，并解决了柳州微型汽车厂、长沙梅花车身厂覆盖件冲压时起皱与拉裂等生产难题。 在精密连接方面：通过对大功率(2kW)固体激光(YAG)焊接、切割技术的研究开发，建成了一个“一器四站”多功能加工中心，使得一台激光发生器通过光导纤维同时与四个工作站(齿轮焊接工作站、2.5m宽板拼焊工作站、三维激光切割工作站以及试验用机器人焊接/切割工作站)连接，充分发挥激光器作用。此加工中心已用于批量生产汽车变速箱齿轮、汽车拼板，对消音器等进行三维切割，特别是在新材料(如Ti、Al、Mg合金)连接研究过程中发挥了重要作用。 在表面工程技术方面：开发了一种同时具有离子束清洗预处理、离子束溅射沉积、离子注入、离子束辅助沉积、磁控反应溅射和反冲注入等功能，能对长达一米大工件处理的离子束表面复合改性装备。此设备已应用于汽轮机末级叶片的抗水蚀处理，抗水蚀、抗磨损、抗腐蚀效果明显，使叶片的使用寿命大大提高；硬质合金精密复杂成形刀具复合涂层技术取得突破，使得汽车用复合涂层硬质合金阶梯钻的使用寿命提 高了3倍以上，达到国际先进水平；采用激光熔覆处理阀门及气门密封面，与等离子喷焊层相比，抗擦伤性能提高0.8～1.7倍，腐蚀速率仅为前者2.0％～61.4％，寿命提高32％，生产效率提高50％以上。 “九五”期间，精密成形与加工技术在汽车零部件生产中获得广泛应用，建立生产线26条，对提高生产效率和产品质量发挥了重要作用。通过对汽车发动机高性能活塞设计及精密成形与加工装备的开发，建成了一条高水平活塞生产样板线，提高了山东活塞厂的生产效率与加工精度，同时又生产了9条这样的生产线在行业内应用，有1条还出口国外；汽车用铝合金轮毂低压铸造和汽车进气歧管金属型重力铸造两条生产示范线的建立，采用了800kg自动低压铸造机及J337重力铸造机，应用于烟台路通精密合金有限公司，其模具尺寸精度达到±0.1mm,表面粗糙度Ra在1.6μm以上，产品合格率达到92％～ 93％；针对30万辆轿车制造技术及其关键工艺装备的研究开发，建立了一汽捷达轿车冲压线，奥拓轿车冲压线，连杆、转向节精密锻造生产线，轿车变速箱体和离合器壳体加工线。 据不完全统计，精密成形与加工技术的推广应用，已获得综合经济效益10余亿元。和传统的成形与加工技术相比，应用先进的精密成形与加工技术不仅提高了零部件的精度与质量，降低了材料的消耗，而且减少了对环境的污染，也具有重大的社会效益。 (四)数控机床技术取得重要突破，国内市场占有率明显提高 数控机床是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业，其水平也是衡量一个国家制造业水平高低的标志。“九五”期间，我国数控机床技术有了突破性进展，取得了显著成就。首先，数控机床的发展模式和技术结构发生了明显变化，从生产经济型、简易型数控机床为主开始规模生产普及型数控机床；从以发展单机为主开始进入发展成套为主；从以发展主机为主，开始进入发展模块化、功 能化部件为主；从以提高数控机床单机功能为主，开始进入提高数控机床的网络化、智能化为主。另外，各项经济技术指标明显增长。 1．数控机床产业化有较快发展 数控机床产业化规模有了较大幅度的提高，形成了十几个普及型数控机床的产业化基地和开发中心，数控机床的年产销量从“八五”末期的5000多台发展到2000年的14000多台，机床的产值数控化率从“八五”的12％增长到2000年的近30％，一些重点企业已达70％以上。 2．数控机床的关键共性技术有重大突破 (1)高速、高效、高精度技术有较大发展 “三高”一直是我国与国外先进产品的主要差距之一，每年因这三项指标的差距而必须进口的数控机床占进口总量的60％以上。“九五”期间，我国数控机床的“三高”技术指标有了较大幅度提高。 ①加工中心主轴转速从“八五”末期的4000r/min普遍提高到8000r/min，最高可达12000r/min(国外10000～18000r/min)。 (2)数控机床的可靠性指标有大幅度提高 数控机床可靠性的重要指标MTBF一直是影响我国数控机床市场信誉度、市场竞争力的主要问题。“九五”期间，由于企业和大专院校科技力量的密切配合，该项指标有了较大改善和提高：加工中心的MTBF从“八五”的平均200多小时提高到平均400多小时，数控车床从平均200多小时提高到平均450多小时，数控系统从5000小时提高到10000小时以上，最高达20000小时。 (3)多坐标联动数控系统和数控机床技术已渐成熟，并进入生产应用阶段 “九五”期间，我国生产的五坐标联动及五面加工机床已有多个品种，并在军工、航天、航空、船舶等领域应用。 关键技术的突破使我国数控技术的发展有了质的飞跃，产生了很好的社会、经济效益。 数控机床在“九五”期间的发展，有力地促进了我国机械、航空、航天及军工等行业的技术进步和整体素质的提高，提供的数控装备占国内所需设备的50％以上，达到70亿元人民币，为国内用户创造了200～300亿元的经济效益。 (五)现代集成制造系统研究和应用有明显突破，在国际上占有一席之地 现代集成制造系统（CIMS），是一种新的制造企业模式，它将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期的各个阶段。通过信息集成、过程优化及资源优化，提高企业的市场应变和竞争能力。世界发达国家都十分重视这方面的研究和发展。 “九五”期间，863/CIMS主题获得重大进展。其特点是从跟踪国外的发展趋势走向立足国情、创新发展；从“八五”期间以信息集成和车间自动化为标志的计算机集成制造，发展成为以信息集成和企业优化为特征的现代集成制造系统，开始走出一条具有中国特色的CIMS道路。提出了“将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期(从市场需求分析到最终报废处理)的各个阶段。通过信息集成、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，达到人/组织、经营管理和技术三要素的集成优化，以改进企业产品(P)的开发时间(T)、质量(Q)、成本(C)、服务(S)、环境(E)，从而提高企业的市场应变能力和竞争能力”这一“现代集成制造”新理念。 在CIMS总体技术、并行工程、集成框架平台、基于STEP的CAD/CAPP/CAM等重大关键技术方面已经接近或达到国际先进水平，开始逐步形成自己的理论、方法、技术和应用实施体系，在广度和深度上拓展了传统的“计算机集成制造系统"。主要表现在以下几个方面： (1)提出CIMS的特征是数字化、信息化、智能化、集成化和绿色化； CIMS的推广应用取得了显著效益。实施CIMS应用示范工程的企业从1995年的60家增加到201家，覆盖了全国除青海、西藏、港澳台地区以外的所有省、市、自治区和机械、电子、航空、石油、化工、轻工、纺织、邮电、冶金、兵器、煤炭、电力等行业，对全国制造企业起到了很好的示范带动作用。据不完全统计，应用示范企业中有157家(约占总数的78％)在最近3年共增加销售收入615.5亿元,平均年增收18.7％，共增加利税76.3亿元,平均年增利税22.8％。按企业自报的数据，实施CIMS应用示范工程的直接经济效益共计23亿元，产品开发周期平均缩短35.8％，库存资金占用平均减少12.8％。此外，还建立了10个研究开发基地和10个培训中心。 CIMS工程存在的主要问题是，在没有改变企业组织结构和体制的情况下，许多技术的实施受到制约，产出效果不够理想。例如，对MRP－II系统应用现状的调查研究表明，引进MRP－II系统的企业近千家，平均每家投资800万元，总投资额80亿元， 平均实施周期5.7年。若按照MRP－II严格的概念来考核，所调查的近百家企业，尚无一家完成。绝大部分企业的现状是子系统局部运行，还未构成全企业范围内的信息共享。 (待续)
第一台生物分子纳米发动机研制成功 美国康奈尔大学的科学家已研制出世界上第一台生物分子纳米发动机。整台发动机长750纳米，宽150纳米，仅一个病毒般大小。研究人员介绍，这台发动机由ATP（三磷酸腺苷）提供能量。它由ATP合成酶驱动发动机运转。每加一次能量，纳米发动机可连续工作一小时。 （转载自《科技计划工作动态》）
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