快速成型技术及其向产品化生产发展所面临的技术问题作者:梁江波 葛正浩 厉成龙 前言 在新产品的开发过程中,总是需要在投入大量资金组织加工或装配之前对所设计的零件或整个系统加工一个简单的例子或原型。这样做主要是因为生产成本昂贵,而且模具的生产需要花费大量的时间准备,因此,在准备制造和销售一个复杂的产品系统之前,工作原型可以对产品设计进行评价、修改和功能验证。 一个产品的典型开发过程是从前一代的原型中发现错误,或从进一步研究中发现更有效和更好的设计方案,而一件原型的生产极其费时,模具的准备需要几个月,因此一个复杂的零件用传统方法加工非常困难。 快速成型(Rapid Prototyping)技术是近年来发展起来的直接根据CAD模型快速生产样件或零件的成组技术总称,它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果,是先进制造技术的重要组成部分。与传统制造方法不同,快速成型从零件的CAD几何模型出发,通过软件分层离散和数控成型系统,用激光束或其它方法将材料堆积而形成实体零件。由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加。因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任何复杂的零部件,极大地提高了生产效率和制造柔性。 一个更为人们关注的问题是一个产品从概念到可销售成品的流程速度。众所周知,在市场竞争中,产品在竞争对手之前进入市场更为有利可图并能享有更大的市场氛围。同时,还有一个更为令人关心的问题是产品的高质量。由于这些原因,努力使高质量的产品快速进人市场就显得极为重要。 快速成型技术问世以来,已实现了相当大的市场,发展非常迅速。人们对材料逐层添加法这种新的制造方法已逐步适应。该技术通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段结合,已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段,在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。 1快速成型技术的优点 1)快速成型作为一种使设计概念可视化的重要手段,计算机辅助设计零件的实物模型可以在很短时间内被加工出来,从而可以很快对加工能力和设计结果进行评估。 2)由于快速成型技术是将复杂的三维型体转化为两维截面来解决,因此,它能制造任意复杂型体的高精度零件,而无须任何工装模具。 3)快速成型作为一种重要的制造技术,采用适当的材料,这种原型可以被用在后续生产操作中以获得最终产品。 4)快速成型操作可以应用于模具制造,可以快速、经济地获得模具。 5)产品制造过程几乎与零件的复杂性无关,可实现自由制造,这是传统制造方法无法比拟的。 2快速成型的基本原理 基于材料累加原理的快速成型操作过程实际上是一层一层地离散制造零件。为了形象化这种操作,可以想象一整条面包的结构是一片面包落在另一片面包之上一层层累积而成的。快速成型有很多种工艺方法,但所有的快速成型工艺方法都是一层一层地制造零件,区别是制造每一层的方法和材料不同而已。 2. 1快速成型的一般工艺过程原理 三维模型的构造 在三维CAD设计软件(如Pro/E\UG\SolidWorks\SolidEdge等)中获得描述该零件的CAD文件,如图1(a)中所示的三维零件。目前一般快速成型支持的文件输出格式为5TL模型,即对实体曲面近似处理,即所谓面型化(Tessallation)处理,是用平面三角面片近似模型表面。这样处理的优点是大大地简化了GAD模型的数据格式,从而便于后续的分层处理。由于它在数据处理上较简单,而且与CAD系统无关,所以很快发展为快速成型制造领域中CAD系统与快速成型机之间数据交换的准标准,每个三角面片用4个数据项表示,即3个顶点坐标和法向矢量,而整个CAD模型就是这样一组矢量的集合。 在三维CAD设计软件对模型进行面型化处理时,一般软件系统中有输出精度控制参数,通过控制该参数,可减小曲面近似处理误差。如Pro/E软件是通过选定弦高值(eh-chord height)作为逼近的精度参数,如图1为一球体,给定的两种ch值所转化的情况。对于一个模型,软件中给定一个选取范围,一般情况下这个范围可以满足工程要求。但是,如果该值选的太小,要牺牲处理时间及存贮空间,中等复杂的零件都要数兆甚至数十兆左右的存贮空间。并且这种数据转换过程中无法避免地产生错误,如某个三角形的顶点在另一三角形边的中间、三角形不封闭等问题是实践中经常遇到的,这给后续数据处理带来麻烦,需要进一步检查修补。 图1 不同ch值时的效果 (a) ch= (b) ch=三维模型的离散处理 通过专用的分层程序将三维实体模型(一般为5TL模型)分层,分层切片是在选定了制作(堆积)方向后,需对CAD模型进行一维离散,获取每一薄层片截面轮廓及实体信息。通过一簇平行平面沿制作方向与CAD模型相截,所得到的截面交线就是薄层的轮廓信息,而实体信息是通过一些判别准则来获取的。平行平面之间的距离就是分层的厚度,也就是成型时堆积的单层厚度。在这一过程中,由于分层,破坏了切片方向CAD模型表面的连续性,不可避免地丢失了模型的一些信息,导致零件尺寸及形状误差的产生。切片层的厚度直接影响零件的表面粗糙度和整个零件的型面精度,分层切片后所获得的每一层信息就是该层片上下轮廓信息及实体信息,而轮廓信息由于是用平面与CAD模型的STL文件(面型化后的CAD模型)求交获得的,所以轮廓是由求交后的一系列交点顺序连成的折线段构成,所以,分层后所得到的模型轮廓已经是近似的,而层层之间的轮廓信息已经丢失,层厚大,丢失的信息多,导致在成型过程中产生了型面误差。 3快速成型的工艺方法 目前快速成型主要工艺方法及其分类见图2所示。文章仅介绍目前工业领域较为常用的工艺方法。 图2 目前快速成型主要工艺方法及其分类熔积成型法(Fused Deposition Modeling) 如图4所示,在熔积成型法( FDM)的过程中,龙门架式的机械控制喷头可以在工作台的两个主要方向移动,工作台可以根据需要向上或向下移动。热塑性塑料或蜡制的熔丝从加热小口处挤出。最初的一层是按照预定的轨迹以固定的速率将熔丝挤出在泡沫塑料基体上形成的。当第一层完成后,工作台下降一个层厚并开始迭加制造一层。FDM工艺的关键是保持半流动成型材料刚好在熔点之上,通常控制在比熔点高1℃左右。 1,热塑性塑料或蜡制熔丝;2,可在x-y平面移动的FDM喷头;3,塑料模型;4,不固定基座;5,提供熔丝FDM制作复杂的零件时,必须添加工艺支撑。如图5(a)的高度,下一层熔丝将铺在没有材料支撑的空间。解决的方法是独立于模型材料单独挤出一个支撑材料,支撑材料可以用低密度的熔丝,比模型材料强度低,在零件加工完成后可以将它拆除。 在FDA4机器中层的厚度由挤出丝的直径决定,通常是从0. 50mm到0. 25mm(从0. 02in到0. O1 in)这个值代表了在垂直方向所能达到的最好的公差范围。在x-y平面,只要熔丝能够挤出到特征上,尺寸的精确度可以达到0. 025mm()。 FDM的优点是材料的利用率高,材料的成本低,可选用的材料种类多,工艺干净、简单、易于操作且对环境的影响小。缺点是精度低,结构复杂的零件不易制造,表面质量差,成型效率低,不适合制造大型零件。该工艺适合于产品的概念建模以及它的形状和功能测试,中等复杂程度的中小成型,由于甲基丙烯酸ABS材料具有较好的化学稳定型,可采用伽马射线消毒,特别适于医用。 图5 快速成型支撑结构图 (a)有一个突出截面需要支撑材料的零件;(b)在快速成型机器中常用的支撑结构3. 2光固化法(Stereolithography ) 光固化法是目前应用最为广泛的一种快速成型制造工艺,它实际上比熔积法发展的还早。光固化采用的是将液态光敏树脂固化(硬化)到特定形状的原理。以光敏树脂为原料,在计算机控制下的紫外激光按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹对液态树脂逐点扫描,使被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应,从而形成零件的一个薄层截面。 成型开始时工作台在它的最高位置(深度a),此时液面高于工作台一个层厚,零件第一层的截面轮廓进行扫描,使扫描区域的液态光敏树脂固化,形成零件第一个截面的固化层。然后工作台下降一个层厚,使先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂然后重复扫描固化,与此同时新固化的一层牢固地粘接在前一层上,该过程一直重复操作到达到b高度。此时已经产生了一个有固定壁厚的圆柱体环形零件。这时可以注意到工作台在垂直方向下降了距离ab。到达b高度后,光束在x-y面的移动范围加大从而在前面成型的零件部分上生成凸缘形状,一般此处应添加类似于FDM的支撑。当一定厚度的液体被固化后,该过程重复进行产生出另一个从高度b到c的圆柱环形截面。但周围的液态树脂仍然是可流动的,因为它并没有在紫外线光束范围内。零件就这样由下及上一层层产生。而没有用到的那部分液态树脂可以在制造别的零件或成型时被再次利用。可以注意到光固化成型也像FDM成型法一样需要一个微弱的支撑材料,在光固化成型法中,这种支撑采用的是网状结构。零件制造结束后从工作台上取下,去掉支撑结构,即可获得三维零件。 光固化成型所能达到的最小公差取决于激光的聚焦程度,通常是()。倾斜的表面也可以有很好的表面质量。光固化法是第一个投人商业应用的RF(快速成型)技术。目前全球销售的SL(光固化成型)设备约占Rl'设备总数的70%左右。SL(光固化成型)工艺优点是精度较高,一般尺寸精度控制在10. 1 mm;表面质量好,原材料的利用率接近100%,能制造形状特别复杂、特别精细的零件,设备的市场占有率很高。缺点是需要设计支撑,可以选择的材料种类有限,容易发生翘曲变形,材料价格较贵。该工艺适合成型制造比较复杂的中小件。 3. 3激光选区烧结(Selective Laser Sinering) 激光选区烧结(Selective Laser Sintering,简称SLS)是一种将非金属(或普通金属)粉末有选择地烧结成单独物体的工艺。该法采用CO:激光器作为能源,目前使用的在加工室的底部装备了两个圆筒: 1)一个是粉末补给筒,它内部的活塞被逐渐地提升通过一个滚动机构给零件造型筒供给粉末; 2)另一个是零件造形筒,它内部的活塞(工作台)被逐渐地降低到熔结部分形成的地方。 首先在工作台上均匀铺上一层很薄(l00~200μm)的粉末,激光束在计算机控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结,从而使粉末固化成截面形状,一层完成后工作台下降一个层厚,滚动铺粉机构在已烧结的表面再铺上一层粉末进行下一层烧结。未烧结的粉末仍然是松散的保留在原来的位置,支撑着被烧结的部分,它辅助限制变形,无需设计专门的支撑结构。这个过程重复进行直到制造出整个三维模型。全部烧结完后去掉多余的粉末,再进行打磨、烘干等处理后便获得需要的零件。目前,成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉,用金属粉或陶瓷粉进行直接烧结的工艺正在实验研究阶段。它可以直接制造工程材料的零件,具有诱人的前景。 SLS工艺的优点是原型件的机械性能好,强度高;无须设计和构建支撑;可选用的材料种类多;原材料的利用率接近100% ,缺点是原型表面粗糙;原型件疏松多孔,需要进行后处理;能量消耗高;加工前需要对材料预热2h,成型后需要5~lOh的冷却,生产效率低;成型过程需要不断充氮气,以确保烧结过程的安全性,成本较高;成型过程产生有毒气体,对环境有一定的污染。SLS工艺特别适合制作功能测试零件。由于它可以采用各种不同成分的金属粉末进行烧结,进行渗铜等后处理,因而其制造的原型件可具有与金属零件相近的机械性能,故可用于直接制造金属模具。由于,该工艺能够直接烧结蜡粉,与熔模铸造工艺相接特别适合进行小批量比较复杂的中小零件的生产。 叠层制造(Lamited Object Manufacturing) LOM(叠层制造)工艺将单面涂有热溶胶的纸片通过加热辊加热粘接在一起,位于上方的激光器按照CAD分层模型所获数据,用激光束将纸切割成所制零件的内外轮廓,然后新的一层纸再叠加在上面,通过热压装置和下面已切割层粘合在一起,激光束再次切判,这样反复逐层切割一粘合一切割,直到整个零件模型制作完成。该法只需切割轮廓,特别适合制造实心零件。一旦零件完成.多余的材料必须手动去除,此过程可以通过用激光在三维零件周围切割一些方格形小孔而简单化。 L0M工艺优点是无须设计和构建支撑;激光束只是沿着物体的轮廓扫描,无需填充扫描,成型效率高;成型件的内应力和翘曲变形小;制造成本低。缺点是材料利用率低;表面质量差;后处理难度大,尤其是中空零件的内部残余废料不易去除;可以选择的材料种类有限,目前常用的主要是纸;对环境有一定的污染。LOM工艺适合制作大中型成型件,翘曲变形小和形状简单的实体类零件。通常用于产品设计的概念建模和功能测试零件,且由于制成的零件具有木质属性,特别适用于直接制作砂型铸造模。 4 快速成型技术在向产品生产化发展中所存在的主要问题 在制造业日趋国际化的状况下,缩短产品开发周期和减少开发新产品投资风险,成为企业赖以生存的关键。因此,快速成型、快速制模、快速制造技术将会得到进一步发展。 4. 1快速成型技术研究中存在的问题。 1)材料问题.目前快速成型技术中成型材料的成型性能大多不太理想,成型件的物理性能不能满足功能性、半功能性零件的要求,必须借助于后处理或二次开发刁'能生产出令人满意的产品。由于材料技术开发的专门性,一般快速成型材料的价格都比较贵,造成生产成本提高。 2)高昂的设备价格.快速成型技术是综合计算机、激光、新材料、CAD/CAM集成等技术而形成的一种全新的制造技术,是高科技的产物,技术含量较高,所以,目前快速成型设备的价格较贵,限制了快速成型技术的推广应用。 3)功能单一.现有快速成型机的成型系统都只能进行一种工艺成型,而且大多数只能用一种或少数几种材料成型。这主要是因为快速成型技术的专利保护问题,各厂家只能生产自己开发的快速成型工艺成型设备,随着技术的进步,这种保护体制已成为快速成型技术集成的障碍。 4)成型精度和质量问题.由于快速成型的成型工艺发展还不完善,特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟,目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用的需要,不能作为功能性零件,只能作原型使用。为提高成型件的精度和表面质量,必须改进成型工艺和快速成型软件。 5)应用问题.虽然快速成型技术在航空航天、汽车、机械、电子、电器、医学、玩具、建筑、艺术品等许多领域都已获得了广泛应用,但大多仅作为原型件进行新产品开发及功能测试等,如何生产出能直接使用的零件是快速成型技术面临的一个重要问题。随着快速成型技的进一步推广应用,直接零件制造是快速成型技术发展的必然趋势。 6)软件问题。随着快速成型技术的不断发展,快速成型技术的软件问题越来越突出,快速成型软件系统不但是实现离散/堆积成型的重要环节,对成型速度,成型精度,零件表面质量等方面都有很大影响,软件问题已成为快速成型技术发展的关键问题。 4. 2快速成型技术软件系统存在的问题 1)快速成型软件大多是随机安装,无法进行二次开发; 2)各公司的软件都是自行开发,没有统一的数据接口; 3)随机携带的快速成型软件都只能完成一种工艺的数据处理和控制成型; 4)已商品化的通用性软件价格较贵,功能单一,只能进行模型显示、加支撑、错误检验与修正等中的一种或几种功能,而且也存在数据接口问题,不易集成; 5)商品化的软件还不完善,不能满足当前快速成型技术对成型速度、成型精度和质量的要求; 6)当前的数据转换模型缺陷较多,对CAD模型的描述不够精确,从而影响了快速成型的成型精度和质里。 5快速成型技术的发展方向 目前国内外快速成型的研究、开发的重点是快速成型技术的基本理论、新的快速成型方法、新材料的开发、模具制作技术、金属零件的直接制造、生物技术与工程的开发与应用等。另外,还要追求RPM(快速成型制造)的更快的制造速度、更高的制造精度、更高的可靠性,使RPM设备的安装使用外设化,操作智能化;使RPM设备的安装和使用变得非常简单,不需专门的操作人员。具体说来,有以下几点: 1)采用金属材料和高强度材料直接成型是RPM重要发展方向,采用金属材料和高强度材料直接制成功能零件是RPM(快速成型制造)一个重要发展方向。美国Michigan大学的Manzumd采用大功率激光器进行金属熔焊直接成型钢模具;Stanford大学的Print。用逐层累加与五座标数控加工结合方法,用激光将金属直接烧结成型,可获得与数控加工相近的精度。 2)不同制造目标相对独立发展。从制造目标来说RPM(快速成型制造)主要用于快速概念设计成型制造、快速模具成型制造、快速功能测试成型制造及快速功能零件制造。由于快速概念型制造和快速模具型制造的巨大市场和技术可行性,将来这两个方面将是研究和商品化的重点。由于彼此特点有较大差距,两者将是相对独立发展的态势,快速测试型制造将附属于快速概念型制造。快速功能零件制造将是发展的一个重要方向,但技术难度很大,在今后的很长一段时间内,仍将局限于研究领域。 3)向大型制造与微型制造进军。由于大型模具的制造难度和RPM(快速成型制造)在模具制造方面的优势,可以预测,将来的RPM市场将有一定比例为大型原型制造所占据。与此成鲜明对比的将是RPM(快速成型制造)向微型制造领域的进军。SL技术的一个重要发展方向是微米印刷(Microlithography) ,用来制造微米零件( Microseale Parts)。而针对我国的具体国情,快速成型技术今后的主要发展方向有:1)成型工艺、成型设备和成型材料的研发与改进;2)直接快速成型的金属模具制造技术;3)基于因特网的分散化快速原型、快速模具的网络制造技术研究;4)与生物技术相结合;5)进一步完善软件的功能. 6 结束语 快速成型的出现把传统的加工带入全新的数字化领域,要让快速成型与制造技术得到越来越广泛、深人的应用,应从各个方面着手完善和发展该系统,进一步拓宽该技术的应用范围。 文秘杂烩网
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秦岭 Tsinling Mountains 亦作Ch'in Ling或Qin Ling。 横贯中国中部的东西走向山脉。西起甘肃南部,经陕西南部到河南西部,为黄河支流渭河与长江支流嘉陵江、汉水的分水岭。甘肃境内的秦岭西段山势较低,山峰海拔2,000公尺(6,562呎)左右。丛山之间夹有成县、徽县、两当等盆地。嘉陵江上游以东的东秦岭山脉走向为正东西向,褶皱紧密,山体硕大,谷地窄小,山地平均高度2,000∼3,000公尺(6,562∼9,843呎)左右。主峰太白山海拔3,767公尺(12,359呎),为中国东部超过3,000公尺的少数山峰之一,山顶有古冰川遗迹。秦岭北邻渭河平原,其间有大断裂,为北仰南倾的断块构造。主脊偏居北侧,北坡陡而短,南坡缓而长。水系也不对称。 秦岭拥有如此得天独厚的生物资源,原因究竟在哪里呢?这要从秦岭独特的地理位置和鲜明的特点说起。在中国版图正中央,秦岭是自此向东最高的一座山脉,也是惟一呈东西走向的山脉。在地理学家眼里,秦岭是南方和北方的分界线、是长江黄河的分水岭;在动物学家眼里,秦岭将动物区系划分为古北界和东洋界,两类截然不同的动物在这里交会、融合;在气候学家眼里,秦岭是北亚热带和暖温带的过渡地带;在文学家眼里,秦岭和黄河并称为中华民族的父亲山、母亲河,秦岭还被尊为华夏文明的龙脉…… 秦岭北部是渭河,黄河最大的一级支流;南部是汉江,长江最大的一级支流。中国大地上最大也是最重要的两条河流上最大的一级支流,夹裹着这样一座奇特的山脉。更确切地说,是这座博大精深的山脉养育出两条具有非凡意义的河流。 因为有秦岭的气候屏障和水源滋养,才会有八百里秦川的风调雨顺,才会有周、秦、汉、唐的绝代风华。中华民族最引以为骄傲的古代文明,确得益于这样一座朴实无华的由巨大花岗岩体构成的山脉。才会有十三朝帝都长安的繁华。美丽的汉中、安康、商洛就坐落在秦岭山中。 秦岭——淮河南北比较表 地区项目 秦岭——淮河以北 秦岭——淮河以南 纬度位置 32°N~34°N以北 32°N~34°N以南 主要地形 以平原为主 以丘陵为主 气候 一月平均气温 0℃以下 0℃以上 温度带 暖温带 亚热带 年降水量 400mm~800mm之间, 800mm以上,雨季长,降水多, 雨季短,降水少,集中于夏季。 降水季节变化较小。 干湿状况 半湿润地区 湿润地区 河流 流量 流量较小,季节变化大 流量丰富,季节变化小 含沙量 含沙量多 含沙量少 汛期 汛期短 汛期长 结冰期 冬季结冰 冬季不结冰 农业 耕地类型 以旱地为主 以水田为主 粮食作物 以小麦为主 以水稻为主 油料作物 以花生为主 以油菜为主 糖料作物 以甜菜为主 以甘蔗为主 耕作制度 二年三熟至一年两熟 一年二熟至一年三熟 秦岭淮河一线——我国的南北方分界线 我们应该明确秦岭淮河一线的走向,以及它作为我们南北分界线的重要条件是什么。知道这条分界线是哪些地理事物的分界线。 首先呢,它之所以成为我国的一条重要地理分界线,肯定是由于这条线两边的景观有差异的原因吧。景观有差异的因素很多,比如气温和降水,还有地形地势等因素。一般的来说,不同区域的差异往往是来自于气候造成的因素更多一些,比如南方降水多,北方降水少,东部临海地区降水多,内陆西部地区降水少等。不多说了,我们可以通过以上介绍来推断,这条线必定是气候的分界线了。由此,我们可以再通过气候的差别来了解秦岭和淮河分界线两边的气温、降水、干湿状况等方面的差异,以及此气候差异下的河流水文特点、农业状况、土壤植被等差异。 通过相关的地理图册可以知道,秦岭淮河一线是东西走向的,并且是一月份0度等温线和800毫米年等降水量线的通过地,再加上冬天的时候,秦岭能够阻挡寒潮南下,夏天又能阻挡潮湿的海风进入西北地区,导致这条线的南北地区在气候、河流、植被、土壤、农业等方面存在差异,所以也就理所当然成为我国东部地区重要的分界线了。 秦岭和淮河分界线所起到的重要分界作用有: 1、亚热带和暖温带的分界作用。 原因:我国一月份0度等温线穿过秦岭淮河一带,一月0度等温线以北的一月平均气温在0度以下,为暖温带。一月0度等温线以南一月的平均气温在0度以上,为亚热带。 2、 湿润地区和半湿润地区的分界线。 根据降水量的不同区分。 3、 河流情况有明显差异的分界线 根据两边河流是否有结冰期、汛期、流量大小、含沙量以及航运等差异得出。 4、 不同土壤和植被的分界线 根据两边植物的不同,如北方以针叶林、落叶阔叶林等为主,南方以常绿阔叶林为主。以及北方黑土为主,南方红土为主等特点得出。 5、 农业生产有差异的分界线 北方农业以旱地为主,一般是一年一熟或两熟,小麦玉米为主;南方水田为主,一年两熟或三熟,以水稻小麦为主等等差异。 秦岭国家植物园位于西安市周至县,距市中心76Km。总规划面积458Km2,其中中心区262Km2,规模为世界第一。秦岭国家植物园总投资概算为亿元,一期工程投资亿元。主要功能是科学研究、科学教育普及、生物多样性保护和生态旅游。编辑本段【湖北美术学院副教授】 1953年生于青海,1982年毕业于上海师范学院艺术系,1986年进修结业于中央美术学院国画系。1991年至今为湖北美术学院中国画系教师。现为湖北美术学院副教授,中国画系副主任,硕士研究生导师,湖北美协中国画艺术会委员。国际造型艺术家协会会员。 1984年作品《故土情》参加“全国青年书画联展”。1984年作品《三姐妹》获青海省文艺作品优秀奖。1991年作品《龙羊之秋》获青海省建党70周年美展二等奖。1991年作品《故土沧桑》在“鲁艺杯”全国大奖赛中获优秀奖。1997年作品《秋染陇山》参加“全国第三届当代山水画展”。1997年作品《鄂西之春》参加在美国举办的“中国湖北名人绘画作品展”。1998年作品《秋水有声》参加“‘中国画研究院’98中国山水画展”。1998年作品《秋染积石峡》参加“湖北省第九届美术作品展获优秀奖。”2001年作品《江河源系列》参加中国百家扇面精品展。2001年作品《河湟岸上千古土》参加全国第四届当代山水画展并获“新世纪中国山水画200家”称号。2001年作品《昆仑月夜》参加中国美协主办的“江山行”画展。 作品参加“全国第一、三、四届当代中国山水画展” 、“中国百家扇面精品展”、“今日中国”美术大展、“全国第二届当代中国山水画 .油画风景展” 、 “首届中国写意画展”。 作品获“中亨杯”全国书画大展优秀奖、“鲁艺杯”全国大奖赛优秀奖。获“新世纪中国山水画200家”称号作品入选法国巴黎“五月沙龙艺术展”。 2004年一月至三月赴法国巴黎研修考察,同年十一月应以色列巴以伦大学邀请进行学术交流及考察。 作品发表于《美术观察》.《国画家》、《美术界》,《江苏画刊》、《荣宝斋》等并出版有“秦岭国画作品优选”画集。编辑本段【中央美术学院壁画系副教授】 (—)北京通县人。擅长壁画、油画。1948年入北平国立艺专,1958年毕业于中央美术学院油画系,后留校任教。中央美术学院壁画系副教授。作品有《北平解放》、《大开发的前夜》、《花果山》等。��编辑本段【中国管理科学院科技传播研究所教授】 本名袁清林。林陕西府谷人。中共党员。1967年毕业于北京工业学院化工系。历任解放军某部副班长、文书,团部报道员,中国科学院化学研究所班长、工程组长、技术员,中国科学院环境科学委员会工程师、院环境科学情报网领导小组副组长,中国科协中国科普创作研究所助理研究员,中国科协中国农村致富技术函授大学副校长、校务委员会委员、副教授及教材编委会副主编,中国农村科技杂志社社长、主编,副研究员,中国老科技工作者协会副秘书长,中国管理科学院科技传播研究所教授。著有长篇小说《冰山之角》、《人比黄花瘦》,散文集《大地在呼唤》,科普作品《中国环境保护史话》、《人类童年的牧歌》、《来自环境夏令营的报告》、《科普学引论》、书法作品《行草毛泽东诗词一百首》等。合作主编的“绿色家园丛书”获12届中国图书奖。编辑本段【锦州市美术家协会会员】 秦领,1974年生,辽宁义县人。中学美术讲师。现任辽宁省雕塑协会理事,辽宁省美术家协会会员,辽宁省青年美术家协会会员,锦州市美术家协会会员。义县美术家协会副主席兼秘书长。 国家教育部颁发 “优秀指导教师”。2007年入编《义县志》1985-2005最高艺术成就。 青年油画家秦领1994年毕业于沈阳师范学院艺术分院美术专业。2001年毕业于鲁迅美术学院。 1995年创建“秦领美术工作室”。创作大中型油画/壁画/雕塑,正规辅导初、高中学生美术高考。 2000年受到国家教育部艺术教育委员会“优秀指导教师”称号的表彰。 2007年入编《义县志》文化艺术卷。(1985 — 2005年最高艺术成就) 油画作品《生活在并不象我想象的日子里》获全国教师绘画比赛二等奖。 油画《我的幸福生活充满了每一天吗?》、《左右为难的啤酒主义者》入选辽宁省美展。 雕塑《并不真实的世界》获省一等奖。 被收藏作品:巨幅山水画《险峰飞瀑》、中国画《生当作人杰》、油画《苍山如海》。编辑本段【长春市自由蓝天协会会长】 秦岭,1986年生,吉林省长春市人。现任自由蓝天协会会长,立自由蓝天协会志于中国的软件发展行业。编辑本段ws-9 秦岭发动机 2007年12月28日,凝聚着中国几代航空人心血与汗水的“秦岭”发动机通过生产定型,标志着我国航空发动机研制跨入一个新的阶段。 “秦岭”发动机由中国一航西安航空发动机(集团)公司主承制。它的生产定型是对研制企业生产过程、工艺流程、质量管理、基础管理及生产能力的一次大检阅,是我国航空发动机生产史上一次重大突破,必将为提高企业的核心竞争力,促进企业持续稳定发展创造更加有利的条件。“秦岭”发动机为中国“飞豹”战机装备了一颗强健的“中国心”,并成为国内批量装备部队的较大推力涡扇发动机,对于提高我军装备水平、促进航空发动机产业发展具有重大的推动作用。 中国的航空发动机工业一直是中国航空工业的软肋,当我们还在努力地吃透涡喷发动机技术的时候,世界航空发动机已经进入了涡扇时代。国家经过反复权衡,中国航空界决定上马涡扇发动机。这是一段艰难的历程,涡扇发动机的难度.复杂性远远超过涡喷发动机。工程费时费力,进展缓慢,从20世纪60年代一直拖到80年代。虽然也研制成功涡扇5、涡扇6等型号发动机,但因种种原因,终于未投入批生产。 发展航空工业,极为重要的一条,就是优先发展航空发动机工业。航空发动机是飞机的“心脏”,它的技术性能和结构关系飞机的战术技术性能、可靠性和经济性。各种类型的航空发动机都要在高温、高压、高转速、高负荷的苛刻条件下长时间地反复工作,同时还要求它重量轻、体积小、使用安全可靠.经济性好。 同时提出的多种性能要求和极端的工作条件,迫使各种型号的航空发动机必须设计精巧,加工精密,使用高性能的材料和成品附件。发动机综合了多学科和多种专业技术成果,技术难度大,研制周期长,耗资多。它当之无愧地代表了一个国家的工业和科技最高水平。环顾世界,也只有美、俄罗斯、英、法等少数工业发达国家。才能独立地研制和发展先进的航空发动机。 中国航空发动机的老师是前苏联。从技术角度讲,苏联的发动机在一些方面不如美国。它们通常体积较大,制造较粗糙,使用寿命较短,耗油率较高。中国仿制的航空发动机一些性能指标还低于前苏联。 20世纪60年代初,我国航空发动机对外引进中断,自行研制接续不上,造成现役的发动机性能日益落后。更由于“文化大革命”的破坏,不断发生等级事故,成千上万台发动机返厂排故,空、海军和援外飞机频频告急。1971年12月,周恩来总理彻夜召开航空产品质量座谈会,一语破的。他指出:空军的关键在飞机,飞机的关键在发动机,“心脏不好”,问题不解决,何以打仗,何以援外!并当场同意从英国罗一罗公司进口一批民用斯贝发动机。 从中国航空工业创建以来,西方先进的军用航空技术一直对我严密封锁。60年代,航空工业谋划测绘仿制民用斯贝,再改型为军用型,由于封锁禁运,未得进行。1972年,英国同意向我国单独出售民用斯贝发动机。1973年7月17日,英方又约见我驻英大使,表示以授权罗一罗公司,谈判向我出售军用斯贝发动机。8月2日,叶剑英副主席在听取有关汇报时,明确指出,英国同意向我卖军用斯贝技术,是好事情。我们主要是把技术买到手,同时要利用斯贝,突破英、美在军用技术方面对我们的封锁。在此前后,周总理、叶副主席、李先念副总理等多次听取汇报,多次做出批示、直接过问、决策引进斯贝发动机。1974 年“批林批孔'’运动中,江清一伙制造了“风庆轮事件”,“蜗牛事件”。引进斯贝一时也成了轰动的“政治问题”,被批判为“卖国主义”、“爬行哲学”。王洪文更是跳出来横加干涉,对不同意引进斯贝的信件批示“应当重视”。当时三机部的主要领导也向中央提出了《关于不买斯贝发动机的报告》。沧海横流,方显英雄本色。5月11日,叶副主席毅然批示:“我的意见,不可不买,不可多买”,“目的是引进国外技术,促进自己发展。”李先念副总理批示“我看对”,“两条腿走路比一条腿好”(指引进和自行研制)。1975年6月,他们又分别批示:“我同意引进新技术,加速我国飞机工业发展。”“这一件事情是我和剑英同志提议的……因英国的飞机发动机的制造和质量还是有可取之处的。”正是他们顶住“四人帮”的干扰和施压,以打破封锁,坚持引进先进技术。提高我国航空发动机发展起点的胆略和远见卓识,才使引进斯贝得以进行。 斯贝是英国著名发动机厂家罗尔斯一罗伊斯在20世纪60年代研制并生产的系列涡轮风扇发动机。其民用型斯贝MK511用于“三叉戟”客机,我国曾批量购买,质量好。从民用型发展的斯贝MK202军用型涡扇发动机,曾被用于换装英国购自美国的F-4“鬼怪”式战斗机。因其技术先进可靠,美国又引进英国斯贝技术,改型后用于A—7攻击机。斯贝MK202军用型发动机加力比大,耗油率较低,使用寿命长,压气机的喘振裕度大,各种工作状态下部件的效率高,工作可靠,装有抽气系统控制襟翼,可改善飞机的起飞着陆性能。 但它毕竟是60年代末的产品,也是第一代带加力燃烧室的涡扇发动机。存在这结构复杂,推重比较低,高空性能差等缺点。 1975年8月,中英双方进行实质性谈判,1975年12月13日,签订了中国引进英国斯贝发动机专利合同,合同金额5亿英镑。斯贝发动机,中国型号定名涡扇9,定点西安发动机厂试制生产。在试制生产中,国家给予了高度重视,王震副总理就曾3次到厂检查督促。航空部副部长莫文祥带队蹲点,陕西许多厂、所、大专院校多方协作。除使用进口原材料外,国家专门安排了金属材料、非金属材料、成品附件和大型锻件的国产国制化工作。对于有关技术改造和国产化等,国家;拨给了专项资金。做出了相应的部署。 西安航空发动机厂于1976年展开试制工作,全体职工全力以赴。先后完成了42万份技术资料的翻译复制。3万余项工艺装备的设计和制造,攻克了钛合金热成型技术等76项技术关键。 经过3年多的努力,1979年7月25日第一台使用英国毛料制造的零组件,罗尔斯一罗伊斯购件和附件的涡扇9完成装配。1979年下半年,分两批装出了4台发动机。同年11月1 3日,由中英双方共同在中国完成了150小时持久试车考核。1980年2月至5月,中国制造的两台涡扇9发动机和两套部件又在英国完成了高空模拟试车,零下40摄氏度条件下起动试车,以及5大部件的循环疲劳强度试验,结果都符合技术要求。1980年5月30日,中英双方代表签署了中国涡扇9发动机考核成功的文件。 按计划,当时应该接着进行国产毛料试制,但由于当时国民经济调整,使涡扇9国产化进度拖后,1983年才取得初步进展。压缩机叶片的铸造技术到1988年才得以突破。 国产涡扇9最大加力推力9305千克,最大军用推力5557千克,中间状态推力4692千克,最大连续推力4692千克,最大军用耗油率千克/时,最大加力耗油率2。0千克/千克/时,推重比,空气流量千克/秒,涵道比,总增压比20,涡轮前温度1167摄氏度,直径毫米,最大长度5205毫米(喷口全张开)。从数据来看,涡扇9的推力固然无法与AL-31等先进发动机相比。但以当时的技术水平已经相当不错了。尤其耗油率则远远优于当时国内的涡喷发动机,使得“飞豹”的航程得到了保证。但要真正实现全面的国产化还有相当长的路要走。由于斯贝发动机最终被选作“飞豹”的发动机,为配合“飞豹”的生产很快就将引进的40多台发动机耗尽,其中至少有2台发动机由于存放过久,保养不利而被废弃。同时由于无法实现完全的国产化,使得“飞豹”的生产也限于停顿之中。为保证歼“飞豹”的生产,我国被迫从英国引进了一批早已封存多年的斯贝涡扇发动机并试图与英国恢复合作制造。 在2003年7月17日,国产化涡扇9终于通过国产化工程技术鉴定,获准投入批量生产。实现全国产的涡扇9被命名为“秦岭”。于是乎,涡扇9发动机经过近30年奋斗。终于实现了国产化。 涡扇9发动机的制造成功,使中国有了一台推力适中的涡轮风扇发动机,填补了空白,并有效提高了自行研制的水平和能力。由于斯贝机结构复杂、叶片多、精密件多、薄壁焊接件多,复杂形状的管件多、难加工的材料多。涡扇9制造过程中引进了电解加工、电子束焊、实验室控制、检测和测量、精铸、精锻等70年代水平的新工艺、新技术。涡扇9零件和工艺装备的加工,精度普遍比国内原产机种高一级以上。通过试制,发动机厂掌握了金属喷涂、真空热处理、管子轨迹焊、真空钎焊、数控弯管、大型机匣电解加工等13项具有当时世界先进水平的先进技术。还有软阴阳模成型、蠕动磨削等46项达到国内最先进水平的工艺技术。同时,国内冶金、材料、化工、机械等工业的技术水平也相应得到了提高,从而较大幅度缩短了整个发动机制造技术与世界先进水平的差距。而且斯贝的引进还为航空工业迎接新时期的改革开放,引进国外先进技术,开展技术合作与交流,提高发动机及配套产品技术水平开了个好头。 还应提到,通过试制、改造和提升成功培育壮大了一个现代化航空发动机厂。西安发动机厂旧貌换新颜,添置了700多台国内外先进设备,自己制造了23台套。其中各型数控设备26台,在当时率先形成了从编程、调整、加工到检验的成套力量,精锻、精铸生产线的设备和工艺在国内也是一流的。 1981年起,陕西省国防科工委先后在军工系统和其他部门、行业的100多个单位。组织学习推广斯贝技术中的机械加工、热处理、无损探伤等42项新工艺、新技术。后来,国务院又指示在全国有组织、有计划、有步骤地推广和移植斯贝技术。前后召开了4次大型推广会议,组织了161场技术报告会。编印斯贝技术资料专辑12期,并为150个单位培养了2000余名推广应用斯贝技术的业务骨干。“斯贝技术”和“斯贝人”,促进许多单位解决了技术难题,促进了生产和科研,斯贝成了一所高技术学校。 反思历史,斯贝引进之后教训也是深刻的。斯贝引进之前,按规划由沈阳黎明航空发动机公司负责仿制,不料,反对引进最力的正是该厂职工,因为该厂当时正自行研制涡扇6型发动机。他们担心引进斯贝将冲击原有工作,于是到处陈情喊冤。航空主管部门在压力之下,被迫改派西安飞机工业公司承接任务,造成沈飞和西飞两公司各司其事,技术难以消化,最后谁也没搞成像样的发动机。 斯贝引进之后,配装的飞机又长期争论不休、举棋不定、延误了时机,致使当时属于先进的发动机空白了少年头,不再是第一流水平。而且按合同够入的40多台发动机,长期停放在仓库里,不只白白积压了大量资金。还耗资维护;国家花费10多亿元引进的设备、形成的技术力量,也因斯贝长期“嫁不出去”而未充分发挥作用。 从技术本身来说,当年中国从英国引进军用发动机,虽属不易,但终究未取得原始设计的计算资料。按合约,英国向中方转让生产斯贝的许可权和技术资料,提供全部的装配和零件图纸,工艺规程,以及各种技术规范和说明书与工装图纸,并派遣专家提供技术援助。但这一切,不包括英方发展该发动机过程中的设计经验,英方也不派遣任何一位发动机的设计专家到我国接受咨询。英方称之。可以卖产品,可以卖技术,就是不卖“脑袋”,原创设计之重要,可见一斑。而此原则,不会随中欧交往逐年密切而改变。斯贝国产化尽展缓慢;在消化、吸收的基础上,借鉴,创新虽做了一些工作。但不尽如人意。 事隔十余年后,斯贝的提供使用和国产化有了重大转折,这是久已企盼的。它成为了“飞豹”的动力。推动着祖国航空事业有向前迈进了一步。虽然时至今日,涡扇9终于完成国人制造,可这一过程却长达30年。在“飞豹”的服役过程中必然还要面临更换发动机的问题,继续的改进也需要发动机的支持。虽然涡扇9还有一定的改进潜力,可毕竟是以第一代涡扇发动机为蓝本设计的,所以更换发动机也就成了“飞豹”所必须面临的问题。
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