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先进成形技术与装备发展道路刍议——先进成形技术与装备发展现状与趋势 被引量:15
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作者 李新亚 王德成 +1 位作者 刘丰 张立斌 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第17期100-104,共5页
先进成形技术代表成形加工业的未来,一直得到国家的高度关注。近几十年来先进成形技术在国内外的快速发展,促进了成形生产的优质、高效、低耗、清洁和灵活。从信息化、数字化、绿色化、精密化和轻量化等方面对国内外先进成形技术与装备... 先进成形技术代表成形加工业的未来,一直得到国家的高度关注。近几十年来先进成形技术在国内外的快速发展,促进了成形生产的优质、高效、低耗、清洁和灵活。从信息化、数字化、绿色化、精密化和轻量化等方面对国内外先进成形技术与装备的发展现状及趋势进行综述,分析结果表明先进成形技术将遵循产品个性化、成形数字化、控制智能化、环境友好化和资源最小化的发展原则。 展开更多
关键词 先进成形 快速成形 绿色制造 精密成形
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汽车身覆盖件成形技术与装备 被引量:3
2
作者 姜超 《金属加工(冷加工)》 2008年第9期7-9,共3页
1.引言 一种新车型确定以后,要迅速实现批量生产并抢占市场,汽车模具尤其是汽车车身模具能否快速制造是关键。在我国,生产一个车型的轿车共需模具4000多套,价值2-3亿元,但从总体上说,车身冲压模具的投入是最大的,仅白车身就占7... 1.引言 一种新车型确定以后,要迅速实现批量生产并抢占市场,汽车模具尤其是汽车车身模具能否快速制造是关键。在我国,生产一个车型的轿车共需模具4000多套,价值2-3亿元,但从总体上说,车身冲压模具的投入是最大的,仅白车身就占70%~80%。 展开更多
关键词 汽车车身模具 车身覆盖件 成形技术 装备 批量生产 快速制造 汽车模具 冲压模具
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基于无模铸造精密成形技术的型砂切削性能研究 被引量:7
3
作者 刘丽敏 单忠德 +1 位作者 兰盾 刘丰 《铸造》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1167-1171,共5页
基于无模铸造精密成形技术的复合铸型工艺可为复杂铸件高质量铸造提供解决方案。本文通过对复合铸型工艺用各种型砂(包括硅砂、宝珠砂、铬铁矿砂、锆英砂以及钢丸混砂等)的力学性能及切削性能进行深入研究,得知:型砂的抗拉强度随着... 基于无模铸造精密成形技术的复合铸型工艺可为复杂铸件高质量铸造提供解决方案。本文通过对复合铸型工艺用各种型砂(包括硅砂、宝珠砂、铬铁矿砂、锆英砂以及钢丸混砂等)的力学性能及切削性能进行深入研究,得知:型砂的抗拉强度随着树脂和固化剂含量的增加而增大,达到一定值后下降;砂型切削力与型砂抗拉强度呈正比关系,砂型表面尺寸相对误差随着抗拉强度的增加呈现先减小后增大的趋势,抗拉强度值在0.8~15MPa时其切削性能较好。同时,研究获得了复合铸型用型砂最优配比范围。本文研究成果可为复杂金属件高质量铸造提供技术保障。 展开更多
关键词 无模铸造精密成形技术 复合铸型工艺 力学性能 切削性能 抗拉强度
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纤维增强树脂基复合材料增材制造技术与装备研究 被引量:38
4
作者 单忠德 范聪泽 +1 位作者 孙启利 战丽 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期221-226,共6页
在综述纤维增强树脂基复合材料增材制造技术的国内外研究现状基础上,分析了短纤维、长纤维、连续纤维增强树脂基复合材料的成形方法、工艺及性能。针对高性能的连续纤维增强树脂基复合材料的增材制造成形,研究了连续纤维增材制造成形机... 在综述纤维增强树脂基复合材料增材制造技术的国内外研究现状基础上,分析了短纤维、长纤维、连续纤维增强树脂基复合材料的成形方法、工艺及性能。针对高性能的连续纤维增强树脂基复合材料的增材制造成形,研究了连续纤维增材制造成形机理及工艺,揭示了其成形性能的影响规律。指出了纤维增强树脂基复合材料增材制造技术与装备的未来发展趋势:亟需开展纤维增强复合材料的增材制造成形机理、成形工艺及装备研究,更好地推进纤维增强树脂基复合材料的广泛应用。 展开更多
关键词 纤维增强 连续纤维复合材料 热塑性树脂 增材制造
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基于砂型柔性挤压成形工艺的起模时间实验研究 被引量:1
5
作者 董晓传 单忠德 +3 位作者 刘丽敏 杨颜绮 顾兆现 姜二彪 《铸造技术》 CAS 2020年第12期1109-1112,共4页
基于数字化砂型柔性挤压/切削复合成形技术,研究不同树脂及硬化剂含量对砂型起模时间及性能的影响。实验结果表明,硬化剂含量的变化仅对起模时间呈现非线性影响,而对砂型24 h抗拉强度和透气性几乎无影响。随着树脂含量的增加,砂型起模... 基于数字化砂型柔性挤压/切削复合成形技术,研究不同树脂及硬化剂含量对砂型起模时间及性能的影响。实验结果表明,硬化剂含量的变化仅对起模时间呈现非线性影响,而对砂型24 h抗拉强度和透气性几乎无影响。随着树脂含量的增加,砂型起模时间减小,24 h抗拉强度增加,透气性降低,同时对不同硬化剂和树脂配比导致的起模时间规律曲线进行多元线性回归,获得了不同树脂及硬化剂配比条件下的砂型起模时间的预测模型,为砂型柔性挤压成形工艺的排产及生产效率的提高提供了理论依据。 展开更多
关键词 砂型挤压/切削复合成形技术 柔性挤压 配比方案 起模时间
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基于无模铸造精密成形技术砂型坎合组装方式研究 被引量:4
6
作者 刘丽敏 单忠德 +1 位作者 兰盾 刘丰 《铸造技术》 CAS 北大核心 2017年第2期354-359,共6页
无模铸造精密成形无需传统木模,根据铸件结构将铸型剖分为多个砂型单元,在数字化无模铸造精密成形机切削加工各砂型单元后,组装成最终铸型。针对砂型单元间的组装方式,设计了四种不同砂型坎合组装结构,并通过数值模拟与实验研究相结合... 无模铸造精密成形无需传统木模,根据铸件结构将铸型剖分为多个砂型单元,在数字化无模铸造精密成形机切削加工各砂型单元后,组装成最终铸型。针对砂型单元间的组装方式,设计了四种不同砂型坎合组装结构,并通过数值模拟与实验研究相结合的方法,对四种砂型坎合组装结构进行深入研究,得知砂型坎合方式为圆台结构时砂型组装强度最高。设计圆台结构不同倾斜角坎合方案:10°、15°、20°、25°、30°,通过理论分析和实验研究得知:倾斜角为10°时砂型组装强度最高,故圆台倾斜角10°时坎合结构最优。 展开更多
关键词 无模铸造精密成形技术 坎合组装结构 圆台结构 砂型组装强度 倾斜角
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数字化铸造砂型五轴联动成形控制技术研究 被引量:2
7
作者 彭宝营 单忠德 +2 位作者 刘丰 侯明鹏 戴文强 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期2321-2330,共10页
数字化无模铸造具有污染少、周期短、成本低等优势,越来越多的复杂薄壁铸件铸造砂型采用五轴联动高速成形。推导了B-C双摆头结构五轴联动旋转刀具中心(RTCP)砂型成形运动学模型。分析了五轴联动矢量速度计算方法及速度波动机理,根据各... 数字化无模铸造具有污染少、周期短、成本低等优势,越来越多的复杂薄壁铸件铸造砂型采用五轴联动高速成形。推导了B-C双摆头结构五轴联动旋转刀具中心(RTCP)砂型成形运动学模型。分析了五轴联动矢量速度计算方法及速度波动机理,根据各轴速度与位置变化率比值的约束关系,提出了通过单轴速度前瞻控制实现五轴联动高速加工整体速度控制方法,并给出了前瞻阈值的计算方法。基于开放式控制系统,开发了五轴联动旋转刀具中心正逆解程序,并进行了叶轮砂型五轴加工及Z轴前瞻控制实验。结果表明,所设计的旋转刀具中心正逆解及提出的单轴前瞻控制策略是砂型五轴联动高速成形的有效控制方法。 展开更多
关键词 铸造砂型 五轴联动 旋转刀具中心 高速成形 前瞻阈值
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汽车零部件绿色制造刻不容缓——机械科学研究总院先进制造技术研究中心主任单忠德谈“节能减排” 被引量:1
8
作者 魏莹 刘倩 《现代零部件》 2008年第2期46-49,共4页
汽车工业,无论是在工业发达国家或是新兴工业化国家,都从很大程度上支撑着国家的经济繁荣,中国的汽车工业也是国民经济的支柱产业。根据《中国新能源汽车发展战略研究》报告预测,2020年中国汽车拥有量将达到1.4亿辆,2030年将达到... 汽车工业,无论是在工业发达国家或是新兴工业化国家,都从很大程度上支撑着国家的经济繁荣,中国的汽车工业也是国民经济的支柱产业。根据《中国新能源汽车发展战略研究》报告预测,2020年中国汽车拥有量将达到1.4亿辆,2030年将达到2亿辆左右,成为世界第一汽车大国。汽车产业的迅速扩张也拉动了相关汽车零部件配套市场不断扩张(图1),并使之成为工业的热点领域之一。 展开更多
关键词 绿色制造 节能减排 汽车工业 中国
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铝合金热成形温度场解析与实验研究
9
作者 叶永盛 黎丽丽 +2 位作者 叶喜葱 张从阳 贾瑞鹏 《热加工工艺》 北大核心 2021年第5期81-85,共5页
在铝合金热成形过程中实时采集了温度数据,得到铝合金坯料在加热、空冷和成形过程中的温度变化规律。结果表明:在炉温恒定时,铝合金坯料在炉内加热达到500 s后,坯料温度趋于稳定。在成形阶段,坯料出现2次快速降温过程。第一次是由于坯... 在铝合金热成形过程中实时采集了温度数据,得到铝合金坯料在加热、空冷和成形过程中的温度变化规律。结果表明:在炉温恒定时,铝合金坯料在炉内加热达到500 s后,坯料温度趋于稳定。在成形阶段,坯料出现2次快速降温过程。第一次是由于坯料与模具单面接触导致坯料快速降温,在坯料中部温度传导至接触处后,该处温度又升高;第二次是在模具合模后,坯料快速冷却至模温。因此,在铝合金热冲压成形工艺优化和模具结构设计方面均需考虑铝合金的热传导问题,以避免铝合金坯料与冷模具的大面积接触,造成铝合金坯料冷却速度差异,进而导致成形性能不佳等问题。 展开更多
关键词 铝合金 热成形 固溶处理 温度场
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大型薄壁壳体件无模铸造技术研究 被引量:19
10
作者 刘丰 单忠德 +2 位作者 李柳 王超义 王金刚 《铸造技术》 CAS 北大核心 2013年第10期1324-1326,共3页
将铸造数值模拟技术和数字化无模铸造精密成形技术结合起来,进行机身铸件的快速制造。通过机身铸造过程工艺模拟,分析了铁液充型和凝固过程,防止在铸造过程中发生浇不足、冷隔、缩松、缩孔等铸造缺陷。采用数字化无模铸造精密成形技术,... 将铸造数值模拟技术和数字化无模铸造精密成形技术结合起来,进行机身铸件的快速制造。通过机身铸造过程工艺模拟,分析了铁液充型和凝固过程,防止在铸造过程中发生浇不足、冷隔、缩松、缩孔等铸造缺陷。采用数字化无模铸造精密成形技术,进行了砂型在三维CAD模型驱动下的直接切削加工成形,实现了铸型加工的快速化和精确化。通过铸造模拟和铸型加工技术的联合应用,成功开发出装订机机身铸件,实现了三维CAD/CAE/CAM的集成应用,以及数字化设计、数值模拟、数字化加工的无缝连接。为大型、复杂铸件的快速开发提供了一种新的制造方法。 展开更多
关键词 无模铸造 快速制造 铸型加工 铸造模拟
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基于机器视觉铸件布氏硬度在线检测技术研究 被引量:11
11
作者 单忠德 张飞 +2 位作者 任永新 张静 聂军刚 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期157-164,共8页
为实现铸件布氏硬度的在线检测,应用基于机器视觉的布氏硬度自动测量系统采集压痕图像,研究压痕图像滤波、压痕图像轮廓直径提取、直径标定系数等算法。根据压痕图像的特点,提出基于粒子群的Snake模型压痕轮廓提取算法。引入压痕直径标... 为实现铸件布氏硬度的在线检测,应用基于机器视觉的布氏硬度自动测量系统采集压痕图像,研究压痕图像滤波、压痕图像轮廓直径提取、直径标定系数等算法。根据压痕图像的特点,提出基于粒子群的Snake模型压痕轮廓提取算法。引入压痕直径标定系数,解决了视觉测量中的压痕直径像素与压痕物理直径的换算关系,并对直径标定系数进行最小二乘法拟合,提高了测量精度。应用布氏硬度在线测量装置对180~210 HBW标准硬度块进行试验测试。试验表明:测量平均误差为0.72%,测量精度在±2 HBW之间,测量标准差为125 HBW,装置重复性好,精度高,完全能够满足铸件的布氏硬度在线检测要求。 展开更多
关键词 布氏硬度 机器视觉 图像处理 误差分析
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低熔点金属熔融三维直写技术研究 被引量:5
12
作者 杨立宁 单忠德 +2 位作者 戎文娟 刘丰 王永威 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2405-2412,共8页
针对现有金属件增材制造技术存在成本高、效率低的问题,提出一种低熔点金属熔融三维直写技术,并适用于汽车、机床等行业中试制金属模具及零部件的小批量、多品种、高效率、直接增材制造。首先介绍金属熔融三维直写技术原理,然后分析直... 针对现有金属件增材制造技术存在成本高、效率低的问题,提出一种低熔点金属熔融三维直写技术,并适用于汽车、机床等行业中试制金属模具及零部件的小批量、多品种、高效率、直接增材制造。首先介绍金属熔融三维直写技术原理,然后分析直写喷头的结构以及使用过程中的温度分布情况。最后采用有限元模拟和工艺试验相结合的方法,对薄壁金属件的三维直写过程进行研究。研究结果表明:金属熔融三维直写喷头使用过程中的温度沿高度呈抛物线分布,且喷头能较好地实现连续导丝和高效熔丝的功能;金属熔融三维直写过程中温度场分布极不均匀,且随着成形高度增加,高温热影响区持续扩大,散热路径加长;在直写过程中,成形件上节点处的循环性温度变化可使得相邻两层间在该节点处实现层间重熔;采用金属熔融三维直写工艺可以实现薄壁金属件的增材制造,金属件层间达到冶金结合。 展开更多
关键词 增材制造 三维直写 喷头 温度场 薄壁件
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熔融堆积3D打印成形金属件层间结合研究 被引量:12
13
作者 单忠德 杨立宁 +1 位作者 戎文娟 刘丰 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第8期135-137,141,共4页
金属件熔融堆积3D打印过程中,制件的层间结合性能主要取决于热作用过程,因此对成形过程温度变化进行研究显得尤为重要。该研究基于熔融堆积3D打印成形特点,建立了成形过程有限元分析数学及物理模型,并使用ANSYS有限元软件对不同熔融金... 金属件熔融堆积3D打印过程中,制件的层间结合性能主要取决于热作用过程,因此对成形过程温度变化进行研究显得尤为重要。该研究基于熔融堆积3D打印成形特点,建立了成形过程有限元分析数学及物理模型,并使用ANSYS有限元软件对不同熔融金属温度、基板温度及堆积速度条件下成形过程温度场变化进行模拟研究。结合相同参数条件下的对比工艺试验,研究了这些参数对最终成形金属实体层间结合性能的影响。研究结果表明:随着熔融金属温度、基板温度的升高,以及堆积速度的增加,成形实体温度上升速度加快,高温热影响区增大,温度梯度减小,实体层间结合及拉伸性能提高,并在熔融金属温度160℃,基板温度90℃,堆积速度16mm/s参数条件下打印出了层间结合良好的铋锡合金实体。 展开更多
关键词 3D打印 熔融堆积 温度 有限元分析
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固溶成形工艺对6016铝合金组织及力学性能的影响 被引量:10
14
作者 刘萌 李新亚 +3 位作者 臧勇 黄江华 孙福臻 任荷 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期138-143,共6页
针对铝合金在室温下塑性差等问题,结合铝合金固溶处理特点,采用了固溶成形工艺制备零件。为获得6016-T6铝合金固溶成形最优工艺参数,利用电子拉伸试验机对6016-T6铝合金板进行不同加热温度及冷却方式的研究,分析了不同固溶工艺参数对其... 针对铝合金在室温下塑性差等问题,结合铝合金固溶处理特点,采用了固溶成形工艺制备零件。为获得6016-T6铝合金固溶成形最优工艺参数,利用电子拉伸试验机对6016-T6铝合金板进行不同加热温度及冷却方式的研究,分析了不同固溶工艺参数对其组织与力学性能的影响规律。结果表明,冷却速度对材料的组织性能影响较大,固溶工艺参数为550℃×5 min,水冷时,其抗拉强度可达到300 MPa以上。采用了上述工艺参数对铝合金后风档下横梁进行了测试验证,试制出合格的成形件,热冲压件力学性能可达308 MPa。 展开更多
关键词 6016铝合金 微观组织 后风档下横梁 力学性能
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砂型数字化柔性挤压近净成形化算法研究 被引量:7
15
作者 单忠德 张帅 顾兆现 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第13期149-155,共7页
在砂型数字化无模铸造精密成形技术基础上,为实现砂型数字化柔性挤压近净成形创新提出了砂型数字化挤压成形方法,研究了砂型挤压成形优化算法,建立了砂型挤压头阵列包络体积最大值目标函数V(α,X,Y)max及其约束条件数学模型,优化出挤压... 在砂型数字化无模铸造精密成形技术基础上,为实现砂型数字化柔性挤压近净成形创新提出了砂型数字化挤压成形方法,研究了砂型挤压成形优化算法,建立了砂型挤压头阵列包络体积最大值目标函数V(α,X,Y)max及其约束条件数学模型,优化出挤压砂型近净成形的最优角度和位置,使数字化挤压砂型型腔与数字化设计砂型型腔尺寸逼近,实现砂型数字化柔性挤压近净成形。 展开更多
关键词 无模铸造 砂型 数字化柔性挤压 优化算法 近净成形
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大型数控成形机运动系统结构设计及有限元分析 被引量:3
16
作者 刘丽敏 刘伯青 +1 位作者 刘丰 董晓丽 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期785-789,共5页
运动系统是数控成形机实现其基本功能的关键部件,同时也是影响其加工精度最主要的部件。首先对成形机的运动系统开展机械结构设计,依据轻量化设计原则,对其关键部件Y轴和Z轴采用了铸铝材料,并将其设计为具有轻质支撑型芯和大面积惯性矩... 运动系统是数控成形机实现其基本功能的关键部件,同时也是影响其加工精度最主要的部件。首先对成形机的运动系统开展机械结构设计,依据轻量化设计原则,对其关键部件Y轴和Z轴采用了铸铝材料,并将其设计为具有轻质支撑型芯和大面积惯性矩的三明治结构。然后通过有限元数值模拟方法对其进行了结构静力学和模态分析,并进行了工程验证,最后研究得知运动系统在刚度和强度方面均能满足成形机的使用要求和许用条件。 展开更多
关键词 数控成形机 运动系统 轻量化设计 静力学分析 模态分析
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超塑成形设备加热平台升温过程模拟 被引量:4
17
作者 刘晓飞 刘晨枫 +1 位作者 李永兵 杨鲁义 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期134-140,共7页
在Deform开放子程序基础上对其进行了二次开发,通过程序算法等效了实际温控系统的功能,从而实现对超塑成形设备加热平台进行升温全过程的数值模拟。其中温度场模拟的关键还包括对实际设备的简化模型处理,以及可靠热物理参数的输入等。... 在Deform开放子程序基础上对其进行了二次开发,通过程序算法等效了实际温控系统的功能,从而实现对超塑成形设备加热平台进行升温全过程的数值模拟。其中温度场模拟的关键还包括对实际设备的简化模型处理,以及可靠热物理参数的输入等。通过多次分析模拟计算,显示加热孔的分布对加热平台的温度均匀性影响较大。通过对加热孔分布的设计优化与数值模拟结合,得到了最佳的加热孔设计方案,验证了二次开发程序的可靠性;通过多次分析模拟计算结果对加热平台的温度均匀性设计做出评估,并成为不断优化加热平台设计改进的依据。 展开更多
关键词 超塑成形设备 Deform二次开发 数值模拟 加热平台 温度均匀性
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优质高效砂型/芯复合成形工艺研究 被引量:5
18
作者 刘丽敏 单忠德 +1 位作者 杨颜绮 顾兆现 《铸造技术》 CAS 2019年第12期1281-1285,共5页
基于无模铸造精密成形技术提出了一种数字化砂型挤压切削一体化复合成形方法,选取两个典型件作为研究对象,研究了砂型挤压成形数字化建模,优化了切削成形路径;通过实验对比研究了砂型切削成形工艺和砂型挤压/切削复合成形工艺。结果表明... 基于无模铸造精密成形技术提出了一种数字化砂型挤压切削一体化复合成形方法,选取两个典型件作为研究对象,研究了砂型挤压成形数字化建模,优化了切削成形路径;通过实验对比研究了砂型切削成形工艺和砂型挤压/切削复合成形工艺。结果表明,砂型挤压/切削复合成形工艺所获砂型的节砂量约34%~39%,节时约50%~55%,验证了砂型挤压/切削复合成形工艺可作为优质、高效、绿色砂型制造方法。 展开更多
关键词 无模铸造精密成形技术 砂型挤压/切削复合成形工艺 数字化建模 成形路径优化 节砂量
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微波干燥技术在筒子纱线中的应用 被引量:4
19
作者 王绍宗 单忠德 吴双峰 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期133-135,共3页
自行研制微波干燥设备并用其干燥筒子纱卷,研究微波干燥设备的干燥效率及干燥效果,探讨其在纺织染整行业应用的可行性,为微波干燥在纺织染整行业的应用提供研究基础。经实验发现,微波干燥筒子纱的效率高于1.1 kg(水)/(kW.h)(微波)。微... 自行研制微波干燥设备并用其干燥筒子纱卷,研究微波干燥设备的干燥效率及干燥效果,探讨其在纺织染整行业应用的可行性,为微波干燥在纺织染整行业的应用提供研究基础。经实验发现,微波干燥筒子纱的效率高于1.1 kg(水)/(kW.h)(微波)。微波干燥后,纱卷含水均匀,纱线的强力和手感得到改善,微波干燥节能效果显著,比射频节能25%左右,可在纺织染整行业推广应用。 展开更多
关键词 微波干燥 筒子纱卷 干燥效率 节能
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微细切削技术及微型机床的发展 被引量:3
20
作者 王绍宗 单忠德 +1 位作者 吴双峰 冯登殿 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2010年第2期142-146,65,共6页
微细切削技术是一种快速低成本的微小零件机械加工方式,是未来制造技术的发展趋势,被列为21世纪重点发展的关键技术。综述了微细切削技术的新技术及微型机床、微型工厂的发展过程及其趋势。
关键词 微细切削技术 微型机床 桌面式微型工厂
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