本发明公开了一种基于背景磁场下管材的电磁无模成形方法及 装置。本发明提出的装置包括亥姆霍兹线圈系统，支撑杆，上、下支 撑板，驱动杆，脉冲放电电路和成形线圈。本发明将背景磁场和脉冲 磁场相结合实现了管材(如铝合金管)的电磁均匀胀形。借助高速变形的 管材在背景磁场中，因电磁阻尼而形成的不均匀阻力场，阻碍其相应 塑性变形区的不均匀流动，使管材不出现局部减薄或胀裂，从而获得 塑性流动均匀的合格胀管件。本发明所采用的亥姆霍兹线

本研究针对复杂铸件整体制造难、制模周期长、资源消耗大等难题，构建无模铸造复合成形原理及机制，发明复杂砂型/芯数字化柔性挤压近成形、切削净成形方法，研发出砂型挤压/切削复合成形工艺，省去木模、金属模制造过程。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 铸造是我国装备制造的基础工艺，无论是农业机械、机床、汽车、船舶，还是航空航天以及国防军工等领域的发展都离不开铸件。我国现已成为世界铸件生产大国，2020年我国各类铸件总产量达到5195万吨，较2019年同比增长6.6%，约占世界总产量45%，位居世界第一位。 铸造主要有砂型铸造、金属型铸造和特种铸造等，砂型铸造由于其原材料来源广泛、成本低、铸型制造简便以及应用合金种类多等优点，世界上80%的铸件都是采用砂型铸造。对于砂型铸造工艺来说，模样、芯盒等模具的设计制造是非常复杂并且耗时的过程，该过程首先需要根据铸造方案进行模具的设计，然后通过翻模制作砂型和砂芯，之后再将制作好的砂型和砂芯经过组芯、合箱以及浇铸从而完成金属毛坯的制造。而高性能复杂整体金属结构件又是航空航天、国防军工、轨道交通等领域高端装备的核心组成部分。因此构件的短流程、高精密、高性能制造是实现我国高端装备自主研发及制造的关键环节。 传统的金属成形如模具铸造、模压锻造等需要木模、金属模的成形工艺，存在工序多、流程长、形性精确控制难等世界性难题，无法满足多品种、小批量、短流程、高精度的迫切要求，亟需研发新型精密成形基础前沿机制与方法。本项目将构建数字化精密成形理论体系，涵盖数字化无模铸造复合成形和数字化多材质复合铸型等两方面，突破了复杂整体构件高效率、高性能、高精度无模成形技术，变革了采用模具造型的传统砂型铸造和模压锻造生产模式，推动传统金属成形模式的创新发展。 复杂砂型/芯曲面柔性挤压近成形、切削净成形的数字化无模铸造复合成形技术与装备 本研究针对复杂铸件整体制造难、制模周期长、资源消耗大等难题，构建无模铸造复合成形原理及机制，发明复杂砂型/芯数字化柔性挤压近成形、切削净成形方法，研发出砂型挤压/切削复合成形工艺，省去木模、金属模制造过程。揭示了挤压工艺对砂型透气性、砂型强度等性能的影响规律，发明了梯度紧实的柔性挤压成形方法，实现了砂型/芯梯度紧实柔性挤压近成形。 复杂铸件形性精确调控的数字化多材质复合成形技术与装备 本研究针对传统单一铸型对结构复杂、壁厚差异大、铸件形性调控难、尺寸精度差等难题，提出了多材质复合铸型技术及与铸件相匹配的多材质复合铸型及其坎合组装方法，通过建立多材质复合铸型与高性能铸件一体化精确铸造成形的计算分析模型，构建了多材质复合铸型的调控原理与方法。揭示了多材质复合铸型对铸件温度场、微观组织及力学性能的影响规律，研制出石英砂、宝珠砂、铬铁矿砂等构成的形性可控铸型材料配方，实现了铸型透气性、固化强度、切削性能的协同调控。研究了传统铸型与复合铸型的凝固温度曲线，对比了不同工艺所制铸件的强度，掌握了各铸型单元的热力学参数及型砂种类对铸件性能的影响规律，揭示了金属液与不同铸型间的热力耦合作用机理。 三、创新点及主要技术指标 1.复杂砂型/芯曲面柔性挤压近成形、切削净成形的数字化无模铸造复合成形技术与装备 本研究揭示了砂粒移位、桥连断裂、空穴弥合的砂型/芯切削机理，建立了非均质离散体砂型切削模型，发明了一种切削排砂一体化的无模铸型数字化快速制造方法，实现了高精高效制造，铸件制造周期缩短50%以上，成本降低30%以上。 2.复杂铸件形性精确调控的数字化多材质复合成形技术与装备 本研究实现了对铸件充型凝固过程的精确调控，提高了复杂铸件内在质量与外在精度，实现了铸件性能主动精确调控，使铸件废品率从5%～10%降至2%～4%，减重10%～20%。 四、知识产权及获奖（成果基础） 知识产权情况： 成果获授权发明专利46件，其中美日等国际发明专利18件；软件著作权12件；起草制定国家、行业等标准规范14项；出版专著《无模铸造》（机械工业出版社，2017）。成果入选并被列为国家工信部《机械基础件、基础制造工艺、基础材料产业“十二五”规划》（工信部规[2011]509号）中“50项推广应用的先进绿色制造工艺”的首项技术。 获奖情况： 2020年国家科学技术进步奖二等奖； 2018年中国机械工业科学技术奖特等奖； 2017年国家技术发明二等奖； 2016年中国机械工业科学技术奖特等奖； 2016年中国专利金奖； 2014年国家科学技术进步奖一等奖； 2012年北京市科学技术奖一等奖； 2011年国家科学技术进步奖二等奖。 五、成果图片

本发明公开了一种电磁成形工装方法。该方法包括如下步骤： （1）将工件置于凹模上；（2）将电磁线圈和压边圈置于工件上，其 中，电磁线圈与凹模的型腔对应；（3）将质量块置于电磁线圈和压边 圈上；（4）用脉冲电源对电磁线圈放电，驱动工件变形。其中，电磁 线圈和压边圈的总质量 质 量 块 的 质 量 F 为电磁线圈 和压边圈所受的向上的脉冲力，T 为脉冲持续时间，g 为重力加速度， hmax 为电磁线圈和压边圈的最大允许位移。本方法通过调整待约束物 体的质量或者增加质量块，使电磁成形中待约束物体的运动降低至

波纹板广泛地应用在工业、日常生活的各领域之中，其主要目的是将金属平板加工成具有一定规律的波浪形来增加机体的刚度、强度，特别是在燃烧领域，常常通过采用波纹板来增加面积，提高散热效率。不同行业由于波纹板的形状、尺寸和要求不同，其加工工艺不同，但都存在表面产生塑性压痕或拉痕和成形后波纹节距精度不足，板料厚度不均匀的问题。本项目就是要设计一种通用的定位凸模可以上下浮动、左右滑动，定位凹模可以左右滑动，波纹节距在成形过程中可以随时调节的成形装置，以提高波纹板的表面质量和尺寸精度。 技术指标：得到波纹板指标为:（1）定位凸模和定位凹模可以左右滑动，并依靠滚珠直线导轨导向，波纹节距变化可控制在0.01mm内。（2）定位凹模和定位凸模为柔性结构，减少或消除了成形过程中板料与凸、凹模的相对运动，减小了接触阻力，成形压痕可控制在0.05mm内，极大提高了波纹板的表面质量。（3）移动定位凹模和定位凸模还可以实现对波形的校正，波形尺寸可控制在0.05mm, 形状精度可控制在0.03mm。 本装置为一种通用的定位凸模可以上下浮动、左右滑动，定位凹模可以左右滑动，波纹节距在成形过程中可以随时调节的成形装置，为高效、高质量地实现波纹板的生产提供了有效方法，避免了采用其他加工方法效率低、板面质量差、成本高的缺陷，同时也可将该技术扩展到散热片领域。

本发明公开了一种电磁成形装置及方法。该装置包括成形线圈、 驱动线圈、导体驱动板、第一脉冲电源、第二脉冲电源、凹模和压边 圈；压边圈和成形线圈设置在凹模的上方，第一脉冲电源连接成形线圈，导体驱动板设置在成形线圈的上方，与成形线圈固定形成带导体 驱动板的成形线圈结构，驱动线圈固定在导体驱动板的正上方，第二 脉冲电源连接驱动线圈。本发明通过驱动线圈驱动成形线圈随工件的 变形运动，使成形线圈始终贴近工件，为工件的电磁成形提供持续的 随形分布的电磁力，能有效提高工件的成形深度，并改善工件的贴模

方矩形钢管是用途极广和最常见的异型钢管，也是一种经济端面管材，与其相同截面积的其他非圆钢管相比，具有重量轻，强度高，抗弯截面模量大，节省金属，易于安装等优点，主要用于建筑、医疗器械、高档家具、汽车、飞机、地铁、造船等行业。  冷弯方矩形管的主要成型工艺有“圆变方”和“方变方”两种，前者生产效率高，是将高频圆形焊管经过冷拔整形成为最后形状。   随着市场和技术发展的需求，北京科技大学机械学院在成功开发了“高精度冷拔精密钢管”工艺与设备基础上，又先后开发出滚模冷拔锥管、葫芦形管、大口径方管等复杂断面管材以及多通管液压胀形等新工艺。我们利用大型仿真软件对大口径方管的冷拔过程进行了各种工艺参数下的模拟。开发成功650X650以下，最大壁厚25mm的方矩形管成形新工艺与设备。 冷弯型钢在国外建筑业中用途非常广泛，被用作屋架、檩条、桁架、刚架、墙架、龙骨、屋面板、墙板、楼板、门窗乃至容器、管道、围堰、钢板桩、防波堤等。近年来，冷弯型钢组合而成的网壳、货架、单层和多层房屋也得到了很快的发展。在发达国家，建筑业是冷弯型钢的第一大用户，冷弯型钢占钢材总量的5％，建筑业用冷弯型钢占冷弯型钢总量70％以上，冷弯型钢产品应用于建筑业的主要是结构用冷弯方矩形管和建筑用结构冷弯型钢。从结构力学和经济角度，冷弯型钢和H型钢结合应用于建筑业是最佳组合，可以实现工业厂房和民用住宅建设工厂化。

本发明公开了一种塑料无模成型装置，包括塑化部件、分滴部件和成型部件；所述分滴部件采用的开关机构为喷嘴针，包括密封环、弹性关节、针芯，具有压电性能的致动器作用于喷嘴针，从而通过针芯控制卸料口的开闭，实现开闭速度小于0.01s，满足3D打印对高粘性材料分割尺寸的要求。同时避免了泄漏、磨损等问题，实现对高粘性、高压、高温流体的高频、微量开关控制。成型部件的机械手包含多个受控制系统驱动的运动关节，可使机械手的末端处于任意位置和任意方向。此外，本发明对成型材料没有光敏性等特殊要求，能成型任意三维形状的物体。省去开模环节，能节省生产时间、降低生产成本，适用于单件或小批量生产可直接使用的塑料制品。

本发明属于零件成形制造相关技术领域，其公开了一种电磁渐 进柔性复合成形方法，其包括以下步骤：提供包含有放电组件、型面 由多个离散的基本体组成的多点支撑模具及四个液压缸的电磁成形装 置；调整基本体以形成顶层型面，液压缸通过移动以压紧板件；放电 线圈沿着顶层型面逐次移动，放电组件随着放电线圈的移动逐次放电， 板件逐渐朝远离放电线圈的方向运动，直至板件与顶层型面相贴合； 重新调整基本体的高度以形成新的顶层型面后，并重新夹紧

本发明公开了一种电磁渐进成形方法，该方法采用分层方式， 自下而上逐层成形，每次成形只成形局部位置，不断扩大贴模范围， 直至完成整个工件的成形；然后再进行整形，以提高板料的成形质量， 最终得到厚度分布均匀，得到表面质量好的壳体零件。整形可以采取 矫形线圈或矫形线圈加集磁器的方式进行。本发明通过分层成形后使 板料流动增加，抑制了局部的减薄现象；同时，本发明可以解决电磁 渐进成形中由于失稳起皱导致的板料波浪起伏的现象，有利

本发明公开了一种无模材料成型方法与装置。所述方法为原位 固化的粉末成型方法，主要步骤为：将含有催化剂的第一浆料和含有 引发剂的第二浆料分别作为 3D 打印材料，进行预混后，在诱导期内打 印成型。所述装置包括第一及第二储料容器、预混装置以及 3D 打印装 置，所述第一、第二储料容器与预混装置连接，所述预混装置与 3D 打 印装置的喷嘴连接；所述预混装置包括具有两个进料口的混合腔、搅 拌叶和电机，所述进料口分别与第一、第