【正文】 設計、制造過程和系統(tǒng)中一系列難題提供新的解決方法。材料和零件的數字化設計與擬實仿真優(yōu)化是泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 7 實現材料與零件的高效優(yōu)質制備／制造及二者一體化、集成化制造的關鍵。微系統(tǒng)的研究正處于突破的前夜，是亟待深入研究的領域。 泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 6 近 10年來，微機械的發(fā)展令人矚目。 微機械是機械技術與電子技術在納米尺度上相融合的產物。 2． 2 微機械及其制造技術研究 微型電子機械系統(tǒng) (MEMS)，是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統(tǒng)。隨著對制造過程和制造系統(tǒng)認識的加深，研究者們正試圖以全新的概念和方式對其加以描述和表達，以進一步達到實現控制和優(yōu)化的目的。許多現代產品的價值增值主要體現在信息上。大型復雜機械系統(tǒng)的性能優(yōu)化設計和產品創(chuàng)新設計、智能結構和系統(tǒng)、智能機器人及其動力學、納米摩擦學、制造過程的三維數值模擬和物理模擬、超精度和微細加工關鍵工藝基 礎、大型和超大型精密儀器裝備的設計泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 4 和制造基礎、虛擬制造和虛擬儀器、納米測量及儀器、并聯軸機床、微型機電系統(tǒng)等領域國內外雖然已做了不少研究，但仍有許多關鍵科學技術問題有待解決。前沿科學也就是已解決的和未解決的科學問題之間的界域。制造智能還表現在：智能調度、智能設計、智能加工、機器人學、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能診斷等多方面。制造過程中物理和力學現象的幾何化研究形成了制造科學中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進一步突破，當前一門新學科 計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。制造系統(tǒng)新的體系結構不僅對制造企業(yè)的敏捷性和對需求的響應能力及可重組能力有重要意義，而且對制造企業(yè)底層生產設備的柔性和可動態(tài)重組能 力提出了更高的要求。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場占有率上。 （ 二 ） 進度 要求 2020 年 7 月 1 日 —— 7 月 4日，初步查閱資料和調查研究，擬定題目 2020 年 7 月 6 日 —— 7 月 10 日，指導教師下達畢業(yè)論文任務書 2020 年 7 月 20 日 —— 8 月 10 日，進行畢業(yè)實習，同時查閱資料，調查研究，擬定論文寫作大綱； 2020 年 9 月 1 日 —— 9 月 14 日，學生完成畢業(yè)論文初稿； 2020 年 9 月 15 日 —— 9 月 25 日 ，修改論文初稿； 2020 年 9 月 25 日 —— 9 月 30 日，畢業(yè)論文定稿和裝訂； 2020 年 10 月 13日 —— 10月 16日，畢業(yè)論文答辯； （ 三 ） 需要閱讀的 主要 參考文獻 [1] 孫燕華 先進制造技術 [2]應錦春 現代設計方法 [3]數控技術 [4]制造技術及發(fā)展 學院負責人： （簽字） 2020 年 7 月 7 日泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 1 先進制造技術的發(fā)展狀況 摘要： 本文介紹了當今制造技術面臨的問題，論述了先進制造的前沿科學，并展望了先進制造技術的發(fā)展前景。 2. 論文 必須 文題相符， 概 念清楚，思 路清晰，層次分明，論據充分、可靠，引用正確，論證有力。 3. 論文符合寫作規(guī)范。 關鍵詞：問題； 先進制造技術； 前沿科學； 應用前景 論文 制造業(yè)是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱，其生產總值一般占一個國家國內生產總值的 20%~55%。隨著經濟技術的高速發(fā)展以及顧客需求和市場環(huán)境的不斷變化，這種競爭日趨激烈，因而各國政府都非常 重視對先進制造技術的研究。生物制造觀越來越多地被引入制造系統(tǒng)，以滿足制造系統(tǒng)新的要求。 （ 3）在現代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產業(yè)的決定性因素，而且還是最活躍的驅動因素。 這些問題是當前產品創(chuàng)新的關鍵理論問題，也是制造由一門技藝上升為一門科學的重要基礎性問題。前沿科學具有明顯的時域、領域和動態(tài)特性。 信息科學、納米科學、材料科學、生命科學、管理科學和制造科學將是改變 21世紀的主流科學，由此產生的高新技術及其產業(yè)將改變世界的面貌。因此制造過程中信息的獲取和應用十分重要。 與制造有關的信息主要有產品信息、工藝信息和管理信息，這一領域有如下主要研究方向和內容： (1) 制造信息的獲取、處理、存儲、傳遞和應用，大量制造信息向知識和決策轉化。MEMS 技 術的目標是通過系統(tǒng)的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統(tǒng)。早在1959 年就有科學家提出微型機械的設想， 1962 年第一個硅微型壓力傳感器問世。其特點如下：相當數量的微型元器件 (微型結構、微型傳感器和微型執(zhí)行器等 )和微系統(tǒng)研究成功，體現了其現實的和潛在的應用價值；多種微型制造技術的發(fā)展，特別是半導體微細加工等技術已成為微系統(tǒng)的支撐技術；微型機電系統(tǒng)的研究需要多學科交叉的研究隊伍，微型機電系統(tǒng)技術是在微電子工藝的基礎上發(fā)展的多學科交叉的前沿研究領域，涉及 電子工程、機械工程、材料工程、物理學、化學以及生物醫(yī)學等多種工程技術和科學。 2． 3 材料制備／零件制造一體化和加工新技術基礎 材料是人類進步的里程碑，是制造業(yè)和高技術發(fā)展的基礎。一方面，通過計算機完成擬實仿真優(yōu)化后可以減少材料制備與零件制造過程中的實驗性環(huán)節(jié)，獲得最佳的工藝方案，實現材料與零件的高效優(yōu)質制 備／制造；另一方面，根據不同材料性能的要求，如彈性模量、熱膨脹系數、電磁性能等，研究材料和零件的設計形式。這是一個極富創(chuàng)新和挑戰(zhàn)的前沿領域。如果說制造過程的機械化、自動化延伸了人類的體力 ，智能化延伸了人類的智力，那么， 仿生制造 則可以說延伸了人類自身的組織結構和進化過程。 仿生制造屬于制造科學和生命科學的 遠緣雜交 ，它將對 21世紀的制造業(yè)產生巨大的影響。今后應關注的研究領域有生物加工技術、仿生制造系統(tǒng)、基于快速原型制造技術的組織工程學，以及與生物工程相關的關鍵技術基礎等。 (3) 成型及制造技術精密化、制造過程實現低能耗。 (7) 實施無污染綠色制造?，F分述如下： “數 ”是發(fā)展的核心 “ 數 ” 就是 “ 數字化 ” 。 泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 11 它包含了 3 大部分：以設計為中心的數字制造，以控制為中心的數字制造和以管理為中心數字制造。它一方面是指對產品、零件的精度要求越來越高，一方面是指對產品、零件的加工精度要求越來越高。 “ 精 ” 可以說，是指加工精度及其發(fā)展，精密加 工，細微加工，納米加工，如此等等?；虿僮鳈C械，其移動距離為納米級，移動精度為 。在高溫、高壓、高濕、強磁場、強腐蝕等等條件下工作的，或有高硬度、大彈性等等要求的，或在幾何形體上極大、極小、極厚、極薄、奇形怪狀的。例如，在信息領域中，分子存儲器、原子存儲器、量子阱光電子器件、芯片加工設備 。 “自 ”是發(fā)展的條件 “ 自 ” 就是自動化。第一次工業(yè)革命，以機械化這種形式的自動化來減輕、延伸或取代人的有關體力勞動 。即使在美國，1984 年， CAD 在福特公司只占 40%，通用公司 34% , Chrysler 也不過67%。 “集 ”是發(fā)展的 方法 “ 集 ” 就是集成化。 “ 集成 ” 就是 “ 交叉 ” ，就是 “ 雜交 ” ，就是取人之長，補己之短，這是發(fā)展的一大方法。b信息處理技術 。f 系統(tǒng)總體技術，而這些技術又同許多學科有關，又是一個 “ 集 ” 。也包括企業(yè)內部的集成，企業(yè)外部的集成。可以預期，這是一個嶄新的充滿著活力的領域。這是因為制造業(yè)在市場競爭 中，面臨多方的壓力 。與此同時，這必然導致制造過程與組織的分散化網絡化，企業(yè)要拋棄傳統(tǒng)的 “ 小而全 ” 與 “ 大而全 ” 這類 “ 夕陽技術 ” ，而集中力量在自己最有競爭力的核心業(yè) 務上。它具有兩大優(yōu)點：商務的直接化與透明化，這對降低成本、加決流通、提高效率、增加商業(yè)機會大有好處，從而對企業(yè)內部重組、經營戰(zhàn)略與競爭模式有著深刻影響。智能化制造模式的基礎是智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)既是智能和技術的集成而形成的應用環(huán)境，也是智能制造模式的載體。④ 學習能力與自我維護能力 。 同時，收集、存儲、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能 。 “綠 ”是發(fā)展的必然 “ 綠 ” 就是 “ 綠色 ” ， “ 綠色 ” 是從環(huán)境保護領域中引用來的。人類必須從各方面促使人泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 17 與人類社會同自然界和諧一致，制造技術也不能例外。所謂環(huán)境保護是廣義的，不僅要保護自然環(huán)境，還要保護社會環(huán)境、生產環(huán)境，還要保護生產者的身心健康。 現代設計技術 先進制造技術（ AMT）可以理解成是一個專業(yè)，也可以理解為是一個主干課程，在社會上的應用幾乎遍及制造業(yè)所有角落，因 AMT本身就是內容比較廣泛，涉及到先進的加工技術（精密加工等）、先進的設計方法學（有限元法、逆向工程、模塊化設計等）、交叉領域的技術（綠色制造、生物制造等）、先進的制造管理技術（創(chuàng)新管理法、現代管理方法）等等多個方面。為此，世界各國都非常重視產品的設計問題。 現代設計技術受產品功能需求和市場競爭的影響?，F代設計技術是交叉性很強的技術．具有創(chuàng)造性、優(yōu)化性、和綜合性、系統(tǒng)性特點。機械產品開發(fā)應用現代設計技術，是市場競爭的需要，可以提高產品質量，降低成本。 現代制造技術的特點包括以下幾點：（ 1）系統(tǒng)性 現代設計技術是邏輯系統(tǒng)的設計技術，強調用系統(tǒng)工程處理技術系統(tǒng)問題。（ 4）最優(yōu)化 現代設計技術 重視綜合集成，在性能、技術、經濟、制造工藝、使用、環(huán)境等各種約束條件下，通過計算機以高效率尋求最優(yōu)方案和參數。同時通過計算機模仿人的智能活動，從而力求設計泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 20 出高智 能化的產品。具體來說現代設計技術的發(fā)展趨勢主要有：①設計將從作為企業(yè)產品質量成本第一的競爭策略轉向企業(yè)快速響應市場的競爭 策略；②從滿足產品功能屬性向同時滿足生態(tài)與環(huán)境屬性發(fā)展；③從需求時面向制造和經營管理發(fā)展；④從傳統(tǒng)的串行向并行工作模式、協(xié)同工作方式發(fā)展；⑤使人們從設計過程數字化中逐步確立主動地位，激發(fā)主動創(chuàng)造性。面對全球化的競爭，我國要想從一個制造業(yè)大國變成制造業(yè)強國，關鍵是要大力發(fā)展推廣先進制造技術。這些工藝過程特別是熱加工過程是極其復雜的高溫、動態(tài)、瞬時過程，其間發(fā)生一系列復雜的物理、化學、冶金變化，這些變化不僅不能直接觀察，間接測試也十分困難，因而多年來，熱加工工藝設計只能憑 “經驗 ”。 毛坯和零件的成形是機械制造的第一道工序。有的毛坯成形后，已接近或達到零件的最終形狀和尺寸，磨削后即可裝配。由于熱加工過程十分復雜，因素多變，所以很難避免缺陷的產生。精切削加工技術由目前的紅處波段向加工可見光波段或不可見紫外線和 X 射線波段趨近；超精加工機床向多功能模塊化方向發(fā)展；超精加工材料由金屬擴大到非金屬。其中以多種形式的激光加工發(fā)展最為迅速。 泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 24 3）將計算機輔助工藝編程（ CAPP）、數控、 CAD/CAM、機器人、自動化搬運倉儲、管理信息系統(tǒng)（ MIS）等自動化單元技術綜合用于工藝設計、加工及物流過程，形成不同檔次的柔性自動化系統(tǒng)；數控加工、加工中心（ MC）、柔性制造單元（ FMC）、柔性制造島（ FMI）、柔性制造系統(tǒng)（ FMS）和柔性生產線（ FTL），及至形成計算機集成制造系統(tǒng)（ CIMS）和智能制造系統(tǒng)（ IMS）。如在鑄造生產中，噪聲極大的震擊式造型 機已被射壓、靜壓造型機所取代。泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 25 CAD/CAM、 FMS、 CIMS、并行工程、快速原型等先進制造技術及哲理的出現，使加工與設計之間的界限逐漸淡化，并走向一體化。先進制造生產模式主要有：柔性生產、準時生產、精益生產、敏捷制造、并行工程、分散網絡化制造等。它使得成形的機械構件具有精確的外形、高的尺寸精度和形位精度、好的表面粗糙 度。據統(tǒng)計，全世界約有 75%的鋼材要經過塑性加工，有 45%以 上的鋼材采用焊接技術得以成形。美國競爭委員會在 1991年向 美國總統(tǒng)提交的美國未來技術優(yōu)先權的研究報告中，把精密成形與加工技術列為美國處于柔 弱地位的技術，建議政府予以重視與支持。 2 現狀及發(fā)展趨勢 現狀 近 30年來，精密成形技術在國外以很快的速度發(fā)展。 為了提高制造成形的質量，特別是在大型零件制造中，減少實驗工作量以實現一次制造成功 ，工藝模擬技術獲得了飛速發(fā)展，首先在鑄造領域進入了商品化階段，在焊接、鍛壓、熱處 理方面也取得了很大成績。 近年來，精密成形技術在我國得到迅速發(fā)展［ 2］。電渣熔鑄工藝已 用于大型水輪機的導葉生產。 汽車前軸精密輥鍛和模鍛復合工藝，其生產線投資僅為以萬噸熱模鍛壓力機為主方案的 1/5～ 1/8；精密連接與切割技術方面，重點發(fā)展了電子束焊接、水下焊接和切割技術、逆變焊接 電源及藥芯焊絲制造技術。通過該項目的實