【正文】 辟一系列的新產(chǎn)業(yè)，并為解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過(guò)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(shù)字化設(shè)計(jì)與擬實(shí)仿真優(yōu)化是泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 7 實(shí)現(xiàn)材料與零件的高效優(yōu)質(zhì)制備／制造及二 者一體化、集成化制造的關(guān)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(lǐng)域。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 6 近 10 年來(lái)，微機(jī)械的發(fā)展令人矚目。 微機(jī)械是機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)在納米尺度上相融合的產(chǎn)物。 2． 2 微機(jī)械 及其制造技術(shù)研究 微型電子機(jī)械系統(tǒng) (MEMS)，是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)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(jī)電系統(tǒng)。隨著對(duì)制造過(guò)程和制造系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的加深，研究者們正試圖以全新 的概念和方式對(duì)其加以描述和表達(dá)，以進(jìn)一步達(dá)到實(shí)現(xiàn)控制和優(yōu)化的目的。許多現(xiàn)代產(chǎn)品的價(jià)值增值主要體現(xiàn)在信息上。 大型復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的性能優(yōu)化設(shè)計(jì)和產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)、智能結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)、智能機(jī)器人及其動(dòng)力學(xué)、納米摩擦學(xué)、制造過(guò)程的三維數(shù)值模擬和物理模擬、超精度和微細(xì)加工關(guān)鍵工藝基礎(chǔ)、大型和超大型精密儀器裝備的設(shè)計(jì)泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 4 和制造基礎(chǔ)、虛擬制造和虛擬儀器、納米測(cè)量及儀器、并聯(lián)軸機(jī)床、微型機(jī)電系統(tǒng)等領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外雖然已做了不少研究，但仍有許多關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題有待解決。前沿科學(xué)也就是已解決的和未解決的科學(xué)問(wèn)題之間的界域。制造智能還表現(xiàn)在：智能調(diào)度、智能設(shè)計(jì)、智能加工、機(jī)器人學(xué)、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能診斷等多方面。制造過(guò)程中物理和力學(xué)現(xiàn)象的幾何化研究形成了制造科學(xué)中幾何計(jì)算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進(jìn)一步突破，當(dāng)前一門(mén)新學(xué)科 計(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu)不僅對(duì)制造企業(yè)的敏捷性和對(duì)需求的響應(yīng)能力及可重組能力有重要意義，而且對(duì)制造企業(yè)底層生產(chǎn)設(shè)備的柔性和可動(dòng)態(tài)重組能力提出了更高的要求。其競(jìng)爭(zhēng)能力最終體現(xiàn)在所生產(chǎn)的產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率上。 （ 二 ） 進(jìn)度 要求 20xx 年 7月 1日 —— 7 月 4 日，初步查閱資料和調(diào)查研究，擬定題目 20xx 年 7月 6日 —— 7 月 10 日，指導(dǎo)教師下達(dá)畢業(yè)論文任務(wù)書(shū) 20xx 年 7月 20 日 —— 8月 10 日，進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，同時(shí)查閱資料，調(diào)查研究，擬定論文寫(xiě)作大綱； 20xx 年 9月 1日 —— 9 月 14 日，學(xué)生完成畢業(yè)論文初稿； 20xx 年 9月 15 日 —— 9月 25 日，修改論文初稿； 20xx 年 9月 25 日 —— 9月 30 日，畢業(yè)論文定稿和裝訂； 20xx 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(xiàn) [1] 孫燕華 先進(jìn)制造技術(shù) [2]應(yīng)錦春 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 [3]數(shù)控技術(shù) [4]制造技術(shù)及發(fā)展 學(xué)院負(fù)責(zé)人： （簽字） 20xx 年 7 月 7 日泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 1 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 摘要： 本文介紹了當(dāng)今制造技術(shù)面臨的問(wèn)題，論述了先進(jìn)制造的前沿科學(xué)，并展望了先進(jìn)制造技術(shù)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(jù)充分、可靠，引用正確，論證有力。 3. 論文符合寫(xiě)作規(guī)范。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}； 先進(jìn)制造技術(shù)； 前沿科學(xué)； 應(yīng)用前景 論文 制造業(yè)是現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)和綜合國(guó)力的重要支柱，其生產(chǎn)總值一般占一個(gè)國(guó)家國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的 20%~55%。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的高速發(fā)展以及顧客需求和市場(chǎng)環(huán)境的不斷變化，這種競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，因而各國(guó)政府都非常重視對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的研究。生物制造觀越來(lái)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(xiàn)代制造過(guò)程中，信息不僅已成為主宰制造產(chǎn)業(yè)的決定性因素，而且還是最活躍的驅(qū)動(dòng)因素。 這些問(wèn)題是當(dāng)前產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵理論問(wèn)題，也是制造由一門(mén)技藝上升 為一門(mén)科學(xué)的重要基礎(chǔ)性問(wèn)題。前沿科學(xué)具有明顯的時(shí)域、領(lǐng)域和動(dòng)態(tài)特性。 信息科學(xué)、納米科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、管理科學(xué)和制造科學(xué)將是改變 21 世紀(jì)的主流科學(xué)，由此產(chǎn)生的高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)將改變世界的面貌。因此制造過(guò)程中信息的獲取和應(yīng)用十分重要。 與制造有關(guān)的信息主要有產(chǎn)品信息、工藝信息和管理信息，這一領(lǐng)域有如下主要研究方向和內(nèi)容： (1) 制造信息的獲取、處理、存儲(chǔ)、傳遞和應(yīng)用，大量制造信息向知識(shí)和決策轉(zhuǎn)化。MEMS 技術(shù)的目標(biāo)是通過(guò)系統(tǒng)的微型化、集成化來(lái)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(xué)家提出微型機(jī)械的設(shè)想， 1962 年第一個(gè)硅微型壓力傳感器問(wèn)世。其特點(diǎn)如下：相當(dāng)數(shù)量的微型元器件 (微型結(jié)構(gòu)、微型傳感器和微型執(zhí)行器等 )和微系統(tǒng)研究成功，體現(xiàn)了其現(xiàn)實(shí)的和潛在的應(yīng)用價(jià)值；多種微型制造技術(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體 微細(xì)加工等技術(shù)已成為微系統(tǒng)的支撐技術(shù)；微型機(jī)電系統(tǒng)的研究需要多學(xué)科交叉的研究隊(duì)伍，微型機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)是在微電子工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域，涉及電子工程、機(jī)械工程、材料工程、物理學(xué)、化學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等多種工程技術(shù)和科學(xué)。 2． 3 材料制備／零件制造一體化和加工新技術(shù)基礎(chǔ) 材料是人類(lèi)進(jìn)步的里程碑，是制造業(yè)和高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。一方面，通過(guò)計(jì)算機(jī)完成擬實(shí)仿真優(yōu)化后可以減少材料制備與零件制造過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)性環(huán)節(jié)，獲得最佳的工藝方案，實(shí)現(xiàn)材料與零件的高效優(yōu)質(zhì)制備／制造；另一方面，根據(jù)不同材料性能的要求，如彈性模量、熱膨脹系數(shù)、電磁性能等，研究材料和零件的設(shè)計(jì)形式。這是一個(gè)極富創(chuàng)新和挑戰(zhàn)的前沿領(lǐng)域。如果說(shuō)制造過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化延伸了人類(lèi)的體力，智能化延伸了人類(lèi)的智力，那么， 仿生制造 則可以說(shuō)延伸了人類(lèi)自身的組織結(jié)構(gòu)和進(jìn)化過(guò)程。 仿生制造屬于制造科學(xué)和生命科學(xué)的 遠(yuǎn)緣雜交 ，它將對(duì) 21 世紀(jì)的制造業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。今后應(yīng)關(guān)注的研究領(lǐng)域有生物加工技術(shù)、仿生制造系統(tǒng)、基于快速原型制造技術(shù)的組織工程學(xué)，以及與生物工程相關(guān)的關(guān) 鍵技術(shù)基礎(chǔ)等。 (3) 成型及制造技術(shù)精密化、制造過(guò)程實(shí)現(xiàn)低能耗。 (7) 實(shí)施無(wú)污染綠色制造?，F(xiàn)分述如 下： “數(shù) ”是發(fā)展的核心 “ 數(shù) ” 就是 “ 數(shù)字化 ” 。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 11 它包含了 3 大部分：以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字制造，以控制為中心的數(shù)字制造和以管理為中心數(shù)字制造。它一方面是指對(duì)產(chǎn)品、零件的精度要求越來(lái)越高，一方面是指 對(duì)產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來(lái)越高。 “ 精 ” 可以說(shuō)，是指加工精度及其發(fā)展，精密加工，細(xì)微加工，納米加工，如此等等?；虿僮鳈C(jī)械，其移動(dòng)距離為納米級(jí)，移動(dòng)精度為 納米。在高溫、高壓、高濕、強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)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(lǐng)域中，分子存儲(chǔ)器、原子存儲(chǔ)器、量子阱光電子器件、芯片加工設(shè)備 。 “自 ”是發(fā)展的條件 “ 自 ” 就是自動(dòng)化。第一次工業(yè)革命，以機(jī)械化這種形式的自動(dòng)化來(lái)減輕、延伸或取代人的有關(guān)體力勞動(dòng) 。即使在美國(guó)，1984 年， CAD 在福特公司只占 40%，通用公司 34% , Chrysler 也不過(guò)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(zhǎng)，補(bǔ)己之短，這是發(fā)展的一大方法。b 信息處理技術(shù) 。f 系統(tǒng)總體技術(shù)，而這些技術(shù)又同許多學(xué)科有關(guān)，又是一個(gè) “ 集 ” 。也包括企業(yè)內(nèi)部的集成，企業(yè)外部的集成。可以預(yù)期，這是一個(gè)嶄新的充滿著活力的領(lǐng)域。這是因?yàn)橹圃鞓I(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，面臨多方的壓力 。與此同時(shí)，這必然導(dǎo)致制造過(guò)程與組織的分散化網(wǎng)絡(luò)化，企業(yè)要拋棄傳統(tǒng)的 “ 小而全 ” 與 “ 大而全 ” 這類(lèi) “ 夕陽(yáng)技術(shù) ” ，而集中力量在自己最有競(jìng)爭(zhēng)力的核心業(yè)務(wù)上。它具有兩大優(yōu)點(diǎn)：商務(wù)的直接化與透明化，這對(duì)降低成本、加決流通、提高效率、增加商業(yè)機(jī)會(huì)大有好處，從而對(duì) 企業(yè)內(nèi)部重組、經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略與競(jìng)爭(zhēng)模式有著深刻影響。智能化制造模式的基礎(chǔ)是智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)既是智能和技術(shù)的集成而形成的應(yīng)用環(huán)境，也是智能制造模式的載體。④ 學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力 。 同時(shí)，收集、存儲(chǔ)、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類(lèi)專(zhuān)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(hù)領(lǐng)域中引用來(lái)的。人類(lèi)必須從各方面促使人泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 17 與人類(lèi)社會(huì)同自然界和諧一致，制造技術(shù)也不能例外。所謂環(huán)境保護(hù)是廣義的，不僅要保護(hù)自然環(huán)境，還要保護(hù)社會(huì)環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境，還要保護(hù)生產(chǎn)者的身心健康。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù) 先進(jìn)制造技術(shù)（ AMT）可以理解成是一個(gè)專(zhuān)業(yè)，也可以理解為是一個(gè)主干課程，在社會(huì)上的應(yīng)用幾乎遍及制造業(yè)所有角落，因 AMT本身就是內(nèi)容比較廣泛，涉及到先進(jìn)的加工技術(shù)（精密加工等）、先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法學(xué)（有限元法、逆向工程、模塊化設(shè)計(jì) 等）、交叉領(lǐng)域的技術(shù)（綠色制造、生物制造等）、先進(jìn)的制造管理技術(shù)（創(chuàng)新管理法、現(xiàn)代管理方法）等等多個(gè)方面。為此，世界各國(guó)都非常重視產(chǎn)品 的設(shè)計(jì)問(wèn)題。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)受產(chǎn)品功能需求和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的影響?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是交叉性很強(qiáng)的技術(shù)．具有創(chuàng)造性、優(yōu)化性、 和綜合性、系統(tǒng)性特點(diǎn)。機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)，是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。 現(xiàn)代制造技術(shù)的特點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：（ 1）系統(tǒng)性 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是邏輯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，強(qiáng)調(diào)用系統(tǒng)工程處理技術(shù)系統(tǒng)問(wèn)題。（ 4）最優(yōu)化 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)重視綜合集成，在性能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、制造工藝、使用、環(huán)境等各種約束條件下，通過(guò)計(jì)算機(jī)以高效率尋求最優(yōu)方案和參數(shù)。同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)模仿人的智能活動(dòng)，從而力求設(shè)計(jì)泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 20 出高智能化的產(chǎn)品。具體來(lái)說(shuō)現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要有：①設(shè)計(jì)將從作為企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量成本第一的競(jìng)爭(zhēng)策略轉(zhuǎn)向企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)策略；②從滿足產(chǎn)品功能屬性向同時(shí)滿足生態(tài)與環(huán)境屬性發(fā)展；③從需求時(shí)面向制造和經(jīng)營(yíng)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(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)字化中逐步確立主動(dòng)地位，激發(fā)主動(dòng)創(chuàng)造性。面對(duì)全球化的競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)要想從一個(gè)制造業(yè)大國(guó)變成制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，關(guān)鍵是要大力發(fā)展推廣先進(jìn)制造技術(shù)。這些工藝過(guò)程特別是熱加工過(guò) 程是極其復(fù)雜的高溫、動(dòng)態(tài)、瞬時(shí)過(guò)程，其間發(fā)生一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)、冶金變化，這些變化不僅不能直接觀察，間接測(cè)試也十分困難，因而多年來(lái)，熱加工工藝設(shè)計(jì)只能憑 “經(jīng)驗(yàn) ”。 毛坯和零件的成形是機(jī)械制造的第一道工序。有的毛坯成形后，已接近或達(dá)到零件的最終形狀和尺寸，磨削后即可裝配。由于熱加工過(guò)程十分復(fù)雜，因素多變，所以很難避免缺陷的產(chǎn)生。精切削加工技術(shù)由目前的紅處波段向加工可見(jiàn)光波段或不可見(jiàn)紫外線和 X 射線波段趨近；超精加 工機(jī)床向多功能模塊化方向發(fā)展；超精加工材料由金屬擴(kuò)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(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 24 3）將計(jì)算機(jī)輔助工藝編程（ CAPP）、數(shù)控、 CAD/CAM、機(jī)器人、自動(dòng)化搬運(yùn)倉(cāng)儲(chǔ)、管理信息系統(tǒng)（ MIS）等自動(dòng)化單元技術(shù)綜合用于工藝設(shè)計(jì)、加工及物流過(guò)程，形成不同檔次的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)；數(shù)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(chǎn)線（ FTL），及至形成計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ CIMS）和智能制造系統(tǒng)（ IMS）。如在鑄造生產(chǎn)中，噪聲極大的震擊式造型機(jī)已被射壓、靜壓造型機(jī)所取代。泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 25 CAD/CAM、 FMS、 CIMS、并行工程、快速原型等先進(jìn)制造技術(shù)及哲理的出現(xiàn)，使加工與設(shè)計(jì)之間的界限逐漸淡化，并走向一體化。先進(jìn)制造生產(chǎn)模式主要有：柔性生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)、精益生產(chǎn)、敏捷制造、并行工程、分散網(wǎng)絡(luò)化制造等。它使得成形的機(jī)械構(gòu)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(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界約有 75%的鋼材要經(jīng)過(guò)塑性加工，有 45%以 上的鋼材采用焊接技術(shù)得以成形。美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)委員會(huì)在 1991 年向 美國(guó)總統(tǒng)提交的美國(guó)未來(lái)技術(shù)優(yōu)先權(quán)的研究報(bào)告中，把精密成形與加工技術(shù)列為美國(guó)處于柔 弱地位的技術(shù)，建議政府予以重視與支持。 2 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)狀 近 30 年來(lái)，精密成形技術(shù)在國(guó)外以很快的速度發(fā)展。 為了提高制造成形的質(zhì)量，特別是在大型零件制造中，減少實(shí)驗(yàn)工作量以實(shí)現(xiàn)一次制造成功 ，工藝模擬技術(shù)獲得了飛速發(fā)展，首先在鑄造領(lǐng)域進(jìn)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(jī)。 近年來(lái)，精密成形技術(shù)在我國(guó)得到迅速發(fā)展［ 2］。電渣熔鑄工藝已 用于大型水輪機(jī)的導(dǎo)葉生產(chǎn)。 汽車(chē)前軸精密輥鍛和模鍛復(fù)合工藝，其生產(chǎn)線投資僅為以萬(wàn)噸熱模鍛壓力機(jī)為主方案的 1/5～ 1/8；精密連接與切割技術(shù)方面，重點(diǎn)發(fā)展了電子束焊接、水下焊接和切割技術(shù)、逆變焊接 電源及