【正文】 ，實現(xiàn)工藝過程的優(yōu)化控制 微電子、計算機、自動化技術(shù)與工藝設(shè)備相結(jié)合，形成了從單機到系統(tǒng)，從剛性到柔性，從簡單到復(fù)雜等不同檔次的多種自動化成形加工技術(shù)，使工藝過程控制方式發(fā)生質(zhì)的變化，其發(fā)展歷程及趨勢為： 1）應(yīng)用集成電路、可編程序控制器、微機等新型控制元件、裝置實現(xiàn)工藝設(shè)備的單機、生產(chǎn)線或系統(tǒng)的自動化控制。 。采取的主要措施有：采用先進(jìn)工藝，凈化熔融金屬薄板，增大合金組織的致密度，為得到健全的鑄件、鍛件奠定基礎(chǔ)；采用模擬技術(shù)，優(yōu)化工藝設(shè)計，實現(xiàn)一次成形及試模成功；加強工藝過程監(jiān)控及無損檢測，及時發(fā)現(xiàn)超標(biāo)零件；通過零件安全可靠性能研究及評估，確定臨界缺陷量值等。如在汽車生產(chǎn)中， “接近零余量的敏捷及精密沖壓系統(tǒng) ”及 “智能電阻焊系統(tǒng) ”正在研究開發(fā)中。隨著毛坯精密成形工藝的發(fā)展，零件成形的型成形的形狀尺寸精度正從近凈成形泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 22 （ Near Net Shape Forming）向凈成形（ Net ShapeForming）即近無余量成形方向發(fā)展。 應(yīng)用模擬技術(shù)，可以虛擬顯示材料熱加工（鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、注塑等）的工藝過程，預(yù)測工藝結(jié)果（組織性能質(zhì)量），并通過不同參數(shù)比較以優(yōu)化工藝設(shè)計，確保大件一次制造成功；確保成批件一次試模成功。為此，深入研究現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)，大力發(fā)展現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)，是制造業(yè)在市場中立于不敗之地的關(guān)鍵所在，也是科技工作者當(dāng)前最主要的工作。韋爾施不約而同對設(shè)計者的提醒。 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的前景依舊樂觀。（ 6）宜人性 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)強調(diào)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的實用性，外觀質(zhì)量的美觀性、藝術(shù)性、時代性，在保證產(chǎn)品功能的前提下，要求對用戶 產(chǎn)生新穎、舒暢等精神功能。（ 2）創(chuàng)造性 突出人的創(chuàng)造性，發(fā)揮集體智慧，力求探尋更多突破性方案，開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品?，F(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是以電子計算機為手段，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，建立在現(xiàn)代管理技術(shù)之上，運用工程設(shè)計的新理論和新方法，實現(xiàn)計算結(jié)果最優(yōu)化，設(shè)計過程高效化和自動化的設(shè)計技術(shù)。在現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒃O(shè)計法提升到邏輯的。設(shè)計出可以制造的方案。機械設(shè)計是根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計算，并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以人為制造依據(jù)的工作過程。 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的一個組成部分，是制造技術(shù)的第一個環(huán)節(jié)。作為 “ 綠色 ” 制造，產(chǎn)品還必須在一 定程度上是藝術(shù)品，以與用戶的生產(chǎn)、工作、生活環(huán)境相適應(yīng)，給人以高尚的精神享受，體現(xiàn)著物質(zhì)文明、精神文明與環(huán)境文明的高度交融。改善環(huán)境，就是發(fā)展生產(chǎn)力。人與人類社會本質(zhì)上也是自然世界的一個部分，部分不能脫離整體，更不能對抗與破環(huán)整體。隨著知識經(jīng)濟時代的初露端倪，知識將作為發(fā)展生產(chǎn)力主要的源泉，并導(dǎo)致以知識生產(chǎn)率取代勞動生產(chǎn)率，從而智能化制造的價值日益攀升。由此出發(fā)，可以說智能制造作為一種模式，是集自動化、集成化和智能化于一身，并具有不斷向縱深發(fā)展的高技術(shù)含量和高技術(shù)水平的先進(jìn)制造系統(tǒng)，也是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化系統(tǒng)。② 自律能力 。制造技術(shù)的智能化是制造技術(shù)發(fā)展的前景。電子商務(wù)將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)數(shù)字化，并將數(shù)字信息使用和計算機業(yè)務(wù)處理同 Inter 進(jìn)行集成，成為一種全新的業(yè)務(wù)操作模式。企業(yè)要避免傳統(tǒng)生產(chǎn)組織所帶來的一系列問題，必須在生產(chǎn)組織上實行某種泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 15 深刻的變革。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的必由之路，是 制造業(yè)走向整體化、有序化，這同人類社會發(fā)展是同步的。還有一點值得注意，即由生物技術(shù)與制造技術(shù)集成而成的 “ 微制造的生物方法 ” ，或所謂的 “ 生物制造 ”。 ３、企業(yè)集成，即管理的集成，包括生產(chǎn)信息、功能、過程的集成 。d 伺服傳動技術(shù) 。顯然，在機電一體化技術(shù)中，關(guān)鍵往往是 。歸根結(jié)底，其本質(zhì)就是知識的集成，當(dāng)然亦即知識表現(xiàn)形式的集成。今天在我國大量設(shè)計單位已 “ 甩圖板 ”了， CAD 已十分 普及了。 據(jù)統(tǒng)計，從 1870 年至 1980 年，加工過程的效率提高到 20 倍，即體力勞動得到了有效的解放 。顯然，自動化是重要的，自動化總是伴隨泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 13 有關(guān)機械或工具來實現(xiàn)的。航空航天領(lǐng)域中，微型飛機，微型衛(wèi)星， “ 納米 ”衛(wèi)星 ( 以內(nèi) )。其中之一就是 “ 微機電系統(tǒng) (MEMS)” ，這是工業(yè)發(fā)達(dá)國家與有關(guān)國家所高度關(guān)注的項前沿科技。實際上，納米級的加工就是移動原子級的加工。 由一組數(shù)據(jù)，可以看到微電子產(chǎn)品對加工精度的依賴程度，電子元件制造誤差為，一般晶體管 50 微米，一般磁盤 5 微米，一般磁頭磁鼓 微米，集成電路 微米，超大型集成電路達(dá) 微米，而合成半導(dǎo)體為 1 納米。有了前者，才要求有后者 。對制造企業(yè)而言，各種信息 (如圖形、數(shù)據(jù)、知識、技能等等 )均以數(shù)字形式，通過網(wǎng)絡(luò)，在企業(yè)內(nèi)傳遞，以便根據(jù)市場信息，迅速收集資料信息，在虛擬現(xiàn)實、快速原型、數(shù)據(jù)庫、多媒體等多種數(shù)字化技術(shù)的支持下，對產(chǎn)品信息、工藝信息與資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃與重組，實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品功能的仿真，對加工過程與生產(chǎn)組織過程的仿真，或完成原型制造，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的快速重組與對市場的快速響應(yīng)，以滿足客戶化要求。信息的 “ 數(shù)字化 ” 處理同 “ 模擬化 ” 處理相比，有著 3個不可比擬的優(yōu)點：信息精確，信息安全，信息容量大。 (9) 制造以人為本。 (5) 開發(fā)新一代超精密、超高速制造裝備。 隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，市場需求個性化與多樣化，未來現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢是向精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發(fā)展。 機械仿生與仿生制造是機械科學(xué)與生命科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科的高度融合，其研究內(nèi)容包括生長成形工藝、仿生設(shè)計和制造系統(tǒng)、智能仿生機械和生物成形制造等。所謂 自組織 是指一個系統(tǒng)在其內(nèi)在機制的驅(qū)動下，在組織結(jié)構(gòu)和運行模式上不斷自我完善、從而提高對于環(huán)境適應(yīng)能力的過程。 從生命現(xiàn)象中學(xué)習(xí)組織與運行復(fù)雜系統(tǒng)的方法和技巧，是今后解決目前制造業(yè)所面臨許多難題的一條有效 出路。形成材料與零件的數(shù)字化制造理論、技術(shù)和方法，如快速成形技術(shù)采用材料逐漸增長的原理，突破了傳統(tǒng)的去材法和變形法機械加工的許多限制，加工過程不需要工具或模具，能迅 速制造出任意復(fù)雜形狀又具有一定功能的三維實體模型或零件。 21 世紀(jì)中，世界將由資源消耗型的工業(yè)經(jīng)濟向知識經(jīng)濟轉(zhuǎn)變，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的設(shè)計實現(xiàn)定量化、數(shù)字化；要求材料和零件的制備快速、高效并實現(xiàn)二者一體化、集成化。微型機械系統(tǒng)研究中存在的關(guān)鍵科學(xué)問題有微系統(tǒng)的尺度效應(yīng)、物理特性和生化特性等。微機械技術(shù)有可能像 20 世紀(jì)的微電子技術(shù)那樣，在 21 世紀(jì)對世界科技、經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)產(chǎn)生巨大的影響。它不僅可以降低機電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統(tǒng)無法完成的任務(wù)。 這些內(nèi)容是制造科學(xué)和信息科學(xué)基礎(chǔ)融合的產(chǎn)物，構(gòu)成了制造科學(xué)中的新分支 制造信息學(xué)。人們一方面對制造技術(shù)開始探索產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中的信息本質(zhì)，另一方面對制造技術(shù)本身加以改造，以使得其適應(yīng)新的信息化制造環(huán)境。 2． 1 制造科學(xué)與信息科學(xué)的交叉 制造信息科學(xué) 機電產(chǎn)品是信息在原材料上的物化。 超聲電機、超高速切削、綠色設(shè)計與制造等領(lǐng)域，國內(nèi)外已經(jīng)做了大量的研究工作，但創(chuàng)新的關(guān)鍵是機械科學(xué)問題還不明朗。 2 現(xiàn)代機械工程的前沿科學(xué) 不同科學(xué)之間的交叉融合將產(chǎn)生新的科學(xué)聚集，經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進(jìn)步對科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了新的要求和期望，從而形成前沿科學(xué)。 一類基于生物進(jìn)化算法的計算智能工具，在包括調(diào)度問題在內(nèi)的組合優(yōu)化求解技術(shù)領(lǐng)域中，受到越來越普遍的關(guān)注，有望在制造中完成組合優(yōu)化問題時的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規(guī)模的制約。 例如在計算機輔助設(shè)計與制造 (CAD／ CAM)集成、坐標(biāo)測量 (CMM)和機器人學(xué)等方面，在三維現(xiàn)實空間 (3Real Space)中，都存在大量的幾何算法設(shè)計和分析等問題，特別是其中 的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題；在測量和機器人路徑規(guī)劃及零件的尋位 (如 Localization)等方面，存在 C空間 (配置空間 Configuration Space)的幾何計算和幾何推理問題；在物體操作 (夾持、抓取和裝配等 )描述和機器人多指抓取規(guī)劃、裝配運動規(guī)劃和操作規(guī)劃方面則需要在旋量空間 (Screw Space)進(jìn)行幾何推理。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 2 制造系統(tǒng)優(yōu)化的組織結(jié)構(gòu)和良好的運行狀況是制造系統(tǒng)建 模、仿真和優(yōu)化的主要目標(biāo)。專家認(rèn)為，世界上各個國家經(jīng)濟的競爭，主要是 制造技術(shù)的競爭。 5. 論文必須清楚反映自己的學(xué)術(shù)觀點和學(xué)術(shù)水平， 嚴(yán)禁抄襲 。泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 I 畢業(yè)設(shè)計（論文） 任 務(wù) 書 擬題單位 泉州輕工 學(xué)院 /自擬 /指導(dǎo)教師 課題 審題人 季建華 （指導(dǎo)教師） 題目名稱 先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用分析 題目性質(zhì) □√ 真實題目 □ 虛擬題目 學(xué)生學(xué)號 11033105 指導(dǎo)教師 季建華 學(xué)生姓名 施家強 專業(yè)名稱 機電一體化 技術(shù)職稱 學(xué)生院系 學(xué)生層次 大學(xué) 專 科 所在單位 泉州輕工 學(xué) 院 /（其它） 2020 年 7 月 7 日 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 II 1 畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容與要求： 一、論文的內(nèi)容 第一章 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r （ 1） 先進(jìn)制造技術(shù)的未來發(fā)展?fàn)顩r （ 2）現(xiàn)代設(shè)計技術(shù) 第二章 先進(jìn)制造工藝技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 （ 1） 精密成形技術(shù)發(fā)展前沿 （ 2）超高速加工 （ 3）微細(xì)加工技術(shù) 第三章 談?wù)勎覈壳跋冗M(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展途徑 第四章 總結(jié) 謝辭 二、論文的寫作要求 （一） 總 體要求 1. 選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，難易度適當(dāng)，具有理論意義或?qū)嶋H價值。 4. 論文的字?jǐn)?shù)要求在 萬字以上 。在一個國家的企業(yè)生產(chǎn)力構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用一般占 60%左右。 1 當(dāng)前制造科學(xué)要解決的問題 當(dāng)前制造科學(xué)要解決的問題主要集中在以下幾方面： （ 1）制造系統(tǒng)是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，為滿足制造系統(tǒng)敏捷性、快速響應(yīng)和快速重組的能力，必須借鑒信息科學(xué)、生命科學(xué)和社會科學(xué)等多學(xué)科的研究成果，探索制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)、制造模式和制造系統(tǒng)有效的運行機制。 （ 2）為支持快速敏捷制造，幾何知識的共享已成為制約現(xiàn)代制造技術(shù)中產(chǎn)品開發(fā)和制造的關(guān)鍵問題。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 3 （ 4）各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了制造智能的發(fā)展。這些問題的重點突破，可以形成產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)研究體系。工程前沿科學(xué)區(qū)別于一般基礎(chǔ)科學(xué)的重要特征是它涵蓋了工程實際中出現(xiàn)的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題。因此，與以上領(lǐng)域相交叉發(fā)展的制造系統(tǒng)和制造信息學(xué)、 納米機械和納米制造科學(xué)、仿生機械和仿生制造學(xué)、制造管理科學(xué)和可重構(gòu)制造系統(tǒng)等會是 21 世紀(jì)機械工程科學(xué)的重要前沿科學(xué)。 信息化是制造科學(xué)技術(shù)走向全球化和現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 5 (2) 非符號信息的表達(dá)、制造信息的保真?zhèn)鬟f、制造信息的管理、非完整制造信息狀態(tài)下的生產(chǎn)決策、虛擬管理制造、基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的設(shè)計和制造、制造過程和制造系統(tǒng)中的控制科學(xué)問題。 MEMS 的發(fā)展將極大地促進(jìn)各類產(chǎn)品的袖珍化、微型化，成數(shù)量級的提高器件與系統(tǒng)的功能密度、信息密度與互聯(lián)密度，大幅度地節(jié)能、節(jié)材。 1987 年美國加州大學(xué)伯克利分校研制出轉(zhuǎn)子直徑為60~120μm 的硅微型靜電電動機，顯示出利用硅微加工工藝制作微小可動結(jié)構(gòu)并與集成電路兼容制造微小系統(tǒng)的潛力。 目前對微觀條件下的機械系統(tǒng)的運動規(guī)律，微小構(gòu)件的物理特性和載荷作用下的力學(xué)行為等尚缺乏充分的認(rèn)識，還沒有形成基于一定理論基礎(chǔ)之上的微系統(tǒng)設(shè)計理論與方法，因此只能憑經(jīng)驗和試探的方法進(jìn)行研究。每一種重要新材料的成功制備和應(yīng)用，都會推進(jìn)物質(zhì)文明，促進(jìn)國家經(jīng)濟實力和軍事實力的增強。進(jìn)而結(jié)合傳統(tǒng)的去除材料式制造技術(shù)、增加材料式覆層技術(shù)等，研究多種材料組分的復(fù)合成形工藝技術(shù)。 地球上的生物在漫長的進(jìn)化中所積累的優(yōu)良品性為解決人類制造活動中的各種難題提供了范例和指南。 仿生制造所涉及的科學(xué)問題是生物的 自組織 機制及其在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用問題。 仿生制造的研究內(nèi)容目前有兩個方面： 2． 4． 1 面向生命的仿生制造 研究生命現(xiàn)象的一般規(guī)律和模型，例如人工生命、細(xì)胞自動機、生物的信息處理技巧、生物智能、生物型的組織結(jié)構(gòu)和運行模式以及生物的進(jìn)化和趨優(yōu)機制等； 2．