【正文】 織機(jī)制與方法，例如：基于充分信息共享的仿生設(shè)計(jì)原理，基于多自律單元協(xié)同的分布式控制和基于進(jìn)化機(jī)制的尋優(yōu)策略；研究仿生制造的概念體系及其基礎(chǔ)，例如：仿生空間的泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 9 形式化描述及其信息映射關(guān)系，仿生系統(tǒng)及其演化過程的復(fù)雜度計(jì)量方法。 3 現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 20世紀(jì) 90年代以來，世界各國(guó)都把制造技術(shù)的研究和開發(fā)作為國(guó)家的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)先發(fā)展，如美國(guó)的先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃 AMTP、日本的智能制造技術(shù)（ IMS）國(guó)際合作計(jì)劃、韓國(guó)的高級(jí)現(xiàn)代技術(shù)國(guó)家計(jì)劃(G7)、德國(guó)的制造 2020計(jì)劃和歐共體的 ESPRIT 和 BRITEEURAM 計(jì)劃。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 10 (4) 新型特種加工方法的形成。 (8) 制造業(yè)中廣泛應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。 “ 數(shù)字化 ” 不僅是 “ 信息化 ” 發(fā)展的核心，而且也是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的核心。對(duì)制造設(shè)備而言，其控制參數(shù)均為數(shù)字化信號(hào)。顯然，這兩方面是一回事。 20世紀(jì)初，超精密加工的誤差是 10微米， 30年代達(dá) 1 微米， 50年代達(dá) ， 70至 80 年代達(dá) 米，至今達(dá) ，即 1 納米。細(xì)微加工、納米加工技術(shù)可達(dá)納米以下的要求，如離子束加工可達(dá)納米級(jí)，借助于掃描隧道 顯微鏡 與原子力顯微鏡的加工，則可達(dá) 。顯然，這些產(chǎn)品都是科技前沿的產(chǎn)品。軍事武器中，精確制導(dǎo)技術(shù)，精確打擊技術(shù)，微型慣性平臺(tái)，微光學(xué)設(shè)備 。它就是減輕人的勞動(dòng)，強(qiáng)化、延伸、取代人的有關(guān)勞動(dòng)的技術(shù)或手段。第二次工業(yè)革命，電氣化進(jìn)一步促進(jìn)了自動(dòng)化的發(fā)展。此后， CAD 發(fā)展極為迅速。它一是技術(shù)的集成，一是管理的集成，一是技術(shù)與管理的集成 。目前， “ 集 ”主要指： １、現(xiàn)代技術(shù)的集成，機(jī)電一體化是個(gè)典型，它是高技術(shù)裝備的基礎(chǔ)，如微電子制造裝備，信息化、網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品及配套設(shè)備， 儀器 、泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 14 儀表、醫(yī)療、生物、環(huán)保等高技術(shù)設(shè)備。c自動(dòng)控制技術(shù) 。 ２、加工技術(shù)的集成，特種加工技術(shù)及其裝備是個(gè)典型，如增材制造 (即快速原型 )、激光加工、高能束加工、電加工等等。當(dāng)然，管理 的集成不可能不包含管理與技術(shù)的集成。 “網(wǎng) ”是發(fā)展的道路 “ 網(wǎng) ” 就是網(wǎng)絡(luò)化。采購(gòu)成本不斷提高，產(chǎn)品更新速度加快，市場(chǎng)需求不斷變化，客戶定單生產(chǎn)方式迅速發(fā)展，全球制造所帶來的沖擊日益加強(qiáng)等等 。在制造技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化中，電子商務(wù)應(yīng)用值得關(guān)注。 “智 ”是發(fā)展的前景 “ 智 ” 就是智能化。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 16 與傳統(tǒng)的制造相比，智能制造系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： ① 人機(jī)一體化 。⑤ 在未來，具有更高級(jí)的類人思維的能力。當(dāng)然，目前還只能算初步，但潛力極大，前景廣闊。人類社會(huì)的發(fā)展必將走向人類社會(huì)與自然界的和諧，就是走向 “ 天人合一 ” 。 保護(hù)環(huán)境，就是保護(hù) 生產(chǎn)力 。在此前提與內(nèi)涵下，還必須制造出價(jià)廉、物美、供貨期短、售后服務(wù)好的產(chǎn)品。具體例子如汽車行業(yè)的柔性制造技術(shù)和超精密加工技術(shù)， 電腦等行業(yè)的模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，現(xiàn)代制造企業(yè)內(nèi)部的“零庫存”管理技術(shù)，生物行業(yè)的微電子技術(shù)和生物制造技術(shù)，能泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 18 源行業(yè)的綠色制造技術(shù)等等。 而現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)中的地位同樣重要。又應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)知識(shí)．再加上設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性思維過程。機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的革新，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中，有人工計(jì)算速度慢，產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)的形象形比較差等缺點(diǎn)．比如傳統(tǒng) 設(shè)計(jì)主要是在大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上使用直覺法、類比法設(shè)計(jì)。 常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)是以經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為基礎(chǔ)，運(yùn)用力學(xué)和數(shù)學(xué)形成的公式、泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 19 圖表、手冊(cè)等作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，通過經(jīng)驗(yàn)公式、近似系數(shù)或類比等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，是一種直覺設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和靜態(tài)設(shè)計(jì)，它目前已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足產(chǎn)品的功能和市場(chǎng)需求。同時(shí)考慮技術(shù)系統(tǒng)與外界的聯(lián)系，即人 機(jī) 環(huán)境的大系統(tǒng)關(guān)系。（ 5）動(dòng)態(tài)化 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上，考慮載荷譜、負(fù)載率等隨機(jī)變量，根據(jù)概率論和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，進(jìn)行動(dòng)態(tài)多變量最優(yōu)化設(shè)計(jì)。（ 8） CA 化 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)廣泛使用計(jì)算機(jī)，應(yīng)用各種功能強(qiáng)大的軟件，使設(shè)計(jì) 計(jì)算 繪圖 制造 改進(jìn)一體化，從而提高了設(shè)計(jì)的精度、穩(wěn)定性和效率。 21 世紀(jì)是“設(shè)計(jì)的世紀(jì)”，這是著名華裔物理學(xué)家楊振寧博士和德國(guó)哲學(xué)家沃爾岡而作為先進(jìn)制造技術(shù)的核心環(huán)節(jié)——— 現(xiàn)代 設(shè)計(jì)技術(shù)更要快速超前發(fā)展。近年來，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)形成的熱加工工藝模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)風(fēng)靡全球，成為熱加工各個(gè)學(xué)科最為熱門的研究熱點(diǎn)和跨世紀(jì)的技術(shù)前沿。金屬毛坯和零件的成形一般有鑄造、鍛造、沖壓、焊接和軋材下料五類方法。主要方法有多種形式的精鑄、精鍛、精沖、冷溫?cái)D壓、精密焊接及切割。近年來熱加工界提出了 “向近無 “缺陷 ”方向發(fā)展 ”的目標(biāo)，這個(gè) “缺陷 ”是指不致引起早期失效的臨界缺陷概念。 目前起高速切削鋁合金的切削已超過 1600m/min；鑄鐵為泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 23 1500m/min；超 高速切削已成為解決一些難加工材料加工問題的一條途徑。這些新工藝不僅提高了加工效率和質(zhì)量，同時(shí)還解決了超硬材料、高分子材料、復(fù)合材料、工程陶瓷等新型材料的加工難題。 用清潔能源及原材料、實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn) 機(jī)械加工過程產(chǎn)生大量廢水、廢渣、廢氣、噪聲、振動(dòng)、熱輻射等，勞動(dòng)條件繁重危險(xiǎn)，已不適應(yīng)當(dāng)代清潔生產(chǎn)的要求。在模鍛生產(chǎn)中，噪聲大且耗能多的模鍛錘，已逐漸被電液傳動(dòng)的曲柄熱模鍛壓力機(jī)、高能螺旋壓力機(jī)所取代。同時(shí)冷熱加工之間，加工過程、檢測(cè)過程、物流過程、裝配過程之間的界限亦趨向談化，、消失，而集成于統(tǒng)一的制造系統(tǒng)之中。這些先進(jìn)制造模式是制造工藝與信息、管理技術(shù)緊密結(jié)合的結(jié)果，反過來它也影響并促進(jìn)制造工藝的不斷革新與發(fā)展。該項(xiàng)技術(shù)包括近凈形鑄造成形、精確塑性成形、精確連接、精密熱處理、表面改性等專 業(yè)領(lǐng)域，是新工藝、新材料、新裝備以及各項(xiàng)新技術(shù)成果的綜合集成技術(shù)。以汽車為例，據(jù)德國(guó)預(yù)測(cè)，到 2020年，汽車總重量的 65% 仍將 由鋼材（約 45%）、鋁合金（約 13%）及鑄鐵（約 7%）通過鍛壓、焊接或鑄造成形，并通 過熱處理及表面改性獲得最終所需的實(shí)用性能［ 1］。 我國(guó)制造業(yè)在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期將獲得快速發(fā)展，據(jù)預(yù)測(cè)一直到2020年制造業(yè)占我國(guó) GDP的 比重將保持在 35%左右的較高值， 2020年后雖然制造業(yè)的比重呈下降趨勢(shì)，但其絕對(duì)值仍然 不斷增加；預(yù)計(jì)2020年國(guó)內(nèi)機(jī)械產(chǎn)品需求 2 萬億元， 2020年達(dá) 3 萬億元；到 2020 年汽車總需求 量為 290 萬輛～ 330 萬輛，其中轎車 130 萬輛～ 140 萬輛。大量?jī)?yōu)質(zhì)、高效、少無切削的新型成形 與改性技術(shù)得到發(fā)展，并在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用，如氣化模鑄造、樹脂自硬砂組芯造型等近 凈形鑄造技術(shù)；超塑成形、精密熱鍛、精密冷溫成形等精密塑性成形技術(shù)；氣體保護(hù)焊、激 光焊、真空電子束焊等精密連接技術(shù)。 為了改善人類生存環(huán)境，綠色制造成形也在不斷發(fā)展，人們力求在制造成形過程中，最大限 度地減少對(duì)環(huán)境的污染。在近凈形鑄造技 術(shù)方面，近幾年 重點(diǎn)發(fā)展了熔模精密鑄造、陶瓷型精密鑄造、消失模鑄造等新技術(shù)。 1997 年研究成功的電渣鑄接新工藝，鑄接了一塊 300 mm190 mm700 mm 的試驗(yàn)件。已研究開發(fā)成 5 kW CO2 焊接與切割工藝及設(shè)備。 發(fā)展趨勢(shì) 成形精度向凈成形的方向發(fā)展 當(dāng)前精密成形技術(shù)已在較大程度上實(shí)現(xiàn)了近凈成形，即制造接近零件形狀的工件毛坯，較傳 統(tǒng)成形技術(shù)減少了后工序的切削量，減少了材料、能源的消耗。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 31 成形裝備沿著 “ 單機(jī)自動(dòng)化 流水線自動(dòng)化 柔性、集成系統(tǒng) ” 方向 發(fā)展 由于激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，生產(chǎn)方式將由大批量單品種轉(zhuǎn)向多品種變批量，為快速響應(yīng)市場(chǎng)又要 求成形的高速度，各類傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息和控制技術(shù)的發(fā)展支撐著精密成形裝 備從單機(jī)到系統(tǒng)的自動(dòng)化、柔 性化、集成化。 代表性的技術(shù)有虛擬鑄造技術(shù)，虛擬鍛壓技術(shù)，焊接、熱處理工泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 32 藝過程模擬及質(zhì)量預(yù)測(cè)、組 織性能預(yù)測(cè)，成形工藝 模具 產(chǎn)品 CAD/CAM一體化技術(shù)。 3 我國(guó)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展的精密成形技術(shù)前沿 (1)優(yōu)質(zhì)、高效成形與改性技術(shù) 它涵蓋了現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)中毛坯與模型制造的主要技術(shù)內(nèi)容。由 于當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展，毛坯制造業(yè)已實(shí)現(xiàn)了輕量化、高精度、高質(zhì)量，這里包含了近凈形、無 缺陷鑄造技術(shù)、精確塑性成形技術(shù)、優(yōu)質(zhì)高效連接技術(shù)，以及新型復(fù)合成形技術(shù)等。 ③ 大型工件和關(guān)鍵件成形與改性技術(shù)。 ⑤ 再制造 技術(shù)。 主要包括新型成形與改性設(shè)備（單機(jī)與生產(chǎn)線）自動(dòng)化技術(shù)、成形與改性工藝過程智能控制 技術(shù)、成形與改性柔性生產(chǎn)線單元和系統(tǒng)技術(shù)、成形與改性過程集成制造系統(tǒng)等。在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制對(duì)節(jié)能、節(jié)材、降低制造成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、 保證質(zhì)量的均一性、零件的互換性起著重要作用。它一出現(xiàn)立即吸引了大批研究工作者涉及這一領(lǐng)域，成為材料熱加工各個(gè)學(xué)科 最 為矚目的研究熱點(diǎn)及技術(shù)前沿。模擬、預(yù)測(cè)并優(yōu) 化材料在加工成形中的形狀、位置、尺寸及孔洞、裂紋、皺紋等宏觀缺陷的加工結(jié)果。 ⑤ 金屬材料成形改性工藝性的物理模擬和精確評(píng)價(jià)技術(shù)。對(duì)在少無污染成形及改性技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的情況下產(chǎn)生的 “三廢 ” 進(jìn)行嚴(yán)格的處理 回收 利用，有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 36 人類正向水下、太空領(lǐng)域進(jìn)一步開拓自己的活動(dòng)領(lǐng)域，核能的發(fā)展也要求制造技術(shù)保證核能 裝備在核輻射條件下的各種性能。各種切削工藝的切速范圍為：車削 700~7000m/min，銑削 300~6000m/min， 鉆削 200~1100m/min， 磨削 250m/s 以上等等。目前，刀具材料已從碳素鋼和合金工具鋼，經(jīng)高速鋼、硬質(zhì)合金鋼、陶瓷材料，發(fā)展到人造金剛石及聚晶金剛石（ PCD）、立方氮化硼及聚晶立方氮化硼（ CBN）。因此有人認(rèn)為，隨著新刀具（磨具）材料的不斷發(fā)展，每隔十年切削速度要提高一倍，亞音速乃至超聲速加工的出現(xiàn)不會(huì)太遙遠(yuǎn)了。日本日立精機(jī)的 HG400III型加工中心主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)36000~40000r/min，工作臺(tái)快速移動(dòng)速度為 36~40m/min。德國(guó)阿享工業(yè)大學(xué)、 Bremen 大學(xué)在高效深磨的研究方面取得了世界公認(rèn)的高水平成果，并積極在鋁合金、鈦合金、因康鎳合金等難加工材料方面進(jìn)行高效深磨的研究。 “十五 ”目標(biāo)及主要研究?jī)?nèi)容 1．目標(biāo) 超高速加工到 2020 年基本實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá) 15000r/min，進(jìn)給速度達(dá) 40~60m/min，砂輪磨削速度達(dá) 100~150m/s；超精密加工基本實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)加工，加強(qiáng)納米級(jí)加工技術(shù)應(yīng)用研究，達(dá)到國(guó)際九十年代初期水平。主軸材料、結(jié)構(gòu)、 軸承 的研究與開發(fā)；主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及熱態(tài)性研究；柔性主軸及其軸承的彈性支承技術(shù)研究；主軸系統(tǒng)的潤(rùn)滑與冷卻技術(shù)研究；主軸的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)研究；主軸換刀技術(shù)研究。研究開發(fā)各種超高速加工（包括難加工材料）用刀具磨具材料及制備技術(shù)，使刀具的切削速度達(dá)到國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家 90年代末的水平，磨具的磨削速度達(dá)到150m/s以上。 “ 進(jìn)化加工 ” 及 “ 超越性加工 ”機(jī)理研究；微觀表面完整性研究；在超精密范疇內(nèi)的對(duì)各種材料（包括被加工材料和刀具磨具材料）的加工過程、現(xiàn)象、性能以及工藝參數(shù)進(jìn)行提示性研究。金剛石刀具及刃磨技術(shù)、金剛石微粉砂輪及其修整技術(shù)研究。超精密測(cè)量、控溫系統(tǒng)、消振技術(shù)研究；超精密凈化設(shè)備，新型特種排屑裝置及相關(guān)技術(shù)的研究 . 微細(xì)加工技術(shù) 微細(xì)加工技術(shù)是精密加工技術(shù)的一個(gè)分支，面向微細(xì)加工的電加工技術(shù) ,激光微孔加工、水射流微細(xì)切割技術(shù)等等在發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)，振 興我國(guó)國(guó)防事業(yè)等發(fā)面都有非常重要的意義，這一領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)未來的國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)等將產(chǎn)生巨大影響，先進(jìn)國(guó)家紛紛將之列為未來關(guān)鍵技術(shù)之一并擴(kuò)大投資和加強(qiáng)基礎(chǔ)研究與開發(fā)。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 42 3） 高平穩(wěn)性的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，盡量減少由于制造和裝配誤差引起的各軸的運(yùn)動(dòng)誤差。 7）高的主軸轉(zhuǎn)速及極低的動(dòng)不平衡。從廣義的角度來講，微細(xì)加工包括各種傳統(tǒng)精密加工方法和與傳統(tǒng)精密加工方法完全不同的方法，如切削技術(shù)，磨料加工技術(shù)，電火花加工，電解加工，化學(xué)加工，超 聲波加工，微波加工，等離子體加工，外延生產(chǎn)，激光加工，電子束加工，粒子束加工，光刻加工，電鑄加工等。一般為金屬材料是由微細(xì)的晶粒組成，晶粒直徑為數(shù)微米到數(shù)百微米。美國(guó)超精密加工技術(shù)的發(fā)展得到了政府和軍方的財(cái)政支持，近年，美國(guó)執(zhí)行了 微米和納米級(jí)技術(shù) 國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃，國(guó)防部陸、海、空三軍組成了特別委員會(huì)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)研究工作。日本現(xiàn)有 20 多家超精密加工機(jī)床研制公司，重點(diǎn)開發(fā)民用產(chǎn)品所需的加工設(shè)備并力圖使設(shè)備系列化，成批生產(chǎn)了多品種商品化的超精密加工機(jī)床?，F(xiàn)已成立了國(guó)家納米技術(shù)戰(zhàn)略委員會(huì)，正在執(zhí)行國(guó)家納米技術(shù)研究計(jì)泉州輕工 學(xué) 院 畢