【正文】 齒形，Vs=155m/s，其Qamp?！　　。?）超高速主軸單元制造技術(shù)研究。 　?。?）超精密加工的加工機(jī)理研究。 　　（10）超精密加工工作環(huán)境條件研究。6）刀具的穩(wěn)固夾持和高的重復(fù)夾持精度。 微觀機(jī)理以切削加工為例，從工件的角度來(lái)講，一般加工和微細(xì)加工的最大區(qū)別是切屑的大小。日本對(duì)超精密技術(shù)的發(fā)展也十分重視，70年代初，日本成立了超精密加工技術(shù)委員會(huì)，制定了技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，成為此項(xiàng)技術(shù)發(fā)展速度最快的國(guó)家。超精密車削、磨削和研磨是已經(jīng)發(fā)展成熟并大量應(yīng)用的加工技術(shù)。一種材料通過(guò)改變它的分子結(jié)構(gòu)及原子排列取向，進(jìn)而形成新布局，那么，它的性能就會(huì)發(fā)生很大變化，這樣未來(lái)我們所制造出來(lái)的電子器件，與現(xiàn)在相比，其功能相同，而體積則要小多少萬(wàn)倍。21世紀(jì)，人類進(jìn)入微觀世界。第三章談?wù)勎覈?guó)目前先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展途徑一當(dāng)前制造科學(xué)要解決的問(wèn)題 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)前一門新學(xué)科計(jì)算機(jī)幾何正在受到日益廣泛和深人的研究。 導(dǎo)師淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的科學(xué)理念和工作作風(fēng)以及創(chuàng)新的工作精神，令我終身受益，是我畢生學(xué)習(xí)的典范，值此畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，謹(jǐn)向季建華老師致以崇高的敬意和衷心的感謝!　　在三年的大學(xué)生涯里，還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助，在此，謹(jǐn)向老師們致以忠心的感謝和崇高的敬意!。由于制造系統(tǒng)信息組織和結(jié)構(gòu)的多層次性，制造信息的獲取集成與融合呈現(xiàn)出立體性、信息度量多維性和信息組織多層次性。在測(cè)量和機(jī)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configurationspace)的幾何計(jì)算和幾何推理問(wèn)題。 它的現(xiàn)實(shí)及潛在的應(yīng)用將會(huì)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全帶來(lái)巨大的好處。在生物領(lǐng)域，各種各樣的原子和分子，以它特有的方式組合在一起，由此產(chǎn)生了世界萬(wàn)物，如果利用光鑷光刀，把生命體的某些原子取出，然后，按照科學(xué)規(guī)律，重新組合，會(huì)出現(xiàn)什么樣的結(jié)果，科學(xué)樂(lè)觀的預(yù)測(cè)，這樣就有可能創(chuàng)造出具有生命力的新物質(zhì)，而它的存在形成，與我們常見(jiàn)的動(dòng)物、植物和生物會(huì)有所不同。實(shí)際上這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)原子的操作。德國(guó)和瑞士也有比較強(qiáng)的超精密加工能力。美國(guó)至少有30多個(gè)廠家和研究單位研制和生產(chǎn)各種超精密加工機(jī)床，、聯(lián)合碳化物公司、摩爾公司、杜邦公司等在國(guó)際上均久負(fù)盛名。從狹義的角度來(lái)講，微細(xì)加工主要是指半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)，因?yàn)槲⒓?xì)加工和超微細(xì)加工是在半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展的，特別是大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)，是信息時(shí)代微電子時(shí)代，光電子時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)之一。4）高的定位精度和重復(fù)定位精度。（9）精密測(cè)量技術(shù)及誤差補(bǔ)償技術(shù)研究。 　　（5）超高速加工測(cè)試技術(shù)研究。　　2．主要研究?jī)?nèi)容 （1）超高速切削、磨削機(jī)理研究。德國(guó)Guehring Automation公司1983年制造出了當(dāng)時(shí)世界第一臺(tái)最具威力的60kw強(qiáng)力CBN砂輪磨床，Vs達(dá)到140~160m/s。90年代陶瓷或樹(shù)脂結(jié)合劑CBN砂輪、金剛石砂輪線速度可達(dá)125m/s，有的可達(dá)150m/s，而單層電鍍CBN砂輪可達(dá)250m/s。目前，一般認(rèn)為，超高速切削各種材料　　　　的切速范圍為：鋁合金已超過(guò)1600m/min，鑄鐵為1500m/min，超耐熱鎳合金達(dá)300m/min，鈦合金達(dá)150~1000m/min，纖維增強(qiáng)塑料為2000~9000m/min。清潔成形與改 性制造技術(shù)可在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)采用無(wú)毒無(wú)害材料、清潔的能源，高效、節(jié)能、降耗、減污 的先進(jìn)制造工藝與裝備。②金屬材料熱加工宏觀尺度模擬及優(yōu)化控制。 它可以把廢次品消除在生產(chǎn)過(guò)程之中，實(shí)現(xiàn)100%合格的全面質(zhì)量控制，而不是最后靠技術(shù)檢 驗(yàn)科檢出廢品。為加 速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，縮短開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)周期，需要解決的配套技術(shù)有快速成形制造技術(shù)和精密模具技 術(shù)。它是提供高效、精密、高質(zhì)量毛坯的制造技術(shù)。 　工藝模擬及優(yōu)化技術(shù)獲得飛速發(fā)展，工藝由“技藝”向“工程科學(xué)”方向 發(fā)展 　　 精密成形技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)是工藝設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)判斷走向定量分析，應(yīng)用數(shù)值模擬于鑄 造、鍛壓、焊接、熱處理等工藝設(shè)計(jì)中，并與物理模擬和專家系統(tǒng)結(jié)合，來(lái)確定工藝參數(shù)、 優(yōu)化工藝方案、預(yù)測(cè)加工過(guò)程中可能產(chǎn)生的缺陷及采取有效防止措施、控制和保證加工工件 的質(zhì)量。通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施，圍繞汽車等重大產(chǎn)品以及跟蹤國(guó)際精密成形技術(shù)的前沿，在 汽車薄壁球鐵件金屬型鑄造、鋁合金金屬型精密成形、精密熱鍛件、冷精鍛和閉塞鍛造、復(fù) 雜形狀接插件、大型覆蓋件沖壓成形、大功率固體激光加工、離子束表面復(fù)合改性、金屬表 面合金化復(fù)合強(qiáng)化、快速原型制造及應(yīng)用等方面，取得一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的科技成果， 并且預(yù)計(jì)可研究開(kāi)發(fā)成新產(chǎn)品20種、工業(yè)應(yīng)用示范生產(chǎn)線14條、中試生產(chǎn)點(diǎn)12個(gè)、綜合應(yīng)用 示范廠1個(gè)。電渣熔鑄工藝已 用于大型水輪機(jī)的導(dǎo)葉生產(chǎn)。 　　 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)。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。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。先進(jìn)制造技術(shù)系統(tǒng)是一個(gè)由技術(shù)、人和組織構(gòu)成的集成體系，三者有效集成才能取得滿意的效果。在清潔生產(chǎn)基礎(chǔ)上，滿足產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到使用乃至回收和廢棄處理的整個(gè)周期都符合特定的環(huán)境要求的“綠色制造”將成為21世紀(jì)制造業(yè)的重要特征。 1）應(yīng)用集成電路、可編程序控制器、微機(jī)等新型控制元件、裝置實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備的單機(jī)、生產(chǎn)線或系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的優(yōu)化控制目前起高速切削鋁合金的切削已超過(guò)1600m/min；鑄鐵為1500m/min；超高速切削已成為解決一些難加工材料加工問(wèn)題的一條途徑。近年來(lái)熱加工界提出了“向近無(wú)“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。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。 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（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)。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、圖表、手冊(cè)等作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，通過(guò)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(jué)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。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(guò)程。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(kù)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)，能源行業(yè)的綠色制造技術(shù)等等。　　保護(hù)環(huán)境，就是保護(hù)生產(chǎn)力。當(dāng)然，目前還只能算初步，但潛力極大，前景廣闊。　　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。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。“網(wǎng)”是發(fā)展的道路　　“網(wǎng)”就是網(wǎng)絡(luò)化?！　。?、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。目前，“集”主要指：　?。?、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、儀表、醫(yī)療、生物、環(huán)保等高技術(shù)設(shè)備。此后，CAD發(fā)展極為迅速。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。顯然，這些產(chǎn)品都是科技前沿的產(chǎn)品。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，即1納米。對(duì)制造設(shè)備而言，其控制參數(shù)均為數(shù)字化信號(hào)。(9) 制造以人為本。隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)需求個(gè)性化與多樣化，未來(lái)現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)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。所謂自組織是指一個(gè)系統(tǒng)在其內(nèi)在機(jī)制的驅(qū)動(dòng)下，在組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式上不斷自我完善、從而提高對(duì)于環(huán)境適應(yīng)能力的過(guò)程。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(zhǎng)的原理，突破了傳統(tǒng)的去材法和變形法機(jī)械加工的許多限制，加工過(guò)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(shí)體模型或零件。微型機(jī)械系統(tǒng)研究中存在的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題有微系統(tǒng)的尺度效應(yīng)、物理特性和生化特性等。它不僅可以降低機(jī)電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成許多大尺寸機(jī)電系統(tǒng)無(wú)法完成的任務(wù)。人們一方面對(duì)制造技術(shù)開(kāi)始探索產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的信息本質(zhì)，另一方面對(duì)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。超聲電機(jī)、超高速切削、綠色設(shè)計(jì)與制造等領(lǐng)域，國(guó)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(jī)械科學(xué)問(wèn)題還不明朗。一類基于生物進(jìn)化算法的計(jì)算智能工具，在包括調(diào)度問(wèn)題在內(nèi)的組合優(yōu)化求解技術(shù)領(lǐng)域中，受到越來(lái)越普遍的關(guān)注，有望在制造中完成組合優(yōu)化問(wèn)題時(shí)的求解速度和求解精度方面雙雙突破問(wèn)題規(guī)模的制約。制造系統(tǒng)優(yōu)化的組織結(jié)構(gòu)和良好的運(yùn)行狀況是制造系統(tǒng)建模、仿真和優(yōu)化的主要目標(biāo)。5. 論文必須清楚反映自己的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)和學(xué)術(shù)水平，嚴(yán)禁抄襲。4. 。1 當(dāng)前制造科學(xué)要解決的問(wèn)題當(dāng)前制造科學(xué)要解決的問(wèn)題主要集中在以下幾方面：（1）制造系統(tǒng)是一個(gè)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(huì)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(yùn)行機(jī)制。 （4）各種人工智能工具和計(jì)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。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(shí)際中出現(xiàn)的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。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。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(jí)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。目前對(duì)微觀條件下的機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)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(shí)，還沒(méi)有形成基于一定理論基礎(chǔ)之上的微系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法，因此只能憑經(jīng)驗(yàn)和試探的方法進(jìn)行研究。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)。仿生制造所涉及的科學(xué)問(wèn)題是生物的自組織機(jī)制及其在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用問(wèn)題。 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(lái)，世界各國(guó)都把制造技術(shù)的研究和開(kāi)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2000計(jì)劃和歐共體的ESPRIT和BRITEEURAM計(jì)劃。(8) 制造業(yè)中廣泛應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)?！　∷?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?！熬笨梢哉f(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。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?！白浴笔前l(fā)展的條件　　“自”就是自動(dòng)化。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。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”。可以預(yù)期，這是一個(gè)嶄新的充滿著活力的領(lǐng)域。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“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。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。　　同時(shí)，收集、存儲(chǔ)、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能。人類必須從各方面促使人與人類社會(huì)同自然界和諧一致，制造技術(shù)也不能例外。 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?，F(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。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。（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)。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。 毛坯和零件的成形是機(jī)械制