【正文】 “極 ”是發(fā)展的焦點 “ 極 ” 就是極端條件，就是指在極端條件下工作的或者有極端要求的 產品，從而也是指這類產品的制造技術有 “ 極 ” 的要求。有了后者，才促使前者得以發(fā)展。數字化制造就是指制造領域的數字化，它是制造技術、計算機技術、網絡技術與管理科學的交叉、融和、發(fā)展與應用的結果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產過程、生產系統(tǒng)不斷實現數字化的必然趨勢。 (6) 加工工藝由技藝發(fā)展為工程科學。目前所做的研究工作大多屬前沿探索性的工作，具有鮮明的基礎研究的特點，如果抓住機遇研究下去，將可能產生革命性的突破。仿生制造指的是模仿生物器官的自組織、自愈合、自增長與自進化等功能結構和運行模式的泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 8 一種制造系統(tǒng)與制造過程。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。 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。 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)。許多現代產品的價值增值主要體現在信息上。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。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場占有率上。 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。 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%。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。 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。 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。 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。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。 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。這是一個極富創(chuàng)新和挑戰(zhàn)的前沿領域。 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。 (3) 成型及制造技術精密化、制造過程實現低能耗?，F分述如下： “數 ”是發(fā)展的核心 “ 數 ” 就是 “ 數字化 ” 。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?；虿僮鳈C械，其移動距離為納米級，移動精度為 。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 。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 。 “集 ”是發(fā)展的 方法 “ 集 ” 就是集成化。b信息處理技術 。也包括企業(yè)內部的集成，企業(yè)外部的集成。這是因為制造業(yè)在市場競爭 中，面臨多方的壓力 。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。④ 學習能力與自我維護能力 。 “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。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。為此，世界各國都非常重視產品的設計問題?，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。 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。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。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。 毛坯和零件的成形是機械制造的第一道工序。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。其中以多種形式的激光加工發(fā)展最為迅速。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。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。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。 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。 近年來，精密成形技術在我國得到迅速發(fā)展［ 2］。 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。 成形工藝向新型加工方 法以及復合工藝方向發(fā)展 激光、電子束、離子束、等離子體等多種新能源及能源載體的引入，形成多種新型成形與改 性技術，一些特殊材料 (如超硬材料、復合材料、陶瓷等 )的應用造就了一批新型復合工藝的 誕生，如超塑成形 /擴散連接技術。 精密成形清潔生產技術有如下主要意義： ① 高效利用原材料，對環(huán)境清潔； ② 以最小的 環(huán)境代價和最小的能源消耗，獲取最大的經濟效益； ③ 符合持續(xù)發(fā)展與生態(tài)平衡。現代機械性能參數提高，工況復雜，要適應多種 不同工況和環(huán)境，不但要有更高的內部組織性能要求，還要求表面耐磨、耐蝕、耐輻射、耐 高溫，要求處理后做到不變形或少變形，這方面包含了兩個內容，即精確熱處理技術、優(yōu)質 高效表面改性及涂層技術。自動化的生產過程應當是系統(tǒng)本身具有決 策和適應的能力，這往往需要裝備有能夠感知加工對象狀況和外部環(huán)境條件的傳感器，在 對各種信息的處理后自動修正系統(tǒng)輸出，以抵抗干擾并消除誤差，同時采用各種先進控制手 段，以達到預定的加工質泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 34 量并實現高效 、低成本生產的目的。 （ 4）熱加工工藝模擬及優(yōu)化技術 隨著試驗技術及計算機技術的發(fā)展，一門嶄新的交叉技術 材料熱加工工藝模擬及優(yōu)化設 計應運而生。 ④ 非牛頓流體注塑過程的動態(tài)模擬和優(yōu)化控制。新型材料成形技術是先進 制造技術的重要組成部分，是許多先進結構或元器件不可缺少的重要制造技術。 在超高速加工技術中，超硬材料工具是實現超高速加工的前提和先決條件，超高速切削磨削技術是現代超高速 泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 37 加工的工藝方法，而高速數控機床和加工中心則是實現超高速加工的關鍵設備。瑞士、英國、日本也相繼推出自己的超高速機床。 近年來，我國在高速超高速加工的各關鍵領域如大功率高速主軸單元、高加減速直線進給電機、陶瓷滾動軸承等方面也進行了較多的研究，但總體水平同國外尚有較大差 距，必須急起直追。 （ 4）超高速加工用刀具磨具及材料研究。 泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 41 （ 8）超精密加工刀具、磨具及刃磨技術研究。 2）高靈敏的伺服進給系統(tǒng)，它要求低摩擦的傳動系統(tǒng)和導軌主承系統(tǒng)以及高精度跟蹤性能的伺服系。 微細加工技術是指加工微小尺寸零件的生產加工技術。 在超精密加工技術領域起步最早和技術領先的國家 是美國，其次是日本和歐洲的一些國家。 歐洲等國也將超精密加工技術的發(fā)展放在重要位置， 60 年代起英國開始研究超精密加工技術，克蘭菲爾德大學精密工程研究所相繼研制出能加工大型非球面反射鏡的數控金剛石立式車床、加工大型非對稱結構光學零件的數控超精密磨床、研制了脆性材料的超精密磨削工藝。美國至少有 30 多個廠家和研究單位研制和生產各種超精密加工機床，泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 44 國家勞倫斯 .利佛摩爾實驗室、聯(lián)合碳化物公司、摩爾公司、杜邦公司等在國際上均久負盛名。從狹義的角度來講，微細加工主要是指半導體集成電路制造技術，因為微細加工和超微細加工是在半導體集成電路制造技術的基礎上發(fā)展的，特別是大規(guī)模集成電路和計算機技術的技術基礎，是信息時代微電子時代，光電子時代的關鍵技術之一。 4）高的定位精度和重復定位精度。（ 9）精密測量技術及誤差補償技術研究。 （ 5）超高速加工測試技術研究。 2．主要研究內容 （ 1）超高速切削、磨削機理研究。采用直線電機的美國 Ingersoll公司的 HVM800型高速加工中心進給移動速度為60m/min。切削速度亦隨著 刀具材料創(chuàng)新而從以前的 12m/min提高到 1200m/min 以上。特殊條件下的成形與改性技術主要針 對上述水下、微重力 、超真空、核輻射條件下的切削、連接以及表面保護技術。 ⑥ 在并行環(huán)境下，工藝模擬與 生產系 統(tǒng)的集成（包括數據庫、知識支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)）。 有如下主要研究內容： ① 金屬材料熱加工基礎理論及缺陷形成機理。 （ 3）精密成形質量控制技術 精密成形的質量控制包括材料化學成分、冶金質量、加工過程、制造工藝參數、工藝與輔助 材料、產品質量性能的優(yōu)化控制，破壞性抽查， 100%的無損探傷、無損檢驗、分選等一系列 過程的人工的或自動的控制。由于其零件尺寸大，制造 方法和性能要求有別于一般中小件，因此需要單獨進行研究開發(fā)。其特點是，該項技術是由多 項 現代科學技術與傳統(tǒng)成形技術結合并改善，使制件的形狀精度和尺寸精度得到很大提高， 從而實現了接近或完全達到成品最終形狀，工件的微觀組織和性能可以進行預測和控制，以 及優(yōu)質高效、低成本。 成形質量控制朝過程智能化方向發(fā)展 質量控制是為了保證優(yōu)化的工藝，提高產品質量，保證穩(wěn)定不變的工藝條件得到分散度極小 的均一的產品質量。 一批先進的新型、高效、優(yōu)質、高精度成形技術在機械工業(yè)生產中被大量采用，如鑄造方面 ，采用了感應電爐雙聯(lián)熔煉技術，爐前微機自動檢測控制技術，通過采用新技術，鐵水溫度 由 1350℃ ～ 1450℃提高到 1500℃ 左右；樹脂砂鑄造從無到有，鑄 件質量達到當代工業(yè)先進國 家同類企業(yè)的先進水平，大型鑄鋼件已達 330 t 以上；鍛造方面，已基本掌握了精鍛、精沖 、冷擠等少無切削鍛壓工藝，基本掌握了熱鍛生產線成套技術，鍛造用最大鋼錠達 400 t， 已成功地鍛造了 300 MW、 600 MW 大型火電機組成套鍛件和核電壓力殼鍛件；焊接方面，基本 掌握了精密切割、氣體保護焊及埋弧自動焊等先進技術，焊接成套設備、焊接機器人、焊接 生產線和柔性制造系統(tǒng)已經使用；熱處理及表面改性方面，已基本掌握或推廣應用了可控氣 氛熱處理、真空熱處理、低溫化學熱處理、激光表面合金化， PVD、 CVD及其復合技術也成功 地應用于工模具，無污染自泳涂裝技術廣泛應用于工程機械，在節(jié)能節(jié)材方面取得明顯效果 。采用消失模鑄造生產的 鑄件質量好，鑄件壁厚公差達到了 177。為了加快產品設計，近 10泉州輕工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 28 年來發(fā)展了快速原型 /零件 制造技術，它打破了材料 “ 去除 ” 的成形原理，采用 “ 累積 ” 成形。在工業(yè)發(fā)達國家精密成形鑄件 已占鑄件總產量的25%～ 30%，而其產值達到鑄件總產值的 50%左右。 精密成形技術發(fā)展前沿 1 精密成形技術的內涵及作用 內涵 精密成形技術是指零件成形后，僅需少量加工或不再加工（近凈成形技術， near shape technique；或凈成形技術， shape technique），就可用作機械構件的成形技術。在清潔生產基礎上，滿足產品從設計、生產到使用乃至回收和廢棄處理的整個周期都符合特定的環(huán)境要求的 “綠色制造 ”將成為 21世紀制造業(yè)的重要特征。 化技術，實現工藝過程的優(yōu)化控制 微電子、計算機、自動化技術與工藝設備相結合，形成了從單機到系統(tǒng)，從剛性到柔性，從簡單到復雜等不同檔次的多種自動化成形加工技術，使工藝過程控制方式發(fā)生質的變化，其發(fā)展歷程及趨勢為： 1）應用集成電路、可編程序控制器、微機等新型控制元件、裝置實現工藝設備的單機、生產線或系統(tǒng)的自動化控制。采取的主要措施有：采用先進工藝，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；采用模擬技術，優(yōu)化工藝設計，實現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)現超標零件；通過零件安全可靠性能研究及評估，確定臨界缺陷量值等。隨著毛坯精密