【正文】 以溝通微觀世界與宏觀世界，其深遠(yuǎn)意義難于估量。 (STM) “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(chǎn)品，從而也是指這類產(chǎn)品的制造技術(shù)有 “ 極 ” 的要求。有了后者，才促使前者得以發(fā)展。數(shù)字化制造就是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化，它是制造技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學(xué)的交叉、融和、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過程、生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢。 (6) 加工工藝由技藝發(fā)展為工程科學(xué)。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(chǔ)研究的特點，如果抓住機(jī)遇研究下去，將可能產(chǎn)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(jìn)化等功能結(jié)構(gòu)和運行模式的泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 8 一種制造系統(tǒng)與制造過程。材料和零件的數(shù)字化設(shè)計與擬實仿真優(yōu)化是泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 7 實現(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。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 6 近 10 年來，微機(jī)械的發(fā)展令人矚目。 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)。許多現(xiàn)代產(chǎn)品的價值增值主要體現(xiàn)在信息上。前沿科學(xué)也就是已解決的和未解決的科學(xué)問題之間的界域。制造過程中物理和力學(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 計算機(jī)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(xiàn)在所生產(chǎn)的產(chǎn)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(jù)充分、可靠，引用正確，論證有力。 關(guān)鍵詞：問題； 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)代國民經(jīng)濟(jì)和綜合國力的重要支柱，其生產(chǎn)總值一般占一個國家國內(nèi)生產(chǎn)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(dāng)前產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵理論問題，也是制造由一門技藝上升 為一門科學(xué)的重要基礎(chǔ)性問題。 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。 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、傳遞和應(yīng)用，大量制造信息向知識和決策轉(zhuǎn)化。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(shù)基礎(chǔ) 材料是人類進(jìn)步的里程碑，是制造業(yè)和高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。這是一個極富創(chuàng)新和挑戰(zhàn)的前沿領(lǐng)域。 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 21 世紀(jì)的制造業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。 (3) 成型及制造技術(shù)精密化、制造過程實現(xiàn)低能耗。現(xiàn)分述如 下： “數(shù) ”是發(fā)展的核心 “ 數(shù) ” 就是 “ 數(shù)字化 ” 。它一方面是指對產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高，一方面是指 對產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來越高?；虿僮鳈C(jī)械，其移動距離為納米級，移動精度為 納米。例如，在信息領(lǐng)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(shè)備 。第一次工業(yè)革命，以機(jī)械化這種形式的自動化來減輕、延伸或取代人的有關(guān)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(shù) 。也包括企業(yè)內(nèi)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(wù)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(jī)會大有好處，從而對 企業(yè)內(nèi)部重組、經(jīng)營戰(zhàn)略與競爭模式有著深刻影響。④ 學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力 。 “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)域中引用來的。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)社會環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境，還要保護(hù)生產(chǎn)者的身心健康。為此，世界各國都非常重視產(chǎn)品 的設(shè)計問題?，F(xiàn)代設(shè)計技術(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。 現(xiàn)代制造技術(shù)的特點包括以下幾點：（ 1）系統(tǒng)性 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是邏輯系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，強(qiáng)調(diào)用系統(tǒng)工程處理技術(shù)系統(tǒng)問題。同時通過計算機(jī)模仿人的智能活動，從而力求設(shè)計泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 20 出高智能化的產(chǎn)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(qiáng)國，關(guān)鍵是要大力發(fā)展推廣先進(jìn)制造技術(shù)。 毛坯和零件的成形是機(jī)械制造的第一道工序。由于熱加工過程十分復(fù)雜，因素多變，所以很難避免缺陷的產(chǎn)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(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。先進(jìn)制造生產(chǎn)模式主要有：柔性生產(chǎn)、準(zhǔn)時生產(chǎn)、精益生產(chǎn)、敏捷制造、并行工程、分散網(wǎng)絡(luò)化制造等。據(jù)統(tǒng)計，全世界約有 75%的鋼材要經(jīng)過塑性加工，有 45%以 上的鋼材采用焊接技術(shù)得以成形。 2 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 現(xiàn)狀 近 30 年來，精密成形技術(shù)在國外以很快的速度發(fā)展。 近年來，精密成形技術(shù)在我國得到迅速發(fā)展［ 2］。 汽車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 電源及藥芯焊絲制造技術(shù)。 成形工藝向新型加工方 法以及復(fù)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(shù)，一些特殊材料 (如超硬材料、復(fù)合材料、陶瓷等 )的應(yīng)用造就了一批新型復(fù)合工藝的 誕生，如超塑成形 /擴(kuò)散連接技術(shù)。 精密成形清潔生產(chǎn)技術(shù)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(jīng)濟(jì)效益； ③ 符合持續(xù)發(fā)展與生態(tài)平衡?，F(xiàn)代機(jī)械性能參數(shù)提高，工況復(fù)雜，要適應(yīng)多種 不同工況和環(huán)境，不但要有更高的內(nèi)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(nèi)容，即精確熱處理技術(shù)、優(yōu)質(zhì) 高效表面改性及涂層技術(shù)。自動化的生產(chǎn)過程應(yīng)當(dāng)是系統(tǒng)本身具有決 策和適應(yīng)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(jìn)控制手 段，以達(dá)到預(yù)定的加工質(zhì)泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 34 量并實現(xiàn)高效 、低成本生產(chǎn)的目的。 （ 4）熱加工工藝模擬及優(yōu)化技術(shù) 隨著試驗技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一門嶄新的交叉技術(shù) 材料熱加工工藝模擬及優(yōu)化設(shè) 計應(yīng)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(shù)是先進(jìn) 制造技術(shù)的重要組成部分，是許多先進(jìn)結(jié)構(gòu)或元器件不可缺少的重要制造技術(shù)。 在超高速加工技術(shù)中，超硬材料工具是實現(xiàn)超高速加工的前提和先決條件，超高速切削磨削技術(shù)是現(xiàn)代超高速 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 37 加工的工藝方法，而高速數(shù)控機(jī)床和加工中心則是實現(xiàn)超高速加工的關(guān)鍵設(shè)備。瑞士、英國、日本也相繼推出自己的超高速機(jī)床。 近年來，我國在高速超高速加工的各關(guān)鍵領(lǐng)域如大功率高速主軸單元、高加減速直線進(jìn)給電機(jī)、陶瓷滾動軸承等方面也進(jìn)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(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 41 （ 8）超精密加工刀具、磨具及刃磨技術(shù)研究。 2）高靈敏的伺服進(jìn)給系統(tǒng)，它要求低摩擦的傳動系統(tǒng)和導(dǎo)軌主承系統(tǒng)以及高精度跟蹤性能的伺服系。 微細(xì)加工技術(shù)是指加工微小尺寸零件的生產(chǎn)加工技術(shù)。 在超精密加工技術(shù)領(lǐng)域起步最早和技術(shù)領(lǐng)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(shù)的發(fā)展放在重要位置， 60 年代起。美國至少有 30 多個廠家和研究單位研制和生產(chǎn)各種超精密加工機(jī)床，泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)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(fù)盛名。從狹義的角度來講，微細(xì)加工主要是指半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)，因為微細(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)模集成電路和計算機(jī)技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)，是信息時代微電子時代，光電子時代的關(guān)鍵技術(shù)之一。 4）高的定位精度和重復(fù)定位精度。（ 9）精密測量技術(shù)及誤差補(bǔ)償技術(shù)研究。 （ 5）超高速加工測試技術(shù)研究。 2．主要研究內(nèi)容 （ 1）超高速切削、磨削機(jī)理研究。采用直線電機(jī)的美國 Ingersoll 公司的 HVM800 型高速加工中心進(jìn)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(shù)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(hù)技術(shù)。 ⑥ 在并行環(huán)境下，工藝模擬與 生產(chǎn)系 統(tǒng)的集成（包括數(shù)據(jù)庫、知識支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)）。 有如下主要研究內(nèi)容： ① 金屬材料熱加工基礎(chǔ)理論及缺陷形成機(jī)理。 （ 3）精密成形質(zhì)量控制技術(shù) 精密成形的質(zhì)量控制包括材料化學(xué)成分、冶金質(zhì)量、加工過程、制造工藝參數(shù)、工藝與輔助 材料、產(chǎn)品質(zhì)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(jìn)行研究開發(fā)。其特點是，該項技術(shù)是由多 項 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)成形技術(shù)結(jié)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(xiàn)了接近或完全達(dá)到成品最終形狀，工件的微觀組織和性能可以進(jìn)行預(yù)測和控制，以 及優(yōu)質(zhì)高效、低成本。 成形質(zhì)量控制朝過程智能化方向發(fā)展 質(zhì)量控制是為了保證優(yōu)化的工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)品質(zhì)量。 一批先進(jìn)的新型、高效、優(yōu)質(zhì)、高精度成形技術(shù)在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中被大量采用，如鑄造方面 ，采用了感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉技術(shù)，爐前微機(jī)自動檢測控制技術(shù)，通過采用新技術(shù)，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(zhì)量達(dá)到當(dāng)代工業(yè)先進(jìn)國 家同類企業(yè)的先進(jìn)水平，大型鑄鋼件已達(dá) 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(chǎn)線成套技術(shù)，鍛造用最大鋼錠達(dá) 400 t， 已成功地鍛造了 300 MW、 600 MW 大型火電機(jī)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(hù)焊及埋弧自動焊等先進(jìn)技術(shù)，焊接成套設(shè)備、焊接機(jī)器人、焊接 生產(chǎn)線和柔性制造系統(tǒng)已經(jīng)使用；熱處理及表面改性方面，已基本掌握或推廣應(yīng)用了可控氣 氛熱處理、真空熱處理、低溫化學(xué)熱處理、激光表面合金化， PVD、 CVD 及其復(fù)合技術(shù)也成功 地應(yīng)用于工模具，無污染自泳涂裝技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)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(chǎn)的 鑄件質(zhì)量好，鑄件壁厚公差達(dá)到了 177。為了加快產(chǎn)品設(shè)計，近 10泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 28 年來發(fā)展了快速原型 /零件 制造技術(shù)，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(dá)國家精密成形鑄件 已占鑄件總產(chǎn)量的25%～ 30%，而其產(chǎn)值達(dá)到鑄件總產(chǎn)值的 50%左右。 精密成形技術(shù)發(fā)展前沿 1 精密成形技術(shù)的內(nèi)涵及作用 內(nèi)涵 精密成形技術(shù)是指零件成形后，僅需少量加工或不再加工（近凈成形技術(shù)， near shape technique；或凈成形技術(shù)， shape technique），就可用作機(jī)械構(gòu)件的成形技術(shù)。在清潔生產(chǎn)基礎(chǔ)上，滿足產(chǎn)品從設(shè)計、生產(chǎn)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(jì)制造業(yè)的重要特征。 ，實現(xiàn)工藝過程的優(yōu)化控制 微電子、計算機(jī)、自動化技術(shù)與工藝設(shè)備相結(jié)合，形成了從單機(jī)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(jī)等新型控制元件、裝置實現(xiàn)工藝設(shè)備的單機(jī)、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(qiáng)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。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