【正文】 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。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。 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的前景依舊樂觀。（ 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。在現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒃O(shè)計法提升到邏輯的。機(jī)械設(shè)計是根據(jù)使用要求對機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)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。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。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。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(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)。制造技術(shù)的智能化是制造技術(shù)發(fā)展的前景。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。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 ”。d伺服傳動技術(shù) 。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。 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 。航空航天領(lǐng)域中，微型飛機(jī)，微型衛(wèi)星， “ 納米 ”衛(wèi)星 ( )。實際上，納米級的加工就是移動原子級的加工。有了前者，才要求有后者 。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。 (5) 開發(fā)新 一代超精密、超高速制造裝備。 機(jī)械仿生與仿生制造 是機(jī)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(jī)械和生物成形制造等。 從生命現(xiàn)象中學(xué)習(xí)組織與運(yùn)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。 21世紀(jì)中，世界將由資源消耗型的工業(yè)經(jīng)濟(jì)向知識經(jīng)濟(jì)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。微機(jī)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(jì)發(fā)展和國防建設(shè)產(chǎn)生巨大的影響。 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)。 2． 1 制造科學(xué)與信息科學(xué)的交叉 制 造信息科學(xué) 機(jī)電產(chǎn)品是信息在原材料上的物化。 2 現(xiàn)代機(jī)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(jì) 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)。 例如在計算機(jī)輔助設(shè)計與制造 (CAD／ CAM)集成、坐標(biāo)測量 (CMM)和機(jī)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(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 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(jī)器人多指抓取規(guī)劃、裝配運(yùn)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。專家認(rèn)為，世界上各個國家經(jīng)濟(jì)的競爭，主要是制造技術(shù)的競爭。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 專業(yè)名稱 機(jī)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。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。 （ 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。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。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(jī)械和納米制造科學(xué)、仿生機(jī)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(jī)械工程科學(xué)的重要前沿科學(xué)。 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。 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(jī)，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。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(jì)實力和軍事實力的增強(qiáng)。 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(jī)、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(yùn)行模式以及生物的進(jìn)化和趨優(yōu)機(jī)制等； 2． 4． 2 面向制造的仿生制造 研究仿生制造系統(tǒng)的自組織機(jī)制與方法，例如：基于充分信息共享的仿生設(shè)計原理，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（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)雜度計量方法。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 10 (4) 新型特種加工方法的形成。 “ 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。顯然，這兩方面是一回事。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，借助于掃描隧道 顯微鏡 與原子力顯微鏡的加工，則可達(dá) 。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，微光學(xué)設(shè)備 。第二次工業(yè)革命，電氣化進(jìn)一步促進(jìn)了自動化的發(fā)展。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 。c自動控制技術(shù) 。當(dāng)然，管理 的集成不可能不包含管理與技術(shù)的集成。采購成本不斷提高，產(chǎn)品更新速度加快，市場需求不斷變化，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 。 “智 ”是發(fā)展的前景 “ 智 ” 就是智能化。⑤ 在未來，具有更高級的類人思維的能力。人類社會的發(fā)展必將走向人類社會與自然界的和諧，就是走向 “ 天人合一 ” 。在此前提與內(nèi)涵下，還必須制造出價廉、物美、供貨期短、售后服務(wù)好的產(chǎn)品。 而現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)在機(jī)械設(shè)計技術(shù)中的地位同樣重要。機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是對傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的革新，傳統(tǒng)設(shè)計方法中，有人工計算速度慢，產(chǎn)品開發(fā)周期長，設(shè)計的形象形比較差等缺點．比如傳統(tǒng) 設(shè)計主要是在大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上使用直覺法、類比法設(shè)計。同時考慮技術(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。（ 8） CA 化 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)廣泛使用計算機(jī)，應(yīng)用各種功能強(qiáng)大的軟件，使設(shè)計 計算 繪圖 制造 改進(jìn)一體化，從而提高了設(shè)計的精度、穩(wěn)定性和效率。而作為先進(jìn)制造技術(shù)的核心環(huán)節(jié)——— 現(xiàn)代 設(shè)計技術(shù)更要快速超前發(fā)展。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。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 “缺陷 ”是指不致引起早期失效的臨界缺陷概念。這些新工藝不僅提高了加工效率和質(zhì)量，同時還解決了超硬材料、高分子材料、復(fù)合材料、工程陶瓷等新型材料的加工難題。在模鍛生產(chǎn)中，噪聲大且耗能多的模鍛錘，已逐漸被電液傳動的曲柄熱模鍛壓力機(jī)、高能螺旋壓力機(jī)所取代。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。以汽車為例，據(jù)德國預(yù)測，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用性能［ 1］。大量優(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)。在近凈形鑄造技 術(shù)方面，近幾年 重點發(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)。已研究開發(fā)成 5 kW CO2 焊接與切割工藝及設(shè)備。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 31 成形裝備沿著 “ 單機(jī)自動化 流水線自動化 柔性、集成系統(tǒng) ” 方向 發(fā)展 由于激烈的市場競爭，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)市場又要 求成形的高速度，各類傳感器技術(shù)、計算機(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)的自動化、柔 性化、集成化。 3 我國應(yīng)重點發(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。 ③ 大型工件和關(guān)鍵件成形與改性技術(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。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學(xué)科 最 為矚目的研究熱點及技術(shù)前沿。 ⑤ 金屬材料成形改性工藝性的物理模擬和精確評價技術(shù)。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（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。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）。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，工作臺快速移動速度為 36~40m/min。 “十五 ”目標(biāo)及主要研究內(nèi)容 1．目標(biāo) 超高速加工到 2020 年基本實現(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；超精密加工基本實現(xiàn)亞微米級加工，加強(qiáng)納米級加工技術(shù)應(yīng)用研究，達(dá)到國際九十年代初期水平。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)到國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家 90年代末的水平，磨具的磨削速度達(dá)到150m/s以上。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。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 42 3） 高平穩(wěn)性的進(jìn)給運(yùn)動，盡量減少由于制造和裝配誤差引起的各軸的運(yùn)動誤差。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。美國超精密加工技術(shù)的發(fā)展得到了政府和軍方的財政支持，近年，美國執(zhí)行了 微米和納米級技術(shù) 國家關(guān)鍵技術(shù)計劃，國防部陸、海、空三軍組成了特別委員會，統(tǒng)一協(xié)調(diào)研究工作?，F(xiàn)已成立了國家納米技術(shù)戰(zhàn)略委員會，正在執(zhí)行國家納米技術(shù)研究計泉州輕工 學(xué) 院 畢