【正文】 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。 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)給運動，盡量減少由于制造和裝配誤差引起的各軸的運動誤差。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。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。 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。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。 ③ 大型工件和關(guān)鍵件成形與改性技術(shù)。 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。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)。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］。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。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。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。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。 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。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 ” 。 “智 ”是發(fā)展的前景 “ 智 ” 就是智能化。當(dāng)然，管理的集成不可能不包含管理與技術(shù)的集成。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 。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 。顯然，這兩方面是一回事。 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。 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。 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。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)。 （ 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。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 學(xué)生學(xué)號 11033105 指導(dǎo)教師 季建華 學(xué)生姓名 施家強(qiáng) 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。 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。 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。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。 從生命現(xiàn)象中學(xué)習(xí)組織與運行復(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。 (5) 開發(fā)新一代超精密、超高速制造裝備。有了前者，才要求有后者 。航空航天領(lǐng)域中，微型飛機(jī)，微型衛(wèi)星， “ 納米 ”衛(wèi)星 ( 以內(nèi) )。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。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 ”。制造技術(shù)的智能化是制造技術(shù)發(fā)展的前景。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。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。（ 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。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。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。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。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。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。 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。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)。 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。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)。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。 （ 5）超高速加工測試技術(shù)研究。 4）高的定位精度和重復(fù)定位精度。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。 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。 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。 （ 4）超高速加工用刀具磨具及材料研究。瑞士、英國、日本也相繼推出自己的超高速機(jī)床。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)。 （ 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?，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)。 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)。 近年來，精密成形技術(shù)在我國得到迅速發(fā)展［ 2］。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。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。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。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)。 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。為此，世界各國都非常重視產(chǎn)品 的設(shè)計問題。 “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。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。也包括企業(yè)內(nèi)部的集成，企業(yè)外部的集成。 “集 ”是發(fā)展的方法 “ 集 ” 就是集成化。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 。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。 (3) 成型及制造技術(shù)精密化、制造過程實現(xiàn)低能耗。這是一個極富創(chuàng)新和挑戰(zhàn)的前沿領(lǐng)域。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。 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。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。 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。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。許多現(xiàn)代產(chǎn)品的價值增值主要體現(xiàn)在信息上。 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。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。 (6) 加工工藝由技藝發(fā)展為工程科學(xué)。有了后者，才促使前者得以發(fā)展。 MEMS 可以完成特種動作與實現(xiàn)特種功能，乃至可以溝通微觀世界與宏觀世界，其深遠(yuǎn)意義難于估量。已如前述，先進(jìn)制造技術(shù)就是制造技術(shù)、信息技術(shù)、管理科學(xué)與有關(guān)科學(xué)技術(shù)的集成。 即依據(jù)生物是由內(nèi)部生長而成 “ 器件 ” ，而非同一般制造技術(shù)那樣由外加作用以增減材料而成“ 器件 ” 。近 20 年來，制造系統(tǒng)正在由原先的能量驅(qū)動型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動型，這就要求制造系統(tǒng)不但要具備柔性，而且還要表現(xiàn)出某種智能，以便應(yīng)對大量復(fù)雜信息的處理、瞬息萬變的市場需求和激烈競爭的復(fù)雜環(huán)境，因此，智能制造越來越受到高度的重視?！独献?》講的 “ 無為 ” 就是這個意思，即不去 “ 為 ” 違背客觀規(guī)律之 “ 為 ” 。機(jī)械設(shè)計是機(jī)械工程的重要組成部分，是決定機(jī)械性能的最主要的因素。（ 3）社會性 現(xiàn) 代設(shè)計技術(shù)開發(fā)