【正文】 工藝的技術(shù)發(fā)展趨勢 ，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì) 成形、改性與加工是機(jī)械制造工藝的主要工序，是將原材料（主要是金屬材料）制造加工成毛坯或零部件的過程。 、超高速方向發(fā)展 超精密加工技術(shù)目前已進(jìn)入納米加工時(shí)代，加工精度達(dá) ，表面粗糙度達(dá) 。 ，并趨向集成及一體化。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 27 精密成形技術(shù)的發(fā)展對提高一個(gè)國家的工業(yè)競爭力有重大影響。 mm ，表面粗糙度 Ra25 μm 。為此，在生產(chǎn)過程自動(dòng)化、工藝參數(shù)在線控制、生產(chǎn)工藝因素對工藝效 果影響的模擬基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)控制過程智能化，并實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，是當(dāng)前的主要方向。 ④ 模型和模具制造。這是建立過程模型及設(shè) 計(jì)物理模擬試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)。 超高速加工 超高速加工的切削速度范圍因不同的工件材料、不同的切削方式而異。 在高速和超高速磨削技術(shù)方面，人們開發(fā)了高速、超高速磨削、深切緩進(jìn)給磨削、深切快進(jìn)給磨削（即 HEDG）、多片砂輪和多砂輪架磨削等許多高速高效率磨削，這些高速高效率磨削技術(shù)在近 20年來得到長足的發(fā)展及應(yīng)用。對超高速加工機(jī)床主軸單元、進(jìn)給單元系統(tǒng)和機(jī)床支承及輔助單元系統(tǒng)等功能部位和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)，對超高速加工用刀具磨具的磨損和破損、磨具的修整等狀態(tài)以及超高速加工過程中工件加工精度、加工表面質(zhì)量等在線監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行研究。 5）低熱變形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。美國最早研制了能加工硬脆材料的 6 軸數(shù)控超精密研磨拋光機(jī)；聯(lián)合碳化物公司開發(fā)了直徑為 800mm 的非球面光學(xué)零件的超精密加工機(jī)床；勞倫斯 .利佛摩爾實(shí)驗(yàn)室還開發(fā)了能加工陶瓷、 硬質(zhì)合金、玻璃和塑料等難加工材料的超精密切削機(jī)床，在半導(dǎo)體工業(yè)、航空工業(yè)和醫(yī)療器械工業(yè)中投入使用；珀金 埃爾默等公司用超精密加工技術(shù)加工各種軍用紅外零部件。 加工特征 微細(xì)加工和超微細(xì)加工以分離或結(jié)合原子、分子為加工對象，以電子束、技工束、粒子束為加工基礎(chǔ)，采用沉積、刻蝕、濺射、蒸鍍等手段進(jìn)行各種處理。 微細(xì)加工技術(shù)應(yīng)滿足下列功能： 為達(dá)到很小的單位去除率（ UR），需要各軸能實(shí)現(xiàn)足夠小的微量移動(dòng)，對于微細(xì)的機(jī)械加工和電加工工藝，微量移動(dòng)應(yīng)可小至幾十個(gè)納米，電加工的 UR 最小極限取決于脈沖放電的能量。高速位置芯片環(huán)的研制；精密交流伺服系統(tǒng)及電機(jī)的研究；系統(tǒng)慣量與伺服電機(jī)參數(shù)匹配關(guān)系的研究；機(jī)械傳動(dòng)鏈靜、動(dòng)剛度研究；加減速控 制技術(shù)研究；精密滾珠絲杠副及大導(dǎo)程絲杠副的研制等。特別引人注目的是，聯(lián)邦德國 Darmstadt工業(yè)大學(xué)生產(chǎn)工程與機(jī)床研究所（ PTW）從 1978 年開始系統(tǒng)地進(jìn)行超高速切削機(jī)理研究，對各種金屬和非金屬材料進(jìn)行高速切削試驗(yàn)，聯(lián)邦德國組織了幾十家企業(yè)并提供了 2020多萬馬克支持該泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 38 項(xiàng)研究工作，自八十年代中后期以來，商品化的超高速切削機(jī)床不斷出現(xiàn)，超高速機(jī)床從單一的超高速銑床發(fā)展成為超高速車銑床、鉆銑床乃至各種高速加工中心等。 （ 6） 新型材料（工件）及特殊條件下的成形與改性技術(shù) 新型材料（工件）的成形技術(shù)是解決新型材料（高強(qiáng)鋁合金、鋁鋰合金、鈦合金、金屬間化 合物、各類復(fù)合材料、超導(dǎo)材料和形狀記憶合金等功能材料）在變成制品時(shí)成形過程的特 殊困難的技術(shù)，包括鑄造、塑性成形、連接與材料改性等技術(shù)。 主要包括質(zhì)量在線控制技術(shù)、無損檢測與評(píng)價(jià)技術(shù)、統(tǒng)計(jì)過程控制（ SPC）技術(shù)、精密傳感 技術(shù)等。這是進(jìn)一步改善毛坯和制件內(nèi)部組織性能，以及提供一個(gè) 能適應(yīng) 各種不同工況條件的優(yōu)質(zhì)表面的制造技術(shù)。據(jù)國際機(jī)械加工技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測， 21世紀(jì)初，塑性成形與磨 削相結(jié)合，將取代大部分中小零件的切削加工。隨著航空、航天事業(yè)的發(fā)展，在空 間進(jìn)行連接與改性已有必要，這方面也取得突破性進(jìn)展。 作用 精密成形技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要內(nèi)容，幾乎所有的機(jī)械零部件都要通過成形與改性 才能具有所需的形狀及實(shí)用功能。其途徑之一為：一是采用清潔能源，如用電加熱代替燃煤加熱鍛坯，用電熔化代替焦炭沖天爐熔化鐵液；二是采用清潔的工藝材料開發(fā)新的工藝方法，如在鍛造生產(chǎn)中采用非石墨型潤滑材料，在砂型鑄造中采用非煤粉型砂；三是采用新結(jié)構(gòu)，減少設(shè)備的噪聲和振動(dòng)。 3. 成形質(zhì)量向近無 “缺陷 ”方向發(fā)展 毛坯和零件成形質(zhì)量高低的一另一指標(biāo)是缺陷的多少、大小和危害程度。世界各國都十分清楚美國人所提出的“ 為競爭的優(yōu)勢而設(shè)計(jì)”的口號(hào)的重要意義。它是一種定量的、動(dòng)態(tài)的和科學(xué)的設(shè)計(jì)技術(shù)。根據(jù)德國工程師協(xié)會(huì)文件 VDI2225 的調(diào)查分析，產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本約占產(chǎn)品成本的 5% 7%，但卻決定了產(chǎn)品制造成本的 75% 80%。目前，特別是分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)、智能代理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等發(fā)展，將突出知識(shí)在制造活動(dòng)中的價(jià)值地位。在電子商務(wù)下的網(wǎng)絡(luò)化制造中，供應(yīng)鏈管理、客戶關(guān)系管理、產(chǎn)品生命周期管理共同構(gòu)成了制造的增殖鏈。包括生產(chǎn)過程的集成、全壽命周期過程的集成 。信息化、計(jì)算機(jī)化與網(wǎng)絡(luò)化，不但極大地解放了人的體力勞動(dòng)，而且更為關(guān)鍵的是有效地提高了腦力勞動(dòng)自動(dòng)化的水平，解放了人的部分的腦力勞動(dòng)。 甚至可以說， “ 極 ” 是前沿科技或前沿科技產(chǎn)品發(fā)展的一個(gè)焦點(diǎn)。 “精 ”是發(fā)展的關(guān)鍵 “ 精 ” 是 “ 精密化 ” 。 當(dāng)前現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢大致有以下九個(gè)方面： (2) 設(shè)計(jì)技術(shù)與手段更現(xiàn)代化。 2． 4 機(jī)械仿生制造 21世紀(jì)將是生命科學(xué)的世紀(jì)，機(jī)械科學(xué)和生命科學(xué)的深度融合將產(chǎn)生全新概念的產(chǎn) 品 (如智能仿生結(jié)構(gòu) )，開發(fā)出新工藝 (如生長成形工藝 )和開辟一系列的新產(chǎn)業(yè)，并為解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過程和系統(tǒng)中一系列難題提供新的解決方法。 微機(jī)械是機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)在納米尺度上相融合的產(chǎn)物。大型復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的性能優(yōu)化設(shè)計(jì)和產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)、智能結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)、智能機(jī)器人及其動(dòng)力學(xué)、納米摩擦學(xué)、制造過程的三維數(shù)值模擬和物理模擬、超精度和微細(xì)加工關(guān)鍵工藝基 礎(chǔ)、大型和超大型精密儀器裝備的設(shè)計(jì)泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 4 和制造基礎(chǔ)、虛擬制造和虛擬儀器、納米測量及儀器、并聯(lián)軸機(jī)床、微型機(jī)電系統(tǒng)等領(lǐng)域國內(nèi)外雖然已做了不少研究，但仍有許多關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題有待解決。制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)不僅對制造企業(yè)的敏捷性和對需求的響應(yīng)能力及可重組能力有重要意義，而且對制造企業(yè)底層生產(chǎn)設(shè)備的柔性和可動(dòng)態(tài)重組能 力提出了更高的要求。 3. 論文符合寫作規(guī)范。 （ 3）在現(xiàn)代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產(chǎn)業(yè)的決定性因素，而且還是最活躍的驅(qū)動(dòng)因素。因此制造過程中信息的獲取和應(yīng)用十分重要。其特點(diǎn)如下：相當(dāng)數(shù)量的微型元器件 (微型結(jié)構(gòu)、微型傳感器和微型執(zhí)行器等 )和微系統(tǒng)研究成功，體現(xiàn)了其現(xiàn)實(shí)的和潛在的應(yīng)用價(jià)值；多種微型制造技術(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體微細(xì)加工等技術(shù)已成為微系統(tǒng)的支撐技術(shù)；微型機(jī)電系統(tǒng)的研究需要多學(xué)科交叉的研究隊(duì)伍，微型機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)是在微電子工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域，涉及 電子工程、機(jī)械工程、材料工程、物理學(xué)、化學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等多種工程技術(shù)和科學(xué)。如果說制造過程的機(jī)械化、自動(dòng)化延伸了人類的體力 ，智能化延伸了人類的智力，那么， 仿生制造 則可以說延伸了人類自身的組織結(jié)構(gòu)和進(jìn)化過程。 (7) 實(shí)施無污染綠色制造。 “ 精 ” 可以說，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。 “自 ”是發(fā)展的條件 “ 自 ” 就是自動(dòng)化。 “ 集成 ” 就是 “ 交叉 ” ，就是 “ 雜交 ” ，就是取人之長，補(bǔ)己之短，這是發(fā)展的一大方法?？梢灶A(yù)期，這是一個(gè)嶄新的充滿著活力的領(lǐng)域。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。人類必須從各方面促使人泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 17 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)受產(chǎn)品功能需求和市場競爭的影響。（ 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，通過計(jì)算機(jī)以高效率尋求最優(yōu)方案和參數(shù)。這些工藝過程特別是熱加工過程是極其復(fù)雜的高溫、動(dòng)態(tài)、瞬時(shí)過程，其間發(fā)生一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)、冶金變化，這些變化不僅不能直接觀察，間接測試也十分困難，因而多年來，熱加工工藝設(shè)計(jì)只能憑 “經(jīng)驗(yàn) ”。精切削加工技術(shù)由目前的紅處波段向加工可見光波段或不可見紫外線和 X 射線波段趨近；超精加工機(jī)床向多功能模塊化方向發(fā)展；超精加工材料由金屬擴(kuò)大到非金屬。泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 25 CAD/CAM、 FMS、 CIMS、并行工程、快速原型等先進(jìn)制造技術(shù)及哲理的出現(xiàn)，使加工與設(shè)計(jì)之間的界限逐漸淡化，并走向一體化。美國競爭委員會(huì)在 1991年向 美國總統(tǒng)提交的美國未來技術(shù)優(yōu)先權(quán)的研究報(bào)告中，把精密成形與加工技術(shù)列為美國處于柔 弱地位的技術(shù)，建議政府予以重視與支持。電渣熔鑄工藝已 用于大型水輪機(jī)的導(dǎo)葉生產(chǎn)。 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，來確定工藝參數(shù)、 優(yōu)化工藝方案、預(yù)測加工過程中可能產(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。為加 速產(chǎn)品開發(fā)，縮短開發(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)。 ② 金屬材料泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 35 熱加工宏觀尺度模擬及優(yōu)化控制。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 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2020~9000m/min。德國 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。 （ 6） 超精密加工 的加工機(jī)理研究。 6）刀具的穩(wěn)固夾持和高的重復(fù)夾持精度。 日本對超精密技術(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)展速度最快的國家。一般加工時(shí) ,吃刀量較大，可以忽略晶粒的大小，而作為一個(gè)連續(xù)體來看待，因此可見一般加工和微細(xì)加工的機(jī)理是不同的。所以我們有理由有必要加快這一領(lǐng)域的發(fā)展和開發(fā)進(jìn)程。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 40 （ 3）超高速進(jìn)給單元制造技術(shù)研究。 在超高速切削技術(shù)方面， 1976年美國的 Vought 公司研制了一臺(tái)超高速銑床，最高轉(zhuǎn)速達(dá)到了 20200rpm。 主要包括節(jié)能節(jié)材及少無污染成形與改性技術(shù)、三廢治理及綜合利用技術(shù)、成形與改性設(shè) 備的改造及延壽技術(shù)等。它的方向是實(shí)現(xiàn)控制過程智能化。 ②毛坯 和零件的改性和涂層技術(shù)。發(fā)展趨勢是實(shí)現(xiàn)凈成形，即 直接制成符合形狀要求的工件。為了日益擴(kuò)大人類活動(dòng)范圍，各種水下切割與連接，以及表面改性 技術(shù)獲得發(fā)展與應(yīng)用，已可在水下 200 m 深處進(jìn)行操作。 精密成形技術(shù)具有以下特點(diǎn)： ① 近凈成形體尺寸及形位精度高，為后續(xù)采用高效、高精加工 提供了理想的毛坯； ② 高效、低消耗、低成本，為縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本提供了 有利條件； ③ 可方便、快捷地做出過去很難做出的結(jié)構(gòu)件，為新產(chǎn)品開發(fā)提供有力技術(shù)支撐 ； ④ 較傳統(tǒng)成形產(chǎn)品改善生產(chǎn)條件、減少對環(huán)境污染，成為一種清潔生產(chǎn)技術(shù)，為可持續(xù)發(fā) 展創(chuàng)造有利條件。近年來清潔生產(chǎn)成為加工過程的一個(gè)新的目標(biāo)，除搞好三廢治理外，重在從源頭抓起，杜絕污染的產(chǎn)生。如在 汽車生產(chǎn)中， “接近零余量的敏捷及精密沖壓系統(tǒng) ”及 “智能電阻焊系統(tǒng) ”正在研究開發(fā)中。韋爾施不約而同對設(shè)計(jì)者的提醒?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是以電子計(jì)算機(jī)為手段，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，建立在現(xiàn)代管理技術(shù)之上，運(yùn)用工程設(shè)計(jì)的新理論和新方法，實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果 最優(yōu)化，設(shè)計(jì)過程高效化和自動(dòng)化的設(shè)計(jì)技術(shù)。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)組成部分，是制造技術(shù)的第一個(gè)環(huán)節(jié)。隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的初露端倪，知識(shí)將作為發(fā)展生產(chǎn)力主要的源泉，并導(dǎo)致以知識(shí)生產(chǎn)率取代勞動(dòng)生產(chǎn)率，從而智 能化制造的價(jià)值日益攀升。電子商務(wù)將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)數(shù)字化，并將數(shù)字信息使用和計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)處理同 Inter 進(jìn)行集成，成為一種全新的業(yè)務(wù)操作模式。 ３、企業(yè)集成，即管理的集成，包括生產(chǎn)信息、功能、過程的集成 。今天在我國大量設(shè)計(jì)單位已 “ 甩圖板 ”了， CAD已十分普及了。其中之一就是 “ 微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS)” ，這是工業(yè)發(fā)達(dá)國家與有關(guān)國家所高度關(guān)注的項(xiàng)前沿科技。對制造企業(yè)而言，各種信息 (如圖形、數(shù)據(jù)、知識(shí)、技能等等 )均以數(shù)字形式，通過網(wǎng)絡(luò)，在企業(yè)內(nèi)傳遞，以便根據(jù)市場信息，迅速收集資料信息，在 虛擬現(xiàn)實(shí)、快速原型、數(shù)據(jù)庫、多媒體等多種數(shù)字化技術(shù)的支持下，對產(chǎn)品信息、工藝信息與資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃與重組，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品功能的仿真，對加工過程與生產(chǎn)組織過程的仿真，或完成原型制造，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的快速重組與對市場的快速響