【正文】 、售后服務(wù)好的產(chǎn)品。⑤在未來(lái)，具有更高級(jí)的類人思維的能力。采購(gòu)成本不斷提高，產(chǎn)品更新速度加快，市場(chǎng)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(lái)的沖擊日益加強(qiáng)等等。c自動(dòng)控制技術(shù)。第二次工業(yè)革命，電氣化進(jìn)一步促進(jìn)了自動(dòng)化的發(fā)展。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(jí)，借助于掃描隧道顯微鏡與原子力顯微鏡的加工。“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。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?jī)?nèi)容包括生長(zhǎng)成形工藝、仿生設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)、智能仿生機(jī)械和生物成形制造等。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(shí)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(jì)實(shí)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(shí)現(xiàn)二者一體化、集成化。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 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(huì)的進(jìn)步對(duì)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)。專家認(rèn)為，世界上各個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)，主要是制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。在一個(gè)國(guó)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。這些問(wèn)題的重點(diǎn)突破，可以形成產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)研究體系。(2) 非符號(hào)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(jì)和制造、制造過(guò)程和制造系統(tǒng)中的控制科學(xué)問(wèn)題。每一種重要新材料的成功制備和應(yīng)用，都會(huì)推進(jìn)物質(zhì)文明，促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和軍事實(shí)力的增強(qiáng)。仿生制造的研究?jī)?nèi)容目前有兩個(gè)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(dòng)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(jì)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：仿生空間的形式化描述及其信息映射關(guān)系，仿生系統(tǒng)及其演化過(guò)程的復(fù)雜度計(jì)量方法?，F(xiàn)分述如下： “數(shù)”是發(fā)展的核心　　“數(shù)”就是“數(shù)字化”?；虿僮鳈C(jī)械，其移動(dòng)距離為納米級(jí)。第一次工業(yè)革命，以機(jī)械化這種形式的自動(dòng)化來(lái)減輕、延伸或取代人的有關(guān)體力勞動(dòng)。b信息處理技術(shù)。這是因?yàn)橹圃鞓I(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，面臨多方的壓力。④學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力。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(huì)環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境，還要保護(hù)生產(chǎn)者的身心健康。現(xiàn)代設(shè)計(jì)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(diǎn)。同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)模仿人的智能活動(dòng)，從而力求設(shè)計(jì)出高智能化的產(chǎn)品。這些工藝過(guò)程特別是熱加工過(guò)程是極其復(fù)雜的高溫、動(dòng)態(tài)、瞬時(shí)過(guò)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(cè)試也十分困難，因而多年來(lái)，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。這些新工藝不僅提高了加工效率和質(zhì)量，同時(shí)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。機(jī)械加工過(guò)程產(chǎn)生大量廢水、廢渣、廢氣、噪聲、振動(dòng)、熱輻射等，勞動(dòng)條件繁重危險(xiǎn)，已不適應(yīng)當(dāng)代清潔生產(chǎn)的要求。 　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(guò)成形與改性 才能具有所需的形狀及實(shí)用功能。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。據(jù)國(guó)際機(jī)械加工技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，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。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)。 　　 主要包括質(zhì)量在線控制技術(shù)、無(wú)損檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)、統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（SPC）技術(shù)、精密傳感 技術(shù)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(guò)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)。特別引人注目的是，聯(lián)邦德國(guó)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(duì)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(guó)組織了幾十家企業(yè)并提供了2000多萬(wàn)馬克支持該項(xiàng)研究工作，自八十年代中后期以來(lái)，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。主軸材料、結(jié)構(gòu)、軸承的研究與開發(fā)；主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及熱態(tài)性研究；柔性主軸及其軸承的彈性支承技術(shù)研究；主軸系統(tǒng)的潤(rùn)滑與冷卻技術(shù)研究；主軸的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)研究；主軸換刀技術(shù)研究。超精密測(cè)量、控溫系統(tǒng)、消振技術(shù)研究；超精密凈化設(shè)備，新型特種排屑裝置及相關(guān)技術(shù)的研究. 微細(xì)加工技術(shù)微細(xì)加工技術(shù)是精密加工技術(shù)的一個(gè)分支，面向微細(xì)加工的電加工技術(shù),激光微孔加工、水射流微細(xì)切割技術(shù)等等在發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)，振興我國(guó)國(guó)防事業(yè)等發(fā)面都有非常重要的意義，這一領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)未來(lái)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)等將產(chǎn)生巨大影響，先進(jìn)國(guó)家紛紛將之列為未來(lái)關(guān)鍵技術(shù)之一并擴(kuò)大投資和加強(qiáng)基礎(chǔ)研究與開發(fā)。一般為金屬材料是由微細(xì)的晶粒組成，晶粒直徑為數(shù)微米到數(shù)百微米。日本開發(fā)了外圓和平面等多種類型的研磨機(jī)，美國(guó)也研制成功了加工陀螺零件的球形研磨機(jī)。在原子分子尺度上，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行操作和加工，無(wú)疑會(huì)展現(xiàn)出一種相當(dāng)美好的前景，并引起各方面的廣泛重視。 b)基礎(chǔ)幾何圖論運(yùn)算更加復(fù)雜:例如在計(jì)算機(jī)輔助 感謝季老師在設(shè)計(jì)的選題、方案的確定、設(shè)計(jì)的進(jìn)行以及最后的說(shuō)明書的撰寫整個(gè)過(guò)程中給予我細(xì)心的指引和教導(dǎo)，使我對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)有了深刻的認(rèn)識(shí)，并最終完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 c)制造信息量日益龐雜:提高制造系統(tǒng)的信息處理能力已成為現(xiàn)代制造科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。一座大型圖書館全部書籍可容進(jìn)一張光盤內(nèi)，你擁有了這張光盤，就擁有了一座圖書館?，F(xiàn)已成立了國(guó)家納米技術(shù)戰(zhàn)略委員會(huì)，正在執(zhí)行國(guó)家納米技術(shù)研究計(jì)劃。從廣義的角度來(lái)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。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。“十五”目標(biāo)及主要研究?jī)?nèi)容　　1．目標(biāo) 超高速加工到2005年基本實(shí)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(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)加工，加強(qiáng)納米級(jí)加工技術(shù)應(yīng)用研究，達(dá)到國(guó)際九十年代初期水平。砂輪材料過(guò)去主要是采用剛玉系、碳化硅系等，美國(guó)G．E公司50年代首先在金剛石人工合成方面取得成功，60年代又首先研制成功CBN。 　　 （5）清潔成形與改性技術(shù)　清潔成形與改性技術(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造業(yè)自身清潔生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)。它是一種既包括生產(chǎn)技術(shù)，又包括生產(chǎn)質(zhì)量管理的系統(tǒng)工程。 　　 主要指如下技術(shù)：①精密毛坯制造技術(shù)。 　　 “九五”期間，國(guó)家將“精密成形與加工研究開發(fā)和應(yīng)用示范”列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目 ［3］。目前已開始用于不同領(lǐng) 域，并獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。它 是建立在新材料、新能源、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等多學(xué)科高新技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，改造了 傳統(tǒng)的毛坯成形技術(shù)，使之由粗糙成形變?yōu)閮?yōu)質(zhì)、高效、高精度、輕量化、低成本、無(wú)公害 的成形。同時(shí)冷熱加工之間，加工過(guò)程、檢測(cè)過(guò)程、物流過(guò)程、裝配過(guò)程之間的界限亦趨向談化，、消失，而集成于統(tǒng)一的制造系統(tǒng)之中。、實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn) （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(guò)計(jì)算機(jī)以高效率尋求最優(yōu)方案和參數(shù)。現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)受產(chǎn)品功能需求和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的影響。人類必須從各方面促使人與人類社會(huì)同自然界和諧一致，制造技術(shù)也不能例外。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?？梢灶A(yù)期，這是一個(gè)嶄新的充滿著活力的領(lǐng)域?！凹伞本褪恰敖徊妗保褪恰半s交”，就是取人之長(zhǎng)，補(bǔ)己之短，這是發(fā)展的一大方法?！白浴笔前l(fā)展的條件　　“自”就是自動(dòng)化。“精”可以說(shuō)，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。(8) 制造業(yè)中廣泛應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。仿生制造所涉及的科學(xué)問(wèn)題是生物的自組織機(jī)制及其在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用問(wèn)題。目前對(duì)微觀條件下的機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，微小構(gòu)件的物理特性和載荷作用下的力學(xué)行為等尚缺乏充分的認(rèn)識(shí)，還沒(méi)有形成基于一定理論基礎(chǔ)之上的微系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法，因此只能憑經(jīng)驗(yàn)和試探的方法進(jìn)行研究。信息化是制造科學(xué)技術(shù)走向全球化和現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 （4）各種人工智能工具和計(jì)算智能方法在制造中的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了制造智能的發(fā)展。4. 。制造系統(tǒng)優(yōu)化的組織結(jié)構(gòu)和良好的運(yùn)行狀況是制造系統(tǒng)建模、仿真和優(yōu)化的主要目標(biāo)。超聲電機(jī)、超高速切削、綠色設(shè)計(jì)與制造等領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)做了大量的研究工作，但創(chuàng)新的關(guān)鍵是機(jī)械科學(xué)問(wèn)題還不明朗。它不僅可以降低機(jī)電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成許多大尺寸機(jī)電系統(tǒng)無(wú)法完成的任務(wù)。形成材料與零件的數(shù)字化制造理論、技術(shù)和方法，如快速成形技術(shù)采用材料逐漸增長(zhǎng)的原理，突破了傳統(tǒng)的去材法和變形法機(jī)械加工的許多限制，加工過(guò)程不需要工具或模具，能迅速制造出任意復(fù)雜形狀又具有一定功能的三維實(shí)體模型或零件。隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)需求個(gè)性化與多樣化，未來(lái)現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是向精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發(fā)展。對(duì)制造設(shè)備而言，其控制參數(shù)均為數(shù)字化信號(hào)。顯然，這些產(chǎn)品都是科技前沿的產(chǎn)品。此后，CAD發(fā)展極為迅速?！　。病⒓庸ぜ夹g(shù)的集成，特種加工技術(shù)及其裝備是個(gè)典型，如增材制造(即快速原型)、激光加工、高能束加工、電加工等等。在制造技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化中，電子商務(wù)應(yīng)用值得關(guān)注。當(dāng)然，目前還只能算初步，但潛力極大，前景廣闊。具體例子如汽車行業(yè)的柔性制造技術(shù)和超精密加工技術(shù)，電腦等行業(yè)的模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，現(xiàn)代制造企業(yè)內(nèi)部的“零庫(kù)存”管理技術(shù)，生物行業(yè)的微電子技術(shù)和生物制造技術(shù)，能源行業(yè)的綠色制造技術(shù)等等。常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)是以經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為基礎(chǔ)，運(yùn)用力學(xué)和數(shù)學(xué)形成的公式、圖表、手冊(cè)等作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式、近似系數(shù)或類比等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，是一種直覺設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和靜態(tài)設(shè)計(jì)，它目前已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足產(chǎn)品的功能和市場(chǎng)需求。21 世紀(jì)是“設(shè)計(jì)的世紀(jì)”，這是著名華裔物理學(xué)家楊振寧博士和德國(guó)哲學(xué)家沃爾岡 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(lái)熱加工界提出了“向近無(wú)“缺陷”方向發(fā)展”的目標(biāo)，這個(gè)“缺陷”是指不致引起早期失效的臨界缺陷概念。目前起高速切削鋁合金的切削已超過(guò)1600m/min；鑄鐵為1500m/min；超高速切削已成為解決一些難加工材料加工問(wèn)題的一條途徑。實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的優(yōu)化控制在清潔生產(chǎn)基礎(chǔ)上，滿足產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到使用乃至回收和廢棄處理的整個(gè)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。先進(jìn)制造技術(shù)系統(tǒng)是一個(gè)由技術(shù)、人和組織構(gòu)成的集成體系，三者有效集成才能取得滿意的效果。美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)委員會(huì)在1991年向 美國(guó)總統(tǒng)提交的美國(guó)未來(lái)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(guó)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(shì)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(lái)確定工藝參數(shù)、 優(yōu)化工藝方案、預(yù)測(cè)加工過(guò)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(guò)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2000~9000m/min。德國(guó)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。 　　（5）超高速加工測(cè)試技術(shù)研究。4）高的定位精度和重復(fù)定位精度。美國(guó)至少有30多個(gè)廠家和研究單位研制和生產(chǎn)各種超精密加工機(jī)床，、聯(lián)合碳化物公司、摩爾公司、杜邦公司等在國(guó)際上均久負(fù)盛名。實(shí)際上這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)原子的操作。它的現(xiàn)實(shí)及潛在的應(yīng)用將會(huì)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全帶來(lái)巨大的好處。在測(cè)量和機(jī)器人路徑規(guī)劃及零件的尋位(如localization