【導讀】2020年9月1日——9月14日，學生完成畢業(yè)論文初稿；2020年9月15日——9月25日，修改論文初稿；2020年9月25日——9月30日，畢業(yè)論文定稿和裝訂；2020年10月13日——10月16日，畢業(yè)論文答辯；科學，并展望了先進制造技術(shù)的發(fā)展前景。一個國家國內(nèi)生產(chǎn)總值的20%~55%。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。專家認為，世界上各個國家經(jīng)濟的。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。系統(tǒng)有效的運行機制。生產(chǎn)設(shè)備的柔性和可動態(tài)重組能力提出了更高的要求。來越多地被引入制造系統(tǒng)，以滿足制造系統(tǒng)新的要求。智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能診斷等多方面?？茖W也就是已解決的和未解決的科學問題之間的界域。信息化是制造科學技術(shù)走向全球化和現(xiàn)代化的重要標志。

　　

【正文】 微觀缺陷的演化。 ④ 非牛頓流體注塑過程的動態(tài)模擬和優(yōu)化控制。 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)。 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)）。 （ 5）清潔成形與改性技術(shù) 清潔成形與改性技術(shù)是實現(xiàn)機械制造業(yè)自身清潔生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)。清潔成形與改 性制造技術(shù)可在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)采用無毒無害材料、清潔的能源，高效、節(jié)能、降耗、減污 的先進制造工藝與裝備。對在少無污染成形及改性技術(shù)無法實現(xiàn)的情況下產(chǎn)生的 “三廢 ” 進行嚴格的處理 回收 利用，有效地保護生態(tài)環(huán)境。 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。 （ 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（高強鋁合金、鋁鋰合金、鈦合金、金屬間化 合物、各類復合材料、超導材料和形狀記憶合金等功能材料）在變成制品時成形過程的特 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)。新型材料成形技術(shù)是先進 制造技術(shù)的重要組成部分，是許多先進結(jié)構(gòu)或元器件不可缺少的重要制造技術(shù)。 泉州輕工 學 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。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、連接以及表面保護技術(shù)。 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。目前，一般認為，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 300m/min， 鈦合金 達 150~1000m/min，纖維增強塑料為2020~9000m/min。各種切削工藝的切速范圍為：車削 700~7000m/min，銑削 300~6000m/min， 鉆削 200~1100m/min， 磨削 250m/s 以上等等。 現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢 工業(yè)發(fā)達國家對超高速加工的研究起步早，水平高。在此項技術(shù)中，處于領(lǐng)先地位的國家主要有德國、日本、美國、意大利等。 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 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)控機床和加工中心則是實現(xiàn)超高速加工的關(guān)鍵設(shè)備。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）。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。砂輪材料過去主要是采用剛玉系、碳化硅系等，美國 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。 90 年代陶瓷或樹脂結(jié)合劑 CBN 砂輪、金剛石砂輪線速度可達 125m/s，有的可達 150m/s，而單層電鍍 CBN 砂輪可達 250m/s。因此有人認為，隨著新刀具（磨具）材料的不斷發(fā)展，每隔十年切削速度要提高一倍，亞音速乃至超聲速加工的出現(xiàn)不會太遙遠了。 在超高速切削技術(shù)方面， 1976 年美國的 Vought 公司研制了一臺超高速銑床，最高轉(zhuǎn)速達到了 20200rpm。特別引人注目的是，聯(lián)邦德國 Darmstadt 工業(yè)大學生產(chǎn)工程與機床研究所（ PTW）從 1978 年開始系統(tǒng)地進行超高速切削機理研究，對各種金屬和非金屬材料進行高速切削試驗，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 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 38 項研究工作，自八十年代中后期以來，商品化的超高速切削機床不斷出現(xiàn)，超高速機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。瑞士、英國、日本也相繼推出自己的超高速機床。日本日立精機的 HG400III 型加工中心主軸最高轉(zhuǎn)速達36000~40000r/min，工作臺快速移動速度為 36~40m/min。采用直線電機的美國 Ingersoll 公司的 HVM800 型高速加工中心進給移動速度為60m/min。 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、深切緩進給磨削、深切快進給磨削（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。德國 Guehring Automation 公司 1983 年制造出了當時世界第一臺最具威力的 60kw 強力 CBN 砂輪磨床， Vs達到140~160m/s。德國阿享工業(yè)大學、 Bremen 大學在高效深磨的研究方面取得了世界公認的高水平成果，并積極在鋁合金、鈦合金、因康鎳合金等難加工材料方面進行高效深磨的研究。德國 Bosch 公司應(yīng)用 CBN砂輪高速磨削加工齒輪齒形，采用電鍍 CBN 砂輪超高速磨削代替原須經(jīng)滾齒及剃齒加工的工藝，加工 16MnCr5 材料的齒輪齒形， Vs=155m/s，其 Q 達到 811mm3/，德國 Kapp 公司應(yīng)用高速深磨加工泵類零件深槽，工件材料為 100Cr6 軸承鋼，采用電鍍 CBN 砂輪， Vs 達到300m/s，其 Q`=140mm3/，磨削加工中，可將淬火后的葉片泵轉(zhuǎn)子10 個一次裝夾，一次磨出轉(zhuǎn)子槽，磨削時工件進給速度為 ，泉州輕工 學 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 39 平均每個轉(zhuǎn)子加工工時只需 10 秒鐘，槽寬精度可保證在 2μm ，一個砂輪可加工 1300 個工件。目前日本工業(yè)實用磨削速度已達 200m/s，美國 Conicut 大學磨削研究中心， 1996 年其無心外圓高速磨床上，最高砂輪磨削速度達 250m/s。 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、高加減速直線進給電機、陶瓷滾動軸承等方面也進行了較多的研究，但總體水平同國外尚有較大差 距，必須急起直追。 “十五 ”目標及主要研究內(nèi)容 1．目標 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 15000r/min，進給速度達 40~60m/min，砂輪磨削速度達 100~150m/s；超精密加工基本實現(xiàn)亞微米級加工，加強納米級加工技術(shù)應(yīng)用研究，達到國際九十年代初期水平。 2．主要研究內(nèi)容 （ 1）超高速切削、磨削機理研究。對超高速切削和磨削加工過程、各種切削磨削現(xiàn)象、各種被加工材料和各種刀具磨具材料的超高速切削磨削性能以及超高速切削磨削的工藝參數(shù)優(yōu)化等進行系統(tǒng)研究。 （ 2）超高 速主軸單元制造技術(shù)研究。主軸材料、結(jié)構(gòu)、 軸承 的研究與開發(fā)；主軸系統(tǒng)動態(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)的潤滑與冷卻技術(shù)研究；主軸的多目標優(yōu)化設(shè)計技術(shù)、虛擬設(shè)計技術(shù)研究；主軸換刀技術(shù)研究。 泉州輕工 學 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 40 （ 3）超高速進給單元制造技術(shù)研究。高速位置芯片環(huán)的研制；精密交流伺服系統(tǒng)及電機的研究；系統(tǒng)慣量與伺服電機參數(shù)匹配關(guān)系的研究；機械傳動鏈靜、動剛度研究；加減速控 制技術(shù)研究；精密滾珠絲杠副及大導程絲杠副的研制等。 （ 4）超高速加工用刀具磨具及材料研究。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到國外工業(yè)發(fā)達國家 90 年代末的水平，磨具的磨削速度達到150m/s 以上。 （ 5）超高速加工測試技術(shù)研究。對超高速加工機床主軸單元、進給單元系統(tǒng)和機床支承及輔助單元系統(tǒng)等功能部位和驅(qū)動控制系統(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)進行研究。 （ 6） 超精密加工 的加工機理研究。 “ 進化加工 ” 及 “ 超越性加工 ”機理研究；微觀表面完整性研究；在超精密范疇內(nèi)的對各種材料（包括被加工材料和刀具磨具材料）的加工過程、現(xiàn)象、性能以及工藝參數(shù)進行提示性研究。 （ 7）超精密加工設(shè)備制造技術(shù)研究。納米級超精密車床工程化研究；超精密磨床研究；關(guān)鍵基礎(chǔ)件，如軸系、導軌副、數(shù)控伺服系統(tǒng)、微位移裝置等研究；超精密機床總成制造技術(shù)研究。 泉州輕工 學 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。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。（ 9）精密測量技術(shù)及誤差補償技術(shù)研究。納米級基準與傳遞系統(tǒng)建立；納米級測量儀器研究；空間誤差補償技術(shù)研究；測量集成技術(shù)研究。 （ 10）超精密加工工作環(huán)境條件研究。超精密測量、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 . 微細加工技術(shù) 微細加工技術(shù)是精密加工技術(shù)的一個分支，面向微細加工的電加工技術(shù) ,激光微孔加工、水射流微細切割技術(shù)等等在發(fā)展國民經(jīng)濟，振 興我國國防事業(yè)等發(fā)面都有非常重要的意義，這一領(lǐng)域的發(fā)展對未來的國民經(jīng)濟、科學技術(shù)等將產(chǎn)生巨大影響，先進國家紛紛將之列為未來關(guān)鍵技術(shù)之一并擴大投資和加強基礎(chǔ)研究與開發(fā)。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)進程。 微細加工技術(shù)應(yīng)滿足下列功能： 為達到很小的單位去除率（ UR），需要各軸能實現(xiàn)足夠小的微量移動，對于微細的機械加工和電加工工藝，微量移動應(yīng)可小至幾十個納米，電加工的 UR 最小極限取決于脈沖放電的能量。 2）高靈敏的伺服進給系統(tǒng)，它要求低摩擦的傳動系統(tǒng)和導軌主承系統(tǒng)以及高精度跟蹤性能的伺服系。 泉州輕工 學 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 42 3） 高平穩(wěn)性的進給運動，盡量減少由于制造和裝配誤差引起的各軸的運動誤差。 4）高的定位精度和重復定位精度。 5）低熱變形結(jié)構(gòu)設(shè)計。 6）刀具的穩(wěn)固夾持和高的重復夾持精度。 7）高的主軸轉(zhuǎn)速及極低的動不平衡。 8）穩(wěn)固的床身構(gòu)件并隔絕外界的振動干擾。 9）具有刀具破損和微型鉆頭折斷的敏感的監(jiān)控系統(tǒng)。 微細加工技術(shù)是指加工微小尺寸零件的生產(chǎn)加工技術(shù)。從廣義的角度來講，微細加工包括各種傳統(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。從狹義的角度來講，微細加工主要是指半導體集成電路制造技術(shù)，因為微細加工和超微細加工是在半導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。 微小尺寸和一般尺寸加工是不同的，其不同點主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 泉州輕工 學 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 43 精度的表示方法 在微小尺寸加工時，由于加工尺寸很小，精度就必須用尺寸的絕對值來表示，即用取出的一塊材料的大小來表示，從而引 入加工單位尺寸的概念。 微觀機理 以切削加工為例，從工件的角度來講，一般加工和微細加工的最大區(qū)別是切屑的大小。一般為金屬材料是由微細的晶粒組成，晶粒直徑為數(shù)微米到數(shù)百微米。一般加工時 ,吃刀量較大，可以忽略晶粒的大小，而作為一個連續(xù)體來看待，因此可見一般加工和微細加工的機理是不同的。 加工特征 微細加工和超微細加工以分離或結(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、蒸鍍等手段進行各種處理。 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。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。美國至少有 30 多個廠家和研究單位研制和生產(chǎn)各種超精密加工機床，泉州輕工 學 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盛名。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；聯(lián)合碳化物公司開發(fā)了直徑為 800mm 的非球面光學零件的超精密加工機床；勞倫斯 .利佛摩爾實驗室還開發(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床，在半導體工業(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。 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，制定了技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，成為此項技術(shù)發(fā)展速度最快的國家。日本現(xiàn)有 20 多家超精密加工機床研制公司，重點開發(fā)民用產(chǎn)品所需的加工設(shè)備并力圖使設(shè)備系列化，成批生產(chǎn)了多品種商品化的超精密加工機床。在超精密切削技術(shù)發(fā)展比較成熟后，日本已將黑色金屬、陶瓷和半導體功能材料的超精密加工技術(shù)作為重要 的研究開發(fā)項目。日本的研究創(chuàng)新意識強，不是單純地模仿國外的做法，而是積極地利用外國技術(shù)并結(jié)合本國特點和生存環(huán)境，走出了一條自己的發(fā)展道路。 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