【正文】 日本的研究創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)，不是單純地模仿國(guó)外的做法，而是積極地利用外國(guó)技術(shù)并結(jié)合本國(guó)特點(diǎn)和生存環(huán)境，走出了一條自己的發(fā)展道路。美國(guó)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(kāi)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(kāi)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(duì)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。 微小尺寸和一般尺寸加工是不同的，其不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 43 精度的表示方法 在微小尺寸加工時(shí)，由于加工尺寸很小，精度就必須用尺寸的絕對(duì)值來(lái)表示，即用取出的一塊材料的大小來(lái)表示，從而引 入加工單位尺寸的概念。 9）具有刀具破損和微型鉆頭折斷的敏感的監(jiān)控系統(tǒng)。 5）低熱變形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 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(duì)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。納米級(jí)基準(zhǔn)與傳遞系統(tǒng)建立；納米級(jí)測(cè)量?jī)x器研究；空間誤差補(bǔ)償技術(shù)研究；測(cè)量集成技術(shù)研究。納米級(jí)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(dǎo)軌副、數(shù)控伺服系統(tǒng)、微位移裝置等研究；超精密機(jī)床總成制造技術(shù)研究。對(duì)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(duì)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(guò)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。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。對(duì)超高速切削和磨削加工過(guò)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(jìn)行系統(tǒng)研究。目前日本工業(yè)實(shí)用磨削速度已達(dá) 200m/s，美國(guó) Conicut 大學(xué)磨削研究中心， 1996 年其無(wú)心外圓高速磨床上，最高砂輪磨削速度達(dá) 250m/s。 在高速和超高速磨削技術(shù)方面，人們開(kāi)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(lái)得到長(zhǎng)足的發(fā)展及應(yīng)用。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(kāi)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 2020多萬(wàn)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(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。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。在此項(xiàng)技術(shù)中，處于領(lǐng)先地位的國(guó)家主要有德國(guó)、日本、美國(guó)、意大利等。 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。 （ 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)。 （ 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)。模擬、預(yù)測(cè)并優(yōu)化材料微觀組織結(jié)構(gòu)及偏析、混晶、氫致裂紋等微觀缺陷的演化。這是建立過(guò)程模型及設(shè) 計(jì)物理模擬試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)。 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。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。 （ 2）精密成形設(shè)備及生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù) 各種精密成形工藝必須依靠先進(jìn)的裝備予以實(shí)現(xiàn)。 ④ 模型和模具制造。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)。 主要指如下技術(shù)： ① 精密毛坯制造技術(shù)。 精密成形生產(chǎn)向清潔生產(chǎn)方向發(fā)展 清潔生產(chǎn)技術(shù)是協(xié)調(diào)工業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)矛盾的一種新的生產(chǎn)方式，是 21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展的 重要特征。為此，在生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、工藝參數(shù)在線控制、生產(chǎn)工藝因素對(duì)工藝效 果影響的模擬基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程智能化，并實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，是當(dāng)前的主要方向。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。 “ 九五 ” 期間，國(guó)家將 “ 精密成形與加工研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用示范 ”列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目 ［ 3］。依靠我國(guó)力量建設(shè)的汽車前梁、羊角和轎車連桿生 產(chǎn)線已達(dá)到國(guó)泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 29 際先進(jìn)水平。 mm ，表面粗糙度 Ra25 μm 。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。目前已開(kāi)始用于不同領(lǐng) 域，并獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)展、應(yīng)用精密成形技術(shù)就是一個(gè)有效途徑。 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(duì)提高一個(gè)國(guó)家的工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力有重大影響。 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。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、泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 26 輕量化、低成本、無(wú)公害 的成形。因而先進(jìn)制造工藝只有通過(guò)和信息、管理技術(shù)緊密結(jié)合，不斷探索適應(yīng)需求的新型生產(chǎn)模式，才能提高先進(jìn) 制造工藝的使用效果。 ，并趨向集成及一體化。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(kāi)發(fā)新的工藝方法，如在鍛造生產(chǎn)中采用非石墨型潤(rùn)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)。 2）應(yīng)用新型傳感、無(wú)損檢測(cè)、理化檢驗(yàn)及計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)，實(shí)時(shí)測(cè)量并監(jiān)控工藝過(guò)程的溫度、壓力、形狀、尺寸、位移、應(yīng)力、應(yīng)變、振動(dòng)、聲、像、電、磁及合金與氣體的成 分、組織結(jié)構(gòu)等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量、測(cè)試技術(shù)的電子化、數(shù)字化、計(jì)算機(jī)及工藝參數(shù)的閉環(huán)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。解決新型材料的加工和表面改性難題 激光、電子束、離子束、分子束、等離子體、微波、超聲波、電液、電磁、高壓水射流等新型能源或能源載體的引入，形成了多咱嶄新的特種加工及高密度能切割、焊接、熔煉、鍛壓、熱處理、表面保護(hù)等加工工藝或復(fù)合工藝。 、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) 。 3. 成形質(zhì)量向近無(wú) “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。 “毛坯 ”與 “零件 ”的界限越來(lái)越小。 模擬技術(shù)同樣已開(kāi)始應(yīng)用于機(jī)械加工、特種加工及裝配過(guò)程，并已向擬實(shí)制造成形的方向發(fā)展，成為分散網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化制造及制造全球化的技術(shù)基礎(chǔ)。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 21 第二章 先進(jìn)制造工藝的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) ，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(guò)程。世界各國(guó)都十分清楚美國(guó)人所提出的“ 為競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)而設(shè)計(jì)”的口號(hào)的重要意義。這主要是由于企業(yè)要在不斷變化的產(chǎn)品需求和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，就要不斷的改進(jìn)設(shè)計(jì)理念，使用先進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，提高生產(chǎn)率，生產(chǎn)出符合用戶需求的高科技產(chǎn)品，這也是現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展方向。（ 7）智能化 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)堅(jiān)持“ 以人為本”的指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性。（ 3）社會(huì)性 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程，從產(chǎn)品的概念形成到報(bào)廢處理的全生命周期的所有問(wèn)題，都要以面向社會(huì)、面向市場(chǎng)為指導(dǎo)思想全面考慮解決。它是一種定量的、動(dòng)態(tài)的和科學(xué)的設(shè)計(jì)技術(shù)。理性的高度。并使這個(gè)可行的方案付諸于實(shí)踐。機(jī)械設(shè)計(jì)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。根據(jù)德國(guó)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%。每發(fā)展與采用一項(xiàng)新技術(shù)時(shí)，應(yīng)站在 哲學(xué)高度，慎思 “ 塞翁得馬，安知非禍 ” ，即必須充分考慮可持續(xù)發(fā)展，計(jì)及環(huán)境文明。制造業(yè)的產(chǎn)品從構(gòu)思開(kāi)始，到設(shè)計(jì)階段，制造階段、銷售階段、使用與維修階段，直到回收階段、再制造各階段，都必須充分計(jì)及環(huán)境保護(hù)?！独献印分v的 “ 無(wú)為 ” 就是這個(gè)意思，即不去 “ 為 ” 違背客觀規(guī)律之 “ 為 ” 。目前，特別是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)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。它突出了在制造諸環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與集成的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)。③ 自組織與超柔性 。近 20年來(lái)，制造系統(tǒng)正在由原 先的能量驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動(dòng)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(duì)大量復(fù)雜信息的處理、瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)需求和激烈競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜環(huán)境，因此，智能制造越來(lái)越受到高度的重視。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。 這個(gè)變革體現(xiàn)在兩方面：一方面利用網(wǎng)絡(luò)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造與生產(chǎn)管理等活動(dòng)乃至企業(yè)整個(gè)業(yè)務(wù)流程中充分享用有關(guān)資源，即快速調(diào)集、有機(jī)整合與高效利用有關(guān)制造資源 。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化由兩個(gè)因素決定：一是生產(chǎn)組織變革的需要，一是生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的可能。 即依據(jù)生物是由內(nèi)部生長(zhǎng)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 ” 。包括生產(chǎn)過(guò)程的集成、全壽命周期過(guò)程的集成 。e精密機(jī)械技術(shù) 。a檢測(cè)傳感技術(shù) 。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。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)。但管理效率只提高為 至 倍，設(shè)計(jì)效率只 ，這表明腦力勞動(dòng)遠(yuǎn)沒(méi)有得到有效的解放?？梢哉f(shuō)，機(jī)械是一切技術(shù)的載體，也是自動(dòng)化技術(shù)的載體。 MEMS 可以完成特種動(dòng)作與實(shí)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。 甚至可以說(shuō)， “ 極 ” 是前沿科技或前沿科技產(chǎn)品發(fā)展的一個(gè)焦點(diǎn)。 (STM) “極 ”是發(fā)展的焦點(diǎn) “ 極 ” 就是極端條件，就是指在極端條件下工作的或者有極端要求的 產(chǎn)品，從而也是指這類產(chǎn)品的制造技術(shù)有 “ 極 ” 的要求。在現(xiàn)代超精密機(jī)械中，對(duì)精度要求極高，如人泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 12 造衛(wèi)星的 儀表 軸承，其圓度、圓柱度、表面粗糙度等均達(dá)納米級(jí) 。有了后者，才促使前者得以發(fā)展。 “精 ”是發(fā)展的關(guān)鍵 “ 精 ” 是 “ 精密化 ” 。數(shù)字化制造就是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化，它是制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學(xué)的交叉、融和、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢(shì)。 先進(jìn)制造技術(shù)的未來(lái)發(fā)展?fàn)顩r 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展可以用 8 個(gè)字來(lái)概括： “ 數(shù) ” 是核心，“ 精 ” 是關(guān)鍵， “ 極 ” 是焦點(diǎn)， “ 自 ” 是條件， “ 集 ” 是方法， “ 網(wǎng) ”是道路， “ 智 ” 是前景， “ 綠 ” 是必然。 (6) 加工工藝由技藝發(fā)展為工程科學(xué)。 當(dāng)前現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)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。目前所做的研究工作大多屬前沿探索性的工作，具有鮮明的基礎(chǔ)研究的特點(diǎn)，如果抓住機(jī)遇研究下去，將可能產(chǎn)生革命性的突破。仿生制造的 自組織 機(jī)制為自下而上的產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)、制造工藝規(guī)程的自動(dòng)生成、生產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)重組以及產(chǎn)品和制造系統(tǒng)的自動(dòng)趨優(yōu)提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)條件。仿生制造指的是模仿生物器官的自組織、自愈合、自增長(zhǎng)與自進(jìn)化等功能結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式的泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 8 一種制造系統(tǒng)與制造過(guò)程。 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(kāi)發(fā)出新工藝 (如生長(zhǎng)成形工藝 )和開(kāi)辟一系列的新產(chǎn)業(yè)，并為解決產(chǎn)品