【正文】 Sons,1986. [11] ZAMMU TO RAYMONDF, ［ ４］ O CONNOREDWARDJ, Gaining advanced manufacturing technologies benefits: the rles for ganization design adculture [J].Academy of Management Review,2021,17(4):701728. 。先進制造技術(shù)的總體發(fā)展過程和趨勢 [J].中國機械工程 ,1995(3):710. [3]楊叔子 ,李斌 ,吳波 .先進制造技術(shù)發(fā)展與展望 [J].機械制造與自動化 ,2021(2):16. [4] 趙 曉梅 ,李 愛榮 .先 進制 造技 術(shù)體 系結(jié) 構(gòu)及 特點 [J].機 械管 理 開發(fā) ,2021(2)。先進制造技術(shù)不是一項具體技術(shù)， 而是利用系統(tǒng)工程技術(shù)將各種相關(guān)技術(shù)集成的一個有機整體；先進制造技術(shù)是一種動態(tài)技術(shù)，而不是一成不變的，它需要不斷吸收各種高新技術(shù)成果，并將其滲透到產(chǎn)品的所有領(lǐng)域，結(jié)合成一個有機整體，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和靈26 活的生產(chǎn)；先進制造技術(shù)在強調(diào)環(huán)保護的同時，還強調(diào)各專業(yè)學(xué)科之間的相互滲透、融合和淡化，并消除其間的界限。 為更全面地理解先進制造技術(shù)與正在全球興起的新工業(yè)革命，在分析先進制造 技術(shù)的概念、內(nèi)涵、體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)總結(jié)了現(xiàn)有的制造模式提出實施先進制造技術(shù)的戰(zhàn)略及把握新工業(yè)革命機遇的對策。 再次，對 航空發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù) 進行詳細(xì) 的論述，尤其對 航空發(fā)動機制造基礎(chǔ)技術(shù) 、 單晶渦輪葉片制造技術(shù) 、 整體葉盤高效高精度低成本加工技術(shù) 、空心葉片制造技術(shù) 、 高端軸承制造技術(shù) 、 粉末渦輪盤制造技術(shù) 、 葉片進排氣邊（前后緣）加工技術(shù)及自適應(yīng)加工技術(shù) 、 防鳥撞技術(shù) 、 復(fù)合材料制造及 3D 打印技術(shù)等的 分析。首先，介紹了先進制造技術(shù)發(fā)展背景和 國內(nèi)外的 發(fā)展 現(xiàn)狀 ，闡述了先進制造技術(shù)的發(fā)展特點、技術(shù)發(fā)展趨勢 等 。 該 專項的實施，對于提升我國超精密機床和基礎(chǔ)制造裝備產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力和核心競爭力具有重要意義。我國已把“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”列為《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》確定的 16 個國家科技重大專項之一。能夠拋光光學(xué)玻璃、鍍鎳鋁、不銹鋼、石墨纖維等多種材料。氣囊式拋光方法適合平面、球面、非球面、甚至任意曲面的拋光 (質(zhì)量控制 )和修整 (面形控制 )。在工件為回轉(zhuǎn)體表面時，工件旋轉(zhuǎn)并作 x、 z 向的數(shù)控聯(lián)動運動；在工件為自由曲面時，工件不旋轉(zhuǎn)而作 x、 y、z 向的數(shù)控聯(lián)動運動。 拋光頭本身旋轉(zhuǎn)形成拋光運動。它使用的拋光工具是特制的柔性氣囊，氣囊的外形為球冠，外面粘貼專用的拋光模，如聚氨酯拋光墊、拋光布等。 (5) 氣囊式拋光。磁性磨粒加工、磁流變加工將在下一節(jié)介紹，磁流體拋光有懸浮式和分離式兩種，前者將磨?；烊氪帕黧w中，通過磁流體在磁場作用下的“浮置”作用進行拋光；后者的磨粒不混入磁流體中，而是利用磁流體向強磁場方向移動的特性，通過橡膠等彈性體擠壓磨料，對工件進行拋光。電、磁場輔助拋光 (Fieldassisted fine finishing, FF)或場致拋光是通過控制電、磁場的強弱控制磨粒對工件的作用力，進行拋光的加工方法。界面反應(yīng)拋光將可能成為功能陶瓷元器件基片超精密加工的主要方法。由于不必使用彈性拋光盤而使加工的面形精度得以提高?？捎糜趻伖饧庸さ慕缑娣磻?yīng)現(xiàn)象有機械化學(xué)固相反應(yīng)和水合反應(yīng)現(xiàn)象，相應(yīng)的拋光方法稱為機械化學(xué)拋光和水合拋光。)，因其加工單位很小，就可以在不傷及母材情況下使其脫落，可以獲得一般機械加工絕對達(dá)不到的超精密表面。這種界面反應(yīng)一般稱為機械化學(xué)反應(yīng)。為了克服上述缺點，必須開發(fā)新的拋光法，以實現(xiàn)功能陶瓷的高精度高質(zhì)量拋光加工。通常在工件表面留有加工變質(zhì)層。 (2) 界面反應(yīng)拋光。 這些方法可分為：機械微量去除拋光、化學(xué)拋光、化學(xué)機械復(fù)合拋光。超精密無損傷拋光是以不破壞極表層結(jié)晶結(jié)構(gòu)的加工單位進行材料微量去除的加工方法。 目前，拋光加工中材料的去除單位已在納米甚至是亞納米級，在這種加工尺度內(nèi)，加工區(qū)23 域氛圍的化學(xué)作用就成為拋光加工不可忽視的一部分。如果能控制單顆磨粒 對工件的法向載荷并使之小于中位 — 徑向裂紋或側(cè)向裂紋產(chǎn)生的臨界載荷，此時工件可能僅發(fā)生彈性變形，則可實現(xiàn)無亞表面損傷的加工或塑性域加工。磨削過程中需要對砂輪不斷地進行修整，以保持磨粒的銳利，防止磨屑堵塞砂輪燒傷工件表面，容屑空間及其保持性成為制作超微細(xì)磨粒砂輪的主要難題；另外，磨削過程中，工件與砂輪主要為線接觸方式，加工具有單向性，很難保證加工表面的均勻性；非磁導(dǎo)性工件裝夾困難?，F(xiàn)已生產(chǎn)出粒度為 nm、以鐵粉 作結(jié)合劑的金剛石砂輪，磨削的表面粗糙度為 nm，適用于磨削精細(xì)陶瓷、玻璃以及單晶材料。但是，磨削阻力會引起砂輪面的變形和精度惡化問題。對硬脆材料的磨削，要生成微小切削必須采用微細(xì)磨粒的砂輪，而要產(chǎn)生自銳性必須使磨粒脫落的可能性增大。但由于磨削是面狀刀具與工件的作用，因此，與單刃刀具相比，其產(chǎn)生的磨削阻力要大數(shù)倍乃至百倍。m 的加工方法，是超精密加工技術(shù)中能夠兼顧加工精度、表面質(zhì)量和加工效率的加工手段。m 的微薄壁結(jié)構(gòu)，采用快速伺服刀架還加工出具有微反光面陣列的集成鏡片。m 的金字塔微棱鏡陣列和壁厚 181。微小結(jié)構(gòu)表面切削加工是超精密切削的一個新的研究方向，目前德國和日本在該領(lǐng)域表 2 幾種 典型的超精密機床技術(shù)性能指標(biāo) 22 的研究處于國際領(lǐng)先水平。由于金剛石刀具在切削黑色金屬如鋼材時磨損嚴(yán)重，因此在黑色金屬的超精密切削加工中也可以采用高性能陶瓷刀具、 TiN、 CBN、 金剛石涂層的硬質(zhì)合金刀具以及 CBN 刀片，但由于其加工表面質(zhì)量不如天然金剛石好， 僅用于表面質(zhì)量不十分嚴(yán)格的場合。m，生產(chǎn)中使用的高精度圓弧刃刀具均依賴于進口，價格昂貴。目前國外高精度圓弧刃金剛石刀具的刃磨水平最高已達(dá)到數(shù)納米。超精密切削用刀具材料目前均采用天然單晶金剛石。最小切削厚度取決于金剛石刀具的切削刃鈍圓半徑，切削刃鈍圓半徑越小，則最小切削厚度越小。 超精密切削技術(shù) 圖 10 目前 各種超精密加工方法的精度范圍 21 超精密切削是特指采用金剛石等超硬材料作為刀具的切削加工技術(shù)， 其加工表面粗糙度 Ra 可達(dá)到幾十納米，包括超精密車削、鏜削、銑削及復(fù)合切削 (超聲波振動車削加工技術(shù)等 )。目前美國超精密機床的水平最高，不僅有不少工廠生產(chǎn)中小型超精密機床，而且由于國防和尖端技術(shù)的需要，研發(fā)了大型超精密機床，其代表是 LL 國家實驗室于 1983～ 1984 年研制成功的 DTM3 和 LODTM 大型金剛石超精密車床，這兩臺機床是目前為止世界公認(rèn)的最高水平的大型超精密機床。目前超精密機床已達(dá)到了很高的水平。超精密機床技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展成為一項綜合性的系統(tǒng)工程，其發(fā)展 綜合利用了基礎(chǔ)理論 (包括切削機理、懸浮理論等 )、關(guān)鍵單元部件技術(shù)、相關(guān)功能器件技術(shù)、刀具技術(shù)、計量與測試分析技術(shù)、誤差處理技術(shù)、切削工藝技術(shù)、運動控制技術(shù)和可重構(gòu)技術(shù)、環(huán)境技術(shù)等。 超精密機床 超精密機床是實現(xiàn)超精密加工的首要基礎(chǔ)條件。以超精密加工技術(shù)為支撐的高性能武器，對現(xiàn)代戰(zhàn)爭20 的進程及結(jié)果發(fā)揮了決定性的作用。 圖 10 給出了目前各種典型超精密加工方法的加工精度范圍。從加工精度、加工質(zhì)量和加工 效率角度對先進的具有代表性的超精密加工機床、超精密切削、超精密磨削和超精密拋光技術(shù)進行重點評述和比較。隨著對產(chǎn)品質(zhì)量和多樣化的要求日益提高，對超精密加工提出更多、更高的要求。利用 3D 打印技術(shù)制造了發(fā)動機上非承力件、靜子件零件，但零件使用的力學(xué)性能正在積極地評估，同時，使用 3D 打印技術(shù)制造發(fā)動機轉(zhuǎn)子零件、承力件等也開展了廣泛的研究工作。同時，還與波音公司、空客集團和賽峰集團合作，為波音等提供 3D 打印的發(fā)動機原型機，用于飛行測試。 3D 打印技術(shù)使制造技術(shù)和加工理念發(fā)生了“革命性”的變化。3D 打印也稱增材制造， 集成 CAD、 CAM、粉末冶金、激光加工等多項技術(shù)。在研制 F119 發(fā)動機過程中，普惠公司研制連續(xù) SiC 纖維增強鈦基復(fù)合材料寬弦風(fēng)扇葉片。 2021 年 7 月美國 FAA 發(fā)布了《運輸類飛機鳥撞要求》的通告，此要求的發(fā)布不僅對未來航空發(fā)動機的防鳥撞、 防外物打傷提出了具體的要求和規(guī)定， 同時又為發(fā)動機新材料新結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的開展指明了又一新的研究方向。國內(nèi)自適應(yīng)加工技術(shù)在航空發(fā)動機精鍛 /輥軋葉片加工、 損傷葉片修復(fù)和線性摩擦焊接整體葉盤加工中等到成功應(yīng)用，雖然自適應(yīng)加工技術(shù)在理論和實踐上都取得了突破和發(fā)展，但是自適應(yīng)加工19 技術(shù)的工程化應(yīng)用仍是航空發(fā)動機制造研究的熱點技術(shù)。發(fā)動機葉片批量產(chǎn)中，高效高質(zhì)量葉片進排氣邊加 工的關(guān)鍵工藝問題仍未徹底解決。進排氣邊也是葉片缺陷易發(fā)部位和鈦合金缺陷敏感區(qū)，大量的發(fā)動機失效事件都是葉片進排氣邊加工缺陷造成的。國內(nèi)，北京航空材料研究院已研制了 多種航空發(fā)動機粉末渦輪盤，解決了先進航空發(fā)動機粉末渦輪盤的關(guān)鍵制造技術(shù)難題， 但粉末渦輪盤工程化制造問題還未徹底解決。粉末渦輪盤的制造包括材料研制、母合金熔煉、粉末制備與處理、熱等靜壓、等溫鍛造、熱處理，以及高精度檢測與評價等一系列關(guān)鍵制造技術(shù)，它承載著先進航空發(fā)動機制造不可或缺的關(guān)鍵制造技術(shù)。 粉末渦輪盤制造技術(shù) 航空發(fā)動機渦輪盤承受著高溫和高應(yīng)力的疊加作用，工作條件苛刻，制備工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大，成為我國發(fā)動機發(fā)展的 難點之一。我國航空發(fā)動機制造技術(shù)落后，國內(nèi)軸承制造企業(yè)的生產(chǎn)能力和研制水平， 在短期根本無法提供適合先進航空發(fā)動機使用的高端軸承。高端軸承的研制和生產(chǎn)與接觸力學(xué)、潤滑理論、摩擦學(xué)等學(xué)科交叉及疲勞與破壞、熱處理與材料組織等基礎(chǔ)研究密切相關(guān)，同時還必須解決設(shè)計、 材料、 制造、制造裝備、檢測與試驗、油脂及潤滑等環(huán)節(jié)大量的技術(shù)難題。 高端軸承制造技術(shù) 圖 8 商用航空發(fā)動機 高壓壓氣機第一級整體葉盤 圖 9 空心 風(fēng)扇葉片及內(nèi)部三角形結(jié)構(gòu) 18 軸承是航空發(fā)動機的關(guān)鍵零部件之一，軸承在以每分鐘上萬轉(zhuǎn)高速長時間運轉(zhuǎn)的同時，還要承受發(fā)動機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的巨大離心力和各種形式的擠壓應(yīng)力、摩擦與超高溫作用。我國三角形桁架結(jié)構(gòu)的空心風(fēng)扇葉片制造技術(shù)也取得突破（圖 9 為空心風(fēng)扇葉片及內(nèi)部三角形結(jié)構(gòu)），但要滿足工程化應(yīng)用還需開展大量的強度、振動、疲勞試驗和工藝優(yōu)化研究工作。羅公司研制的三角形桁架結(jié)構(gòu)的空心風(fēng)扇葉片是對原蜂窩夾芯葉片的改進，羅高性能航空發(fā)動機風(fēng)扇均采用寬弦、 無凸肩、空心風(fēng)扇葉片。圖 8 為我國制造的商用航空發(fā)動機高壓壓氣機第一級整體葉盤。其中，插銑開槽加工工藝、對稱螺旋銑削葉型精銑加工工藝、葉片前后緣加工誤差補償技術(shù)和整體葉