第一篇：ERP技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢（范文模版）

ERP技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

肖君雄信A091102號

摘要：

信息技術(shù)的迅速發(fā)展大大加快了制造企業(yè)的現(xiàn)代化與信息化的進(jìn)程。制造業(yè)信息化已成為全球化的發(fā)展趨勢。以企業(yè)資源計(jì)劃ERP為代表的管理數(shù)字化是制造業(yè)信息化技術(shù)特點(diǎn)的重要體現(xiàn)，也是我國制造業(yè)信息化工程的重要方面。

信息技術(shù)的迅速發(fā)展大大加快了制造企業(yè)的現(xiàn)代化與信息化的進(jìn)程。制造業(yè)信息化已成為全球化的發(fā)展趨勢。以企業(yè)資源計(jì)劃ERP（ERP：Enterprise Resource Planning）為代表的管理數(shù)字化是制造業(yè)信息化技術(shù)特點(diǎn)的重要體現(xiàn)，也是我國制造業(yè)信息化工程的重要方面。計(jì)算機(jī)技術(shù)與管理科學(xué)的結(jié)合促進(jìn)了現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)的形成。企業(yè)管理涉及企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略、經(jīng)營目標(biāo)、組織與文化、制造資源、資金與成本、技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃與控制、供應(yīng)鏈與企業(yè)協(xié)同等方面。現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)基于現(xiàn)代企業(yè)管理模式，在資源集成、信息集成、功能集成、過程集成和企業(yè)間集成基礎(chǔ)上，通過集成化管理與決策信息系統(tǒng)支持企業(yè)全面、合理、系統(tǒng)地管理生產(chǎn)和經(jīng)營過程，可以最大限度地發(fā)揮企業(yè)內(nèi)外部資源、技術(shù)和人員的作用，大幅度提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭力。

作為集成化的企業(yè)管理信息系統(tǒng)，企業(yè)資源計(jì)劃ERP是計(jì)算機(jī)技術(shù)與企業(yè)管理技術(shù)結(jié)合的杰作。近年來，越來越多的企業(yè)采用ERP和CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)等先進(jìn)技術(shù)，提高了企業(yè)的整體效率和市場競爭能力。

本課題的目的是旨在通過對ERP發(fā)展現(xiàn)狀的調(diào)查和研究，闡述ERP在企業(yè)發(fā)展中的重要性，找出ERP發(fā)展存在的問題額疑惑，眺望未來的前景，以及ERP的發(fā)展方向，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)ERP的優(yōu)越性和必要性

關(guān)鍵字：ERP；ERP發(fā)展過程；ERP發(fā)展趨勢

ERP的發(fā)展過程

ERP發(fā)展階段管理思想技術(shù)特點(diǎn)

ERP管理思想與技術(shù)經(jīng)歷了30多年的發(fā)展變革，從物料需求計(jì)劃MRP（Material Requirement Planning）到制造資源計(jì)劃MRPII（Manufacturing Resource Planning），再進(jìn)一步發(fā)展到企業(yè)資源計(jì)劃ERP，逐漸成熟。ERP技術(shù)大致上經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段： a.20世紀(jì)60年代，早期的MRP是基于物料庫存計(jì)劃管理的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。MRP系統(tǒng)的目標(biāo)是：圍繞所要生產(chǎn)的產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)在正確的時(shí)間、正確的地點(diǎn)、按照規(guī)定的數(shù)量得到真正需要的物料；通過按照各種物料真正需要的時(shí)間來確定訂貨與生產(chǎn)日期，以避免造成庫存積壓。

b.20世紀(jì)70年代，MRP經(jīng)過發(fā)展形成了閉環(huán)的MRP生產(chǎn)計(jì)劃與控制系統(tǒng)。MRP基本原理是，將企業(yè)產(chǎn)品中的各種物料分為獨(dú)立物料和相關(guān)物料，并按時(shí)間段確定不同時(shí)期的物料需求；基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的物料需求組織生產(chǎn)，根據(jù)產(chǎn)品完工日期和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)規(guī)定生產(chǎn)計(jì)劃；從而解決庫存物料訂貨與組織生產(chǎn)問題。MRP以物料為中心的組織生產(chǎn)模式體現(xiàn)了為顧客服務(wù)、按需定產(chǎn)的宗旨，計(jì)劃統(tǒng)一且可行，并且借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對生產(chǎn)的閉環(huán)控制。

c.20世紀(jì)70年代末和80年代初，物料需求計(jì)劃MRP經(jīng)過發(fā)展和擴(kuò)充逐步形成了制造資源計(jì)劃MRP Ⅱ的生產(chǎn)管理方式。在MRP Ⅱ中，包括人工、物料、設(shè)備、能源、市場、資金、技術(shù)、空間、時(shí)間等制造資源都被考慮進(jìn)來。MRP Ⅱ的基本思想是：基于企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)制定生產(chǎn)計(jì)劃，圍繞物料轉(zhuǎn)化組織制造資源，實(shí)現(xiàn)按需要按時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)。MRP Ⅱ主要環(huán)節(jié)涉及：經(jīng)營規(guī)劃、銷售與運(yùn)作計(jì)劃、主生產(chǎn)計(jì)劃、物料清單與物料需求計(jì)劃、能力需求計(jì)劃、車間作業(yè)管理、物料管理(庫存管理與采購管理)、產(chǎn)品成本管理、財(cái)務(wù)管理等。從一定意義上講，MRP Ⅱ系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了物流、信息流與資金流在企業(yè)管理方面的集成。由于MRP Ⅱ系統(tǒng)能為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營提供一個(gè)完整而詳盡的計(jì)劃，可使企業(yè)內(nèi)各部門的活動(dòng)協(xié)調(diào)一致，形成一個(gè)整體，它能提高企業(yè)的整體效率和效益。

d.20世紀(jì)90年代以來，MRPⅡ經(jīng)過進(jìn)一步發(fā)展完善，形成了企業(yè)資源計(jì)劃ERP系統(tǒng)。與MRPⅡ相比，ERP除了包括和加強(qiáng)了MRPⅡ各種功能之外，更加面向全球市場，功能更為強(qiáng)大，所管理的企業(yè)資源更多，支持混合式生產(chǎn)方式，管理覆蓋面更寬，并涉及了企業(yè)供應(yīng)鏈管理，從企業(yè)全局角度進(jìn)行經(jīng)營與生產(chǎn)計(jì)劃，是制造企業(yè)的綜合的集成經(jīng)營系統(tǒng)。ERP所采用的計(jì)算機(jī)技術(shù)也更加先進(jìn)，形成了集成化的企業(yè)管理軟件系統(tǒng)。

ERP技術(shù)特點(diǎn)

ERP也代表了當(dāng)前集成化企業(yè)管理軟件系統(tǒng)的最高技術(shù)水平。ERP技術(shù)及系統(tǒng)特點(diǎn)包括：

（1）ERP更加面向市場，面向經(jīng)營，面向銷售，能夠?qū)κ袌隹焖夙憫?yīng)；它將供應(yīng)鏈管理功能包含了進(jìn)來，強(qiáng)調(diào)了供應(yīng)商、制造商與分銷商間的新的伙伴關(guān)系；并且支持企業(yè)后勤管理。

（2）ERP更強(qiáng)調(diào)企業(yè)流程與工作流，通過工作流實(shí)現(xiàn)企業(yè)的人員、財(cái)務(wù)、制造與分銷間的集成，支持企業(yè)過程重組。

（3）ERP更多地強(qiáng)調(diào)財(cái)務(wù)，具有較完善的企業(yè)財(cái)務(wù)管理體系；這使得價(jià)值管理概念得以實(shí)施，資金流與物流、信息流更加有機(jī)地結(jié)合。

（4）ERP較多地考慮人因素作為資源在生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)劃中的作用，也考慮了人的培訓(xùn)成本等。

（5）在生產(chǎn)制造計(jì)劃中，ERP支持MRP II 與JIT的混合生產(chǎn)管理模式，也支持多種生產(chǎn)方式(離散制造、連續(xù)流程制造等)的管理模

式。

（6）ERP采用了最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)，如客戶/服務(wù)器分布式結(jié)構(gòu)、瀏覽/服務(wù)器結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、軟構(gòu)件技術(shù)、多數(shù)據(jù)庫集成、圖形用戶界面、第四代語言及輔助工具等等，支持INTERNET/INTRANET/EXTRANET、電子商務(wù)、電子數(shù)據(jù)交換EDI，還能實(shí)現(xiàn)不同平臺間的互操作。

此外，還有的ERP系統(tǒng)包括了金融投資管理、質(zhì)量管理、運(yùn)輸管理、項(xiàng)目管理、法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)、過程控制等補(bǔ)充功能。這使得企業(yè)的物流、信息流與資金流更加有機(jī)地集成。它能更好地支持企業(yè)經(jīng)營管理各方面的集成；并將給企業(yè)帶來更廣泛、更長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。應(yīng)當(dāng)說，ERP是以ERP管理思想為核心的、以ERP管理軟件與相關(guān)人機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代企業(yè)管理系統(tǒng)。

ERP發(fā)展趨勢

ERP發(fā)展方向

由于ERP代表了當(dāng)代的先進(jìn)企業(yè)管理模式與技術(shù)，并能夠解決企業(yè)提高整體管理效率和市場競爭力問題，近年來ERP系統(tǒng)在國內(nèi)外得到了廣泛推廣應(yīng)用。隨著信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，企業(yè)對于ERP的需求日益增加，進(jìn)一步促進(jìn)了ERP技術(shù)向新一代ERP或后ERP的發(fā)展。

推動(dòng)ERP發(fā)展有多種因素：全球化市場的發(fā)展與多企業(yè)合作經(jīng)營生產(chǎn)方式的出現(xiàn)使得ERP將支持異地企業(yè)運(yùn)營、異種語言操作和異種貨幣交易；企業(yè)過程重組及協(xié)作方式的變化使得ERP支持基于全球范圍的可重構(gòu)過程的供應(yīng)鏈及供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；制造商需要應(yīng)對新生產(chǎn)與經(jīng)營方式的靈活性與敏捷性使得ERP也越來越靈活的適應(yīng)多種生產(chǎn)制造方式的管理模式；越來越多的流程工業(yè)企業(yè)應(yīng)用也從另一個(gè)方面促進(jìn)了ERP的發(fā)展。計(jì)算機(jī)新技術(shù)的不斷出現(xiàn)將會為ERP提供越來越靈活與強(qiáng)功能的軟硬件平臺，多層分布式結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、中間件技術(shù)與INTERNET的發(fā)展會使ERP的功能與性能迅速提高。ERP市場的巨大需求大大刺激ERP軟件業(yè)的快速發(fā)展。

未來ERP技術(shù)的發(fā)展方向和趨勢是：

A.ERP與客戶關(guān)系管理CRM(CUSTOMER RELATIONSHIP MANAGEMENT)的進(jìn)一步整合：ERP將更加面向市場和面向顧客，通過基于知識的市場預(yù)測、訂單處理與生產(chǎn)調(diào)度、基于約束調(diào)度功能等進(jìn)一步提高企業(yè)在全球化市場環(huán)境下更強(qiáng)的優(yōu)化能力；并進(jìn)一步與客戶關(guān)系管理CRM結(jié)合，實(shí)現(xiàn)市場、銷售、服務(wù)的一體化，使CRM的前臺客戶服務(wù)與ERP后臺處理過程集成，提供客戶個(gè)性化服務(wù)，使企業(yè)具有更好的顧客滿意度。

B.ERP與電子商務(wù)、供應(yīng)鏈SCM、協(xié)同商務(wù)的進(jìn)一步整合：ERP將面向協(xié)同商務(wù)（COLLABORATIVE COMMERCE），支持企業(yè)與貿(mào)易共同體的業(yè)務(wù)伙伴、客戶之間的協(xié)作，支持

數(shù)字化的業(yè)務(wù)交互過程；ERP供應(yīng)鏈管理功能將進(jìn)一步加強(qiáng)，并通過電子商務(wù)進(jìn)行企業(yè)供需協(xié)作，如汽車行業(yè)要求 ERP的銷售和采購模塊支持用電子商務(wù)或EDI實(shí)現(xiàn)客戶或供應(yīng)商之間的電子訂貨和銷售開單過程；ERP將支持企業(yè)面向全球化市場環(huán)境，建立供應(yīng)商、制造商與分銷商間基于價(jià)值鏈共享的新伙伴關(guān)系，并使企業(yè)在協(xié)同商務(wù)中做到過程優(yōu)化、計(jì)劃準(zhǔn)確、管理協(xié)調(diào)。

c.ERP與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM(Product Data Management)的整合：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 PDM將企業(yè)中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造全過程的各種信息、產(chǎn)品不同設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)和文檔組織在統(tǒng)一的環(huán)境中。近年來ERP軟件商紛紛在ERP系統(tǒng)中納入了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM功能或?qū)崿F(xiàn)與PDM系統(tǒng)的集成，增加了對設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、過程、文檔的應(yīng)用和管理，減少了 ERP龐大的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作量，并進(jìn)一步加強(qiáng)了企業(yè)管理系統(tǒng)與CAD、CAM系統(tǒng)的集成，進(jìn)一步提高了企業(yè)的系統(tǒng)集成度和整體效率。

d.ERP與制造執(zhí)行系統(tǒng)MES(Manufacturing Executive System)的整合：為了加強(qiáng)ERP對于生產(chǎn)過程的控制能力，ERP將與制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、車間層操作控制系統(tǒng)SFC更緊密的結(jié)合，形成實(shí)時(shí)化的ERP/MES/SFC系統(tǒng)。該趨勢在流程工業(yè)企業(yè)的管控一體化系統(tǒng)中體現(xiàn)得最為明顯。

e.ERP與工作流管理系統(tǒng)的進(jìn)一步整合：全面的工作流規(guī)則保證與時(shí)間相關(guān)的業(yè)務(wù)信息能夠自動(dòng)地在正確時(shí)間傳送到指定的地點(diǎn)。ERP的工作流管理功能將進(jìn)一步增強(qiáng)，通過工作流實(shí)現(xiàn)企業(yè)的人員、財(cái)務(wù)、制造與分銷間的集成，并能支持企業(yè)經(jīng)營過程的重組，也使 ERP的功能可以擴(kuò)展到辦公自動(dòng)化和業(yè)務(wù)流程控制方面。

f.加強(qiáng)數(shù)據(jù)倉庫和聯(lián)機(jī)分析處理OLAP功能：為了企業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)的管理與決策，ERP將數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘和聯(lián)機(jī)分析處理OLAP等功能集成進(jìn)來，為用戶提供企業(yè)級宏觀決策的分析工具集。

g.ERP系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)性：為了適應(yīng)企業(yè)的過程重組和業(yè)務(wù)變化，人們越來越多地強(qiáng)調(diào)ERP軟件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)性。為此，ERP系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模工具、系統(tǒng)快速配置工具、系統(tǒng)界面封裝技術(shù)、軟構(gòu)件技術(shù)等均被采用。ERP系統(tǒng)也引入了新的模塊化軟件、業(yè)務(wù)應(yīng)用程序接口、逐個(gè)更新模塊增強(qiáng)系統(tǒng)等概念，ERP的功能組件被分割成更細(xì)的構(gòu)件以便進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)。

h.ERP軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)和集成技術(shù)：ERP將以客戶/服務(wù)器、瀏覽器/服務(wù)器分布式結(jié)構(gòu)、多數(shù)據(jù)庫集成與數(shù)據(jù)倉庫、XML、面向?qū)ο蠓椒ê虸nternet/Extranet、軟構(gòu)件與中間件技術(shù)等為軟件實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)，并采用EAI應(yīng)用服務(wù)器、XML等作為ERP系統(tǒng)的集成平臺與技術(shù)。

ERP的不斷發(fā)展與完善最終將促進(jìn)基于Internet/Extranet的支持全球化企業(yè)合作與敏捷虛擬企業(yè)運(yùn)營的集成化經(jīng)營管理系統(tǒng)的產(chǎn)生和不斷發(fā)展。

結(jié)論

ERP 系統(tǒng)從60 年代發(fā)展至今，已經(jīng)有了很多商品化產(chǎn)品，各大廠商及一些專門機(jī)構(gòu)對ERP 系統(tǒng)的研究不斷取得輝煌成果。然而，ERP 系統(tǒng)所涉及的管理和技術(shù)領(lǐng)域始終有著無數(shù)具有挑戰(zhàn)性的難題。

在ERP系統(tǒng)方面全面采用基于CORBA 的組件對象結(jié)構(gòu)，對目前為止尚未完成的功能進(jìn)一步投入設(shè)計(jì)開發(fā)，這將是以后為之努力奮斗的目標(biāo)。ERP 關(guān)鍵技術(shù)方面還有許多需要繼續(xù)研究的工作，如ERP 系統(tǒng)如何更好實(shí)現(xiàn)與企業(yè)其它信息系統(tǒng)集成，在徹底整合對象數(shù)據(jù)和關(guān)系數(shù)據(jù)方面做到真正適用易用；在車間調(diào)度算法研究方面，除了計(jì)算速度外還應(yīng)該考慮更為優(yōu)化的算法；數(shù)據(jù)倉庫與人工智能的應(yīng)用，進(jìn)一步系統(tǒng)的研究工作還有待更多的努力；Internet 應(yīng)用成為必然的發(fā)展趨勢，EDI、電子商務(wù)等與ERP 系統(tǒng)的集成應(yīng)用要求ERP 系統(tǒng)具備更好的開放和標(biāo)準(zhǔn)化接口；在ERP 軟件應(yīng)用方面，如何采用更好的實(shí)施方案，以推動(dòng)企業(yè)成功應(yīng)用ERP系統(tǒng)，這是一項(xiàng)艱巨的工程。

[外文期刊] C.WANGL.XUX.LIUX.QIN《International Journal of Production Research》, EISCI2005 18

Thomas H.Davenport 《Putting the Enterprise Into the Enterprise System》

第二篇：歐洲煉鋼技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

歐洲煉鋼技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2012年，27個(gè)歐盟國家的產(chǎn)量為1.685億噸，其中有19個(gè)國家年粗鋼產(chǎn)量超過300萬噸。這些國家主要的工藝路線是轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼，其中轉(zhuǎn)爐煉鋼比例為58.3%，電爐煉鋼為41.7%。但各國工藝路線區(qū)別很大。意大利和西班牙電爐煉鋼比例超過2/3，盧森堡、葡萄牙和斯洛文尼亞這一比例達(dá)到100%。與此相反，在奧地利、荷蘭、捷克、斯洛伐克和匈牙利，轉(zhuǎn)爐煉鋼比例超過90%。在德國，電爐煉鋼比例占32%，轉(zhuǎn)爐煉鋼比例占68%。

轉(zhuǎn)爐與電爐：結(jié)合顯優(yōu)勢

相比于電爐煉鋼，轉(zhuǎn)爐煉鋼具有更大規(guī)模生產(chǎn)特定鋼種的能力。精細(xì)的鋼種用于供應(yīng)扁平材及長材產(chǎn)品、半成品、線材、熱軋卷和冷軋卷的生產(chǎn)使用。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝主要分為3種：頂吹LD爐、底吹BOP爐、為了增加廢鋼比例的頂?shù)讖?fù)吹Q-BOP爐。

1952年~2007年，底吹BOP轉(zhuǎn)爐粗鋼產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于頂吹LD轉(zhuǎn)爐粗鋼產(chǎn)量。許多優(yōu)化LD轉(zhuǎn)爐的工藝和裝備技術(shù)使其在世界范圍內(nèi)得到廣泛使用，其中包括改善工藝自動(dòng)化的副槍技術(shù)、實(shí)現(xiàn)出鋼溫度和成分命中的動(dòng)態(tài)工藝模型的發(fā)展、各種形式的出鋼擋渣系統(tǒng)和通過爐底透氣磚噴吹惰性氣體攪拌熔池實(shí)現(xiàn)頂?shù)讖?fù)吹。

底吹轉(zhuǎn)爐改善了爐渣熔池反應(yīng)和脫碳效果。在出鋼時(shí)具有相似碳含量的情況下，相比于LD轉(zhuǎn)爐，BOP轉(zhuǎn)爐渣中鐵含量降低。

可生產(chǎn)多樣性鋼種是轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼的共同特征。較少種類的高品質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼、耐腐蝕耐熱鋼和工具鋼多采用電爐生產(chǎn)。許多化學(xué)元素可以當(dāng)作合金原料用于生產(chǎn)多種市場所需的鋼材產(chǎn)品以滿足客戶要求。1980年~2011年，歐盟國家電爐煉鋼產(chǎn)粗鋼比例從20%增長到42%，增幅超過1倍。可持續(xù)發(fā)展是這些數(shù)字背后的驅(qū)動(dòng)力，因?yàn)楦鞣N級別廢鋼的循環(huán)利用是電爐煉鋼的重要任務(wù)。此外，電爐煉鋼相對于長流程煉鋼來說也減少了CO2的絕對和相對排放量。

在德國，28座電爐中有3座是直流電爐，分別位于翁特威倫博恩、派尼和喬治瑪林。直流電爐主要具有低噪音、低電耗、長爐齡、對電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)點(diǎn)。

就電爐煉鋼流程來說，伊斯肯德倫MKK冶金公司擁有300噸容量的電爐（交流電），東京鋼鐵公司擁有420噸容量的電爐（直流電）。這些電爐煉鋼廠粗鋼年產(chǎn)能達(dá)到250萬噸，接近中等規(guī)模轉(zhuǎn)爐煉鋼廠的產(chǎn)能水平。

Conarc工藝代表了轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼技術(shù)的結(jié)合。根據(jù)原材料的不同，兩個(gè)獨(dú)立的熔池可以同時(shí)冶煉或者分別作為轉(zhuǎn)爐和電爐冶煉。原材料可從全鐵水到全廢鋼變化，充分考慮原材料的靈活性是Conarc工藝的特點(diǎn)。

采取改善轉(zhuǎn)爐傳感器技術(shù)和工藝建模等措施的目的在于增加轉(zhuǎn)爐的有效性及保證轉(zhuǎn)爐在換襯和緩沖期的安全準(zhǔn)確維護(hù)。此外，其也有助于改善能量利用率、二次燃燒率、轉(zhuǎn)爐爐氣回收和增加原料廢鋼比等。但是，電爐煉鋼爐氣利用仍然是一個(gè)重要問題。

因?yàn)楦咂焚|(zhì)廢鋼數(shù)量的有限性限制了電爐煉鋼生產(chǎn)粗鋼比例的提升，所以電爐熔化廢鋼和海綿鐵、轉(zhuǎn)爐冶煉鐵水、化石燃料熔煉廢鋼等復(fù)合工藝得到發(fā)展。

目前，用氣體作為還原劑已經(jīng)不僅限于研究階段，奧鋼聯(lián)在德克薩斯投資了新的熱壓塊鐵廠。一些地區(qū)的天然氣價(jià)格較低，使得這項(xiàng)技術(shù)具有重要意義。

爐外精煉：精細(xì)靈活

轉(zhuǎn)爐煉鋼廠典型的爐外精煉工藝開始于出鋼過程中加入合金元素。LF爐可以用電作為能源對鋼液進(jìn)行加熱，這給煉鋼工人帶來了許多便利且具有其他優(yōu)點(diǎn)：①出于工藝考慮可以降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度，②可以延長轉(zhuǎn)爐爐襯壽命，③使加入大量合金原料成為可能。

加熱鋼液也可以在HALT或者CAS-OB通過鋁脫氧放熱實(shí)現(xiàn)。VD/VOD或者RH可以進(jìn)行脫氣和脫碳。在鋼包脫氣過程中，利用適宜的爐渣條件可以將鋼中硫含量降至最低值。而RH爐為脫碳提供了最適宜的條件。

鋼種的多樣性和客戶的需求導(dǎo)致爐外精煉的工藝路線比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼都是如此，其中考慮到了煉鋼、攪拌、RH和VD/VOD脫氣、LF和化學(xué)升溫等因素。實(shí)際工藝路線的選擇由冶金需求決定，可以同時(shí)采取多種工藝路線，而且這些工藝路線互相關(guān)聯(lián)。因此，煉鋼廠的調(diào)度安排變得越來越重要，這也對工人操作水平和設(shè)備有了更高的要求。

客戶需求和產(chǎn)品種類決定了所需要的爐外精煉裝備。通常來講，滿足殘余元素或者微量元素的下限與生產(chǎn)有合金元素上限的鋼種是兩個(gè)不同的任務(wù)和工藝。此外，從不同元素的需求來看，LF爐的關(guān)鍵地位是顯而易見的。鋼種合金元素總體含量越高，采用LF精煉就越重要。這是由于工藝所允許的溫度上限有要求，煉鋼時(shí)輸入鋼液的能量不能保證添加大量合金元素的需求。

自20世紀(jì)50年代裝備了第一臺爐外精煉設(shè)備以來，人們付出了巨大的努力推動(dòng)精細(xì)冶煉工序的發(fā)展，這也可以從鋼中殘余元素最低值要求的變化看出：1960年，鋼中[C]、[S]、[N]、[O]、[H]含量總和為600ppm，到2010年，這一值降低到了70ppm。顯然，這一數(shù)值已經(jīng)沒有必要再向更低的水平發(fā)展了。

現(xiàn)在，爐外精煉的主要類型有VD/VOD和RH。采用RH工藝，鋼液終點(diǎn)碳含量僅為采用VD/VOD工藝終點(diǎn)碳含量的1/3。另一方面，由于VD可以優(yōu)化爐渣成分進(jìn)行脫硫，鋼中硫含量約為RH的1/4。因此，VD在中厚板和管線鋼的生產(chǎn)中扮演著重要角色。

從歐洲1990年~2010年每5年中新建成的脫氣裝置可以看出，主要趨勢是在轉(zhuǎn)爐煉鋼廠裝備RH，在電爐煉鋼廠裝備VD/VOD。但是，也有不同工序的不同組合。大約50%的RH使用的鋼包容量超過150噸，而大部分VD/VOD使用的鋼包容量都小于150噸。

對LF工藝技術(shù)來說，可以總結(jié)出以下趨勢：轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)高合金鋼種是需要LF爐的原因；LF爐可以降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度以降低鋼中磷含量，這也有利于延長爐襯壽命；開發(fā)出水冷銅元件可以避免結(jié)殼。

預(yù)期LF今后會在轉(zhuǎn)爐煉鋼中扮演重要的角色。煉鋼工藝需要更高的靈活性與更加精細(xì)鋼種數(shù)量的增加相結(jié)合，這給爐外精煉帶來了一個(gè)新挑戰(zhàn)。煉鋼物質(zhì)流的持續(xù)改善是另一個(gè)主要任務(wù)。在高合金鋼的生產(chǎn)中，合金系統(tǒng)必須升級到更大效率，同時(shí)保證更好的分析彈性。在線工藝建模的重要性已經(jīng)增加，光學(xué)檢測和攝像系統(tǒng)配合圖像分析軟件的應(yīng)用是此技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)趨勢。爐外精煉設(shè)備數(shù)量的穩(wěn)定增加和精細(xì)技術(shù)的投入使用，確保了該工藝操作的最大靈活性，從而有利于更好地滿足當(dāng)今和未來的市場需求。

連鑄：穩(wěn)中求“精”

比較7年間歐洲噸鋼研發(fā)投入與噸鋼附加值之間的關(guān)系和技術(shù)差別可看出，薄帶連鑄仍有很多問題。也就是說高研發(fā)投入?yún)s獲得低附加值。未來幾年工藝優(yōu)化的一個(gè)重要方向可能

是提升薄帶連鑄產(chǎn)品的附加值。薄板坯連鑄處于較好態(tài)勢，但是要獲得高附加值仍然需要高研發(fā)投入。

當(dāng)今95%的鋼材仍由傳統(tǒng)連鑄工藝生產(chǎn)，因?yàn)槠淠軌蛞暂^低的研發(fā)投入獲得較高的產(chǎn)品附加值。德國厚板廠商迪林格公司正準(zhǔn)備采用一種近終型連鑄工藝，旨在建造一臺可生產(chǎn)最大厚度500mm板坯的連鑄機(jī)以滿足客戶在厚板市場的需求，預(yù)計(jì)將在2014年投產(chǎn)。

薄板坯連鑄。自1984年紐科公司第一家薄板坯廠在克勞福茲維爾建成以來，這項(xiàng)技術(shù)在高質(zhì)量熱軋板卷的生產(chǎn)中扮演了重要的角色。薄板坯連鑄主要的優(yōu)勢在于相對低的能量消耗，約比傳統(tǒng)板坯連鑄-熱軋工藝低一半。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界薄板坯連鑄工藝產(chǎn)能總和達(dá)到8150萬噸。有44家工廠采用CSP工藝，有12家采用FTSC工藝，5家采用其他工藝，如DSP、ESP、ISP。這些技術(shù)在電爐煉鋼廠和轉(zhuǎn)爐煉鋼廠都有使用。這些工廠主要分布在歐洲和北美，也有的部分位于印度、韓國和中國。

目前，歐盟國家有7家薄板坯廠正在運(yùn)營，年產(chǎn)能達(dá)到900萬噸，分別采用ESP、ISP、CSP或DSP工藝。為使產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)最大化，這些廠不斷提高連鑄坯拉速。比如克雷莫納廠采用的ESP工藝，最高拉速可達(dá)到8.5m/min；土耳其伊斯肯德倫也有一家工廠采用FTSC工藝。

薄帶連鑄。為了生產(chǎn)厚度為1mm~5mm的近終型產(chǎn)品，雙輥薄帶連鑄工藝被開發(fā)出來。由于產(chǎn)品厚度降低，可以減少軋鋼機(jī)架數(shù)量，從而大幅縮短生產(chǎn)線。相對于傳統(tǒng)（厚板坯）連鑄-熱軋工藝，雙輥薄帶連鑄工藝能量消耗最多可降低90%；由于鋼液凝固時(shí)間為傳統(tǒng)連鑄的1/700，微觀組織也能得到改善，且可以避免微觀偏析和宏觀偏析，從而允許更高的殘余元素含量。在生產(chǎn)高錳和高鋁含量的鋼種時(shí)，薄帶連鑄具有極大的吸引力。

目前，主要有3家薄帶連鑄廠正在運(yùn)營。韓國浦項(xiàng)在2002年建成了一座類似的工廠用于生產(chǎn)不銹鋼和硅鋼。2002年，紐科公司在美國克勞福茲維爾建成一臺雙輥軋機(jī)，年產(chǎn)能54萬噸。此后，其又在美國布萊斯威爾建成了第2臺，生產(chǎn)的鋼種包括碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼。

一般來說，表面缺陷不能通過火焰清理和修磨去除，這是雙輥薄帶連鑄技術(shù)的主要問題。該技術(shù)在側(cè)板密封技術(shù)、邊緣板型控制、凝固過程控制和工藝收益率等方面還尚待改進(jìn)優(yōu)化。

德國扁鋼廠商薩爾茨基特公司在世界上首次實(shí)現(xiàn)了BCT薄帶連鑄工業(yè)化，相應(yīng)的試驗(yàn)工廠位于克勞斯塔爾大學(xué)。通過旋轉(zhuǎn)，鋼液從類似于中間包的容器中澆出，冷卻成鋼帶。初級冷卻主要在連鑄滾帶上進(jìn)行，凝固過程在惰性氣體氣氛下進(jìn)行。澆鑄成的鋼帶厚度在10mm~15mm之間。

相對于雙輥薄帶連鑄工藝來說，BCT薄帶連鑄工藝表面缺陷沒有那么嚴(yán)重，且具有偏析輕、在線軋制能耗低、軋鋼機(jī)架數(shù)量少等優(yōu)勢。同時(shí)，由于不用經(jīng)過彎曲和矯直，該工藝避免了熱致裂紋的發(fā)生，可專門用于高錳鋼的生產(chǎn)。

技術(shù)展望。在德國鋼鐵協(xié)會會員公司中，當(dāng)前連鑄技術(shù)的發(fā)展趨勢主要集中在提升工藝可靠性和工藝穩(wěn)定性、裝備模塊化和改善靈活性方面。對于傳統(tǒng)連鑄工藝的優(yōu)化策略是根據(jù)產(chǎn)品市場定位來確定進(jìn)一步發(fā)展的方向。短期來看，薄板坯連鑄工藝將會引起極大關(guān)注；長遠(yuǎn)來看，則必須發(fā)展精細(xì)的設(shè)備和工藝流程。然而，未來薄板坯連鑄的發(fā)展也要取決于技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)效益情況。

第三篇：關(guān)于制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢的調(diào)研報(bào)告

關(guān)于制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢的調(diào)研報(bào)告

院 系：姓 名：學(xué) 號：專 業(yè)：導(dǎo) 師：

1.前言........................................................................................................................................1 2.正文........................................................................................................................................1

2.1電視制導(dǎo).....................................................................................................................1 2.2紅外制導(dǎo).....................................................................................................................2 2.3激光制導(dǎo).....................................................................................................................3 2.4毫米波/微波尋的制導(dǎo)................................................................................................4 2.5光纖制導(dǎo).....................................................................................................................5 2.6地圖匹配制導(dǎo).............................................................................................................5 2.7全球定位系統(tǒng)（GPS）制導(dǎo).....................................................................................5 2.8慣性制導(dǎo).....................................................................................................................6 2.9程序制導(dǎo).....................................................................................................................6 2.10多?；驈?fù)合制導(dǎo).......................................................................................................6 3.總結(jié)........................................................................................................................................7

關(guān)于制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢的調(diào)研報(bào)告

1.前言

從 20 世紀(jì)90 年代以來爆發(fā)的幾場局部戰(zhàn)爭來看，精確制導(dǎo)武器呈不斷發(fā)展之勢，表現(xiàn)為精確制導(dǎo)武器更新迅速，使用量劇增。在海灣戰(zhàn)爭中，空對地精確制導(dǎo)武器還只是處于輔助地位，僅占全部投彈量的8%；在1995年的波黑戰(zhàn)爭中，精確制導(dǎo)武器的使用量提高到了60%；1998 年美國對伊拉克進(jìn)行的“沙漠之狐”空襲，空對地精確制導(dǎo)武器的使用數(shù)量上升到了70%；在科索沃戰(zhàn)爭中，精確制導(dǎo)武器占到了98%，發(fā)揮了主導(dǎo)作用；在伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍使用了800 余枚戰(zhàn)斧式巡航導(dǎo)彈和2萬余枚精確制導(dǎo)武器，占總彈藥量的80%以上。

精確制導(dǎo)武器是采用高精度探測、控制及制導(dǎo)技術(shù)，能夠有效從復(fù)雜背景中探測、識別并跟蹤目標(biāo)，從多個(gè)目標(biāo)中選擇攻擊對象并高精度命中其要害部位。精確制導(dǎo)武器與普通武器的根本區(qū)別在于它具有制導(dǎo)系統(tǒng)，制導(dǎo)系統(tǒng)的基本任務(wù)是確定飛行器與目標(biāo)的相對位置，在導(dǎo)彈攻擊目標(biāo)的過程中，負(fù)責(zé)導(dǎo)引和控制導(dǎo)彈按照預(yù)定的規(guī)律調(diào)整飛行姿態(tài)與飛行路線，并最終命中目標(biāo)。導(dǎo)彈命中目標(biāo)的概率主要取決于制導(dǎo)系統(tǒng)的工作，所以制導(dǎo)系統(tǒng)在整個(gè)飛行器控制系統(tǒng)中占有極重要的地位。

2.正文

因?yàn)榫_制導(dǎo)武器對射程內(nèi)的目標(biāo)如坦克、裝甲車、飛機(jī)、艦艇、雷達(dá)、橋梁、指揮中心等進(jìn)行攻擊時(shí)，具有很高的命中概率，所以在海灣戰(zhàn)爭和科索沃戰(zhàn)爭中，從戰(zhàn)略目標(biāo)到戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)，從軍事目標(biāo)到民用目標(biāo)，幾乎都遭到精確制導(dǎo)武器的打擊。

精確制導(dǎo)武器雖然制造成本高，但是由于它具有較高的命中率，通常用于攻擊高價(jià)值的重要目標(biāo)，因而具有較高的作戰(zhàn)效能。精確制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展與精確制導(dǎo)武器的發(fā)展和應(yīng)用密切相關(guān), 目前多種精確制導(dǎo)技術(shù)已發(fā)展成熟, 并已用于精確制導(dǎo)武器。

2.1電視制導(dǎo)

電視制導(dǎo)是利用電視攝像機(jī)捕獲、識別、定位目標(biāo)并由彈上或彈外設(shè)備形成控制指令導(dǎo)引導(dǎo)彈等武器飛向目標(biāo)的一種制導(dǎo)技術(shù)。由于利用目標(biāo)反射可見光，所以系統(tǒng)的角分辨率、制導(dǎo)精度高，而且便于鑒別真假目標(biāo)，不受電磁干擾。但

它只能在白天和能見度較好的條件下使用，且易受強(qiáng)光和煙霧彈的干擾。電視制導(dǎo)有兩種方式，一種是電視指令制導(dǎo)，另一種是電視尋的制導(dǎo)。電視指令制導(dǎo)是指導(dǎo)彈上的電視攝像機(jī)將所攝取的目標(biāo)圖像以電磁波的形式發(fā)送到制導(dǎo)站或載機(jī)，制導(dǎo)站或載機(jī)的操縱人員得到目標(biāo)的直觀圖像，從多個(gè)目標(biāo)中選取需要攻擊的目標(biāo)，同時(shí)形成制導(dǎo)控制指令發(fā)送給導(dǎo)彈，使它跟蹤并飛向所選定的目標(biāo)的制導(dǎo)方式。電視尋的制導(dǎo)是指由裝在導(dǎo)彈頭部的電視攝像機(jī)根據(jù)所攝取的目標(biāo)信息，利用彈上設(shè)備自動(dòng)跟蹤目標(biāo)并導(dǎo)引導(dǎo)彈等飛向目標(biāo)的制導(dǎo)方式。電視制導(dǎo)始于二戰(zhàn)期間，已是成熟技術(shù)，最早是美國研制的電視尋的制導(dǎo)的滑翔炸彈，還有首次在海灣戰(zhàn)爭中使用的AGM-65B 空地導(dǎo)彈。俄羅斯、以色列也有多種電視制導(dǎo)武器裝備部隊(duì)。隨著光電轉(zhuǎn)換器和大規(guī)模高速實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)的迅速發(fā)展，它已實(shí)用化，并朝著復(fù)合制導(dǎo)、自主尋的、高精度及智能化的方向發(fā)展。

2.2紅外制導(dǎo)

紅外制導(dǎo)是利用紅外探測器捕獲和跟蹤目標(biāo)自身輻射的能量來實(shí)現(xiàn)尋的制導(dǎo)的技術(shù)。

紅外制導(dǎo)是精確制導(dǎo)武器的一種十分重要的手段，分為紅外非成像制導(dǎo)（也叫點(diǎn)源制導(dǎo)）和紅外成像制導(dǎo)兩大類。紅外制導(dǎo)的發(fā)展已有近50年的歷史，從點(diǎn)源發(fā)展到成像，現(xiàn)在還向著智能化方向發(fā)展。紅外非成像制導(dǎo)技術(shù)就是利用紅外探測器捕獲和跟蹤目標(biāo)自身所輻射的紅外能量來實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)的一種技術(shù)手段，探測器是紅外導(dǎo)引頭中最關(guān)鍵的元件。第一代紅外導(dǎo)彈導(dǎo)引頭上采用的探測元件是不致冷的硫化鉛，它的缺點(diǎn)是作用距離近，導(dǎo)彈只能對目標(biāo)進(jìn)行尾追攻擊，而且受背景和氣象條件影響嚴(yán)重，抗干擾能力弱。代表型號為美國的“紅眼”，蘇聯(lián)的SAM-7地空導(dǎo)彈。第二代采用了能致冷的銻化銦元件，提高了抗干擾能力及作用距離，并使導(dǎo)引頭有更大的視角和跟蹤加速度，攻角可達(dá)270°。其代表型號為美國的“毒刺”及法國的“西北風(fēng)”等地空導(dǎo)彈。點(diǎn)源制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，體積小，價(jià)格低，角分辨率比雷達(dá)高1～2個(gè)數(shù)量級，不受無線電干擾的影響，可晝夜作戰(zhàn)，攻擊隱蔽性好。但它的正常工作受云、霧和煙塵的影響，并有可能被曳光彈、紅外誘餌、云層反射的陽光和其它熱源誘惑而偏離和丟失目標(biāo)，所以點(diǎn)源制導(dǎo)正在被成像制導(dǎo)取代。

紅外成像制導(dǎo)技術(shù)研究始于20世紀(jì)70年代。國外紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展中美國處于領(lǐng)先地位。紅外成像制導(dǎo)是利用紅外探測器探測目標(biāo)的紅外輻射，以捕獲目標(biāo)紅外圖像的制導(dǎo)技術(shù)，其圖像質(zhì)量與電視相近，可在電視制導(dǎo)系統(tǒng)難以工作的夜間和低能見度下作戰(zhàn)。與非成像制導(dǎo)技術(shù)相比，紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)具有更好的目標(biāo)識別能力和制導(dǎo)精度；與電視制導(dǎo)相比,紅外成像制導(dǎo)可晝夜工作，作用距離遠(yuǎn)，能識別目標(biāo)易損部位。缺點(diǎn)是對目標(biāo)本身的輻射或散射特性有較大的依賴性，需要在背景中將目標(biāo)信息檢測出來。紅外成像制導(dǎo)技術(shù)已成為制導(dǎo)技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向，紅外成像制導(dǎo)的成像方式有兩種，一種是光機(jī)掃描成像，另一種是凝視成像。凝視紅外焦平面陣列成像尋的制導(dǎo)系統(tǒng)是最有發(fā)展前途的紅外成像尋的制導(dǎo)方式，國外正在加速發(fā)展，其中中波凝視紅外成像制導(dǎo)的發(fā)展較快。凝視紅外成像制導(dǎo)與光機(jī)掃描紅外成像制導(dǎo)相比，前者有更高的靈敏度、精度、可靠性以及較低的成本。在美國空軍中期（2010年前）的制導(dǎo)技術(shù)計(jì)劃中，將利用微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和專用集成微型儀器（ASIM）技術(shù)把大規(guī)模探測單元和多波段復(fù)合探測器集成在一個(gè)基片上，研制高級紅外成像導(dǎo)引頭，這種導(dǎo)引頭類似蜻蜓復(fù)眼，可以大幅度提高制導(dǎo)精度、目標(biāo)分辨率和抗干擾性。

2.3激光制導(dǎo)

激光制導(dǎo)就是利用目標(biāo)反射的激光來探測、跟蹤目標(biāo)并控制導(dǎo)彈等武器飛向目標(biāo)的制導(dǎo)技術(shù)。激光具有單色性好、方向性強(qiáng)、能量集中等物理特點(diǎn)，從而使激光制導(dǎo)具有制導(dǎo)精度高，目標(biāo)分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。但激光光束易受云、霧和煙塵的影響，不能全天候使用。激光制導(dǎo)武器，按照其采用的制導(dǎo)方式不同，通常可分為激光波束制導(dǎo)和激光尋的制導(dǎo)。激光波束制導(dǎo)就是導(dǎo)彈發(fā)射后沿激光發(fā)射機(jī)照射目標(biāo)的激光束飛行，按導(dǎo)彈偏離波束中心的偏差形成控制指令，導(dǎo)引導(dǎo)彈飛向目標(biāo)的制導(dǎo)技術(shù)，適合于短程作戰(zhàn)使用。激光尋的制導(dǎo)是指彈外或彈上激光束照射在目標(biāo)上，彈上的激光尋的器接收目標(biāo)漫反射的激光信息捕獲、跟蹤目標(biāo)，并控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo)的制導(dǎo)技術(shù)。按照激光源所在位置的不同，激光尋的制導(dǎo)又可分為兩種，即激光半主動(dòng)式尋的制導(dǎo)和激光主動(dòng)式尋的制導(dǎo)。半主動(dòng)式尋的制導(dǎo)是指尋的器在彈上，而激光源在彈外的載體上，是目前常用的制導(dǎo)方式。主動(dòng)式激光尋的制導(dǎo)是指激光源和尋的器均安裝在彈上，導(dǎo)彈發(fā)射后能主動(dòng)尋找目標(biāo)，缺點(diǎn)是電源設(shè)備大而重，激光成像掃描速度較慢，目前還沒有用于實(shí)戰(zhàn)。隨著時(shí)間的推移和技術(shù)的發(fā)展，今后的激光制導(dǎo)武器應(yīng)該向發(fā)射后不管的主動(dòng)式激光制導(dǎo)方式方向發(fā)展,智能地自動(dòng)探測、識別、跟蹤，直到命中目標(biāo)，并可以實(shí)施全天候、隱身化作戰(zhàn)。由于激光主動(dòng)成像可成三維圖像，且圖像穩(wěn)定，便于圖像識別算法的編制，也可能是成像制導(dǎo)的發(fā)展方向。

上世紀(jì)七十年代國外相繼開展了激光制導(dǎo)武器的研制，激光半主動(dòng)制導(dǎo)已實(shí)用化，用在多個(gè)型號上，目前已經(jīng)列入裝備的型號也很多，如美國的GBU-11A/B炸彈、海爾法導(dǎo)彈及銅斑蛇炮彈，法國的SAMP、俄羅斯的KAB-500和KAB-1500和以色列的怪獸（Griffin）等激光制導(dǎo)炸彈。

2.4毫米波/微波尋的制導(dǎo)

毫米波/微波尋的制導(dǎo)是指由彈上的毫米波/微波導(dǎo)引頭接收目標(biāo)反射或輻射的毫米波/微波信息，捕獲、跟蹤并導(dǎo)引導(dǎo)彈等武器飛向目標(biāo)的制導(dǎo)技術(shù)。

按波源所在位置的不同，毫米波/微波尋的制導(dǎo)可分為主動(dòng)、半主動(dòng)和被動(dòng)尋的制導(dǎo)。微波/毫米波主動(dòng)尋的制導(dǎo)是指由彈載雷達(dá)主動(dòng)向目標(biāo)發(fā)射電磁波，導(dǎo)引頭根據(jù)目標(biāo)發(fā)射回來的電波，確定目標(biāo)坐標(biāo)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)，形成控制信號，控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo)的制導(dǎo)方式，具有發(fā)射后不管的能力，缺點(diǎn)是彈上設(shè)備復(fù)雜，設(shè)備質(zhì)量、尺寸受到限制而作用距離近，一般用于彈道末段導(dǎo)引。微波/毫米波半主動(dòng)尋的制導(dǎo)是指探測目標(biāo)的雷達(dá)在地面或飛機(jī)上，從而使彈上設(shè)備比較簡單，由于可設(shè)置大功率照射雷達(dá)，從而增大了作用距離，但在導(dǎo)彈殺傷目標(biāo)前飛行過程中，制導(dǎo)站必須始終照射目標(biāo)，所以易受干擾和反輻射導(dǎo)彈攻擊。微波/毫米波被動(dòng)尋的制導(dǎo)是彈上導(dǎo)引頭接收目標(biāo)輻射的電磁波，捕獲、跟蹤并控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo)，由于它本身不輻射電磁波、也不用照射雷達(dá)對目標(biāo)進(jìn)行照射，所以隱蔽性好，對敵方的雷達(dá)、通信設(shè)備有很大威脅。另外毫米波制導(dǎo)還有指令制導(dǎo)和波束制導(dǎo)，其原理和上述的電視指令制導(dǎo)以及激光波束制導(dǎo)相似，這里不再贅述。微波/毫米波主動(dòng)制導(dǎo)與半主動(dòng)尋的制導(dǎo)的示意圖和激光制導(dǎo)的類似，只是能量源不同，一種是微波/毫米波，一個(gè)是激光。微波制導(dǎo)的最大特點(diǎn)是全天候工作，但面臨著嚴(yán)峻的電子干擾環(huán)境的威脅。微波制導(dǎo)中，合成孔徑雷達(dá)和被動(dòng)雷達(dá)受到重視。合成孔徑雷達(dá)是一種主動(dòng)成像雷達(dá)，它可以在能見度極差的氣象條件下得到類似光學(xué)的高分辨率雷達(dá)圖像。采用合成孔徑雷達(dá)制導(dǎo)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力和很高的制導(dǎo)精度, 可達(dá)到0.6 m×0.6 m。被動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)國外無論是寬帶還是窄帶被動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)均已實(shí)用化,在戰(zhàn)爭中發(fā)揮了很大作用。如美國的哈姆、英國的阿拉姆、俄羅斯的X-31超聲速導(dǎo)彈系列等。

毫米波制導(dǎo)技術(shù)研究始于20世紀(jì)70年代，目前有8 mm和3 mm兩個(gè)工作波段，國外已用于各種導(dǎo)彈和彈藥上。如愛國者改型防空導(dǎo)彈、黃蜂空地導(dǎo)彈以及一些子彈藥。毫米波制導(dǎo)的抗干擾能力和精度、鑒別金屬目標(biāo)能力優(yōu)于微波制導(dǎo)，且制導(dǎo)設(shè)備體積小、質(zhì)量輕，另外全天候作戰(zhàn)能力優(yōu)于紅外成像制導(dǎo)，因此在精確制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展中占有重要地位。毫米波制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的趨勢是元、部器件由離散型向混合集成單片集成方向發(fā)展；工作波段由8 mm向3 mm方向發(fā)展；工作體制由非相參向?qū)拵Ц叻直媛室痪S成像、共形相控陣成像方向發(fā)展；關(guān)鍵元器件向?qū)嵱没较虬l(fā)展。

2.5光纖制導(dǎo)

光纖制導(dǎo)是指導(dǎo)彈飛至目標(biāo)上空時(shí)，導(dǎo)引頭將目標(biāo)及背景圖像信號拍攝下來，經(jīng)光纖雙向傳輸系統(tǒng)的下行線傳到地面的圖像監(jiān)視器上，射手對目標(biāo)進(jìn)行搜索、識別和捕獲，同時(shí)形成的控制指令經(jīng)上行線傳到導(dǎo)彈，控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo)的制導(dǎo)技術(shù)。光纖制導(dǎo)是處于蓬勃發(fā)展中的精確制導(dǎo)技術(shù)，它抗干擾能力強(qiáng)、制導(dǎo)精度高，具有超視距精確打擊能力。目前，世界上許多國家都在研制和發(fā)展光纖圖像制導(dǎo)武器系統(tǒng)，比較著名的是美國研制的光纖制導(dǎo)導(dǎo)彈系列FOG-M、EFOGM、LFOGM； 歐洲導(dǎo)彈公司研制的獨(dú)眼巨人POLYPHEM；以色列研制的光纖制導(dǎo)導(dǎo)彈系統(tǒng)NT-S、NT-D；巴西研制的多用途光纖制導(dǎo)導(dǎo)彈FOG-MPM等。光纖圖像精確制導(dǎo)技術(shù)是新興的制導(dǎo)領(lǐng)域, 目前我國在該領(lǐng)域的研究水平接近國際先進(jìn)水平。

2.6地圖匹配制導(dǎo)

地圖匹配制導(dǎo)是利用地圖信息進(jìn)行制導(dǎo)的一種制導(dǎo)方式。一般有地形匹配制導(dǎo)和景像匹配制導(dǎo)。所謂地形匹配制導(dǎo)，是指在導(dǎo)彈飛行的預(yù)定飛行線路上選擇若干個(gè)地形特征比較明顯的地區(qū)作為特定區(qū)，將其數(shù)字高程地圖儲存在彈載計(jì)算機(jī)中，當(dāng)導(dǎo)彈飛抵定位區(qū)上方后，由彈載氣壓高度表和雷達(dá)高度表綜合測定實(shí)地高程，將實(shí)測數(shù)據(jù)與預(yù)儲存數(shù)據(jù)進(jìn)行比較確定導(dǎo)彈當(dāng)前位置偏離預(yù)定位置的偏差，形成制導(dǎo)指令，將導(dǎo)彈引向預(yù)定區(qū)域或目標(biāo)的制導(dǎo)技術(shù)。景像匹配制導(dǎo)是利用彈上設(shè)備拍攝導(dǎo)彈飛經(jīng)地區(qū)景物的圖像，經(jīng)過數(shù)字化轉(zhuǎn)換，與預(yù)儲的數(shù)字景像地圖進(jìn)行對比，確定導(dǎo)彈是否偏離預(yù)定的航線，如果發(fā)生偏離，則產(chǎn)生誤差控制信號控制導(dǎo)彈飛向預(yù)定區(qū)域或目標(biāo)的制導(dǎo)技術(shù)。

2.7全球定位系統(tǒng)（GPS）制導(dǎo)

GPS制導(dǎo)的工作原理是利用彈上安裝的GPS接收機(jī)接收4顆以上導(dǎo)航衛(wèi)星播發(fā)的信號，實(shí)時(shí)地獲得導(dǎo)彈位置、速度信息，形成制導(dǎo)指令，控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。例如，美國戰(zhàn)斧BlockⅢ巡航導(dǎo)彈主要改進(jìn)是GPS接收機(jī)和天線系統(tǒng)，改裝后的導(dǎo)彈，其圓概率誤差降為3 m。該導(dǎo)彈在科索沃戰(zhàn)爭中發(fā)揮出色。GPS制導(dǎo)不受云、霧和煙塵影響，全天候使用，但它是由美國擁有的，特別在戰(zhàn)爭時(shí)期，GPS技術(shù)的使用將受到限制。如波音公司研制的聯(lián)合直接攻擊彈藥（JDAM），就應(yīng)用了全球定位系統(tǒng)。

2.8慣性制導(dǎo)

慣性制導(dǎo)是指利用彈上慣性元件測量導(dǎo)彈相對于慣性空間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并在給定運(yùn)動(dòng)的初始條件下，由制導(dǎo)計(jì)算機(jī)計(jì)算出導(dǎo)彈的速度、位置及姿態(tài)等參數(shù)，形成控制信號，引導(dǎo)導(dǎo)彈完成預(yù)定飛行任務(wù)的一種自主制導(dǎo)系統(tǒng)。它具有抗干擾性強(qiáng)、隱蔽性好、不受氣象條件影響等優(yōu)點(diǎn)。但隨著工作時(shí)間的延長，誤差變大，所以在中遠(yuǎn)程制導(dǎo)中通常加裝地形匹配制導(dǎo)系統(tǒng)，以便定期修正這些誤差。而且和GPS制導(dǎo)組合的系統(tǒng)有效地解決了慣性導(dǎo)航精度誤差隨時(shí)間推移而增大和GPS易受干擾的問題。此法有更好的抗干擾性能。目前，地地彈道導(dǎo)彈和潛地導(dǎo)彈幾乎都采用這種制導(dǎo)方式，如美國的大力神、民兵。

2.9程序制導(dǎo)

程序制導(dǎo)是預(yù)先將導(dǎo)彈命中目標(biāo)所需要的飛行彈道存儲在程序控制機(jī)構(gòu)內(nèi)。導(dǎo)彈發(fā)射后，彈上程序控制機(jī)構(gòu)按照預(yù)先安排好的飛行方案，按時(shí)輸出控制指令，按部就班地控制導(dǎo)彈按預(yù)定彈道飛向目標(biāo)。

2.10多?；驈?fù)合制導(dǎo)

隨著現(xiàn)代化戰(zhàn)爭攻防對抗日益激烈、戰(zhàn)場環(huán)境日趨復(fù)雜，單一方式的制導(dǎo)難以適應(yīng)未來戰(zhàn)爭的需要，采用復(fù)合制導(dǎo)可揚(yáng)長避短，更好地滿足作戰(zhàn)要求。因此，將各種制導(dǎo)方式串接或并行組合，巧妙利用各自長處的復(fù)合制導(dǎo)方式越來越引起人們的重視。多模制導(dǎo)是指同一制導(dǎo)段，同時(shí)采用兩種或兩種以上頻段或末制導(dǎo)方式進(jìn)行工作。復(fù)合制導(dǎo)則是指不同制導(dǎo)段采用兩種頻段或末制導(dǎo)方式交替工作。多模或復(fù)合尋的制導(dǎo)可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，彌補(bǔ)各自的不足，大大提高武器的作戰(zhàn)效能，成為精確制導(dǎo)技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，世界各國都極為重視。

多?；驈?fù)合制導(dǎo)技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代中期。紅外、紫外雙模制導(dǎo)已用于美國POST毒刺防空導(dǎo)彈；主被動(dòng)微波復(fù)合制導(dǎo)在俄羅斯的白蛉反艦導(dǎo)彈上被采用；美國的斯達(dá)姆、德國的蒼鷹等反坦克導(dǎo)彈采用了毫米波/紅外復(fù)合制導(dǎo)；被動(dòng)雷達(dá)與紅外復(fù)合制導(dǎo)用在美國RIM-116艦空導(dǎo)彈；德國博登湖公司已研制出紅外成像與毫米波復(fù)合制導(dǎo)系統(tǒng)。3 mm波雷達(dá)與寬帶微波被動(dòng)雷達(dá)，紅外成像與寬帶微波被動(dòng)雷達(dá)復(fù)合制導(dǎo)現(xiàn)已用于美國先進(jìn)導(dǎo)彈AARGM上和德國AR-M IGER反輻射導(dǎo)彈上。戰(zhàn)斧BlockⅢ巡航導(dǎo)彈采用了慣性、地形匹配、GPS數(shù)字景像匹配復(fù)合制導(dǎo)。目前看來，多模或復(fù)合制導(dǎo)今后發(fā)展的重點(diǎn)是毫米波與

紅外成像；紅外成像與寬帶微波被動(dòng)雷達(dá)；主被動(dòng)雷達(dá)多模復(fù)合制導(dǎo)。

3.總結(jié)

21世紀(jì)精確制導(dǎo)技術(shù)仍是軍事技術(shù)研究、發(fā)展的熱點(diǎn)。隨著信息技術(shù)的高度發(fā)展，精確制導(dǎo)技術(shù)必將獲得很大的發(fā)展，支撐著精確制導(dǎo)武器的精確打擊能力。

隨著信息化時(shí)代的到來，高技術(shù)局部戰(zhàn)爭中精確制導(dǎo)武器使用比例越來越大，可以看出精確制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展已呈現(xiàn)出以下幾個(gè)特點(diǎn)。

1、多?；驈?fù)合制導(dǎo)將逐步發(fā)展成為精確制導(dǎo)的主要方式。雙模尋的復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)已日趨成熟，未來三模復(fù)合尋的制導(dǎo)技術(shù)將實(shí)用化，例如日本已著手研制對空導(dǎo)彈用的微波/毫米波/紅外三模尋的頭。雙色紅外成像、紅外成像和毫米波、紅外成像與寬帶微波被動(dòng)雷達(dá)、主被動(dòng)雷達(dá)等多模或復(fù)合制導(dǎo)是發(fā)展的重點(diǎn)。

2、光學(xué)制導(dǎo)將主要以成像制導(dǎo)為主, 凝視紅外成像制導(dǎo)是主要制導(dǎo)方式, 固體激光非掃描成像制導(dǎo)方式將獲得大的發(fā)展。射頻制導(dǎo)中的毫米波成像制導(dǎo)、微波成像制導(dǎo)是射頻制導(dǎo)的發(fā)展重點(diǎn)。

3、為滿足遠(yuǎn)程精確打擊的需要,隨射程的增加將普遍采用中制導(dǎo)和末制導(dǎo)復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)，中制導(dǎo)將普遍采用慣性導(dǎo)航和全球定位系統(tǒng)復(fù)合制導(dǎo)，末制導(dǎo)采用雙模尋的和自動(dòng)目標(biāo)識別算法。

4、提高目標(biāo)識別及在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下的自適應(yīng)跟蹤和抗干擾能力。

5、發(fā)展合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)和新的探測技術(shù)，增大作用距離，使武器能在防區(qū)外攻擊目標(biāo)。

6、智能化信息處理技術(shù)（軟、硬件）的研究和發(fā)展，重點(diǎn)是自動(dòng)目標(biāo)識別（ATR）技術(shù)研究。

7、微處理技術(shù)的發(fā)展將INS和GPS作為一個(gè)整體裝入導(dǎo)彈系統(tǒng)，這種一體化INS/GPS技術(shù)具有更好的抗干擾性能，質(zhì)量輕、體積小，適于導(dǎo)彈安裝。

8、繼續(xù)完善末制導(dǎo)技術(shù)以提高命中精度并全天候作戰(zhàn)和提高抗干擾能力。精確制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展使精確制導(dǎo)武器的發(fā)展朝著系列化、智能化、提高射程與制導(dǎo)精度、隱身、多功能戰(zhàn)斗部、超聲速、降低成本等方向發(fā)展，以適應(yīng)未來戰(zhàn)場的需要。

第四篇：先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

一、輕量化、整體化新型冷卻結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)1 整體葉盤制造技術(shù)整體葉盤是新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與技術(shù)跨越的關(guān)鍵部件，通過將傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的葉片和輪盤設(shè)計(jì)成整體結(jié)構(gòu)，省去傳統(tǒng)連接方式采用的榫頭、榫槽和鎖緊裝置，結(jié)構(gòu)重量減輕、零件數(shù)減少，避免了榫頭的氣流損失，使發(fā)動(dòng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)大為簡化，推重比和可靠性明顯提高。在第四代戰(zhàn)斗機(jī)的動(dòng)力裝置推重比10 發(fā)動(dòng)機(jī)F119 和EJ200上，風(fēng)扇、壓氣機(jī)和渦輪采用整體葉盤結(jié)構(gòu)，使發(fā)動(dòng)機(jī)重量減輕20%~30%，效率提高5%~10%，零件數(shù)量減少50% 以上。目前，整體葉盤的制造方法主要有：電子束焊接法；擴(kuò)散連接法；線性摩擦焊接法；五坐標(biāo)數(shù)控銑削加工或電解加工法；鍛接法；熱等靜壓法等。在未來推重比15~20 的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)上，如歐洲未來推重比15~20 的發(fā)動(dòng)機(jī)和美國的IHPTET 計(jì)劃中的推重比20的發(fā)動(dòng)機(jī)，將采用效果更好的SiC 陶瓷基復(fù)合材料或抗氧化的C/C 復(fù)合材料制造整體渦輪葉盤。2 整體葉環(huán)（無盤轉(zhuǎn)子）制造技術(shù)如果將整體葉盤中的輪盤部分去掉，就成為整體葉環(huán)，零件的重量將進(jìn)一步降低。在推重比15~20 高性能發(fā)動(dòng)機(jī)上的壓氣機(jī)擬采用整體葉環(huán)，由于采用密度較小的復(fù)合材料制造，葉片減輕，可以直接固定在承力環(huán)上，從而取消了輪盤，使結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕70%。目前正在研制的整體葉環(huán)是用連續(xù)單根碳化硅長纖維增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料制造的。推重比15~20 高性能發(fā)動(dòng)機(jī)，如美國XTX16/1A 變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)第3、4 級壓氣機(jī)為整體葉環(huán)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。該整體葉環(huán)轉(zhuǎn)子及其間的隔環(huán)采用TiMC 金屬基復(fù)合材料制造。英、法、德研制了TiMMC 葉環(huán)，用于改進(jìn)EJ200的3級風(fēng)扇、高壓壓氣機(jī)和渦輪。3 大小葉片轉(zhuǎn)子制造技術(shù)大小葉片轉(zhuǎn)子技術(shù)是整體葉盤的特例，即在整體葉盤全弦長葉片通道后部中間增加一組分流小葉片，此分流小葉片具有大大提高軸流壓氣機(jī)葉片級增壓比和減少氣流引起的振動(dòng)等特點(diǎn)，是使軸流壓氣機(jī)級增壓比達(dá)到3 或3 以上的有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。4 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣制造技術(shù)在新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)上有很多機(jī)匣，如進(jìn)氣道機(jī)匣、外涵機(jī)匣、風(fēng)扇機(jī)匣、壓氣機(jī)機(jī)匣、燃燒室機(jī)匣、渦輪機(jī)匣等，由于各機(jī)匣在發(fā)動(dòng)機(jī)上的部位不同，其工作溫度差別很大，各機(jī)匣的選材也不同，分別為樹脂基復(fù)合材料、鐵合金、高溫合金。樹脂基復(fù)合材料已廣泛用于高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫部件，如F119 發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道機(jī)匣、外涵道筒體、中介機(jī)匣。至今成功應(yīng)用的樹脂基復(fù)合材料有PMR-15（熱固性聚酰亞胺）及其發(fā)展型、Avimid（熱固性聚酰亞胺）AFR700 等，最高耐熱溫度為290℃ ~371℃，2020 年前的目標(biāo)是研制出在425℃溫度下仍具有熱穩(wěn)定性的新型樹脂基復(fù)合材料。樹脂基復(fù)合材料構(gòu)件的制造技術(shù)是集自動(dòng)鋪帶技術(shù)（ATL）、自動(dòng)纖維鋪放技術(shù)（AFP）、激光定位、自動(dòng)剪裁技術(shù)、模壓成形、樹脂傳遞模塑成形（RTM）、樹脂膜浸漬成形（RFI）、熱壓罐固化成形等技術(shù)于一體的綜合技術(shù)。5 寬弦風(fēng)扇葉片制造技術(shù)英國羅· 羅公司成功開發(fā)出遄達(dá)系列的超塑成形-擴(kuò)散連接發(fā)動(dòng)機(jī)寬弦風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉片，引起了國際航空界的高度重視，此類空心葉片的輕質(zhì)量、高結(jié)構(gòu)效率使航空發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能得到顯著提高。如今，寬弦、無凸臺、空心葉片是高性能發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇和第一級壓氣機(jī)葉片的發(fā)展方向。推重比10 一級發(fā)動(dòng)機(jī)F119，EJ200 均采用了寬弦風(fēng)扇葉片，GE 公司的GE90，推重比15~20 高性能發(fā)動(dòng)機(jī)都采用復(fù)合材料風(fēng)扇葉片?，F(xiàn)在寬弦風(fēng)扇葉片主要采用超塑成形-擴(kuò)散連接（Superplastic Forming/Diffusion Bonding，SPF/DB）技術(shù)。與傳統(tǒng)工藝制造的零件相比，SPF/DB 組合工藝技術(shù)具有重量輕、成本低、效益高、整體性好、成形質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。目前國外正在研究的推重比15~20 高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片，是一種空心的、用連續(xù)碳化硅纖維增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料（TiMMC）制造，采用超塑成形/ 擴(kuò)散連接工藝制出空心風(fēng)扇葉片。6 復(fù)合冷卻層板結(jié)構(gòu)制造技術(shù)多孔復(fù)合冷卻層板結(jié)構(gòu)是推重比10 以上發(fā)動(dòng)機(jī)采用的先進(jìn)冷卻結(jié)構(gòu)，多用于燃燒室和渦輪葉片，它是一種帶有復(fù)雜冷卻回路的多孔層板，用擴(kuò)散連接方法連接成形的冷卻結(jié)構(gòu)，其關(guān)鍵制造技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和繪制復(fù)雜冷卻回路，用“照相-電解法”制成冷卻回路，擴(kuò)散連接成多層多孔層板。由此可知，整體化結(jié)構(gòu)、新型冷卻結(jié)構(gòu)等新技術(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)諸多零件減輕了質(zhì)量、降低了成本、提高了效率，從而保證了發(fā)動(dòng)機(jī)高推比、高性能的相關(guān)要求。

二、新材料構(gòu)件制造技術(shù)推重比15~20 一級的航空發(fā)動(dòng)機(jī)要求材料具有耐高溫、高強(qiáng)度、高韌性等特性。高性能發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)采用很多種類的新材料和新材料構(gòu)件，尤其是金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、碳/ 碳復(fù)合材料是當(dāng)前高溫復(fù)合材料領(lǐng)域開發(fā)和應(yīng)用研究的熱點(diǎn)。與其同時(shí)進(jìn)行的高溫復(fù)合材料構(gòu)件制造技術(shù)正在深入地發(fā)展。1 金屬基復(fù)合材料構(gòu)件制造技術(shù)SiC 長纖維增強(qiáng)Ti 基復(fù)合材料（TiMMC）具有比強(qiáng)度高、比剛度高、使用溫度高及疲勞和蠕變性能好的優(yōu)點(diǎn)。例如德國研制的SCS-6 SiC/IMI834 復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度高達(dá)2200MPa，剛度達(dá)220GPa，而且具有極為優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，在700℃溫度暴露2000h 后，力學(xué)性能不降低。TiMMC 葉環(huán)代替壓氣機(jī)盤，可使壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕70%。美國制備的TiMMC 葉環(huán)已在P&W 的XTC-65 IHPTET 驗(yàn)證機(jī)上成功地進(jìn)行了驗(yàn)證，能夠滿足性能要求。英、法、德也研制了TiMMC 葉環(huán)，并成功地進(jìn)行了臺架試驗(yàn)。未來發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓壓氣機(jī)葉片和靜子葉片、整體葉環(huán)、機(jī)匣及渦輪軸將采用金屬基復(fù)合材料制造。TiMMC 關(guān)鍵制造技術(shù)有、纖維涂層法、等離子噴涂法、漿料帶鑄造法、箔-纖維法。2 陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件制造技術(shù)推重比15~20 高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪前溫度將達(dá)到2200K 以上，連續(xù)纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料（CMC）耐溫高，密度低，具有類似金屬的斷裂行為，對裂紋不敏感，不發(fā)生災(zāi)難性的損毀，可代替高溫合金作為熱端部件結(jié)構(gòu)材料。CMC 的應(yīng)用使發(fā)動(dòng)機(jī)大幅度減重，節(jié)約冷卻氣或無需冷卻，從而確保發(fā)動(dòng)機(jī)高推重比的有關(guān)性能。美、英、法等發(fā)達(dá)國家以推重比9~10 發(fā)動(dòng)機(jī)（如F119、EJ200、F414 等）作為CMC 的驗(yàn)證平臺，主要驗(yàn)證的部件有SiC 基CMC 的燃燒室、渦輪外環(huán)、火焰穩(wěn)定器、矢量噴管調(diào)節(jié)片和密封片，甚至整體燃燒室和整體渦輪等構(gòu)件。SiC 基CMC 的關(guān)鍵制造技術(shù)包括纖維預(yù)制件的設(shè)計(jì)和制造、SiC 基體的致密化技術(shù)、纖維與基體間界面層和復(fù)合材料表面防氧化涂層的設(shè)計(jì)與制造以及構(gòu)件的精密加工等。3 碳/碳復(fù)合材料構(gòu)件制造技術(shù)碳/ 碳復(fù)合材料（C/C）的最顯著的優(yōu)點(diǎn)是耐高溫（1800℃ ~2000℃）和低密度（約1.9g/cm3），可能使發(fā)動(dòng)機(jī)大幅度減重。美、法、俄等研制的C/C 復(fù)合材料部件有燃燒室噴嘴、加力燃燒室噴管、渦輪和導(dǎo)向葉片、整體渦輪盤、渦輪外環(huán)等。美國將整體渦輪盤在1760℃進(jìn)行了地面超轉(zhuǎn)試驗(yàn)。C/C 構(gòu)件的關(guān)鍵制造技術(shù)包括碳纖維預(yù)制體的設(shè)計(jì)與制備、C/C 的致密化技術(shù)和C/C 防氧化涂層的設(shè)計(jì)與制造。C/C 致密化方法有化學(xué)氣相浸透法（CVI）和液相浸漬法。液相浸漬法包括樹脂浸漬炭化法和瀝青浸漬炭化法，發(fā)展的方向是提高致密化速率，降低制造成本。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)用C/C 構(gòu)件要滿足富氧燃?xì)猸h(huán)境下長壽命工作的要求，所以必須解決C/C 抗氧化的問題。通過設(shè)計(jì)和制備防氧化涂層是改善C/C 抗氧化性的主要途徑，也是國際研究的熱點(diǎn)，目前尚未取得突破性進(jìn)展。由上可見，與現(xiàn)行推重比8 的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，新材料構(gòu)件不管在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)方面，還是在整體質(zhì)量方面，都有較大突破，因此可確保推重比15~20 等高性能的實(shí)現(xiàn)。

三、航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)新工藝1 新型結(jié)構(gòu)件精密制坯技術(shù)目前，先進(jìn)精密毛坯制造技術(shù)正在向近凈成形方向發(fā)展。先進(jìn)的精密制坯技術(shù)有定向凝固和單晶精鑄制坯、精密鍛造制坯和快速凝固粉末冶金制坯技術(shù)。高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)采用了大量的新型結(jié)構(gòu)件，由于制坯技術(shù)的進(jìn)步將導(dǎo)致毛坯件發(fā)生重大變化。精鑄件、精鍛件、單晶和定向凝固精鑄件以及快速凝固粉末冶金制坯毛坯將取代傳統(tǒng)的大余量毛坯。傳統(tǒng)意義的鍛件將由77% 降至33%，精鑄件由18% 增至44% 以上，粉末冶金件由3% 增至8%，復(fù)合材料構(gòu)件由4% 增至15%。2 先進(jìn)的切削技術(shù)切削加工一直是航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)重件的主要制造手段。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的不斷提高，特別是質(zhì)量的不斷減輕，發(fā)動(dòng)機(jī)制造將越來越多地依賴于高比強(qiáng)度、低密度、高剛度和耐高溫能力強(qiáng)的鈦合金、高溫合金以及金屬基復(fù)合材料等新材料，而這些材料都屬于典型的難加工材料。同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)重件往往型面復(fù)雜，對加工精度和表面完整性的要求極，因此在新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的切削加工中迫切需要采用新型刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)以及高效的工藝方法，同時(shí)這種需求也大大推動(dòng)了具有高剛度、高精度和大驅(qū)動(dòng)功率的專用機(jī)床和通用機(jī)床的發(fā)展。數(shù)控加工技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造中主要用于壓氣機(jī)及渦輪機(jī)的各類機(jī)匣、壓氣機(jī)盤及渦輪盤、渦輪軸和壓氣機(jī)軸等復(fù)雜構(gòu)件的加工。高端數(shù)控裝備及技術(shù)作為國家戰(zhàn)略性物資，對提高發(fā)動(dòng)機(jī)整體制造水平起著舉足輕重的作用，如美國洛克希德· 馬丁公司在研制JSF 聯(lián)合攻擊機(jī)時(shí)，采用五坐標(biāo)數(shù)控加工方法，將約1.5t 的鐵合金鍛鍛錠數(shù)控銑削加工成重約99kg 的大型升力風(fēng)扇整體葉盤，其切除率超過93%。高效精密切削、變形補(bǔ)償、自適應(yīng)加工，以及抗疲勞制造等技術(shù)的研究和應(yīng)用在新一代發(fā)動(dòng)機(jī)的加工中需求迫切；同時(shí)，加工過程的知識積累對于提高加工效率、加工質(zhì)量和加工的自動(dòng)化水平非常重要，應(yīng)圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)重件和典型材料的高效數(shù)控加工建立相應(yīng)的切削數(shù)據(jù)庫。磨削在先進(jìn)的切削技術(shù)研究中占有重要地位。在磨削加工技術(shù)的研究中，為了獲得高加工效率，世界發(fā)達(dá)國家開始嘗試高速、強(qiáng)力磨削技術(shù)，如利用強(qiáng)力磨削可一次磨出渦輪葉片的榫頭齒形。目前，磨削技術(shù)的發(fā)展趨勢是：發(fā)展超硬磨料磨具，研究精密及超精密磨削、高速高效磨削機(jī)理并開發(fā)其新的磨削加工技術(shù)，研制高精度、高剛性的自動(dòng)化磨床。3 特種加工技術(shù)以高能束流加工為代表的特種加工技術(shù)在難切削材料加工，復(fù)雜構(gòu)件的型腔、型面、型孔、微小孔、細(xì)微槽及縫的加工中具有顯著優(yōu)勢，解決了常規(guī)加工很難解決的問題。特種加工技術(shù)主要包括：激光加工、電子束加工、離子束加工、等離子加工、電火花加工、電解加工、超聲波加工、磨料流加工、高壓水射流切割等。通過電磁場、溫度場、化學(xué)場和力場（包括空間微重力場）等外加因素的綜合應(yīng)用以及激光、等離子束、微波等多種能量形式的結(jié)合，開辟材料加工成形技術(shù)創(chuàng)新的廣闊途徑。4 特種焊接技術(shù)先進(jìn)焊接連接技術(shù)作為確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)完整性不可缺少的手段，其研究、開發(fā)與應(yīng)用直接關(guān)系到新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量、壽命和可靠性。特種焊接技術(shù)由于具有可明顯減輕結(jié)構(gòu)重量、降低制造成本、提高結(jié)構(gòu)性能等特點(diǎn)，滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)輕質(zhì)化、長壽命、低成本、高可靠性制造的要求，已成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的一項(xiàng)重要技術(shù)。特種焊接技術(shù)主要包括：鎢極惰性氣體保護(hù)弧焊（GTAW）、活性焊劑焊接技術(shù)、自蔓延高溫合成焊接法、等離子弧焊（PAW）、電子束焊（EBW）、激光焊（LBW）、真空釬焊（VB）、擴(kuò)散焊（DB）、摩擦焊等。近年來，新型纖焊和擴(kuò)散焊、摩擦焊和高能束流焊接等先進(jìn)焊接技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的發(fā)展和應(yīng)用越來越廣泛。在歐美已相繼用摩擦焊取代電子束焊用于發(fā)動(dòng)機(jī)的粉末冶金等溫鍛造盤-盤及盤-軸一體化焊接。摩擦焊接技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鼓筒、整體葉盤的焊接中得到和應(yīng)用，并逐漸發(fā)展成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。5 熱障涂層技術(shù)先進(jìn)的高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中將大量采用以熱障涂層技術(shù)為代表的先進(jìn)熱障涂層技術(shù)。涂層技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件的耐磨、高溫防護(hù)、隔熱、封嚴(yán)以及鈦合金零件的防微動(dòng)磨損、阻燃等方面起了顯著的作用，應(yīng)用越來越廣泛。先進(jìn)的涂層方法主要包括：真空等離子噴涂、層流等離子噴涂、超音速火焰噴涂、電子束物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、真空離子濺射涂層（MAП 爐）等。熱端部件采用熱障涂層以提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其中有陶瓷涂層和多層隔熱層。陶瓷熱障涂層需先在零件表面噴涂MCrALY底層以提高結(jié)合強(qiáng)度。多層復(fù)合隔熱涂層是在基體金屬表面釬焊一層柔性金屬纖維結(jié)構(gòu)（材料為HFe22.5Cr5.5SiO0.1C），可減少冷卻氣流80%。渦輪工作葉片和導(dǎo)向器的隔熱涂層采用低壓等離子噴涂涂敷，也可以采用電子束物理氣相沉積（EB-PVD）涂敷。發(fā)動(dòng)機(jī)冷端部件均采用封嚴(yán)涂層、耐磨和防腐蝕涂層。6 快速原型/零件制造技術(shù)快速原型（Rapid Prototyping，RP）制造技術(shù)出現(xiàn)于20 世紀(jì)90 年代中期，這種基于“離散-堆積”原理和增材制造的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零件的無模具、快速、近凈成形，具有高度柔性的制造思想已經(jīng)被企業(yè)界廣泛接受，其應(yīng)用已從最初的設(shè)計(jì)原型和測試原型制造向最終產(chǎn)品制造的方向發(fā)展。快速原型/ 零件制造技術(shù)為航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜零件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)實(shí)體化提供快速方便的手段，可實(shí)現(xiàn)精鑄復(fù)雜模具的制造，現(xiàn)在發(fā)展到直接快速成形零件，是一種很有發(fā)展前景的工藝方法。主要方法有：分層實(shí)體制造（LOM）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、熔化沉積制造（FDM）、三維立體印刷（SLA）和三維焊接法等。快速原型制造技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，就成為先進(jìn)制造技術(shù)和激光加工領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，美國軍方對這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展給予了相當(dāng)?shù)年P(guān)注和支持，在其直接支持下，美國率先將這一先進(jìn)技術(shù)實(shí)用化，目前，F(xiàn)-22 和F/A-18E/F 上的幾個(gè)關(guān)鍵零件已經(jīng)采用了TC4 鈦合金激光快速成形件。該技術(shù)能顯著提高疲勞性能，降低成本40%，加工周期僅為傳統(tǒng)工藝的1/5。7 浮壁式火焰筒制造技術(shù)推重比10 一級發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前溫度達(dá)到1500℃ ~1700℃。艾利遜公司研究了用Lamilloy 多孔層板加柔性金屬/ 陶瓷制造的浮壁式火焰筒結(jié)構(gòu)。普惠公司研究了用玻璃陶瓷基復(fù)合材料制造浮壁式火焰筒結(jié)構(gòu)。F119采用的浮壁式火焰筒結(jié)構(gòu)是用多環(huán)段連接而成。環(huán)段背向火焰一面對流散熱的凸環(huán)，并有縫隙形成冷卻隔熱氣膜，隔熱環(huán)是由浮動(dòng)片組成，并用螺栓連接在外環(huán)段上。浮動(dòng)片用精密鑄造而成，而冷卻隔熱環(huán)局部噴涂熱障涂層，以降低部件表面溫度。

四、航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的無損檢測技術(shù)無損檢測技術(shù)能為發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品提供內(nèi)部質(zhì)量信息，既可作為產(chǎn)品評價(jià)的依據(jù)，也為工藝分析提供參考信息，是確保發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)高可靠性的重要手段。對于航空發(fā)動(dòng)機(jī)而言，在服役過程中難免會出現(xiàn)一些疲勞裂紋、損傷以及惡劣工作環(huán)境下組織狀態(tài)變化等問題，及時(shí)檢測到這些問題對于減少事故、提高零部件的使用壽命有重大意義。常用的檢測技術(shù)有超聲檢測、渦流檢測、工業(yè)CT無損檢測等。無損檢驗(yàn)技術(shù)發(fā)展的總趨勢仍是速度快，自動(dòng)化程度高，分辨率高，易于解讀，可靠性高，以及成本低。例如，在傳統(tǒng)的超聲、電磁及聲學(xué)檢驗(yàn)中，廣泛引入移動(dòng)式自動(dòng)掃描，綜合應(yīng)用了多種技術(shù)，出現(xiàn)了自動(dòng)掃描的超聲、電磁、傳感器系統(tǒng)，聲學(xué)-激光自動(dòng)掃描系統(tǒng)。

五、面向零件制造過程的專業(yè)化成套制造技術(shù)作為單項(xiàng)數(shù)字化制造技術(shù)的集成，將信息技術(shù)與制造技術(shù)相結(jié)合而形成的數(shù)字化生產(chǎn)線技術(shù)的應(yīng)用成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)提高生產(chǎn)質(zhì)量和柔性的關(guān)鍵技術(shù)。GE、羅· 羅和普惠等主要航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠商應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，建成了一系列航空發(fā)動(dòng)機(jī)典型零件自動(dòng)化生產(chǎn)線，取得了良好的效果。（1）壓氣機(jī)葉片精密鍛造生產(chǎn)線目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)有33% 的工作量來自于葉片的制造，葉片精鍛生產(chǎn)線是解決葉片制造瓶頸的有效方法之一。生產(chǎn)線由葉片制坯、葉片精鍛成形、葉片型面化銑、葉片熱處理、葉片檢測５條子生產(chǎn)線組成，適合于高溫合金、鈦合金、鋁合金和不銹鋼等材料精鍛葉片的批量生產(chǎn)。（2）渦輪葉片精密鑄造生產(chǎn)線渦輪葉片制造質(zhì)量對航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能有很大影響。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造技術(shù)含量高，其精鑄質(zhì)量和尺寸精度與葉片研制過程中的設(shè)計(jì)、制造、冶金、化學(xué)、制模、爐工等人員密切相關(guān)。國外航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司花費(fèi)大量資金建立了發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片精鑄生產(chǎn)線。（3）壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片電化學(xué)自動(dòng)化加工生產(chǎn)線該生產(chǎn)線集拉削加工技術(shù)、高精度測量技術(shù)、電化學(xué)技術(shù)、電火花加工技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)以及無損檢測技術(shù)等眾多技術(shù)于一體，其關(guān)鍵技術(shù)為360°電化學(xué)加工技術(shù)。首先采用組合的垂直拉床將預(yù)切長度的棒材拉削加工出葉片的榫齒，然后利用根部來定位，從葉盆和葉背兩面進(jìn)行電化學(xué)加工，一次完成葉身型面加工。

六、以信息化技術(shù)為紐帶，建立數(shù)字化工廠信息化是振興及提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)的必要途徑，必須將專業(yè)的制造技術(shù)與信息技術(shù)、管理技術(shù)相融合，運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)和現(xiàn)代管理思想，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、制造、檢測、管理、使用和維護(hù)等全過程的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。在國外，航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制已利用信息化技術(shù)從傳統(tǒng)的大批量制造模式轉(zhuǎn)向現(xiàn)代先進(jìn)精益制造模式。例如，GE 公司發(fā)動(dòng)機(jī)部GEAE 在1998 年制訂實(shí)施了航空發(fā)動(dòng)機(jī)異地協(xié)同設(shè)計(jì)和制造的增量式發(fā)展規(guī)劃，取得了顯著的效益。羅· 羅公司建立了發(fā)動(dòng)機(jī)典型零件的自動(dòng)化生產(chǎn)線和協(xié)同的計(jì)算機(jī)工作環(huán)境，實(shí)施了并行工程，從整體上增強(qiáng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制能力。普惠公司采用集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)的形式來管理發(fā)動(dòng)機(jī)全生命周期內(nèi)的計(jì)劃、流程、技術(shù)、信息等經(jīng)濟(jì)技術(shù)活動(dòng)，建立先進(jìn)的數(shù)字化工廠。免責(zé)聲明：本公眾號所載文章為本公眾號原創(chuàng)或根據(jù)網(wǎng)絡(luò)搜集編輯整理，文章版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題，請跟我們聯(lián)系！文章內(nèi)容為作者個(gè)人觀點(diǎn),并不代表本公眾號贊同或支持其觀點(diǎn)。本公眾號擁有對此聲明的最終解釋權(quán)。

第五篇：數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

趙 學(xué) 明

（廣東工業(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510006）

摘要：現(xiàn)在世界上很多發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強(qiáng)大，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對國計(jì)民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，世界先進(jìn)技術(shù)的興起和不斷成熟，對數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床正在不斷采用最新成果，朝著高速化、超精度化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性與環(huán)保等方向發(fā)展。

關(guān)鍵字：數(shù)控機(jī)床、技術(shù)、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢

引言

從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。1 數(shù)控機(jī)床的簡單介紹

車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等都是機(jī)械加工方法，所謂機(jī)械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個(gè)方面。能完成以上功能的設(shè)備都稱為機(jī)床，數(shù)控機(jī)床就是在普通機(jī)床上發(fā)展過來的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。數(shù)控系統(tǒng)是由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)、和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成。目前世界上最大的三家廠商是：日本法拉克、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西

班牙凡高等。國內(nèi)有華中數(shù)控、航天數(shù)控等。從目前來看，我們國家機(jī)床業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)就在數(shù)控系統(tǒng)。國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛才開始，產(chǎn)業(yè)化、質(zhì)量、技術(shù)水平一般，故障率比較高，質(zhì)量精度一般。因此，高檔次的數(shù)控系統(tǒng)全都是依賴進(jìn)口，每年國家需要在此方面花費(fèi)大量的外匯。給機(jī)床裝上數(shù)控系統(tǒng)后，機(jī)床就成了數(shù)控機(jī)床。當(dāng)然，普通機(jī)床發(fā)展到數(shù)控機(jī)床不只是加裝數(shù)控系統(tǒng)這么簡單，例如：從銑床發(fā)展到加工中心，機(jī)床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數(shù)控設(shè)備，主要是指數(shù)控車床和加工中心。我國數(shù)控機(jī)床的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

近6年來我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量一直處于持續(xù)地以年均增長超過30％快速發(fā)展，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)2004年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量為51860臺，同比年增長40.8％，數(shù)控機(jī)床的消費(fèi)量約70000余臺，同比年增長約30％。數(shù)控機(jī)床需求的旺盛也促進(jìn)了2004年內(nèi)新建的三資和民營機(jī)床廠以及數(shù)控機(jī)床品種的明顯增加。但是，另一方面進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床數(shù)量也在逐年同步增加，而且進(jìn)口數(shù)控機(jī)床的消費(fèi)額的增長趨勢更快。2004年數(shù)控機(jī)床的進(jìn)口數(shù)量同比年增長30％，而進(jìn)口消費(fèi)額的增長卻達(dá)52％，從而導(dǎo)致國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)市場消費(fèi)額中的所占比例已不足30％。之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象，其主要原因在于國內(nèi)市場對技術(shù)和附加值高的高效精密數(shù)控機(jī)床和高性能大重型數(shù)控機(jī)床需求增長，要依靠進(jìn)口解決。大量的高檔數(shù)控機(jī)床的進(jìn)口，主要由于以下三個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的需求：高新技術(shù)和國防工業(yè)領(lǐng)域；重大基礎(chǔ)裝備制造領(lǐng)域。國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域等。因此，對于高速超精密數(shù)控機(jī)床，國內(nèi)還是欠缺的，主要依賴進(jìn)口。

但是最近幾年國家也加大了對數(shù)控機(jī)床研發(fā)的大力支持。科技部將為數(shù)控機(jī)床專項(xiàng)研發(fā)投入2億元，主要圍繞數(shù)控設(shè)備支撐技術(shù)和航天、交通、能源等方面需要的超大型超精密加工設(shè)備。第一個(gè)建立在企業(yè)的數(shù)控機(jī)床國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)進(jìn)入審批階段?？萍疾窟€將組織重大專項(xiàng)研究，在關(guān)鍵功能部件等配套技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)上取得核心技術(shù)。國家的政策支持，產(chǎn)業(yè)扶持，這是數(shù)控機(jī)床業(yè)的春天，將會促進(jìn)我國數(shù)控機(jī)床朝向世界頂級技術(shù)邁進(jìn)。3 數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的趨勢高速度與超精度化

速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。高速度、超精度加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(CIRP)

將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。特別是在超高速切削、超精密加工技術(shù)的實(shí)施中，對機(jī)床各坐標(biāo)軸位移速度和定位精度提出了更高的要求；另外，這兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)又是相互制約的，也就是說要求位移速度越高，定位精度就越難提高。

目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000～8000m/min以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000轉(zhuǎn)/分(有的高達(dá)10萬轉(zhuǎn)/分)以上；工作臺的移動(dòng)速度(進(jìn)給速度)：在分辨率為l微米時(shí)，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率為0.1um時(shí)，在24m/min以上；自動(dòng)換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到12m/min。

在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10um 提高到5um，精密級加工中心則從3～5um，提高到1～1．5um,并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(0．01um)。2 高可靠性

隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機(jī)床制造商追求的目標(biāo)。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在l6小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率在P(t)>99％以上，則數(shù)控機(jī)床的平均無故障運(yùn)行時(shí)間MTBF就必須大于3000小時(shí)。我們只對一臺數(shù)控機(jī)床而言，如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為l0：1(數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個(gè)數(shù)量級)。此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333．3小時(shí)，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動(dòng)等的MTBF就必須大于l0萬小時(shí)。當(dāng)前國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時(shí)以上，驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)30000小時(shí)以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。多功能化

在零件加工過程中有大量的無用時(shí)間消耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時(shí)間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機(jī)床上，因此數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多能，以最大限度地提高設(shè)備利用率。另外前臺加工、后臺編輯的前后臺功能，充分提高其工作效率和機(jī)床利用率。數(shù)控機(jī)床還具有更高的通訊功能，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床除具有通信口，DNC功能外，還具有網(wǎng)絡(luò)功能。多軸化

隨著5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5軸聯(lián)動(dòng)控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)開發(fā)熱點(diǎn)，由于在加工自由曲面時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單，并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在3軸聯(lián)動(dòng)控制的機(jī)床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參與切削，因此，5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床以其無可替代的性能優(yōu)勢已經(jīng)成為各大機(jī)床廠家積極開發(fā)和競爭的焦點(diǎn)。

數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化，主要指機(jī)床通過所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。數(shù)控機(jī)床一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部，這就是所謂Internet/Intranet技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造，是機(jī)械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是國際先進(jìn)機(jī)床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式。

隨著信息化技術(shù)的大量采用，越來越多的國內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時(shí)要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。機(jī)械制造企業(yè)在普遍采用CAD/CAM的基礎(chǔ)上，越加廣泛地使用數(shù)控加工設(shè)備。數(shù)控應(yīng)用軟件日趨豐富和具有“人性化”。虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造等高端技術(shù)也越來越多地為工程技術(shù)人員所追求。通過軟件智能替代復(fù)雜的硬件，正在成為當(dāng)代機(jī)床發(fā)展的重要趨勢。在數(shù)字制造的目標(biāo)下，通過流程再造和信息化改造，ERP等一批先進(jìn)企業(yè)管理軟件已經(jīng)脫穎而出，為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益。柔性化、智能化

數(shù)控機(jī)床向柔性自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨(dú)立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動(dòng)態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)；注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓、完善；CNC單機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展；數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。

智能化是21世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大方向。智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動(dòng)，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預(yù)才能解決的問題。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動(dòng)編程，智能化的人機(jī)界面等；智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。世界上正在進(jìn)行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。

21世紀(jì)的金切機(jī)床必須把環(huán)保和節(jié)能放在重要位置，即要實(shí)現(xiàn)切削加工工藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因?yàn)榍邢饕杭任廴经h(huán)境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。干切削一般是在大氣氛圍中進(jìn)行，但也包括在特殊氣體氛圍中(氮?dú)庵小⒗滹L(fēng)中或采用干式靜電冷卻技術(shù))不使用切削液進(jìn)行的切削。不過，對于某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實(shí)際應(yīng)用，故又出現(xiàn)了使用極微量潤滑(MQL)的準(zhǔn)干切削。對于面向多種加工方法/工件組合的加工中心之類的機(jī)床來說，主要是采用準(zhǔn)干切削，通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣的混合物經(jīng)由機(jī)床主軸與工具內(nèi)的中空通道噴向切削區(qū)。在各類金切機(jī)床中，采用干切削最多的是滾齒機(jī)。結(jié)束語

總之，數(shù)控(NC)機(jī)床技術(shù)已成為制造技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件，促使制造業(yè)向著高效、優(yōu)質(zhì)以及人性化的方向發(fā)展。為了滿足制造技術(shù)不斷發(fā)展的需要，NC機(jī)床將朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、數(shù)字化的方向發(fā)展。今后，隨著計(jì)算技術(shù)、測試技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料和機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的研究和科技的進(jìn)步，也必將面臨著新的挑戰(zhàn)。可以預(yù)見，隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用 制造業(yè)將迎來一次足以撼動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)模式的深刻革命。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊學(xué)桐，李冬茹，何文立等．距世紀(jì)數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究[M ]．北京：

國家機(jī)械工業(yè)局，2000．

[2] 王貴明。數(shù)控實(shí)用技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[3] 惠延波，沙杰等．加工中心的數(shù)控編程與操作技術(shù)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出

版社，2003.[4] 王侃夫．?dāng)?shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)[M],北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．

[5] 黃金秋．基于開放式結(jié)構(gòu)的高性能系統(tǒng)的研制[J]．制造技術(shù)與機(jī)床，1998(8)

[6] 曹鳳．微機(jī)數(shù)控技術(shù)及其應(yīng)用[M]．成都：電子科技大學(xué)出版社，2000．