第一篇：淺談我國先進制造技術的發(fā)展

淺談我國先進制造技術的發(fā)展

摘要： 本文介紹了當今制造技術面臨的問題，論述了先進制造的前沿科學，并展望了先進制造技術的發(fā)展前景。

Abstract: This article describes the problems facing today's manufacturing technology, and discusses advanced manufacturing cutting-edge science and future prospects for the development of advanced manufacturing technology.關鍵詞：簡介；先進制造技術；發(fā)展趨勢；

1.引言

先進制造技術AMT(advanced manufacturing technology)是制造業(yè)不斷吸收機械、電子、信息(計算機與通信、控制理論、人工智能等)、能源及現(xiàn)代系統(tǒng)管理等方面的成果，并將其綜合應用于產(chǎn)品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應能力和競爭能力的制造技術的總稱。它集成r現(xiàn)代科學技術和工業(yè)創(chuàng)新的成果，充分利用了信息技術，使制造技術提高到新的高度。先進制造技術是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要基礎技術之一，對我國的制造業(yè)發(fā)展有著舉足輕重的作用。先進制造技術簡介

2.1 先進制造技術的體系結(jié)構

目前對先進制造技術的體系結(jié)構認識并不統(tǒng)一，比較通用的主要有以下兩種：

一種是1994年，美國聯(lián)邦科學、工程和技術協(xié)調(diào)委員會所劃分的體系結(jié)構，如圖1所示。它將先進制造技術分為三個技術群，即：①主體技術群；②支撐技術群；③管理技術群。另一種是美國機械科學研究院(AMST)提出的先進制造技術由多層次技術群構成的體系，2.2 先進制造技術的分類

(1)現(xiàn)代設計技術，現(xiàn)代設計技術是根據(jù)產(chǎn)品功能要求，應用現(xiàn)代技術和科學知識，制定方案并使方案付諸實施的技術。它是一門多學科、多專業(yè)相互交叉的綜合性很強的基礎技術。現(xiàn)代設計技術主要包括：現(xiàn)代設計方法，設計自動化技術，工業(yè)設計技術。

(2)先進制造工藝，現(xiàn)代制造工藝技術主要包括精密和超精密加工技術、精密成型技術、特種加工技術、表面改性、制模和涂層技術。

(3)自動化技術自動化技術包括數(shù)控技術、工業(yè)機器人技術、柔性制造技術、計算機集成制造技術、傳感技術、自動檢測及信號識別技術和過程設備工況監(jiān)測與控制技術等。

(4)系統(tǒng)管理技術系統(tǒng)管理技術包括工程管理、質(zhì)量管理、管理信息系統(tǒng)等，以及現(xiàn)代制造模式(如精益生產(chǎn)、CIMS、敏捷制造、智能制造等)、集成化的管理技術、企業(yè)組織結(jié)構與虛擬公司等生產(chǎn)組織方法。

2.3 先進制造技術的特點

先進制造技術最重要的特點在于，它是一項面向工業(yè)應用，具有很強實用性的新技術。與傳統(tǒng)制造技術相比，先進制造技術更具有系統(tǒng)性、集成性、廣泛性、高精度性。先進制造技術雖然仍大量應用于加工和裝配過程，但在其制造過程中還綜合應用了設計技術、自動化技術、系統(tǒng)管理技術等。先進制造技術比傳統(tǒng)的制造技術更加重視技術與管理的結(jié)合，更加重視制造過程組織和管理體制的簡化以及合理化，從而產(chǎn)生了一系列先進的制造模式，并能

實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。先進制造技術的發(fā)展趨勢

在21世紀中，隨著電子、信息等高新技術的不斷發(fā)展，隨著市場需求個性化與多樣化，未來先進制造技術發(fā)展的總趨勢是向精密化、柔性化、網(wǎng)絡化、虛擬化、智能化、清潔化、集成化、全球化的方向發(fā)展。

當前先進制造技術的發(fā)展趨勢大致有以下幾個方面：

1．信息技術對先進制造技術的發(fā)展起著越來越重要的作用

信息化是當今社會發(fā)展的趨勢，信息技術正在以人們想象不到的速度向前發(fā)展。信息技術也正在向制造技術注入和融合，促進著制造技術的的不斷發(fā)展。可以說先進制造技術的形成與發(fā)展，無不與信息技術的應用與注入有關。它使制造技術的技術含量提高，使傳統(tǒng)制造技術發(fā)生質(zhì)的變化。信息技術對制造技術發(fā)展的作用目前已占第一位。在21世紀對先進制造技術的各方面發(fā)展將起著更重要的作用。

信息技術促進著設計技術的現(xiàn)代化，加工制造的精密化、快速化，自動化技術的柔性化、智能化，整個制造過程的網(wǎng)絡化、全球化。各種先進生產(chǎn)模式的發(fā)展，如CIMS、并行工程、精益生產(chǎn)、靈捷制造、虛擬企業(yè)與虛擬制造，也無不以信息技術的發(fā)展為支撐。

2．設計技術不斷現(xiàn)代化

產(chǎn)品設計是制造業(yè)的靈魂?，F(xiàn)代設計技術的主要發(fā)展趨勢是：

（1）設計手段的計算機化

在實現(xiàn)了計算機計算、繪圖的基礎上，當前突出反映在數(shù)值仿真或虛擬現(xiàn)實技術在設計中的應用，以及現(xiàn)代產(chǎn)品建模理論的發(fā)展上，并且向智能化設計方向發(fā)展。

（2）新的設計思想和方法不斷出現(xiàn)

如并行設計、面向“X”的設計（Design For X－－DFX）、健壯設計（Robust Design）、優(yōu)化設計Optimal Design）、反求工程技術（Revese Engineering）等。

（3）向全壽命周期設計發(fā)展

傳統(tǒng)的設計只限于產(chǎn)品設計，全壽命周期設計則由簡單的、具體的、細節(jié)的設計轉(zhuǎn)向復雜的總體的設計和決策，要通盤考慮包括設計、制造、檢測、銷售、使用、維修、報廢等階段的產(chǎn)品的整個生命周期。

（4）設計過程由單純考慮技術因素轉(zhuǎn)向綜合考慮技術、經(jīng)濟和社會因素

設計不只是單純追求某項性能指標的先進和高低、而是注意考慮市場、價格、安全、美學、資源、環(huán)境等方面的影響。

3．成形及改進制造技術向精密、精確、少能耗、無污染方向發(fā)展

成形制造技術是鑄造、塑性加工、連接、粉末冶金等單元技術的總稱。展望21世紀，成形制造技術正在從制造工件的毛坯、從接近零件形狀（Near NetShape Proccess）向直接制成工件精密成形或稱凈成形（NetShape Proccess）的方向發(fā)展。據(jù)國際機械加工技術協(xié)會預測，到下世紀初，塑性成形與磨削加工相結(jié)合，將取代大部分中小零件的切削加工。改性技術主要包括熱處理及表面工程各項技術。主要發(fā)展趨勢是通過各種新型精密熱

處理和復全處理達到零件性能精確、形狀尺寸精密以及獲得各種特殊性能要求的表面（涂）層，同時大大減少能耗及完全消除對環(huán)境的污染。

4．加工制造技術向著超精密、超高速以及發(fā)展新一代制造裝備的方向發(fā)展

（1）超精密加工技術

目前加工精度達到0．025μm，表面粗糙度達0．0045μm，已進入納米級加工時代。超精切削厚度由目前的紅外波段向可見光波段甚至更短波段近；超精加工機床向多功能模塊化方向發(fā)展；超精加工材料由金屬擴大到非金屬。

（2）超高速切削

目前鋁合金超高速切削的切削速度已超過1600m/min，鑄鐵為1500m/min，超耐熱鎳合金為300m/min，鈦合金200m/min。超高速切削的發(fā)展已轉(zhuǎn)移到一些難加工材料的切削加工。

（3）新一代制造裝備的發(fā)展

市場競爭和新產(chǎn)品、新技術、新材料的發(fā)展推動著新型加工設備的研究與開發(fā)，其中典型的例子是“并聯(lián)桁架式結(jié)構數(shù)控機床”（或俗稱“六腿”機床）的發(fā)展。它突破了傳統(tǒng)機床的結(jié)構方案，采用六個軸長短的變化，以實現(xiàn)刀具相對于工件的加工位姿的變化。

5．工藝由技藝發(fā)展為工程科學，工藝模擬技術得到迅速發(fā)展

先進制造技術的一個重要發(fā)展趨勢是，工藝設計由經(jīng)驗判斷走向定量分析，加工工藝由技藝發(fā)展為工程科學。

熱加工過程的數(shù)值模擬與物理模擬是一個重要的發(fā)展方向，是使熱加工工藝由技藝走向科學的重要標志。應用數(shù)值模擬于鑄造、鍛壓、焊接、熱處理等工藝設計中，并與物理模擬和專家系統(tǒng)相結(jié)合，來確定工藝參數(shù)，優(yōu)化工藝方案，預測加工過程中可能產(chǎn)生的缺陷及應采取的防止措施，控制和保護加工工件的質(zhì)量。采用這種科學的模擬技術并與少量的實驗驗證結(jié)合，以代替過去一切都要通過大量重復實驗的方法，不僅可以節(jié)省大量的人和物力，而且還可以通過數(shù)值模擬來解決一些目前無法在實驗室進行直接研究的復雜問題

工藝模擬也發(fā)展并應用于金屬切削加工過程、產(chǎn)品設計過程。最新的進展是在并行工程環(huán)境下，開展虛擬成形制造，使得在產(chǎn)品的設計完成時，成形制造的準備工作（如鑄造）也同時完成.6．專業(yè)、學科間的界限逐漸淡化、消失

先進制造技術的不斷發(fā)展，在冷熱加工之間，加工、檢測、物流、裝配過程之間，設計、材料應用、加工制造之間，其界限均逐漸淡化，逐步走向一體化。例如，CAD、CAPP、CAM的出現(xiàn)，使設計、制造成為一體；精密成形技術的發(fā)展，使熱加工可能直接提供接近最終形狀、尺寸的零件，它與磨削加工相結(jié)合，有可能覆蓋大部分零件的加工，淡化了冷熱加工的界限；快速原型／零件制造（Rapid Prototyping/Parts

Manufacturing－－RPM）技術的產(chǎn)生，是近20年制造領域的一個重大突破，它可以自動而迅速地將設計思想物化為具有一定結(jié)構和功能的原型或直接制造零件，淡化了設計、制造的界限；機器人加工工作站及FMS的出現(xiàn)，使加工過程、檢測過程、物流過程融為一體；現(xiàn)代制造系統(tǒng)使得自動化技術與傳統(tǒng)工藝密不可分；很多新材料的配制與成型是同時完成的，很難劃清材料應用與制造技術的界限。這種趨勢表現(xiàn)在生產(chǎn)上是專業(yè)車間的概念逐漸

淡化，將多種不同專業(yè)的技術集成在一臺設備、一條生產(chǎn)線、一個工段或車間里的生產(chǎn)方式逐漸增多。

7．綠色制造將成為21世紀制造業(yè)的重要特征

日趨嚴格的環(huán)境與資源的約束，使綠色制造業(yè)顯得越來越重要，它將是21世紀制造業(yè)的重要特征，與此相應，綠色制造技術也將獲得快速的發(fā)展。主要體現(xiàn)在：

（1）綠色產(chǎn)品設計技術使產(chǎn)品在生命周期符合環(huán)保、人類健康、能耗低、資源利用率高的要求。

（2）綠色制造技術

在整個制造過程，使得對環(huán)境負面影響最小，廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小，資源利用效率最高。綠色制造技術主要包含了綠色資源、綠色生產(chǎn)過程和綠色產(chǎn)品三方面的內(nèi)容。

（3）產(chǎn)品的回收和循環(huán)再制造

例如，汽車等產(chǎn)品的拆卸和回收技術，以及生態(tài)工廠的循環(huán)式制造技術。它主要包括生產(chǎn)系統(tǒng)工廠－－致力于產(chǎn)品設計和材料處理、加工及裝配等階段，恢復系統(tǒng)工廠－－主要對產(chǎn)品（材料使用）生命周期結(jié)束時的材料處理循環(huán)。

8．虛擬現(xiàn)實技術在制造業(yè)中獲得越來越多的應用

虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality Technology）主要包括虛擬制造技術和虛擬企業(yè)兩個部分。

虛擬制造技術將從根本上改變了設計、試制、修改設計、規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。在產(chǎn)品真正制出之前，首先在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型（Soft

Prototype）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品（Hard

Prototype）進行試驗，對其性能和可制造性進行預測和評價，從而縮短產(chǎn)品的設計與制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，提高系統(tǒng)快速響應市場變化的能力。

虛擬企業(yè)是為了快速響應某一市場需求，通過信息高速公路，將產(chǎn)品涉及到的不同企業(yè)臨時組建成為一個沒有圍墻、超越空間約束、靠計算機網(wǎng)絡聯(lián)系、統(tǒng)一指揮的合作經(jīng)濟實體。虛擬企業(yè)的特點是企業(yè)的功能上的不完整、地域上的分散性和組織結(jié)構上的非永久性，即功能的虛擬化、組織的虛擬化、地域的虛擬化。

9．信息技術、管理技術與工藝技術緊密結(jié)合，先進制造生產(chǎn)模式獲得不斷發(fā)展

制造業(yè)在經(jīng)歷了少品種小批量－－少品種大批量、－－多品種小批量生產(chǎn)模式的過渡后，70年代、80年{BANNED}始采用計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）進行制造的柔性生產(chǎn)的模式，并逐步向智能制造技術（IMT）和智能制造系統(tǒng)（IMS）的方向發(fā)展。精益生產(chǎn)（LP）、靈捷制造（AM）等先進制造模式相繼出現(xiàn)，預計21世紀初，先進制造模式必將獲得不斷發(fā)展。

上述幾種先進制造生產(chǎn)模式的進展，主要體現(xiàn)了以下五個轉(zhuǎn)變：

1）從以技術為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變；

2）從金字塔式的多層次生產(chǎn)向扁平的網(wǎng)絡結(jié)構轉(zhuǎn)變；

3）從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變；

4）從按功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)的、自主管理的小組工作組織形式轉(zhuǎn)變；

5）從質(zhì)量第一的競爭策略向快速響市場的競爭策略轉(zhuǎn)變。結(jié)束語

制造業(yè)是國家經(jīng)濟和綜合國力的基礎，被稱為“立國之本”。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，我國的制造工業(yè)已經(jīng)取得了長足的進步。但和先進國家相比還存在很大差距。主要表現(xiàn)在：技術投入相對不足，原有技術基礎和研究開發(fā)能力薄弱，制造業(yè)產(chǎn)品落后，技術水平低，信息含量少，更新?lián)Q代慢，以及市場營銷、經(jīng)營管理、人才素質(zhì)相對落后，缺乏國際競爭能力等方面。面對這樣形勢，我們必須注重科技人才的培養(yǎng)，大力發(fā)展對高新技術的研究，加強政策與法規(guī)建設，建立與發(fā)展我國自主的NC，CAD/CAM，F(xiàn)MS，CIMS，IMS等制造自動化單元技術，提高制造業(yè)現(xiàn)代化管理水平，發(fā)展適應我國國情的生產(chǎn)模式。努力縮小我國與先進國家之間的差距，使我國的制造業(yè)站在世界先進行列。

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第二篇：先進航空發(fā)動機關鍵制造技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

先進航空發(fā)動機關鍵制造技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

一、輕量化、整體化新型冷卻結(jié)構件制造技術1 整體葉盤制造技術整體葉盤是新一代航空發(fā)動機實現(xiàn)結(jié)構創(chuàng)新與技術跨越的關鍵部件，通過將傳統(tǒng)結(jié)構的葉片和輪盤設計成整體結(jié)構，省去傳統(tǒng)連接方式采用的榫頭、榫槽和鎖緊裝置，結(jié)構重量減輕、零件數(shù)減少，避免了榫頭的氣流損失，使發(fā)動機整體結(jié)構大為簡化，推重比和可靠性明顯提高。在第四代戰(zhàn)斗機的動力裝置推重比10 發(fā)動機F119 和EJ200上，風扇、壓氣機和渦輪采用整體葉盤結(jié)構，使發(fā)動機重量減輕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；擴散連接法；線性摩擦焊接法；五坐標數(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)動機上，如歐洲未來推重比15~20 的發(fā)動機和美國的IHPTET 計劃中的推重比20的發(fā)動機，將采用效果更好的SiC 陶瓷基復合材料或抗氧化的C/C 復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)，零件的重量將進一步降低。在推重比15~20 高性能發(fā)動機上的壓氣機擬采用整體葉環(huán)，由于采用密度較小的復合材料制造，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的鈦基復合材料制造的。推重比15~20 高性能發(fā)動機，如美國XTX16/1A 變循環(huán)發(fā)動機的核心機第3、4 級壓氣機為整體葉環(huán)轉(zhuǎn)子結(jié)構。該整體葉環(huán)轉(zhuǎn)子及其間的隔環(huán)采用TiMC 金屬基復合材料制造。英、法、德研制了TiMMC 葉環(huán)，用于改進EJ200的3級風扇、高壓壓氣機和渦輪。3 大小葉片轉(zhuǎn)子制造技術大小葉片轉(zhuǎn)子技術是整體葉盤的特例，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葉片級增壓比和減少氣流引起的振動等特點，是使軸流壓氣機級增壓比達到3 或3 以上的有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g。4 發(fā)動機機匣制造技術在新一代航空發(fā)動機上有很多機匣，如進氣道機匣、外涵機匣、風扇機匣、壓氣機機匣、燃燒室機匣、渦輪機匣等，由于各機匣在發(fā)動機上的部位不同，其工作溫度差別很大，各機匣的選材也不同，分別為樹脂基復合材料、鐵合金、高溫合金。樹脂基復合材料已廣泛用于高性能發(fā)動機的低溫部件，如F119 發(fā)動機的進氣道機匣、外涵道筒體、中介機匣。至今成功應用的樹脂基復合材料有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 年前的目標是研制出在425℃溫度下仍具有熱穩(wěn)定性的新型樹脂基復合材料。樹脂基復合材料構件的制造技術是集自動鋪帶技術（ATL）、自動纖維鋪放技術（AFP）、激光定位、自動剪裁技術、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于一體的綜合技術。5 寬弦風扇葉片制造技術英國羅· 羅公司成功開發(fā)出遄達系列的超塑成形-擴散連接發(fā)動機寬弦風扇轉(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)構效率使航空發(fā)動機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)動機風扇和第一級壓氣機葉片的發(fā)展方向。推重比10 一級發(fā)動機F119，EJ200 均采用了寬弦風扇葉片，GE 公司的GE90，推重比15~20 高性能發(fā)動機都采用復合材料風扇葉片?，F(xiàn)在寬弦風扇葉片主要采用超塑成形-擴散連接（Superplastic Forming/Diffusion Bonding，SPF/DB）技術。與傳統(tǒng)工藝制造的零件相比，SPF/DB 組合工藝技術具有重量輕、成本低、效益高、整體性好、成形質(zhì)量高等優(yōu)點。目前國外正在研究的推重比15~20 高性能發(fā)動機的金屬基復合材料風扇葉片，是一種空心的、用連續(xù)碳化硅纖維增強的鈦基復合材料（TiMMC）制造，采用超塑成形/ 擴散連接工藝制出空心風扇葉片。6 復合冷卻層板結(jié)構制造技術多孔復合冷卻層板結(jié)構是推重比10 以上發(fā)動機采用的先進冷卻結(jié)構，多用于燃燒室和渦輪葉片，它是一種帶有復雜冷卻回路的多孔層板，用擴散連接方法連接成形的冷卻結(jié)構，其關鍵制造技術是計算機輔助設計和繪制復雜冷卻回路，用“照相-電解法”制成冷卻回路，擴散連接成多層多孔層板。由此可知，整體化結(jié)構、新型冷卻結(jié)構等新技術，使發(fā)動機諸多零件減輕了質(zhì)量、降低了成本、提高了效率，從而保證了發(fā)動機高推比、高性能的相關要求。

二、新材料構件制造技術推重比15~20 一級的航空發(fā)動機要求材料具有耐高溫、高強度、高韌性等特性。高性能發(fā)動機已經(jīng)采用很多種類的新材料和新材料構件，尤其是金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、碳/ 碳復合材料是當前高溫復合材料領域開發(fā)和應用研究的熱點。與其同時進行的高溫復合材料構件制造技術正在深入地發(fā)展。1 金屬基復合材料構件制造技術SiC 長纖維增強Ti 基復合材料（TiMMC）具有比強度高、比剛度高、使用溫度高及疲勞和蠕變性能好的優(yōu)點。例如德國研制的SCS-6 SiC/IMI834 復合材料的抗拉強度高達2200MPa，剛度達220GPa，而且具有極為優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，在700℃溫度暴露2000h 后，力學性能不降低。TiMMC 葉環(huán)代替壓氣機盤，可使壓氣機的結(jié)構質(zhì)量減輕70%。美國制備的TiMMC 葉環(huán)已在P&W 的XTC-65 IHPTET 驗證機上成功地進行了驗證，能夠滿足性能要求。英、法、德也研制了TiMMC 葉環(huán)，并成功地進行了臺架試驗。未來發(fā)動機的低壓壓氣機葉片和靜子葉片、整體葉環(huán)、機匣及渦輪軸將采用金屬基復合材料制造。TiMMC 關鍵制造技術有、纖維涂層法、等離子噴涂法、漿料帶鑄造法、箔-纖維法。2 陶瓷基復合材料構件制造技術推重比15~20 高性能航空發(fā)動機的渦輪前溫度將達到2200K 以上，連續(xù)纖維增韌陶瓷基復合材料（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)生災難性的損毀，可代替高溫合金作為熱端部件結(jié)構材料。CMC 的應用使發(fā)動機大幅度減重，節(jié)約冷卻氣或無需冷卻，從而確保發(fā)動機高推重比的有關性能。美、英、法等發(fā)達國家以推重比9~10 發(fā)動機（如F119、EJ200、F414 等）作為CMC 的驗證平臺，主要驗證的部件有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件。SiC 基CMC 的關鍵制造技術包括纖維預制件的設計和制造、SiC 基體的致密化技術、纖維與基體間界面層和復合材料表面防氧化涂層的設計與制造以及構件的精密加工等。3 碳/碳復合材料構件制造技術碳/ 碳復合材料（C/C）的最顯著的優(yōu)點是耐高溫（1800℃ ~2000℃）和低密度（約1.9g/cm3），可能使發(fā)動機大幅度減重。美、法、俄等研制的C/C 復合材料部件有燃燒室噴嘴、加力燃燒室噴管、渦輪和導向葉片、整體渦輪盤、渦輪外環(huán)等。美國將整體渦輪盤在1760℃進行了地面超轉(zhuǎn)試驗。C/C 構件的關鍵制造技術包括碳纖維預制體的設計與制備、C/C 的致密化技術和C/C 防氧化涂層的設計與制造。C/C 致密化方法有化學氣相浸透法（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)動機用C/C 構件要滿足富氧燃氣環(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。通過設計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，目前尚未取得突破性進展。由上可見，與現(xiàn)行推重比8 的發(fā)動機相比，新材料構件不管在結(jié)構設計、制造技術方面，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 等高性能的實現(xiàn)。

三、航空發(fā)動機制造技術新工藝1 新型結(jié)構件精密制坯技術目前，先進精密毛坯制造技術正在向近凈成形方向發(fā)展。先進的精密制坯技術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。高性能航空發(fā)動機采用了大量的新型結(jié)構件，由于制坯技術的進步將導致毛坯件發(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%，復合材料構件由4% 增至15%。2 先進的切削技術切削加工一直是航空發(fā)動機關重件的主要制造手段。隨著航空發(fā)動機推重比的不斷提高，特別是質(zhì)量的不斷減輕，發(fā)動機制造將越來越多地依賴于高比強度、低密度、高剛度和耐高溫能力強的鈦合金、高溫合金以及金屬基復合材料等新材料，而這些材料都屬于典型的難加工材料。同時發(fā)動機關重件往往型面復雜，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)動機的切削加工中迫切需要采用新型刀具材料、刀具結(jié)構以及高效的工藝方法，同時這種需求也大大推動了具有高剛度、高精度和大驅(qū)動功率的專用機床和通用機床的發(fā)展。數(shù)控加工技術在航空發(fā)動機的制造中主要用于壓氣機及渦輪機的各類機匣、壓氣機盤及渦輪盤、渦輪軸和壓氣機軸等復雜構件的加工。高端數(shù)控裝備及技術作為國家戰(zhàn)略性物資，對提高發(fā)動機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)合攻擊機時，采用五坐標數(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 的大型升力風扇整體葉盤，其切除率超過93%。高效精密切削、變形補償、自適應加工，以及抗疲勞制造等技術的研究和應用在新一代發(fā)動機的加工中需求迫切；同時，加工過程的知識積累對于提高加工效率、加工質(zhì)量和加工的自動化水平非常重要，應圍繞發(fā)動機關重件和典型材料的高效數(shù)控加工建立相應的切削數(shù)據(jù)庫。磨削在先進的切削技術研究中占有重要地位。在磨削加工技術的研究中，為了獲得高加工效率，世界發(fā)達國家開始嘗試高速、強力磨削技術，如利用強力磨削可一次磨出渦輪葉片的榫頭齒形。目前，磨削技術的發(fā)展趨勢是：發(fā)展超硬磨料磨具，研究精密及超精密磨削、高速高效磨削機理并開發(fā)其新的磨削加工技術，研制高精度、高剛性的自動化磨床。3 特種加工技術以高能束流加工為代表的特種加工技術在難切削材料加工，復雜構件的型腔、型面、型孔、微小孔、細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、化學場和力場（包括空間微重力場）等外加因素的綜合應用以及激光、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創(chuàng)新的廣闊途徑。4 特種焊接技術先進焊接連接技術作為確保航空發(fā)動機結(jié)構完整性不可缺少的手段，其研究、開發(fā)與應用直接關系到新一代航空發(fā)動機的質(zhì)量、壽命和可靠性。特種焊接技術由于具有可明顯減輕結(jié)構重量、降低制造成本、提高結(jié)構性能等特點，滿足航空發(fā)動機輕質(zhì)化、長壽命、低成本、高可靠性制造的要求，已成為航空發(fā)動機制造中的一項重要技術。特種焊接技術主要包括：鎢極惰性氣體保護弧焊（GTAW）、活性焊劑焊接技術、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）、擴散焊（DB）、摩擦焊等。近年來，新型纖焊和擴散焊、摩擦焊和高能束流焊接等先進焊接技術在航空發(fā)動機制造中的發(fā)展和應用越來越廣泛。在歐美已相繼用摩擦焊取代電子束焊用于發(fā)動機的粉末冶金等溫鍛造盤-盤及盤-軸一體化焊接。摩擦焊接技術在發(fā)動機轉(zhuǎn)子鼓筒、整體葉盤的焊接中得到和應用，并逐漸發(fā)展成為航空發(fā)動機制造中的一項關鍵技術。5 熱障涂層技術先進的高推重比發(fā)動機結(jié)構中將大量采用以熱障涂層技術為代表的先進熱障涂層技術。涂層技術在航空發(fā)動機關鍵零部件的耐磨、高溫防護、隔熱、封嚴以及鈦合金零件的防微動磨損、阻燃等方面起了顯著的作用，應用越來越廣泛。先進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)構強度，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)合強度。多層復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（材料為HFe22.5Cr5.5SiO0.1C），可減少冷卻氣流80%。渦輪工作葉片和導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)動機冷端部件均采用封嚴涂層、耐磨和防腐蝕涂層。6 快速原型/零件制造技術快速原型（Rapid Prototyping，RP）制造技術出現(xiàn)于20 世紀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)高性能復雜結(jié)構金屬零件的無模具、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，其應用已從最初的設計原型和測試原型制造向最終產(chǎn)品制造的方向發(fā)展?？焖僭? 零件制造技術為航空發(fā)動機復雜零件的設計實現(xiàn)實體化提供快速方便的手段，可實現(xiàn)精鑄復雜模具的制造，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。快速原型制造技術一經(jīng)出現(xiàn)，就成為先進制造技術和激光加工領域研究的熱點，美國軍方對這項技術的發(fā)展給予了相當?shù)年P注和支持，在其直接支持下，美國率先將這一先進技術實用化，目前，F(xiàn)-22 和F/A-18E/F 上的幾個關鍵零件已經(jīng)采用了TC4 鈦合金激光快速成形件。該技術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推重比10 一級發(fā)動機渦輪前溫度達到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。普惠公司研究了用玻璃陶瓷基復合材料制造浮壁式火焰筒結(jié)構。F119采用的浮壁式火焰筒結(jié)構是用多環(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)是由浮動片組成，并用螺栓連接在外環(huán)段上。浮動片用精密鑄造而成，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)動機零部件的無損檢測技術無損檢測技術能為發(fā)動機產(chǎn)品提供內(nèi)部質(zhì)量信息，既可作為產(chǎn)品評價的依據(jù)，也為工藝分析提供參考信息，是確保發(fā)動機結(jié)構高可靠性的重要手段。對于航空發(fā)動機而言，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。常用的檢測技術有超聲檢測、渦流檢測、工業(yè)CT無損檢測等。無損檢驗技術發(fā)展的總趨勢仍是速度快，自動化程度高，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、電磁及聲學檢驗中，廣泛引入移動式自動掃描，綜合應用了多種技術，出現(xiàn)了自動掃描的超聲、電磁、傳感器系統(tǒng)，聲學-激光自動掃描系統(tǒng)。

五、面向零件制造過程的專業(yè)化成套制造技術作為單項數(shù)字化制造技術的集成，將信息技術與制造技術相結(jié)合而形成的數(shù)字化生產(chǎn)線技術的應用成為航空發(fā)動機行業(yè)提高生產(chǎn)質(zhì)量和柔性的關鍵技術。GE、羅· 羅和普惠等主要航空發(fā)動機生產(chǎn)廠商應用數(shù)字化技術，建成了一系列航空發(fā)動機典型零件自動化生產(chǎn)線，取得了良好的效果。（1）壓氣機葉片精密鍛造生產(chǎn)線目前航空發(fā)動機有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)動機的性能有很大影響。由于其結(jié)構復雜、制造技術含量高，其精鑄質(zhì)量和尺寸精度與葉片研制過程中的設計、制造、冶金、化學、制模、爐工等人員密切相關。國外航空發(fā)動機制造公司花費大量資金建立了發(fā)動機渦輪葉片精鑄生產(chǎn)線。（3）壓氣機轉(zhuǎn)子葉片電化學自動化加工生產(chǎn)線該生產(chǎn)線集拉削加工技術、高精度測量技術、電化學技術、電火花加工技術、機器人技術以及無損檢測技術等眾多技術于一體，其關鍵技術為360°電化學加工技術。首先采用組合的垂直拉床將預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行電化學加工，一次完成葉身型面加工。

六、以信息化技術為紐帶，建立數(shù)字化工廠信息化是振興及提升航空發(fā)動機制造業(yè)的必要途徑，必須將專業(yè)的制造技術與信息技術、管理技術相融合，運用先進的信息技術和現(xiàn)代管理思想，實現(xiàn)航空發(fā)動機設計、試驗、制造、檢測、管理、使用和維護等全過程的自動化、網(wǎng)絡化和智能化。在國外，航空發(fā)動機研制已利用信息化技術從傳統(tǒng)的大批量制造模式轉(zhuǎn)向現(xiàn)代先進精益制造模式。例如，GE 公司發(fā)動機部GEAE 在1998 年制訂實施了航空發(fā)動機異地協(xié)同設計和制造的增量式發(fā)展規(guī)劃，取得了顯著的效益。羅· 羅公司建立了發(fā)動機典型零件的自動化生產(chǎn)線和協(xié)同的計算機工作環(huán)境，實施了并行工程，從整體上增強航空發(fā)動機的研制能力。普惠公司采用集成產(chǎn)品開發(fā)團隊的形式來管理發(fā)動機全生命周期內(nèi)的計劃、流程、技術、信息等經(jīng)濟技術活動，建立先進的數(shù)字化工廠。免責聲明：本公眾號所載文章為本公眾號原創(chuàng)或根據(jù)網(wǎng)絡搜集編輯整理，文章版權歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權和其它問題，請跟我們聯(lián)系！文章內(nèi)容為作者個人觀點,并不代表本公眾號贊同或支持其觀點。本公眾號擁有對此聲明的最終解釋權。

第三篇：我國的先進制造技術研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

中國先進制造技術的發(fā)展趨勢

隨著科學技術的進步以及新的管理思想、管理模式和生產(chǎn)模式的引進，近年來，先進制造技術在機械加工領域中的應用越來越廣泛，越來越深入。機械制造技術是研究產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質(zhì)量、效益、競爭力為目標,包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。改革開放以來，隨著科學技術的飛速發(fā)展和市場競爭日益激烈，越來越多的制造企業(yè)開始將大量的人力、財力和物力投入到先進的制造技術和先進的制造模式的研究和實施策略之中，我國制造科學技術有日新月異的變化和發(fā)展，但與先進的國家相比仍有一定差距，為了迎接新的挑戰(zhàn)，必須認清制造技術的發(fā)展趨勢，縮短與先進國家的差距，使我國的產(chǎn)品上質(zhì)量、上效率、上品種和上水平，以增強市場競爭力，因此，對制造技術及制造模式的研究和實施是擺在我們面前刻不容緩的重要任務，以實現(xiàn)我國機械制造業(yè)跨入世界先進行列。

一先進制造技術概述

（1）先進制造技術的體系結(jié)構及分類

先進制造技術是系統(tǒng)的工程技術，可以劃分為三個層次和四個大類。

三個層次：一是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的基礎制造技術。這一層次的技術是先進制造技術的核心，主要由生產(chǎn)中大量采用的鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護、機械加工等基礎工藝優(yōu)化而成。二是新型的制造單元技術。這是制造技術與高技術結(jié)合而成的嶄新制造技術。如制造業(yè)自動化單元技術、極限加工技術、質(zhì)量與可靠性技術、新材料成型與加工技術、激光與高密度能源加工技術、清潔生產(chǎn)技術等。三是先進制造的集成技術。這是運用信息技術和系統(tǒng)管理技術，對上述兩個層次進行技術集成的結(jié)果，系統(tǒng)駕馭生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流、能量流和信息流。如成組技術（CT）、系統(tǒng)集成技術（SIT）、獨立制造島（AMI）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）等。

四個大類：一是現(xiàn)代設計技術，是根據(jù)產(chǎn)品功能要求，應用現(xiàn)代技術和科學知識，制定方案并使方案付諸實施的技術。它是門多學科、多專業(yè)相互交叉的綜合性很強的基礎技術。現(xiàn)代設計技術主要包括：現(xiàn)代設計方法，設計自動化技術，工業(yè)設計技術等；二是先進制造工藝技術，主要包括精密和超精密加工技術、精密成型技術、特種加工技術、表而改性、制模和涂層技術；三是制造自動化技術，其中包括數(shù)控技術、工業(yè)機器人技術、柔性制造技術、計算機集成制造技術、傳感技術、自動檢測及信號識別技術和過程設備工況監(jiān)測與控制技術等；四是系統(tǒng)管理技術，包括工程管理、質(zhì)量管理、管理信息系統(tǒng)等，以及現(xiàn)代制造模式（如精益生產(chǎn)、CIMS、敏捷制造、智能制造等）、集成化的管理技術、企業(yè)組織結(jié)構與虛擬公司等生產(chǎn)組織方法。

（2）先進制造技術的特點

先進性：作為先進技術的基礎——制造技術，必須是經(jīng)過優(yōu)化的先進工藝。因此，先進制造技術的核心和基礎必須是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的工藝。它從傳統(tǒng)工藝發(fā)展起來，并與新技術實現(xiàn)了局部或系統(tǒng)集成。

通用性：先進制造技術不是單獨分割在制造過程的某一環(huán)節(jié)，它覆蓋了產(chǎn)品設計、生產(chǎn)設備、加工制造、維修服務、甚至回收再生的整個過程。

系統(tǒng)性：隨著微電子、信息技術的引入，先進制造技術能駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調(diào)整的信息流動過程。先進制造技術能駕馭生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、能源流和信息流的系統(tǒng)工程。

集成性：先進制造技術由于專業(yè)、學科間的不斷滲透、交叉、融合，界限逐漸淡化甚至消失，技術趨于系統(tǒng)化，已發(fā)展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術于一體的新興交叉學科，因此有人稱其為制造工程。技術與管理的更緊密結(jié)合對市場變化做出更敏捷的反應及對最佳經(jīng)濟效益的追求，使先進制造技術十分重視生產(chǎn)過程的合理化和最佳化。

二先進制造技術國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀

1.我國先進制造技術的現(xiàn)狀

自建國以來，尤其是改革開發(fā)20多年以來，我國機械制造業(yè)得到了迅速地發(fā)展。機械工業(yè)是我國工業(yè)中發(fā)展最快的行業(yè)之一。

20世紀70年代以前，產(chǎn)品的技術相對比較簡單，一個新產(chǎn)品上市，很快就會有相同功能的產(chǎn)品跟著上市。20世紀80年代以后，隨著市場全球化的進一步發(fā)展，市場競爭變得越來越激烈。

20世紀90年代初，隨著CIMS技術的大力推廣應用，包括有CIMS實驗工程中心和7個開放實驗室的研究環(huán)境已建成。在全國范圍內(nèi)，部署了CIMS的若干研究項目，諸如CIMS軟件工程與標準化、開放式系統(tǒng)結(jié)構與發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS總體與集成技術、產(chǎn)品設計自動化、工藝設計自動化、柔性制造技術、管理與決策信息系統(tǒng)、質(zhì)量保證技術、網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫技術以及系統(tǒng)理論和方法等均取得了豐碩成果，獲得不同程度的進展。但因大部分大型機械制造企業(yè)和絕大部分中小型機械制造企業(yè)主要限于CAD和管理信息系統(tǒng)，底層基礎自動化還十分薄弱，數(shù)控機床由于編程復雜，還沒有真正發(fā)揮作用。因此，與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國的制造業(yè)仍然存在一個階段性的整體上的差距。2.國外先進制造技術的現(xiàn)狀

在產(chǎn)品設計方面，普遍采用計算機輔助產(chǎn)品設計(CAD)、計算機輔助工程分析(CAE)和計算機仿真技術；在加工技術方面，已實現(xiàn)了底層(車間層)的自動化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術)、自動引導小車(AGV)等．近10余年來，發(fā)達國家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)它是在自動化技術、信息技術和制造技術的基礎上，通過計算機及其軟件，將制造廠全部生產(chǎn)活。動所需的各種分散的自動化系統(tǒng)有機地集成起來，是適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。首先在功能上，它包含了一個工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動，即從市場預測、產(chǎn)品設計、加工工藝、制造、管理至售后服務以及報廢處理的全部活動．因此它比傳統(tǒng)的工廠自動化的范圍要大得多，是一個復雜的大系統(tǒng)，是工廠自動化的發(fā)展方向。

三我國先進制造技術目前存在的問題和解決措施

半個多世紀以來，我國機械制造業(yè)雖然從無到有，從小到大取得了較快的發(fā)展，但與西方先進工業(yè)國家相比還存在這明顯的差距，主要表現(xiàn)在如下方面：

（1）產(chǎn)品檔次低，高水平產(chǎn)品所占比例小目前我國機械工業(yè)主導產(chǎn)品達到當代國際先進水平的不到5%，達到上世紀90年代國際先進水平的占25%，答到80年代水平的占40%。

（2）創(chuàng)新開發(fā)能力差，新產(chǎn)品貢獻率低我國大中型企業(yè)生產(chǎn)的2000多種主導產(chǎn)品的平均生命周期為10.5年，而美國一般僅有3-4年。美國制造業(yè)的新產(chǎn)品的貢獻率已達到國內(nèi)生產(chǎn)總值的52%。

（3）專業(yè)化生產(chǎn)水平低我國基礎零部件、基礎工藝專業(yè)化水平與國外先進國家比較存在很大的差距。

（4）企業(yè)生產(chǎn)管理技術落后目前，我國大部分企業(yè)的生產(chǎn)管理依舊停留在過去計劃經(jīng)濟管理方式上，現(xiàn)金管理模式和手段未能得到實施。

目前我國制造企業(yè)的技術水平與國先進水平相比較，從總體上看差距達20年左右。結(jié)合我國基本國情，解決我國先進制造技術目前問題應：（1）提高認識，全面規(guī)劃，力促先進制造技術的發(fā)展。（2）深化科技體制改革，推動技術創(chuàng)新體系的建設。

（3）將引進消化國外先進制造技術與自主開發(fā)創(chuàng)新相結(jié)合。（4）大力發(fā)展先進高新制造技術及其產(chǎn)業(yè)。

（5）積極培養(yǎng)創(chuàng)造性人才，努力提高制造業(yè)的全員素質(zhì)。

四先進制造技術的發(fā)展趨勢

行業(yè)追求的目標是：高質(zhì)量、高效率、高柔性、低成本、低勞動力、低消耗、品種多和規(guī)格全的產(chǎn)品，因此，21世紀的機械制造技術的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)精密化

精密加工、特種加工、超精密加工技術、微型機械是現(xiàn)代化機械制造技術發(fā)展的方向之一。精密和超精密加工技術包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復合加工(如機械化學研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領域。超精密加工技術己向納米技術發(fā)展。納米技術己在納米機械學、納米電子學和納米材料技術得到了應用。因此，它促進了機械科學、光學科學、測量科學和電子科學的發(fā)展?！熬笔恰熬芑?。它一方面是指對產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高，另一方面是指對產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來越高。有了前者，才要求有后者；有了后者，才促使前者得以發(fā)展?！熬笔侵讣庸ぞ燃捌浒l(fā)展，精密加工，細微加工，納米加工，如此等等。20世紀初，超精密加工的誤差是10微米，30年代達1微米，50年代達0.1微米，70至80年代達0.01微米，至今達0.001微米，即1納米。再由以下一組數(shù)據(jù)可以看到微電子產(chǎn)品對加工精度的依賴程度，電子元件制造誤差為，一般晶體管50微米，一般磁盤5微米，一般磁頭磁鼓0.5微米，集成電路0.05微米，超大型集成電路達0.005微米，而合成半導體為1納米。

（2）自動化

機械自動化, 主要指在機械制造業(yè)中應用自動化技術, 實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn), 實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程, 加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術的應用與發(fā)展, 是機械制造業(yè)技術改造、技術進步的主要手段和技術發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術水準, 不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展, 而且對國民經(jīng)濟各部門的技術進步有很大的直接影響。如何發(fā)展我國的機械自動化技術, 應實事求是, 一切從我國的具體國情出發(fā), 做好各項基礎工作, 走中國的機械自動化技術發(fā)展之路（3）信息化

信息、物質(zhì)和能量是制造系統(tǒng)的三要素。產(chǎn)品制造過程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品成本的主要因素。制造過程的實質(zhì)是對制造過程中各種信息資源的采集、輸入、加工和處理過程，最終形成的產(chǎn)品可看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)，因此可以把信息看作是一種產(chǎn)業(yè)，包括在制造之中。為此一些企業(yè)開始利用網(wǎng)絡技術、計算機聯(lián)網(wǎng)、信息高速公路、衛(wèi)星傳遞數(shù)據(jù)等實現(xiàn)異地生產(chǎn)。（4）柔性化

隨著科學技術的飛速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，促使產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，這就要求現(xiàn)代企業(yè)必須具備一定的生產(chǎn)柔性來滿足市場多變的需要。所謂柔性，是指一個制造系統(tǒng)適應各種生產(chǎn)條件變化的能力，它與系統(tǒng)方案、人員和設備有關。系統(tǒng)方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人員能保證加工任務，完成數(shù)量和時間要求的適應能力。設備柔性是指機床能在短期內(nèi)適應新零件的加工能力。（5）集成化

集成是綜合自動化的一個重要特征。集成的作用是將原來獨立運行的多個單元系統(tǒng)集成一個能協(xié)調(diào)工作的和功能更強的新系統(tǒng)。集成不是簡單的連接，是經(jīng)過統(tǒng)一規(guī)劃設計，分析原單元系統(tǒng)的作用和相互關系并進行優(yōu)化重組而實現(xiàn)的。集成化的目的是實現(xiàn)制造企業(yè)的功能集成，功能集成要借助現(xiàn)代管理技術、計算機技術、自動化技術和信息技術實現(xiàn)技術集成，同時還要強調(diào)人的集成，由于系統(tǒng)中不可能沒有人，系統(tǒng)運行的效果與企業(yè)經(jīng)營思想、運行機制、管理模式都與人有關，因此在技術上集成的同時，還應強調(diào)管理與人的集成。（6）智能化

智能化是制造技術的發(fā)展趨勢之一。智能制造技術(IMT)是將人工智能融入制造過程的各個環(huán)節(jié)，在整個制造過程中貫徹智力活動，使系統(tǒng)柔性的方式集成起來，通過模擬人類專家的智能活動，取代或延伸制造系統(tǒng)中的部分腦力勞動，在制造過程中系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運行狀態(tài)，在受到外界干擾或內(nèi)部激勵能自動調(diào)整其參數(shù)，以達到最佳狀態(tài)和具備自組織能力。我國存在的差距與可實施策略

改革開放以來，通過技術改造和引進國外先進制造技術，使我國的制造工業(yè)有了長足的進步，但和先進國家相比還存在很大差距，表現(xiàn)在：技改投入相對不足，原有技術基礎和研究開發(fā)能力薄弱，制造業(yè)產(chǎn)品落后，技術水平低，信息含量少，更新?lián)Q代慢，以及市場營銷、經(jīng)營管理、人才素質(zhì)相對落后，缺乏國際競爭能力。面對這樣形勢，發(fā)展先進制造技術、實施先進的制造模式已經(jīng)到了刻不容緩的地步。為了使我國的制造業(yè)站在世界先進行列，必須采取相適應的措施和策略。

（一）人才是關鍵。發(fā)展和推廣先進的制造技術、實施先進的制造模式人才是關鍵。我國是社會主義市場經(jīng)濟體制，研究先進制造技術和先進的生產(chǎn)模式其根本目的是制造出有競爭力的產(chǎn)品去占領國內(nèi)市場和國際市場，科技人員必須強化市場意識，因此人才的培養(yǎng)要注意市場導向。要有產(chǎn)業(yè)觀念、企業(yè)觀念、信息觀念、競爭觀念和效益觀念?？萍既藛T要懂得市場營銷、經(jīng)營管理和經(jīng)濟法。要拓寬學科領域，更新教育內(nèi)容與方法，培養(yǎng)一支了解和掌握機械工程科學的前沿技術人才，加速先進制造技術的推廣和實施，為市場經(jīng)濟服務。

（二）加強政策與法規(guī)建設，建立強有力的宏觀調(diào)控機制。在市場經(jīng)濟環(huán)境下，國家仍應制訂科學的制造產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和制造技術進步的總體規(guī)劃，以及相應的法規(guī)政策。避免重復建設、重復生產(chǎn)和重復引進的事情發(fā)生，要盡可能減少和避免市場盲目競爭造成的損失。

（三）發(fā)展適應我國國情的生產(chǎn)模式。對于一些先進的制造技術和先進的制造模式，要根據(jù)我國現(xiàn)實存在的技術水平和能力向前發(fā)展，避免盲目的追求目前實施有一定困難的理想的先進科學制造技術。目前要積極發(fā)展適應我國國情的制造模式。

（四）建立與發(fā)展我國自主的 NC、MC、CAD、CAM、FMS、CAT、CIM、IMS等制造自動化單元技術，結(jié)合實際情況實現(xiàn)與現(xiàn)有成熟技術的有效結(jié)合。同時要有組織有計劃的引進先進制造技術進行消化和吸收。對于引進的并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、精良生產(chǎn)(LP)、智能制造(IM)等先進制造模式要根據(jù)它們的技術構思和特征開發(fā)創(chuàng)新成適合我國國情的生產(chǎn)模式，(如獨立制造島)以使企業(yè)適應市場經(jīng)濟的需要[7]。

（五）提高制造業(yè)現(xiàn)代化管理水平?，F(xiàn)代管理核心是信息管理、物質(zhì)管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)過程管理和市場信息管理、加強企業(yè)人才的培養(yǎng)同時與國際接軌，開展ISO9000系列管理體系認證，加快現(xiàn)代企業(yè)制度改革，為先進制造技術的發(fā)展奠定良好的基礎。

第四篇：淺談我國先進制造技術的發(fā)展及其應用

淺談我國先進制造技術的發(fā)展及其應用

班級 機械制造與自動化3班

學號：201003620308

姓名：盧仁華 隨著我國社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，我國的制造業(yè)也將不斷的發(fā)展，先進制造技術將會得到越來越廣泛的應用。

先進制造技術是在傳統(tǒng)制造的基礎上，不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理技術等方面的成果，將其綜合應用于產(chǎn)品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的市場的適應能力和競爭能力的制造技術的總稱，也是取得理想技術經(jīng)濟效益的制造技術的總稱。

當前的金融危機也許還會催生新的先進制造制造技術，特別在生產(chǎn)管理技術方面。

先進制造技術不是一般單指加工過程的工藝方法，而是橫跨多個學科、包含了從產(chǎn)品設計、加工制造、到產(chǎn)品銷售、用戶服務等整個產(chǎn)品生命周期全過程的所有相關技術，涉及到設計、工藝、加工自動化、管理以及特種加工等多個領域，并逐步融合與集成。隨著社會的發(fā)展,人們對產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質(zhì)量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術。

先進制造技術的特點：1.先進制造技術是面向21世紀的技術、2.先進制造技術是面向工業(yè)應用的技術、3.先進制造技術是駕馭生產(chǎn)過程的系統(tǒng)工程、4.先進制造技術是面向全球競爭的技術、5.先進制造技術是市場競爭三要素的統(tǒng)一近年來，我國的制造業(yè)不斷采用先進制造技術，但與工業(yè)發(fā)達國家相比，仍然存在一個階段性的整體上的差距。1.管理方面

工業(yè)發(fā)達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展，推出了準時生產(chǎn)（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生產(chǎn)（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技術。我國只有少數(shù)大型企業(yè)局部采用了計算機輔助管理，多數(shù)小型企業(yè)仍處于經(jīng)驗管理階段。2.設計方面

工業(yè)發(fā)達國家不斷更新設計數(shù)據(jù)和準則，采用新的設計方法，廣泛采用計算機輔助設計技術（CAD/CAM），大型企業(yè)開始無圖紙的設計和生產(chǎn)。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。3.制造工藝方面

工業(yè)發(fā)達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發(fā)、掌握之中。4.自動化技術方面

工業(yè)發(fā)達國家普遍采用數(shù)控機床、加工中心及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS），實現(xiàn)了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段，柔性制造單元和系統(tǒng)僅在少數(shù)企業(yè)使用。

所以我國先進機械制造技術的發(fā)展趨勢將要往一下幾個方向發(fā)展： 1.全球化

一方面由于國際和國內(nèi)市場上的競爭越來越激烈，例如在機械制造業(yè)中，國內(nèi)外已有不少企業(yè)，甚至是知名度很高的企業(yè)，在這種無情的競爭中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時還在國內(nèi)市場上占有份額的企業(yè)，不得不擴展新的市場；另一方面，網(wǎng)絡通訊技術的快速發(fā)展推動了企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)展，這種發(fā)展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用，已成為全球化制造業(yè)發(fā)展的動力，全球化制造的第一個技術基礎是網(wǎng)絡化，網(wǎng)絡通訊技術使制造的全球化得以實現(xiàn)。2.網(wǎng)絡化

網(wǎng)絡通訊技術的迅速發(fā)展和普及，給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營活動帶來了革命性的變革。產(chǎn)品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產(chǎn)品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外，網(wǎng)絡通訊技術的快速發(fā)展，加速技術信息的交流、加強產(chǎn)品開發(fā)的合作和經(jīng)營管理的學習，推動了企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)展。3.虛擬化

制造過程中的虛擬技術是指面向產(chǎn)品生產(chǎn)過程的模擬和檢驗。檢驗產(chǎn)品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優(yōu)化產(chǎn)品的制造工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和最低成本為目標，進行生產(chǎn)過程計劃、組織管理、車間調(diào)度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真，通過仿真軟件來模擬真實系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品設計和產(chǎn)品工藝的合理性，保證產(chǎn)品制造的成功和生產(chǎn)周期，1 發(fā)現(xiàn)設計、生產(chǎn)中不可避免的缺陷和錯誤。4.自動化

自動化是一個動態(tài)概念，目前它的研究主要表現(xiàn)在制造系統(tǒng)中的集成技術和系統(tǒng)技術、人機一體化制造系統(tǒng)、制造單元技術、制造過程的計劃和調(diào)度、柔性制造技術和適應現(xiàn)化生產(chǎn)模式的制造環(huán)境等方面。制造自動化技術的發(fā)展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網(wǎng)絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。5.綠色化

綠色制造則通過綠色生產(chǎn)過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環(huán)境的負面影響，同時使原材料和能源的利用效率達到最高。

制造技術不僅是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標志,也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關鍵時期,制造技術是我們的薄弱環(huán)節(jié)。只有跟上發(fā)展先進制造技術的世界潮流,將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。總之,在我國研究和發(fā)展先進制造技術勢在必行。

第五篇：淺析我國海水淡化技術發(fā)展歷程

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淺析我國海水淡化技術發(fā)展歷程

由于我國早期的**，是我國的科技一度落后在國際水平之后，早在1958年，石松等元老級研究員首先在我國開展膜電滲析海水淡化工藝研究。早在五年前，美國C.E.Reid建議美國將反滲透海水淡化技術研究列入國家計劃。起步上已早于我國。

緊隨起后1967年，我國國家科委組織全國在水處理等領域的各類精英會戰(zhàn)海水淡化。

1970年，會戰(zhàn)主力匯集我國的浙江省杭州市，組織了全國第一個淡化研究室。這期間，他們一直用電滲析技術進行研制海洋監(jiān)測專用微孔濾膜，建成了世界最大的電滲析淡化站—西沙永興島淡化站。一度在海水淡化方面成為世界領軍人物，值得所有國人驕傲。

1982年，中國海水再利用協(xié)會批準在杭州成立。但是，因為經(jīng)歷了十年浩劫，還是衰弱下去了。此時，遠在大洋彼岸的美國新型淡化技術已經(jīng)赫然問世。領先世界各國。成為海水淡化領域的霸主。

1984年，中國開始對膜技術重視了，但是，美國的復合膜已經(jīng)大面積商業(yè)化并投入到國家和民用中去了。

1992年，國家為了追趕膜方面技術與世界的差距，國家科委組建國家液體分離膜工程技術研究中心，開始悄悄研制國產(chǎn)反滲透膜。

關于海水淡化成本，目前主流的海水淡化技術主要是反滲透、多級閃蒸和低溫多效，其中反滲透運行成本最低，耗電4度左右，再加上化學品費。直接運行成本就是這兩種，如電費按0.6元/度計，如再考慮人工、維修、反滲透膜更換等費用，運行成本一般在3-4元/噸淡水。由此算來海水淡化成本還是比較低的，但是盡管如此，節(jié)水意識還是不可少的。

世界上淡水資源不足，已成為人們?nèi)找骊P注的問題。有人預言，19世紀爭煤，20世紀爭油，21世紀可能爭水。

中國有關海水的淡化產(chǎn)業(yè)雖基本具備了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展條件，但創(chuàng)新能力、裝備的研發(fā)能力、等方面與國外仍有較大的差距。當前最重要的是盡快形成中國淡化水設備市場的完整產(chǎn)業(yè)鏈條。海水淡化成本降低，發(fā)展膜與膜材料、等核心技術，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的新工藝、新裝備和新產(chǎn)品，提高關鍵材料和核心設備的國產(chǎn)化，增強自主建設大型工程的能力。

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