第一篇：2013-2014年度 數(shù)字化制造技術前沿 Course Work（最終版）

2013－2014年度春季――《數(shù)字化制造技術前沿》研究生課程(16hours)

“數(shù)字化制造技術前沿”課程的Course Work.分組：5組*（4-5）人 考核方式：

1）相關研究方向的前沿技術綜述（6000-8000字），每人貢獻，小組匯總完成(占50分)

2）PPT Presentation,每個小組推薦一人在課堂介紹，20min(占50分)相關研究方向：

1、查閱相關資料，了解和闡述非接觸式三維數(shù)字化測量技術領域的國內外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

以及目前存在的關鍵技術問題（尤其是超大尺寸零件和微納零件的精密測量技術）；說明這一技術在裝備制造領域的應用情況。（要求：文章中凡引用的文字、圖表和數(shù)字必須標出參考文獻及其出處。）

2、查閱相關資料，了解和闡述面向電子制造裝備領域的精密運動平臺的關鍵技術、國內外的熱

點研究內容和發(fā)展趨勢，以及目前存在的關鍵技術問題。（要求：文章中凡引用的文字、圖表和數(shù)字必須標出參考文獻及其出處。）

3、查閱相關資料，了解和闡述工業(yè)機器人領域的國內外研究現(xiàn)狀、內容和發(fā)展趨勢以及目前存

在的關鍵技術問題，列舉實例說明其應用狀況。（要求：文章中凡引用的文字、圖表和數(shù)字必須標出參考文獻及其出處。）

4、查閱相關資料，了解精密/超精密加工工藝與裝備的領域定義和研究范圍，重點闡明這一領

域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢以及目前存在的關鍵技術問題，列舉實例說明其應用狀況。（要求：文章中凡引用的文字、圖表和數(shù)字必須標出參考文獻及其出處。）

5、查閱相關資料，了解和闡述復雜零件五軸數(shù)控技術的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，以及目前存在的關鍵技術問題，列舉實例說明其應用狀況。（要求：文章中凡引用的文字、圖表和數(shù)字必須標出參考文獻及其出處。）

6、查閱相關資料，重點闡述反求技術在工業(yè)制造與醫(yī)學領域中的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，指出目

前存在的關鍵技術問題；給出對應領域的成功應用實例。（要求：文章中凡引用的文字、圖表和數(shù)字必須標出參考文獻及其出處。）

7、查閱相關資料，了解傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)生產制造過程監(jiān)測、低碳節(jié)能等方面的國內外研

究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢；重點闡述該領域的關鍵技術及難點問題；列舉實例說明其應用狀況。（要求：文章中凡引用的文字、圖表和數(shù)字必須標出參考文獻及其出處。）

第二篇：航空數(shù)字化制造技術技術報告-齊鵬

航空數(shù)字化制造技術

齊

鵬

200808125

摘要

本文從我國航空數(shù)字化現(xiàn)狀講起，首先介紹了數(shù)字化總體框架研究的概念，設計要求，系統(tǒng)組成，基礎環(huán)境，工作機制等內容，然后在實際應用層面著重介紹了MAZATROL FUSION 640系統(tǒng)，并簡單介紹了數(shù)字化裝配過程仿真驗證技術以及飛機數(shù)字化裝配技術。

關鍵詞：數(shù)字化 總體框架 智能化 網(wǎng)絡化 信息化

數(shù)字化裝配

一、我國航空數(shù)字化現(xiàn)狀

我國的航空制造業(yè)數(shù)字化經過多年的發(fā)展，取得了一定的成效，在產品的三維數(shù)字化設計、數(shù)字樣機應用、工裝數(shù)字化定義、預裝配、主要零件的數(shù)控加工，產品數(shù)字仿真與試驗、工藝數(shù)值模擬與仿真、產品數(shù)據(jù)和制

—1—

造過程管理等方面有了較深入的應用，但是，我們也應清醒地認識到，產品全生命周期的信息通道尚未打通，數(shù)字化工程體系還未形成，數(shù)字化技術的巨大效能遠未發(fā)揮。與發(fā)達國家相比我們還存在巨大差距，盡管我們在航空制造業(yè)實施了并行工程，但仍然停留在以產品為中心的產品研制理念，而發(fā)達國家已經轉向以客戶為中心的產品研制理念，即產品研制過程中，產品的目標從（可）制造性向服務性轉化，采用面向產品全生命周期的管理模式。美國對于高風險的大型武器裝備的研制，率先采用一體化產品與過程設計模式，將系統(tǒng)工程方法和新的質量工程方法相結合，并應用一系列決策支持過程，在計算機綜合環(huán)境中集成，有效控制了產品的質量和風險。著名的JSF項目（新一代聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機）的研制，完全建立在網(wǎng)絡化環(huán)境上，采用數(shù)字化企業(yè)集成技術，聯(lián)合美國、英國、荷蘭、丹麥、挪威、加拿大、意大利、新加坡、土耳其和以色列等幾十個航空關聯(lián)企業(yè)，提出“從設計到飛行全面數(shù)字化”的產品研制模式，用強勢聯(lián)合體來化解風險。

目前，國家正在大力推進制造業(yè)的數(shù)字化。制造業(yè)企業(yè)急需從戰(zhàn)略的高度，構造面向產品全生命周期的、—2—

支持跨企業(yè)聯(lián)合的數(shù)字化工程體系。本文根據(jù)相關的研究和實踐，總結多年的應用成果，以航空制造業(yè)為背景，提出制造業(yè)數(shù)字化的總體框架，給制造業(yè)數(shù)字化應用平臺的建設提供參考。

二、航空制造業(yè)數(shù)字化總體框架研究

（一）總體框架設計要求

面對競爭激烈的市場大環(huán)境，制造業(yè)的唯一出路是在最短的時間內以最有效的方式生產出最能滿足客戶需要的產品。制造業(yè)企業(yè)間既有競爭又有聯(lián)合，只有發(fā)揮各自的技術和資源優(yōu)勢，才能降低成本，分攤風險，共享市場。構建數(shù)字化工程體系是達到以上目的最有效的方法和手段。

數(shù)字化工程體系的核心是信息共享和過程管理，因此，制造業(yè)數(shù)字化工程的總體框架必須能實現(xiàn)制造業(yè)企業(yè)內部和企業(yè)間的信息共享和過程控制。

產品數(shù)據(jù)信息和產品生命周期相關的其他信息在各企業(yè)、各部門、各專業(yè)之間的順暢流轉，是產品研制順利進行的重要保障。總體框架的設計要有利于實施全生命周期的產品數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)單一產品數(shù)據(jù)源，打通企

—3—

業(yè)間的信息流。

過程管理的內涵是面向產品的管理，而不是面向企業(yè)（或組織）的管理。它需要數(shù)字化體系能夠把設計、試驗和制造部門與客戶、供應商、協(xié)作單位聯(lián)系起來，采用IPT組織的方法，優(yōu)化產品研制流程，達到控制成本、降低風險、縮短產品研制周期的目標。

針對當今信息化技術的快速發(fā)展，要求制造業(yè)數(shù)字化體系能夠支持企業(yè)業(yè)務變更的需求，支持流程再造和組織重構的要求，滿足通用性和專業(yè)性的要求。

（二）數(shù)字化框架組成 1.數(shù)字樣機系統(tǒng)

數(shù)字樣機是產品的數(shù)字化描述，貫穿于產品從概念設計到售后服務的全生命周期，是工程設計、功能分析、試驗仿真、加工制造、直至產品售后服務等的信息交換媒介。隨著產品研制的不斷深入，數(shù)字樣機由表及里，由粗到細，成熟度不斷增長。

數(shù)字樣機系統(tǒng)生成了數(shù)字樣機，也提供了對數(shù)字樣機進行分析、評估、仿真等功能。2.產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)管理并維護與產品相關的所有工

—4—

程數(shù)據(jù)，包括產品的幾何模型、說明性文檔、技術狀態(tài)數(shù)據(jù)等，產品數(shù)據(jù)管理同時也管理與維護產品數(shù)據(jù)間的關聯(lián)信息，如產品結構、構型、版本等信息。3.工程協(xié)同系統(tǒng)

工程協(xié)同系統(tǒng)是由數(shù)字化設計系統(tǒng)、數(shù)字化試驗系統(tǒng)、數(shù)字化制造系統(tǒng)等業(yè)務系統(tǒng)所組成的集合，從信息化的意義上來說，業(yè)務系統(tǒng)就是使能工具。工程協(xié)同系統(tǒng)是工程數(shù)據(jù)的主要生成源，各個業(yè)務系統(tǒng)通過數(shù)字樣機進行數(shù)據(jù)交換。該系統(tǒng)包括：

（1）數(shù)字化設計系統(tǒng)：針對航空制造業(yè)業(yè)務需求，集成所需的專業(yè)業(yè)務軟件，包含產品設計的各種專業(yè)軟件和工具，專業(yè)仿真軟件工具，設計評估工具等。

（2）數(shù)字化試驗系統(tǒng)：針對航空制造業(yè)業(yè)務需求，集成所需的專業(yè)試驗系統(tǒng)包括：數(shù)字化強度試驗、飛控試驗、系統(tǒng)試驗、電氣試驗、航電武器試驗、地面聯(lián)合試驗等試驗業(yè)務系統(tǒng)。

（3）數(shù)字化制造系統(tǒng)：針對航空制造業(yè)業(yè)務需求，集成所需的專業(yè)制造系統(tǒng)，包括：數(shù)控加工系統(tǒng)、數(shù)字化復合材料生產線、數(shù)字化鈑金生產線、數(shù)字化切削生產線、數(shù)字化工裝生產線、數(shù)字化焊接生產線、數(shù)字化

—5—

電纜管線生產線等制造業(yè)務系統(tǒng)。

（4）數(shù)據(jù)轉換接口：業(yè)務系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)格式轉換接口。

4.工程過程控制系統(tǒng)

工程過程控制系統(tǒng)包括基于數(shù)字樣機的并行過程控制系統(tǒng)和項目管理系統(tǒng)。

并行過程控制系統(tǒng)實現(xiàn)了設計、試驗、制造等業(yè)務系統(tǒng)的過程集成。并行過程控制系統(tǒng)確定了一個任務應涉及哪些業(yè)務系統(tǒng)，并通過控制數(shù)字樣機的成熟度，確定業(yè)務系統(tǒng)是否啟用，是否能夠訪問數(shù)字樣機，同時并行過程控制系統(tǒng)也監(jiān)視業(yè)務系統(tǒng)的狀態(tài)，從而使之圍繞特定任務協(xié)調有序地運行。

項目管理系統(tǒng)完成項目任務的計劃、資源調配、IPT組織管理、進度和質量監(jiān)控等管理控制過程。

5.工程支持系統(tǒng)

工程支持系統(tǒng)主要向工程協(xié)同系統(tǒng)提供工程過程中所需的支持信息，包括質量、五性（可靠性、可維修性、可測性、保障性和安全性）、標準、適航、情報資料、研制知識等信息，這些信息可以是模板、文件以及其他對象等形式。該系統(tǒng)同時也提供了質量、五性、標準和適

—6—

航等方面的控制和評估功能。

（三）基礎環(huán)境

基礎環(huán)境包括計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等，是企業(yè)內部和企業(yè)間信息交換的基礎。

（四）總體框架工作機制

產品研制業(yè)務關系表現(xiàn)在業(yè)務數(shù)據(jù)關系和業(yè)務流程關系兩個方面，從信息化的角度來看，總體框架應實現(xiàn)信息的集成和過程的集成。因此，制造業(yè)數(shù)字化的總體框架由縱向的工程過程控制、橫向的工程工作面和作為支撐的基礎環(huán)境所構成，其中工程過程控制實現(xiàn)過程的集成，工程工作面實現(xiàn)信息的集成。

工程工作面是產品研制過程的時間斷面。在工程工作面中，工程協(xié)同系統(tǒng)是工程研制中數(shù)字化設計、試驗和生產等方面業(yè)務系統(tǒng)的集合；數(shù)字樣機系統(tǒng)對產品數(shù)據(jù)進行映射生成了數(shù)字樣機；產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)負責管理產品相關的所有數(shù)據(jù)；工程支持系統(tǒng)提供工程支持信息的共享。

工程協(xié)同系統(tǒng)中的業(yè)務系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換是通過數(shù)字樣機來進行的；數(shù)字樣機系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務系統(tǒng)的不同要求，對產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)所管理的產品數(shù)據(jù)進行過濾，—7—

生成相應的數(shù)字樣機；工程協(xié)同系統(tǒng)可以從工程支持系統(tǒng)中得到質量、標準等信息。工程工作面實現(xiàn)了信息的集成。

工程過程控制分為兩條主線：一條主線是基于數(shù)字樣機的并行過程，所控制的對象是工程協(xié)同系統(tǒng)中的各個業(yè)務系統(tǒng)，并行過程采用成熟度控制的機制；另一條主線是項目管理過程，采用任務節(jié)點控制的機制。

項目管理過程控制的是點，而并行過程控制的是線，并行過程由項目管理過程觸發(fā)，工程過程控制實現(xiàn)了過程的集成。

項目管理過程可以理解為對工程過程的任務節(jié)點（里程碑）的控制過程，任務節(jié)點主要描述了任務的進度、資源需求和任務間的關系等。在一個任務開始前，需要配置相應的資源（包括人員和物料、設備等），由IPT小組執(zhí)行此項任務。通常，一個任務是否完成，是由并行過程控制系統(tǒng)返回的狀態(tài)來確定的，對里程碑（階段評審）來說，需要階段評審的結論來支持。階段評審的內容可以包括：質量、標準、五性和用戶意見等方面。

當一個任務結束后，為之所配置的資源將被釋放，隨著一個新任務的啟動，新的資源配置也將完成。因此，—8—

項目管理過程同時也包含了IPT組織的動態(tài)變化過程。

按照過程定義，并行過程確定哪些業(yè)務系統(tǒng)參與任務的執(zhí)行。業(yè)務系統(tǒng)之間的協(xié)同是以數(shù)字樣機為共同的信息基礎，并行過程通過控制數(shù)字樣機的成熟度，來限制各個業(yè)務系統(tǒng)訪問數(shù)字樣機。并行過程監(jiān)控各業(yè)務系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并根據(jù)數(shù)字樣機的成熟度、過程定義實現(xiàn)對各個業(yè)務系統(tǒng)的協(xié)同控制。

工程工作面、工程過程控制和基礎環(huán)境，三個部分構成了以數(shù)字樣機為中心、以產品數(shù)據(jù)管理為手段、以工程過程控制為主線的制造業(yè)數(shù)字化總體框架。

三、數(shù)字化制造助力航空制造業(yè)發(fā)展

隨著電子計算機軟硬件技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，在產品的設計開發(fā)、虛擬制造、工廠的管理軟件和電子商務方面，都有大量比較成熟的硬件平臺和軟件供使用，然而，產品最重要的一個環(huán)節(jié)--生產制造方面，目前來講還是一個瓶頸，制約了數(shù)字化的應用和發(fā)展。

在這種大的環(huán)境和背景下，對生產制造關鍵環(huán)節(jié)的信息化要求就越來越迫切。數(shù)控機床雖然經歷了幾十年

—9— 的發(fā)展，無論從功能還是從精度來講都已經發(fā)展到了一個新的高度，但是長久以來，數(shù)控機床網(wǎng)絡化的應用更多的還是停留在由計算機向機床傳輸程序、機床參數(shù)和加工參數(shù)等原始的應用內容方面，而機床的工作狀態(tài)如何我們無法知曉。很顯然，這樣的數(shù)控機床很難跟上這個時代的步伐，無法適應當今智能化，網(wǎng)絡化和信息化方面的需要。為了適應發(fā)展的需要，MAZATROL FUSION 640系統(tǒng)應用而生：

（一）MAZATROL FUSION 640系統(tǒng)簡介 MAZATROL FUSION 640系統(tǒng)是MAZAK公司開發(fā)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)將CNC和PC緊密地融合起來，兼具傳統(tǒng)CNC和現(xiàn)代PC雙方面的優(yōu)勢，使很多智能化和網(wǎng)絡化的功能得以實現(xiàn)。

采用人機對話式編程方式的MAZATROL 640系統(tǒng)對編程操作人員的要求大大地降低，同時也提高了編程的準確性和效率。操作者只需要輸人被加工零件的材質、使用的刀具材質、加工部位的最終要求、被加工工件的形狀數(shù)據(jù)和工件的安裝位置，數(shù)控系統(tǒng)就會通過內置的專家系統(tǒng)自動決定零件的加工參數(shù)(比如主軸轉速、進給速度等)以及自動計算并確定刀具路徑，避免了絕大部分的

—10—

編程錯誤。系統(tǒng)還有三維實體模擬加工功能，可以立即對編程的結果加以驗證；系統(tǒng)的加工向導預測功能可以根據(jù)切削條件計算出主軸的功率負荷和加工時間，據(jù)此，編程操作人員可以對程序進行進一步的優(yōu)化，以平衡主軸輸出負荷，提高加工效率。

系統(tǒng)的語音提示和導航功能可以在開機后用語音問候操作者，提示操作者機床的狀態(tài)并做安全確認，防止出現(xiàn)誤操作；震動抑制功能可以將機床加減速引起的機械震動消除，從而提高零件的加工質量和刀具的使用壽命；同時，可以進行虛擬加工，在機床、工件、刀具和夾具的3D模型下實現(xiàn)加工程序與實際加工環(huán)境一樣的模擬加工，從而在實際加工前就可以檢查加工中可能出現(xiàn)的干涉，還有智能安全保護功能，在手動操作時可以進行干涉確認，在干涉發(fā)生前停止機床，不用擔心發(fā)生撞車;虛擬加工、自動加工過程中的干涉檢查，使得編程更加放心、快捷、簡單。

另外，刀其的壽命管理功能、機床維護保養(yǎng)提示和在線服務等智能化的功能也為機床的使用和維護提供了很好的手段。

（二）智能生產中心CPC(Cyber Production Center)

—11—

管理軟件

隨著企業(yè)的不斷發(fā)展和生產規(guī)模的不斷擴大，企業(yè)需要更多的生產設備來滿足生產的需要，但是隨著生產設備的增多，生產管理的工作量也越來越大，因此，MAZAK公司在單機的智能化網(wǎng)絡化基礎上，開發(fā)了智能生產中心CPC管理軟件，一套軟件可以管理多達250臺的數(shù)控機床。該軟件包含4個獨立的模塊:加工程序自動編制(CAMWARE)、智能化日程管理(Cyber Scheduler),智能刀具管理(Cyber Tool Manager)和智能監(jiān)控(Cyber Monitor)。

加工程序自動編制是一種易學易用的人機對話式零件加工自動編程系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用通用的DXE或者IGES格式從CAD圖紙中獲取零件的形狀信息，根據(jù)每臺加工設備的設備信息和工廠內的刀具數(shù)據(jù)庫刀具信息，通過簡單的操作針對現(xiàn)有的設備和刀具配置生成零件的加工程序以及刀具需求、加工時間等數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡將這些數(shù)據(jù)直接傳送到相應的加工單元和管理系統(tǒng)軟件。這些數(shù)據(jù)就可以自動生成工時成本，進行刀具準備，實現(xiàn)了加工工藝編制、加工程序編制、工藝路線安排和刀具資源配置的并行作業(yè)。而且該軟件還有加工程序管理方

—12—

面的功能，方便客戶對大量的程序資源進行準確、高效的管理。

智能化日程管理軟件能夠根據(jù)營業(yè)單要求的數(shù)量、交貨期以及CAM WARE提供的加工時間數(shù)據(jù)和工時成本信息，迅速自動編制出對顧客的交貨周期和報價。另外根據(jù)合同要求的交貨周期以及生產現(xiàn)場的每個單元、工位的現(xiàn)狀做出零件、部件的作業(yè)計劃和整機的裝配和出貨計劃，對臨時出現(xiàn)的緊急情況也可以方便快速地對計劃做出調整，并通過網(wǎng)絡自動將精確的日工作計劃發(fā)送到每個現(xiàn)場終端和每臺機床的控制器上。通過智能化日程管理，工廠的每個加工單元、加工工位都實現(xiàn)了實時精確的作業(yè)調度，最大限度地減少了機器的空閑時間，給顧客報出的交貨周期和價格更具準確性和競爭力。

智能刀具管理軟件能夠根據(jù)智能編程軟件提供的刀具信息和智能化日程管理軟件提供的工作任務信息，對每臺設備的刀具數(shù)據(jù)進行分析，結合控制系統(tǒng)的刀具壽命管理功能將刀庫內現(xiàn)有的刀具清單和需要的刀具清單進行對照分析；再針對每個加工任務提出刀具需求和狀態(tài)，比如加工工件需要而刀具庫中沒有的刀具清單、刀具庫中多余的刀具清單、刀具庫中雖然有但是加工過程

—13—

中將要達到壽命的刀具清單;然后通過網(wǎng)絡將這些信息發(fā)送到每個相應的加工單元和刀具室。有了這些信息，操作者和刀具管理人員就可以對刀具進行快捷、高效的管理。

智能監(jiān)控軟件將現(xiàn)場每臺機床以及每個工位的加工狀態(tài)通過網(wǎng)絡實時反饋到管理者和相關部門的電腦上，使管理者以及相關部門在任何有網(wǎng)絡的地方都可以實時地了解到加工現(xiàn)場的工作情況和計劃的執(zhí)行情況，隨時監(jiān)督機床的運轉狀態(tài)、參數(shù)設定是否合適、加工完成情況而無需人工匯報;同時，能夠做出準確的判斷，必要時及時下達相應指令。另外，MAZATROL FUSION 640數(shù)控系統(tǒng)的雙向通信功能可以讓管理軟件直接調用其工況記錄數(shù)據(jù)庫，使得工場工作量的統(tǒng)計完全由計算機自動進行。智能監(jiān)控的應用使管理者無論身在何處，都能夠清楚地了解工廠的生產狀況，從而對瞬息萬變的市場做出及時淮確的反應。

（三）智能生產中心結合MAZATROL 640系統(tǒng)的優(yōu)勢功能

智能生產中心軟件結合MKP,PDM和ERP等等管理軟件，可以實現(xiàn)從訂單輸入、產品設計、庫存管理、生產

—14—

制造訂單發(fā)行、生產購買訂單發(fā)行、生產管理、半成品和成品管理全過程控制，實現(xiàn)了作業(yè)日程安排、工藝管理以及數(shù)控機床運行狀態(tài)的監(jiān)控，使生產全過程控制由車間級細化到每臺數(shù)控機床，保證了生產進度和生產成本控制，使機床開動率大幅提高。使用一般的生產管理模式和CNC機床時，有75%的時間是用來進行準備的(設計、工藝、編程、刀夾量具準備、調度、工時或成本核算等)，只有25%的時間是用來加工的。用智能生產中心后，準備時間由75%降為50%，加工時間由25%上升至50%，使工廠的生產和管理過程實現(xiàn)了并行化、網(wǎng)絡化，大幅度降低了生產過程中的輔助時間，從而有效提高了生產效率。

對于工廠的管理者來講，最想知道的是昂貴的數(shù)控設備在生產現(xiàn)場是如何運轉從而創(chuàng)造利潤的，以及如何合理地安排這些資源以滿足客戶對質量和交貨周期的要求。智能化、網(wǎng)絡化的MAZATROL 640系統(tǒng)加上智能生產中心軟件可以幫助管理者隨時隨地了解這些信息。

比如管理者想知道每臺機床每天的工作時間、工作狀況、生產了多少零件、機床的開動率等信息，智能化的MAZATROL 640系統(tǒng)會自動記錄機床的工作狀態(tài)，管理

—15—

者可以很方便地了解每臺機床每天的運行記錄:機床什么時候開機，什么時候停機，開機時什么時候處于自動運行狀態(tài)，什么時候處于調整狀態(tài)，什么時候發(fā)生機床報警，都加工了什么工件，加工了多少工件，機床的主軸轉速及負荷是多少等等，方便管理者及時把握現(xiàn)場的機床運轉狀況，并根據(jù)現(xiàn)場的情況及時作出調整計劃。

另外，系統(tǒng)還可以對記錄的這些工作狀況進行運算處理，并用圖形把它直觀地表達出來，如以時間為坐標，用條形圖顯示出機床每天每一時段的狀態(tài)，還可以用餅圖表示一段時間內各種工作狀態(tài)所占的比率，這樣可以很方便地統(tǒng)計出機床的開動率，工廠的管理者和計劃人員可以依據(jù)這些信息進行管理和計劃。

MAZATROL 640系統(tǒng)將PC和CNC融合在一起，具有非常強大的網(wǎng)絡化功能，可以方便地接入任何類型的計算機網(wǎng)絡環(huán)境，這些功能都可以通過軟件和網(wǎng)絡來實現(xiàn)。無論在辦公室、家里還是出差，只要有網(wǎng)絡存在，我們都可以通過計算機網(wǎng)絡對機床進行全方位的監(jiān)控，實現(xiàn)了機械加工的信息化，完全滿足了現(xiàn)代化、信息化管理的需要，給傳統(tǒng)的制造業(yè)經營管理模式帶來巨大的變革。因此，它為用戶帶來的不僅僅是一種工具，而是公司管

—16—

理方式的一種變革，這種變革可以對市場的變化作出快速的反應，從而提高了企業(yè)的生產效率和綜合競爭能力。

基于網(wǎng)絡的制造已經成為21世紀的主要制造模式，各個行業(yè)無不在互聯(lián)網(wǎng)這個平臺上進行著產品的開發(fā)設計、制造、銷售和服務。互聯(lián)網(wǎng)貫穿了整個產品的生命周期，成為各個企業(yè)快速響應市場需求、不斷推出新產品、贏得市場竟爭力和自身不斷發(fā)展的主要手段。具有智能化、網(wǎng)絡化的MA7ATROL FUSION 640系統(tǒng)和智能生產中心軟件使機械加工這個瓶勁環(huán)節(jié)迅速地融入到現(xiàn)代信息社會中，為航空企業(yè)的發(fā)展提供了有力的工具，使航空企業(yè)走在時代的前列。

四、數(shù)字化裝配過程仿真驗證技術

三維數(shù)字化裝配過程仿真驗證技術是在軟件虛擬裝配環(huán)境中，調入產品三維數(shù)模、資源三維數(shù)模和設計的裝配工藝過程，通過軟件模擬完成零件、組件、成品等數(shù)模上架、定位、裝夾、裝配(連接)、下架等工序的虛擬操作，實現(xiàn)產品裝配過程和拆卸過程的三維動態(tài)仿真，驗證工藝設計的準確度，以發(fā)現(xiàn)裝配過程工藝設計中的錯誤。仿真是一個反復迭代的過程，不斷地調整工藝設

—17—

計，不斷地仿真，直到得到一個最優(yōu)的方案。

（一）裝配干涉的仿真

在虛擬環(huán)境中，依據(jù)設計好的裝配工藝流程，通過對每個零件、成品和組件的移動、定位、夾緊和裝配過程等進行產品與產品、產品與工裝的干涉檢查，當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存在干涉情況時報警，并示給出干涉區(qū)域和干涉量，以幫助工藝設計人員查找和分析干涉原因。該項檢查是零件沿著模擬裝配的路徑，在移動過程中零件的幾何要素是否與周邊環(huán)境有碰撞。在三維環(huán)境中，檢查過程非常直觀。

（二）裝配順序的仿真

在虛擬環(huán)境中，依據(jù)設計好的裝配工藝流程，對產品裝配過程和拆卸過程進行三維動態(tài)仿真，驗證每個零件按設計的工藝順序是否能無阻礙的裝配上去，以發(fā)現(xiàn)工藝設計過程中裝配順序設計的錯誤。雖然裝配順序設計是按先里后外的原則設計的，但實際裝配時候就發(fā)現(xiàn)有零件裝不上去，無奈只有拆除別的零件，先裝這個零件。

（三）人機工程的仿真

產品裝配的過程，少不了人的參與，產品移動的過

—18—

程也就是人動作的過程。在產品結構和工裝結構環(huán)境中，按照工藝流程進行裝配工人可視性、可達性、可操作性、舒適性以及安全性的仿真。將標準人體的三維模型放入虛擬裝配環(huán)境中，針對零件的裝配，對工人以下工作特性進行分析。

（四）裝配現(xiàn)場三維工藝布局仿真

在數(shù)字化環(huán)境下，建立廠房、地面、起吊設備等三維制造資源模型，將已經建立的各裝配工藝模型和裝配型架、工作平臺、夾具等制造資源三維模型放入廠房中，按照確定的裝配流程進行全面的工藝布局設計。三維工藝布局比傳統(tǒng)的二維工藝布局更直觀，充分體現(xiàn)了三維空間的狀況。并且在數(shù)字環(huán)境下可以仿真生產流程。

（五）可視化裝配

經過仿真驗證的三維數(shù)字化裝配過程仿真文件，可在不同的工位節(jié)點或A O節(jié)點通過程序打包傳遞到車間，也就是將產品的三維數(shù)模和工藝信息(裝配順序說明或動畫、裝配產品結構等信息)傳遞到操作者手中。操作者能夠采用終端電腦或手持電腦讀取這些信息，使工人能夠準確、迅速地查閱裝配過程中需要的信息，提高裝配的準確性和裝配效率，縮短裝配時間，降低裝配成本。

—19—

在生產現(xiàn)場指導工人對飛機進行裝配，幫助工人直觀了解裝配全過程，實現(xiàn)可視化裝配。也可用于維護人員的上崗前培訓。

五、飛機數(shù)字化裝配技術

飛機數(shù)字化裝配技術是數(shù)字化裝配技術實際應用的一個方面，下面簡單介紹該技術的應用過程：

1.利用設計部門發(fā)放的產品三維數(shù)模和EBOM，在三維可視環(huán)境下進行產品的裝配工藝規(guī)劃及工藝設計。將三維數(shù)模數(shù)據(jù)(屬性)導入產品節(jié)點，并將三維數(shù)模數(shù)圖形的路徑關聯(lián)到每個零件上，在編制工藝的任何時候都可預覽零件和組件的三維圖形，直觀地反映裝配狀態(tài)。

2.在產品工藝分離面劃分的基礎上，對每個工藝大部件進行初步裝配流程設計，劃分裝配工位，確定在每個工位上裝配的零組件項目，在三維數(shù)字化設計環(huán)境下構建各裝配工位的段件裝配工藝模型，并制定出產品各工位之間關系的裝配流程圖，形成裝配PBOM。

3.在裝配工位劃分的基礎上，對每個工位依據(jù)段件裝配工藝模型在三維數(shù)字化環(huán)境下進一步進行各工位內的裝配過程設計，確定每個工位內的段件裝配工藝模型

—20—

零組件的裝配順序，并且將相關的資源(設備、工裝、工具、人)關聯(lián)到工位上。確定該工位需要由多少個裝配過程實現(xiàn)，并定義裝配過程對應的AO號。

4.在裝配AO劃分基礎上，對每本AO依據(jù)段件裝配工藝模型進行詳細的裝配工藝過程設計，定義該工藝過程所需要的零組件、標準件、工裝等，在三維數(shù)字化環(huán)境下確定該裝配過程零組件、標準件、成品等裝配順序，明確裝配工藝方法、裝配步驟，并選定該裝配過程所需要的工裝、夾具、工具、輔助材料等資源，形成用于指導生產的AO和MBOM

六、結束語

綜上所述，先進的數(shù)字化技術已經廣泛應用于航空制造業(yè)的各個方面，而且近幾年發(fā)展迅速并對各國的先進制造行業(yè)產生了深遠的影響。但是數(shù)字化技術的普及還有待深入、提高，尤其是我國的航空數(shù)字化制造技術與歐美一些國家、日本相比還有很大差距。應當大力開展航空數(shù)字化制造技術的研究開發(fā)，使數(shù)字化制造技術普遍應用于航空制造工業(yè)，并不斷改進完善傳統(tǒng)的制造工業(yè)。這是我國制造業(yè)發(fā)展的大勢所趨，國家、企業(yè)和

—21—

從業(yè)于制造業(yè)的各類人員都應給予高度重視。

—22—

第三篇：鈑金件數(shù)字化制造技術典型應用實例

鈑金件數(shù)字化制造技術典型應用實例

鈑金件是構成航空航天等產品外形、結構和內裝的主要零件。以飛機產品為例，三代機與二代機對比，鈑金件總

零件減少，但其數(shù)量比例并未減少，約占飛機零件數(shù)量的50%。在航空航天產品研制中，大型整體壁板、曲線彎

邊框肋零件、導彈加強框等復雜鈑金件精密成形是關鍵性技術之一。基于數(shù)字化技術發(fā)展精密成形是世界各國在

鈑金成形技術發(fā)展趨勢方面一致的認識。本課題首先描述了鈑金零件制造技術的發(fā)展需求和數(shù)字化制造技術基礎，分析了鈑金數(shù)字化制造技術的核心，最后介紹了典型應用實例。

航空航天產品對鈑金件制造技術的要求

隨著航空航天產品的發(fā)展，對鈑金零件的表面質量、形狀精度、成形過程穩(wěn)定性、成形后性能、產品合格率

等的要求日益提高。新型飛機氣動外形要求更嚴、壽命要求長，鈑金件不許敲擊成形，對鈑金件的要求不只是貼

合，而且要有穩(wěn)定的質量和性能狀態(tài)，飛機機翼外形相對理論外形的偏差一般要小于0.5，不平滑度小于

0.05~0.15，鈑金件彎邊高度的精度要求是H+0.2-0.1。而靠樣板等模擬量協(xié)調制造的工裝外形誤差往往達 0.2~0.3mm，局部甚至高達0.5mm，要提升鈑金成形技術水平，鈑金件制造的數(shù)字化是必然選擇。

與其他加工制造方法相比，鈑金制造數(shù)字化有著更為復雜的技術難題。首先，鈑金件外形復雜、薄板料，制

造過程包括下料、成形等多個工序，其數(shù)字化定義不僅包括零件本身的定義，更包括工序件的定義和優(yōu)化。為達

到精密成形，如何在考慮塑性變形特點、成形回彈等因素的基礎上進行毛坯定義、成形工藝數(shù)模定義，如何解決

鈑金件制造中模具型面的傳遞與控制等問題變得十分復雜。其次，鈑金件成形是塑性變形過程，由于物理上的非

線性所帶來的不唯一性、不可逆性等引起的工藝上的不確定性，在影響鈑金成形質量和生產效率的諸多因素中，能夠完全定量把握的并不多。第三，鈑金成形過程是一次性的，在較短時間內完成成形過程。成形過程中需控制 的主要是成形力、溫度等工藝過程參數(shù)，而非坐標等幾何參數(shù)，控制難度更大。由于材料性能的不穩(wěn)定性和隨機

性，使工藝參數(shù)設計和成形過程精確控制十分困難。因此，需從成形工藝設計、制造模型定義、模具型面控制與

設計、工藝過程模擬與綜合優(yōu)化等方面展開研究，形成實現(xiàn)復雜鈑金件精密成形的數(shù)字化制造整體解決方案。

鈑金數(shù)字化制造技術基礎

鈑金件數(shù)字化制造是在考慮塑性變形特點、成形質量要求等因素基礎上，以數(shù)字化技術為手段，通過合理的

制造模型數(shù)字化定義、模具數(shù)字化設計制造、優(yōu)化的加工工藝參數(shù)及成形過程精確控制，使零件成形后不需要加

工或僅需少量加工就可滿足質量要求，其過程見圖1。

鈑金件數(shù)字化制造技術基礎包括以下方面。

（1）鈑金件工藝數(shù)字化設計技術：以鈑金件制造模型信息為依據(jù)，完成制造指令設計、工藝參數(shù)計算，生成

鈑金車間加工零件的生產性工藝文件。通過對鈑金材料性能數(shù)據(jù)、典型流程、工藝參數(shù)等工藝知識進行積累，把

大量經驗和試驗數(shù)據(jù)轉化為企業(yè)內共享知識，通過知識重用技術在鈑金制造過程中從知識庫中提取合適知識用于

鈑金成形工藝設計，提高鈑金工藝設計效率和成形質量。

（2）鈑金件制造模型定義技術：鈑金零件從毛坯到成品零件的成形過程由多個工序組成，下料工序的毛坯和

排樣模型、成形工序的工件模型和回彈修正模型等共同構成了制造模型。制造模型的精確定義是進行成形工藝過

程和模具設計的基本依據(jù)，控制著零件精密成形過程。對鈑金零件，需考慮零件材料、變形特性等因素，建立毛

坯和工藝模型的專用計算工具，為工裝設計、工藝參數(shù)設計、數(shù)控編程等提供數(shù)據(jù)源，以滿足零件精密成形的需 要。

（3）鈑金件成形模具設計與制造技術：鈑金零件剛度小，橡皮囊液壓成形、蒙皮拉形、型材拉彎、導管彎曲、沖壓成形等成形工藝，必須用體現(xiàn)零件尺寸和形狀的成形模具來制造，以保證其形狀和尺寸的準確度。難點在

于為了避免成形缺陷（回彈、起皺、破裂等），實現(xiàn)精密成形，模具形狀與最終零件形狀并不相同。以制造模型

為依據(jù)，運用數(shù)值模擬等技術手段建立模具型面和尺寸修正的綜合優(yōu)化技術，保證精密成形。

（4）鈑金件成形數(shù)控編程與設備控制技術：鈑金數(shù)控成形設備已得到廣泛應用，一些重點鈑金成形設備均采

用了數(shù)控化，如數(shù)控下料銑、數(shù)控拉形機、數(shù)控彎管機、數(shù)控拉彎機、數(shù)控噴丸機等。鈑金成形設備的數(shù)控化使

生產效率、精度和產品適應性較手工成形大為提高。對蒙皮拉形、噴丸成形、數(shù)控拉彎等設備，需要控制的主要

是成形力、時間等工藝過程參數(shù)，傳統(tǒng)上采用經過多次試驗的“錄返式”方法得到控制程序，無法適應提高加工

效率和質量的要求。通過解析各類設備控制程序文件的格式，開發(fā)根據(jù)工藝參數(shù)自動生成數(shù)控指令的工具，實現(xiàn)

數(shù)控編程的自動化和設備的精確控制。

鈑金件數(shù)字化制造技術核心

鈑金件數(shù)字化制造過程中，各種信息均以數(shù)字形式表達和存儲，通過網(wǎng)絡在鈑金制造的工藝、生產等各業(yè)務

部門內傳遞和交換。從以傳統(tǒng)的模擬量為載體向以數(shù)字量為載體的制造模式的變革，核心在于2個方面：一方面是

面向工藝鏈數(shù)字化定義制造模型，作為工藝、工裝設計和數(shù)控代碼生成的依據(jù)；另一方面是對工藝知識進行建庫

和使用，作為信息定義的支撐，從而建立以數(shù)字量定義、傳遞與控制為主的技術體系。

1基于制造模型的數(shù)字量傳遞與控制

在鈑金件設計模型向最終零件的移形過程中，由于成形過程中材料性能的影響以及回彈等因素，成形鈑金件 的模具形狀與設計的零件最終形狀存在一定偏差，而不是設計模型的簡單傳遞。制造模型與設計模型是同一對象 的2個不同部分，適用于2個不同階段。在基于模擬量傳遞為主的鈑金件制造模式中，鈑金件制造工藝過程各環(huán)節(jié) 的幾何形狀沒有嚴密的數(shù)字定義，零件制造準確度難以提高。鈑金件設計模型準確描述了最終形狀和尺寸，但未

考慮鈑金件工藝過程的中間狀態(tài)，無法解決設計信息向制造延拓的矛盾。確定工序順序和內容后，制造模型是考

慮工藝因素，把傳統(tǒng)制造模式中以模擬量作為載體的零件形狀和尺寸信息采用如圖2所示，基于制造模型的數(shù)字量傳遞與控制是通過面向工藝過程定義工件模型和工藝模型——移形到工藝裝備——生

成數(shù)控程序——以數(shù)字量傳遞至數(shù)控設備這樣一個并行數(shù)字化制造過程，其實質在于毛坯組合排樣模型、成形工

藝模型等下料、成形、檢驗各控形節(jié)點中的CAD幾何模型直接用于成形模具設計、檢驗工裝設計、制造指令設計、工藝參數(shù)設計、數(shù)控加工等環(huán)節(jié)；基于工裝的數(shù)字化模型，能在樣板制造、模具制造中始終保持給定的公差；

考慮如圖2所示，基于制造模型的數(shù)字量傳遞與控制是通過面向工藝過程定義工件模型和工藝模型——移形到工藝

裝備——生成數(shù)控程序——以數(shù)字量傳遞至數(shù)控設備這樣一個并行數(shù)字化制造過程，其實質在于毛坯組合排樣模

型、成形工藝模型等下料、成形、檢驗各控形節(jié)點中的CAD幾何模型直接用于成形模具設計、檢驗工裝設計、制

造指令設計、工藝參數(shù)設計、數(shù)控加工等環(huán)節(jié)；基于工裝的數(shù)字化模型，能在樣板制造、模具制造中始終保持給

定的公差；考慮回彈等因素直接修正后進行模具設計；這就消除了從檢驗標準裝備到工作裝備再到零件的模擬量

傳遞的若干中間環(huán)節(jié)引起的誤差，減少了人為不確定因素的影響，改變了反復試錯的制造方式，從而實現(xiàn)精密、快速和低成本的制造。

2基于工藝知識的鈑金件工藝過程設計

鈑金件及其成形工藝的種類繁多、成形過程的多因素性決定了鈑金件制造依賴于在長期實踐中積累的經驗知

識，鈑金件工藝過程設計是知識需求密集的過程。在鈑金數(shù)字化制造中，除了使用CAx系統(tǒng)輔助設計工作之外，同時還需要鈑金制造知識的支持。對已有知識的重用包括知識建庫和知識使用2個基本的過程。如圖3所示，基于知識的鈑金制造要素定義是對鈑金制造領域知識進行建庫存儲，在鈑金件數(shù)字化制造過程中，應用系統(tǒng)

根據(jù)鈑金零件信息從知識庫中檢索已有知識而使知識重現(xiàn)，形成問題的解，同時創(chuàng)建的新知識不斷更新到知識庫 中。

在對企業(yè)鈑金工藝設計大量調研的基礎上，對鈑金工藝知識進行分類形成型譜圖，對基本類型知識進一步分

解為信息后建立鈑金工藝知識庫框架；對知識采集和入庫，首先定義鈑金工藝領域術語，在此基礎上創(chuàng)建制造指

令知識、各種成形工藝參數(shù)設計知識、成形模具設計知識等內容。采用基Web的架構對知識進行管理，分布式環(huán)

境便于工藝人員查閱、選用、修正和不斷積累。

典型應用案例

1框肋零件橡皮囊液壓成形

框肋零件是飛機機體骨架中的組件，擔負著確定飛機外形和承受氣動載荷的雙重任務。框肋零件的結構要素

包括腹板、彎邊、加強窩、加強槽、減輕孔、下陷等。彎邊按幾何形狀分為直線彎邊、凸曲線彎邊、凹曲線彎邊，有氣動外形要求的零件彎邊有較嚴格的精度要求。

采用基于制造模型的數(shù)字量傳遞方法，橡皮囊液壓成形模具外形的設計（見圖4）依賴于制造模型中的成形工

藝模型而不是直接依賴零件原始數(shù)模。成形工藝模型考慮了零件的回彈等因素，給出修正方案及修正參考值，對

型面和尺寸進行了合理的預修正。通過對框肋零件回彈修正設計知識的整理和存儲，建立框肋零件回彈修正模型

設計知識庫，支持框肋零件回彈量的預測。以制造模型為框肋零件橡皮囊液壓成形工藝過程的數(shù)據(jù)源，改變了反

復試錯的制造方式，簡化了模具設計的工作，減少了人為不確定因素的影響，提高了模具設計的效率，同時可保

證零件成形后的精度，提高零件制造的質量，實現(xiàn)零件的精密、快速和低成本的制造。

2型材拉彎成形

航空航天產品結構中型材零件有框、肋梁的緣條和長桁零件等，是構成產品骨架的主要結構件。以導彈加強

框為例，該類零件是導彈橫向承力元件，除了維持彈身外形，其主要的功用是承受彈身的橫向集中載荷，由于導 彈產品對零件強度的要求使得零件壁厚、材料硬度大，難于成形。通過發(fā)展拉彎過程精確成形與智能控制技術，建立數(shù)字化拉彎系統(tǒng)，如圖5所示。

根據(jù)拉彎毛料的材料特性、幾何形狀、模具外形尺寸、機床工作參數(shù)、加載方式、摩擦潤滑情況，結合塑性

力學與工藝參數(shù)設計知識庫，計算拉彎工藝參數(shù)，根據(jù)計算參數(shù)自動生成數(shù)控加工程序，用以控制數(shù)控拉彎機成

形過程，該技術已將回彈角控制精度由1.2°提高至0.2°，實現(xiàn)型材零件精密成形。

結束語

數(shù)字化是現(xiàn)代制造技術發(fā)展的核心。航空航天產品鈑金件種類繁多、結構復雜，既具有共同的生產特性，又

具有各自的工藝特點，制造模型和工藝知識是鈑金件數(shù)字化制造的核心所在。由于鈑金工藝的特點其實現(xiàn)數(shù)字化 的難點，鈑金精密制造技術發(fā)展需要從基礎研究、應用研究、成果工程化這樣一個過程緊密銜接，經過長時間的

自主研究和工程化過程，絕非引入幾套設備、軟件就可以形成實現(xiàn)精密成形的鈑金件數(shù)字化制造技術能力。近年 來，國內在國防基礎科研、民機專項等項目支持下，結合型號產品的研制，已突破了多項關鍵技術，為我國全面

掌握精密成形技術奠定了基礎。

數(shù)字量表達和定義，是工藝資源設計和工藝過程進一步設計的依據(jù)。其作用包括用于工藝裝備設計、工藝參 數(shù)和數(shù)控程序設計。

第四篇：先進制造技術前沿發(fā)展與未來趨勢

現(xiàn)代制造技術前沿發(fā)展與未來趨勢

畢節(jié)學院 機械工程學院 機械一班 金欽 32321101008

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，最后提出我國制造技術要跨入世界先進行列可行的實施策略。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。改革開放以來，我國制造科學技術有日新月異的變化和發(fā)展，確立了社會主義市場經濟體制，但與先進的國家相比仍有一定差距，為了迎接新的挑戰(zhàn)，對先進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，必須認清制造技術的發(fā)展趨勢，縮短與先進國家的差距，使我國的產品上質量、上效率、上品種和上水平，以增強市場競爭力，實現(xiàn)我國機械制造業(yè)跨入世界先進行列之夢想。

關鍵詞：制造科學； 先進制造技術； 機械制造； 發(fā)展趨勢

引言

制造業(yè)是現(xiàn)代國民經濟和綜合國力的重要支柱，其生產總值一般占一個國家國內生產總值的20%~55%。在一個國家的企業(yè)生產力構成中，制造技術的作用一般占60%左右。專家認為，世界上各個國家經濟的競爭，主要是制造技術的競爭。其競爭能力最終體現(xiàn)在所生產的產品的市場占有率上。隨著經濟技術的高速發(fā)展以及顧客需求和市場環(huán)境的不斷變化，這種競爭日趨激烈，因而各國政府都非常重視對先進制造技術的研究。當前制造科學要解決的問題

當前制造科學要解決的問題主要集中在以下幾方面：

（1）制造系統(tǒng)是一個復雜的大系統(tǒng)，為滿足制造系統(tǒng)敏捷性、快速響應和快速重組的能力，必須借鑒信息科學、生命科學和社會科學等多學科的研究成果，探索制造系統(tǒng)新的體系結構、制造模式和制造系統(tǒng)有效的運行機制。制造系統(tǒng)優(yōu)化的組織結構和良好的運行狀況是制造系統(tǒng)建模、仿真和優(yōu)化的主要目標。制造系統(tǒng)新的體系結構不僅對制造企業(yè)的敏捷性和對需求的響應能力及可重組能力有重要意義，而且對制造企業(yè)底層生產設備的柔性和可動態(tài)重組能力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統(tǒng)，以滿足制造系統(tǒng)新的要求。

（2）為支持快速敏捷制造，幾何知識的共享已成為制約現(xiàn)代制造技術中產品開發(fā)和制造的關鍵問題。例如在計算機輔助設計與制造(CAD／CAM)集成、坐標測量(CMM)和機器人學等方面，在三維現(xiàn)實空間(3-Real Space)中，都存在大量的幾何算法設計和分析等問題，特別是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題；在測量和機器人路徑規(guī)劃及零件的尋位(如Localization)等方面，存在C-空間(配置空間Configuration Space)的幾何計算和幾何推理問題；在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機器人多指抓取規(guī)劃、裝配運動規(guī)劃和操作規(guī)劃方面則需要在旋量空間(Screw Space)進行幾何推理[1]。制造過程中物理和力學現(xiàn)象的幾何化研究形成了制造科學中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進一步突破，當前一門新學科--計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。（3）在現(xiàn)代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產業(yè)的決定性因素，而且還是最活躍的驅動因素。提高制造系統(tǒng)的信息處理能力已成為現(xiàn)代制造科學發(fā)展的一個重點。由于制造系統(tǒng)信息組織和結構的多層次性，制造信息的獲取、集成與融合呈現(xiàn)出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結構模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數(shù)據(jù)的制造知識庫管理等方面，都還有待進一步突破。

（4）各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應用促進了制造智能的發(fā)展。一類基于生物進化算法的計算智能工具，在包括調度問題在內的組合優(yōu)化求解技術領域中，受到越來越普遍的關注，有望在制造中完成組合優(yōu)化問題時的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規(guī)模的制約。制造智能還表現(xiàn)在：智能調度、智能設計、智能加工、機器人學、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能診斷等多方面。

這些問題是當前產品創(chuàng)新的關鍵理論問題，也是制造由一門技藝上升為一門科學的重要基礎性問題。這些問題的重點突破，可以形成產品創(chuàng)新的基礎研究體系。現(xiàn)代制造工程的前沿科學

不同科學之間的交叉融合將產生新的科學聚集，經濟的發(fā)展和社會的進步對科學技術產生了新的要求和期望，從而形成前沿科學。前沿科學也就是已解決的和未解決的科學問題之間的界域。前沿科學具有明顯的時域、領域和動態(tài)特性。工程前沿科學區(qū)別于一般基礎科學的重要特征是它涵蓋了工程實際中出現(xiàn)的關鍵科學技術問題。

超聲電機、超高速切削、綠色設計與制造等領域，國內外已經做了大量的研究工作，但創(chuàng)新的關鍵是機械科學問題還不明朗。大型復雜機械系統(tǒng)的性能優(yōu)化設計和產品創(chuàng)新設計、智能結構和系統(tǒng)、智能機器人及其動力學、納米摩擦學、制造過程的三維數(shù)值模擬和物理模擬、超精度和微細加工關鍵工藝基礎、大型和超大型精密儀器裝備的設計和制造基礎、虛擬制造和虛擬儀器、納米測量及儀器、并聯(lián)軸機床、微型機電系統(tǒng)等領域國內外雖然已做了不少研究，但仍有許多關鍵科學技術問題有待解決。

信息科學、納米科學、材料科學、生命科學、管理科學和制造科學將是改變21世紀主流科學，由此產生的高新技術及其產業(yè)將改變世界的面貌。因此，與以上領域相交叉發(fā)展的制造系統(tǒng)和制造信息學、納米機械和納米制造科學、仿生機械和仿生制造學、制造管理科學和可重構制造系統(tǒng)等會是21世紀機械工程科學的重要前沿科學。

2．1 制造科學與信息科學的交叉--制造信息科學

機電產品是信息在原材料上的物化。許多現(xiàn)代產品的價值增值主要體現(xiàn)在信息上。因此制造過程中信息的獲取和應用十分重要。信息化是制造科學技術走向全球化和現(xiàn)代化的重要標志。人們一方面對制造技術開始探索產品設計和制造過程中的信息本質，另一方面對制造技術本身加以改造，以使得其適應新的信息化制造環(huán)境。隨著對制造過程和制造系統(tǒng)認識的加深，研究者們正試圖以全新的概念和方式對其加以描述和表達，以進一步達到實現(xiàn)控制和優(yōu)化的目的。

與制造有關的信息主要有產品信息、工藝信息和管理信息，這一領域有如下主要研究方向和內容：

(1)制造信息的獲取、處理、存儲、傳遞和應用，大量制造信息向知識和決策轉化。(2)非符號信息的表達、制造信息的保真?zhèn)鬟f、制造信息的管理、非完整制造信息狀態(tài)下的生產決策、虛擬管理制造、基于網(wǎng)絡環(huán)境下的設計和制造、制造過程和制造系統(tǒng)中的控制科學問題。

這些內容是制造科學和信息科學基礎融合的產物，構成了制造科學中的新分支--制造信息學。

2．2 微機械及其制造技術研究

微型電子機械系統(tǒng)(MEMS)，是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統(tǒng)。MEMS技術的目標是通過系統(tǒng)的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統(tǒng)。MEMS的發(fā)展將極大地促進各類產品的袖珍化、微型化，成數(shù)量級的提高器件與系統(tǒng)的功能密度、信息密度與互聯(lián)密度，大幅度地節(jié)能、節(jié)材。它不僅可以降低機電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統(tǒng)無法完成的任務。例如用尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個紅細胞；制造出3mm大小能夠開動的小汽車；可以在磁場中飛行的像蝴蝶大小的飛機等。MEMS技術的發(fā)展開辟了技術全新的領域和產業(yè)，具有許多傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)點，因此在制造業(yè)、航空、航天、交通、通信、農業(yè)、生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)控、軍事、家庭以及幾乎人們接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景[2]。

微機械是機械技術與電子技術在納米尺度上相融合的產物。早在1959年就有科學家提出微型機械的設想，1962年第一個硅微型壓力傳感器問世。1987年美國加州大學伯克利分校研制出轉子直徑為60~120μm的硅微型靜電電動機，顯示出利用硅微加工工藝制作微小可動結構并與集成電路兼容制造微小系統(tǒng)的潛力。微機械技術有可能像20世紀的微電子技術那樣，在21世紀對世界科技、經濟發(fā)展和國防建設產生巨大的影響。近10年來，微機械的發(fā)展令人矚目。其特點如下：相當數(shù)量的微型元器件(微型結構、微型傳感器和微型執(zhí)行器等)和微系統(tǒng)研究成功，體現(xiàn)了其現(xiàn)實的和潛在的應用價值；多種微型制造技術的發(fā)展，特別是半導體微細加工等技術已成為微系統(tǒng)的支撐技術；微型機電系統(tǒng)的研究需要多學科交叉的研究隊伍，微型機電系統(tǒng)技術是在微電子工藝的基礎上發(fā)展的多學科交叉的前沿研究領域，涉及電子工程、機械工程、材料工程、物理學、化學以及生物醫(yī)學等多種工程技術和科學。

目前對微觀條件下的機械系統(tǒng)的運動規(guī)律，微小構件的物理特性和載荷作用下的力學行為等尚缺乏充分的認識，還沒有形成基于一定理論基礎之上的微系統(tǒng)設計理論與方法，因此只能憑經驗和試探的方法進行研究。微型機械系統(tǒng)研究中存在的關鍵科學問題有微系統(tǒng)的尺度效應、物理特性和生化特性等。微系統(tǒng)的研究正處于突破的前夜，是亟待深入研究的領域。2．3 材料制備／零件制造一體化和加工新技術基礎

材料是人類進步的里程碑，是制造業(yè)和高技術發(fā)展的基礎。每一種重要新材料的成功制備和應用，都會推進物質文明，促進國家經濟實力和軍事實力的增強。21世紀中，世界將由資源消耗型的工業(yè)經濟向知識經濟轉變，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的設計實現(xiàn)定量化、數(shù)字化；要求材料和零件的制備快速、高效并實現(xiàn)二者一體化、集成化。材料和零件的數(shù)字化設計與擬實仿真優(yōu)化是實現(xiàn)材料與零件的高效優(yōu)質制備／制造及二者一體化、集成化制造的關鍵。一方面，通過計算機完成擬實仿真優(yōu)化后可以減少材料制備與零件制造過程中的實驗性環(huán)節(jié)，獲得最佳的工藝方案，實現(xiàn)材料與零件的高效優(yōu)質制備／制造；另一方面，根據(jù)不同材料性能的要求，如彈性模量、熱膨脹系數(shù)、電磁性能等，研究材料和零件的設計形式。進而結合傳統(tǒng)的去除材料式制造技術、增加材料式覆層技術等，研究多種材料組分的復合成形工藝技術。形成材料與零件的數(shù)字化制造理論、技術和方法，如快速成形技術采用材料逐漸增長的原理，突破了傳統(tǒng)的去材法和變形法機械加工的許多限制，加工過程不需要工具或模具，能迅速制造出任意復雜形狀又具有一定功能的三維實體模型或零件。

2．4 機械仿生制造

21世紀將是生命科學的世紀，機械科學和生命科學的深度融合將產生全新概念的產品(如智能仿生結構)，開發(fā)出新工藝(如生長成形工藝)和開辟一系列的新產業(yè)，并為解決產品設計、制造過程和系統(tǒng)中一系列難題提供新的解決方法。這是一個極富創(chuàng)新和挑戰(zhàn)的前沿領域。

地球上的生物在漫長的進化中所積累的優(yōu)良品性為解決人類制造活動中的各種難題提供了范例和指南。從生命現(xiàn)象中學習組織與運行復雜系統(tǒng)的方法和技巧，是今后解決目前制造業(yè)所面臨許多難題的一條有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自組織、自愈合、自增長與自進化等功能結構和運行模式的一種制造系統(tǒng)與制造過程。如果說制造過程的機械化、自動化延伸了人類的體力，智能化延伸了人類的智力，那么，“仿生制造”則可以說延伸了人類自身的組織結構和進化過程[3]。

仿生制造所涉及的科學問題是生物的“自組織”機制及其在制造系統(tǒng)中的應用問題。所謂“自組織”是指一個系統(tǒng)在其內在機制的驅動下，在組織結構和運行模式上不斷自我完善、從而提高對于環(huán)境適應能力的過程。仿生制造的“自組織”機制為自下而上的產品并行設計、制造工藝規(guī)程的自動生成、生產系統(tǒng)的動態(tài)重組以及產品和制造系統(tǒng)的自動趨優(yōu)提供了理論基礎和實現(xiàn)條件。

仿生制造屬于制造科學和生命科學的“遠緣雜交”，它將對21世紀的制造業(yè)產生巨大的影響。

仿生制造的研究內容目前有兩個方面： 2．4．1 面向生命的仿生制造

研究生命現(xiàn)象的一般規(guī)律和模型，例如人工生命、細胞自動機、生物的信息處理技巧、生物智能、生物型的組織結構和運行模式以及生物的進化和趨優(yōu)機制等；

2．4．2 面向制造的仿生制造

研究仿生制造系統(tǒng)的自組織機制與方法，例如：基于充分信息共享的仿生設計原理，基于多自律單元協(xié)同的分布式控制和基于進化機制的尋優(yōu)策略；研究仿生制造的概念體系及其基礎，例如：仿生空間的形式化描述及其信息映射關系，仿生系統(tǒng)及其演化過程的復雜度計量方法。

機械仿生與仿生制造是機械科學與生命科學、信息科學、材料科學等學科的高度融合，其研究內容包括生長成形工藝、仿生設計和制造系統(tǒng)、智能仿生機械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多屬前沿探索性的工作，具有鮮明的基礎研究的特點，如果抓住機遇研究下去，將可能產生革命性的突破。今后應關注的研究領域有生物加工技術、仿生制造系統(tǒng)、基于快速原型制造技術的組織工程學，以及與生物工程相關的關鍵技術基礎等。3 現(xiàn)代制造業(yè)的先進生產模式

制造業(yè)發(fā)展趨勢表明，只有采用先進的制造技術并能實施在相匹配的生產模式中才能符合上述的趨勢。生產模式是指企業(yè)體制、經營、管理、生產組織和技術系統(tǒng)的形態(tài)和運作模式。

（一）精良生產(LP)與獨立制造島(AMI)20世紀90年代美國麻省理工學院(MIT)提出精良生產(LP)概念。它的特征是：（1）重視客戶需求，以最快的速度和適宜的價格提供質量優(yōu)良的適銷新產品去占領市場，并向客戶提供優(yōu)質服務。（2）重視人的作用，強調一專多能，推行小組自治工作制，賦予每個工段有一定的獨立自主權，運行企業(yè)文化。（3）精簡一切生產中不創(chuàng)造價值的工作，減少管理層次，精簡組織結構，簡化產品開發(fā)過程和生產過程，減少非生產費用，強調一體化質量保證。（4）精益求精、持續(xù)不斷的改進生產、降低成本、零廢品、零庫存和產品品種多樣化。

獨立制造島是張曙教授根據(jù)在引進先進技術的同時，必須改革生產組織的角度提出新的生產模式。獨立制造島的技術構思是：以GT為基礎，以NC機床為核心，強調信息流的自動化和以人為中心的生產模式，它的特征是：組織、人員和技術三者的有機集成，面向車間、權力下放、綜合治理，并以獲取經濟效益為主要目標[4]。AMI是發(fā)展中國家走向工廠自動化的重要途徑，它的推廣對中國機械制造業(yè)轉向市場機制，參與國際競爭意義重大。

（二）敏捷制造與虛擬制造

美國通用汽車公司與里海大學于1988年提出了敏捷制造(AM)，AM是在不可預測的持續(xù)變化的競爭環(huán)境中取得繁榮成長，并具有能對客戶需求的產品和服務驅動市場做出迅速響應的生產模式。AM的特征是：（1）制造資源的集成性，企業(yè)間聯(lián)作集成。充分發(fā)揮各企業(yè)的長處，針對限定市場的目標要求共同合作完成任務。（2）具有需求響應的快捷性和高度的制造柔性。制造柔性是指制造企業(yè)對市場要求迅速轉產和能實現(xiàn)產品多品種變批量的快速制造。（3）充分發(fā)揮人的作用，不斷提高企業(yè)職工素質和教育水平，優(yōu)化人機功能分配。

虛擬制造(VM)是國際上提出的新概念。VM與AM聯(lián)系密切。VM的特征是：當市場新的機遇出現(xiàn)時，組織幾個有關公司聯(lián)作，把不同的公司，不同地點的工廠或車間重新組織協(xié)調工作。在運行之前必須分析組合是否最優(yōu)，能否協(xié)調運行，以及投產后的效益和風險進行評估，這種聯(lián)作公司稱虛擬公司。虛擬公司在一定的環(huán)境和條件下通過虛擬制造系統(tǒng)運行，包括物理基礎、法律保障、社會環(huán)境和信息技術[5]。因此研究開發(fā)虛擬制造技術VMT)和虛擬制造系統(tǒng)(VMS)意義重大，美國稱AM為21世紀制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。

（三）集成制造與智能制造

美國哈林頓博士在“計算機和集成制造”一書中提出計算機和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心內容是：制造企業(yè)從市場預測、產品設計、加工制造、經營管理直至售后服務是一個不可分割的整體，需要統(tǒng)籌考慮。整個制造過程的實質是信息采集、傳遞和加工過程，最終生產的產品可看作是信息的物質表現(xiàn)。集成是CIM的核心，這種集成不僅是物的集成，更主要的是以信息集成為特征的技術集成和功能集成，計算機是集成的工具，計算機和輔助各單元技術是集成的基礎，信息交換是橋梁，信息共享是關鍵。集成的目的在于制造企業(yè)組織結構和運行方式的合理化和最優(yōu)化，以提高企業(yè)對市場變化的動態(tài)響應速度，并追求最高整體效益和長期效益。

智能制造(IM)是美國出版研究IM和IMS書籍中首先提出的。它的特征是：在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié)的高度柔性與高度集成的方式，通過計算機和模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承與發(fā)展。先進制造技術的發(fā)展趨勢

先進的制造業(yè)是將物料、能源、設備、資金、技術、信息和人力等制造資源通過先進的制造技術、先進的管理技術和先進的制造過程轉變成人類需求產品的行業(yè)。行業(yè)追求的目標是：高質量、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：

（一）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(l nm=10-3μm)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。

（二）自動化

自動化技術自20世紀初出現(xiàn)以后，經歷了由剛性自動化向柔性自動化的發(fā)展過程，自動化技術的成功應用，不但提高了效率，保證了產品質量，還可以代替人去完成危險場合的工作。對于批量較大的生產自動化，可通過機床自動化改裝、應用自動機床、專用組合機床、自動生產線來完成。小批量生產自動化可通過NC、MC、CAM、FMS、CIM、IMS等來完成。在未來的自動化技術實施過程中，將更加重視人在自動化系統(tǒng)中的作用。

（三）信息化

信息、物質和能量是制造系統(tǒng)的三要素。產品制造過程中的信息投入，己成為決定產品成本的主要因素。制造過程的實質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，最終形成的產品可看作是信息的物質表現(xiàn)，因此可以把信息看作是一種產業(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。使生產分散網(wǎng)絡化，以適應高柔性生產的需要。

（四）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適應新零件的加工能力。

（五）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)調工作的和功能更強的新系統(tǒng)。集成不是簡單的連接，是經過統(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，還應強調管理與人的集成。

（六）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部激勵能自動調整其參數(shù)，以達到最佳狀態(tài)和具備自組織能力。5 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、經營管理、人才素質相對落后，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濟體制，研究先進制造技術和先進的生產模式其根本目的是制造出有競爭力的產品去占領國內市場和國際市場，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。要有產業(yè)觀念、企業(yè)觀念、信息觀念、競爭觀念和效益觀念。科技人員要懂得市場營銷、經營管理和經濟法。要拓寬學科領域，更新教育內容與方法，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，為市場經濟服務。

（二）加強政策與法規(guī)建設，建立強有力的宏觀調控機制。在市場經濟環(huán)境下，國家仍應制訂科學的制造產業(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，結合實際情況實現(xiàn)與現(xiàn)有成熟技術的有效結合。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(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模式，(如獨立制造島)以使企業(yè)適應市場經濟的需要[7]。

（五）提高制造業(yè)現(xiàn)代化管理水平。現(xiàn)代管理核心是信息管理、物質管理、質量管理、生產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。

【參考文獻】

[1]張世昌．先進制造技術[M]．天津：天津大學出版社，2004 [2]李偉.先進制造技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.7 [3]楊叔子 吳波.依托基金項目 開展創(chuàng)新研究：國家自然科學基金重點項目“智能制造技術[J].中國機械工程

[4]雷源忠 雒建斌等.先進電子制造中的重要科學問題[J].中國科學基金, [5]宋健.制造業(yè)與現(xiàn)代化[J].特種鑄造及有色合金, [6]楊叔子 吳波 程濤.網(wǎng)絡經濟時代的制造企業(yè)策略[A].技術科學發(fā)展與展望--院士論技術科學(2002年卷)[C].濟南：山東教育出版社,2002.391-398 [7]楊叔子 熊有倫 管在林 楊文玉.信息時代和網(wǎng)絡條件下的制造業(yè)發(fā)展前景[A].湖北省[8] Dr.Bjoern Wedel.Laser Processing Heads for High Brightness Lasers[J].HIGHYAG Lasertechnologie,04.2007:1-22 [9] P.A.Blomquist.CTMA WORKING SYMPOSIUM[J].ARL-Penn State-Laser Processing Division, April 17, 2002:1-20 [10] Makoto OCHIAI.Development and Applications of Laser-ultrasonic Testing in Nuclear Industry[J],1 st International Symposium on Laser Ultrasonics: Science, Technology and Applications, July 16-18 2008:1-6 [11] K.F.Kleine, K.G.Watkins.Pulse Shaping for Micro Cutting Applications of Metals with Fiber Lasers[J].photonic west,January,2004:1-8 [12] K.Walther & M.Brajdic & E.W.Kreutz.Enhanced processing speed in laser drilling of stainless steel by spatially and temporally superposed pulsed Nd:YAGlaser radiation[J].Int J Adv Manuf Technol, 8 November 2006:1-5 [13]馬曉春.我國現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展趨勢[J].森林工程，2002（3）

[14] 王世敬，溫筠.現(xiàn)代機械制造技術及其發(fā)展趨勢[J].石油機械，2002（11）

[15] 武永利.機械制造技術新發(fā)展及其在我國的研究和應用[J].機械制造與自動

[16]劉穎(編者), 李樹奎(編者)，工程材料及成形技術基礎，北京理工大學出版社;第1版(2009年7月1日)[16]劉飛主編.先進制造系統(tǒng).北京.中國科學出版社，2001 [17]王英杰，金屬材料及其成形加工，機械工業(yè)出版社，第1版，2008 [18]柳百成，沈厚發(fā) 主編，21世紀的材料成形加工技術與科學，機械工業(yè)出版社，2004 [19]胡亞民 主編，材料成形技術基礎，重慶大學出版社，2008 [20]樊自田等，先進材料成形技術與理論，化學工業(yè)出版社，2006 [21]謝建新等編著，材料加工新技術與新工藝，北京：冶金工業(yè)出版社，2004

第五篇：“數(shù)字化設計與制造技術”讀書報告題目和要求

“數(shù)字化設計與制造技術”報告題目和要求 課程名稱：數(shù)字化設計與制造技術

考核方式：讀書報告（論文）的形式

1．報告論文參考題目：

主要針對課程《數(shù)字化設計與制造技術》中涉及的各類先進制造技術在模具中的應用進行說明，可以針對課程所教授的關鍵技術進行選題和展開。包括：

1.快速成型方法RPM在模具設計制造中的應用與發(fā)展

2.快速成型方法RPM在逆向工程中的應用與發(fā)展

3.先進制造技術的進展及其與模具加工的關聯(lián)

4.計算機輔助幾何造型在模具CAD中的作用和發(fā)展

5.并行工程在模具制造中的應用

6.先進模具設計制造技術的發(fā)展

7.模具CAD/CAE/CAM一體化中的數(shù)據(jù)交換技術

8.模具CAD/CAE/CAM一體化中的集成技術

要求：

1.所有的論文均需要圍繞“數(shù)字化設計與制造技術”在模具中的應用，或者結合沖模、塑模、體積成形模具等某種類型模具的先進設計開發(fā)技術進行闡述，例如《RPM在模具設計制造中的應用》，《模具CAD/CAE/CAM一體化中數(shù)據(jù)交換的發(fā)展》，《電鑄法在微型高精度模具中的應用和開發(fā)》，等等。

2.字數(shù)在3000字以上（4頁），打印稿。

3.符合期刊論文的要求，具有以下部分：標題、作者單位、中文摘要、關鍵詞、英文摘要、關鍵詞、正文（包括一般的引言、具體實質內容、結論）、參考文獻等。

4.能夠就數(shù)字化設計與制造技術的某個關鍵技術在所學專業(yè)中的應用、研究、發(fā)展進行論述，內容要有銜接，條理清晰。

5.能夠反映模具數(shù)字化設計與制造技術目前技術發(fā)展的趨勢和技術特點。

6.希望結合自身專業(yè)知識進行論述，體現(xiàn)自己的見解。