先进制造技术的应用与发展(3)

南昌工学院2009级论文

统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

4．3 材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

4．4 机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，\仿生制造\则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的\自组织\机制及其在制造系统中的应用问题。所谓\自组织\是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的\自组织\机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

11

南昌工学院2009级论文

仿生制造属于制造科学和生命科学的\远缘杂交\，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面：

4．4．1 面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型，例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等；

4．4．2 面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如：基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略；研究仿生制造的概念体系及其基础，例如：仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作，具有鲜明的基础研究的特点，如果抓住机遇研究下去，将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学，以及与生物工程相关的关键技术基础等。

5 现代制造技术的发展趋势

20世纪90年代以来，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面：

(1) 信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式会获得不断发展。 (2) 设计技术与手段更现代化。

(3) 成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。 (4) 新型特种加工方法的形成。

12

南昌工学院2009级论文

(5) 开发新一代超精密、超高速制造装备。 (6) 加工工艺由技艺发展为工程科学。 (8) 制造业中广泛应用虚拟现实技术。 (9) 制造以人为本。

6 我国先进制造技术现状

我国工业化发展程度较世界先进的发达国家相比，起步晚，创新程度低，体系薄弱，突入比例相对较少，人类资源地下，相比其他发达国家而言，落后程度甚至超过数十年，为此，我国在改革开放三十年以来，不断大力发展生产力，力求科技创新，认真汲取国内外先进技术，来弥补我们先天的不足，所以有了，十五、十一五、十二五等长期的规划目标为基准，为迈向世界先进制造技术大国强国而分发。

相对我国而言，国外工业发达国家制造技术相当先进。并把先进制造技术作为国家级关键技术和优先发展领域。尽管决定国家综合竞争力的因素有多种 ,但制造业的基础地位不能忽视。20世纪 90年代以来 ,各发达国家 ,如美国、日本、欧共体、德国等都针对先进制造技术的研发提出了国家级发展计划 ,旨在提高本国制造业的国际竞争能力。如网络化制造作为未来的重要的制造模式 ,已经引起各国政府、研究机构和企业界的广泛重视。20世纪 90年代初 ,美国政府提出“先进制造技术 ”计划 ,将基于信息高速公路的敏捷制造作为美国 21世纪的制造战略。总之 ,工业化国家大都把先进制造技术作为本国的科技优先发展领域和高技术的实施重点 ;发展中国家也十分重视制造业信息化 ,都把信息技术作为改造传统企业和产业结构调整的主要战略 ;新兴工业化国家希望通过加快制造业信息化 ,跻身世界先进行列 ,我国以及众多发展中国家也希望以信息化推进工业化 ,以缩小与先进国家的差距

7 美国AMT计划

美国AMT计划目标是：研究开发世界领先的先进制造技术，以满足美国制造业对先进制造技术的需求，提高制造业的竞争力；通过教育与培训计划提高劳动力素质；促进具有环境意识的制造等。美国AMT计划中的项目包括： (1)设计技术 制造准备阶段所需的设计工具与技术； (2)制造技术 实际生产过程中所需的加工工艺和设备； (3)支持技术 为前两类开发项目提供所需的基础核心技术；

(4)制造技术基础设施 为有效地管理项目的开发，以及推动将这些项目应用于生产实践中的方法与机制。

13

南昌工学院2009级论文

AMT计划的集成创新重点领域有： (1)下一代智能制造单元与设备；

(2)适用于快速而有效地设计新产品、工艺、设备及企 …… 此处隐藏：2796字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……