先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)

第1章緒論1.1先進(jìn)制造技術(shù)的背景1.1.1世界制造業(yè)及其格局的進(jìn)展變化近年來(lái)，隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速進(jìn)展，制造技術(shù)中的某些技術(shù)差不多不再適應(yīng)高科技的快速進(jìn)展，不能專(zhuān)門(mén)好地融入信息化產(chǎn)業(yè)的大潮，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，甚至還可能危及生態(tài)環(huán)境。許多人認(rèn)為制造業(yè)已成為“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”。制造技術(shù)中確有“夕陽(yáng)技術(shù)”,這些技術(shù)同信息化大潮格格不入，同高科技進(jìn)展不相適應(yīng)，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，甚至還可能危害生態(tài)環(huán)境。面臨劇烈的市場(chǎng)變化和技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，許多工業(yè)國(guó)家迅速調(diào)整其技術(shù)政策，把提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和增強(qiáng)綜合國(guó)力作為科技政策的核心。例如，歷來(lái)重視產(chǎn)業(yè)技術(shù)的日本、澳大利亞和一些新興工業(yè)化國(guó)家。美、英等國(guó)過(guò)去一貫主張，產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)展要緊靠市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，由企業(yè)自由進(jìn)展，政府不必介入。1.1.2先進(jìn)制造技術(shù)為制造業(yè)注入活力隨著科技進(jìn)步特不是計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，世界范圍內(nèi)對(duì)制造業(yè)進(jìn)行了重新的認(rèn)識(shí)和定位，先進(jìn)制造技術(shù)為制造業(yè)注入新的活力，使制造業(yè)又重新生機(jī)勃勃。制造業(yè)絕不是“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”和“夕陽(yáng)技術(shù)”，先進(jìn)制造技術(shù)是高技術(shù)的載體，沒(méi)有哪個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家不予以高度關(guān)注，先進(jìn)制造技術(shù)差不多成為全球制造業(yè)爭(zhēng)奪的市場(chǎng)焦點(diǎn)。先進(jìn)制造技術(shù)為制造業(yè)注入新奇血液，是進(jìn)展制造業(yè)的基礎(chǔ)，它是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷地汲取機(jī)械、信息、電子、材料、能源和現(xiàn)代治理等方面的最新技術(shù)成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、治理和售后服務(wù)的制造全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和敏捷制造，并取得理想經(jīng)濟(jì)效果的前沿制造技術(shù)的總稱(chēng)。從本質(zhì)上看，信息技術(shù)＋傳統(tǒng)制造技術(shù)的進(jìn)展＋自動(dòng)化技術(shù)＋現(xiàn)代治理技術(shù)確實(shí)是先進(jìn)制造技術(shù)。1.2國(guó)外先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀近些年來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)進(jìn)展的嚴(yán)峻事實(shí)使美國(guó)政府意識(shí)到，制造業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基礎(chǔ)，政府必須介入工業(yè)技術(shù)的進(jìn)展。20世紀(jì)80年代末期，美國(guó)依照本國(guó)制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，為增強(qiáng)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，采取了一系列措施，進(jìn)行了大規(guī)模的21世紀(jì)制造業(yè)的戰(zhàn)略研究，并首先提出了先進(jìn)制造技術(shù)的理念。其中，強(qiáng)調(diào)要促進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)展，成立各種層次的先進(jìn)制造技術(shù)研究中心，并提出了一系列如并行工程、精益生產(chǎn)和敏捷制造等先進(jìn)制造技術(shù)的新理論，收效良好。緊接著，許多工業(yè)國(guó)家如日本、澳大利亞、西歐各國(guó)以及一些新興的工業(yè)化國(guó)家也都迅速調(diào)整其技術(shù)政策，開(kāi)始重視研究和應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)，將提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和增強(qiáng)綜合國(guó)力作為科技決策的核心。自從美國(guó)提出先進(jìn)制造技術(shù)這一概念以來(lái)，專(zhuān)門(mén)快在日本、西歐各國(guó)以及亞洲新興工業(yè)國(guó)家做出了響應(yīng)，紛紛將先進(jìn)制造技術(shù)列為國(guó)家的高新技術(shù)和優(yōu)先進(jìn)展項(xiàng)目，世界各國(guó)都已重視研究、應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)。1.2.1制造業(yè)在美國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要性強(qiáng)大的制造基礎(chǔ)對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和軍事力量是至關(guān)重要的。一個(gè)國(guó)家只有生產(chǎn)得好,才能生活得好。如美國(guó)2100萬(wàn)就業(yè)者(占總勞動(dòng)力的17%)從事20%～30%高酬勞的工作;雇傭了75%的科學(xué)家和工程師進(jìn)行90%的非軍事性的ResearchandDevelopment—研制與開(kāi)發(fā)；每100份工作支持著60個(gè)以上的非制造業(yè)職位；GNP的1/5(超過(guò)1兆美元)為其它經(jīng)濟(jì)部門(mén)提供差不多產(chǎn)品。1.2.2發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)制造技術(shù)進(jìn)展戰(zhàn)略工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都把先進(jìn)制造技術(shù)作為國(guó)家級(jí)關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先進(jìn)展領(lǐng)域。盡管決定國(guó)家綜合競(jìng)爭(zhēng)力的因素有多種,但制造業(yè)的基礎(chǔ)地位不能忽視。20世紀(jì)90年代以來(lái)，各發(fā)達(dá)國(guó)家,如美國(guó)、日本、歐共體、德國(guó)等都針對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的研發(fā)提出了國(guó)家級(jí)進(jìn)展打算，旨在提高本國(guó)制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力。20世紀(jì)90年代初,美國(guó)政府提出“先進(jìn)制技術(shù)”打算,將基于信息高速公路的敏捷制造作為美國(guó)21世紀(jì)的制造戰(zhàn)略。1991年美國(guó)里海大學(xué)(LehighUniversity)提出“美國(guó)企業(yè)網(wǎng)”(FAN,FactoryAmericanNet)打算,該打算的目的是研究如何利用信息高速公路,把美國(guó)的制造企業(yè)聯(lián)系在一起。2008年1月,歐洲聯(lián)盟公布了“第五框架打算(2008～2012)”,將虛擬網(wǎng)絡(luò)企業(yè)列入研究主題2012年,歐盟提出了“第六框架打算”,選定了需要重點(diǎn)攻關(guān)的7大領(lǐng)域,其中包括信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。歐盟第六框架打算的目的是,通過(guò)各種方法刺激信息技術(shù)的快速進(jìn)展,加強(qiáng)信息的產(chǎn)業(yè)化,使所有歐洲公民從以信息和網(wǎng)絡(luò)為主體的知識(shí)社會(huì)和進(jìn)展中獲益。2012年,美國(guó)洛克希德-馬丁公司提出了F-22飛機(jī)研制的虛擬工廠概念,打通了從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到治理的全數(shù)字化信息流。總之,工業(yè)化國(guó)家大都把先進(jìn)制造技術(shù)作為本國(guó)的科技優(yōu)先進(jìn)展領(lǐng)域和高技術(shù)的實(shí)施重點(diǎn)；進(jìn)展中國(guó)家也十分重視制造業(yè)信息化,都把信息技術(shù)作為改造傳統(tǒng)企業(yè)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的要緊戰(zhàn)略；新興工業(yè)化國(guó)家希望通過(guò)加快制造業(yè)信息化,躋身世界先進(jìn)行列,眾多進(jìn)展中國(guó)家也希望以信息化推進(jìn)工業(yè)化,以縮小與先進(jìn)國(guó)家的差距。1.3我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀先進(jìn)制造技術(shù)是制造技術(shù)的最新進(jìn)展時(shí)期，是由傳統(tǒng)的制造技術(shù)進(jìn)展起來(lái)的，既保持了過(guò)去制造技術(shù)中的有效要素，又要不斷汲取各種高新技術(shù)成果，并滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的所有領(lǐng)域及其全部過(guò)程。先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用特不注意產(chǎn)生最好的實(shí)際效果，其目標(biāo)是為了提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)和促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)和綜合實(shí)力的增長(zhǎng)。目的是要提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在20世紀(jì)70年代往常，產(chǎn)品的技術(shù)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，一個(gè)新產(chǎn)品上市，專(zhuān)門(mén)快就會(huì)有相同功能的產(chǎn)品跟著上市。因此，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的核心是如何提高生產(chǎn)率。到了20世紀(jì)80年代以后，制造業(yè)要贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的要緊矛盾差不多從提高勞動(dòng)生產(chǎn)率轉(zhuǎn)變?yōu)橐詴r(shí)刻為核心的時(shí)刻、成本和質(zhì)量的三要素的矛盾。先進(jìn)制造技術(shù)把這三個(gè)矛盾有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使三者達(dá)到了統(tǒng)一。1.3.1我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)先進(jìn)制造技術(shù)是制造技術(shù)加信息技術(shù)和治理科學(xué),再加上有關(guān)的科學(xué)技術(shù)交融而形成的制造技術(shù)。它不局限于制造工藝,而是覆蓋了市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工和裝配、銷(xiāo)售、維修、服務(wù),以及回收再生的全過(guò)程。其具有如下特點(diǎn)：（1）全球化。21世紀(jì)是國(guó)際化的大市場(chǎng)，世界各國(guó)市場(chǎng)競(jìng)相向國(guó)外開(kāi)放，促成制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的國(guó)際化，要緊反映在使制造業(yè)的資源配置由一國(guó)范圍擴(kuò)大到世界范圍，致使制造業(yè)在全球范圍重新分布、組合和洗牌。（2）多樣化。由于每個(gè)用戶(hù)群的看法和觀點(diǎn)不同，其提出的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和形狀也不盡相同，中小批量的產(chǎn)品越來(lái)越多，產(chǎn)品的多樣化特征也越來(lái)越明顯。（3）虛擬化。虛擬制造是指利用計(jì)算機(jī)模擬與仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、并行工程以CAD/CAPP/CAM/CAE等多種技術(shù)，模擬現(xiàn)實(shí)制造環(huán)境或現(xiàn)實(shí)制造過(guò)程,呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)或者現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品性能的一種制造技術(shù)。（4）生產(chǎn)過(guò)程的高速化和柔性化。由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造周期的不斷縮短，顧客要求的交貨期也相應(yīng)的越來(lái)越短；因此，高速生產(chǎn)技術(shù)得到了普遍應(yīng)用，即要求實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的高速化。（5）集群化。為了提高自身抵抗風(fēng)險(xiǎn)的能力，各個(gè)小型制造企業(yè)開(kāi)始紛紛聯(lián)合組成集團(tuán)公司，制造企業(yè)呈現(xiàn)越來(lái)越多的集中和并購(gòu)，制造業(yè)的市場(chǎng)集中度也得到了進(jìn)一步提高。（6）服務(wù)化。隨著當(dāng)前綠色制造和循環(huán)制造概念的提出，制造業(yè)應(yīng)不僅考慮產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，還應(yīng)考慮從市場(chǎng)調(diào)研開(kāi)始到售后服務(wù)，再到產(chǎn)品報(bào)廢回收，以及循環(huán)使用的產(chǎn)品整個(gè)生命周期或多個(gè)生命周期。1.3.2我國(guó)的先進(jìn)制造技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)比（1）治理方面：工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采納計(jì)算機(jī)治理，重視組織和治理體制、生產(chǎn)模式的更新進(jìn)展，推出了準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生產(chǎn)（LP）、并行工程（CE）等新的治理思想和技術(shù)。我國(guó)只有少數(shù)大型企業(yè)局部采納了計(jì)算機(jī)輔助治理，多數(shù)小型企業(yè)仍處于經(jīng)驗(yàn)治理時(shí)期。（2）設(shè)計(jì)方面：工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家不斷更新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和準(zhǔn)則，采納新的設(shè)計(jì)方法，廣泛采納計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD/CAM），大型企業(yè)開(kāi)始無(wú)圖紙的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。我國(guó)采納CAD/CAM技術(shù)的比例較低。（3）制造工藝方面：工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家較廣泛的采納高周密加工、精細(xì)加工、微細(xì)加工、微型機(jī)械和微米/納米技術(shù)、激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、超塑加工技術(shù)以及復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法。我國(guó)普及率不高，尚在開(kāi)發(fā)、掌握之中。（4）自動(dòng)化技術(shù)方面：工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采納數(shù)控機(jī)床、加工中心及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS），實(shí)現(xiàn)了柔性自動(dòng)化、知識(shí)智能化、集成化。我國(guó)尚處在單機(jī)自動(dòng)化、剛性自動(dòng)化時(shí)期，柔性制造單元和系統(tǒng)僅在少數(shù)企業(yè)使用。1.3.3我國(guó)對(duì)先進(jìn)制造的重視隨著美國(guó)政府采取一系列措施進(jìn)行大規(guī)模的21世紀(jì)制造業(yè)戰(zhàn)略的研究。我國(guó)政府和企業(yè)界投入巨資，組織大量專(zhuān)家進(jìn)行研究和分析，得出的結(jié)論是振興中國(guó)經(jīng)濟(jì)的出路在于振興美國(guó)的制造業(yè)，經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)歸根到底是制造技術(shù)和制造能力的競(jìng)爭(zhēng)。因而，我國(guó)提出要促進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)展，成立國(guó)家級(jí)、地區(qū)級(jí)、大學(xué)、企業(yè)等各種層次的先進(jìn)制造技術(shù)協(xié)調(diào)、推廣、應(yīng)用研究中心。這些措施收到了良好的效果，使制造水平大幅度提高。通過(guò)先進(jìn)制造技術(shù)，讓企業(yè)適應(yīng)多變的市場(chǎng)需求我國(guó)制造業(yè)市場(chǎng)具有專(zhuān)門(mén)大的潛力，使得我國(guó)的制造技術(shù)水平和工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的差距進(jìn)一步縮小。1.4先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)展趨勢(shì)1.4.1數(shù)字化制造技術(shù)數(shù)字化制造技術(shù)是支持信息化和知識(shí)化制造業(yè)的技術(shù)，是先進(jìn)制造技術(shù)進(jìn)展的核心，包括以設(shè)計(jì)為中心、以操縱為中心和以治理為中心的數(shù)字制造。應(yīng)用數(shù)字化制造技術(shù)，將會(huì)使全球制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的產(chǎn)品異地設(shè)計(jì)與制造成為21世紀(jì)的重要制造模式，促使制造技術(shù)和制造產(chǎn)業(yè)發(fā)生革命性的變革。對(duì)全球制造業(yè)而言，在數(shù)字制造環(huán)境下，用戶(hù)借助網(wǎng)絡(luò)公布信息，各類(lèi)企業(yè)通過(guò)電子商務(wù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，形成動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，迅速協(xié)同設(shè)計(jì)并制造出相應(yīng)的產(chǎn)品。1.4.2周密化是進(jìn)展的關(guān)鍵現(xiàn)代超周密機(jī)械對(duì)精度要求極高，如借助于掃描隧道顯微鏡與原子力顯微鏡，加工精度可達(dá)0.1μｍ；而基于操作機(jī)械的移動(dòng)距離為納米級(jí)，移動(dòng)精度可達(dá)0.1ｎｍ。顯然，沒(méi)有先進(jìn)制造技術(shù)就沒(méi)有先進(jìn)電子技術(shù)裝備。先進(jìn)制造技術(shù)與先進(jìn)信息技術(shù)是相互滲透、相互促進(jìn)和緊密結(jié)合的，周密化是當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)進(jìn)展的關(guān)鍵所在。1.4.3網(wǎng)絡(luò)化是進(jìn)展的道路隨著網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)一步普及，各種網(wǎng)上銷(xiāo)售和網(wǎng)上購(gòu)物正在悄然進(jìn)入人們的生活當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)化差不多成為先進(jìn)制造技術(shù)進(jìn)展的必由之路，這必將導(dǎo)致新的制造模式，即虛擬制造組織，形成動(dòng)態(tài)的虛擬企業(yè)或企業(yè)聯(lián)盟?，F(xiàn)在，各企業(yè)致力于其核心業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和資源優(yōu)化動(dòng)態(tài)組合與共享，如美國(guó)的“日不落打算”正是基于這一點(diǎn)。1.4.4綠色化是進(jìn)展的方向綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境阻礙因素和資源效率的現(xiàn)代化制造模式，當(dāng)前日趨嚴(yán)格的環(huán)境與資源的約束使綠色制造業(yè)顯得越來(lái)越重要，綠色制造技術(shù)也將獲得快速的進(jìn)展。其要求產(chǎn)品、制造、使用、維修及回收全部綠色化，要緊體現(xiàn)在：１）綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)；２）綠色制造技術(shù)；３）產(chǎn)品的回收和循環(huán)再制造。1.4.5智能化是進(jìn)展的前景以智能機(jī)器人和人類(lèi)專(zhuān)家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，使制造系統(tǒng)具有自適應(yīng)能力、自學(xué)習(xí)能力和自組織能力，能極大地提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和決策水平。與傳統(tǒng)制造相比，智能制造系統(tǒng)的突出之處在于制造諸環(huán)節(jié)中以一種高度柔性與集成的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬人類(lèi)專(zhuān)家的智能活動(dòng)，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)；同時(shí)，收集、存儲(chǔ)、處理、完善、共享、繼承和進(jìn)展人類(lèi)專(zhuān)家的制造智能。在不久的今后，為應(yīng)對(duì)大量復(fù)雜信息的處理、瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)需求和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，智能制造會(huì)越來(lái)越受到重視。1.4.6集成化是進(jìn)展的方法集成化要緊指現(xiàn)代技術(shù)、加工技術(shù)和企業(yè)等的集成，其使專(zhuān)業(yè)和學(xué)科間的界限逐漸淡化和消逝。先進(jìn)制造技術(shù)的不斷進(jìn)展，使得冷、熱加工之間，加工、檢測(cè)、物流和裝配過(guò)程之間，設(shè)計(jì)、材料應(yīng)用和加工制造之間的界限也逐漸淡化，逐步走向一體化。例如，CAD/CAPP和CAM的出現(xiàn)、周密成形技術(shù)的進(jìn)展、快速原型件制造技術(shù)的產(chǎn)生、機(jī)器人加工工作站及FMS的出現(xiàn)。專(zhuān)門(mén)多新材料的配制和成型是同時(shí)完成的，專(zhuān)門(mén)難劃清材料應(yīng)用與制造技術(shù)的界限。1.5對(duì)我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的考慮我國(guó)制造業(yè)市場(chǎng)的巨大潛力，為先進(jìn)制造技術(shù)進(jìn)展提供了寬敞的市場(chǎng)空間。然而與制造業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比，國(guó)內(nèi)的先進(jìn)制造技術(shù)的研發(fā)與市場(chǎng)拓展還不均衡?？v觀國(guó)際制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)與進(jìn)展，面對(duì)國(guó)際、國(guó)內(nèi)２個(gè)制造業(yè)市場(chǎng)的日漸融合，如何立足國(guó)內(nèi)制造業(yè)的市場(chǎng)需求，整合分散的科研與企業(yè)資源，盡快形成自身在先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，差不多是擺在我國(guó)制造業(yè)面前的迫在眉睫的課題。進(jìn)展先進(jìn)制造技術(shù)要結(jié)合國(guó)情，突出重點(diǎn)，在汲取世界各國(guó)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，走一條具有自身特點(diǎn)的道路。（1）高度重視，全面規(guī)劃。對(duì)涉及面廣、技術(shù)難度大的技術(shù)，其研究及推廣應(yīng)用需要投入大量的力、物力及資金。（2）加強(qiáng)人員培養(yǎng)和培訓(xùn)工作。人是技術(shù)的主體，沒(méi)有高素養(yǎng)的人才，再好的技術(shù)也會(huì)被束之高閣。（3）嚴(yán)格論證，科學(xué)治理。擬實(shí)施和上馬的項(xiàng)目必須依照企業(yè)總體規(guī)劃進(jìn)行嚴(yán)格論證。論證時(shí)應(yīng)汲取有關(guān)各方人員參與，集思廣益，使實(shí)施打算更趨于完善。（4）進(jìn)展我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)鍵前沿技術(shù)。利用自身優(yōu)勢(shì)，大力進(jìn)展一些關(guān)鍵前沿技術(shù)，比如新一代材料成型技術(shù)、快速原型制造、智能制造等。第2章先進(jìn)制造技術(shù)與新工業(yè)革命2.1先進(jìn)制造技術(shù)的概念、內(nèi)涵及要緊內(nèi)容先進(jìn)制造技術(shù)（advancedmanufacturingtechnology簡(jiǎn)稱(chēng)AMT）是美國(guó)在20世紀(jì)80年代末提出的概念，是作用于產(chǎn)品整個(gè)壽命周期的所有有用技術(shù)的總稱(chēng)，要緊是指在當(dāng)今技術(shù)條件下能顯著提高企業(yè)的設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、物料儲(chǔ)運(yùn)、營(yíng)銷(xiāo)和生產(chǎn)治理等方面能力的設(shè)備，計(jì)算機(jī)軟硬件和治理方法，其涉及制造技術(shù)的各個(gè)方面，包括工程設(shè)計(jì)、制造自動(dòng)化、制造工藝技術(shù)、現(xiàn)代治理技術(shù)以及相關(guān)的支持環(huán)境和條件。先進(jìn)制造技術(shù)在不同時(shí)代具有不同的含義，當(dāng)前各種新出現(xiàn)的、先進(jìn)的機(jī)械加工技術(shù)（納米加工、激光切割、增材制制造等）、精益生產(chǎn)、并行工程、柔性制造、虛擬制造、敏捷制造和現(xiàn)代集成制造模式等，都屬于AMT的研究之列。圖1先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵、層次及技術(shù)構(gòu)成圖1先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵、層次及技術(shù)構(gòu)成2.2先進(jìn)制造工藝技術(shù)（1）高效周密、超周密加工技術(shù)，包括周密、超周密磨削、車(chē)削，細(xì)微加工技術(shù)，納米加工技術(shù)。超高速切削。周密加工一般指加工精度在10～0.1μm（相當(dāng)于IT5級(jí)精度和IT5級(jí)以上精度），表面粗糙度Ra值在0.1μm以下的加工方法，如金剛車(chē)、金剛鏜、研磨、珩磨、超精研、砂帶磨、鏡面磨削和冷壓加工等。超周密加工是指被加工零件的尺寸公差為0.1～0.01μm數(shù)量級(jí)，表面粗糙度Ra值為0.001μm數(shù)量級(jí)的加工方法。此外，周密加工與特種加工一般差不多上計(jì)算機(jī)操縱的自動(dòng)化加工。（2)周密成型制造技術(shù)，包括高效、周密、潔凈鑄造、鍛造、沖壓、焊接及熱處理與表面處理技術(shù)。（3）現(xiàn)代特種加工技術(shù)，包括高能束流（要緊是激光束、以及電子束、離子束等）加工，電解加工與電火花（成型與線(xiàn)切割）加工、超聲波加工、高壓水加工等。電火花加工(Electricaldischargemachining(EDM))電火花加工（electricsparkmachining)是指在一定介質(zhì)中，通過(guò)工具電極和工件電極之間脈沖放電的電蝕作用對(duì)工件進(jìn)行的加工。能對(duì)任何導(dǎo)電材料加工而不受被加工材料強(qiáng)度和硬度的限制。可分為電火花成型加工(EDM)和電火花線(xiàn)切割加工兩大類(lèi)。一般都采納CNC操縱。（4）快速成型制造（RPM).快速成形技術(shù)是在計(jì)算機(jī)操縱下，基于離散堆積原理采納不同方法堆積材料最終完成零件的成型與制造的技術(shù)。從成型角度看，零件可視為“點(diǎn)”或“面”的疊加而成。從CAD電子模型中離散得到點(diǎn)、面的幾何信息，再與成型工藝參數(shù)信息結(jié)合，操縱材料有規(guī)律、精確地由點(diǎn)到面，由面到體地堆積零件。（5）柔性制造技術(shù)柔性制造技術(shù)是對(duì)各種不同形狀加工對(duì)象實(shí)現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和。柔性制造技術(shù)是技術(shù)密集型的技術(shù)群，我們認(rèn)為凡是側(cè)重于柔性，適應(yīng)于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù)。目前，按規(guī)模大小劃分為：柔性制造系統(tǒng)（FMS），柔性制造單元（FMC）,柔性制造線(xiàn)（FML），柔性制造工廠（FMF）。柔性要緊包括：①機(jī)器柔性。②工藝柔性。③產(chǎn)品柔性。④維護(hù)柔性。⑤生產(chǎn)能力柔性。⑥擴(kuò)展柔性。⑦運(yùn)行柔性。隨著批量生產(chǎn)時(shí)代正逐漸被適應(yīng)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的生產(chǎn)所替換，一個(gè)制造自動(dòng)化系統(tǒng)的生存能力和競(jìng)爭(zhēng)能力在專(zhuān)門(mén)大程度上取決于它是否能在專(zhuān)門(mén)短的開(kāi)發(fā)周期內(nèi)，生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力。2.3先進(jìn)制造模式/系統(tǒng)圖2制造模式的演變制造模式是制造業(yè)為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)速度以完成特定的生產(chǎn)任務(wù)而采取的一種有效的生產(chǎn)方式和一定的生產(chǎn)組織形式。先進(jìn)制造模式是以計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和智能技術(shù)為代表的高新技術(shù)為支撐技術(shù)，在先進(jìn)制造思想的指導(dǎo)下，用扁平化、網(wǎng)絡(luò)化組織結(jié)構(gòu)方式組織制造活動(dòng)，追求社會(huì)整體效益、顧客體驗(yàn)和企業(yè)盈利，是最優(yōu)化的柔性、智能化生產(chǎn)系統(tǒng)。如圖2圖2制造模式的演變圖3先進(jìn)制造生產(chǎn)模式關(guān)系20世紀(jì)90年代，隨著先進(jìn)制造理念、先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)以及先進(jìn)治理方式的不斷成熟與進(jìn)展，各種新的制造理念、先進(jìn)制造新模式得到了迅猛進(jìn)展，理論界相繼出現(xiàn)了高質(zhì)量生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化制造、面向服務(wù)的制造、智能制造等一系列新概念，各種先進(jìn)制造模式之間的關(guān)系如圖3所示。圖3先進(jìn)制造生產(chǎn)模式關(guān)系2.4先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)活動(dòng)的阻礙從生產(chǎn)流程來(lái)看，ATM與傳統(tǒng)制造技術(shù)對(duì)制造過(guò)程的阻礙如圖4所示。傳統(tǒng)制造是利用制造資源將原材料轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的過(guò)程，僅為生產(chǎn)過(guò)程的一部分，一般包括產(chǎn)品的加工和裝配兩大內(nèi)容，制造商自行生產(chǎn)或者從供應(yīng)商購(gòu)買(mǎi)零件，將其組裝成產(chǎn)品并檢驗(yàn)以符合要求。制造過(guò)程中輸入的是原材料、能量、信息、人力資源等，輸出的是符合要求的產(chǎn)品。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造與銷(xiāo)售各部分之間信息的傳遞與反饋不暢，各部門(mén)按功能分解任務(wù)，容易只考慮本部門(mén)的利益，對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化考慮較少，造成設(shè)計(jì)與制造部門(mén)間難以協(xié)調(diào)、矛盾突出。ATM要緊從材料設(shè)計(jì)、制造流程改造、產(chǎn)品服務(wù)融合的集成解決方案和循環(huán)利用四個(gè)方面拓展傳統(tǒng)制造技術(shù)。圖5先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)制造業(yè)的阻礙圖4先進(jìn)制造（右）與傳統(tǒng)制造（圖5先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)制造業(yè)的阻礙圖4先進(jìn)制造（右）與傳統(tǒng)制造（左）流程的比較2.5新工業(yè)革命工業(yè)革命是生產(chǎn)技術(shù)的變革，同時(shí)也是一場(chǎng)深刻的社會(huì)關(guān)系變革。新科技群的協(xié)同效應(yīng)和深度融合將導(dǎo)致生產(chǎn)組織方式和制造模式發(fā)生重大變化，從而引發(fā)新的工業(yè)革命。目前正在出現(xiàn)一種新工業(yè)革命，但仍是一個(gè)十分模糊的概念，不同研究者對(duì)新工業(yè)革命的概念有各自的理解，要緊有５種不同的觀點(diǎn)：圖6里夫金提出的新工業(yè)革命的五個(gè)支柱（1）杰里米·里夫金認(rèn)為，歷史上重要的工業(yè)革命差不多上在新通訊方式和新能源結(jié)合之際產(chǎn)生的，當(dāng)前正由互聯(lián)網(wǎng)和新能源結(jié)合引發(fā)新的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)變革，即包括五大支柱的新工業(yè)革命，如圖6所示，其中：①能源轉(zhuǎn)型，向可再生能源轉(zhuǎn)型，利用風(fēng)和陽(yáng)光等，不再消耗石化產(chǎn)品；②分散式生產(chǎn)，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)大大減小了時(shí)刻、空間對(duì)人們的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)交的制約，基于知識(shí)的共享、創(chuàng)新和進(jìn)展的扁平式、分散化、合作性的生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)更加符合現(xiàn)代商業(yè)的需求；③存儲(chǔ)，充分利用社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施存儲(chǔ)間式可再生能源；④構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將電網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉垂蚕砭W(wǎng)，通過(guò)一種網(wǎng)格式的智能分布式電力系統(tǒng)和他人共享；⑤交通工具轉(zhuǎn)變，將汽車(chē)、圖6里夫金提出的新工業(yè)革命的五個(gè)支柱（2）克里斯·安德森認(rèn)為，新型材料的應(yīng)用和增材制造技術(shù)等數(shù)字化制造方式將引發(fā)新工業(yè)革命，采納新型材料、３Ｄ打印技術(shù)和基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同制造服務(wù)等智能化與數(shù)字化制造方法，能夠迅速和精準(zhǔn)地將計(jì)算機(jī)中的虛擬設(shè)計(jì)模型轉(zhuǎn)化為真實(shí)物體，甚至直接打印出零件或模具，基于網(wǎng)絡(luò)的新型數(shù)字化設(shè)計(jì)及制造的創(chuàng)新提供給網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)以制造真實(shí)物體的能力，將制造延伸至范圍更廣的生產(chǎn)人群中，這些制造過(guò)程蘊(yùn)藏著由一般人完成的無(wú)限可能，眾多個(gè)人制造聯(lián)合推動(dòng)全面制造，將直接加快向新型工業(yè)化趨勢(shì)進(jìn)展的步伐，從而引領(lǐng)新工業(yè)革命。（3）英國(guó)彼得·馬什在《新工業(yè)革命：消費(fèi)者、全球化以及大規(guī)模生產(chǎn)的終結(jié)》一書(shū)中，將工業(yè)革命劃分為五次，如表１所示，而將始于2005年的第五次工業(yè)革命稱(chēng)為新工業(yè)革命。表1馬什的工業(yè)革命劃分（4）保羅·麥基利的三次革命講認(rèn)為，表1馬什的工業(yè)革命劃分（5）德國(guó)政府于2013年4月舉辦的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，正式推出了工4.0第四次工業(yè)革命項(xiàng)目，目的是支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。工業(yè)4.0強(qiáng)調(diào)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，以信息物理融合系統(tǒng)為核心，將眾多智能體聚攏在信息平臺(tái)上，形成一種高度協(xié)同的互聯(lián)互通關(guān)系，從而構(gòu)建智能化的新型生產(chǎn)模式與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。工業(yè)4.0正引領(lǐng)新一輪的工業(yè)革命，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消逝，并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域、商業(yè)模式和合作形式，將導(dǎo)致工業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和社會(huì)結(jié)構(gòu)從垂直向扁平轉(zhuǎn)變，從集中向分散轉(zhuǎn)變。新工業(yè)革命是基于新能源、智能制造、數(shù)字化制造、機(jī)器人技術(shù)、新一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)綜合系統(tǒng)協(xié)同創(chuàng)新及突破性的進(jìn)展，融合信息、計(jì)算機(jī)、數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新變革，使工業(yè)生產(chǎn)方式與制造模式發(fā)生巨大變化，從而使交易方式與人們的生活方式發(fā)生重大變化。傳統(tǒng)的自上而下、集中規(guī)?；纳a(chǎn)模式將逐步被新工業(yè)革命的分散、扁平和協(xié)作的模式取代，定制化、個(gè)性化、智能化、分散化和合作化是新工業(yè)革命的要緊特征。2.6先進(jìn)制造技術(shù)與新工業(yè)革命之間關(guān)系圖7制造技術(shù)/模式與工業(yè)革命的演變從主導(dǎo)技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的角度來(lái)看，以生產(chǎn)方式變革為主線(xiàn)的ATM圖7制造技術(shù)/模式與工業(yè)革命的演變圖中：第一次工業(yè)革命中，由于蒸汽機(jī)、電氣技術(shù)、內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明與改進(jìn)，機(jī)器取代手工成為主導(dǎo)生產(chǎn)方式，制造業(yè)進(jìn)入機(jī)械化制造時(shí)代，成為近代工業(yè)化大生產(chǎn)時(shí)代的開(kāi)端。第二次工業(yè)革命中，大規(guī)模制造成為主導(dǎo)生產(chǎn)方式，20世紀(jì)20年代，隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)的進(jìn)展，以流水線(xiàn)為典型代表的大規(guī)模制造模式在組織結(jié)構(gòu)上追求縱向一體化與大規(guī)模，內(nèi)部分工認(rèn)真，專(zhuān)業(yè)化程度高，簡(jiǎn)單熟練的操作提高了生產(chǎn)效率，使制造成本隨規(guī)模遞減，同時(shí)質(zhì)量的穩(wěn)定性也得到提高，制造模式進(jìn)入批量大規(guī)模制造時(shí)期。新工業(yè)革命是現(xiàn)代先進(jìn)制造模式集成協(xié)同創(chuàng)新的結(jié)果，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后期，隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、智能操縱技術(shù)研究的深入和以知識(shí)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，制造業(yè)的市場(chǎng)環(huán)境與技術(shù)變革發(fā)生了全然性的改變。大規(guī)模制造系統(tǒng)的剛性與市場(chǎng)的個(gè)性化需求以及環(huán)境快速變化所要求的響應(yīng)速度之間的矛盾日益尖銳，正是在此背景下，各種新制造模式研究探究與試驗(yàn)如雨后春筍般迅速興起，現(xiàn)ATM融合自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的最新進(jìn)展，以綠色、低碳、可持續(xù)為進(jìn)展理念，帶來(lái)了產(chǎn)業(yè)組織模式的轉(zhuǎn)變，對(duì)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、政府治理模式和社會(huì)組織形態(tài)都有巨大的推動(dòng)作用，使全球技術(shù)要素和市場(chǎng)要素配置方式發(fā)生了革命性變化。ATM的進(jìn)展將在新工業(yè)革命中發(fā)揮重要作用。如前所述，工業(yè)革命的實(shí)質(zhì)是制造業(yè)生產(chǎn)方式與制造模式發(fā)生重大變化，它必定也是始于制造技術(shù)突破性的進(jìn)展。ATM是制造業(yè)產(chǎn)生變革的全然力量，新一代信息技術(shù)（云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、務(wù)聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)等）、新能源（再生能源、清潔能源等）、新材料（復(fù)合材料、納米材料等）技術(shù)等將為新工業(yè)革命制造強(qiáng)大的新基礎(chǔ)設(shè)施；分散式制造（網(wǎng)絡(luò)化制造、制造物聯(lián)、云制造、智能制造）、眾包生產(chǎn)、集群效應(yīng)、利基思維等使生產(chǎn)方式產(chǎn)生變革，將整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)體系提升到一個(gè)新的水平，工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)體系和社會(huì)結(jié)構(gòu)將從垂直轉(zhuǎn)向扁平、從集中轉(zhuǎn)向分散；以智能制造為代表的新一代先進(jìn)制造模式，必將使商業(yè)模式、治理模式、服務(wù)模式、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和人才資源需求發(fā)生巨大變化，給工業(yè)領(lǐng)域、生產(chǎn)價(jià)值鏈、業(yè)務(wù)模式乃至生活方式帶來(lái)全然性變革，進(jìn)而推進(jìn)和實(shí)現(xiàn)新的工業(yè)革命。制造模式的演進(jìn)與新工業(yè)革命的出現(xiàn)由市場(chǎng)進(jìn)展、社會(huì)變革、技術(shù)突破、治理創(chuàng)新多種動(dòng)因的綜合作用決定。對(duì)新工業(yè)革命的內(nèi)涵的理解必須通過(guò)與社會(huì)科學(xué)（如經(jīng)濟(jì)學(xué)和治理學(xué)）等跨學(xué)科的對(duì)話(huà)和交流，適當(dāng)突破自然科學(xué)和工程技術(shù)學(xué)科的理論范疇。工業(yè)進(jìn)展歷程表明，新的生產(chǎn)模式的出現(xiàn)均為與特定的社會(huì)制度、組織結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)因素等相互作用的產(chǎn)物,而新的制造模式又會(huì)對(duì)既有社會(huì)制度和治理方式提出新的要求，從而推進(jìn)企業(yè)治理模式、社會(huì)制度環(huán)境的變革。綜上所述，在市場(chǎng)、技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境變化與全球一體化趨勢(shì)的推動(dòng)下，制造業(yè)正在經(jīng)歷著一場(chǎng)革命，一場(chǎng)以實(shí)施先進(jìn)制造技術(shù)和經(jīng)營(yíng)方式完全變革為要緊內(nèi)容的先進(jìn)制造模式的革命，涉及制造理念、制造戰(zhàn)略、制造技術(shù)、制造組織與治理各個(gè)領(lǐng)域的全面變革。第3章航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)近年來(lái)，為適應(yīng)國(guó)家安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)展的需要，各種型號(hào)的預(yù)警機(jī)、殲擊機(jī)、直升機(jī)、大客大運(yùn)等新型飛機(jī)不斷飛上藍(lán)天，但他們絕大多數(shù)依舊缺乏一顆強(qiáng)勁的“中國(guó)心”。中國(guó)制造的ARJ21客機(jī)安裝著美國(guó)的CF34-10A發(fā)動(dòng)機(jī)，中國(guó)制造的C919大型客機(jī)，將配裝美、法研制的LEAP-X1C發(fā)動(dòng)機(jī)，我們必須盡快翻過(guò)這一頁(yè)。能夠相信，隨著中國(guó)制造2025的全面布局，航空發(fā)動(dòng)機(jī)重大工程的開(kāi)展，通過(guò)航空發(fā)動(dòng)機(jī)人的不懈努力，逐步解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造的關(guān)鍵技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和熱點(diǎn)技術(shù).從關(guān)鍵技術(shù)、熱點(diǎn)技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)3個(gè)層面介紹航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵制造技術(shù)，制造關(guān)鍵技術(shù)是研制先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)必須具有的技術(shù)；制造熱點(diǎn)技術(shù)是提高發(fā)動(dòng)機(jī)制造效率和制造品質(zhì)必須開(kāi)展研究的技術(shù)；制造基礎(chǔ)技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)研制和批量生產(chǎn)應(yīng)逐步積存和進(jìn)展的技術(shù)，代表發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)水平和生產(chǎn)能力的軟實(shí)力。3.1航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造基礎(chǔ)技術(shù)（1）周密制坯技術(shù)。周密制坯技術(shù)包括周密鍛造制坯、周密鑄造制坯和3D打印技術(shù)制坯，它是為現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造提供“糧食”的技術(shù)。（2）高效高質(zhì)量焊接技術(shù)。構(gòu)件整體化是新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)展變化的趨勢(shì)，高效焊接技術(shù)是實(shí)現(xiàn)構(gòu)件整體化的最有效方法之一。擴(kuò)散連接焊、線(xiàn)性摩擦焊、電子束焊等焊接工藝是實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件整體化制造的3大關(guān)鍵技術(shù)。（3）刀具、機(jī)床、構(gòu)件一體化技術(shù)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)上幾乎所有的零件都需要機(jī)械加工，機(jī)械加工離不了刀具和機(jī)床。現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)，使刀具技術(shù)和機(jī)床功能等得到了高速進(jìn)展。（4）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用技術(shù)。國(guó)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和制造大量采納仿真技術(shù)進(jìn)行模擬相關(guān)零件、構(gòu)件或發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的特性，模擬鍛件的變形、鑄件的凝固、焊接件的連接、零件加工中材料的切削過(guò)程等。（5）加工廢料回收和再利用技術(shù)。高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要使用高強(qiáng)度、耐高溫材料，靠近燃燒室的壓氣機(jī)和渦輪部件大量使用鎳基和鈷基超耐熱合金，風(fēng)扇和壓氣機(jī)葉片、機(jī)匣、盤(pán)大量采納鈦合金、高溫合金材料。3.2單晶渦輪葉片制造技術(shù)現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前溫度大大提升，F(xiàn)119發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前溫度高達(dá)1900~2050K，傳統(tǒng)工藝鑄造的渦輪葉片全然無(wú)法承受如此高的溫度，甚至?xí)蝗刍?，無(wú)法有效地工作。單晶渦輪葉片成功解決了推重比10一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片耐高溫的問(wèn)題，單晶渦輪葉片優(yōu)異的耐高溫性能要緊取決于整個(gè)葉片只有一個(gè)晶體，從而消除了等軸晶和定向結(jié)晶葉片多晶體結(jié)構(gòu)造成晶界間在高溫性能方面的缺陷。單晶渦輪葉片是目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)所有零件中制造工序最多、周期最長(zhǎng)、合格率最低、國(guó)外封鎖和壟斷最為嚴(yán)格的發(fā)動(dòng)機(jī)零件。制造單晶渦輪葉片的工序包括壓芯、修芯、型芯燒結(jié)、型芯檢驗(yàn)、型芯與外型模具的匹配、蠟?zāi)鹤ⅰ⑾災(zāi)光檢驗(yàn)、蠟?zāi)１诤駲z測(cè)、蠟?zāi)Ｐ拚?、蠟?zāi)＝M合、引晶系統(tǒng)系統(tǒng)及澆冒口組合、涂料撤砂、殼型干燥、殼型脫蠟、殼型焙燒、葉片澆注、單晶凝固、清殼吹砂、初檢、熒光檢查、脫芯、打磨、弦寬測(cè)量、葉片X光檢查、X光底片檢查、型面檢查、精修葉片、葉片壁厚檢測(cè)、終檢等制造環(huán)節(jié)。除此之外，還必須完成渦輪葉片精鑄模具設(shè)計(jì)和制造工作。單晶渦輪葉片，目前世界上只有美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、法國(guó)、中國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能夠制造。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在單晶渦輪葉片制造中也取得了較大的進(jìn)步，研制了推重比10一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)單晶渦輪葉片并批量生產(chǎn)了高功重比渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)單晶渦輪葉片。3.3整體葉盤(pán)高效高精度低成本加工技術(shù)整體葉盤(pán)技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和制造工藝的跨越，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)減重和增效的目的，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性。同時(shí)，葉片的薄厚度、大彎扭高效率氣動(dòng)設(shè)計(jì)，形成了葉片剛性差，加工易變形難操縱的問(wèn)題；葉片間窄而深的氣流通道，使葉盤(pán)加工工藝實(shí)現(xiàn)性差；鈦合金、高溫合金等高強(qiáng)材料，難切削加工，效率低。美英20世紀(jì)80年代的新型發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始應(yīng)用整體葉盤(pán)技術(shù)，我國(guó)整體葉盤(pán)技術(shù)起步于1996年前后。整體葉盤(pán)技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了發(fā)動(dòng)機(jī)零件結(jié)構(gòu)整體化技術(shù)的進(jìn)展，帶鼓筒葉盤(pán)、帶軸葉盤(pán)、盤(pán)片鼓筒軸組合葉盤(pán)、帶箍閉式葉盤(pán)、整流器靜子環(huán)葉盤(pán)和兩級(jí)或多級(jí)葉盤(pán)組合的串列式整體葉盤(pán)結(jié)構(gòu)在新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制中陸續(xù)得到應(yīng)用；整體葉盤(pán)的功能結(jié)構(gòu)在軸流葉盤(pán)、離心葉輪的基礎(chǔ)上，進(jìn)展了大小葉片結(jié)構(gòu)葉盤(pán)、斜流轉(zhuǎn)子葉盤(pán)。自整體葉盤(pán)在高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用以來(lái)，整體葉盤(pán)制造技術(shù)一直在進(jìn)展和提升，目前整體葉盤(pán)加工的工藝方法要緊有以下5種：失蠟周密鑄造整體葉盤(pán)、電子束焊接整體葉盤(pán)、電化學(xué)加工整體葉盤(pán)、線(xiàn)性摩擦焊整體葉盤(pán)和五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床加工整體葉盤(pán)等工藝方法。五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床加工整體葉盤(pán)工藝方法是國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)制造中技術(shù)研究開(kāi)展的最早、工程應(yīng)用面最寬、技術(shù)成熟度較高的葉盤(pán)制造工藝方法。其中，插銑開(kāi)槽加工工藝、對(duì)稱(chēng)螺旋銑削葉型精銑加工工藝、葉片前后緣加工誤差補(bǔ)償技術(shù)和整體葉盤(pán)葉型自適應(yīng)加工工藝技術(shù)是該技術(shù)進(jìn)展和應(yīng)用的關(guān)鍵。國(guó)外T700發(fā)動(dòng)機(jī)、BR715發(fā)動(dòng)機(jī)增壓級(jí)、EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)的整體葉盤(pán)使用此加工方法加工制造，我國(guó)CJ1000A、WS500等航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)也是采納五坐標(biāo)數(shù)控加工技術(shù)制造。圖8為我國(guó)制造的商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)第一級(jí)整體葉盤(pán)。圖8商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)第一級(jí)整體葉盤(pán)圖8商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)第一級(jí)整體葉盤(pán)3.4空心葉片制造技術(shù)圖9空心風(fēng)扇葉片及內(nèi)部三角形結(jié)構(gòu)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇遠(yuǎn)離燃燒室，熱負(fù)荷低，但先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)其氣動(dòng)效能的要求和防外物打傷的能力在不斷提升。高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇均采納寬弦、無(wú)凸肩、空心風(fēng)扇葉片。羅·羅公司研制的三角形桁架結(jié)構(gòu)的空心風(fēng)扇葉片是對(duì)原蜂窩夾芯葉片的改進(jìn)，羅·羅公司稱(chēng)其為第二代空心風(fēng)扇葉片，其工藝是采納超塑成形/擴(kuò)散連接（SPF/DB）組合工藝方法，將3層鈦合金板制成寬弦空心風(fēng)扇葉片，葉片空心部位呈三角形桁架結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)葉片差不多在波音777和A330飛機(jī)的“遄達(dá)”發(fā)動(dòng)機(jī)上使用。我國(guó)三角形桁架結(jié)構(gòu)的空心風(fēng)扇葉片制造技術(shù)也取得突破（圖9為空心風(fēng)扇葉片及內(nèi)部三角形結(jié)構(gòu)），但要滿(mǎn)足工程化應(yīng)用還需開(kāi)展大量的強(qiáng)度、振動(dòng)、疲勞試驗(yàn)和工藝優(yōu)化研究工作?？招娜~片的制造工藝流程為：首先需預(yù)備3塊鈦合金板并按上、中、下3層放置，中間一層為芯板，上下層分不為葉盆和葉背層板，然后按照除油酸洗3塊鈦合金板、中間層噴涂止焊劑、鈦板焊接、入模加溫、氬氣凈化、擴(kuò)散連接、超塑成型、隨爐冷卻、表面化洗、葉根及進(jìn)排氣邊加工、葉片檢驗(yàn)等工序[2]超塑成形/圖9空心風(fēng)扇葉片及內(nèi)部三角形結(jié)構(gòu)3.5高端軸承制造技術(shù)軸承是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，軸承在以每分鐘上萬(wàn)轉(zhuǎn)高速長(zhǎng)時(shí)刻運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，還要承受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的巨大離心力和各種形式的擠壓應(yīng)力、摩擦與超高溫作用。軸承的質(zhì)量和性能直接阻礙到發(fā)動(dòng)機(jī)性能、壽命、可靠性和飛行安全。高端軸承的研制和生產(chǎn)與接觸力學(xué)、潤(rùn)滑理論、摩擦學(xué)等學(xué)科交叉及疲勞與破壞、熱處理與材料組織等基礎(chǔ)研究緊密相關(guān)，同時(shí)還必須解決設(shè)計(jì)、材料、制造、制造裝備、檢測(cè)與試驗(yàn)、油脂及潤(rùn)滑等環(huán)節(jié)大量的技術(shù)難題。目前，高端軸承的研發(fā)、制造與銷(xiāo)售差不多上被鐵姆肯、NSK、SKF，F(xiàn)AG等西方國(guó)家的軸承制造企業(yè)壟斷。我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)落后，國(guó)內(nèi)軸承制造企業(yè)的生產(chǎn)能力和研制水平，在短期全然無(wú)法提供適合先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用的高端軸承。軸承已成為我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)中難以翻越的“珠穆朗瑪峰”，極大制約了我國(guó)高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)展。3.6粉末渦輪盤(pán)制造技術(shù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)承受著高和氣高應(yīng)力的疊加作用，工作條件苛刻，制備工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大，成為我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)展的難點(diǎn)之一?；诜勰└邷睾辖鹁哂袃?yōu)異的綜合力學(xué)性能和良好的冷熱工藝性能等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛使用粉末渦輪盤(pán)。粉末渦輪盤(pán)的制造包括材料研制、母合金熔煉、粉末制備與處理、熱等靜壓、等溫鍛造、熱處理，以及高精度檢測(cè)與評(píng)價(jià)等一系列關(guān)鍵制造技術(shù)，它承載著先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造不可或缺的關(guān)鍵制造技術(shù)。國(guó)外粉末渦輪盤(pán)研究的趨勢(shì)為在渦輪盤(pán)使用性能上從高強(qiáng)型渦輪盤(pán)向耐損傷型渦輪盤(pán)進(jìn)展、制粉工藝向超純凈細(xì)粉方向進(jìn)展，成型工藝在采納熱等靜壓成型工藝的同時(shí)，還進(jìn)展擠壓成型工藝、等溫鍛成型工藝。國(guó)內(nèi)，北京航空材料研究院已研制了多種航空發(fā)動(dòng)機(jī)粉末渦輪盤(pán)，解決了先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)粉末渦輪盤(pán)的關(guān)鍵制造技術(shù)難題，但粉末渦輪盤(pán)工程化制造問(wèn)題還未完全解決。3.7葉片進(jìn)排氣邊（前后緣）加工技術(shù)及自適應(yīng)加工技術(shù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片進(jìn)排氣邊的加工質(zhì)量是阻礙航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)性能的關(guān)鍵因素之一。進(jìn)排氣邊也是葉片缺陷易發(fā)部位和鈦合金缺陷敏感區(qū)，大量的發(fā)動(dòng)機(jī)失效事件差不多上葉片進(jìn)排氣邊加工缺陷造成的。由于葉片進(jìn)排氣邊是葉片最薄的部位，又是葉片的邊沿部位，其剛性差、加工變形量大，加工的葉片進(jìn)排氣邊常常出現(xiàn)方頭、尖頭等。發(fā)動(dòng)機(jī)葉片批量產(chǎn)中，高效高質(zhì)量葉片進(jìn)排氣邊加工的關(guān)鍵工藝問(wèn)題仍未完全解決。自適應(yīng)加工技術(shù)分為3種形式，即刀位軌跡的自適應(yīng)規(guī)劃、數(shù)控系統(tǒng)的自適應(yīng)操縱和與數(shù)字化檢測(cè)相結(jié)合的自適應(yīng)加工。國(guó)內(nèi)自適應(yīng)加工技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)精鍛/輥軋葉片加工、損傷葉片修復(fù)和線(xiàn)性摩擦焊接整體葉盤(pán)加工中等到成功應(yīng)用，盡管自適應(yīng)加工技術(shù)在理論和實(shí)踐上都取得了突破和進(jìn)展，然而自適應(yīng)加工技術(shù)的工程化應(yīng)用仍是航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造研究的熱點(diǎn)技術(shù)。3.8防鳥(niǎo)撞技術(shù)鳥(niǎo)撞事件頻發(fā)，由此造成危害巨大成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制不可避開(kāi)的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外均開(kāi)展了廣泛的研究。2015年7月美國(guó)FAA公布了《運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)鳥(niǎo)撞要求》的通告，此要求的公布不僅對(duì)以后航空發(fā)動(dòng)機(jī)的防鳥(niǎo)撞、防外物打傷提出了具體的要求和規(guī)定，同時(shí)又為發(fā)動(dòng)機(jī)新材料新結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的開(kāi)展指明了又一新的研究方向。3.9復(fù)合材料制造及3D打印技術(shù)復(fù)合材料技術(shù)已在高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)上取得廣泛的應(yīng)用，為研制LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)的需要，斯耐克瑪公司采納三維編制樹(shù)脂轉(zhuǎn)移模塑（RTM）工藝技術(shù)，加工制造了復(fù)合材料風(fēng)扇機(jī)匣和復(fù)合材料風(fēng)扇葉片，RTM技術(shù)制造的LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)零件，不但強(qiáng)度高，而且質(zhì)量只有相同結(jié)構(gòu)鈦合金部件質(zhì)量的一半。在研制F119發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)程中，普惠公司研制連續(xù)SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料寬弦風(fēng)扇葉片。該類(lèi)復(fù)合材料葉片具有剛度高、質(zhì)量輕、耐撞擊等性能，被稱(chēng)為第三代寬弦風(fēng)扇葉片。3D打印也稱(chēng)增材制造，集成CAD、CAM、粉末冶金、激光加工等多項(xiàng)技術(shù)。利用3D打印技術(shù)，我們能夠把“大腦”的思維變成三維實(shí)體，把電腦上的零件圖像打印成“真實(shí)”零件。3D打印技術(shù)使制造技術(shù)和加工理念發(fā)生了“革命性”的變化。澳大利亞莫納什大學(xué)，成功制造出世界上首個(gè)3D打印噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)，還與波音公司、空客集團(tuán)和賽峰集團(tuán)合作，為波音等提供3D打印的發(fā)動(dòng)機(jī)原型機(jī)，用于飛行測(cè)試。采納3D打印技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的制造時(shí)刻能夠從3個(gè)月縮短至6天。利用3D打印技術(shù)制造了發(fā)動(dòng)機(jī)上非承力件、靜子件零件，但零件使用的力學(xué)性能正在積極地評(píng)估，同時(shí)，使用3D打印技術(shù)制造發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子零件、承力件等也開(kāi)展了廣泛的研究工作。第4章超周密加工領(lǐng)域的研究超周密加工是獲得高形狀精度、表面精度和表面完整性的必要手段。隨著對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和多樣化的要求日益提高，對(duì)超周密加工提出更多、更高的要求。超周密加工技術(shù)已成為包含當(dāng)代最新科技成果的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)工程。從加工精度、加工質(zhì)量和加工效率角度對(duì)先進(jìn)的具有代表性的超周密加工機(jī)床、超周緊密削、超周密磨削和超周密拋光技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)評(píng)述和比較。超周密加工目前包括4個(gè)領(lǐng)域：①超周緊密削加工；②超周密磨削加工；③超周密拋光加工；④超周密特種加工(如電子束、離子束加工)。圖10給出了目前各種典型超周密加工方法的加工精度范圍。圖10目前各種超周密加工方法的精度范圍超周密加工是現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的重要支撐技術(shù)，是現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展基礎(chǔ)，是現(xiàn)代制造科學(xué)的重要進(jìn)展方向。以超周密加工技術(shù)為支撐的高性能武器，對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的進(jìn)程及結(jié)果發(fā)揮了決定性的作用。以超周密加工技術(shù)為支撐的三代半導(dǎo)體器件，為電子、信息產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展奠定了基礎(chǔ)。圖10目前圖10目前各種超周密加工方法的精度范圍4.1超周密機(jī)床超周密機(jī)床是實(shí)現(xiàn)超周密加工的首要基礎(chǔ)條件。關(guān)于切削和磨削來(lái)講，要實(shí)現(xiàn)超周密加工確實(shí)是要實(shí)現(xiàn)材料的超微量去除，除了要有極銳利的刀具或微細(xì)磨具之外，機(jī)床的動(dòng)態(tài)剛度和精度以及微量進(jìn)給系統(tǒng)特不重要。超周密機(jī)床技術(shù)目前差不多進(jìn)展成為一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，其進(jìn)展綜合利用了基礎(chǔ)理論(包括切削機(jī)理、懸浮理論等)、關(guān)鍵單元部件技術(shù)、相關(guān)功能器件技術(shù)、刀具技術(shù)、計(jì)量與測(cè)試分析技術(shù)、誤差處理技術(shù)、切削工藝技術(shù)、運(yùn)動(dòng)操縱技術(shù)和可重構(gòu)技術(shù)、環(huán)境技術(shù)等。因此，技術(shù)高度集成已成為超周密機(jī)床的要緊特點(diǎn)。目前超周密機(jī)床已達(dá)到了專(zhuān)門(mén)高的水平?，F(xiàn)在美國(guó)和日本均各有幾十家工廠和研究所生產(chǎn)超周密機(jī)床，英國(guó)、荷蘭、德國(guó)等也都有單位在研發(fā)超周密機(jī)床，也都達(dá)到了較高的水平。目前美國(guó)超周密機(jī)床的水平最高，不僅有許多工廠生產(chǎn)中小型超周密機(jī)床，而且由于國(guó)防和尖端技術(shù)的需要，研發(fā)了大型超周密機(jī)床，其代表是LL國(guó)家實(shí)驗(yàn)室于1983～1984年研制成功的DTM-3和LODTM大型金剛石超周密車(chē)床，這兩臺(tái)機(jī)床是目前為止世界公認(rèn)的最高水平的大型超周密機(jī)床。超周密機(jī)床進(jìn)展過(guò)程中，國(guó)際上一些典型的、具有代表性的機(jī)床技術(shù)性能指標(biāo)如表2所示。4.2超周緊密削技術(shù)超周緊密削是特指采納金剛石等超硬材料作為刀具的切削加工技術(shù)，其加工表面粗糙度Ra可達(dá)到幾十納米，包括超周密車(chē)削、鏜削、銑削及復(fù)合切削(超聲波振動(dòng)車(chē)削加工技術(shù)等)。采納微量切削能夠獲得光滑而加工變質(zhì)層較少的表面。最小切削厚度取決于金剛石刀具的切削刃鈍圓半徑，切削刃鈍圓半徑越小，則最小切削厚度越小。因此，具有納米級(jí)刃口銳利度的超周緊密削刀具的設(shè)計(jì)與制造表2幾種典型的超周密機(jī)床技術(shù)性能指標(biāo)是實(shí)現(xiàn)超周緊密削的關(guān)鍵技術(shù)之一。超周緊密削用刀具材料目前均采納天然單晶金剛石。國(guó)外金剛石刀具制造廠商要緊有英國(guó)的康圖公司、日本的大阪鉆石工業(yè)株式會(huì)社。目前國(guó)外高精度圓弧刃金剛石刀具的刃磨水平最高已達(dá)到數(shù)納米。國(guó)內(nèi)尚不能制造高精度的圓弧刃金剛石刀具，切削刃鈍圓半徑只能達(dá)到0.1～0.3μm，生產(chǎn)中使用的高精度圓弧刃刀具均依靠于進(jìn)口，價(jià)格昂貴。金剛石刀尖切削刃鈍圓半徑從理論上可達(dá)到3nm，但目前還無(wú)法直接測(cè)量。由于金剛石刀具在切削黑色金屬如鋼材時(shí)磨損嚴(yán)峻，因此在黑色金屬的超周緊密削加工中也能夠采納高性能陶瓷刀具、TiN、CBN、金剛石涂層的硬質(zhì)合金刀具以及CBN刀片，但由于其加工表面質(zhì)量不如天然金剛石好，僅用于表面質(zhì)量不十分嚴(yán)格的場(chǎng)合。以后的進(jìn)展趨勢(shì)是采納金剛石刀具材料表面改性或復(fù)合切削技術(shù)(如低溫切削技術(shù)、超聲波振動(dòng)切削技術(shù)等)來(lái)減小金剛石刀具在切削黑色金屬時(shí)的磨損。微小結(jié)構(gòu)表面切削加工是超周緊密削的一個(gè)新的研究方向，目前德國(guó)和日本在該領(lǐng)域的研究處于國(guó)際領(lǐng)先水平。德國(guó)夫瑯和費(fèi)生產(chǎn)技術(shù)學(xué)院用微小單晶金剛石刀具加工出表面特征結(jié)構(gòu)尺寸小100μm的金字塔微棱鏡陣列和壁厚1.5μm、高200表2幾種典型的超周密機(jī)床技術(shù)性能指標(biāo)4.3超周密磨削技術(shù)超周密磨削是指以利用細(xì)粒度或超細(xì)粒度的固結(jié)磨料砂輪以及高性能磨床實(shí)現(xiàn)材料高效率去除、加工精度達(dá)到或高于0.1μm，加工表面粗糙度Ra<0.025μm的加工方法，是超周密加工技術(shù)中能夠兼顧加工精度、表面質(zhì)量和加工效率的加工手段。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)展，在機(jī)械、電子、通信、空間、光學(xué)等尖端技術(shù)和國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域中，硬脆材料高精度，高表面質(zhì)量的零件獲得了廣泛的應(yīng)用，如單晶硅片、工程陶瓷、光學(xué)玻璃、光學(xué)晶體、藍(lán)寶石基片等，超周密磨削技術(shù)確實(shí)是為適應(yīng)這些材料的高精度高表面質(zhì)量的加工需要而進(jìn)展起來(lái)的，硬脆材料超周密磨削可獲得高度的鏡面，具有專(zhuān)門(mén)大的進(jìn)展?jié)摿?。但由于磨削是面狀刀具與工件的作用，因此，與單刃刀具相比，其產(chǎn)生的磨削阻力要大數(shù)倍乃至百倍。為了獲得高的磨削精度，必須要有高剛度的砂輪和磨床。對(duì)硬脆材料的磨削，要生成微小切削必須采納微細(xì)磨粒的砂輪，而要產(chǎn)生自銳性必須使磨粒脫落的可能性增大。樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪因結(jié)合劑較軟使砂輪自銳性顯著提高，比金屬結(jié)合劑砂輪磨削質(zhì)量好。然而，磨削阻力會(huì)引起砂輪面的變形和精度惡化問(wèn)題。為解決砂輪的高剛性化，采納玻璃質(zhì)固化的微細(xì)金剛石砂輪具有氣孔且易排屑，適用于高質(zhì)量，高精度的磨削。現(xiàn)已生產(chǎn)出粒度為0.5nm、以鐵粉作結(jié)合劑的金剛石砂輪，磨削的表面粗糙度為0.5nm，適用于磨削精細(xì)陶瓷、玻璃以及單晶材料。超周密磨削要求機(jī)床具有專(zhuān)門(mén)高的精度和剛度，砂輪軸的高速旋轉(zhuǎn)必須使用價(jià)格昂貴的軸承，而某種程度的振動(dòng)總是不可幸免的。磨削過(guò)程中需要對(duì)砂輪不斷地進(jìn)行修整，以保持磨粒的銳利，防止磨屑堵塞砂輪燒傷工件表面，容屑空間及其保持性成為制作超微細(xì)磨粒砂輪的要緊難題；另外，磨削過(guò)程中，工件與砂輪要緊為線(xiàn)接觸方式，加工具有單向性，專(zhuān)門(mén)難保證加工表面的均勻性；非磁導(dǎo)性工件裝夾困難。這些問(wèn)題都限制了磨削加工可獲得的表面質(zhì)量。假如能操縱單顆磨粒對(duì)工件的法向載荷并使之小于中位—徑向裂紋或側(cè)向裂紋產(chǎn)生的臨界載荷，現(xiàn)在工件可能僅發(fā)生彈性變形，則可實(shí)現(xiàn)無(wú)亞表面損傷的加工或塑性域加工。4.4超周密拋光技術(shù)超周密拋光是利用微細(xì)磨粒的機(jī)械作用和化學(xué)作用，在軟質(zhì)拋光工具或化學(xué)液、電/磁場(chǎng)等輔助作用下，為獲得光滑或超光滑表面，減少或完全消除加工變質(zhì)層，從而獲得高表面質(zhì)量的加工方法，加工精度可達(dá)到數(shù)納米，加工表面粗糙度Ra可達(dá)到10–1nm級(jí)，超周密拋光是目前最要緊的終加工手段。目前，拋光加工中材料的去除單位已在納米甚至是亞納米級(jí)，在這種加工尺度內(nèi)，加工區(qū)域氛圍的化學(xué)作用就成為拋光加工不可忽視的一部分。(1)超周密無(wú)損傷拋光。超周密無(wú)損傷拋光是以不破壞極表層結(jié)晶結(jié)構(gòu)的加工單位進(jìn)行材料微量去除的加工方法。能夠按加工狀態(tài)，將無(wú)損傷拋光看作是機(jī)械作用和化學(xué)的作用所進(jìn)行的，它們的組合形成了各種拋光法。這些方法可分為：機(jī)械微量去除拋光、化學(xué)拋光、化學(xué)機(jī)械復(fù)合拋光。機(jī)械微量去除，只限定于磨圖11各種拋光法的加工原理分類(lèi)粒作用區(qū)域的機(jī)械拋光(圖圖11各種拋光法的加工原理分類(lèi)(2)界面反應(yīng)拋光。過(guò)去，硬脆電子功能陶瓷材料的加工差不多上是利用硬質(zhì)磨粒的機(jī)械壓入、刻劃作用為主的研磨和拋光。通常在工件表面留有加工變質(zhì)層。為了消除加工變質(zhì)層，一般采納化學(xué)拋光和電解拋光加工，但又會(huì)造成形狀精度降低。為了克服上述缺點(diǎn)，必須開(kāi)發(fā)新的拋光法，以實(shí)現(xiàn)功能陶瓷的高精度高質(zhì)量拋光加工。在工件與磨料的摩擦界面上的機(jī)械能一部分轉(zhuǎn)化為熱能，使界面真實(shí)接觸部位處于高溫高壓狀態(tài)，處于這種狀態(tài)的界面是不穩(wěn)定的，各物質(zhì)之間專(zhuān)門(mén)容易互相滲透，化合物專(zhuān)門(mén)容易產(chǎn)生和分解。這種界面反應(yīng)一般稱(chēng)為機(jī)械化學(xué)反應(yīng)。假如將反應(yīng)生成物操縱在工件表層微小的深度內(nèi)(一般只有數(shù)個(gè)?)，因其加工單位專(zhuān)門(mén)小，就能夠在不傷及母材情況下使其脫落，能夠獲得一般機(jī)械加工絕對(duì)達(dá)不到的超周密表面。這確實(shí)是一邊反應(yīng)生成易于去除的局部軟質(zhì)生成物，一邊進(jìn)行加工的界面反應(yīng)拋光方法。可用于拋光加工的界面反應(yīng)現(xiàn)象有機(jī)械化學(xué)固相反應(yīng)和水合反應(yīng)現(xiàn)象，相應(yīng)的拋光方法稱(chēng)為機(jī)械化學(xué)拋光和水合拋光。這些新方法與傳統(tǒng)的拋光法相比在加工機(jī)理上是完全不同的。由于不必使用彈性?huà)伖獗P(pán)而使加工的面形精度得以提高。由于利用了化學(xué)反應(yīng)，所形成的加工變質(zhì)層微小。界面反應(yīng)拋光將可能成為功能陶瓷元器件基片超周密加工的要緊方法。(4)電、磁場(chǎng)輔助拋光。電、磁場(chǎng)輔助拋光(Field-assistedfinefinishing,FF)或場(chǎng)致拋光是通過(guò)操縱電、磁場(chǎng)的強(qiáng)弱操縱磨粒對(duì)工件的作用力，進(jìn)行拋光的加工方法。磁場(chǎng)輔助拋光要緊包括磁性磨粒加工、磁流體拋光和磁流變加工三種。磁性磨粒加工、磁流變加工將在下一節(jié)介紹，磁流體拋光有懸浮式和分離式兩種，前者將磨粒混入磁流體中，通過(guò)磁流體在磁場(chǎng)作用下的“浮置”作用進(jìn)行拋光；后者的磨粒不混入磁流體中，而是利用磁流體向強(qiáng)磁場(chǎng)方向移動(dòng)的特性，通過(guò)橡膠等彈性體擠壓磨料，對(duì)工件進(jìn)行拋光。電場(chǎng)輔助拋光要緊是指電泳拋光，它利用膠體粒子在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的電泳現(xiàn)象進(jìn)行拋光。圖12氣囊式拋光原理(5)氣囊式拋光。氣囊式拋光原理如圖12所示：進(jìn)動(dòng)拋光是一種新穎的光學(xué)器件的拋光方法，它具有高斯形收斂