先進制造技術先進制造技術(小論文)26

第1章緒論1.1先進制造技術的背景1.1.1世界制造業(yè)及其格局的發(fā)展變化近年來，隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，制造技術中的某些技術已經(jīng)不再適應高科技的快速發(fā)展，不能很好地融入信息化產(chǎn)業(yè)的大潮，缺乏市場競爭力，甚至還可能危及生態(tài)環(huán)境。許多人認為制造業(yè)已成為“夕陽產(chǎn)業(yè)”。制造技術中確有“夕陽技術”,這些技術同信息化大潮格格不入，同高科技發(fā)展不相適應，缺乏市場競爭力，甚至還可能危害生態(tài)環(huán)境。面臨劇烈的市場變化和技術競爭，許多工業(yè)國家迅速調(diào)整其技術政策，把提高市場競爭力和增強綜合國力作為科技政策的核心。例如，歷來重視產(chǎn)業(yè)技術的日本、澳大利亞和一些新興工業(yè)化國家。美、英等國過去一貫主張，產(chǎn)業(yè)技術的發(fā)展主要靠市場競爭，由企業(yè)自由發(fā)展，政府不必介入。1.1.2先進制造技術為制造業(yè)注入活力隨著科技進步特別是計算機技術的發(fā)展，世界范圍內(nèi)對制造業(yè)進行了重新的認識和定位，先進制造技術為制造業(yè)注入新的活力，使制造業(yè)又重新生機勃勃。制造業(yè)絕不是“夕陽產(chǎn)業(yè)”和“夕陽技術”，先進制造技術是高技術的載體，沒有哪個工業(yè)發(fā)達國家不予以高度關注，先進制造技術已經(jīng)成為全球制造業(yè)爭奪的市場焦點。先進制造技術為制造業(yè)注入新鮮血液，是發(fā)展制造業(yè)的基礎，它是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷地吸收機械、信息、電子、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的最新技術成果，并將其綜合應用于產(chǎn)品開發(fā)與設計、制造、檢測、管理和售后服務的制造全過程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和敏捷制造，并取得理想經(jīng)濟效果的前沿制造技術的總稱。從本質(zhì)上看，信息技術＋傳統(tǒng)制造技術的發(fā)展＋自動化技術＋現(xiàn)代管理技術就是先進制造技術。1.2國外先進制造技術的現(xiàn)狀近些年來，世界經(jīng)濟發(fā)展的嚴峻事實使美國政府意識到，制造業(yè)是美國工業(yè)的基礎，政府必須介入工業(yè)技術的發(fā)展。20世紀80年代末期，美國根據(jù)本國制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機遇，為增強制造業(yè)競爭力和促進國民經(jīng)濟增長，采取了一系列措施，進行了大規(guī)模的21世紀制造業(yè)的戰(zhàn)略研究，并首先提出了先進制造技術的理念。其中，強調(diào)要促進先進制造技術的發(fā)展，成立各種層次的先進制造技術研究中心，并提出了一系列如并行工程、精益生產(chǎn)和敏捷制造等先進制造技術的新理論，收效良好。緊接著，許多工業(yè)國家如日本、澳大利亞、西歐各國以及一些新興的工業(yè)化國家也都迅速調(diào)整其技術政策，開始重視研究和應用先進制造技術，將提高市場競爭力和增強綜合國力作為科技決策的核心。自從美國提出先進制造技術這一概念以來，很快在日本、西歐各國以及亞洲新興工業(yè)國家做出了響應，紛紛將先進制造技術列為國家的高新技術和優(yōu)先發(fā)展項目，世界各國都已重視研究、應用先進制造技術。1.2.1制造業(yè)在美國經(jīng)濟的重要性強大的制造基礎對國家的經(jīng)濟和軍事力量是至關重要的。一個國家只有生產(chǎn)得好,才能生活得好。如美國2100萬就業(yè)者(占總勞動力的17%)從事20%～30%高報酬的工作;雇傭了75%的科學家和工程師進行90%的非軍事性的ResearchandDevelopment—研制與開發(fā)；每100份工作支持著60個以上的非制造業(yè)職位；GNP的1/5(超過1兆美元)為其它經(jīng)濟部門提供基本產(chǎn)品。1.2.2發(fā)達國家先進制造技術發(fā)展戰(zhàn)略工業(yè)發(fā)達國家都把先進制造技術作為國家級關鍵技術和優(yōu)先發(fā)展領域。盡管決定國家綜合競爭力的因素有多種,但制造業(yè)的基礎地位不能忽視。20世紀90年代以來，各發(fā)達國家,如美國、日本、歐共體、德國等都針對先進制造技術的研發(fā)提出了國家級發(fā)展計劃，旨在提高本國制造業(yè)的國際競爭能力。20世紀90年代初,美國政府提出“先進制技術”計劃,將基于信息高速公路的敏捷制造作為美國21世紀的制造戰(zhàn)略。1991年美國里海大學(LehighUniversity)提出“美國企業(yè)網(wǎng)”(FAN,FactoryAmericanNet)計劃,該計劃的目的是研究如何利用信息高速公路,把美國的制造企業(yè)聯(lián)系在一起。2008年1月,歐洲聯(lián)盟公布了“第五框架計劃(2008～2012)”,將虛擬網(wǎng)絡企業(yè)列入研究主題2012年,歐盟提出了“第六框架計劃”,選定了需要重點攻關的7大領域,其中包括信息和網(wǎng)絡技術。歐盟第六框架計劃的目的是,通過各種方法刺激信息技術的快速發(fā)展,加強信息的產(chǎn)業(yè)化,使所有歐洲公民從以信息和網(wǎng)絡為主體的知識社會和發(fā)展中獲益。2012年,美國洛克希德-馬丁公司提出了F-22飛機研制的虛擬工廠概念,打通了從設計、生產(chǎn)到管理的全數(shù)字化信息流?？傊?工業(yè)化國家大都把先進制造技術作為本國的科技優(yōu)先發(fā)展領域和高技術的實施重點；發(fā)展中國家也十分重視制造業(yè)信息化,都把信息技術作為改造傳統(tǒng)企業(yè)和產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整的主要戰(zhàn)略；新興工業(yè)化國家希望通過加快制造業(yè)信息化,躋身世界先進行列,眾多發(fā)展中國家也希望以信息化推進工業(yè)化,以縮小與先進國家的差距。1.3我國先進制造技術的現(xiàn)狀先進制造技術是制造技術的最新發(fā)展階段，是由傳統(tǒng)的制造技術發(fā)展起來的，既保持了過去制造技術中的有效要素，又要不斷吸收各種高新技術成果，并滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的所有領域及其全部過程。先進制造技術的應用特別注意產(chǎn)生最好的實際效果，其目標是為了提高企業(yè)競爭和促進國家經(jīng)濟和綜合實力的增長。目的是要提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟效益和社會效益。在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。因此，市場競爭的核心是如何提高生產(chǎn)率。到了20世紀80年代以后，制造業(yè)要贏得市場競爭的主要矛盾已經(jīng)從提高勞動生產(chǎn)率轉(zhuǎn)變?yōu)橐詴r間為核心的時間、成本和質(zhì)量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來，使三者達到了統(tǒng)一。1.3.1我國先進制造技術的特點先進制造技術是制造技術加信息技術和管理科學,再加上有關的科學技術交融而形成的制造技術。它不局限于制造工藝,而是覆蓋了市場分析、產(chǎn)品設計、加工和裝配、銷售、維修、服務,以及回收再生的全過程。其具有如下特點：（1）全球化。21世紀是國際化的大市場，世界各國市場競相向國外開放，促成制造業(yè)競爭的國際化，主要反映在使制造業(yè)的資源配置由一國范圍擴大到世界范圍，致使制造業(yè)在全球范圍重新分布、組合和洗牌。（2）多樣化。由于每個用戶群的看法和觀點不同，其提出的產(chǎn)品結構和形狀也不盡相同，中小批量的產(chǎn)品越來越多，產(chǎn)品的多樣化特征也越來越明顯。（3）虛擬化。虛擬制造是指利用計算機模擬與仿真技術、人工智能技術、并行工程以CAD/CAPP/CAM/CAE等多種技術，模擬現(xiàn)實制造環(huán)境或現(xiàn)實制造過程,呈現(xiàn)現(xiàn)實制造系統(tǒng)的運行狀態(tài)或者現(xiàn)實產(chǎn)品性能的一種制造技術。（4）生產(chǎn)過程的高速化和柔性化。由于產(chǎn)品設計和制造周期的不斷縮短，顧客要求的交貨期也相應的越來越短；因此，高速生產(chǎn)技術得到了普遍應用，即要求實現(xiàn)生產(chǎn)過程的高速化。（5）集群化。為了提高自身抵抗風險的能力，各個小型制造企業(yè)開始紛紛聯(lián)合組成集團公司，制造企業(yè)呈現(xiàn)越來越多的集中和并購，制造業(yè)的市場集中度也得到了進一步提高。（6）服務化。隨著當前綠色制造和循環(huán)制造概念的提出，制造業(yè)應不僅考慮產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)，還應考慮從市場調(diào)研開始到售后服務，再到產(chǎn)品報廢回收，以及循環(huán)使用的產(chǎn)品整個生命周期或多個生命周期。1.3.2我國的先進制造技術與工業(yè)發(fā)達國家對比（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。1.3.3我國對先進制造的重視隨著美國政府采取一系列措施進行大規(guī)模的21世紀制造業(yè)戰(zhàn)略的研究。我國政府和企業(yè)界投入巨資，組織大量專家進行研究和分析，得出的結論是振興中國經(jīng)濟的出路在于振興美國的制造業(yè)，經(jīng)濟競爭歸根到底是制造技術和制造能力的競爭。因而，我國提出要促進先進制造技術的發(fā)展，成立國家級、地區(qū)級、大學、企業(yè)等各種層次的先進制造技術協(xié)調(diào)、推廣、應用研究中心。這些措施收到了良好的效果，使制造水平大幅度提高。通過先進制造技術，讓企業(yè)適應多變的市場需求我國制造業(yè)市場具有很大的潛力，使得我國的制造技術水平和工業(yè)發(fā)達國家的差距進一步縮小。1.4先進制造技術的發(fā)展趨勢1.4.1數(shù)字化制造技術數(shù)字化制造技術是支持信息化和知識化制造業(yè)的技術，是先進制造技術發(fā)展的核心，包括以設計為中心、以控制為中心和以管理為中心的數(shù)字制造。應用數(shù)字化制造技術，將會使全球制造網(wǎng)絡環(huán)境下的產(chǎn)品異地設計與制造成為21世紀的重要制造模式，促使制造技術和制造產(chǎn)業(yè)發(fā)生革命性的變革。對全球制造業(yè)而言，在數(shù)字制造環(huán)境下，用戶借助網(wǎng)絡發(fā)布信息，各類企業(yè)通過電子商務實現(xiàn)優(yōu)勢互補，形成動態(tài)聯(lián)盟，迅速協(xié)同設計并制造出相應的產(chǎn)品。1.4.2精密化是發(fā)展的關鍵現(xiàn)代超精密機械對精度要求極高，如借助于掃描隧道顯微鏡與原子力顯微鏡，加工精度可達0.1μｍ；而基于操作機械的移動距離為納米級，移動精度可達0.1ｎｍ。顯然，沒有先進制造技術就沒有先進電子技術裝備。先進制造技術與先進信息技術是相互滲透、相互促進和緊密結合的，精密化是當前先進制造技術發(fā)展的關鍵所在。1.4.3網(wǎng)絡化是發(fā)展的道路隨著網(wǎng)絡化的進一步普及，各種網(wǎng)上銷售和網(wǎng)上購物正在悄然進入人們的生活當中，網(wǎng)絡化已經(jīng)成為先進制造技術發(fā)展的必由之路，這必將導致新的制造模式，即虛擬制造組織，形成動態(tài)的虛擬企業(yè)或企業(yè)聯(lián)盟。此時，各企業(yè)致力于其核心業(yè)務，實現(xiàn)優(yōu)勢互補和資源優(yōu)化動態(tài)組合與共享，如美國的“日不落計劃”正是基于這一點。1.4.4綠色化是發(fā)展的方向綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響因素和資源效率的現(xiàn)代化制造模式，當前日趨嚴格的環(huán)境與資源的約束使綠色制造業(yè)顯得越來越重要，綠色制造技術也將獲得快速的發(fā)展。其要求產(chǎn)品、制造、使用、維修及回收全部綠色化，主要體現(xiàn)在：１）綠色產(chǎn)品設計技術；２）綠色制造技術；３）產(chǎn)品的回收和循環(huán)再制造。1.4.5智能化是發(fā)展的前景以智能機器人和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，使制造系統(tǒng)具有自適應能力、自學習能力和自組織能力，能極大地提高系統(tǒng)的響應速度和決策水平。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，借助計算機模擬人類專家的智能活動，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動；同時，收集、存儲、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能。在不久的將來，為應對大量復雜信息的處理、瞬息萬變的市場需求和激烈的市場競爭，智能制造會越來越受到重視。1.4.6集成化是發(fā)展的方法集成化主要指現(xiàn)代技術、加工技術和企業(yè)等的集成，其使專業(yè)和學科間的界限逐漸淡化和消失。先進制造技術的不斷發(fā)展，使得冷、熱加工之間，加工、檢測、物流和裝配過程之間，設計、材料應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)、精密成形技術的發(fā)展、快速原型件制造技術的產(chǎn)生、機器人加工工作站及FMS的出現(xiàn)。很多新材料的配制和成型是同時完成的，很難劃清材料應用與制造技術的界限。1.5對我國先進制造技術的思考我國制造業(yè)市場的巨大潛力，為先進制造技術發(fā)展提供了廣闊的市場空間。但是與制造業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)相比，國內(nèi)的先進制造技術的研發(fā)與市場拓展還不均衡?？v觀國際制造業(yè)的競爭與發(fā)展，面對國際、國內(nèi)２個制造業(yè)市場的日漸融合，如何立足國內(nèi)制造業(yè)的市場需求，整合分散的科研與企業(yè)資源，盡快形成自身在先進制造產(chǎn)業(yè)競爭中的技術優(yōu)勢，已經(jīng)是擺在我國制造業(yè)面前的迫在眉睫的課題。發(fā)展先進制造技術要結合國情，突出重點，在吸收世界各國經(jīng)驗的基礎上，走一條具有自身特點的道路。（1）高度重視，全面規(guī)劃。對涉及面廣、技術難度大的技術，其研究及推廣應用需要投入大量的力、物力及資金。（2）加強人員培養(yǎng)和培訓工作。人是技術的主體，沒有高素質(zhì)的人才，再好的技術也會被束之高閣。（3）嚴格論證，科學管理。擬實施和上馬的項目必須根據(jù)企業(yè)總體規(guī)劃進行嚴格論證。論證時應吸收有關各方人員參與，集思廣益，使實施計劃更趨于完善。（4）發(fā)展我國先進制造技術的關鍵前沿技術。利用自身優(yōu)勢，大力發(fā)展一些關鍵前沿技術，比如新一代材料成型技術、快速原型制造、智能制造等。第2章先進制造技術與新工業(yè)革命2.1先進制造技術的概念、內(nèi)涵及主要內(nèi)容先進制造技術（advancedmanufacturingtechnology簡稱AMT）是美國在20世紀80年代末提出的概念，是作用于產(chǎn)品整個壽命周期的所有實用技術的總稱，主要是指在當今技術條件下能顯著提高企業(yè)的設計、加工、檢測、物料儲運、營銷和生產(chǎn)管理等方面能力的設備，計算機軟硬件和管理方法，其涉及制造技術的各個方面，包括工程設計、制造自動化、制造工藝技術、現(xiàn)代管理技術以及相關的支持環(huán)境和條件。先進制造技術在不同時代具有不同的含義，當前各種新出現(xiàn)的、先進的機械加工技術（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先進制造技術的圖1先進制造技術的內(nèi)涵、層次及技術構成2.2先進制造工藝技術（1）高效精密、超精密加工技術，包括精密、超精密磨削、車削，細微加工技術，納米加工技術。超高速切削。精密加工一般指加工精度在10～0.1μm（相當于IT5級精度和IT5級以上精度），表面粗糙度Ra值在0.1μm以下的加工方法，如金剛車、金剛鏜、研磨、珩磨、超精研、砂帶磨、鏡面磨削和冷壓加工等。超精密加工是指被加工零件的尺寸公差為0.1～0.01μm數(shù)量級，表面粗糙度Ra值為0.001μm數(shù)量級的加工方法。此外，精密加工與特種加工一般都是計算機控制的自動化加工。（2)精密成型制造技術，包括高效、精密、潔凈鑄造、鍛造、沖壓、焊接及熱處理與表面處理技術。（3）現(xiàn)代特種加工技術，包括高能束流（主要是激光束、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，通過工具電極和工件電極之間脈沖放電的電蝕作用對工件進行的加工。能對任何導電材料加工而不受被加工材料強度和硬度的限制?？煞譃殡娀鸹ǔ尚图庸?EDM)和電火花線切割加工兩大類。一般都采用CNC控制。（4）快速成型制造（RPM).快速成形技術是在計算機控制下，基于離散堆積原理采用不同方法堆積材料最終完成零件的成型與制造的技術。從成型角度看，零件可視為“點”或“面”的疊加而成。從CAD電子模型中離散得到點、面的幾何信息，再與成型工藝參數(shù)信息結合，控制材料有規(guī)律、精確地由點到面，由面到體地堆積零件。（5）柔性制造技術柔性制造技術是對各種不同形狀加工對象實現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群，我們認為凡是側(cè)重于柔性，適應于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的加工技術都屬于柔性制造技術。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（FML），柔性制造工廠（FMF）。柔性主要包括：①機器柔性。②工藝柔性。③產(chǎn)品柔性。④維護柔性。⑤生產(chǎn)能力柔性。⑥擴展柔性。⑦運行柔性。隨著批量生產(chǎn)時代正逐漸被適應市場動態(tài)變化的生產(chǎn)所替換，一個制造自動化系統(tǒng)的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發(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先進制造模式/系統(tǒng)圖2制造模式的演變圖2制造模式的演變圖3先進制造生產(chǎn)模式關系20世紀90圖3先進制造生產(chǎn)模式關系2.4先進制造技術對產(chǎn)品生產(chǎn)活動的影響從生產(chǎn)流程來看，ATM與傳統(tǒng)制造技術對制造過程的影響如圖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)品的過程，僅為生產(chǎn)過程的一部分，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)或者從供應商購買零件，將其組裝成產(chǎn)品并檢驗以符合要求。制造過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)設計、制造與銷售各部分之間信息的傳遞與反饋不暢，各部門按功能分解任務，容易只考慮本部門的利益，對系統(tǒng)的優(yōu)化考慮較少，造成設計與制造部門間難以協(xié)調(diào)、矛盾突出。ATM主要從材料設計、制造流程改造、產(chǎn)品服務融合的集成解決方案和循環(huán)利用四個方面拓展傳統(tǒng)制造技術。圖5先進制造技術對制造業(yè)的影響圖5先進制造技術對制造業(yè)的影響圖4先進制造（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)技術的變革，同時也是一場深刻的社會關系變革。新科技群的協(xié)同效應和深度融合將導致生產(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，但仍是一個十分模糊的概念，不同研究者對新工業(yè)革命的概念有各自的理解，主要有５種不同的觀點：圖6里夫金提出的新工業(yè)革圖6里夫金提出的新工業(yè)革命的五個支柱（2）克里斯·安德森認為，新型材料的應用和增材制造技術等數(shù)字化制造方式將引發(fā)新工業(yè)革命，采用新型材料、３Ｄ打印技術和基于網(wǎng)絡的協(xié)同制造服務等智能化與數(shù)字化制造方法，能夠迅速和精準地將計算機中的虛擬設計模型轉(zhuǎn)化為真實物體，甚至直接打印出零件或模具，基于網(wǎng)絡的新型數(shù)字化設計及制造的創(chuàng)新提供給網(wǎng)絡用戶以創(chuàng)造真實物體的能力，將制造延伸至范圍更廣的生產(chǎn)人群中，這些制造過程蘊藏著由普通人完成的無限可能，眾多個人制造聯(lián)合推動全面創(chuàng)造，將直接加快向新型工業(yè)化趨勢發(fā)展的步伐，從而引領新工業(yè)革命。（3）英國彼得·馬什在《新工業(yè)革命：消費者、全球化以及大規(guī)模生產(chǎn)的終結》一書中，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)革命稱為新工業(yè)革命。表1馬什的工業(yè)革命劃分表1馬什的工業(yè)革命劃分（5）德國政府于2013年4月舉辦的漢諾威工業(yè)博覽會上，正式推出了工4.0第四次工業(yè)革命項目，目的是支持工業(yè)領域新一代革命性技術的研發(fā)與創(chuàng)新。工業(yè)4.0強調(diào)在工業(yè)生產(chǎn)過程中，以信息物理融合系統(tǒng)為核心，將眾多智能體聚集在信息平臺上，形成一種高度協(xié)同的互聯(lián)互通關系，從而構建智能化的新型生產(chǎn)模式與產(chǎn)業(yè)結構。工業(yè)4.0正引領新一輪的工業(yè)革命，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領域、商業(yè)模式和合作形式，將導致工業(yè)結構、經(jīng)濟結構和社會結構從垂直向扁平轉(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、機器人技術、新一代信息網(wǎng)絡技術等先進技術綜合系統(tǒng)協(xié)同創(chuàng)新及突破性的發(fā)展，融合信息、計算機、數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)技術創(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、個性化、智能化、分散化和合作化是新工業(yè)革命的主要特征。2.6先進制造技術與新工業(yè)革命之間關系圖7制造技術/模式與工業(yè)革命的演變圖7制造技術/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、電氣技術、內(nèi)燃機的發(fā)明與改進，機器取代手工成為主導生產(chǎn)方式，制造業(yè)進入機械化制造時代，成為近代工業(yè)化大生產(chǎn)時代的開端。第二次工業(yè)革命中，大規(guī)模制造成為主導生產(chǎn)方式，20世紀20年代，隨著電子技術、信息技術的發(fā)展，以流水線為典型代表的大規(guī)模制造模式在組織結構上追求縱向一體化與大規(guī)模，內(nèi)部分工仔細，專業(yè)化程度高，簡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，同時質(zhì)量的穩(wěn)定性也得到提高，制造模式進入批量大規(guī)模制造階段。新工業(yè)革命是現(xiàn)代先進制造模式集成協(xié)同創(chuàng)新的結果，進入20世紀90年代后期，隨著網(wǎng)絡信息技術、智能控制技術研究的深入和以知識為基礎的經(jīng)濟時代的到來，制造業(yè)的市場環(huán)境與技術變革發(fā)生了根本性的改變。大規(guī)模制造系統(tǒng)的剛性與市場的個性化需求以及環(huán)境快速變化所要求的響應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索與試驗如雨后春筍般迅速興起，現(xiàn)ATM融合自然科學和社會科學的最新進展，以綠色、低碳、可持續(xù)為發(fā)展理念，帶來了產(chǎn)業(yè)組織模式的轉(zhuǎn)變，對轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式、政府管理模式和社會組織形態(tài)都有巨大的推動作用，使全球技術要素和市場要素配置方式發(fā)生了革命性變化。ATM的發(fā)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，它必然也是始于制造技術突破性的發(fā)展。ATM是制造業(yè)產(chǎn)生變革的根本力量，新一代信息技術（云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、務聯(lián)網(wǎng)、云平臺等）、新能源（再生能源、清潔能源等）、新材料（復合材料、納米材料等）技術等將為新工業(yè)革命創(chuàng)造強大的新基礎設施；分散式制造（網(wǎng)絡化制造、制造物聯(lián)、云制造、智能制造）、眾包生產(chǎn)、集群效應、利基思維等使生產(chǎn)方式產(chǎn)生變革，將整個工業(yè)生產(chǎn)體系提升到一個新的水平，工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟體系和社會結構將從垂直轉(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制造模式，必將使商業(yè)模式、管理模式、服務模式、企業(yè)組織結構和人才資源需求發(fā)生巨大變化，給工業(yè)領域、生產(chǎn)價值鏈、業(yè)務模式乃至生活方式帶來根本性變革，進而推進和實現(xiàn)新的工業(yè)革命。制造模式的演進與新工業(yè)革命的出現(xiàn)由市場發(fā)展、社會變革、技術突破、管理創(chuàng)新多種動因的綜合作用決定。對新工業(yè)革命的內(nèi)涵的理解必須通過與社會科學（如經(jīng)濟學和管理學）等跨學科的對話和交流，適當突破自然科學和工程技術學科的理論范疇。工業(yè)發(fā)展歷程表明，新的生產(chǎn)模式的出現(xiàn)均為與特定的社會制度、組織結構和經(jīng)濟因素等相互作用的產(chǎn)物,而新的制造模式又會對既有社會制度和管理方式提出新的要求，從而推進企業(yè)管理模式、社會制度環(huán)境的變革。綜上所述，在市場、技術、社會經(jīng)濟環(huán)境變化與全球一體化趨勢的推動下，制造業(yè)正在經(jīng)歷著一場革命，一場以實施先進制造技術和經(jīng)營方式徹底變革為主要內(nèi)容的先進制造模式的革命，涉及制造理念、制造戰(zhàn)略、制造技術、制造組織與管理各個領域的全面變革。第3章航空發(fā)動機關鍵技術近年來，為適應國家安全和國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，各種型號的預警機、殲擊機、直升機、大客大運等新型飛機不斷飛上藍天，但他們絕大多數(shù)依然缺乏一顆強勁的“中國心”。中國制造的ARJ21客機安裝著美國的CF34-10A發(fā)動機，中國制造的C919大型客機，將配裝美、法研制的LEAP-X1C發(fā)動機，我們必須盡快翻過這一頁?？梢韵嘈牛S著中國制造2025的全面布局，航空發(fā)動機重大工程的開展，通過航空發(fā)動機人的不懈努力，逐步解決航空發(fā)動機制造的關鍵技術、基礎技術和熱點技術.從關鍵技術、熱點技術和基礎技術3個層面介紹航空發(fā)動機關鍵制造技術，制造關鍵技術是研制先進航空發(fā)動機必須具有的技術；制造熱點技術是提高發(fā)動機制造效率和制造品質(zhì)必須開展研究的技術；制造基礎技術是發(fā)動機研制和批量生產(chǎn)應逐步積累和發(fā)展的技術，代表發(fā)動機制造技術水平和生產(chǎn)能力的軟實力。3.1航空發(fā)動機制造基礎技術（1）精密制坯技術。精密制坯技術包括精密鍛造制坯、精密鑄造制坯和3D打印技術制坯，它是為現(xiàn)代航空發(fā)動機制造提供“糧食”的技術。（2）高效高質(zhì)量焊接技術。構件整體化是新型航空發(fā)動機零件結構發(fā)展變化的趨勢，高效焊接技術是實現(xiàn)構件整體化的最有效方法之一。擴散連接焊、線性摩擦焊、電子束焊等焊接工藝是實現(xiàn)航空發(fā)動機構件整體化制造的3大關鍵技術。（3）刀具、機床、構件一體化技術。航空發(fā)動機上幾乎所有的零件都需要機械加工，機械加工離不了刀具和機床?，F(xiàn)代航空發(fā)動機制造技術，使刀具技術和機床功能等得到了高速發(fā)展。（4）基礎數(shù)據(jù)庫的開發(fā)和應用技術。國外航空發(fā)動機設計、試驗和制造大量采用仿真技術進行模擬相關零件、構件或發(fā)動機整機的特性，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程等。（5）加工廢料回收和再利用技術。高性能航空發(fā)動機需要使用高強度、耐高溫材料，靠近燃燒室的壓氣機和渦輪部件大量使用鎳基和鈷基超耐熱合金，風扇和壓氣機葉片、機匣、盤大量采用鈦合金、高溫合金材料。3.2單晶渦輪葉片制造技術現(xiàn)代航空發(fā)動機渦輪前溫度大大提升，F(xiàn)119發(fā)動機渦輪前溫度高達1900~2050K，傳統(tǒng)工藝鑄造的渦輪葉片根本無法承受如此高的溫度，甚至會被熔化，無法有效地工作。單晶渦輪葉片成功解決了推重比10一級發(fā)動機渦輪葉片耐高溫的問題，單晶渦輪葉片優(yōu)異的耐高溫性能主要取決于整個葉片只有一個晶體，從而消除了等軸晶和定向結晶葉片多晶體結構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)動機所有零件中制造工序最多、周期最長、合格率最低、國外封鎖和壟斷最為嚴格的發(fā)動機零件。制造單晶渦輪葉片的工序包括壓芯、修芯、型芯燒結、型芯檢驗、型芯與外型模具的匹配、蠟模壓注、蠟模X光檢驗、蠟模壁厚檢測、蠟模修整、蠟模組合、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、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計和制造工作。單晶渦輪葉片，目前世界上只有美國、俄羅斯、英國、法國、中國等少數(shù)幾個國家能夠制造。近年來，國內(nèi)在單晶渦輪葉片制造中也取得了較大的進步，研制了推重比10一級發(fā)動機單晶渦輪葉片并批量生產(chǎn)了高功重比渦軸發(fā)動機單晶渦輪葉片。3.3整體葉盤高效高精度低成本加工技術整體葉盤技術的應用推動了航空發(fā)動機結構設計的創(chuàng)新和制造工藝的跨越，實現(xiàn)了發(fā)動機減重和增效的目的，提高了發(fā)動機工作的可靠性。同時，葉片的薄厚度、大彎扭高效率氣動設計，形成了葉片剛性差，加工易變形難控制的問題；葉片間窄而深的氣流通道，使葉盤加工工藝實現(xiàn)性差；鈦合金、高溫合金等高強材料，難切削加工，效率低。美英20世紀80年代的新型發(fā)動機開始應用整體葉盤技術，我國整體葉盤技術起步于1996年前后。整體葉盤技術的應用推動了發(fā)動機零件結構整體化技術的發(fā)展，帶鼓筒葉盤、帶軸葉盤、盤片鼓筒軸組合葉盤、帶箍閉式葉盤、整流器靜子環(huán)葉盤和兩級或多級葉盤組合的串列式整體葉盤結構在新型航空發(fā)動機研制中陸續(xù)得到應用；整體葉盤的功能結構在軸流葉盤、離心葉輪的基礎上，發(fā)展了大小葉片結構葉盤、斜流轉(zhuǎn)子葉盤。自整體葉盤在高性能航空發(fā)動機上應用以來，整體葉盤制造技術一直在發(fā)展和提升，目前整體葉盤加工的工藝方法主要有以下5種：失蠟精密鑄造整體葉盤、電子束焊接整體葉盤、電化學加工整體葉盤、線性摩擦焊整體葉盤和五坐標數(shù)控機床加工整體葉盤等工藝方法。五坐標數(shù)控機床加工整體葉盤工藝方法是國內(nèi)航空發(fā)動機整體葉盤制造中技術研究開展的最早、工程應用面最寬、技術成熟度較高的葉盤制造工藝方法。其中，插銑開槽加工工藝、對稱螺旋銑削葉型精銑加工工藝、葉片前后緣加工誤差補償技術和整體葉盤葉型自適應加工工藝技術是該技術發(fā)展和應用的關鍵。國外T700發(fā)動機、BR715發(fā)動機增壓級、EJ200發(fā)動機的整體葉盤使用此加工方法加工制造，我國CJ1000A、WS500等航空發(fā)動機整體葉盤也是采用五坐標數(shù)控加工技術制造。圖8為我國制造的商用航空發(fā)動機高壓壓氣機第一級整體葉盤。圖8商用航空發(fā)動機高壓壓氣機第一級整體葉盤圖8商用航空發(fā)動機高壓壓氣機第一級整體葉盤3.4空心葉片制造技術圖9空心風扇葉片及內(nèi)部三角形結構渦扇發(fā)動機的風扇遠離燃燒室，熱負荷低，但先進航空發(fā)動機對其氣動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)動機風扇均采用寬弦、無凸肩、空心風扇葉片。羅·羅公司研制的三角形桁架結構的空心風扇葉片是對原蜂窩夾芯葉片的改進，羅·羅公司稱其為第二代空心風扇葉片，其工藝是采用超塑成形/擴散連接（SPF/DB）組合工藝方法，將3層鈦合金板制成寬弦空心風扇葉片，葉片空心部位呈三角形桁架結構,該結構葉片已經(jīng)在波音777和A330飛機的“遄達”發(fā)動機上使用。我國三角形桁架結構的空心風扇葉片制造技術也取得突破（圖9為空心風扇葉片及內(nèi)部三角形結構），但要滿足工程化應用還需開展大量的強度、振動、疲勞試驗和工藝優(yōu)化研究工作?？招娜~片的制造工藝流程為：首先需準備3塊鈦合金板并按上、中、下3層放置，中間一層為芯板，上下層分別為葉盆和葉背層板，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、擴散連接、超塑成型、隨爐冷卻、表面化洗、葉根及進排氣邊加工、葉片檢驗等工序[2]超塑成形/圖9空心風扇葉片及內(nèi)部三角形結構3.5高端軸承制造技術軸承是航空發(fā)動機的關鍵零部件之一，軸承在以每分鐘上萬轉(zhuǎn)高速長時間運轉(zhuǎn)的同時，還要承受發(fā)動機轉(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力、摩擦與超高溫作用。軸承的質(zhì)量和性能直接影響到發(fā)動機性能、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、潤滑理論、摩擦學等學科交叉及疲勞與破壞、熱處理與材料組織等基礎研究密切相關，同時還必須解決設計、材料、制造、制造裝備、檢測與試驗、油脂及潤滑等環(huán)節(jié)大量的技術難題。目前，高端軸承的研發(fā)、制造與銷售基本上被鐵姆肯、NSK、SKF，F(xiàn)AG等西方國家的軸承制造企業(yè)壟斷。我國航空發(fā)動機制造技術落后，國內(nèi)軸承制造企業(yè)的生產(chǎn)能力和研制水平，在短期根本無法提供適合先進航空發(fā)動機使用的高端軸承。軸承已成為我國航空發(fā)動機研發(fā)中難以翻越的“珠穆朗瑪峰”，極大制約了我國高性能航空發(fā)動機的發(fā)展。3.6粉末渦輪盤制造技術航空發(fā)動機渦輪盤承受著高溫和高應力的疊加作用，工作條件苛刻，制備工藝復雜，技術難度大，成為我國發(fā)動機發(fā)展的難點之一?；诜勰└邷睾辖鹁哂袃?yōu)異的綜合力學性能和良好的冷熱工藝性能等優(yōu)點，國外高性能航空發(fā)動機上廣泛使用粉末渦輪盤。粉末渦輪盤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，以及高精度檢測與評價等一系列關鍵制造技術，它承載著先進航空發(fā)動機制造不可或缺的關鍵制造技術。國外粉末渦輪盤研究的趨勢為在渦輪盤使用性能上從高強型渦輪盤向耐損傷型渦輪盤發(fā)展、制粉工藝向超純凈細粉方向發(fā)展，成型工藝在采用熱等靜壓成型工藝的同時，還發(fā)展擠壓成型工藝、等溫鍛成型工藝。國內(nèi)，北京航空材料研究院已研制了多種航空發(fā)動機粉末渦輪盤，解決了先進航空發(fā)動機粉末渦輪盤的關鍵制造技術難題，但粉末渦輪盤工程化制造問題還未徹底解決。3.7葉片進排氣邊（前后緣）加工技術及自適應加工技術航空發(fā)動機葉片進排氣邊的加工質(zhì)量是影響航空發(fā)動機氣動性能的關鍵因素之一。進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)動機失效事件都是葉片進排氣邊加工缺陷造成的。由于葉片進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，加工的葉片進排氣邊常常出現(xiàn)方頭、尖頭等。發(fā)動機葉片批量產(chǎn)中，高效高質(zhì)量葉片進排氣邊加工的關鍵工藝問題仍未徹底解決。自適應加工技術分為3種形式，即刀位軌跡的自適應規(guī)劃、數(shù)控系統(tǒng)的自適應控制和與數(shù)字化檢測相結合的自適應加工。國內(nèi)自適應加工技術在航空發(fā)動機精鍛/輥軋葉片加工、損傷葉片修復和線性摩擦焊接整體葉盤加工中等到成功應用，雖然自適應加工技術在理論和實踐上都取得了突破和發(fā)展，但是自適應加工技術的工程化應用仍是航空發(fā)動機制造研究的熱點技術。3.8防鳥撞技術鳥撞事件頻發(fā)，由此造成危害巨大成為航空發(fā)動機研制不可避開的問題，國內(nèi)外均開展了廣泛的研究。2015年7月美國FAA發(fā)布了《運輸類飛機鳥撞要求》的通告，此要求的發(fā)布不僅對未來航空發(fā)動機的防鳥撞、防外物打傷提出了具體的要求和規(guī)定，同時又為發(fā)動機新材料新結構制造技術的開展指明了又一新的研究方向。3.9復合材料制造及3D打印技術復合材料技術已在高性能航空發(fā)動機上取得廣泛的應用，為研制LEAP發(fā)動機的需要，斯耐克瑪公司采用三維編制樹脂轉(zhuǎn)移模塑（RTM）工藝技術，加工制造了復合材料風扇機匣和復合材料風扇葉片，RTM技術制造的LEAP發(fā)動機零件，不但強度高，而且質(zhì)量只有相同結構鈦合金部件質(zhì)量的一半。在研制F119發(fā)動機過程中，普惠公司研制連續(xù)SiC纖維增強鈦基復合材料寬弦風扇葉片。該類復合材料葉片具有剛度高、質(zhì)量輕、耐撞擊等性能，被稱為第三代寬弦風扇葉片。3D打印也稱增材制造，集成CAD、CAM、粉末冶金、激光加工等多項技術。利用3D打印技術，我們可以把“大腦”的思維變成三維實體，把電腦上的零件圖像打印成“真實”零件。3D打印技術使制造技術和加工理念發(fā)生了“革命性”的變化。澳大利亞莫納什大學，成功制造出世界上首個3D打印噴氣發(fā)動機。同時，還與波音公司、空客集團和賽峰集團合作，為波音等提供3D打印的發(fā)動機原型機，用于飛行測試。采用3D打印技術，發(fā)動機零部件的制造時間可以從3個月縮短至6天。利用3D打印技術制造了發(fā)動機上非承力件、靜子件零件，但零件使用的力學性能正在積極地評估，同時，使用3D打印技術制造發(fā)動機轉(zhuǎn)子零件、承力件等也開展了廣泛的研究工作。第4章超精密加工領域的研究超精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。隨著對產(chǎn)品質(zhì)量和多樣化的要求日益提高，對超精密加工提出更多、更高的要求。超精密加工技術已成為包含當代最新科技成果的一個復雜系統(tǒng)工程。從加工精度、加工質(zhì)量和加工效率角度對先進的具有代表性的超精密加工機床、超精密切削、超精密磨削和超精密拋光技術進行重點評述和比較。超精密加工目前包括4個領域：①超精密切削加工；②超精密磨削加工；③超精密拋光加工；④超精密特種加工(如電子束、離子束加工)。圖10給出了目前各種典型超精密加工方法的加工精度范圍。圖10目前各種超精密加工方法的精度范圍超精密加工是現(xiàn)代高技術戰(zhàn)爭的重要支撐技術，是現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)和科學技術的發(fā)展基礎，是現(xiàn)代制造科學的重要發(fā)展方向。以超精密加工技術為支撐的高性能武器，對現(xiàn)代戰(zhàn)爭的進程及結果發(fā)揮了決定性的作用。以超精密加工技術為支撐的三代半導體器件，為電子、信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎。圖10目前圖10目前各種超精密加工方法的精度范圍4.1超精密機床超精密機床是實現(xiàn)超精密加工的首要基礎條件。對于切削和磨削來說，要實現(xiàn)超精密加工就是要實現(xiàn)材料的超微量去除，除了要有極鋒利的刀具或微細磨具之外，機床的動態(tài)剛度和精度以及微量進給系統(tǒng)非常重要。超精密機床技術目前已經(jīng)發(fā)展成為一項綜合性的系統(tǒng)工程，其發(fā)展綜合利用了基礎理論(包括切削機理、懸浮理論等)、關鍵單元部件技術、相關功能器件技術、刀具技術、計量與測試分析技術、誤差處理技術、切削工藝技術、運動控制技術和可重構技術、環(huán)境技術等。因此，技術高度集成已成為超精密機床的主要特點。目前超精密機床已達到了很高的水平。現(xiàn)在美國和日本均各有幾十家工廠和研究所生產(chǎn)超精密機床，英國、荷蘭、德國等也都有單位在研發(fā)超精密機床，也都達到了較高的水平。目前美國超精密機床的水平最高，不僅有不少工廠生產(chǎn)中小型超精密機床，而且由于國防和尖端技術的需要，研發(fā)了大型超精密機床，其代表是LL國家實驗室于1983～1984年研制成功的DTM-3和LODTM大型金剛石超精密車床，這兩臺機床是目前為止世界公認的最高水平的大型超精密機床。超精密機床發(fā)展過程中，國際上一些典型的、具有代表性的機床技術性能指標如表2所示。4.2超精密切削技術超精密切削是特指采用金剛石等超硬材料作為刀具的切削加工技術，其加工表面粗糙度Ra可達到幾十納米，包括超精密車削、鏜削、銑削及復合切削(超聲波振動車削加工技術等)。采用微量切削可以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，具有納米級刃口鋒利度的超精密切削刀具的設計與制造表2幾種典型的超精密機床技術性能指標是實現(xiàn)超精密切削的關鍵技術之一。超精密切削用刀具材料目前均采用天然單晶金剛石。國外金剛石刀具制造廠商主要有英國的康圖公司、日本的大阪鉆石工業(yè)株式會社。目前國外高精度圓弧刃金剛石刀具的刃磨水平最高已達到數(shù)納米。國內(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到0.1～0.3μm，生產(chǎn)中使用的高精度圓弧刃刀具均依賴于進口，價格昂貴。金剛石刀尖切削刃鈍圓半徑從理論上可達到3nm，但目前還無法直接測量。由于金剛石刀具在切削黑色金屬如鋼材時磨損嚴重，因此在黑色金屬的超精密切削加工中也可以采用高性能陶瓷刀具、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)量不十分嚴格的場合。未來的發(fā)展趨勢是采用金剛石刀具材料表面改性或復合切削技術(如低溫切削技術、超聲波振動切削技術等)來減小金剛石刀具在切削黑色金屬時的磨損。微小結構表面切削加工是超精密切削的一個新的研究方向，目前德國和日本在該領域的研究處于國際領先水平。德國夫瑯和費生產(chǎn)技術學院用微小單晶金剛石刀具加工出表面特征結構尺寸小100表2幾種典型的超精密機床技術性能指標4.3超精密磨削技術超精密磨削是指以利用細粒度或超細粒度的固結磨料砂輪以及高性能磨床實現(xiàn)材料高效率去除、加工精度達到或高于0.1μm，加工表面粗糙度Ra<0.025μm的加工方法，是超精密加工技術中能夠兼顧加工精度、表面質(zhì)量和加工效率的加工手段。隨著科學技術的不斷發(fā)展，在機械、電子、通信、空間、光學等尖端技術和國防工業(yè)領域中，硬脆材料高精度，高表面質(zhì)量的零件獲得了廣泛的應用，如單晶硅片、工程陶瓷、光學玻璃、光學晶體、藍寶石基片等，超精密磨削技術就是為適應這些材料的高精度高表面質(zhì)量的加工需要而發(fā)展起來的，硬脆材料超精密磨削可獲得高度的鏡面，具有很大的發(fā)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。對硬脆材料的磨削，要生成微小切削必須采用微細磨粒的砂輪，而要產(chǎn)生自銳性必須使磨粒脫落的可能性增大。樹脂結合劑砂輪因結合劑較軟使砂輪自銳性顯著提高，比金屬結合劑砂輪磨削質(zhì)量好。但是，磨削阻力會引起砂輪面的變形和精度惡化問題。為解決砂輪的高剛性化，采用玻璃質(zhì)固化的微細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?，F(xiàn)已生產(chǎn)出粒度為0.5nm、以鐵粉作結合劑的金剛石砂輪，磨削的表面粗糙度為0.5nm，適用于磨削精細陶瓷、玻璃以及單晶材料。超精密磨削要求機床具有很高的精度和剛度，砂輪軸的高速旋轉(zhuǎn)必須使用價格昂貴的軸承，而某種程度的振動總是不可避免的。磨削過程中需要對砂輪不斷地進行修整，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磨粒砂輪的主要難題；另外，磨削過程中，工件與砂輪主要為線接觸方式，加工具有單向性，很難保證加工表面的均勻性；非磁導性工件裝夾困難。這些問題都限制了磨削加工可獲得的表面質(zhì)量。如果能控制單顆磨粒對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，此時工件可能僅發(fā)生彈性變形，則可實現(xiàn)無亞表面損傷的加工或塑性域加工。4.4超精密拋光技術超精密拋光是利用微細磨粒的機械作用和化學作用，在軟質(zhì)拋光工具或化學液、電/磁場等輔助作用下，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，加工精度可達到數(shù)納米，加工表面粗糙度Ra可達到10–1nm級，超精密拋光是目前最主要的終加工手段。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，在這種加工尺度內(nèi)，加工區(qū)域氛圍的化學作用就成為拋光加工不可忽視的一部分。(1)超精密無損傷拋光。超精密無損傷拋光是以不破壞極表層結晶結構的加工單位進行材料微量去除的加工方法?？梢园醇庸顟B(tài)，將無損傷拋光看作是機械作用和化學的作用所進行的，它們的組合形成了各種拋光法。這些方法可分為：機械微量去除拋光、化學拋光、化學機械復合拋光。機械微量去除，只限定于磨圖11各種拋光法的加工原理圖11各種拋光法的加工原理分類(2)界面反應拋光。過去，硬脆電子功能陶瓷材料的加工基本上是利用硬質(zhì)磨粒的機械壓入、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，一般采用化學拋光和電解拋光加工，但又會造成形狀精度降低。為了克服上述缺點，必須開發(fā)新的拋光法，以實現(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械能一部分轉(zhuǎn)化為熱能，使界面真實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)之間很容易互相滲透，化合物很容易產(chǎn)生和分解。這種界面反應一般稱為機械化學反應。如果將反應生成物控制在工件表層極小的深度內(nèi)(一般只有數(shù)個?)，因其加工單位很小，就可以在不傷及母材情況下使其脫落，可以獲得一般機械加工絕對達不到的超精密表面。這就是一邊反應生成易于去除的局部軟質(zhì)生成物，一邊進行加工的界面反應拋光方法。可用于拋光加工的界面反應現(xiàn)象有機械化學固相反應和水合反應現(xiàn)象，相應的拋光方法稱為機械化學拋光和水合拋光。這些新方法與傳統(tǒng)的拋光法相比在加工機理上是完全不同的。由于不必使用彈性拋光盤而使加工的面形精度得以提高。由于利用了化學反應，所形成的加工變質(zhì)層極小。界面反應拋光將可能成為功能陶瓷元器件基片超精密加工的主要方法。(4)電、磁場輔助拋光。電、磁場輔助拋光(Field-assistedfinefinishing,FF)或場致拋光是通過控制電、磁場的強弱控制磨粒對工件的作用力，進行拋光的加工方法。磁場輔助拋光主要包括磁性磨粒加工、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?；烊氪帕黧w中，通過磁流體在磁場作用下的“浮置”作用進行拋光；后者的磨粒不混入磁流體中，而是利用磁流體向強磁場方向移動的特性，通過橡膠等彈性體擠壓磨料，對工件進行拋光。電場輔助拋光主要是指電泳拋光，它利用膠體粒子在電場作用下產(chǎn)生的電泳現(xiàn)象進行拋光。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圖12氣囊式拋光原理超精密加工技術總的發(fā)展趨勢是：①大型化、微小型化、數(shù)控化、智能化的加工裝備；②復合化、無損傷加工工藝；③超精密、高效率、低成本批量加工；④在生產(chǎn)車間大量應用的高精度低成本專用檢測裝置。我國已把“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”列為《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》確定的16個國家科技重大專項之一。該專項的目標是：到2020年，我國將形成高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備主要產(chǎn)品的自主開發(fā)能力，總體技術水平進入國際先進行列，部分產(chǎn)品國際領先。該專項的實施，對于提升我國超精密機床和基礎制造裝備產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力和核心競爭力具有重要意義。第5章本文總結隨著社會的發(fā)展，先進制造技術呈現(xiàn)了新的特點和發(fā)展趨勢。首先，介紹了先進制造技術發(fā)展背景和國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了先進制造技術的發(fā)展特點、技術發(fā)展趨勢等。其次，介紹了先進制造技術和新工業(yè)革命的關系，并對先進制造工藝技術、先進制造模式/系統(tǒng)、先進制造技術對產(chǎn)品生產(chǎn)活動的影響和新工業(yè)革命的影響。再次，對航空發(fā)動機關鍵技術進行詳細的論述，尤其對航空發(fā)動機制造基礎技術、單晶渦輪葉片制造技術、整體葉盤高效高精度低成本加工技術、空心葉片制造技術、高端軸承制造技術、粉末渦輪盤制造技術、葉片進排氣邊（前后緣）加工技術及自適應加工技術、防鳥撞技術、復合材料制造及3D打印技術等的分析。最后，對超精密加工領域進行研究分析，主要分析了超精密機床、超精密切削技術、超精密磨削技術和超精密拋光技術四個方面。為更全面地理解先進制造技術與正在全球興起的新工業(yè)革命，在分析先進制造技術的概念、內(nèi)涵、體系結構和關鍵技術的基礎上，系統(tǒng)總結了現(xiàn)有的制造模式提出實施先進制造技術的戰(zhàn)略及把握新工業(yè)革命機遇的對策?？傊匾曋圃鞓I(yè)和先進制造技術已成為全球化的大趨勢。先進制造技術不是一項具體技術，而是利用系統(tǒng)工程技術將各種相關技術集成的一個有機整體；先進制造技術是一種動態(tài)技術，而不是一成不變的，它需要不斷吸收各種高新技術成果，并將其滲透到產(chǎn)品的所有領域，結合成一個有機整體，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和靈活的生產(chǎn)；先進制造技術在強調(diào)環(huán)保護的同時，還強調(diào)各專業(yè)學科之間的相互滲透、融合和淡化，并消除其間的界限。參考文獻：[1]孫林巖,汪建.先進制造模式理論與實踐[M].西安:西安交通大學出版社,2003.[2]房貴如,劉維漢。先進制造技術的總體發(fā)展過程和趨勢[J].中國機械工程,1995(3):7-10.[3]楊叔子,李斌,吳波.先進制造技術發(fā)展與展望[J].機械制造與自動化,2004(2):1-6.[4]趙曉梅,李愛榮.先進制造技術體系結構及特點[J].機械管理開發(fā),2001(2);30-31[5]周曉東,鄒國勝等大規(guī)模定制研究綜述[J].計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS),2003(12):1046-1056[6]魏志強,王先逵,吳丹,面向全球制造環(huán)境的先進制造技術[J].中國機械工程,2001(7):761-765.[7]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）[8]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[9]武永利.機械\o"制造"制造技術新發(fā)展及其在我國的研究和應用[J].\o"機械"機械制造與自動化,2003（1）.[10]LUNDROBERTT,HANSENJOHNA.KeepingAmericaatwork:strategiesforemployingthentechnologies[M].NewYork,N.Y.USA:JohnWiley&Sons,1986.[11]ZAMMUTORAYMONDF,［４］OCONNOREDWARDJ,Gainingadvancedmanufacturingtechnologiesbenefits:therlesforganizationdesignadculture[J].AcademyofManagementReview,2012,17(4):701-728.附錄資料：不需要的可以自行刪除Excel的50個使用技巧一、建立分類下拉列表填充項我們常常要將企業(yè)的名稱輸入到表格中，為了保持名稱的一致性，利用“數(shù)據(jù)有效性”功能建了一個分類下拉列表填充項。1.在Sheet2中，將企業(yè)名稱按類別（如“工業(yè)企業(yè)”、“商業(yè)企業(yè)”、“個體企業(yè)”等）分別輸入不同列中，建立一個企業(yè)名稱數(shù)據(jù)庫。

2.選中A列（“工業(yè)企業(yè)”名稱所在列），在“名稱”欄內(nèi)，輸入“工業(yè)企業(yè)”字符后，按“回車”鍵進行確認。仿照上面的操作，將B、C……列分別命名為“商業(yè)企業(yè)”、“個體企業(yè)”……3.切換到Sheet1中，選中需要輸入“企業(yè)類別”的列（如C列），執(zhí)行“數(shù)據(jù)→有效性”命令，打開“數(shù)據(jù)有效性”對話框。在“設置”標簽中，單擊“允許”右側(cè)的下拉按鈕，選中“序列”選項，在下面的“來源”方框中，輸入“工業(yè)企業(yè)”，“商業(yè)企業(yè)”，“個體企業(yè)”……序列（各元素之間用英文逗號隔開），確定退出。

再選中需要輸入企業(yè)名稱的列（如D列），再打開“數(shù)據(jù)有效性”對話框，選中“序列”選項后，在“來源”方框中輸入公式：=INDIRECT（C1），確定退出。4.選中C列任意單元格（如C4），單擊右側(cè)下拉按鈕，選擇相應的“企業(yè)類別”填入單元格中。然后選中該單元格對應的D列單元格（如D4），單擊下拉按鈕，即可從相應類別的企業(yè)名稱列表中選擇需要的企業(yè)名稱填入該單元格中。提示：在以后打印報表時，如果不需要打印“企業(yè)類別”列，可以選中該列，右擊鼠標，選“隱藏”選項，將該列隱藏起來即可。二、建立“常用文檔”新菜單在菜單欄上新建一個“常用文檔”菜單，將常用的工作簿文檔添加到其中，方便隨時調(diào)用。1.在工具欄空白處右擊鼠標，選“自定義”選項，打開“自定義”對話框。在“命令”標簽中，選中“類別”下的“新菜單”項，再將“命令”下面的“新菜單”拖到菜單欄。按“更改所選內(nèi)容”按鈕，在彈出菜單的“命名”框中輸入一個名稱（如“常用文檔”）。2.再在“類別”下面任選一項（如“插入”選項），在右邊“命令”下面任選一項（如“超鏈接”選項），將它拖到新菜單（常用文檔）中，并仿照上面的操作對它進行命名（如“工資表”等），建立第一個工作簿文檔列表名稱。重復上面的操作，多添加幾個文檔列表名稱。3.選中“常用文檔”菜單中某個菜單項（如“工資表”等），右擊鼠標，在彈出的快捷菜單中，選“分配超鏈接→打開”選項，打開“分配超鏈接”對話框。通過按“查找范圍”右側(cè)的下拉按鈕，定位到相應的工作簿（如“工資.xls”等）文件夾，并選中該工作簿文檔。重復上面的操作，將菜單項和與它對應的工作簿文檔超鏈接起來。4.以后需要打開“常用文檔”菜單中的某個工作簿文檔時，只要展開“常用文檔”菜單，單擊其中的相應選項即可。提示：盡管我們將“超鏈接”選項拖到了“常用文檔”菜單中，但并不影響“插入”菜單中“超鏈接”菜單項和“常用”工具欄上的“插入超鏈接”按鈕的功能。三、讓不同類型數(shù)據(jù)用不同顏色顯示在工資表中，如果想讓大于等于2000元的工資總額以“紅色”顯示，大于等于1500元的工資總額以“藍色”顯示，低于1000元的工資總額以“棕色”顯示，其它以“黑色”顯示，我們可以這樣設置。1.打開“工資表”工作簿，選中“工資總額”所在列，執(zhí)行“格式→條件格式”命令，打開“條件格式”對話框。單擊第二個方框右側(cè)的下拉按鈕，選中“大于或等于”選項，在后面的方框中輸入數(shù)值“2000”。單擊“格式”按鈕，打開“單元格格式”對話框，將“字體”的“顏色”設置為“紅色”。2.按“添加”按鈕，并仿照上面的操作設置好其它條件（大于等于1500，字體設置為“藍色”；小于1000，字體設置為“棕色”）。3.設置完成后，按下“確定”按鈕?？纯垂べY表吧，工資總額的數(shù)據(jù)是不是按你的要求以不同顏色顯示出來了。四、制作“專業(yè)符號”工具欄在編輯專業(yè)表格時，常常需要輸入一些特殊的專業(yè)符號，為了方便輸入，我們可以制作一個屬于自己的“專業(yè)符號”工具欄。

1.執(zhí)行“工具→宏→錄制新宏”命令，打開“錄制新宏”對話框，輸入宏名?如“fuhao1”?并將宏保存在“個人宏工作簿”中，然后“確定”開始錄制。選中“錄制宏”工具欄上的“相對引用”按鈕，然后將需要的特殊符號輸入到某個單元格中，再單擊“錄制宏”工具欄上的“停止”按鈕，完成宏的錄制。仿照上面的操作，一一錄制好其它特殊符號的輸入“宏”。2.打開“自定義”對話框，在“工具欄”標簽中，單擊“新建”按鈕，彈出“新建工具欄”對話框，輸入名稱——“專業(yè)符號”，確定后，即在工作區(qū)中出現(xiàn)一個工具條。切換到“命令”標簽中，選中“類別”下面的“宏”，將“命令”下面的“自定義按鈕”項拖到“專業(yè)符號”欄上（有多少個特殊符號就拖多少個按鈕）。3.選中其中一個“自定義按鈕”，仿照第2個秘技的第1點對它們進行命名。4.右擊某個命名后的按鈕，在隨后彈出的快捷菜單中，選“指定宏”選項，打開“指定宏”對話框，選中相應的宏（如fuhao1等），確定退出。重復此步操作，將按鈕與相應的宏鏈接起來。5.關閉“自定義”對話框，以后可以像使用普通工具欄一樣，使用“專業(yè)符號”工具欄，向單元格中快速輸入專業(yè)符號了。五、用“視面管理器”保存多個打印頁面有的工作表，經(jīng)常需要打印其中不同的區(qū)域，用“視面管理器”吧。1.打開需要打印的工作表，用鼠標在不需要打印的行（或列）標上拖拉，選中它們再右擊鼠標，在隨后出現(xiàn)的快捷菜單中，選“隱藏”選項，將不需要打印的行（或列）隱藏起來。2.執(zhí)行“視圖→視面管理器”命令，打開“視面管理器”對話框，單擊“添加”按鈕，彈出“添加視面”對話框，輸入一個名稱（如“上報表”）后，單擊“確定”按鈕。3.將隱藏的行（或列）顯示出來，并重復上述操作，“添加”好其它的打印視面。4.以后需要打印某種表格時，打開“視面管理器”，選中需要打印的表格名稱，單擊“顯示”按鈕，工作表即刻按事先設定好的界面顯示出來，簡單設置、排版一下，按下工具欄上的“打印”按鈕，一切就OK了。六、讓數(shù)據(jù)按需排序如果你要將員工按其所在的部門進行排序，這些部門名稱既的有關信息不是按拼音順序，也不是按筆畫順序，怎么辦?可采用自定義序列來排序。1.執(zhí)行“格式→選項”命令，打開“選項”對話框，進入“自定義序列”標簽中，在“輸入序列”下面的方框中輸入部門排序的序列（如“機關,車隊,一車間,二車間,三車間”等），單擊“添加”和“確定”按鈕退出。

2.選中“部門”列中任意一個單元格，執(zhí)行“數(shù)據(jù)→排序”命令，打開“排序”對話框，單擊“選項”按鈕，彈出“排序選項”對話框，按其中的下拉按鈕，選中剛才自定義的序列，按兩次“確定”按鈕返回，所有數(shù)據(jù)就按要求進行了排序。七、把數(shù)據(jù)徹底隱藏起來工作表部分單元格中的內(nèi)容不想讓瀏覽者查閱，只好將它隱藏起來了。1.選中需要隱藏內(nèi)容的單元格（區(qū)域），執(zhí)行“格式→單元格”命令，打開“單元格格式”對話框，在“數(shù)字”標簽的“分類”下面選中“自定義”選項，然后在右邊“類型”下面的方框中輸入“；；；”（三個英文狀態(tài)下的分號）。2.再切換到“保護”標簽下，選中其中的“隱藏”選項，按“確定”按鈕退出。3.執(zhí)行“工具→保護→保護工作表”命令，打開“保護工作表”對話框，設置好密碼后，“確定”返回。經(jīng)過這樣的設置以后，上述單元格中的內(nèi)容不再顯示出來，就是使用Excel的透明功能也不能讓其現(xiàn)形。提示：在“保護”標簽下，請不要清除“鎖定”前面復選框中的“∨”號，這樣可以防止別人刪除你隱藏起來的數(shù)據(jù)。八、讓中、英文輸入法智能化地出現(xiàn)在編輯表格時，有的單元格中要輸入英文，有的單元格中要輸入中文，反復切換輸入法實在不方便，何不設置一下，讓輸入法智能化地調(diào)整呢?選中需要輸入中文的單元格區(qū)域，執(zhí)行“數(shù)據(jù)→有效性”命令，打開“數(shù)據(jù)有效性”對話框，切換到“輸入法模式”標簽下，按“模式”右側(cè)的下拉按鈕，選中“打開”選項后，“確定”退出。以后當選中需要輸入中文的單元格區(qū)域中任意一個單元格時，中文輸入法（輸入法列表中的第1個中文輸入法）自動打開，當選中其它單元格時，中文輸入法自動關閉。九、讓“自動更正”輸入統(tǒng)一的文本你是不是經(jīng)常為輸入某些固定的文本，如《電腦報》而煩惱呢?那就往下看吧。1.執(zhí)行“工具→自動更正”命令，打開“自動更正”對話框。2.在“替換”下面的方框中輸入“pcw”（也可以是其他字符，“pcw”用小寫），在“替換為”下面的方框中輸入“《電腦報》”，再單擊“添加”和“確定”按鈕。3.以后如果需要輸入上述文本時，只要輸入“pcw”字符?此時可以不考慮“pcw”的大小寫?，然后確認一下就成了。十、在Excel中自定義函數(shù)Excel函數(shù)雖然豐富，但并不能滿足我們的所有需要。我們可以自定義一個函數(shù)，來完成一些特定的運算。下面，我們就來自定義一個計算梯形面積的函數(shù)：1.執(zhí)行“工具→宏→Visual

Basic編輯器”菜單命令（或按“Alt+F11”快捷鍵），打開Visual

Basic編輯窗口。2.在窗口中，執(zhí)行“插入→模塊”菜單命令，插入一個新的模塊——模塊1。3.在右邊的“代碼窗口”中輸入以下代碼：Function

V（a,b,h）V

=

h*（a+b）/2End

Function4.關閉窗口，自定義函數(shù)完成。以后可以像使用內(nèi)置函數(shù)一樣使用自定義函數(shù)。提示：用上面方法自定義的函數(shù)通常只能在相應的工作簿中使用十一、表頭下面襯張圖片為工作表添加的背景，是襯在整個工作表下面的，能不能只襯在表頭下面呢?1.執(zhí)行“格式→工作表→背景”命令，打開“工作表背景”對話框，選中需要作為背景的圖片后，按下“插入”按鈕，將圖片襯于整個工作表下面。2.在按住Ctrl鍵的同時，用鼠標在不需要襯圖片的單元格（區(qū)域）中拖拉，同時選中這些單元格（區(qū)域）。3.按“格式”工具欄上的“填充顏色”右側(cè)的下拉按鈕，在隨后出現(xiàn)的“調(diào)色板”中，選中“白色”。經(jīng)過這樣的設置以后，留下的單元格下面襯上了圖片，而上述選中的單元格（區(qū)域）下面就沒有襯圖片了（其實，是圖片被“白色”遮蓋了）。提示?襯在單元格下面的圖片是不支持打印的。十二、用連字符“&”來合并文本如果我們想將多列的內(nèi)容合并到一列中，不需要利用函數(shù)，一個小小的連字符“&”就能將它搞定（此處假定將B、C、D列合并到一列中）。1.在D列后面插入兩個空列（E、F列），然后在D1單元格中輸入公式：=B1&C1&D1。2.再次選中D1單元格，用“填充柄”將上述公式復制到D列下面的單元格中，B、C、D列的內(nèi)容即被合并到E列對應的單元格中。3.選中E列，執(zhí)行“復制”操作，然后選中F列，執(zhí)行“編輯→選擇性粘貼”命令，打開“選擇性粘貼”對話框，選中其中的“數(shù)值”選項，按下“確定”按鈕，E列的內(nèi)容（不是公式）即被復制到F列中。4.將B、C、D、E列刪除，完成合并工作。提示：完成第1、2步的操作，合并效果已經(jīng)實現(xiàn)，但此時如果刪除B、C、D列，公式會出現(xiàn)錯誤。故須進行第3步操作，將公式轉(zhuǎn)換為不變的“值”。十三、快速打印學生成績條常有朋友問“如何打印成績條”這樣的問題，有不少人采取錄制宏或VBA的方法來實現(xiàn)，這對于初學者來說有一定難度。出于此種考慮，我在這里給出一種用函數(shù)實現(xiàn)的簡便方法。此處假定學生成績保存在Sheet1工作表的A1至G64單元格區(qū)域中，其中第1行為標題，第2行為學科名稱。1.切換到Sheet2工作表中，選中A1單元格，輸入公式：=IF（MOD（ROW（），3）=0，″″，IF（0MOD?ROW（），3（=1，sheet1！A$2，INDEX（sheet1！$A：$G，INT（（（ROW（）+4）/3）+1），COLUMN（））））。2.再次選中A1單元格，用“填充柄”將上述公式復制到B1至G1單元格中；然后，再同時選中A1至G1單元格區(qū)域，用“填充柄”將上述公式復制到A2至G185單元格中。至此，成績條基本成型，下面簡單修飾一下。3.調(diào)整好行高和列寬后，同時選中A1至G2單元格區(qū)域（第1位學生的成績條區(qū)域），按“格式”工具欄“邊框”右側(cè)的下拉按鈕，在隨后出現(xiàn)的邊框列表中，選中“所有框線”選項，為選中的區(qū)域添加邊框（如果不需要邊框，可以不進行此步及下面的操作）。4.同時選中A1至G3單元格區(qū)域，點擊“常用”工具欄上的“格式刷”按鈕，然后按住鼠標左鍵，自A4拖拉至G186單元格區(qū)域，為所有的成績條添加邊框。按“打印”按鈕，即可將成績條打印出來。十四、Excel幫你選函數(shù)在用函數(shù)處理數(shù)據(jù)時，常常不知道使用什么函數(shù)比較合適。Excel的“搜索函數(shù)”功能可以幫你縮小范圍，挑選出合適的函數(shù)。執(zhí)行“插入→函數(shù)”命令，打開“插入函數(shù)”對話框，在“搜索函數(shù)”下面的方框中輸入要求（如“計數(shù)”），然后單擊“轉(zhuǎn)到”按鈕，系統(tǒng)即刻將與“計數(shù)”有關的函數(shù)挑選出來，并顯示在“選擇函數(shù)”下面的列表框中。再結合查看相關的幫助文件，即可快速確定所需要的函數(shù)。十五、同時查看不同工作表中多個單元格內(nèi)的數(shù)據(jù)有時，我們編輯某個工作表（Sheet1）時，需要查看其它工作表中（Sheet2、Sheet3……）某個單元格的內(nèi)容，可以利用Excel的“監(jiān)視窗口”功能來實現(xiàn)。執(zhí)行“視圖→工具欄→監(jiān)視窗口”命令，打開“監(jiān)視窗口”，單擊其中的“添加監(jiān)視”按鈕，展開“添加監(jiān)視點”對話框，用鼠標選中需要查看的單元格后，再單擊“添加”按鈕。重復前述操作，添加其它“監(jiān)視點”。以后，無論在哪個工作表中，只要打開“監(jiān)視窗口”，即可查看所有被監(jiān)視點單元格內(nèi)的數(shù)據(jù)和相關信息。十六、為單元格快速畫邊框在Excel2002以前的版本中，為單元格區(qū)域添加邊框的操作比較麻煩，Excel2002對此功能進行了全新的拓展。單擊“格式”工具欄上“邊框”右側(cè)的下拉按鈕，在隨后彈出的下拉列表中，選“繪圖邊框”選項，或者執(zhí)行“視圖→工具欄→邊框”命令，展開“邊框”工具欄。單擊工具欄最左側(cè)的下拉按鈕，選中一種邊框樣式，然后在需要添加邊框的單元格區(qū)域中拖拉，即可為相應的單元格區(qū)域快速畫上邊框。提示：①如果畫錯了邊框，沒關系，選中工具欄上的“擦除邊框”按鈕，然后在錯誤的邊框上拖拉一下，就可以清除掉錯誤的邊框。②如果需要畫出不同顏色的邊框，可以先按工具欄右側(cè)的“線條顏色”按鈕，在隨后彈出的調(diào)色板中選中需要的顏色后，再畫邊框即可。③這一功能還可以在單元格中畫上對角的斜線。十七、控制特定單元格輸入文本的長度你能想象當你在該輸入四位數(shù)的單元格中卻填入了一個兩位數(shù)，或者在該輸入文字的單元格中你卻輸入了數(shù)字的時候，Excel就能自動判斷、即時分析并彈出警告，那該多好啊!要實現(xiàn)這一功能，對Excel來說，也并不難。例如我們將光標定位到一個登記“年份”的單元格中，為了輸入的統(tǒng)一和計算的方便，我們希望“年份”都用一個四位數(shù)來表示。所以，我們可以單擊“數(shù)據(jù)”菜單的“有效性”選項。在“設置”卡片“有效性條件”的“允許”下拉菜單中選擇“文本長度”。然后在“數(shù)據(jù)”下拉菜單中選擇“等于”，且“長度”為“4”。同時，我們再來到“出錯警告”卡片中，將“輸入無效數(shù)據(jù)時顯示的出錯警告”設為“停止”，并在“標題”和“錯誤信息”欄中分別填入“輸入文本非法!”和“請輸入四位數(shù)年份?！弊謽?。很顯然，當如果有人在該單元格中輸入的不是一個四位數(shù)時，Excel就會彈出示的警告對話框，告訴你出錯原因，并直到你輸入了正確“樣式”的數(shù)值后方可繼續(xù)錄入。神奇吧?其實，在Excel的“數(shù)據(jù)有效性”判斷中，還有許多特殊類型的數(shù)據(jù)格式可選，比如“文本類型”啊，“序列大小”啊，“時間遠近”啊，如你有興趣，何不自作主張，自己設計一種檢測標準，讓你的Excel展示出與眾不同的光彩呢。十八、成組填充多張表格的固定單元格我們知道每次打開Excel，軟件總是默認打開多張工作表。由此就可看出Excel除了擁有強大的單張表格的處理能力，更適合在多張相互關聯(lián)的表格中協(xié)調(diào)工作。要協(xié)調(diào)關聯(lián)，當然首先就需要同步輸入。因此，在很多情況下，都會需要同時在多張表格的相同單元格中輸入同樣的內(nèi)容。那么如何對表格進行成組編輯呢?首先我們單擊第一個工作表的標簽名“Sheet1”，然后按住Shift鍵，單擊最后一張表格的標簽名“Sheet3”（如果我們想關聯(lián)的表格不在一起，可以按住Ctrl鍵進行點選）。此時，我們看到Excel的標題欄上的名稱出現(xiàn)了“工作組”字樣，我們就可以進行對工作組的編輯工作了。在需要一次輸入多張表格內(nèi)容的單元格中隨便寫點什么，我們發(fā)現(xiàn)，“工作組”中所有表格的同一位置都顯示出相應內(nèi)容了。但是，僅僅同步輸入是遠遠不夠的。比如，我們需要將多張表格中相同位置的數(shù)據(jù)統(tǒng)一改變格式該怎么辦呢?首先，我們得改變第一張表格的數(shù)據(jù)格式，再單擊“編輯”菜單的“填充”選項，然后在其子菜單中選擇“至同組工作表”。這時，Excel會彈出“填充成組工作表”的對話框，在這里我們選擇“格式”一項，點“確定”后，同組中所有表格該位置的數(shù)據(jù)格式都改變了。十九、改變文本的大小寫在Excel中，為表格處理和數(shù)據(jù)運算提供最強大支持的不是公式，也不是數(shù)據(jù)庫，而是函數(shù)。不要以為Excel中的函數(shù)只是針對數(shù)字，其實只要是寫進表格中的內(nèi)容，Excel都有對它編輯的特殊函數(shù)。例如改變文本的大小寫。在Excel2002中，至少提供了三種有關文本大小寫轉(zhuǎn)換的函數(shù)。它們分別是：“=UPPER（源數(shù)據(jù)格）”，將文本全部轉(zhuǎn)換為大寫；“=LOWER（源數(shù)據(jù)格）”，將文本全部轉(zhuǎn)換成小寫；“=PROPER（源數(shù)據(jù)格）”，將文本轉(zhuǎn)換成“適當”的大小寫，如讓每個單詞的首字母為大寫等。例如，我們在一張表格的A1單元格中輸入小寫的“excel”，然后在目標單元格中輸入“=UPPER（A1）”，回車后得到的結果將會是“EXCEL”。同樣，如果我們在A3單元格中輸入“mr.weiwei”，然后我們在目標單元格中輸入“=PROPER（A3）”，那么我們得到的結果就將是“Mr.Weiwei”了。二十、提取字符串中的特定字符除了直接輸入外，從已存在的單元格內(nèi)容中提取特定字符輸入，絕對是一種省時又省事的方法，特別是對一些