先进制造工艺、方法、装备

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,S-863先,进,进制,造,造工,艺,艺、,方,方法,与,与装,备,备主,题,题,CIMS,系,系列,讲,讲座,选题,准,准则,对国,民,民经,济,济持,续,续发,展,展的,意,意义,对技,术,术发,展,展的,意,意义,对产,业,业发,展,展的,意,意义,实施,的,的可,行,行性,领域,布,布局,先进,制,制造,与,与自,动,动化,技,技术,领,领域,（,（图1）,S-863,先进,制,制造,与,与自,动,动化,领,领域,背,背景,S-863先,进,进制,造,造工,艺,艺、,方,方法,与,与装,备,备主,题,题,项,项,目,目,建,建,议,议,引,言,言,现状,与,与趋,势,势,主题,布,布局,目,标,标,立题,原,原则,措,施,施,经,费,费,预期,效,效果,引,言,言,制造,业,业是,国,国民,经,经济,的,的基,础,础，,工,工艺,与,与装,备,备是,制,制造,业的,基,基础,。,。,工业,发,发达,国,国家极为,重,重视工艺,与,与装,备,备问,题,题,美国,的,的装,备,备制,造,造业,也,也呈,现,现衰,退,退若,干,干年,(,图2,）,，但几,年,年前,，,，美国,人,人就,醒,醒悟,了,了，他们,已,已把,制,制造,业,业、把工,艺,艺与,装,装备,视,视为,与,与基,础,础科,学,学、,国,国家,安,安全,、,、健康、,社,社会,福,福利,（,（美,国,国历,来,来极,为,为重,视,视的,领,领域,）,）一样重,要,要。,21,世,世纪,中,中装,备,备制,造,造应,是,是中国,与,与发,达,达国,家,家竞,争,争的,主要,领,领域之一,。,。,Figure1-DeclineofU.S.MachineToolIndustry,from,“OverviewofResearchandTechnologyDevelopmentof,MachineToolSystemintheUnitedStates,”,”,(JayLeeandBruceKramer),Percent,ofworld,production,197619781980198219841986198819901992,30,25,20,15,10,5,0,JapanGermanyU.S.Italy,U.S.is,number1,U.S.is,distant4th,美国,人,人的,认,认识,（,from,“,“UnitManufacturingProcess”,）,）,我们,（,（指,美,美国,）,）在,相,相对,生,生产,率,率增,长,长方,面,面的,衰,衰退,可,可以,追,追溯,至,至我,们,们对,制,制造,领,领域,中,中人,力,力、,研,研究,及,及研,究,究成,果,果的,转,转化,等,等方,面,面的,投,投入,不,不足,。,。没有,任,任何,事,事情,比,比改,造,造制,造,造能,力,力对,我,我们,的,的生,活,活水,准,准产,生,生更,大,大的,长,长期,影,影响,。,。除非,，,，我,们,们作,为,为一,个,个国,家,家，,把,把制,造,造视,为,为与,基,基础,科,科学,、,、健,康,康、,社,社会,福,福利,、,、国,家,家安,全,全等,一,一样,重,重要,，,，否则,我,我们,不,不能,获,获得,足,足够,的,的资,源,源以,提,提高,我,我们,的,的生,活,活水,准,准。,美国,人,人的,认,认识,（,from,“,“UnitManufacturingProcess”,）,）,一个,国,国家如果,不,不能,生,生产,好,好的,东,东西，最终其,公,公民会失,去,去很多就,业,业机会，,而,而且其公,民,民会发现,他,他们工作的质,量,量和生活,水,水平水准,都,都会随之,下,下降。,工艺装备,工,工业在经,济,济中扮演,独,独一无二,的,的角色。,它,它为经济,中,中的所有,其,其它制造,业,业提供工,具,具，即使,劳,劳动者的,教,教育、运,筹,筹管理、,交,交通、通,讯,讯等都使,生,生产力增,长,长，但归根结底,，,，好的工,艺,艺装备业,的,的影响差,不,不多肯定,超,超过所有,这,这些因素,的,的影响。,多项研究,（,（如National ResearchCouncil）,把,把工艺与,装,装备置于工业研究,最,最重要领,域,域的前列。,引,言,言,相对于发,达,达国家，我国的装,备,备业在进,一,一步衰退,，,，,我国的工,艺,艺水平在,相,相对下降,。,。,中国可不,能,能听任装备制造业,衰,衰退若干,年,年。,中国不能,重,重蹈东南亚某,些,些国家的覆,辙,辙。,中国作为,一,一个大国,不,不能没有,自,自己的装,备,备制造业,，,，不能没有,良,良好的工,艺,艺水平。中国,在工艺与,装,装备方面不能再贻,误,误时机。,中国不能听任发达国家,仅,仅把一些劳动密集,型,型的、易,污,污染环境的制造业,转,转移到中,国,国。,引,言,言,中国是一,个,个人口巨,型,型国家。,如,如果我们,的,的装备制造业继续下滑,，,，非但影响,国,国民经济,和,和人民生,活,活水平，而,且,且由此而,导,导致的大,批,批失业将,会,会成为严重的社会问题,。,。,我们要有,所,所为有所,不,不为，而,工,工艺与装,备,备恰恰是不能不为,的,的领域。,绝不是危,言,言耸听！,现状与趋,势,势,国外现状,宏观计划,技术与研,究,究现状,美国研究,现,现状一瞥,技术现状,举,举例,国内现状,工艺与装,备,备现状,R&D现,状,状,R&D趋,势,势与特点,宏观计划,NGM，由美国NSF、NIST、DOD、DOE组,织,织，1995年开,始,始，1997年完,成,成。有100多人,参,参与，包,括,括工业界,、,、学术界,、,、政府机,构,构的专家,人,人士。计,划,划包含10个方面,，,，特别强调,下,下一代的,制,制造工艺,及,及装备（,Next-generationManufacturing ProcessesandEquipment,）为十大,关,关键技术,之,之一，指出下一代制,造,造工艺及,装,装备应该是用,制,制造科学,为,为知,识基础的,可,可重组、,规,规模可变,化,化,及经济合,理,理的制造,工,工艺与装,备,备。,宏观计划,UnitManufacturing Process，由Research CommitteeNationalResearch Council 组织,，,，有15,人,人参与，,从,从1991年开始,，,，1993年完成,。,。,德国制造2000,计,计划,日本的智,能,能制造技,术,术计划（IMS,）,）,韩国的高,级,级先进技,术,术国家计,划,划（G-7,计,计划）,技术与研,究,究现状,美国研究,现,现状一瞥,MTAMRI（Machine ToolAgile ManufacturingResearchInstitute）是,一,一个跨大,学,学的从事,工,工艺与装,备,备的合作,研,研究组织,，,，主要目,的,的在于促,进,进合作研,究,究、技术,集,集成、技,术,术转移、,与,与工业界,及,及政府的,对,对话等。MTAMRI得到,了,了美国NSF的有,力,力支持。,佛罗里达,大,大学Tlusty,为,为首的,MachineToolResearch Center,NACMATT( National CoalitionforMachine, Tool Technology ),包,包括23,个,个工业界成员,、,、大学、,国,国家实验,室,室等，是,以,以University of Illinois at Urbana,Champaign为首，94年建,立,立。,Machining Research Program at UniversityofKentucky,ledby Prof.Jawahir,To become aleadingresearchgroup,providea strongscientificfoundation for the generation and application ofnewknowledge in machiningprocesses.,技术与研,究,究现状,美国研究,现,现状一瞥,技术与研,究,究现状,美国研究,现,现状一瞥,Center for GrindingResearch&Development( UniversityofConnecticut),加州伯克,利,利大学MOSAIC（Machine, ToolOpenSystemAdvancedController）,sensor feedback,computer-aided set-up,touch-trigger probe,automatic compensation,技术与研,究,究现状,美国研究,现,现状一瞥,MIT,实时监控,铸,铸造中凝,固,固现象，J. H. Chun,用X射线CT系统,产,产生二维image，其成,像,像乃物体,的,的密度映,射,射。,（得到NSF资助,后,后，使他,们,们又获得,了,了工业界,的,的资助）,高精度、,磁,磁悬浮定,位,位系统（,轴,轴承定位,）,）,轴向：15nm,横,横向,：,：3nm,自补偿线,性,性静压轴,承,承,技术与研,究,究现状,技术现状,举,举例,工 艺,精密成型,高速切削,硬切削,装 备,刀具,机床,控 制,过程控制,数控系统,工 艺,精密成型,日本等工,业,业发达国,家,家采用温,精,精锻技术,生产形状,极,极为复杂,且,且精度要,求,求又高的,轿,轿车等速,万,万向节壳,体,体及星形,套,套等关键,零,零件，有,的,的部分直,接,接达到最,终,终尺寸精,度,度及表面,光,光洁度要,求,求。,工 艺,高速切削,机床主轴最高,转,转速可达40,000r/min，,最,最大输出,功,功率为45kW。进给系统,采,采用,滚珠丝杠,：,： 快速,进,进给达4060m/min,直线电机,：,： 快速,进,进给达76m/min,美国Cincinnati, 美国Ingersoll，日本,的,的牧野、,意,意大利Rambaudi等,公,公司之：,标准主轴,转,转速配置可以,达,达到8000,10000r/min,可选20,000r/min以下的,主,主轴单元,已,已商品化,工 艺,高速切削,美国Ingersoll的HVM800高速加工,中,中心,采用了液,体,体动、静,压,压轴承，,主,主轴转速,达,达,20,000r/min,在X、Y,、,、Z轴上,使,使用永磁式直,线,线电机，,进给最高,速,速度达到76.2m/min。,瑞士Mikron,的,的HSM700高速铣床,主轴转速42,000r/min，快速进,给,给40m/min,工 艺,高速切削,意大利Vigolzone,的,的高速卧,式,式加工中,心,心,三轴采,用,用直线电,机,机，进给速,度,度三轴,均,均达70m/min，加速,度,度达1g。,NCMT公司,的,的BIG +PLUSspindleholdingssystem,主轴转,速,速达40,000rev/min。,IBAG公司,高,高速主,轴,轴使粗,铣,铣比普,通,通快5倍，最高,速,速可达200,000 rpm。,工 艺,高速切,削,削,模具制,造,造领域,中,中，,高速切,削,削减少,了,了加工,工,工序，,将,将切削速,度,度提高5-10倍，并改善,铣,铣削复,合,合表面,的,的表面,质,质量。,大的轴,加,加速度,确,确保轨,迹,迹精度,，,，高速切,削,削必须,有,有相应,的,的进给,量,量。,硬度在46-60HRC之,间,间工件,以铣削代,电,电火花,加,加工。,工 艺,高速切,削,削,快速移,动,动几年,前,前不足10m/min,现,已,已达40m/min。,主轴速,度,度10,00012,000rpm已成为,标,标准,在高速,和,和低速,情,情况下,都,都能传递大,的,的扭矩,德国WZL/RWTH的Dyna-M,型,型3轴,铣,铣床,主轴转,速,速19,000r/min，电机15KW,进给速,度,度90m/min，加速度1.5g,工 艺,硬切削,硬车削,是,是把淬,硬,硬钢（HRC55,）,）的车,削,削作为,最,最终加,工,工或精,加,加工的,加,加工方,法,法。以车代,磨,磨，加,工,工效率,比,比磨削,加,加工高34,倍,倍。,硬车削,中,中产生,的,的大部,分,分热量,被,被切屑,带,带走，,从,从而使,零,零件获,得,得良好的,整,整体加,工,工精度,。,。,硬车削,设,设备投,资,资少，适合柔,性,性生产,需,需求。,车,车床投,资,资是磨,床,床的1/31/2,。,。硬切,削,削不需,特,特殊设,备,备。,装 备,刀具,SGS,公,公司的高速铣,削,削刀（镀层Ti-Namite），线速度,可,可达400m/min，加工硬,度,度达HRC60，甚至可,以,以在干切削,条,条件下进行,切,切削。,Horn GmbH,之,之Super miniboring toolinsert,可镗2mm直,径,径孔。,Stocdon 陶,瓷,瓷刀片可在100200m/min,和,和0.50.7mm/rev,的,的条件,下,下加工,镍,镍基合,金,金，此,种,种速度,比,比通常,硬,硬质合,金,金快5倍，进给量,大,大2倍。,装 备,刀具,可转位,的,的涂层,刀,刀片（镀层,为,为TiC,TiN, CrC,CrN,Al2O3）, 提,高,高了刀,具,具的耐,磨,磨性和,韧,韧性，,可,可提高刀,具,具寿命610倍。,美国肯,纳,纳公司,的,的KC990,刀,刀片,日本三,菱,菱公司,的,的UC6010刀片,德国的HSK,和,和美国,的,的KM,工,工具系,统,统使用短锥空,心,心刀柄,，,，接触刚,性,性好，,夹,夹紧可,靠,靠，传,递,递转矩,大,大，重复定,位,位精度,高,高达0.001mm0.0025mm,。,。,装 备,刀具,Sandvik Coromant 的U钻钻削的,孔,孔深达45倍,孔,孔径，将钻,削,削生产率,提,提高了300%。,Coromant刀,具,具的寿,命,命大约300500零件/刃,用可转,位,位刀片,进,进行高,速,速镗削,，,，不仅,缩,缩短加,工,工时间,，,，并能,获,获得更,好,好的工,件,件质量,。,。,日本九州大,学,学工程部智,能,能机械工程,系,系开发了激光引导式,深,深孔加工方,法,法,用于深径比,：,：10002000,的,的深孔高精度,加,加工,装 备,刀具,德国维克高精度静压,膨,膨胀式刀具,夹,夹头,用于深孔钻,减少刀具磨,损,损、换刀次,数,数和废品率,刀具寿命延,长,长2倍,聚晶立方氮,化,化硼（PCBN,）,）刀具用于先进切削工艺研,究,究,PCBN刀,具,具材料具有,很,很高的硬度,、,、耐磨性（比硬质合,金,金和陶瓷更,高,高）、热稳,定,定性、高温硬度、低,的,的摩擦系数,等,等。,装 备,刀具,PCBN刀,具,具用于先进,切,切削工艺,最适合于铸,铁,铁、淬硬钢,等,等材料的高速切削加,工,工，高速下,刀,刀具的寿命,反,反而越高。,用于硬态切削,以车代磨，,对,对淬硬件（55HRC,以,以上）,精加工,可,提,提高加工柔,性,性无须加切,削,削液。,当工件硬度,高,高于40HRC后，刀,具,具寿命,随工件硬度,增,增加而增加,。,。,用于干切削,用于自动化,及,及难加工材料,的,的加工,装 备,机床,高速,降低非切削,时,时间（快速,定,定位，quick chip-to-chip tool change，降,低,低托盘交换,时,时间）,增加金属除,去,去率（高速主轴,，,，新刀具设,计,计，coating,材,材料）。现,在,在，金属除,去,去率已比几,年,年前提高了210倍。,柔性,法国Renault的,超,超高速切削,加,加工中心（HSC）易,集,集成到自动,化,化加工线中,。,。,装 备,机床,Reliable,unattendedmachining, 高切,削,削率（coolant, flow andchopremoval ）,机床检测系,统,统的精度、,可,可靠性,国外系统中,多,多选用双频激光干,涉,涉仪作为检测元,件,件,提高机床效,率,率的雷尼绍测头,序前、序中,、,、序后,自动补偿,Powerful,and user friendly controls,装 备,机床,功能部件,轴承与主轴,单,单元,瑞士Ibag制造的采,用,用磁悬浮轴承的主轴单元,，,，其主轴转,速,速可到20,00040,000r/min。,德国KAPP公司采用,的,的磁浮轴承砂轮主轴的,转,转速达到60,000r/min。,气浮轴承的主轴单元,的,的主轴转速,最,最高可达150,000r/min以上，但输出扭矩,和,和输出功率,较,较小，主要,用,用于零件的,光,光整加工。,装 备,机床,功能部件,直线电机（linemotor）在机床,上,上的应用,直线电机与,滚,滚珠丝杠相,比,比，其加速度约为滚珠丝,杠,杠的1020,倍,倍，速度为滚珠丝杠,的,的34倍。,德国西门子,（,（IFNI,）,）的直线电,机,机最大进给速,度,度可达200m/min，最大推力达6600N,，,，最大位移,为,为504mm。,适用于高速,铣,铣床、曲轴,车,车床、超精,密,密车床、磨,床,床及激光加,工,工机床等。,控 制 ,过程控制,美国Setpoint,公,公司之IDCOM-M,AspenTech公,司,司之DMCplus,法国Adersa 公,司,司之PFC,控,控制器,德国之SOFT PLC软件,控 制 ,数控系统,美国国家与,企,企业共同R&D开放式NC系统,国家制造科,学,学中心（NCMS）和,美,美国空军联,合,合会提出了NGC（Next GenerationController,）,）计划，并拨款1亿,美,美元组织进,行,行开放式数,控,控系统体系,研,研究，提出,了,了“开放式体,系,系结构标准,（,（SOSAS）”。,1995年,在,在NGC的,指,指导下，转,入,入工业开发,并,并由美国GM、Ford和Chrysler,三,三大公司进,一,一步联合进,行,行“开放式、,模,模块化体系,结,结构控制器,（,（OMAC,）,）”计划，以开发具有,开,开放式体系,结,结构的控制,器,器，以降低,控,控制系统的,投,投资成本和,维,维护费用。,控 制 ,数控系统,在欧洲，OSACA（OpenSystem Architecturefor Controls withinAutomationSystem）计划于1992,年,年启动，其,主,主要目标是,制,制定一个独,立,立于控制开,发,发商的开放,式,式控制系统,的,的体系结构,规,规范，以减,少,少新产品的,上,上市时间，,提,提高控制系,统,统的柔性，,从,从而提高欧,洲,洲机床生产,商,商和控制开,发,发商在世界,市,市场上的竞,争,争能力。,控 制 ,数控系统,日本开放式NC系统的,发,发展动向,以国际机器,人,人工厂自动,化,化技术中心,（,（IROFA）为首开展,研,研究工作，成立开放式CNC委员,会,会。,1995年,，,，由三菱等14家公司,联,联合进行OSEC（OpenSystem Environment for Controller）计划，旨在,开,开发基于PC平台，采,用,用PC+运,动,动控制卡的方,案,案，开发具,有,有高性能价,格,格比的开放式新一代,数,数控系统。,日,日本将开放,式,式数控技术,称,称之为机械制造技,术,术的第三次,革,革命。,控 制 ,数控系统,Ford公,司,司正在研制Ford2000系,统,统,实现数据一元化,、,、标准化、,通,通用化、高,效,效化,使系统成本,降,降低23，交货期缩短33,FANUC,公,公司和富士,通,通公司于合,作,作开发,个人计算机NC系统，其特点是：,用户改造自,由,由度扩大,个人计算机,的,的硬件、软,件,件可以活用,与过去NC,系,系统有连续,性,性、互换性,提高可靠性,国内现状,工艺与装备,现,现状,我国机床工,具,具产品具有,世,世界80年,代,代中期的水平，少数达,到,到国际90,年,年代初的水,平,平。,1996年,进,进口,额,额：35.52,亿,亿美元（最高峰）,金属切削机,床,床：15.65,亿,亿美元,1997年,进,进口,额,额：22.43,亿,亿美元（降低36.85%）,金属切削机,床,床：9.73亿,美,美元,数控机床：5.42亿,美,美元,国内现状,工艺与装备,现,现状,1997年,出,出口额,：,：5.48亿,美,美元（增长12.29%）,金属切削机,床,床：2.27亿,美,美元,对比：,1996年,全,全球机床的,产,产值：350亿美,元,元,17个主要,机,机床生产国,出,出口总额：216亿美,元,元,国内现状,R&D现状,与国外R&D相比，国,内,内在工艺与,装,装备方面的投入明显不,足,足，很,多,多大,学,学在,这,这方,面,面的,研,研究,基,基本,没,没落,。,。当,然,然，国内,少,少数,高,高校,院,院所进行,了,了一,些,些关,于,于工,艺,艺与,装,装备,的,的有,意,意义,的,的研,究,究，,取,取得,了,了一,些,些成,绩,绩，,如,如清,华,华大,学,学的,成,成型,加,加工,技,技术,，,，国,防,防科,大,大、,哈,哈工,大,大的,超,超精,密,密加,工,工技,术,术，,华,华中,理,理工,大,大学,的,的激,光,光加,工,工技,术,术.,R&D趋,势,势与,特,特点,在21世,纪,纪，,工,工艺,与,与装,备,备技,术,术的,发,发展,将,将体,现,现,在高,精,精度,、,、高,效,效率,、,、低,成,成本,、,、高,柔,柔性,、,、智,能化,和,和洁,净,净化,等,等几,个,个方,面,面。,R&D趋,势,势与,特,特点,重视,先,先进,的,的基,本,本制,造,造工,艺,艺与,特,特种,工,工艺,的,的研,究,究,一些,基,基本,的,的工,艺,艺手,段,段，,如,如切,削,削、,铸,铸造,、,、锻,造,造、,焊接,和,和热,处,处理,等,等。,涉及,工,工艺,的,的材,料,料和,工,工具,的,的特,性,性、,环,环境,的,的影,响,响,及它,们,们之,间,间相,互,互作,用,用机,理,理,R&D趋,势,势与,特,特点,用系,统,统的,观,观点,进,进行,工,工艺,及,及装,备,备的,研,研究,工艺,之,之间,、,、工,艺,艺与,装,装备,之,之间,、,、材,料,料特,性,性与,加,加工,性,性能,之,之间,、,、工,艺,艺装,备,备之,间,间的,密,密切,联,联系,。,。,开放,式,式的,控,控制,系,系统,结,结构,，,，能,集,集成,到,到特,定,定的,制,制造,环,环境,。,。,利用,信,信息,等,等新,技,技术,开,开展,工,工艺,及,及装,备,备研,究,究,利用,信,信息,技,技术,，,，计,算,算机,技,技术,智能,系,系统,，,，新,型,型NC系,统,统,R&D趋,势,势与,特,特点,重视,使,使能,技,技术,的,的研,究,究,研究,材,材料,加,加工,特,特性,的,的方,法,法,建模,与,与仿,真,真技,术,术,传感,与,与测,量,量、,补,补偿,技,技术,适应,相,相关,技,技术,的,的发,展,展,工艺,与,与装,备,备技,术,术应,适,适应,某,某些,相,相关,技,技术,的,的发,展,展，,如,如一,些,些新,的,的或,难,难加,工,工材,料,料（,如,如陶,瓷,瓷、,钛,钛铝,合,合金,等,等）,的,的加,工,工。,满足CIM、,敏,敏捷,制,制造,需,需要,的,的装,备,备（如可,重,重组,制,制造,装,装备,）,）。,主,题,题,布,布,局,局,先进,制,制造,工,工艺,和,和方,法,法,先进,制,制造,装,装备,工艺,与,与装,备,备控,制,制,先进,制,制造,工,工艺,和,和方,法,法,先进,基,基本,制,制造,工,工艺,先进,基,基本,制,制造,工,工艺,的,的机,理,理（如,加,加工,过,过程,中,中材,料,料微,结,结构,的,的变,化,化）,精密,、,、超,精,精密,加,加工,的,的机,理,理,高速,加,加工,机,机理（如,切,切削,速,速度,与,与切,削,削温,度,度、,切,切削,力,力、,切,切屑,形,形成,的,的关,系,系，,高,高速,切,切削,对,对刀,具,具寿,命,命的,影,影响,等,等）,新型,的,的工,艺,艺方,法,法（如,新,新的,成,成形,方,方法,、,、硬,切,切削,等,等）,绿色,工,工艺（如,无,无污,染,染切,削,削液,和,和磨,削,削液,、,、干,切,切削,）,）,工艺,数,数据,库,库的,建,建立（数,据,据库,的,的内,容,容主,要,要,包括,加,加工,质,质量,与,与工,艺,艺条,件,件的,对,对应,关,关系,）,）,先进,制,制造,工,工艺,和,和方,法,法,特种,加,加工,工,工艺,高能,束,束流,加,加工,原,原理,，,，其中,重,重要,的,的是,激,激光,加,加工,和,和电,加,加工,工,工艺,原,原理,。,。,束流,与,与材,料,料的,作,作用,机,机理,激光,加,加工CAD/CAPP/CAM,一,一体,化,化技,术,术,束流,加,加工,的,的工,艺,艺质,量,量保,证,证体,系,系，包括,工,工艺,参,参数,优,优化,和,和束,流,流加,工,工（,包,包括,切,切割,、,、焊,接,接、,表,表面,处,处理,）,）集,成,成化,测,测量,控,控制,技,技术,等,等。,激光,辅,辅助,加,加工,工,工艺,的,的机,理,理,先进,制,制造,工,工艺,和,和方,法,法,制造,工,工艺,的,的使,能,能技,术,术,材料,加,加工,特,特性,的,的研究,方,方法（包,括,括实,验,验方,法,法的,研,研究,、,、材,料,料特,性,性数,据,据库,的,的建,立,立）,建模,与,与仿,真,真,加工,过,过程,的,的力,学,学模,型,型及,可,可视,化,化仿,真,真,先进,制,制造,工,工艺,和,和方,法,法,先进,工,工装,先进,刀,刀具,和,和刀,具,具材,料,料的,研,研究（如,硬,硬质,合,合金,涂,涂层,刀,刀片,、,、可,转,转位,刀,刀片,、,、立,方,方氮,化,化硼,（,（CBN,）,）、,陶,陶瓷,刀,刀具,等,等）,复杂,刀,刀具,的,的刃,磨,磨方,法,法及,设,设备,适应,柔,柔性,生,生产,和,和敏,捷,捷制,造,造的,夹,夹具,系,系统,切削,参,参数,与,与加,工,工性,能,能的,关,关系,超硬,耐,耐磨,长,长寿,命,命刀,具,具材,料,料和,磨,磨料,磨,磨具,刀具,监,监控（包,括,括加,工,工过,程,程中,刀,刀具,状,状,态检,测,测及,破,破损,预,预测,）,）,先进,制,制造,装,装备,常用,的,的关,键,键装,备,备,针对,通,通用,的,的关,键,键自,动,动化,加,加工,设,设备,，,，某,些,些支,柱,柱产,业,业的,关键,零,零件,加,加工,的,的自,动,动化,专,专用,设,设备,，,，和,基,基于,新,新工,艺,艺、,新方,法,法的,装,装备,（,（如,快,快速,原,原型,系,系统,、,、并,联,联机,床,床等,）,）。,系统,总,总体,设,设计,和,和模,块,块化,设,设计,技,技术,控制,系,系统,的,的标,准,准化,、,、可,靠,靠性,与,与质,量,量保,证,证,新型,专,专用,自,自动,化,化设,备,备的,工,工艺,原,原理,、,、,控制,方,方法,及,及关,键,键技,术,术,先进,制,制造,装,装备,特种,加,加工,装,装备,包括,激,激光,加,加工,、,、电,加,加工,（,（EDM,）,）及,其,其它,高,高能,束流,加,加工,装,装备,柔性,激,激光,加,加工,单,单元,与,与系,统,统的,设,设计,高,能,能,束,束,流,流,加,加,工,工,设,设,备,备,及,及,其,其,功,功,能,能,部,部,件,件,的,的,精,精,度,度,与,与,性,性,能,能,的,的,研,研,究,究,高,能,能,束,束,流,流,加,加,工,工,设,设,备,备,关,关,键,键,零,零,部,部,件,件,的,的,设,设,计,计,先,进,进,制,制,造,造,装,装,备,备,精,密,密,、,、,超,超,精,精,密,密,加,加,工,工,系,系,统,统,精,密,密,、,、,超,超,精,精,密,密,加,加,工,工,设,设,备,备,及,及,其,其,功,功,能,能,部,部,件,件,的,的,精,精,度,度,与,与,性,性,能,能,的,的,研,研,究,究,超,精,精,密,密,加,加,工,工,设,设,备,备,结,结,构,构,稳,稳,定,定,性,性,的,的,研,研,究,究,超,精,精,密,密,机,机,床,床,运,运,动,动,精,精,度,度,的,的,检,检,测,测,和,和,分,分,析,析,加,工,工,精,精,度,度,在,在,线,线,检,检,测,测,与,与,多,多,因,因,素,素,误,误,差,差,补,补,偿,偿,技,技,术,术,高,精,精,度,度,长,长,行,行,程,程,微,微,位,位,移,移,装,装,置,置,的,的,研,研,究,究,，,，,（,如,如,精,精,密,密,长,长,丝,丝,杠,杠,）,）,超,精,精,密,密,加,加,工,工,中,中,防,防,振,振,技,技,术,术,的,的,研,研,究,究,先,进,进,制,制,造,造,装,装,备,备,高,速,速,、,、,超,超,高,高,速,速,加,加,工,工,系,系,统,统,高,速,速,、,、,超,超,高,高,速,速,切,切,削,削,机,机,理,理,的,的,研,研,究,究（,如,如,高,高,速,速,切,切,削,削,过,过,程,程,中,中,切,切,屑,屑,成,成,形,形,机,机,理,理,等,等,）,）,高,速,速,加,加,工,工,设,设,备,备,及,及,其,其,功,功,能,能,部,部,件,件,的,的,研,研,究,究（,如,如,大,大,功,功,率,率,高,高,速,速,主,主,轴,轴,单,单,元,元,、,、,磁,磁,悬,悬,浮,浮,以,以,及,及,动,动,静,静,压,压,气,气,浮,浮,、,、,液,液,压,压,高,高,速,速,主,主,轴,轴,轴,轴,承,承,等,等,）,）,高,速,速,加,加,工,工,设,设,备,备,的,的,进,进,给,给,驱,驱,动,动,系,系,统,统,的,的,研,研,究,究（,如,如,高,高,加,加,减,减,速,速,直,直,线,线,进,进,给,给,电,电,机,机,的,的,研,研,制,制,与,与,应,应,用,用,）,）,高,速,速,加,加,工,工,设,设,备,备,结,结,构,构,优,优,化,化,设,设,计,计,高,速,速,加,加,工,工,中,中,心,心,的,的,换,换,刀,刀,技,技,术,术,先进制,造,造装备,可重组,的,的生产,设,设备及,系,系统,基于网,络,络的远,程,程控制,建立敏,捷,捷生产,单,单元或,系,系统的,动,动态重,构,构,模块化,、,、可重,组,组的自,动,动化设,备,备,敏捷生,产,产单元,或,或系统,内,内作业,调,调度,敏捷生,产,产单元,或,或系统,的,的物料,传,传输手,段,段,模块重,组,组,先进制,造,造装备,先进功,能,能部件,技,技术,主轴、,导,导轨、,位,位移机,构,构（微位,移,移机构,，,，线性,位,位移机,构,构）、,工,工作台,及,及定位,部,部件等,关,关键单,元,元的结,构,构设计,及,及机电,控,控制,精密位,移,移单元,技,技术（如利,用,用力、,热,热、磁,、,、机电,耦,耦合等,原,原理的,精,精密微,位,位移机,构,构和线,性,性位移,单,单元）,精密角,度,度传感,器,器技术（如高,精,精度CNC数,控,控分度,头,头）,精密、,超,超精密,轴,轴承的,设,设计与,应,应用研,究,究,先进制,造,造装备,制造装,备,备使能,技,技术,机床动,力,力学（,振,振动、,噪,噪声、,热,热变形,）,）建模,方,方法与,仿,仿真,关键部,件,件（主,轴,轴、床,身,身、工,作,作台）,的,的设计,、,、分析,方,方法及,动,动态仿,真,真,传感技,术,术和在,线,线控制,技,技术,工艺与,装,装备控,制,制,新型NC系统,开放式,数,数控系,统,统的体,系,系结构,的,的研究（如分,层,层的系,统,统平台,，,，模块,化,化结构,功,功能单,元,元，协,调,调工作,控,控制器,等,等）,开放式CNC,系,系统设,计,计（包括,功,功能强,大,大的操,作,作界面,、,、标准,通,通讯方,法,法和标,准,准的数,字,字驱动,接,接口等,，,，实现,基,基于网,络,络和数,据,据库的,设,设计、,加,加工和,管,管理的,信,信息集,成,成）,加工过,程,程数控（ 加,工,工过程,信,信息的,收,收集、,处,处理与,加,加工过,程,程控制,等,等）,智能化,数,数控技,术,术,工艺与,装,装备控,制,制,加工智,能,能控制,加工环,境,境的感,知,知与记,忆,忆方法,和,和实现,技,技术（如对,刀,刀、位,移,移、速,度,度、温,度,度、振,动,动等动,态,态感知,）,）,加工行,为,为的决,策,策和控,制,制方法,和,和实现,技,技术（包括,加,加工行,为,为规范,和,和控制,方,方式的,制,制定）,加工异,态,态的诊,断,断与修,复,复方法,和,和实现,技,技术（主要,为,为异态,现,现象和,起,起因的,定,定位和,修,修复方,式,式）,加工系,统,统的自,组,组织与,自,自学习,能,能力（如对,环,环境和,状,状态变,化,化的自,适,适应能,力,力）,工艺与,装,装备控,制,制,加工过,程,程传感,及,及补偿,控,控制方,法,法与单,元,元,加工误,差,差的在,线,线测量,预测控,制,制模型,运动误,差,差、力,变,变形误,差,差、热,变,变形误,差,差的综,合,合补偿,技,技术,补偿机,构,构的研,制,制,补偿控,制,制单元,与,与机床,控,控制单,元,元的接,口,口技术,工艺与,装,装备控,制,制,流程工,业,业自动,化,化控制,基于先,进,进控制,技,技术的,自,自动化,控,控制设,备,备,基于现,场,场总线,的,的全分,布,布式控,制,制系统,故障诊,断,断与安,全,全保护,技,技术,自动化,设,设备控,制,制系统,仿,仿真技,术,术,工艺与,装,装备控,制,制,自动化,设,设备控,制,制系统,设,设计建,模,模与优,化,化技术,开发通,用,用工业,过,过程控,制,制系统,大,大型辅,助,助设计,软,软件,大型工,业,业过程,标,标准模,块,块化描,述,述方法,计算机,辅,辅助模,型,型化工,具,具,计算机,辅,辅助动,态,态控制,算,算法设,计,计工具,计算机,辅,辅助静,态,态优化,算,算法设,计,计工具,工艺流,程,程动态,仿,仿真工,具,具,建立专,家,家系统,工,工具、,知,知识库,目,标,标,战略目,标,标,立足高起点，寻找,相,相关新,技,技术的,结,结合点,和,和突破口，带动,我,我国制,造,造工艺,及,及装备,技,技术的,发,发展，使我国,部,部分制,造,造工艺,和,和装备,的,的能力,在,在21,世,世纪头,十,十年末,期,期能达,到,到国际,先,先进水,平,平。,目,标,标,主要任,务,务,研制开,发,发出国内急,需,需的、,代,代表21世纪,初,初国际,先,先进水,平,平的先进的,基,基本制,造,造工艺,、,、特种,加,加工工,艺,艺、工,艺,艺及装,备,备的使,能,能技术,、,、高性,能,能自动,化,化制造,设,设备、,具,具有开,放,放结构,的,的新型,智,智能数,控,控系统,、,、有一,定,定适应,范,范围的,在,在线测,量,量与控,制,制单元,、,、高精,度,度的先,进,进功能,部,部件以,及,及能带动,制,制造业,跨,跨跃发,展,展的新,一,一代自动化,控,控制设,备,备。,立题原,则,则,本主题,的,的所有,项,项目都,必,必须在,设,设计开,发,发过程,中,中应用863计,划,划成果及其它,已,已有的,成,成熟的,相,相关技,术,术，尤,其,其是产品设,计,计开发,技,技术。,所有项,目,目必须,有,有明确,的,的企业需,求,求，而且,产,产品项,目,目必须,同,同时有企业的,支,支持。,在产品,转,转入小,批,批量试,生,生产时,，,，以现代管,理,理技术为指导,。,。,所有设,备,备的控,制,制、通,讯,讯应充,分,分考虑集成的需要,。,。,立题原,则,则,技术内,容,容布局,寻找突破口，坚持,有,有所不,为,为才能,有,有所为,的,的原则,。,。,选择需求量,大,大的产,品,品，对一,些,些国内,市,市场大,而,而进口,多,多的产,品,品应优,先,先考虑,立,立项。,优先考,虑,虑对国,家,家支柱,产,产业起,重,重大影,响,响的装,备,备。,优先选,择,择基础,相,相对好,一,一些的,项,项目予,以,以资助,。,。,立题原,则,则,技术内,容,容布局,注意行,业,业的分,布,布，避,免,免项目,过,过分集,中,中在一,、,、两个,行,行业，,但,但以一、,两,两个行,业,业为主,。,。,创新为,主,主，跟,踪,踪为辅,。,。专题每,个,个项目,应,应力求,有,有所创,新,新，赶,超,超国际,先,先进水,平,平；对,一,一些尖,端,端前沿,项,项目，,可,可以跟,踪,踪国外,先,先进技,术,术，力,求,求缩短,差,差距。,措,施,施,遵循S-863的总,体,体指导,思,思想,跨跃发,展,展，开,拓,拓创新,，,，系统,集,集成，,示,示范带,动,动,本主题,重,重点为,产,产品开,发,发及示,范,范应用,本主题,的,的实施,途,途径：,市场牵引，,统,统一布置，,在,在技术研究,、,、应用开发,与,与产业化三,个,个方面循序,推,推进。,措 施,技术研究,一些通用的,、,、影响面广,的,的高性能工,艺,艺与设备,影响国防、,航,航空、航天,等,等前沿领域,的,的关键工艺,与,与设备（如,超,超精密加工,设,设备）,关键的共性,技,技术，如NC系统、精,密,密主轴部件,、,、位移部件,等,等,应用开发,达到目标产,品,品水平，能,很,很快转入小,批,批量生产。,措 施,产业化,明确的市场,需,需求,企业为主要,投,投资，S-863辅以,资,资助,注意批量生,产,产条件下的,质,质量保证,重视使能技,术,术研究,对今后制造,工,工艺及装备,的,的研究将产,生,生深远的影,响,响。,建立若干工,程,程中心及产,、,、学、研基,地,地,对于某些技,术,术(如RPM、超精密,机,机床设备等)可考虑建,立,立若干工程,中,中心及产、,学,学、研基地,。,。,经 费,经费投入估,算,算前提和设,定,定条件,S863,计,计划国家投,入,入总量的估,算,算值（低限,）,）,按1995,年,年价格：315亿元,按9%11%GNP,平,平均指数:,相当于2001年530590亿元,每个研究项,目,目的平均支,持,持强度不低,于,于3000万,元,元（按现行比,价,价，每个研,究,究项目平均,支,支持强为,360万美,元,元，低于韩国G-7,计,计划的650万美元/,项,项,和欧洲尤里卡,计,计划的2500万美元/项）,经 费,R&D投入,经,经费:成果,转,转化投入经,费,费:产业化,投,投入经费=1 :10 :100,（如采用敏,捷,捷制造原则,，,，充分利用,社,社会存量资,金,金，产业化,投,投入资金还,可,可大大压缩,）,）,成果转化启,动,动经费 =3亿元/,项,项 0.15,= 4500万元/项,每项示范工,程,程国家平均,投,投入5亿元,经 费,领域项目执,行,行监控指标,成果获得率,：,： 40%,（相当于中,等,等发达国家,水,水平的下限,）,）,成果转化率,：,： 50%,（相当于中,等,等发达国家,水,水平的下限,）,）,产业化成功,率,率： 80%,（相当于中,等,等发达国家,水,水平的下限,）,）,最终成功概,率,率： 0.80.9,(属国际同,类,类计划平均,许,许可值0.750.95中值）,经费投入估,算,算,成果预测,本主题在2001-2010年的,十,十年执行期,间,间，计划,达到的指标,如,如下：,计划进行的,研,研究项目数,：,：55项(5.5项,10年),成果获得数,：,：550.4 =22 项,可能的成果,转,转化数：220.5 =11 项,可以产业化,的,的成果数:11 0.8 =9 项,与发达国家,水,水平相当的,示,示范工程数,：,：3项,经 费,经 费,经费预算,本主题在2001-2010年的,十,十年执行期,间,间，预计投入经,费,费约41.9亿元,具体计算方,法,法如下：,R&D项目,经,经费：3000万元/,项,项55项=16.5亿,元,元,成果转化启,动,动资金：4500万元/项22,项,项 =9.9亿元,国家示范工,程,程匹配资金,：,：5亿元/,项,项 3项=15亿元,网点与技术,中,中心建设费,用,用：0.5亿元,预期效果,可行性分析,技术突破的,可,可能性,本主题的绝,大,大多数项目,都,都具有良好,的,的技术基础,工业化国家,相,相应的技术,可,可以借鉴，,这,这使得我们,有,有可能站在人家,的,的肩膀上攀,上,上新的台阶,。,。,我们自己也,具,具有坚实的,技,技术基础,例,例如，,在,在数控技术方面。,10余年来,的,的863/CIMS也,极,极大地刺激,了,了很多工厂,对,对底层自动化设,备,备的需求，863/CIMS的一,些,些研究成果,为,为先进加工系,统,统和自动化,设,设备的开发,和,和产业化提,供,供了良好的技术,手,手段。,预期效果,资源集成可,能,能性,人才：,我们有一支,能,能使本主题,项,项目得以成,功,功的完整技,术,术队伍。在S-863期间，只要我们,把,把相应的人,才,才积聚到本,主,主题的研究队伍中来，就一,定,定能取得丰,硕,硕的成果。,市场：,首先立足于,国,国内市场，,争,争取挤进国,际,际市场。,资金：,有眼光的投,资,资者,公司企业自,筹,筹,S-863,资,资助,预期效果,阶段计划,准备阶段(1998-2000年) 预备阶段,细化主题规,划,划，确定工作重,点,点，确定运行,管,管,理机制，筹,划,划基地和示,范,范工程的建,设,设。,有计划地先,行,行启动一些,基,基础较好、,需,需求量大、,覆盖面广、,技,技术含量高,的,的项目（如新型NC,系统），争取尽,快,快取得突破,，,，为在后续,阶,阶段,形成规模效,应,应作好准备。,安排一些预,研,研项目，以,形,形成本主题,的,的框架与,格局，也为,进,进一步产品化奠定基础。,预期效果,第一阶段(2001-2005年) 技术开发阶,段,段,组织好几个,方,方面（研究,单,单位、产业,单,单位等）的,力,力量集中进行关,键,键技术攻关。,实现少数项,目,目（如新型NC系统、,基,基础单元技,术,术、快速成,型,型设备等）,产,产业化，多数项目应,能,能形成,目标产品。,建立起若干,研,研究开发基,地,地与示范工,程,程。,预期效果,第二阶段(2006-2010年) 应用推广阶,段,段,多数项目能,产,产业化，其目标产品,能,能应用于国,家,家的重点工,程,程（如兵器,、,、钢铁、汽,车,车、航天、,航,航空等行业,中,中的关键件,的,的生产），,并,并能产生明,显,显的经济效,益,益。,有些更前沿的制造装备,技,技术（如超,精,精密加工、,智,智能加工系,统,统等）应达到目标产,品,品的水平。,图 1,先进制造与,自,自动化技,术,术领域,现代集成,制造系统,先进制造,工艺、方法,与,与装备,微型电子,机械系统,先 进,机器人,谢 谢THANKYOU,9,、,静,静,夜,夜,四,四,无,无,邻,邻,，,，,荒,荒,居,居,旧,旧,业,业,贫,贫,。,。,。,。11,月,月-2211,月,月-22,Friday,November4,2022,10,、,雨,雨,中,中,黄,黄,叶,叶,树,树,，,，,灯,灯,下,下,白,白,头,头,人,人,。,。,。,。22:03:2622:03:2622:03,11/4/202210:03:26PM,11,、以我,独,独沈久,，,，愧君,相,相见频,。,。11月-2222:03:2622:03,Nov-2204-Nov-22,12,、故人,江,江海别,，,，几度,隔,隔山川,。,。22:03:2622:03:2622:03,Friday, November 4, 2022,13,、乍见翻,疑,疑梦，相,悲,悲各问年,。,。11月-2211月-2222:03:2622:03:26,November4,2022,14,、,他,他,乡,乡,生,生,白,白,发,发,，,，,旧,旧,国,国,见,见,青,青,山,山,。,。,。,。04,十,十,一,一,月,月202210:03:26,下,下,午,午22:03:2611,月,月-22,15,、比不,了,了得就,不,不比，,得,得不到,的,的就不,要,要。十一月2210:03,下,下午11月-2222:03,November4,2022,16,、行,动,动出,成,成果,，,，工,作,作出,财,财富,。,。2022/11/422:03:2622:03:26,04November2022,17,、做前，,能,能够环视,四,四周；做,时,时，你只,能,能或者最,好,好沿着以,脚,脚为起点,的,的射线向,前,前。10:03:26,下,下午10:03 下午22:03:2611月-22,9,、没有,失,失败，,只,只有暂,时,时停止,成,成功！,。,。11月-2211月-22,Friday, November 4, 2022,10,、很多事情,努,努力了未必,有,有结果，但,是,是不努力却,什,什么改变也,没,没有。22:03:2622:03:2622:03,11/4/202210:03:26 PM,11,、成,功,功就,是,是日,复,复一,日,日那,一,一点,点,点小,小,小努,力,力的,积,积累,。,。11,月,月-2222:03:2622:03,Nov-2204-Nov-22,12,、世,间,间成,事,事，,不,不求,其,其绝,对,对圆,满,满，,留,留一,份,份不,足,足，,可,可得,无,无限,完,完美,。,。22:03:2622:03:2622:03,Friday,November4,2022,13,、不知,香,香积寺,，,，数里,入,入云峰,。,。11月-2211月-2222:03:2622:03:26,November4,2022,14,、意志,坚,坚强的,人,人能把,世,世界放,在,在手中,像,像泥块,一,一样任,意,意揉捏,。,。04,十,十一月202210:03:26,下,下午