先进制造技术的发展趋势分析
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作者: 段立山
摘 要： 随着科学技术的不断发展，制造技术也不断进步，本文针对近年来先进制造技术的发展情况进行了研究，结合制造业的特点，分析了先进制造技术的未来发展趋势。
关键词： 先进制造技术 现代化 发展趋势
随着市场需求个性化与多样化，传统的制造技术已不能满足需要，从而诞生了许多原来没有的制造方法，现代先进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、清洁化、集成化、全球化的方向发展。
1.信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用
信息化是当今社会发展的趋势，信息技术正在以人们难以想象的速度向前发展。信息技术也正在向制造技术注入和融合，促进着制造技术的不断发展。信息技术促进着设计技术的现代化，加工制造的精密化、快速化，自动化技术的柔性化、智能化，整个制造过程的网络化、全球化。各种先进生产模式的发展，如CIMS、并行工程、精益生产、灵捷制造、虚拟企业与虚拟制造，无不以信息技术的发展为支撑。
2.设计技术不断现代化
产品设计是制造业的灵魂。现代设计技术的主要发展趋势如下。
（1）设计手段的计算机化。
在实现了计算机计算、绘图的基础上，当前突出反映在数值仿真或虚拟现实技术在设计中的应用，以及现代产品建模理论的发展上，并且向智能化设计方向发展。
（2）新的设计思想和方法不断出现。
如并行设计、面向“X”的设计（Design for X，DFX）、健壮设计（Robust Design）、优化设计Optimal Design）、反求工程技术（Revese Engineering）等。
（3）向全寿命周期设计发展。
传统的设计只限于产品设计，全寿命周期设计则由简单的、具体的、细节的设计转向复杂的总体的设计和决策，要通盘考虑包括设计、制造、检测、销售、使用、维修、报废等阶段的产品的整个生命周期。
（4）设计过程由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济和社会因素。
3.成形及改进制造技术向精密、精确、少能耗、无污染方向发展
成形制造技术正在从制造工件的毛坯、从接近零件形状（Near Net Shape Proccess）向直接制成工件精密成形或称净成形（Net Shape Proccess）的方向发展。塑性成形与磨削加工相结合，将取代大部分中小零件的切削加工。主要发展趋势是通过各种新型精密热处理和复全处理达到零件性能精确、形状尺寸精密，以及获得各种特殊性能要求的表面（涂）层，同时大大减少能耗，完全消除对环境的污染。
4.加工制造技术向着超精密、超高速，以及发展新一代制造装备的方向发展
（1）超精密加工技术。
目前加工精度达到0．025μm，表面粗糙度达0．0045μm，已进入纳米级加工时代。超精切削厚度由目前的红外波段向可见光波段甚至更短波段近；超精加工机床向多功能模块化方向发展；超精加工材料由金属扩大到非金属。
（2）超高速切削。
目前铝合金超高速切削的切削速度已超过1600m/min，铸铁为1500m/min，超耐热镍合金为300m/min，钛合金200m/min。超高速切削的发展已转移到一些难加工材料的切削加工。
（3）新一代制造装备的发展。
市场竞争和新产品、新技术、新材料的发展推动着新型加工设备的研究与开发，其中典型的例子是“并联桁架式结构数控机床”（或俗称“六腿”机床）的发展。它突破了传统机床的结构方案，采用六个轴长短的变化，以实现刀具相对于工件的加工位姿的变化。
5.工艺由技艺发展为工程科学，工艺模拟技术得到迅速发展
先进制造技术的一个重要发展趋势是，工艺设计由经验判断走向定量分析，加工工艺由技艺发展为工程科学。
工艺模拟也发展并应用于金属切削加工过程、产品设计过程。最新的进展是在并行工程环境下，开展虚拟成形制造，使得在产品的设计完成时，成形制造的准备工作（如铸造）也同时完成。
6.专业、学科间的界限逐渐淡化、消失
先进制造技术的不断发展，在冷热加工之间，加工、检测、物流、装配过程之间，设计、材料应用、加工制造之间，其界限均逐渐淡化，逐步走向一体化。现代制造系统使得自动化技术与传统工艺密不可分；很多新材料的配制与成型是同时完成的，很难划清材料应用与制造技术的界限。这种趋势表现在生产上是专业车间的概念逐渐淡化，将多种不同专业的技术集成在一台设备、一条生产线、一个工段或车间里的生产方式逐渐增多。
7.绿色制造将成为21世纪制造业的重要特征
日趋严格的环境与资源的约束，使绿色制造业显得越来越重要，它将是21世纪制造业的重要特征，与此相适应，绿色制造技术也将获得快速的发展。将绿色制造技术应用在整个制造过程，可使得对环境负面影响最小，废弃物和有害物质的排放最小，资源利用效率最高。绿色制造技术主要包含了绿色资源、绿色生产过程和绿色产品三方面的内容。
8.虚拟现实技术在制造业中获得越来越多的应用
虚拟制造技术将从根本上改变了设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制出之前，首先在虚拟制造环境中生成软产品原型（Soft Prototype）代替传统的硬样品（Hard Prototype）进行试验，对其性能和可制造性进行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本，提高系统快速响应市场变化的能力。
先进制造技术的发展不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。随着各种技术的相互融合，未来先进制造技术的前景也将越来越光明。
参考文献：
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［2］薜丽霞等.绿色制造.机械设计，2000，（10）：8-10.
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