先进制造技术

1、科学研究的含义：人们探索自然现象和社会现象的规律的一种认识过程。它是人们有目的、有计划、有意识、有系统地在前人已有认识的基础上，运用科学的方法，对客观事实加以掌握、分析、概括，揭露其本质，探索新规律的认识过程。伽利略：意大利著名的天文学家、物理学家、数学家，被称为近代科学之父。 伽利略最早创立了科学研究方法。当时，他对物理理象进行实验研究，并总结出了用实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法。 科研的目的：是探索规律、发现真理。也就是建立起科学的知识体系从而可以顶见并改造现实。 科研的手段则：是通过科学的方法有目的、有步骤的活动通过科学系统的行为方式、手段和方法，从而获得有关事物或现

2、象的规律，发现真理。 科学研究方法的组成：历史与比较研究，行动研究，教育测量学，教育科学研究方法论，教育统计学，学前教育研究方法，社会调查。一般是指利用科研手段和装备，为了认识客观事物的内在本质和运动规律而进行的调查研究、实验、试制等一系列的活动，为创造发明新产品和新技术提供理论依据。科学研究的基本任务就是探索、认识未知。科学研究起源于问题，问题又有两类：一类是经验问题，关注的是经验事实与理论的相容性，即经验事实对理论的支持或否证，以及理论对观察的渗透，理论预测新的实验事实的能力等问题；另一类是概念问题，关注的是理论本身的自洽性，洞察力，精确度，统一性以及与其他理论的相容程度和理论竞争等问题。

3、科学研究提供的对自然界作出统一理解的实在图景，解释性范式或模型就是“自然秩序理想”，它使分散的经验事实互相联系起来，构成理论体系的基本公理和原则，是整个科学理论的基础和核心。根据研究工作的目的，任务和方法不同，科学研究通常划分为以下几种类型：1、基础研究。是对新理论、新原理的探讨，目的在于发现新的科学领域，为新的技术发明和创造提供理论前提。2、应用研究。是把基础研究发现的新的理论应用于特定的目标的研究，它是基础研究的继续，目的在于为基础研究的成果开辟具体的应用途径，使之转化为实用技术。开发研究。又称发展研究，是把基础研究、应用研究应用于生产实践的研究，是科学转化为生产力的中心环节。3、基础研究

4、、应用研究、开发研究是整个科学研究系统三个互相联系的环节，它们在一个国家、一个专业领域的科学研究体系中协调一致地发展。科学研究应具备一定的条件，如需有一支合理的科技队伍，必要的科研经费，完善的科研技术装备，以及科技试验场所等。按照研究目的划分，科学研究可分为以下几种类型：1.探索性研究。对研究对象或问题进行初步了解，以获得初步印象和感性认识，并为日后周密而深入的研究提供基础和方向。2.描述性研究。正确描述某些总体或某种现象的特征或全貌的研究，任务是收集资料、发现情况、提供信息，描述主要规律和特征。3.解释性研究。探索某种假设与条件因素之间的因果关系，探寻现象背后的原因，揭示现象发生或变化的内在

5、规律。科学技术是生产力中最活跃的因素和社会变革的主导推动力量，国家利益是国家对外行为的最基本动因和处理国际关系的最高准则，二者之间有着十分密切的联系。科学的发展历程也表明，科学与国家利益之间的关系日益密切是一个显而易见的事实。进入20世纪，人们越来越意识到在国家的竞争中，科学技术能力的竞争越来越成为关键。特别是两次世界大战，使人们清楚地看到了科学技术在国家安全中的突出重要性，人们开始越来越紧密地把科学与国家利益联系在一起。科学是重要的国家资源的观点开始更加深入地影响世界各国的政治家和科学家，科学研究带来的政治、经济、文化等方面的变化对国家利益产生越来越大重要性。回顾往昔，六十年来，站起来的中国

6、人民，经过艰难的探索，其间，也走了弯路，吃了苦头，几经波澜。百年之交，千年之会的今天，终于迎来当今这个凭实力兴国强民的21世纪大发展时期，回首过去远至几百年近至几十年的悠悠历史，我们不难总结，20世纪乃至近代几个世纪从来都属于西方发达国家，这是因为西方发达国家在近代率先完成科技革命，把国家经济推向繁荣，“经济基础决定上层建筑”，繁荣的经济进而将国家的一切都在不同程度上推向更高层次。可以说，繁荣和成就来源于科技与创新，科技与创新反作用于经济，经济又直接对其他领域产生积极影响，进而使国家各个领域全面发展，增大了国家利益。对科学的研究是科技进步的源泉和根源，科学研究进行的程度和深度直接决定了科技革新

7、的速度和程度，无疑这会影响国家大局利益。 不难理解，国家利益就是满足或能够满足国家以生存发展为基础的各方面需要并且对国家在整体上具有好处的事物。科学研究能够产生新领域的发现，新发现势必会对科学进步和技术革新产生助推作用，韬光养晦的民族和国家都将科学研究和科技创新置于重要地位。 当今，科学研究已成为国家的一种重要战略资源，综合国力的竞争已明显前移到了科学研究。对于我国来说，迅速提升科学研究的整体水平和原始创新能力，对于贯彻落实科学发展观，全面建设小康社会，在本世纪实现中华民族的伟大复兴至关重要。可以说，科学的发展代表着国家和人民的整体利益和长远利益。大学生进行科学研究的重要性 科学是世界文明进步

8、的推动力量；科学是社会经济繁荣的前提；科学是国家繁荣兴盛的象征。它是不断研究和探索的产物，是实验的结晶。而大学生作为科学的追随者，对科学进行研究和发现，有着重要的意义。以科学中的医学来讲，它直接关乎人类的健康发展，健康与否，关系着人类文明的进步。随着全世界人口的增加，生态环境的恶化，人类的健康状况受到越来越多的威胁。对医学的研究，是对人类健康问题重要的保证，而以动物为实验品进行科学研究，保证了医学的可靠性，促进了医学的不断完善和发展。 动物是人类的朋友，是生态环境的组成部分，但是在医学尤其是在西医学的发展中，离不开对动物的活体解剖实验。正确的认识对动物进行活体解剖的研究，减少不必要的动物实验，

9、是每一个医学类大学生应有的价值观。 现阶段的大学生是应试教育的产物，我们阅读过大量的书籍，懂得许多理论知识，但是对于医学这一严谨的科学，理论知识远远不够，我们需要做大量的实验，正是不断地进行科学研究，才有大量的丰富理论知识。对动物进行科学研究研究，它不仅对医学的发展有重要的意义，对大学生开拓视野，引领大学生对医学研究和发现有着重要影响。 在实验室中，我们常以牛蛙为实验器材进行研究，通过对牛蛙的解剖和观察，有助于了解生物体结构与其功能，以及其对于环境适应的规律。在对牛蛙的解剖试验中，历史上有过重大的科学发现。例如，生理学家在对离体的青蛙心脏进行实验时，通常是使用生理盐水作为灌液的，用这种方法可以

10、使心脏继续保持约半小时的跳动。但有一次实验却发生了意外，在伦敦大学医院，生理学家林格发现他实验用的离体青蛙心脏却连续跳动了几个小时也没停。他非常惊讶，对此大惑不解。起初，他还以为可能是受季节变化的影响。但经过后来进一步研究和核对，他才发现这是由于实验助手违反了操作规定造成的。当初助手在制作盐水溶液时，没有按规定用蒸馏水，用的却是自来水。根据这个情况，林格断定这是自来水中的那些盐份引起了心脏生理活动的增加。林格就是这样在观察中意外地发现了以他的名字命名的溶液，也因此对实验生理学的发展做出了重要贡献。 在医学科学的大发现与动物实验的关系中，著名的例子还有很多。其中典型的有： 1、 著名英国医生哈维

11、，他采用狗、蛙、蛇、鱼、蟹和其他动物进行了一系列动物实验。根据大量的实验研究结果，发现了血液循环，证实了动物体内的血液循环现象，并阐明了心脏在此过程中的作用，指出血液受心脏推动，沿动脉流向全身各部，再沿静脉返回心脏，环流不息。这对生理学起了很大的发展作用。 2、 俄国生理学家巴甫洛夫，他在狗身上创造了许多外科手术，改进了实验方法，以慢性实验代替了急性实验，从而能够长期地观察整体动物的正常生理过程，在研究消化生理过程中，形成了条件反射的概念，从而开辟了高级神经活动生理学研究，他的高级神经活动学说对于医学、心理学以及哲学等方面都有很大影响。1904年获诺贝尔生理或医学奖，著有动物高级神经活动（行为

12、）客观研究二十年经验等著作。由于他在研究中经常不断地使用狗作研究对象，因此他的一些著作也以狗来命名，如狗的血压的正常变动范围、狗的心脏的神经支配等。他对动物实验给予了高度的评价，如说“没有对活动物进行试验和观察，人们就无法认识有机界的各种规律，这是无可争辩的。”他对实验动物的作用和习性也很了解，有很多精辟的论述，如他说“狗由于素来对人好感，由于它的机敏、耐性以及驯顺而十分愉快地为实验者服务许多年，甚至终身。”“只有当必需才用猫作实验，因为这种动物性情急燥，本性凶恶，善叫。”“除了狗以外，家兔是最常用的实验动物，因为它是一种驯顺而活泼的动物，而且很少尖叫与反抗”。 3、 法国生物化学家巴斯德，他

13、在研究蚕病，鸡霍乱和炭疽病中，证实传染病是由病原微生物所引起。采用鸟类作动物实验，发现被减毒的鸡霍乱和炭疽病原菌能诱发免疫性。晚年在鸟和家兔上进行狂犬病疫苗的研究，对狂犬病免疫作出了很大贡献。他在研究炭疽病中，证实传染病是由病原微生物所引起的，其中有一个生动的事例。巴斯德很想知道有的地方为什么不断发生炭疽病，而且总是发生在同样的田野里，有时相隔数年之久。巴斯德从埋了十二年之久，死于炭疽病的羊尸体周围土壤中，分离出这种病菌。他奇怪这种有机体为什么能这样长时间地抗拒日照以及其他不利因素。一天巴斯德在地里散步时，发现一块土壤与周围颜色不同，遂请教农民。农民告诉他说，前一年这里埋了几只死于炭疽病的的羊

14、。一向细心观察事物的巴斯德注意到土壤表层有大量蚯蚓带出的土粒。于是他想到蚯蚓来回不断从土壤深处爬到表层，就把羊尸体周围富有腐殖质的泥土以及泥土中含有的炭疽病芽胞带到表层。巴期德从不止步于设想，他立刻进行了实验，实验结果证实了他的预见。接种了蚯蚓所带泥土的豚鼠得了炭疽病。 特别是医科类的学生，对动物进行科学研究，是对医学本质的最好的理解，它不仅开拓我们的视野，对医学成果的发现有着重要的意义。以动物进行科学实验研究的成果硕果累累，为代替人类疾病的发现做出了卓越的贡献。人类的生理结构极其复杂，各种疾病和生理病菌纷繁多样，要深入探讨其疾病病理和预防，以人为本的理念，是不能够在人体上进行试验的。动物和人

15、虽有本质上的区别，但是生物体间却有共性。通过对动物进行科学研究和探索，可以推理到人类身体机理上，使人类复杂的疾病原理简单化，对人类的健康有及其深刻的意义和重要性。1、引言 先进制造技术是当今议论较多的一个专用词语。近年来，先进制造技术在机械加工领域中的应用越来越广泛，越来越深入，并取得了很大的成绩。然而，如何看待先进制造技术与机械制造工艺之间的相互关系、如何面对市场的竞争和新技术的挑战，采取相应的对策。这是我们机械行业必须认真思考的一个重要问题。  2、先进制造技术的提出与体系 什么是先进制造技术？对此，目前尚没有一个明确的、一致的定义。但普遍公认的含义

16、是：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果。并将其综合应用于产品设计、加工、检测、生产管理、产品销售、使用、回收等制造全过程的制造技术的总称。 先进制造技术是制造业为了提高竞争力以适应时代的要求而形成的一个高新技术群，经过发展，已形成了完整的体系结构。但在不同的国家、不同的发展阶段，先进制造技术有不同的内容及组成方式。在我国，机械科学研究院提出了由多层次技术群构成的先进制造技术体系。 第一个层次是优质、高效、低耗、清洁基础制造技术，它是先进制造技术的核心。第二个层次是新型的制造单元技术。制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程、现代管理等高

17、新技术结合而形成的崭新制造技术，如数控技术、清洁生产技术、机器人技术等等。第三个层次是先进制造集成技术。这是应用信息技术和系统管理技术，通过网络与数据库对上述两个层次的技术集成而形成的。如虚拟技术等。 3、先进制造技术与机械制造工艺的关系 制造技术是现代制造产业的基础与核心。而机械制造工艺是制造业的根本。一方面先进制造技术广泛应用于机械制造业。推动着机械制造工艺的发展，并带动其他制造业的进步；另一方面，机械制造技术的更新、发展又集中体现着先进制造技术，并补充、丰富了先进制造技术。因此，先进制造技术与机械制造工艺的关系是相辅相成的，不能忽视甚至废弃任何一方的发展。 

18、4、先进制造技术在机械制造工艺中的应用 如前所述。先进制造技术是一个庞大的技术群，在机械制造的整个过程中，无论是在产品的设计开发、还是在产品生产制造或是经营管理中都能充分利用先进制造技术。近几年。机械制造业发生了一系列重大变化，主要表现在以下几个方面。 4.1业生产方式发生重大变革 由于先进制造技术的应用，现代机械制造企业逐步改变了传统观念，在生产组织方式上发生了五个转变：从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变；从金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变；从按功能划分部门的固定组织形式向动态、自主管理的小组工作组织形式转变从质量第一的竞争策略向快速响应市场

19、的竞争策略转变；从以技术为中心向以人为中心转变。 4.2产品设计开发应用了现代设计技术的最新成果 现代设计的方法和技术主要有：绿色设计,在开发和应用新技术时，必须把保护环境、爱护人类的“生态平衡”意识摆在设计、制造和使用的首位，“以人为本”是制造技术发展的最高准则。绿色技术就是为了减轻环境污染或减少原材料的浪费、充分利用自然资源的使用技术。绿色设计的目的就是克服传统设计的不足，使产品满足环保的要求。它包括产品从概念形成到生产制造、使用乃至废弃后的回收、再利用及处理等各个阶段。绿色设计从根本上防止了污染，节约了资源和能源。因此，绿色设计也是现代机械制造业进行产品设计开发的一个

20、重要原则。 5、我国机械工业发展先进制造技术的对策 我国是一个制造业基础薄弱的国家，而机械制造业占的比重又较大。尽管近十年来。我国机械制造业不断引进国外的先进制造技术，但与发达国家相比仍有较大的差距。主要表现为：技改投入相对不足，技术装备、生产工艺、生产管理、市场观念、人员素质相对落后。面对新世纪国际机械制造业的竞争和高新技术发展的挑战，我国机械制造业应采取以下对策： 5.1加强先进制造技术的应用与自身制造技术的开发相结合 加强先进制造技术在机械制造业的应用，对发展机械制造业、增强机械制造业的生命力十分必要。但同时，我们也应注藿机械制造技术自身的开发，这

21、对于丰富先进制造技术、促进其他制造业的发展至关重要。 5.2发挥企业主体作用与政府引导、扶助相结合 机械制造企业是应用先进制造技术的主体，也是技术开发、投资的主体。因此，企业应改变观念，眼光放远，在这两方面舍得花人力、物力和财力。  5.3立足实际先行试点 推广应用先进制造技术在机械制造业的应用与推广要立足于实际，循序渐进。要结合中国实际，因地制宜，滚动式发展。应选择一些重点行业、重点地区、重点企业进行试点，待成熟后再广泛推广，不可搞“一刀切”。 5.4加强人才培训 人才是技术发展的关键。要加强先进制造技术的应用和开发，必须

22、提高人员索质，加强人才培训。应培养一批德才兼备、既懂科学技术，又懂管理的优秀企业家，还要造就一支具有较高职业素质的技术工人队伍。 5.5加强国际交流与合作 世界各国的机械制造技术的发展都有自己的特色和侧重点。通过加强国际交流与合作，可迅速吸收应用先进制造技术，并结合本国国情来发展机械制造技术。先进制造技术领域“十三五”规划编制“十三五”规划要落实创新驱动发展战略纲要和国家“十三五”规划，体现全局性和指导性，涵盖相关方面对科技支撑的需求；要在总结“十二五”规划实施成效和吸收“十三五”规划战略研究成果的基础上，明确先进制造领域科技发展思路和重点任务，完善规划总体框架，衔接各主题

23、板块内容；要与国家科技计划管理改革工作相衔接，统筹考虑重点任务、基地与人才建设等；要广泛征求各方意见，充分凝聚共识。未来先进制造技术的发展趋势随着市场需求个性化与多样化，未来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。在21世纪中，随着电子、信息等高新技术的不断发展，随着市场需求个性化与多样化，未来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。当前先进制造技术的发展趋势大致有以下几个方面：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

24、人们想象不到的速度向前发展。信息技术也正在向制造技术注入和融合，促进着制造技术的的不断发展。可以说先进制造技术的形成与发展，无不与信息技术的应用与注入有关。它使制造技术的技术含量提高，使传统制造技术发生质的变化。信息技术对制造技术发展的作用目前已占第一位。在21世纪对先进制造技术的各方面发展将起着更重要的作用。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，也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

25、的主要发展趋势是：(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

26、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、经济和社会因素设计不只是单纯追求某项性能指标的先进和高低、而是注意考虑市场、价格、安全、美学、资源、环境等方面的影响。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是铸造、塑性加工、连接、粉末冶金等单元技术的总称。展望21世纪，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。据国际机械加工技术协会预测，到下世纪初，塑性成形与磨削加工相结合，将取代大部分中小零件的

27、切削加工。改性技术主要包括热处理及表面工程各项技术。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，同时大大减少能耗及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0.025m，表面粗糙度达0.0045m，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

28、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。热加工过程的数值模拟与物理模拟是一个重要的发展方向，是使热加工工艺由技艺走向科学的重要标志。

29、应用数值模拟于铸造、锻压、焊接、热处理等工艺设计中，并与物理模拟和专家系统相结合，来确定工艺参数，优化工艺方案，预测加工过程中可能产生的缺陷及应采取的防止措施，控制和保护加工工件的质量。采用这种科学的模拟技术并与少量的实验验证结合，以代替过去一切都要通过大量重复实验的方法，不仅可以节省大量的人和物力，而且还可以通过数值模拟来解决一些目前无法在实验室进行直接研究的复杂问题。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，

30、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。例如，CAD、CAPP、CAM的出现，使设计、制造成为一体;精密成形技术的发展，使热加工可能直接提供接近最终形状、尺寸的零件，它与磨削加工相结合，有可能覆盖大部分零件的加工，淡化了冷热加工的界限;快速原型/零件制造(Rapid Prototyping/Parts Manufacturing-RPM)技术的产生，是近20年制造领域的一个重大突破，它可以自动而迅速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零件，淡化了设计、制造的界限;机器人加工工作站及FMS的出现，使加工过程、检测过程、物流过程融为一体;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