激光纳米制造技术

激光纳米制造技术

摘要：微制造技术是目前全球关注和研究的重点，激光纳米制造技术是其中的主要核心技术之一。本文介绍了纳米技术和激光加工技术，探讨了激光纳米制造技术的发展方向，希望引起人们对激光纳米制造技术的更多关注和研究。

关键词：纳米技术，微制造技术，激光加工技术

Laser Nano Manufacturing Technologies Abstract: Nano manufacturing technologies attract global attention and research, among which laser nano manufacturing is a key focus. Nano technology and laser processing technology has been introduced in this paper, the development direction of laser manufacturing technology is discussed, the hope for more attention and research of laser nano manufacturing technology. Key words: Nano technology, micro manufacturing technology, laser processing technology 1.引言

微制造技术是20世纪80年代末90年代初才逐步发展起来的前沿、交叉性新兴学科领域。它的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。微制造产品的广泛应用将会像微电子技术给世界带来的影响那样，引发一场新的技术革命。这是一场高技术的挑战和机遇，可能成为我国赶超世界先进水平、向高技术跃进的一个突破口，而纳米技术和激光加工技术又是微制造技术中的核心。

2.纳米技术

纳米技术通常指纳米级的材料、设计、制造、测量和控制技术。纳米技术涉及机械、电子、材料、物理、化学、生物、医学等多个领域。纳米技术和纳米制造技术是21 世纪的重要前沿领域，它将使人们在生产方式和生活方式上有更大的改观。

2.1 纳米制造

纳米制造指所制造对象的特征尺寸至少有一个维度在1~ 100 nm 之间，包括纳米颗粒、纳米线、纳米管等纳米材料的制备，表面纳米结构的制备，以及三维纳米结构/ 器件的制造等。体积更小、功能更强、效率更高、耗材更少、能耗更低的器件和产品是工业界不断追求的目标。特别是随着制造技术从微米尺度向纳米尺度的发展，对100 nm 以下特征尺寸的加工能力提出了越来越高的要求。

纳米制造技术涉及超精密加工技术、精密测量、传感和控制技术，其中纳米级加工技术是其核心，可分为加工精度和加工尺度两个方面。加工精度由本世纪初的最高精度10Lm，发展到现在的20nm、表面粗糙度2～5nm，而用金刚石车床加工的超精密衍射光栅的精度已达到1nm。目前，加工中心的定位精度约为2μm，坐标磨床的定位精度约为1μm; 对于IC 图形制作设备，它的校准和曝光机定位精度约为50nm。实验室可制作10nm 以下的线、柱和沟槽。纳米加工的精度或尺度是近原子尺寸量级的，其加工技术包括:超精密机械加工、光刻加工、能量束加工、扫描探针显微镜加工。

2.2 纳米精度测量

目前，能够实现纳米测量方法主要有：电感电容测微仪、X 射线干涉仪、Febra-perot

干涉仪、外差式激光干涉仪、计量型扫描探针显微镜等。在光学纳米干涉测量方法中广泛采用光学倍程技术、干涉条纹电子细分技术和电子倍频技术，这些技术的应用在很大程度上提高了光学干涉仪的测量分辨率，理论上可以实现纳米、亚纳米甚至皮米量级分辨率。但由于测量精度的提高不仅与测量原理有关，在纳米测量技术中，环境温度的不稳定性、仪器本身的温度差异、振动及外界机械干扰都会对测量结果产生重大影响，还需要克服器件制造及安装技术造成的误差环节，其理论与实践之间还存在较大的差距。

3.激光加工技术

激光加工技术是一种高度柔性和智能化的先进加工技术?，被誉为“未来的万能加工工具”、“制造技术的共同加工手段”。近年来，由于激光光源性能的提高(如准分子激光和飞秒激光)，微细激光加工技术得到了迅速发展，被广泛应用于各种金属、陶瓷、玻璃及半导体等材料的具有微米尺寸的微型零件或装置的加工中。随着大功率激光器件及配套制造系统的发展，激光加工技术形成了激光焊接、激光切割、激光打孔、激光淬火激光微加工等十几种应用工艺。

3.1激光焊接

激光焊接是以激光作为能量载体的一种高能密度焊接方法，即将激光束直接照射到材料表面，通过激光与材料相互作用使材料内部熔化实现焊接。近年来，激光焊接技术不仅广泛应用于碳钢及普通合金钢、不锈钢等，而且在铝合金、镁合金等轻质材料的焊接方面取得了重大突破，为汽车、飞机等结构整体化、轻量化和低成本制造提供了保障。

3.2 激光切割

激光切割是利用聚集的高功率密度激光束照射工件，在超过激光阈值的激光功率密度的前提下，激光束的能量以及活性气体辅助切割过程所附加的化学反应热能全部被材料吸收，由此引起激光作用点的温度急剧上升，达到沸点后材料开始气化，并形成孔洞，随着光束与工件的相对运动，最终使材料形成切缝，切缝处的熔渣被一定的辅助气体吹除。激光切割的断面非常光滑，精度可达0.1mm，适合后期焊接，而等离子切割的断面往往需要打磨才能进行焊接。

3.3激光打孔

金属材料被功率密度为106～109W／cm2的激光辐射时会产生熔化或气化，并喷出固态微粒。激光打孔速度快，可获得很大的深径比，可在硬、脆、软等各类材料上进行加工，也可在难加工材料的倾斜面上加工小孔。微细激光打孔的效率高，适合于自动化连续加工，加工的孔径可小于φ10μm，深径比可达50：1以上，并可以加工异型孔。

3.4 激光淬火

激光淬火是采用高能量密度的激光束快速地照射被处理的工件，被照射的区域瞬间吸收光辐射能量，并立即转化成热能，使被照射的金属或合金表面温度以极快的速度升到高于相变点而低于熔化温度，当激光束离开被照射的部位时，由于热传导的作用，处于冷态的基体使其迅速冷却而进行自冷淬火，进而实现工件的表面相变硬化。激光淬火仅对工件局部表面进行，且硬化层可精确控制，因而它是精密的节能热处理技术。激光淬火后，工件变形小，几乎无氧化脱碳现象，表面粗糙度低，可成为工件加工的最后工序。激光淬火的硬度比常规淬火提高15％一20％，可实现自冷淬火，不需要水、油等淬火介质，避免了环境污染，工艺过程易于实现自动化。

3.5 激光微加工

激光微加工技术包括激光热加工和激光化学加工。激光热加工是利用透镜将激光能量聚焦到工件表面的微小区域上，使物质迅速气化而形成微孔或微槽。激光光点直径理论上可达1μm以下，热变形小；由于激光功率密度高，可以加工常规方法难以加工的材料，装置简单，工作性能好。激光化学加工是采用强聚焦的紫外光或可见光激光束，用其穿透稠密的、化学性质活泼的基片表面的气体或液体，有选择地对气体或液体进行激发，使受激发气体或液体与基底进行微观化学反应而达到微细加工的目的。激光可以使用CO2激光、氩离子激光、ND：YAG激光、铜蒸气激光和准分子激光等。该技术主要用来加工微孔、微槽、微管道以及悬臂等微结构。

4.激光纳米制造技术的发展

微制造技术被誉为20 世纪十大关键技术之首。激光纳米制造技术是一个前景广阔但远未成熟的研究领域。目前，由于受到衍射极限的基本限制，常用激光制作小于100 nm 特征尺寸的能力仍显不足。虽然通过近场原理并结合近场扫描光学显微镜以及原子力显微镜等先进工具，可以将特征尺寸降低到所希望的水平，但需要认识到这些先进工具本身也仍处于发展的初期，特别是难以满足对纳米结构和纳米器件的大面积和高效率生产要求。因此，不断突破激光纳米制造的尺度极限，逐步提高加工的可重复性和效率，实现高精度纳米结构的制造以及大尺寸跨尺度结构或构件的制造，仍是激光纳米制造领域存在的主要挑战。

纳米材料所具有的小尺寸效应、表面效应、量子效应以及特殊的光学、磁学、热学、力学、化学性质，使得纳米制造表现出许多完全不同于宏观制造的理论、机理和方法。深入理解激光与材料在纳米尺度范围内相互作用的机理是应用激光纳米制造新原理、新方法的基础，同时也是纳米制造领域面临的需要进一步研究的核心问题。随着对激光与材料的相互作用理解的深入，许多激光与材料相互作用机理的争议将逐步澄清、取得共识。能量的吸收、传递、转化过程将得以较为全面地揭示，对制造中能量过程的掌控将更趋成熟。在此基础上，研究激光纳米制造的新原理、新方法、新技术和新工艺，并进一步研究将激光与控制系统、运动系统、外围保护、安全系统等集成为完整的、功能强大的先进纳米制造系统，实现成套装备的智能、高效、一体化制造，用于制造新产品，甚至形成新的产业，是未来激光纳米制造领域的主要发展趋势。

参考文献

[1] 辛晨光·激光制造技术的应用与展望[J]·现代制造工程·2012·9·130-134

[2]钟敏霖范培迅·激光纳米制造技术的应用[J]·中国激光·2011·6·1-6

[3]左铁钏蒋毅坚·微制造技术的回顾与展望[J]·中国机械工程·2000·11·8-10

[4]李莉齐乐华徐林峰杨方·基于材料去除的微制造技术发展[J] ·机械设计与制造·2005·4·88-90

[5]黎永前·光干涉技术在纳米精度测量中的应用及发展[J]·航空精密制造技术·2002·38(2)·32-36

[6]于化东·超精密微机械制造技术研究进展[J]·长春理工大学学报(自然科学版)·2008·38(3)·1-8

[7]车志刚·微制造技术与自主创新[J]·精密制造与自动化·2006·3·36-43

[8]周兆英叶雄英崔天宏张联·微米纳米技术及微型机电系统光学[J]·精密工程1998·6(1)·1-7

[9]施涌潮·纳米技术及其发展[J]·北京机械工业学院学报·1996·11(1) ·90-94

[10]周会娜林滨程应科·先进制造技术及其重点发展方向[J]·精密制造与自动化·2006·9·4-12

先进制造技术论文(中英文对照)

先进制造技术的内涵及特点 姓名：xxx 学号：xxxxxxxxx 班级：xxxxxxxxxxxx 随着社会需求个性化、多样化的发展，生产规模沿小批量－－大批量－－多品种变批量的方向发展，以及以计算机为化表的高技术和现代化管理技术的引入、渗透与融化，不断地改变着传统制造技术的面貌和内涵，从而形成了先进制造技术。 1．先进制造技术的内涵 目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：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、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 2．先进制造技术的特点 （1）先进制造技术的实用性 先进制造技术最重要的特点在于，它首先是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。从先进制造技术的发展过程，从其应用于制造全过程的范围，特别是达到的目标与效果，无不反映这是一项应用于制造业，对制造业、对国民经济的发展可以起重大作用的实用技术。先进制造技术的发展往往是针对某一具体的制造业（如汽车制造、电子工业）的需求而发展起来的先进、适用的制造技术，有明确的需求导向的特征；先进制造技术不是以追求技术的高新为目的，而是注重产生最好的实践效果，以提高效益为中心，以提高企业的竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。 （2）先进制造技术应用的广泛性 先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于，传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，因而则将其综合应用于制造的全过程，覆盖了产品设计、生产准备、加工与装配、销售使用、维修服务甚至回收再生的整个过程。 （3）先进制造技术的动态特征 由于先进制造技术本身是在针对一定的应用目标，不断地吸收各种高新技术逐渐形成、不断发展的新技术，因而其内涵不是绝对的和一成不变的。反映在不同的时期，先进制造技术有其自身的特点；也反映在不同的国家和地区，先进制造技术有其本身重点发展的目标和内容，

激光再制造技术的发展及应用

再制造让废旧重型机械零部件“复活” 宁波镭速激光科技有限公司“再制造”这项业务对中国市场是个新鲜事，尽管它在国外已经存在了数十年。在国内大众的印象里，“再制造”和大修、翻新似乎并无区别，只不过是换了一个高大上的说法罢了。对此，沃尔沃建筑设备中国区产品支持总监AlexanderPajari严肃地纠正：“‘再制造’和翻新是两回事，以沃尔沃为例，我们从设计的源头就开始考虑零部件的回收利用，并在挑选旧部件时有非常严苛的标准，清洗、翻新的技术也都很前沿。”他特别强调，再制造是一个完整的工业化制造流程，必须实现量产；而翻新，更侧重于对某一个部件进行个别处理，不需要实现工业化量产。 欧美已形成重要产业 在工业发达国家中，废旧产品造成的危害暴露较早，相应的对策也较早提出和实施。 20世纪30~40年代，为了走出经济萧条的困境，最早的再制造产业雏形在美国汽车维修行业中出现。至20世纪80年代初，美国正式提出“再制造”。此后，其他工业发达国家开始大力发展再制造产业。目前再制造在欧美发达国家已形成了重要产业。2005年，全球再制造产业产值已超过1000亿美元，美国的再制造产业规模最大，达到750亿美元。近年来，日本加强了对工程机械的再制造。至2008年，再制造的工程机械中，58%由日本国内用户使用，34%出口到国外，其余的8%拆解后作为配件出售。 欧美国家在再制造设计方面，主要结合具体产品，针对再制造过程中的重要设计要素如拆卸性能、零件的材料种类、设计结构与紧固方式等进行研究；在再制造加工方面，对于电子产品，再制造的内涵就是对仍具有使用价值的零部件予以直接的再利用。如德国柏林工业大学对平板显示器的再制造就是先将液晶显示器LCD、印刷线路板PCB、冷阴极荧光灯CCFL等关键零部件进行拆解，经检测合格后进行再利用。德国ReMobile公司对移动电话的再制造也是先拆解、再检测最后再利用。 据公开资料显示，目前国内80%的在役机械超过保证期，役龄10年以上的传统旧机床超过300万台，废旧汽车约500万辆。有业内人士估算，即便仅将其中的10%进行再制造，产值规模都将超过千亿元，潜力巨大。 2005年，工程机械巨头企业卡特彼勒率先在上海临港成立了卡特彼勒再制造工业（上海）有限公司，目前的年销售额超过2000万元。相对于该公司2012年40亿美元的全球再制造业务销售收入，中国区的收入仅仅是九牛一毛，但卡特彼勒显然更看重中国市场再制造业务的成长性。 2013年底，沃尔沃在国内成立了第一家再制造中心。目前该集团在全球有8家再制造工厂，2011年生产的再制造产品数量超过120万件。 国内市场方兴未艾 我国的再制造产业发展至今已经10年有余。在实践的基础上，逐步探索形成了以高新技术为支撑、产学研相结合、既循环又经济的自主创新的中国特色再制造模式。中国特色再制造模式注重基础研究与工程实践相结合，创新发展了中国特色的再制造关键技术，构建了废旧产品的再制造质量控制体系，保证了再制造产品性能质量和可靠性；注重企业需求与学科建设融合，提升企业与实验室核心竞争力；注重社会效益与经济效益兼顾，促进国家循环经济建设。 由于再制造使用的是经过长期服役而报废的各种成型零件，其损伤失效形式复杂多样，残余应力、内部裂纹和疲劳层的存在导致寿命评估与服役周期复杂难测，再制造还要在保持废旧

高端装备制造业发展规划

高端装备制造业“十二五”发展规划 高端装备制造业是以高新技术为引领，处于价值链高端和产业链核心环节，决定着整个产业链综合竞争力的战略性新兴产业，是现代产业体系的脊梁，是推动工业转型升级的引擎。大力培育和发展高端装备制造业，是提升我国产业核心竞争力的必然要求，是抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择，对于加快转变经济发展方式、实现由制造业大国向强国转变具有重要战略意义。 根据《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》、《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》、《战略性新兴产业发展“十二五”规划》和《工业转型升级“十二五”规划》，编制本规划。规划期为2011-2015年。 一、发展现状与面临形势 高端装备主要包括传统产业转型升级和战略性新兴产业发展所需的高技术高附加值装备。按照《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》明确的重点领域和方向，现阶段高端装备制造业发展的重点方向主要包括航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、海洋工程装备、智能制造装备。 经过改革开放30多年的快速发展，我国装备制造业取得了令人瞩目的成就，形成了门类齐全、具有相当规模和技术水平的产业体系，2009年、2010年连续2年产业经济总量位居世界第一，为高端装备制造业的发展奠定了坚实基础。 近10年来，我国高端装备制造业已形成一定的产业规模。2010年，高端装备制造业实现约1.6万亿元销售收入，约占装备制造业销售收入的8%左右。整体技术水平持续提升，围绕国民经济各行业的迫切要求，开发出了一大批具有知识产权的高端装备，如百万千瓦级超超临界火电发电机组、百万千瓦级先进压水堆核电站成套设备、1000KV特高压交流输变电设备、±800KV直流输变电成套设备、百万吨乙烯装置所需的关键装备、超重型数控卧式镗车床、精密高速加工中心、2000吨履带起重机、ARJ21新型支线飞机、“和谐号”动车组、3000米深水半潜式钻井平台等，气象卫星率先实现业务化运行，已初步形成了高端装备制造产业格局。

纳米技术发展史

纳米技术发展史 【摘要】纳米技术是21世纪科技发展的制高点，是新工业革命的主导技术，它将引起一场各个领域生产方式的变革，也将改变未来人们的生活方式和工作方式，使得我们有必要认识一下纳米技术的发展史。纳米技术的发展史是一个很长的过程，同时也是一个广泛应用的过程。 【关键词】发展纳米技术纳米材料 纳米技术基本概念 纳米技术是以纳米科学为基础，研究结构尺度在0.1～100nm范围内材料的性质及其应用，制造新材料、新器件、研究新工艺的方法和手 段。纳米技术以物理、化学的微观研究理论为 基础，以当代精密仪器和先进的分析技术为手 段，是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物 理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)相结合的产物。在纳米领域，各传统学科之间的界限变得模糊，各学科高度交叉和融合。 纳米技术包含下列四个主要方面： 1、纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。

过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于 自然界，只是以前没有认识到这个尺度 范围的性能。第一个真正认识到它的性 能并引用纳米概念的是日本科学家，他 们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。2、纳米动力学，主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统,用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等.用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。3、纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，dna的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，

先进制造技术论文

先进制造技术论文 学院：xxx 班级：xxx 姓名：xxx 学号：xxx 目录 ? ? ? ? ? ? ? 概述 摘要：随着我国制造业的的不断发展，先进制造技术得到越来越广泛的应用。介绍了先进制造技术和先进制造模式的内容和发展情况，从两种角度解释其结构特征和关系，并从各种不同角度展望先进制造技术和先进生产模式的发展前景及其趋势特征。 先进制造技术AMT(AdvancedManufacturingTecnology)是在传统制造的基础上，不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术等方面的成果，将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称，也是取得理想技术经济效益的制造技术的总称。 当前的金融危机也许还会催生新的先进制造制造技术，特别在生产管理技术方面。先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。 可基本归纳为以下五个方面：

一、先进的工程设计技术 二、先进制造工艺技术 三、制造自动化技术 四、先进生产管理技术、制造哲理与生产模式 五、发展。 一、先进的工程设计技术 先进的工程设计技术包括众多的现代设计理论与方法。包括CAD、CAE、CAPP、CAT、PDM、模块化设计、DFX、优化设计、三次设计与健壮设计、创新设计、反向工程、协同产品商务、虚拟现实技术、虚拟样机技术、并行工程等。 （1）产品（投放市场的产品和制造产品的工艺装备（夹具、刀具、量检具等））设计现代化。以CAD为基础（造型，工程分析计算、自动绘图并提供产品数字化信息等），全面应用先进的设计方法和理念。如虚拟设计、优化设计、模块化设计、有限元分析，动态设计、人机工程设计、美学设计、绿色设计等等； （2）先进的工艺规程设计技术与生产技术准备手段。在信息集成环境下，采用计算机辅助工艺规程设计、即CAPP，数控机床、工业机器人、三坐标测量机等各种计算机自动控制设备设备的计算机辅助工作程序设计即CAM等。 二、先进制造工艺技术 （1）高效精密、超精密加工技术，包括精密、超精密磨削、车削，细微加工技术，纳米加工技术。超高速切削。精密加工一般指加工精度在10～μm（相当于IT5级精度和IT5级以上精度），表面粗糙度Ra值在μm以下的加工方法，如金刚车、金刚镗、研磨、珩磨、超精研、砂带磨、镜面磨削和冷压加工等。用于精密机床、精密测量仪器等制造业中的关键零件加工，如精密丝杠、精密齿轮、精密蜗轮、精密导轨、精密滚动轴承等，在当前制造工业中占有极重要的地位。 超精密加工是指被加工零件的尺寸公差为～μm数量级，表面粗糙度Ra值为μm 数量级的加工方法。此外，精密加工与特种加工一般都是计算机控制的自动化加工。 （2)精密成型制造技术，包括高效、精密、洁净铸造、锻造、冲压、焊接及热处理与表面处理技术。 （3）现代特种加工技术，包括高能束流（主要是激光束、以及电子束、离子束等）加工，电解加工与电火花（成型与线切割）加工、超声波加工、高压水加工等。电火花加工(Electricaldischargemachining(EDM)电火花加工electricsparkmachining)是指在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电的电蚀作用对工件进行的加工。能对任何导电材料加工而不受被加工材料强度和硬度的限制。可分为电火花成型加工(EDM)和电火花线切割加工(电火花线切割加工electricaldischargewire–cutting--EDW) 两大类。一般都采用CNC控制。 （4）快速成型制造（RPM).快速成形技术是在计算机控制下，基于离散堆积原理采用不同方法堆积材料最终完成零件的成型与制造的技术。从成型角度看，零件可视为“点”或“面”的叠加而成。从CAD电子模型中离散得到点、面的几何信息，再与成型工艺参数信息结合，控制材料有规律、精确地由点到面，由面到体地堆积零件。 (5)先进制造工艺发展趋势 1）采用模拟技术，优化工艺设计； 2）成形精度向近无余量方向发展； 3）成形质量向近无“缺陷”方向发展； 4）机械加工向超精密、超高速方向发展； 5）采用新型能源及复合加工，解决新型材料的加工和表面改性难题； 6）采用自动化技术，实现工艺过程的优化控制；

纳米制造技术

纳米制造技术 发表时间：2019-08-30T10:45:50.343Z 来源：《知识-力量》2019年10月39期作者：唐图良[导读] 纳米技术在许多方面运用都能较好的解决问题，运用也十分广泛。本文对与纳米技术进行了一定的介绍并简单介绍了纳米技术的具体合成以及纳米技术的三个发展阶段，并且对其发展前途以及国家对他的重视程度进行了预测。和其在:陶瓷领域中，微电子学上和生物工程上、在医学上等的应用，并在这些领域所获得的巨大贡献。 （北部湾大学，广西壮族自治区钦州市 535000）摘要：纳米技术在许多方面运用都能较好的解决问题，运用也十分广泛。本文对与纳米技术进行了一定的介绍并简单介绍了纳米技术的具体合成以及纳米技术的三个发展阶段，并且对其发展前途以及国家对他的重视程度进行了预测。和其在:陶瓷领域中，微电子学上和生物工程上、在医学上等的应用，并在这些领域所获得的巨大贡献。 一、纳米以及纳米技术的概念 1、纳米 纳米是一种长度单位，其单位是um，大约等于十亿分之一米的长度，相当于五万份之一根头发。这是十分渺小的一个数据。 2、纳米技术 纳米技术就是在纳米单位下进行的研究，其研究的主要对象是电子，原子与分子的运动规律的一直微型技术。人类在漫长的研究过程中，物质的构成一直在研究，从而得出了纳米单位下隔离出来的原子或分子。明显的表现出不同的特性，并且运用这些特性研究特定功能设备的新技术，我们就把他叫做纳米技术。 纳米技术和微电子技术有不同特征：纳米技术是以控制单个原子、分子的研究来实现设备特定的功能，用电子的特性来工作的；微电子技术主要通过控制电子群体来实现其功能，用电子的粒子特性来工作的。人们是为了实现对整个微观世界的有效控制，而研究和开发纳米技术的。 二、纳米技术的前途 1、国家预测 我国对纳米技术的研究是十分注重的，近些年来，我国相继出台一些政策和国家支出的投入，使得我国的纳米技术有了一定的发展，而我国对纳米技术的需求也是特别高。在这种情形下，我国的纳米技术将会得到一个巨大的发展空间。保守估计的情况下，到2017年我国纳米材料的市场规模将会是70亿元以上。中国研究院也从《中国纳米材料行业发展前景与投资预测分析报告》预测了我国纳米技术的发展规律 2、纳米材料 纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的稀土纳米材料。 三、纳米技术的运用方面 纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术,纳米技术是从根本上改变材料的结构，这个技术不仅仅是在中国是研究的热点，在全世界上也是一个人们津津乐道的一个热门。而纳米技术一旦发展起来，在世界上的影响更加是无疑十分巨大的。也是被认为世纪最具有前途的科研领域。目前纳米技术主要运用在:陶瓷领域、微电子学上、生物工程上、在化工领域、在医学上。 1.陶瓷领域 （1）防护材料 陶瓷我们都知道，也都听说过碰瓷这一个说法，显而易见陶瓷是十分易碎的，收到重力的挤压与撞击时，便会瞬间垮晶，碎裂，更不用说作为防护材料来用了，而用纳米技术制造出来的纳米陶瓷，其韧性和抗疲劳性发生了翻天覆地的变化。因为其具有高强度的抗性，我们甚至可以用来制造坦克的复式装甲，而防弹陶瓷我们也可以用来制造防弹衣，大大改变了陶瓷容易破，容易碎的特性。 （2）高温材料 纳米陶瓷具有高耐热性、高温抗氧化性、低密度、高断裂韧性、抗腐蚀性和耐磨性，在某些领域，我们可以也必须使用到纳米陶瓷的这些特性。航天飞机在穿越大气层时，会发生高温。一般的材料会急速融化，从而导致机毁人亡的惨剧，纳米陶瓷的抗高温特性会很容易的解决这个问题。还有汽车的刹车片由于下长坡汽车一直处于刹车的状态，刹车片十分容易出现故障，纳米陶瓷也可以解决这一问题。还有轮船要长期接触海水，这导致船体容易发生氧化而导致漏水，而抗高温坑氧化的纳米陶瓷也可以较为完美的解决这问题。 （3）吸收材料 陶瓷吸收材料的本质与木炭吸收水分，杂质的原理差不多，纳米陶瓷就过高温可以分解为疏松的物质，再经过加工研磨就可以得到黑色粉末状的物品。这种材料拥有很好的吸波吸热的特性，可以作为许多特定的场合。这些十分受到科研人员的喜爱，人们通过研究得到许多有用的的复合型吸收材料。 2、微电子学上的应用 微电子学上的应用是纳米电子学的重要组成部分，其主要是运用纳米技术运用到微电子学上，运用各种纳米技术，将我们平时不易发现的东西解析出来，让我们比较直观的得出结果。比如，利用纳米技术研制出纳米器械。利用这些器械，我们可以研究波的传导，从波的传导我们可以探测我们未能到达的领域。而纳米技术的一些超导效果是非常棒的，这就能让我们在微电子运用纳米技术，一些比较精密的仪器所要的精度数据，但是由于导体的原因，许多需要精密的仪器却不能拥有好的导体，而当我们将纳米技术运用到这些仪器上，其超导效果十分好。在一定的距离内产生的电阻可以忽略不计。 3、生物工程上的应用

高端装备制造业技术创新研究

高端装备制造业技术创新研究摘要:高端装备制造业作为我国战略性新兴产业之一，具有知识、技术密集等特点，能够有效促进产业升级，推动国民经济发展。对国内外学者的研究进行梳理，从高端装备制造业技术创新发展趋势、影响因素和有效途径三个方而分别进行阐述并总结，以期为促进高端装备制造业的技术创新提供依据。 关键词:高端装备制造业;技术创新自主创新能力;研究文献;综述 0引言 高端装备制造业是具有中国现代特色的专有名词。作为我国战略新兴产业之一，以先进技术为指导，为各产业提供富含高端技术和高附加值的装备产品，对我国高端领域产业的发展和国际竞争力的提高有不可替代的作用。高端装备制造业属于知识、技术密集型产业，其发展方向引领着我国先进技术的发展趋势。高端装备制造业处于整条生产线的中枢地位，其发展水平决定了该产业的发达程度。由其特点可见，技术创新是促进高端装备制造业发展的重要方式。 1高端装备制造业技术创新的发展趋势 孙韬［门认为，高端装备制造业的技术创新会逐渐向国际化、信息化、智能化、环保化方向发展。于兆吉等［2］指出，高端装备制造业技术创新的发展目标是要在环保的基础上获取最大利润，形成可持续发展的经济增长方式。孙景新［3］认为，中国经济要想从资源消耗型粗放式发展转变为向技术、知识密集型发展，高端装备制造业可作为突破口。马玉山在“2015中国制造业创新论坛〃中指出，高端装备制造业在精细

化管理的基础上，要加强“政产学研用〃相结合，研发出更完善的创新产品。 2高端装备制造业技术创新的影响因素 Song ［5］指出，美国高端装备制造业的优势建立离不开政府的政策鼓励支持，如减少税收、给予投资补贴、建立研发试点机构等。日木政府为提升国内装备制造企业技术的竞争优势，在国内建立"官产学〃联合组织和国外高端技术引进研发机构。可以看出，政府支持是影响其国内装备制造业技术创新发展的重要因素。Lee, Tang-Chih 提出，高新技术产品的销售水平与其生产技术的先进水平呈正相关。根据美国经济生产的基本情况发现，投资于IT行业的比重在持续增长，且消费者对其生产或消费的装备水平升级有更大需求［6］。Yam ［7］根据香港制造业的实际情况，发现外部投入的增加可有效促进企业的自主研发创新及合理配置可利用资源。AdegokeOke ［8］以英国制造业企业为研究对象，分析了企业中劳动灵活性与混合灵活性的相互作用对产品创新的影响。高丹丹［9］将R&D人力资源、R&D 资木投入以及创新产品研发相关的费用归为技术创新投入因素，将申报的专利数、己成功授权的专利数以及研发出的创新产品数归为创新产出因素。王佳瑶［10］以知识基础存量、知识流动能力、知识创造能力三个维度作为高端装备制造业企业知识创新能力构成要素，政府因素、市场因素、技术因素是促进技术创新出现的主要原因。 3高端装备制造业技术创新的途径 Om恰等［22］指出，加强企业生产链中各环节的沟通与协调可有效

新型纳米加工技术的研究进展

新型纳米加工技术的研究进展 随着纳米技术的发展和电子器件小型化的需求，纳米加工方法越来越多地引起人们的关注，纳米技术的核心是纳米加工技术。新型纳米加工技术突破传统光刻限制和有机高分子结构的限制，属于多项纳米操纵加工技术的系统工程研究，主要特色为瞄准学科前沿的创新性应用基础研究，具有较强的创新性、前瞻性和原创性，具有广泛的应用前景。 标签：无机纳米材料；纳米加工技术；研究 随着纳米技术的发展和电子器件小型化的需求，纳米加工方法越来越多地引起人们的关注，纳米技术的核心是纳米加工技术。纳米加工技术作为引起一场新的产业革命的科学技术，备受世人瞩目。随着科技的发展，对电子器件小型化的要求越来越强烈，各种器件逐渐由微米向纳米尺度发展。特别是对纳米器件、光学器件、高灵敏度传感器、高密度存储器件以及生物芯片制造等方面的纳米化要求越来越强烈，如何缩小图形尺寸、提高器件的纳米化程度已经成为各国科学家们越来越关心的问题。然而由于传统刻蚀技术的限制使得器件纳米化的发展成为当今电子器件小型化发展的重要制约因素之一。因此，新型纳米加工技术突破传统光刻限制和有机高分子结构的限制，属于多项纳米操纵加工技术的系统工程研究，主要特色为瞄准学科前沿的创新性应用基础研究，具有较强的创新性、前瞻性和原创性，具有广泛的应用前景。 1 国内外研究现状 近年来，为了克服原有光刻技术对图形线宽的限制，人们已探索了许多先进的纳米刻蚀加工方法。AT&T BeII实验室的R·S·Becker等人利用扫描探针显微技术实现了在Ge表面原子级的加工。H·D·Day和D·R·Allee成功地实现了硅表面的纳米结构制备，从而在纳米加工领域开辟了新的天地。近年来，Mirkin研究组和其它几个研究集体利用扫描探针技术成功地制造了有机分子纳米图形与阵列、无机氧化物、金属纳米粒子、高分子溶胶等纳米图形和阵列以及蛋白质阵列。此外，离子束、电子束、极紫外、X射线、深紫外加波前工程、干涉光刻以及原子光刻等技术的出现进一步发展了纳米刻蚀加工技术，为克服光刻的限制，提高图形密度提供了可能。然而这些方法虽然可以实现相对复杂的纳米图形化，但其设备昂贵，投资成本较大、应用步骤复杂，更主要的在于生产效率低，产品价格高昂，因而难以在要求低成本、高产出的商业中得到广泛的应用，特别是在图形要求相对简单、有序，而密度和灵敏度要求较高的纳米器件中（如：传感器、激光器、平板显示器、高密度存储器件、生物芯片、量子器件等方面）的应用受到了很大的制约。因此，如何发展简单、便宜、适用于大规模生产的表面图案化技术已成为一个涉及众多学科领域的新课题。 当前，美、日两国在纳米光刻领域的研究处于世界领先地位。为了应对纳米技术的挑战，欧洲最近几年开展国家间的大型合作项目技术，纳米光刻技术得到了深入研究和广泛发展。近年来我国对纳米加工方面的研究也进行了大力的扶

先进制造技术论文

随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造企业开始将大量的人力、财力和物力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中。改革开放以来，我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，确立了社会主义市场经济体制，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接新的挑战，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，因此，对制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，以实现我国机械制造业跨入世界先进行列。 一．先进制造技术的概念 (1)先进制造技术的内涵 目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：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、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 (2)先进制造技术的特点 先进制造技术最重要的特点在于，它首先是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于，传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，因而则将其综合应用于制造的全过程。并且传统制造技术的学科、专业单一独立，相互间的界限分明；先进制造技术由于专业和学科间的不断渗透j交叉、融合，界线逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化、已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新型交叉学科。随着微电子、信息技术的引入，使先进制造技术还能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息集成过程。先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。为确保生产和经济效益持续稳步的提高，能对市场变化做出更灵捷的反应，以及对最佳技术效益的追求，提高企业的竞争能力，先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，更加重视制造过程组织和管理体制的简化以及合理化，从而产生了一系列先进的制造模式。随着世界自由贸易体制的进一步完善，以及全球交通运输体系和通信网络的建立，制造业将形成全球化与一体化的格局，新的先进制造技术也必将是全球化的模式。 先进性作为先进技术的基础——制造技术，必须是经过优化的先进工艺。因此，先进制造技术的核心和基础必须是优质、高效、低耗、清洁的工艺。它从传统工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成。通用性先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节，它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、维修服务、甚至回收再生的整个过程。系统性随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术能驾驭生产过程的物质流、能源流和信息流的系统工程。集成性先进制造技术由于专业、学科间的不断渗透、交叉、融合，界限逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化，已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术于一体的新兴交叉学科，因此有人称其为制造工程。技术与管理的更紧密结合对市场变化做出更敏捷的反应及对最佳经济效益的追求，使先进制造技术十分重视生产过程的

微纳制造技术作业

问题：1、微机械制造材料大致分为几类而常用的制造微机电产品的材料有哪些，MEMS装置为何大多选用硅材料制造 2、纳米材料与常规的材料相比，有哪些优点 答：1、（1）微机械制造材料大致分为结构材料、功能材料和智能材料三大类。 （2）常用的制造微机电产品的材料有： a，结构材料：是以力学性能为基础，具有一定强度，对物理或化学性能也有一定要求，一般用于构造微机械器件结构机体的材料，如硅晶体。 b，功能材料：指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。如压电材料、光敏材料等。 c，智能材料：一般具备传感、致动和控制3个基本要素。如形状记忆合金、磁/电致伸缩材料、导电聚合物、电流变/磁流变材料等。 （3）由于硅材料具有众多优点，所以MEMS装置大多选用硅材料制造。 其优点如下：?? ①优异的机械特性：在集成电路和微电子器件生产中，主要利用硅的电学特性；在微机械结构中，则 是利用其机械特性。或者同时利用其机?械特性和电学特性，即具有机电合一的特性，便于实现机电器件的集?成化。? ②储量丰富，成本低。硅是地壳中含量最多的元素之一，自然界的硅元素通常以氧化物如石英（sio2） 的形式存在，使用时要提纯处理，通?常加工成为单晶形式（立方晶体，各向异性材料）? ③便于批量生产微机械结构和微机电元件。硅材料的制造工艺与基层电路工艺有很好的兼容性，便于 微型化、集成化和批量生产。硅的微细?加工技术比较成熟，且加工精度高，容易生成绝缘薄膜。? ④具有多种传感特性，如压电阻效应、霍尔效应。? ⑤纯净的单晶硅呈浅灰色，略具有金属性质。可以抛光加工，属于硬脆材料，热传导率较大，对温度 敏感。 2、纳米材料内部粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。对纳米体 材料，可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。 ①“更轻”是指借助于纳米材料和技术，可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件，减小器件的体

激光再制造技术

?改革开放以来，国外大批的高精尖设备引入我国，许多重大工程装备造价十分昂贵，一旦出现损坏，使生产线中断。特别是进口设备，缺少备件，临时引进不仅价格昂贵，而且时间紧迫，不能保证及时生产，将造成重大的经济损失。因此，开展重大装备修复，发展快速、高效、精密的修复技术不仅具有广阔的市场需求，而且具有重大的经济效益和社会效益。 常规修复技术的种类很多，每种技术有其擅长之处，也有应用的局限性，而精密可控成形再制造的修复技术已成为重要发展方向。 近年来，国际上诞生了一门新兴技术—再制造技术（Refabricating Technology）。与以往修复技术不同，再制造技术是一种全新概念的先进修复技术，它集先进高能束技术、先进数控和计算机技术、CAD/CAM技术、先进材料技术、光电检测控制技术为一体，不仅能使损坏的零件恢复原有或近形尺寸，而且性能达到或超过原基材水平。由此形成了一门新的光、机、电、计算机、自动化、材料综合交叉的先进制造技术。文中介绍了激光再制造系统的组成、材料选择原则、多层熔敷后的效果及工业应用实例。 1 激光再制造系统构成 激光再制造技术的技术基础是激光熔敷。激光熔敷原本是一种表面强化技术，它不涉及零件精确成形问题。以激光熔敷为修复技术平台，加上现代先进制造、快速原形等技术理念，则发展成为激光再制造技术。它是以金属粉末为材料，在具有零件原型的CAD/CAM软件支持下，CNC （计算机数控）控制激光头、送粉嘴和机床按指定空间轨迹运动，光束与粉末同步输送，形成1支金属笔，在修复部位逐层熔敷，最后生成与原型零件近形的三维实体。 激光器：1～5kWCO2激光器，多模即可，或用0.4～2kWNd：Y AG激光器，多模即可。 光学系统：采用聚焦光束和宽带光束2种方法，宽带光束可使熔敷表面光滑平整，而且没有裂纹等产生。 送粉器：采用载气式或非载气式输送2种均可。非载气式送粉，粉末利用率高达90%，载气式仅30%～40%。在进行二维以下运动修复时，采用非载气式送粉可节省粉末，从而降低使用成本。 从光束与粉嘴相互运动关系来看，可分为一维、二维及三维修复。 红外温度监控系统： 在激光熔敷修复过程中，由于多层叠加，熔层表面温度会随高度增加而增加，在尖角处也会引起热量陡增。必须对熔池温度面进行实时监测，并将测温结果反馈给激光器和数控机床，控制激光器功率输出以及CNC机床的运动速度，以保持熔池温度稳定。其测温原理为：激光涂层吸收的能量EA，一部分用于熔化粉末Ep，一部分以热辐射的形式向外散出ER，一部分用于热传导ET，一部分用于与环境对流Ec，即： EA=Ep ER ET EC 根据黑体辐射定律和为维恩位移定律：λmT=2897.8μm·K，其中λm为光谱辐射极大值对应波长，T为绝对温度（K）。由此而进行双波长比色红外测温。采用双波长比色测温计，测温范围400～2000℃，精度系数±1%； 2 激光再制造与热喷涂冶金组织比较

微纳米加工技术及其应用

绪论 1：纳米技术是制造和应用具有纳米量级的功能结构的技术，这些功能结构至少在一个方向的几何尺寸小于100nm。 2：微纳米技术包括集成电路技术，微系统技术和纳米技术；而微纳米加工技术可获得微纳米尺度的功能结构和器件。 3：平面集成加工是微纳米加工技术的基础，其基本思想是将微纳米机构通过逐层叠加的方式筑在平面衬底材料上。（类似于3d打印机？） 4：微纳米加工技术由三个部分组成：薄膜沉积，图形成像（必不可少），图形转移。如果加工材料不是衬底本身材料需进行薄膜沉积，成像材料的图形需转化为沉积材料的图形时需进行图形转移。（衬底材料，成像材料，沉积材料的区别和联系） 5：图形成像工艺可分为三种类型：平面图形化工艺，探针图形化工艺，模型图形化工艺。平面图形化工艺的核心是平行成像特性，其主流的方法是光学曝光即“光刻“技术；探针图形化工艺是一种逐点扫描成像技术，探针既有固态的也有非固态的，由于其逐点扫描，故其成像速度远低于平行成像方法；模型图形化工艺是利用微纳米尺寸的模具复制出相应的微纳米结构，典型工艺是纳米压印技术，还包括模压和模铸技术。 6：微米加工和纳米加工的主要区别体现在被加工结构的尺度上，一般以100nm 作为分界点。 光学曝光技术 1：光学曝光方式和原理 可分为掩模对准式曝光和投影式曝光。其中，掩模对准式曝光又可分为接触式曝光和邻近式曝光，投影式曝光又可分为1∶1投影和缩小投影（一般为1∶4和1∶5）。 接触式曝光可分为硬接触和软接触。其特点是：图形保真度高，图形质量高，但由于掩模与光刻胶直接接触，掩模会受到损伤，使得掩模的使用寿命较低。采用邻近式曝光可以克服以上的缺点，提高掩模寿命，但由于间隙的存在，使得曝光的分辨率低，均匀性差。 掩模间隙与图形保真度之间的关系 W=k√ 其中w为模糊区的宽度。 掩模对准式曝光机基本组成包括：光源（通常为汞灯），掩模架，硅片台。 适用范围：掩模对准式曝光已不再适用于大规模集成电路的生产，但却广泛应用于小批量，科研性质的以及分辨率要求不高的微细加工中。 投影式曝光：投影式曝光广泛应用于大批量大规模集成电路的生产。 评价曝光质量的两个参数：分辨率和焦深。

先进制造技术作业论文

浅谈现代机械制造技术的新发展编辑条目06.26 关键字： 0.前言目前，随着电子、信息等高新技术的不断发展及市场需求个性化与多样化，世界各国都把机械制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，将其他学科的高技术成果引入机械制造业中。因此机械制造业的内涵与水平已今非昔比，它是基于先进制造技术的现代制造产业。纵观现代机械制造技术的新发展，其重要特征主要体现在它的绿色制造、计算机集成制造、柔性制造、虚拟制造、智能制造、并行工程、敏捷制造和网络制造等方面。 1.现代机械制造技术的特征（1）机械制造科学是由机械、计算机、信息、材料、自动化等学科有机结合而发展起来的一门跨学科的综合科学，它随不同对象和时间而改变功能结构及信息系统。（2）柔性、集成、并行工作。现代机械制造系统具有多功能性和信息密集性，能够制造生产成本与批量无关的产品，能按订单制造，满足产品的个性要求。（3）制造智能化。能够代替熟练工人的技艺，具有学习工程技术人员多年实践经验和知识的能力，并用以解决生产实际问题。智能制造系统能发挥人的创造能力和具有人的智能和技能，强调以人为系统的主导者这一总的概念。在智能制造系统中，智能和集成并列，集成是智能的重要支撑，反过来智能又促进集成水平的提高。（4）设计与工艺一体化。传统的制造工程设计和工艺分步实施，造成了工艺从属于设计、工艺与设计脱离等现象，影响了制造技术的发展。产品设计往往受到工艺条件的制约，受到制造可靠性、加工精度、表面粗糙度、尺寸等限制。因此，设计与工艺必须密切结合，要以工艺为突破口，形成设计与工艺的一体化。（5）精密加工技术是关键。精密和超精密加工技术是衡量先进制造技术水平的重要指标之一。当前，纳米加工技术代表了制造技术的最高精度水平。（6）产品生命周期的全过程。现代制造技术是一个从产品概念开始，到产品形成、使用，一直到处理报废的集成活动和系统。在产品的设计中，不仅要进行结构设计、零件设计、装配设计，而且特别强调拆卸设计。使产品报废处理时，能够进行材料的再循环。节约能源，保护环境。（7）人、组织、技术三结合。现代制造技术强调人的创造性和作用的永恒性，提出了由技术支撑转变为人、组织、技术的集成；强调了经营管理、战略决策的作用。在制造工业战略决策中，提出了市场驱动、需求牵引的概念，强调用户是核心，用户的需求是企业成功的关键，并且强调快速响应市场需求的重要性。 2．现代机械制造技术的内容和发展方向 2.1 绿色制造（GM）绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。绿色制造是可持续发展战略在制造业中的重要体现。其目标是使产品在设计、制造、装配、运输、销售及使用的整个过程中努力做到资源的优化利用、清洁生产和废弃物的最少化及综合利用。要力求实现切削加工工艺的绿色化。目前这一绿色加工工艺主要集中在不使用切削液上，这主要是因为切削液既污染环境和危害工人健康，又增加资源和能源的消耗。而干切削和干磨削一般是大气氛围中(氮气中、冷风中或采用干式静电冷却技术)不使用切削液进行的切削。不过对某些加工方式和工件组合，完全不使用切削液的干切削和干磨削在实际中很难实现，故又出现了使用极微量润滑(MQL)的准干切削。目前，在欧洲的大批量机械加工中，已有10％～15％的加工使用了干切削和准干切削。 2.2 计算机集成制造（CIM）CIM就是通过计算机实现信息集成，实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益，使企业能够持续稳定的发展。随着计算机的普及应用，计算机集成制造已成为规模生产的主要科技，企业从市场预测、产品设计、加工制造、经营管理直至售后服务是一个不可分割的整体，需要统筹考虑，集成制造主要指：（1）人员集成，管理者、设计者、制造者、保障者(负责质量、销售、采购、服务等的人员)以及用户应集成为一个协调整体。（2）信息集成，产品生命周期中各类信息的获取、表示、处理和操作工具集成为一体，组成统一的管理控制系统。特别是产品信息模型（PIM：Product Information

再制造表面修复技术

?????????*????＊?????激光再制造技术 激光再制造技术是一种全新概念的先进修复技术，它集先进的激光熔覆加工工艺技术、激光熔覆材料技术和其它多种技术于一体，不仅可以使损伤的零部件恢复外形尺寸，还可以使其性能达到甚至超过新品的水平，是重大工程装备修复 表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光使之与基体表面薄层一起熔凝的方法，在材料表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层，以改善工件表面性能的工艺。 激光再制造主要工艺流程 ?电刷镀技术 电刷镀技术需要采用专用的直流电源设备，电源的正极连接镀笔作为刷镀时的阳极；电源的负极连接工件作为刷镀时的阴极。镀笔通常采用高纯度细石墨块作为阳极材料，石墨块外面包裹一层棉花和耐磨的涤棉套。刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的相对运动速度在工件表面上移动，并保持适当的压力。在镀笔与工

件接触的部位，镀液中的金属离子在电场的作用下扩散到工件表面，并在表面获得电子被还原成金属原子，沉积结晶形成镀层，随着刷镀时间的增长，镀层增厚，从而达到镀覆及修复的目的。 ?纳米电刷镀技术 纳米电刷镀技术是在传统电刷镀技术的基础上发展起来的先进表面工程技术，通过把具有特定性能的纳米颗粒加入到电刷镀液中，从而得到含有纳米颗粒的复合电刷镀溶液，在刷镀过程中，复合镀液中的纳米颗粒在电场力的作用下或在络合离子挟持作用下与金属离子共同沉积在基体表面，获得纳米颗粒弥散分布的复合电刷镀层，进而提高装备零件表面性能。 纳米电刷镀溶液的制备是纳米电刷镀技术的关键和基础。镀液制备的关键是要解决纳米颗粒在盐溶液中团聚这一重大难题。 高能机械化学法是一种能有效地将纳米陶瓷颗粒分散在金属基质溶液中的复合分散方法。 ?纳米铜自修复技术 纳米铜自修复技术就是纳米铜粉作为润滑油添加剂时摩擦副出现“负磨损”现象形成的一种技术。 试验样品：铜粉颗粒直径20nm-80nm（0.5%质量），基础油为650SN。试验使用前用超声分散60min。 ?激光熔覆技术 激光熔覆技术是指在被涂覆基体表面上，以不同的添料方式放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面薄层同时熔化，快速凝固后形成稀释度极低，与基体金属成冶金结合的涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等工艺性能的方法。 目前，有些亟待解决的难题，如残余应力、变形和裂纹等。 ?激光熔覆同步送粉技术 激光熔覆过程送粉方式：预置式和同步式。预置式是将熔覆材料在激光扫描前已沉积到基体表面，此方法难以满足制备全密度功能梯度材料、高柔性等诸多现代科技需求；同步式是在激光扫描基体表面同时将熔覆材料引入熔池，可克服预置式的不足。 同步送粉法分侧向送粉和同轴送粉。 （1）侧向送粉法是粉末流与激光束轴线之间存在一定夹角，即喷嘴置于激光束一侧。难题是扫描速度方向的变化会引起熔覆层形状与厚度的改变。 （2）同轴送粉法是粉末流与激光束都垂直于熔覆层表面，克服了侧向送粉的不足。实现方法有二，如下： ①典型同轴送粉。环形粉末流围绕垂直放置的单个激光束，并汇聚于粉末流焦点。粉末流有圆环锥形聚焦粉末流和对称聚焦粉末流。 ②光内送粉。环形激光束围绕垂直放置的单个粉末流，并与粉末流相交。 光内送粉将真正消除扫描方向性问题，提高粉末流稳定性。光粉耦合不受光束离焦量影响，精度高，操作容易。通过适当调节粉斑直径和聚焦光斑直径，不仅可实现光斑略大于粉斑工艺，还能完成轮廓法熔覆过程，大大增加粉末利用率、改善熔覆质量。