十年后的新型加工技術(shù)

　　制造技術(shù)的方向

　　21世紀(jì)在很大程度上可說是以環(huán)保為核心的世紀(jì)，是從大量消費、大量產(chǎn)生廢棄物的經(jīng)濟社會轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源循環(huán)利用的經(jīng)濟社會，為了保證持續(xù)發(fā)展，必須具備以下三個條件：

　　可重復(fù)利用的資源應(yīng)在重復(fù)利用資源的框架內(nèi)消費；

　　對于不可重復(fù)利用的資源，則盡可能以可重復(fù)利用的資源去取代，而且應(yīng)在與生產(chǎn)量保持平衡的范圍內(nèi)去消費；

　　廢棄物的排放量應(yīng)控制在自然凈化的可能范圍之內(nèi)。

　　根據(jù)上述條件，制造技術(shù)應(yīng)努力開發(fā)資源循環(huán)利用系統(tǒng)，即應(yīng)著重實現(xiàn)下述目標(biāo)：(1)建立循環(huán)利用型的生產(chǎn)系統(tǒng)；(2)實現(xiàn)零輻射及耗用能源的最小化；(3)確立環(huán)境承受極限的評價技術(shù)。要達到上述(1)、(2)兩項指標(biāo)，必須用全新的觀點來進行加工技術(shù)的開發(fā)工作。對應(yīng)于社會和經(jīng)濟的需求，包含加工技術(shù)在內(nèi)的生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展方向如下:①與信息化相對應(yīng)：獨立分散型生產(chǎn)系統(tǒng)；②與非熟練者及老齡化相對應(yīng)：自動化生產(chǎn)系統(tǒng)、以人為本的生產(chǎn)系統(tǒng)；③與環(huán)保相對應(yīng)：資源循環(huán)利用型生產(chǎn)系統(tǒng)、低輻射生產(chǎn)系統(tǒng)；④與需求多樣化相對應(yīng)：品種批量可調(diào)試生產(chǎn)系統(tǒng)、確定訂貨生產(chǎn)系統(tǒng)。

　　以上生產(chǎn)系統(tǒng)并非在統(tǒng)一的概念基礎(chǔ)上提出的，也并非按社會需求而提出的一對一的系統(tǒng)，而且以人為本的生產(chǎn)系統(tǒng)也僅僅是從廣義的角度來加以粗略的區(qū)分。

　　新型加工技術(shù)

　　預(yù)計2010年將從重視資本生產(chǎn)效率轉(zhuǎn)變?yōu)楦又匾曎Y源生產(chǎn)效率，但即使這種轉(zhuǎn)變的趨勢日益強烈，歷來的加工技術(shù)開發(fā)方向—高精度化、高速化、高效率化、高功能化等仍然是我們追求的技術(shù)目標(biāo)。作為生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展方向自然與上述內(nèi)容不盡相同，要具體預(yù)測10年后的新加工技術(shù)并不是一件容易的事情。下面舉出新加工技術(shù)涉及的幾個方面，供大家參考。

　　1、坯件的精密化：以飛機發(fā)動機零件等為對象的恒溫鍛壓和精密熱鍛技術(shù)，可使坯件精密化，目的是盡可能提高昂貴材料的利用率，此項研究始于20世紀(jì)60年代?，F(xiàn)在，對此項技術(shù)的重要性應(yīng)加深認(rèn)識，這是因為環(huán)保問題越來越突出。通常制作毛坯和反復(fù)加工將耗費大量能源和排放大量廢棄物，工件材料也隨之被大量浪費。坯件精密成形技術(shù)是節(jié)約材料極為有效的措施，但精密鑄鍛要求有高精度的模具，而且必須在大批量生產(chǎn)的前提下使用該技術(shù)，才可獲得良好效益。因此，在小批量生產(chǎn)中應(yīng)用時，就不能沿用簡單的模具和型腔，而必須開發(fā)新的精密成形加工技術(shù)。迄今，最有效的手段就是采用已達到實用化水平的成形模擬技術(shù)，通過模擬可最大限度地利用型材和零散材料。正因如此，精密成形技術(shù)就成為當(dāng)前制造業(yè)普遍追求的一種新技術(shù)潮流。

　　2、微細化：為了制作微型機床，作為加工技術(shù)，正在開展機械加工、電加工、激光加工、成形加工等方面的深入研究。充分利用上述諸種加工的特點，加工技術(shù)正沿著微細化、大面積化、三維化、適應(yīng)多種材料加工的方向發(fā)展。所謂微細化，是指達到10nｍ水平的加工指標(biāo)。如利用原子力顯微鏡的微細加工盡管已經(jīng)非常微細，但此種方法的生產(chǎn)效率很低，因此，進一步實現(xiàn)高速化和輕量化的課題尚待解決。目前，利用激光進行加工，在加工精度和縱橫尺寸比方面可望得到改善。如用SR光進行膜片加工，可降低制作成本，如在成形加工技術(shù)方面再加以改進是可以達到實用化水平的。在三維化加工方面，利用SR光的加工和利用離子束的蝕刻加工等，均可望成為此方面的有效方法。適應(yīng)多種材料的主要加工方法仍然是成形加工，如10μｍ——10nm左右的結(jié)構(gòu)體其縱橫尺寸比達到10的復(fù)制加工，將左右今后10年的仿生、信息機械行業(yè)。復(fù)制材料包括功能陶瓷、不可涂覆的金屬(一種非常適用于生物體的材料)、玻璃(派拉克斯耐熱玻璃和石英玻璃)、新型聚合物等。

　　3、與材料相對應(yīng)的加工技術(shù)：加工技術(shù)和材料技術(shù)的聯(lián)接點如下：①隨著加工的超高精度和高穩(wěn)定性等要求，需進一步加強有關(guān)材料學(xué)的研究；②隨著納米級粒子技術(shù)的進展，納米結(jié)構(gòu)體、薄膜及復(fù)合材料的制作等將得到進一步發(fā)展，加工和材料開發(fā)工程相一致的領(lǐng)域增多；③新材料的加工技術(shù)等。①項內(nèi)容是過去工作的延續(xù)，材料學(xué)的研究可望進一步提高加工精度；②項內(nèi)容是目前最引人注目的領(lǐng)域，納米材料、納米加工、納米裝置等均可望逐步達到實用化水平；③項內(nèi)容是指開發(fā)對各種新材料進行循環(huán)利用的加工技術(shù)，當(dāng)然也包括開發(fā)非新材料的加工技術(shù)。另外，對那些雖然不是新材料，但單位面積剛性和強度很高的材料(如埋藏量非常豐富的鎂等輕型結(jié)構(gòu)材料)加以改進的研究也極引人注目。

　　4、綜合化技術(shù)：應(yīng)該指出，在成熟的市場環(huán)境下，伴隨著競爭的實質(zhì)性變化，生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新是極為重要的。不僅要繼續(xù)進行特定的工藝革新，而且應(yīng)在新產(chǎn)品開發(fā)過程中，將不同的工藝綜合應(yīng)用到同一個工藝規(guī)程的作業(yè)之中，從而滿足對高功化、高效率化、低環(huán)境影響等要求，取得與單一技術(shù)復(fù)合迥然不同的綜合化效應(yīng)。例如，僅就環(huán)境保護來看，實現(xiàn)廢棄物零排放的不同領(lǐng)域融合、坯件精密成形及高速干式加工、激光焊接、鍍層厚板的沖孔加工等不同工藝的綜合利用，可在環(huán)境保護方面取得極為理想的效果。

　　加工技術(shù)是一個非常廣義的概念，很難對其進行全面的預(yù)測。本文僅對機械零件加工技術(shù)中涉及的成形加工、切除加工、高附加值加工等技術(shù)的十年前景作了一個概略的描述。