未来机械之设想

          班级：A13机械1     姓名：沈沛           学号：130408215

摘要：制造业是国家综合实力和国际竞争力的重要体现，决定着一个国家在经济全球化格局中的国际分工地位。而机械又是制造业的基础，机械制造在今后的发展走向如何，关系到一个国家甚至整个世界制造业的变革。本文根据现阶段机械制造业比较热门的行业情况和一些新兴的蓬勃发展的行业的情况，提出对未来机械的设想。

关键词：机械制造业；未来机械

1.      现代机械制造技术的发展趋势

从宏观角度上来说，现代机械制造技术的主要发展方向涉及到以下两个方面: 其一是高度的自动化发展趋势，这主要是敏捷制造技术的进一步发展与优化; 其二则是以精密加工为基础的发展趋势，这主要是指将微电子技术中的先进成果应用至机械设计制造的过程当中，具体而言，在有关现代机械制造技术的发展方向，主要的发展方向及其趋势可以归纳为以下几点:

第一，现代机械制造技术需要进一步向着虚拟化方向发展: 在将虚拟化技术应用于机械制造的过程当中，衡量应用质量的关键在于对计算机仿真技术加以合理且可靠的应用。通过对拟实技术"以及虚拟技术的可靠应用，不但能够使得相关机械产品的开发速度得到大幅度的提升，同时也使得机械设计制造过程中的能源利用率得到了前所未有的发展。

第二，现代机械制造技术需要进一步向着绿色化方向发展: 在有关现代机械制造技术的应用过程当中，绿色化的体现不单单需要从产品设计"制造"以及使用过程中，对于相关资源能源的节约角度入手，同时还需要从对生态环境的保护角度入手。加大对于绿色化机械制造技术的发展与升级，一方面能够降低机械制造对环境的影响，另一方面还可达到提高能源利用效率的重要目的。 绿色制造实质上是人类社会可持续发展战略在现代制造业的体现,也是未来制造业自动化系统必须考虑的重要问题。目前绿色制造技术有以下几个方面:

(1)精密成形技术　成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等。精密成形技术包括:精密铸造(湿膜精密成形铸造、刚型精密成形铸造、高精度造芯)、精密锻压(冷湿精密成形、精密冲裁)、精密热塑性成形、精密焊接与切割等。

(2)无切削液加工　无切削液加工的主要应用领域是机械加工行业,无切削液加工简化了工艺、减少了成本并消除了冷却液带来的一系列问题,如废液排放和回收等等。

(3)快速成形技术　快速原型零件制造技术(RPM),其设计突破了传统加工技术所采用的材料去除的原则,而采用添加、累积的原理。其代表性技术有分层实体制造(LOM),熔化沉积制造(FDM)等等。

以上这些技术之所以都被归于绿色制造工艺,是因为这些工艺和技术不仅减少了原材料和能源的耗用量或缩短了开发周期、减少了成本,而且有些工艺的改进对环境起到保护作用。这一切除了工艺革新外,还必须依靠信息技术,通过计算机的模拟、仿真,实现绿色制造。

第三，现代机械制造技术需要进一步向着一体化方向发展: 现代科学技术以及信息化技术的发展，使得企业在参与市场竞争行为中的综合竞争实力得到极大的提升。与之相对应的是: 企业对于机械产品的需求开始与传统需求不再契合，对于产品个体化"以及多样化特性的发展更为重要。传统意义上的大批量性生产无法满足实际需求，取而代之的是更加小批量与个体性的生产。在此过程当中，所实现的一体化主要是指设计与工艺的一体化，通过此种方式，能够确保机械产品制造中的生产周期得到显著控制，降低各操作工序中，对于原材料的不合理消耗，并且能够确保生产质量的提升以及生产成本的控制目标得以同时实现。

2.      第三次工业革命与3D 打印制造技术

第三次工业革命也被称作新工业革命，美国著名未来学家Jeremy Rifkin所著《第三次工业革命: 新经济模式如何改变世界》一书中称，互联网与新能源的结合将会产生新一轮工业革命，使全球技术要素和市场要素配置方式发生革命性变化，这将是人类继 19 世纪的蒸汽机和 20世纪的电气化之后的第三次工业革命，第三次工业革命以光电效应和信息网络理论为基础，以 “绿色能源”和 “云技术”为基本标志.它将会深刻影响经济的生产方式，重组产业格局和竞争格局; 它也将深刻改变人们的生活方式和社会组织形式，并带动一系列的变革。第三次工业革命具有把绿色能源作为 “血液系统“把信息网络作为 “神经中枢”把 “三维制造” ( 3D打印) 作为生产模式的突破口、把 “分布式”作为格局的重组特征。

3D打印制造技术是指依据计算机的三维设计和三维计算，通过软件和数控系统将特制功能材料逐层堆积固化的成形制造技术，与过去通过零件拼装及切割"焊接技术制造产品的传统制造业有很大不同。它起源于上世纪 80 年代出现的快速原型制造技术，也被称之为堆积制造、增材制造、增量制造，是生产模式在制造业发生的巨大变化，是一种全新的制造方式2012 年英国 《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文，以及由Hod Lipson等所著 “3D打印: 从想象到现实》一书中，都将 3D打印制造技术作为第三次工业革命的重要标志，并指出尽管仍有待完善，但 3D打印技术市场潜力巨大，作为传统制造业向智能化"数字化制造业不断演进的阶段，其势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一，并推动新业态"新模式"新机制"新技术和新领军人物的异军突起。

3.      3D打印技术的应用领域

近年来，3D 打印技术发展迅速，在各领域都取得了长足发展，已成为现代模型、模具和零部件制造的有效手段，在航空航天、汽车摩托车、家电、生物医学等领域得到了一定应用，在工程和教学研究等领域也占有独特地位。

具体应用领域包括: 工业制造。可应用于产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证。制作模具原型或直接打印模具，直接打印产品:3D打印技术制造的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世，家用器具模型也被用于企业的宣传、营销活动中; 文化创意和数码娱乐: 可作为形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影 《阿凡达》运用 3D 打印技术塑造了部分角色和道具，3D打印技术制造的小提琴接近了手工艺的水平; 航空航天、国防军工: 可对形状复杂、尺寸微细、性能特殊的零部件、机构进行直接制造; 生物医疗: 可应用于人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等的制作; 消费品: 可应用于珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意 DIY作品的设计和制造; 建筑工程: 可应用于建筑模型风动实验和效果展示，建筑工程和施工 ( ACE) 模拟; 教育: 可应用于模型验证科学假设，用于不同学科实验、教学。在北美的一些中学、普通高校和军事院校，3D打印机已经被用于教学和科研; 个性化定制: 可提供基于网络的数据下载、电子商务的个性化打印定制服务。

4.提出对未来机械的设想

由上文可知，3D打印技术符合现代现代机械制造技术的向着虚拟化、绿色化和一体化的发展趋势。3D打印是第3次工业革命的标志并且3D打印的的应用范围十分广泛。3D打印势必将会淘汰目前的某些加工方式。但3D打印技术要进一步扩展其产业应用空间，目前仍面临着多方面的瓶颈和挑战：一是成本方面，现有3D打印机造价仍普遍较为昂贵，给其进一步普及应用带来了困难。二是打印材料方面，目前3D打印的成型材料多采用化学聚合物，选择的局限性较大，成型品的物理特性较差，而且安全方面也存在一定隐患。三是精度、速度和效率方面，目前3D打印成品的精度还不尽人意，打印效率还远不适应大规模生产的需求，而且受打印机工作原理的限制，打印精度与速度之间存在严重冲突。四是产业环境方面，3D打印技术的普及将使产品更容易被复制和扩散，制造业面对的盗版风险大增，现有知识产权保护机制难以适应产业未来发展的需求。

随着科学技术的进步，这些问题势必都将会解决。到那时，数控应该会被取代。家用3D打印机能打印出人们想要的部分生活用品，会建模的只要自己建模就行了，不会的可以网络上获取。利用信息网络控制3D打印将使异地加工将成为一种常见方式，异地加工在某些方面能够大大地降低运输成本。3D打印技术结合智能机器人或将实现无人工厂。无人工厂将大大地解放劳动力，能够让人们更好地去生活，有更多时间去享受生活，去修养自身，丰富自我。

未来的机械制造运用3D打印技术或许能够毫不浪费的利用原料，不产生有害于环境的物质实现绿色制造。

参考文献：

[1] 斯建钢. 浅谈现代机械制造技术及其发展趋势[J]. 机械与自动化，2013（8）:85-112

[2] 王世敬，温　筠. 现代机械制造技术及其发展趋势[J].石油机械，2002,30（11）：21-24

[3] 杰里米 里夫金. 第三次工业革命 [M]. 张体伟，孙豫宁，译.北京: 中信出版社，2012

[4] 刘燕华，王文涛. 第三次工业革命与可持续发展 ［J］.中国人口资源与环境，

2013,23（4）：3-7

[5] 王忠宏，李扬帆，张曼茵.中国 3D打印产业的现状及发展思路［J］. 经济纵横，

2013（1）:91-93

第二篇：机械工程概论结课论文

机械工程发展与展望

姓名：罗欢

班级：机自卓工班

学号：120101040022

日期： 2012.12.10

指导老师：贲红艳

摘要：我国机械工程研究领域近年来取得了一系列突出进展和原创性成果，为我国机械工程和经济建设提供了大批新理论、新技术和新方法，在国内外产生了重要影响，有的领域已在国际学术界占有一席之地。虽然如此，我国机械工程科学在国际上总体还处于落后地位。未来制造业发展总趋势是全球化、信息化、绿色化、知识化和极端化。制造技术的发展总趋势是基于资源节约和环境保护基础上的数字网络化、高效精确化、智能集成化及制造极端化。

关键词：机械学科重大成果发展趋势发展策略

前言

21世纪人类社会主要面临四大问题：气候变暖、资源枯竭、人口增加、环境恶化。随着时间的推移，这些问题将变得越来越严峻而不可逾越。人们将会发现：生态的保护可能比经济更为重要。中国将成为世界最大能源消耗国。20年后，由于石油、煤的枯竭，核能、太阳能、地热能、风力能、水力能的利用占整体能源的比重将会大增。

　　未来制造仍然是创造人类文明财富、促进人类进步的主要手段之一。制造业是国民经济的支柱产业，它与其他产业相互支撑而推动生态建设和经济增长。面对上述重大问题，制造业及其科学技术面临着严峻挑战。

　　由于中国将实现从“制造大国”向“制造强国”的战略转变，要实现此战略转移，关键在于制造技术及其产品的创新。制造业之间的竞争，说到底是科技的竞争。产品的创新和自主品牌的打造是中国制造业面临的重要挑战。

如果我们能正确认识、预测和面临这些挑战，及时采取应对战略和策略，大力加强制造科技及其产品的原始创新和自主创新，中国就可成为制造强国，中国高端品牌产品将可与美日欧并驾齐驱，中国制造业将立于世界之林。

正文

1 机械工程科学发展总趋势科学方面，虽然已经取得了瞩目的创新及进展，但必须清醒地认识到，我国机械工程科学总体上还处于落后状态。主要体现在：中国机械工程的理论、方法和技术对中国制造业的自主创新和发展的贡献不显著；中国学者提出的机械领域的新概念、新理论不多；有重要国际影响的机械工程理论、方法和技术不多。总体上中国机械工程学术领域在国际上的地位滞后于中国制造业在国际制造界的地位。

　　未来机械工程学科的发展将主要受到两方面的制约和推动，一个是制造业的创新发展，另一个是学科的演变进步。

　　鉴于未来制造业发展的总趋势是全球化、信息化、绿色化、知识化和极端化(以下简称“五化”)。机械工程科学的基本任务，就是为制造业的“五化”提供所需求的机械系新理论、新方法和先进制造技术。

　　由于我国未来将大力推进拥有自主知识产权的先进仪器及装备技术，因此，基于自主创新的高技术仪器及装备的设计制造的基础研究将得到更充分地重视和更快地发展；此外，由于21世纪我国资源和环境面临空前的严峻挑战，要求机械与制造科学比以往任何时候更重视环境的保护、产品的安全性和绿色度、材料和能源的节省、机电装备的再制造以及新能源制造领域的研究。

2 制造科技发展展望

制造技术的发展总趋势是基于资源节约和环境保护基础上的数字网络化、智能集成化、高效精确化及极端制造化技术。采用德尔菲调查方法及研究分析，未来我国将要重点发展的制造科技主要有以下8个领域。

(1)空天及深海装备制造科技。

　　未来飞机将进一步向大型、快速、轻型、舒适性、安全性方向发展；用于国防的各种飞行器，将向超快、精确、轻微及智能监控方向发展。高速、精确、智能化微型飞行器重力极端条件下的装备设计与制造科学技术、智能作技术：微4,N导技术；超低温、超真空、无业机器人、超大型射电望远镜、适于高压腐蚀环境作业的深海装备的设计与制造技术等将得到大的发展。

　　(2)先进电子及通信制造科技。

　　未来20年内，量子、纳米或商业基因计算机将问世。无线网络技术、网络光通信技术，卫星通信技术，基于网络的虚拟制造技术，非硅、量子、纳米、基因计算机芯片及其后封装科学技术将有大的发展。产品信息化和数字化；将传感、计算机及软件技术“嵌入”产品，实现产品的数字化和智能化；产品设计制造过程的数字化、虚拟化、网络化与智能化。例如数字智能轿车可以自动优化和选择路径、自动避撞和随时报告运转的状态和可能发生故障的时间和部位；数字智能柔性制造单元或系统能实现零件自主智能装卸、加工、检测和故障维护。智能数字网络多功能集成产品将会越来越多、越来越普遍，而且更新换代会越来越快。

　　(3)微纳米制造科技。

　　从将纳米尺度器件发展到纳米尺度产品的批量纳米制造将是今后20年纳米制造领域的最大变化。纳米机械学、纳米尺度和精度器件的设计、制造、测量及装配科学技术；具有批量生产工艺的“自下而上”的生长型和“自上而下”的去除型以及前两者相结合的混合型制造技术将得到很大发展。

　　(4)新能源装备制造技术。

　　由于一次能源将逐步枯竭，核能、深海能源、再生能源及清洁能源的研发和使用将大大促进该领域制造技术的发展。核能工艺及装备、深海能源探测及采掘工艺及装备、新能源和再生能源的装备制造、基于新能源的经济型汽车发动机及车辆设计与制造技术研究将得到更大重视和关注。

　　(5)绿色制造科技。

　　即基于资源节约和环境友好的绿色可持续性制造，是一项战略性制造理念、制造模式和制造技术。绿色可持续性制造包含无污染无废弃物制造、绿色产品的设计与制造、废旧机电产品的再制造、节能节材制造以及新能源装备制造五个方面。耗能耗材多、污染环境的机电产品和生产过程将会受到市场和法规的制约而逐渐减少或消亡，相反，新能源、节能节材和无污染机电产品及其生产过程将得到更大发展。电动汽车和燃料电池汽车如果能突破电池材料和低成本制造两大瓶颈，将会实现车辆业改朝换代的大革命。由于废弃产品的海增，再制造业将得到迅速发展。

　　(6)仿生制造科技。

　　由于生物制造技术的发展，仿生人或动物器官开始用于临床；仿生机械、机器人更普遍地进入人们的生活。仿人器官制造技术、仿生机电系统，如仿飞禽类飞机、仿动物机器人、智能机器人制造技术将有大的发展，与此相关的仿生机械学及仿生制造科学的深入研究是此项领域得以突破的关键。

　　(7)光子制造科技。

　　研究表明，未来以激光为基础的光子学将超越电子学。激光由于所具有的准确性、高能量密度和可传输变换等其他任何能源无法比拟的突出优点，被誉为“未来制造系统的共同加工手段”，包括光子加工制造、激光加工、光化学加工、光电加工技术。其中强激光、飞秒皮秒激光加工、微纳尺度光子制造技术及科学是该领域的重点发展方向。

　　(8)数字装备制造科技。

　　数字化制造装备包括极大极小尺度、高效率、高精度的智能数字化加工装备以及各类精密仪器和复杂机械系统。机械装备是机械制造工程和产业得以实现的工具和依赖，是我国由制造大国走向制造强国的重要标志。涉及相关工程重要需求和学科交叉的关键装备及仪器设计理论与方法、创新制造工艺技术以及基于网络的智能数字化控制理论是需要重点突破的科技问题。

在机械工程

结束语

　　我国机械工程科学虽然已经取得了长足的进展，但与国际先进水平仍然存在很大差距。我们必须保持清醒的头脑，高瞻远瞩，尽快制定学科的长远发展规划，采取正确的学科发展战略和策略。加强对基础研究中原创性理论方法的支持力度，加强对原创性技术发明的支持力度。在机械工程领域学术界，涌现多个在国际上有重大影响的科技成果和著名科学家：在机械与制造相关的国际学术界占有更多席位；有一批国际一流并在国际上有重要影响的国家实验室和工程研究中心；有一大批自主创新的重大科技成果转化为生产力，促使我国制造业产生更多的高技术产品和世界名牌企业。

参考文献

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　　[5]高峰．机构．学研究现状与发展趋势的思考[J]．机械工程学报，20##，41(8)：3-17．