亚博买球app原招商局中国机械工程学会

2020年，中国机械工程学会及其生产工程分会承担了中国科协学科发展项目。中国工程院院士、中国机械工程学会副理事长郭东明院士为首席科学家专家撰写组，11个专题组近百位专家的共同努力，《2018-2019机械工程学报》在充分的数据收集、深入的调查研究和严谨的数据分析，以及多次研讨会讨论和广泛征求该领域专家学者意见的基础上，形成 工程学科发展报告（机械制造）》（以下简称《报告》）。

亚博买球app机械制造科学的基本任务是为制造业所需的机械制造工艺和装备提供新理论、新方法、新技术。现代机械制造学科​​和制造技术是具有强烈场驱动效应的工程科学。他们不仅研究多领域多学科的基础性、科学性、创新性交叉等共性问题，而且通过解决科技问题成为企业生产和应用中的关键问题，已成为最强大、最直接的动力和动力。推动制造装备、制造工艺及相关产业发展的动力。所以，机械制造学科​​和制造技术是振兴和做强制造业的重要基础，在国民经济和社会发展中发挥着十分重要的作用。《报告》主要总结了近年来我国机械制造科学研究和不同工业领域应用取得的创新性和标志性研究进展。研究趋势展望。

1、机械制造的标志性研究进展

在精密和超精密加工领域，清华大学卢新春建立了大尺度表面纳米级平面化的加工原理和方法，发明了大尺度超薄硅纳米级无损抛光系列关键技术晶圆中国机械学科，研制了12英寸“Dry-in-dry-out”化学机械抛光（CMP）设备及成套工艺，实现了大尺寸晶圆表面的纳米级平坦化和纳米级缺陷控制。集成电路制造。整体技术达到国际先进水平，并已在中芯国际等企业批量应用，打破了国外高端微电子超精密抛光设备的长期垄断。

亚博买球app在高效优质加工领域，大连理工大学贾振元建立了碳纤维复合材料（复合材料）切削新理论体系，发明了九大系列新型复合材料刀具、加工技术和钻孔和铣削等工艺。与国外和传统刀具相比，加工损伤从毫米降低到0.1mm，刀具寿命提高2-7倍，加工效率提高3-4倍，加工准确率提高 50%。研究成果已应用于航天一、三院、中航工业、中国商飞的复合材料部件加工制造。

在非传统加工领域，华中科技大学邵新宇提出了大型薄壁曲面激光焊接形状控制技术，发明了在线“测量-跟踪-补偿”技术和装置。大型三维薄壁曲面焊接型材，可实现车身小变形、低应力、高质量的激光焊接。成果已在上海通用、江铃福特、江淮等企业得到应用。

在微纳制造领域，西安交通大学卢炳恒等人提出了电场斥力辅助脱模新方法，建立了大面积嵌入式功能结构的电场辅助扫描填充技术，实现了金属和低维纳米墨水等功能材料可用于特定应用。微纳孔隙的电场辅助填充；提出了异形微纳结构电流变变形的新方法和宏观表面6英寸晶圆级自动化纳米压印微区控制压印新方法，实现了表面翘曲和起伏晶体。

在绿色制造领域中国机械学科，中南大学郭学义等人创新开发了废电路板低温连续热解新技术，实现了废电路板中有机单元的深度碳化，有效富集了废电路板中的有机单元。贵金属，如金、银、铜和钯。以及材料中有机溴和氯的无害化转化和尾气超低标准排放，有效消除了废电路板中的持久性有机污染物；已在江西等9个省（区）推广应用，推动我国再制造产业进入。世界先进水平。

在仿生制造领域，受昆虫翅膀折叠的启发，仿生学已成为一种从小实体到展开的大表面的神奇转化机制。天津大学陈岩创造性地用空间结构代替了球形机构，建立了基于过约束空间机构网格的厚板折纸运动学模型，解决了厚板折纸的仿生制造问题。研究成果已用于大型空间可展开结构、新型超材料和轻质复合材料、可变形机器人等项目。

在表面功能结构制造领域，华南理工大学唐勇等人发明了复杂表面热功能结构形态设计与可控制造关键技术，实现了内外表面热功能结构的高效形成和复杂地形的可控生成。等，从根本上解决高能耗的管壳式换热器、空调和照明、高铁核心绝缘栅双极晶体管、卫星数据传输和相控高热流密度电子芯片的热控制问题。阵列天线。行业龙头企业实现大量应用。

在增材制造领域，华中科技大学石宇生提出了基于激光选区烧结增材制造的复杂零件整体铸造新思路，发明了一整套整体铸造技术，突破了集成高性能复杂零件，例如航空发动机外壳和航空发动机涡轮泵。铸造拼图。成果已应用于中国航空发展集团公司、西安航天发动机有限公司等数百家国内外单位，取得了显着的经济效益和社会效益。

在基础零部件制造领域中国机械学科，中车戚墅堰机车车辆技术研究院有限公司与北京工业大学石兆尧共同提出基于记忆合金流量调节、高精度、高精度的温度控制核心技术。齿轮拓扑修改技术和高效齿轮配对技术。关键技术，开发的高速列车齿轮传动系统，温升降低10度以上（摄氏度）中国机械学科，噪音降低11%，振动明显控制，功率重量比提高10%。

在传感、检测和仪器仪表领域，重庆工业大学彭东林提出了一种将被测齿轮和传感器集成的新方法——寄生时间网格技术，它采用非接触式、密封的离散探头线圈直接连接被测齿轮到传感器。，以蜗轮、蜗杆、齿条、丝杠等为均匀分度的“格子”，作为新检测方式的行波发生装置，然后以时钟脉冲为基准进行精密位移测量，从而实现实时、在线、动态的精密位移测量。

在智能制造和数字化工厂领域，华中科技大学丁涵等人针对“大型复杂曲面高效多机器人加工的主动适应与协同控制”的科学问题。在设计、超高光反射面三维测量、多机协同运动规划、测量加工一体化协同控制等关键技术方面取得突破，并在中车等公司推广应用企业。

2、国内外比较及发展趋势

近年来，在国家自然科学基金、国家973/863科技计划和国家重点项目的支持下，在机械制造领域取得了一系列突出进展和创新成果，提供了大量新理论、新技术、新方法，在国内外产生了重要影响。我国的机械制造科学从过去的跟踪发展到现在，一些领域已经处于领先状态。超精密加工、优质高效加工、特种加工、绿色制造、仿生制造、增材制造、功能性表面结构制造等领域在国际学术界占有一席之地，

同时，机械制造领域还存在很多问题和差距，主要体现在我国学者提出的机械制造领域的新概念、新理论、新方法、新技术不多；技术很少；在机械制造领域，在国际学术界有较大影响的中国学者寥寥无几。我国机械制造的理论、方法和技术对我国制造业的自主创新和自强发展贡献不大。

与发达国家相比，体现机械制造技术先进性的高端装备仍有较大差距。我国高端数控机床、精密超精密加工机床、精密科学仪器、大型民用飞机、大型民用航空发动机、超大规模集成电路芯片及其制造设备、高端汽车及其关键生产设备和核心技术是还在他们手中。.

虽然在制造加工理论、技术和成套装备方面取得了重大突破，但仍缺乏原创性、系统性的深入研究，部分领域甚至处于起步阶段。例如，我国航空发动机关键部件的制造精度已接近或达到国外同类产品水平，但制造的关键部件使用寿命不到国外同类产品的50%，关键零部件的制造技术尚未掌握。高性能制造的表面宏观-微观几何形状和物理状态对零部件服役的影响严重缺乏，相关基础数据严重缺乏，高性能加工表面状态设计的基础研究不足。高端装备的研发仍以模仿国外同类型装备为主，缺乏主动的设计手段，并未形成“技术拉动装备中国机械学科，装备支撑技术”的良性循环。

增材制造基础研究学科门类比较齐全，但与世界领先水平仍有一定差距。近年来，一些显着影响增材制造全局的重大技术进步来自美国和欧洲。美国和德国也占据了高端增材制造设备在商业销售市场上具有绝对优势；高端增材制造设备的核心部件和商业软件仍依赖进口；以系统级创新设计为主导的大规模工业应用主要集中在美国和欧洲。

机器人减速器、高速列车主轴承、液气密封等基础机械零部件的性能和质量与国外相比还相差甚远。研究与发达国家存在较大差距。检测测量技术还具有自主创新少、测量精度低、测量精度低、测量效率低等特点。高端仪器设备依赖进口的局面没有改变。国内现有测量仪器的性能和可靠性指标可与国外产品相媲美。与明显差距相比，计量理论、方法和技术不适合国家重大项目的需要。制造智能制造、收购、

3、前景

机械制造学科​​发展的总趋势是需求驱动、学科融合、前沿牵引。我国正处于从制造强国向制造强国转变的过程中。各行业的装备制造和高性能产品制造急需机械制造科学提供创新实用的理论、方法和技术。一方面，机械制造学科​​要继续与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学、纳米科学深度融合，发展和完善仿生学与生物制造、微纳制造、制造管理和制造信息学。 . 另一方面，需要与力学相结合，即 进一步与力学、传动、摩擦学、结构强度、设计、仿生学和生物学相结合和发展。下一代量子计算机、生物计算机、深海深空探测、精准医学、核聚变、新能源新材料等科学前沿和未来需求，都对机械制造科学提出了新的机遇和挑战.

仿生机械产品和微纳规模器件及其产品的制造将成为制造业发展的重要方向。基于资源节约和环境友好的绿色可持续性的制成品的绿色化将成为制造业竞争力的首要因素。

各领域的重点研究内容简述如下。

精密与超精密加工领域：加强超精密加工设备及其高精度关键零部件的高质量制造、超精密加工设备的模块化生产、典型材料和复杂零件的超精密加工技术研究，以及超精密加工设备制造标准等。

优质高效加工领域：应用多学科理论和技术手段，不断完善优质高效加工的基础理论，发现新规律，提出新方法，建立更准确有效的模型，支持高质量、高精度、高效、智能化以现代化、绿色化、复合化、高集成度为特征的优质高效加工装备、工具和工艺技术创新发展。

非传统加工领域：研发多物理、多工艺复合激光、超声波、电磁、射流、电子束等非传统加工高精度可控机构、技术和装备，实现微加工和难加工新材料的复杂结构成型，研究3D打印新方法等新技术、新设备。

微纳制造领域：功能化大面积纳米结构正平面直接压印制造、真3D复杂仿生微纳结构的局部可控制造、复杂曲面、3D多喷头、多材料电喷打印制造等研究。减薄、保形、表面贴装多功能柔性电子皮肤。

绿色制造领域：绿色制造方法及工具平台研发、再制造产品损伤检测技术开发、绿色新材料开发、节能生产设备、绿色加工技术、智能再制造拆解与高效清洗技术研发，在典型行业和关键零零部件中，推广绿色制造和再制造技术。

仿生制造领域：重点研究新型仿生生物制造系统、高端3D和4D机械仿生生物制造，加强高度成熟的仿生生物制造系统关键技术的示范、验证和应用，开发仿生生物力学重大产品。

表面功能结构制造领域：揭示表面功能结构不同于宏观结构的特殊功能的本质以及作用机理与宏观结构的区别，提出表面功能制造的新理论和方法结构。

增材制造领域：通过对增材制造设备、材料、结构和工艺的重大创新或综合优化，实现更高的尺寸精度、更低的表面粗糙度、更高更稳定可靠的性能、更大的尺寸和更复杂精细的结构、更高的制造效率和更低的成本，更广泛的材料应用等，并尽可能地追求以上所有或部分优势。探索尖端技术，例如微纳米添加剂、3D 微电子电路和智能结构的 4D 打印。

基础件制造领域：围绕重大装备和高端装备发展配套需求，着力产品突破，加强产需合作，加强基础技术攻关，推动机械基础件向长寿命、高可靠性迈进、轻量化、减免维修方向发展。

传感、检测及仪器领域：科学仪器已远远超出“光机一体化”的范畴。未来，智能传感器将逐步走​​向集成化、能源采集自动化、高端需求多样化的趋势。要引进一大批高新技术，如纳米、MEMS、芯片、网络、自动化、仿生学等新技术。

智能制造与数字化工厂：重点突破智能生产过程、智能制造装备、智能新业态新模式、智能管理、智能服务等基础理论和共性关键技术，建立智能云制造平台，加强数字化，网络化与智能化的深度融合。

机械工程学科发展研究是中国机械工程学会持续开展的一项学术活动。努力为从事本领域教学、科研、生产的科技人员以及国家有关科研管理和决策部门提供有益的启示。2021年，中国机械工程学会将继续开展机械工程学科“成型制造”领域的发展研究，敬请期待我们的研究成果！

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