2020年，我国机械工程学会及其出产工程分会承当了我国科协学科展开工程项目，在我国工程院院士、我国机械工程学会副理事长郭东明院士为首席科学家的专家编撰组，和11个专题小组近百位专家的共同尽力下，经过充沛搜集资料、深化调查研讨和谨慎数据剖析，以及屡次研讨会评论和广泛寻求本学科范畴内专家学者的定见的根底上，构成了《2018-2019机械工程学科展开陈述（机械制作）》（以下简称《陈述》）。机械制作科学的基本任务，便是为制作业供给所需求的机械制作进程及配备的新理论、新办法和新技能。现代机械制作学科和制作技能，是具有很强范畴带动效应的工程科学，不只研讨多范畴多学科穿插的根底性、科学性和立异性等共性问题，一起，能够经过处理企业出产使用中的要害科学技能问题，成为推进制作配备、制作工艺和相关工业展开最有力、最直接的牵引力和原动力。因而，机械制作学科和制作技能，是振兴和强壮制作业的重要根底，在国家经济与社会展开中起着非常重要的效果。《陈述》首要概述了近几年我国在机械制作科学研讨以及在不同工业范畴使用中获得的立异性和标志性研讨展开，经过对国内外研讨展开进行比照，对往后机械制作理论和使用技能的研讨趋势进行了展望。

　　在精细与超精细加工范畴，清华大学路新春等树立了大规范外表纳米级平整化的加工原理与办法，创造晰系列大规范超薄硅片纳米级无损害抛光要害技能，研制开发出12英寸“干进干出”化学机械抛光（CMP）配备与成套工艺，完成了IC制作大规范晶圆外表的纳米级平整化及纳米级缺点操控。全体技能到达国际先进水平，已在中芯国际等企业完成批量使用，打破了国外高端微电子超精细抛光配备长时间独占的局势。

　　在高效高质加工范畴，大连理工大学贾振元等树立了碳纤维复合资料（复材）新切削理论体系，创造的钻、铣削等九个系列新式复材切削刀具、加工技能及工艺，比较于国外及传统刀具，加工损害由毫米量级降至0.1mm以内，刀具寿数提高2-7倍，加工功率提高3-4倍，加工精度提高50%。效果已使用于航天一院、三院、中航工业和我国商飞等企业复材构件的加工制作中。

　　在非传统加工范畴，华中科技大学邵新宇等提出了大型薄壁曲面激光焊接控形控性技能，创造晰大型三维薄壁曲面焊缝描摹在线“丈量—盯梢—补偿”技能与设备，完成了轿车车身小变形、低应力、高质量激光焊接。效果已在上海通用、江铃福特、江淮等企业得到使用。

　　在微纳制作范畴，西安交通大学卢秉恒等提出了电场斥力辅佐的脱模新办法，树立了大面积嵌入式功用结构的电场辅佐扫描填充技能，完成了金属、低维纳米墨水等功用资料对特定微纳米孔隙的电场辅佐填充；提出了异型微纳结构电致流变成形办法和微观外表的6英寸晶圆级自动化纳米压印微区操控压印新办法，完成了外表翘曲崎岖的晶圆级基材与柔性模板的均匀触摸，推进纳米压印技能由二维向三维方向展开。

　　在绿色制作范畴，中南大学郭学益等立异开发了废旧线路板低温接连热解新技能，完成了废旧电路板中有机组元深度碳化与金、银、铜、钯等有价金属的有用富集，以及物料中有机溴、氯的无害改动与尾气超低规范排放，有用消除了废旧电路板中持久性有机污染物；已在江西等9个省(自治区)推行使用，推进我国再制作工业进入国际先进水平队伍。

　　在仿生制作范畴，源于昆虫蜕变翅膀折叠的创意，仿生成为从小实体到大打开面的奇特改换组织。天津大学陈焱等创造性地将空间结构替代球面组织，树立了根据过束缚空间组织网格的厚板折纸运动学模型，处理了厚板折纸的仿生制作难题。研讨效果已用于大型空间可展结构、新式超资料与轻型复合资料、可变形机器人等工程。

　　在外表功用结构制作范畴，华南理工大学汤勇等创造晰杂乱外表热功用结构描摹特征规划与可操控作要害技能，完成了管外、管内外表热功用结构高效成形及杂乱描摹可控生成等，从根本上处理了管壳式换热器、空调及照明高能耗以及高铁的中心绝缘栅双极型晶体管、卫星数据传输及相控阵天线高暖流密度电子芯片热控问题，在我国相关职业的龙头企业完成很多使用。

　　在增材制作范畴，华中科技大学史玉升提出根据激光选区烧结增材制作的杂乱零件全体铸造新思路和创造全体铸造成套技能，打破了航空发动机机匣、航天发动机涡轮泵等高功用杂乱零件的全体铸造难题。效果使用于我国航发、西安航天发动机有限公司等国内外数百家单位，获得了显着的经济和社会效益。

　　在根底零部件制作范畴，中车戚墅堰机车车辆工艺研讨所有限公司联合北京工业大学石照射，提出了根据回忆合金流量调理的温控技能、高精度齿轮拓扑修形技能和高效齿轮配对技能等中心要害技能，开发的高铁列车用齿轮传动体系温升下降10度（摄氏）以上，噪声下降11%，振荡得到显着操控，功率分量比提高10%。

　　在传感、检测与仪器范畴，重庆理工大学彭东林提出一种将被测齿轮与传感器融汇一体的新办法-寄生式时栅技能，选用非触摸、密封的离散测头线圈直接把被测齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条、丝杠等当作均匀分度的“齿栅”，作为新检测办法的行波发生器材，再用时钟脉冲作为位移精细丈量的基准，然后完成实时、在线、动态精细位移丈量。

　　在智能制作及数字工厂范畴，华中科技大学丁汉等针对“大型杂乱曲面多机器人高效加工的自动顺应与协同操控”科学难题，在触及磨抛法兰和力位自律盯梢、高能效移动机器人组织规划、超大高光反射外表三维丈量、多机协同运动规划和丈量加工一体化协同操控等要害技能上获得打破，并在我国中车等企业得到推行使用。

　　近年来，在国家自然科学基金、国家973/863科技方案、国家严峻要点专项等项目的支持下，机械制作学科范畴获得了一系列杰出展开和立异效果，为我国制作业供给了大批新理论、新技能和新办法，在国内外发生了重要影响。我国机械制作科学从曩昔的盯梢、展开到现在的并跑，有的范畴已处于领跑状况。超精细加工、高质高效加工、特种加工、绿色制作、仿生制作、增材制作、功用外表结构制作等范畴已在国际学术界占有一席之地，研讨水平总体上已步入国际先进队伍。

　　一起，机械制作学科范畴还存在的不少问题和距离，首要表现我国学者提出的机械制作范畴的新概念、新理论、新办法和新技能不多；有重要国际影响的机械制作理论、办法和技能较少；在机械制作范畴国际学术界有较大影响的我国学者少。我国机械制作的理论、办法和技能对我国制作业的自主立异和自强展开的奉献不行显着。

　　表现机械制作技能先进性的高端配备与发达国家比较依然存在很大距离。我国高级数控机床、精细超精细加工机床、精细科学仪器、大型民用飞机、大型民用航空发动机、超大规划集成电路芯片及其制作配备、高级轿车及其要害出产设备与中心技能仍未把握在自己手中。

　　制作加工理论、工艺及成套配备尽管已有严峻打破，依然短少原创性、体系性的深化研讨，有些范畴乃至还处于起步阶段。例如，我国在航空发动机要害构件的制作精度方面现已挨近或到达了与国外产品相同的水平，但是制作的要害构件执役寿数却不及国外同类产品的50%，在要害构件制作技能方面未能把握面向高功用制作的外表宏微观几许与物理状况对构件执役影响影响规则，相关根底数据严峻缺少、高功用加工外表状况规划根底研讨缺少。高端配备研制依然是拷贝国外同类型设备为主，缺少自动规划手法，没有构成“工艺牵引配备，配备支撑工艺”的良性循环。

　　增材制作根底研讨覆盖了适当完好的学科方向，但同国际领先水平还有必定距离，近几年的一些显着影响增材制作大局的严峻技能进步都来自于美欧国家，美国和德国还占有高端增材制作配备商业化销售市场的绝对优势；高端增材制作配备的中心元器材和商用软件还依靠进口；以体系级立异规划引领的规划化工业使用还首要在美欧国家。

　　机器人减速器、高速列车主轴承、液气密封等机械根底件的功用及质量与国外比较距离依然较大，高端根底零部件展开受制于原资料、精细制作配备、检测实验技能及根底理论与技能前沿研讨的落后，与发达国家存在较大距离。检测丈量技能还存在自主立异少、丈量精度不高、丈量精确性不高、丈量功率低一级特色，高端仪器设备依靠进口的局势没有改动，现有国内丈量仪器的功用及牢靠性目标与国外产品比较距离显着，丈量理论、办法和技能不太习惯国家严峻工程的需求。制作业智能制作、大数据的获取、剖析和使用、数据化车间及才智工厂等尚处于初级阶段。

　　机械制作学科展开的总趋势是需求驱动、学科交融和前沿牵引。我国正处在从制作大国向制作强国跨进的征途中，各职业配备制作以及高功用产品的制作等，都迫切需求机械制作科学供给立异而有用的理论、办法和技能。机械制作学科一方面要与信息科学、生命科学、资料科学、办理科学、纳米科学持续深化的穿插交融，展开和完善仿生及生物制作学、微纳制作学、制作办理学和制作信息学。另一方面要与机械学交融，即与组织学、传动学、冲突学、结构强度学、规划学、仿生及生物等机械学更深化的交融展开。下一代量子核算机、生物核算机、深地深海深空勘探、精准医疗、核聚变、新能源与新资料等科学前沿和未来的需求，都对机械制作科学提出了新的机会和应战。

　　当时，制作现已处于网络/信息/智能制作、极点制作、微纳制作与生物制作的新时代，网络环境下具有信息感知、核算剖析和决议计划反应操控等智能的高端重要配备和体系的智能制作，不断快速更新的智能数字网络多功用集成产品制作，以及制作规范特大或特小规范或极点环境极高功用的器材和功用体系的极点制作，高常识含量的信息机电产品、仿生机械产品和微纳规范器材及其产品的制作，将成为制作业展开的重要方向。根据资源节省和环境友好的绿色可持续性制作产品的绿色度，将上升为制作竞争力的首要要素。

　　精细及超精细加工范畴：加强展开超精细加工配备及其高精度要害部件的高品质制作、超精细加工配备模块化出产、典型资料及杂乱零件超精细加工工艺、超精细加工配备制作规范等研讨。

　　高质高效加工范畴：使用多学科理论和技能手法，不断完善高质高效加工根底理论，发现新规则、提出新办法、树立更精确有用的模型，支撑以高质量、高精度、高功率、智能化、绿色化、复合化、高集成化等为特征的高质高效加工配备、东西和工艺技能的立异展开。

　　非传统加工范畴：研制多物理场、多工艺复合的激光、超声、电磁、射流、电子束等非传统加工的高精可控机制、技能与配备，完成新式难加工资料的微加工与杂乱结构成形，研讨3D打印的新办法等新技能与配备。

　　微纳制作范畴：研讨功用化大面积纳米结构规整平面直接压印制作、真三维杂乱仿生微纳结构定域可操控作、杂乱曲面、三维多喷头、多资料电喷印打印制作，以及轻浮化、共形性、表贴式的多功用柔性电子皮肤。

　　绿色制作范畴：研制绿色制作的办法东西渠道、展开再制作产品损害检测技能，开发新式绿色资料、节能出产配备、绿色加工工艺，研制智能再制作拆解及高效清洗工艺，在典型职业和要害零部件，推行绿色制作和再制作技能。

　　仿生制作范畴：要点研讨仿生生物制作新技能体系、高端3D、4D机械仿生生物制作，加强成熟度高的仿生生物制作体系的要害技能演示验证及使用，研制严峻仿生生物机电产品。

　　外表功用结构制作范畴：提醒外表功用结构有别于微观结构的特别功用的本质以及与微观结构效果机制的差异，提出新的外表功用结构制作理论和办法。

　　增材制作范畴：经过增材制作配备、资料、结构和工艺的严峻立异或集成优化，完成更高的规范精度、更低的外表粗糙度、更高和更安稳牢靠的功用、更大的规范和更杂乱精微的结构、更高的制作功率和更低的本钱、适用更广泛的资料等，并尽可能寻求一起统筹上述悉数或部分优势。探究微纳增材、三维微电子线D打印等前沿技能。

　　根底零部件制作范畴：环绕严峻配备和高端配备展开的配套需求，以产品打破为主攻方向，亲近产需协作，加强根底技能研讨，推进机械根底件向长寿数、高牢靠性、轻量化、减免修理方向展开。

　　传感、检测与仪器范畴：科学仪器已远远超出“光机电一体化”的范畴，未来智能传感器会逐渐走向集成化、能量获取自动化、高端需求多样化的趋势。需求很多引入一日千里的高新技能，如纳米、MEMS、芯片、网络、自动化、仿生学等新技能。

　　智能制作及数字工厂：要点打破出产进程智能化、制作配备智能化、新业态新模式智能化、办理智能化、服务智能化中的根底理论与共性要害技能，树立才智云制作渠道，加强数字化、网络化、智能化的深度交融。

　　机械工程学科展开研讨是我国机械工程学会持续展开的学术活动，是机械工程学科各范畴展开状况的总结和剖析，力求客观、科学地点评、比照，提出其趋势和展开战略。尽力为从事本范畴教育、科研、出产的科技人员，以及国家相关的科研办理和决议计划部分供给有利的启迪。2021年我国机械工程学会将持续展开机械工程学科“成形制作”范畴的展开研讨，敬请期待咱们的研讨效果！

　　原标题：《机械工程学科“机械制作”范畴展开研讨 ——《2018-2019机械工程学科展开陈述（机械制作）》已正式出书》

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