先进制造技术教案

先进制造技术教案授课班级班教案环节教案环节教学内容备注教案环节提问

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备注任务一制造业的进展历史导言制造业直接表达了一个国家的生产力水平，是区分进展中小结 国家和兴旺国家的重要因素，制造业在世界兴旺国家作业〔developedcountries〕的国民经济中占有重要份额。〔单位〕中，为产品销售而进展的机械与设备的组装与安装活动，按其主要活动归类包括：一、现状2023129112202312.9%9.1%8.1%15.0%9.9%20.4%12.3%13.2%20236.1%体育用品制造业增长18.2%26.8%，农副食品加工业增长15.0%16.9%15.2%机及其它电子设备制造业增长12.0%业增长18.1%2.2%6大高耗能行业比2023年增长10.0%，其中，非金属矿物制品业增长16.9%8.2%化学制品制造业增长10.0%8.6%焦及核燃料加工业增长4.3%202314.0%20231707120237.1%12.5%50921.8%205820.0%77124.7%

说明分析析举例总结教案环节 教学内容 备注利用外资方面，始终以来制造业均居于主导地位。2023年，制造业利用外资工程个数到达1156839.73%498.9亿美元，占全部实际利用外资额的54%，比202322.10%优势我国劳动力本钱低，在劳动密集型产业、产品领些人的素养相当不错；我国潜在消费市场大，能够容纳这些产品，促进开发、进展制造了根本条件；制造业根底比较完善。改革开放20制造业的进展取得了举世瞩目的成就，作为国民经济的主体和支柱性产业，制造业为今后我国国民经济的进展奠定了坚实的根底。进入二十一世纪，我国制造业的进展面临的国际和国内环境发生了深刻变化，参加世贸组织，使我国的经济体制改革和对外开放进入到一个更加宽阔和深层次的阶段；制造业生产比较集中，大局部分布在相关资源较控中的市场导向作用也很有利于制造业的进展。劣势技术开发与技术创力量薄弱；企业缺乏活力；治理机制、治理思想落后，阻碍了生产力的发展；市场机制不完善，竞争不完全；我们不具备市场经济所需的根本的法律；重制造，轻研发；我们很多产品产量都居世界第教案环节 教学内容 备注有原创技术；产品缺乏世界品牌；三、国内外的差距1、构造不合理大技术装备却不能满足要求。机械产品进出口逆差逐年加大,长期以来缺乏具有工程设计、系统成套和工程总承包力量的工程公司，致使大量附加值较高的成套装备市场不得不让给外商。我们现在很多单体设备做得不错，但缺乏成套设备，系统设计不行。比方在宝钢，设备都是国内生产的，但整个系SMS〔德国西马克〕。这种整个系统的成套所摄取20%种高附加值都被国外的公司白白拿走了。这就是构造问题，单体设备做得很好，但成套力量差，这就是真实的差距。2、生产效率低我国制造业产品技术、生产技术和治理技术的争论、应用与工业兴旺国家相比有较大差距，特别是在劳动生产率、工业增加值率、能源消耗等方面的差距更大。2023制造业的劳动生产率为3.82/人年，约为美国的、日本的、德国的5.56%值率为26.23%。自动化和生产率的提高和就业率没有关系。技术创薄弱已成为制约我国由世界加工基地转变为世界制造基地的关键因素。主要表现在两个方面：第一，大局部技术依靠从国外引进。品和技术极少；而企业又不能处理好引进、消化、吸取和自主创的关系，缺乏消化吸取及创的资金和优秀人才，根本停留在仿制、实现国产化的低层次阶段，尚未形成自主开发的良性循环，有些技术经过一段时间后还要重复引进。教案环节 教学内容 备注其次，装备制造业进展严峻滞后。大程度上取决于装备的现代化。我国装备制造业占制造业的比重明显偏低，进展严峻滞后，已带来严峻后果。其严峻滞后有两个突出的表现：2023110048%100038%逆差为1002023年当年进口用汇折合人民币913010000全国固定资产投资中设备、工具、器具购置费只有8834元。虽然进口设备不完全用于固定资产投资，但进口设备仍占国家建设投资中的很大局部。据统计，光纤制造装备的100%85%、大型成套石油化工装80%、轿车工业装备、数控机床、纺织机械和胶印设备70%系统设计，成套力量薄弱。成套力量和成套水平是装备制造技术水平最直观、最集中的表现。改革开放 20成套设备市场不得不拱手让给外商。常常是大局部，甚至90%就中国制造业的现状，你有什么想法？教案环节组织教案

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备注举例导入提问 同学们，你们了解的先进制造技术有哪些？任务二先进制造技术的内涵与特征导言先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnology，AMT〕是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机关心设计、计算机关心制造、集成制造系统等。AMT并非充分条件，其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织治理，有赖于技术、治理和人力资源的有机协调和融合。一、什么是先进制造技术(AMT)先进制造技术(AdvancedManufacturingAMT化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机关心设计、计算机关心制要条件之一，但并非充分条件，其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组治理，有赖于技术、治理和人力资源的有机协调和融合。二、主体技术群它包括两个根本局部:有关产品设计技术和工艺技术。面对制造的设计技术群面对制造的设计技术群系指用于生产预备(制造预备)的工具群和技术群。设计技术对产品开发生产费用、产品质量以及产品上市时间都有很大影响。产品和制造工艺的设(CAD)业都可以承受先进技术更有效地进展设计。近几年进展起来的产品和工艺的并行设计具有双重目的,一是缩短产品上

说明分析析举例总结教案环节 教学内容 备注市的周期,二是可以将生产过程中产生的废物削减到最低程环境的制造而言是必不行少的。制造工艺技术群(加工和装配技术群)制造工艺技术群是指用于物质产品(物理实体产品)生产的变化。制造工艺技术群是有关加工和装配的技术,也是制造技术或称生产技术的传统领域。先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnique，AMT)AMT1995的重点开发推广工程，该技术广涉信息、机械、电子、材料、能源、治理等方面的学问。因此，该技术的进展对推动国民经济的进展有着重要的作用。就目前世界的经济进展来看，以美国、日本、西欧为代表的工业化国家在AMT雄厚的实力。AMT制造是根本生产活动之一。直到18前，制造都是手工作业和作坊式生产。〔蒸汽机〕、作业机器〔织机〕和工具机器〔机床〕，为制造活动供给了能源和技术，并开拓了的产品市场。19造业已初步形成。其主要生产方式是机械化加电气化的批量生产。制造业的生产空前进展。以大批量生产为主的机械制造业成为制造活动的主体。20〔1946〕电子计算机问世。在计算机诞生2年后，由于飞机制造〔飞机蒙皮壁板、梁架〕的需要，在美国制造了数字掌握〔NC〕机床。不久计算机又开头用于关心编制NCAPT〔AutomaticallyProgrammedtools〕，CNC、DNC、FMC、FMS、CAX、MIS、MRP、MRPIIERP、PDM、Web-M教案环节 教学内容 备注用。先进制造技术是一门综合性、穿插性前沿学科和技术，学科跨度大，内容广泛，涉及制造业生产与技术、经营管制造技术的根底上，利用计算机技术、网络技术、掌握技不断进展完善。三、支撑技术群根底性的核心技术。根本的生产过程需要一系列的支撑技及包装等。它们也是用于保证和改善主体技术的协调运行所需的技术,是工具、手段和系统集成的根底技术。支撑技术群包括:信息技术:接口和通信、数据库技术、集成框架、软件工程人工智能、专家系统和神经网络、决策支持系统。准、检验标准、接口框架。机床和工具技术。执行机构、传感器和传感器组合、生产作业打算。其它四、制造技术根底设施制造技术根底设施是指为了治理好各种适当的技术群的开发并鼓舞这些技术在整个国家工业(基地)内推广应用而实行的各种方案和机制。由于技术只有应用适当地会产生效用,所以其技术根底设施的各要素和根本技术本身同样重各种先进生产技术和方案方面的培训和教育,这些技术和方案将提高企业的生产竞争力。可以说,制造技术的根底设施是使制造技术适应具体企业应用环境充分发挥其功能、取得体制和使用技术的人员协调工作的系统工程,是先进制造教案环节 教学内容 备注五、先进制造技术的提出及背景1993〔AdvancedManufacturingTechnology－AMT〕打算先进制造技术打算〔AdvancedManufacturingTechnology－AMT)是美国依据本国制造业面临的挑战和机遇,为增加制造业的竞争力和促进国家经济增长,首先提出了先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnology)的概念。此后,欧洲各国、日本以及亚洲兴工业化国家如韩国等也相继作出响应。六、先进制造技术的特点21起动态进展的,因此,制造技术必定也将随着科技进步而不断更。先进制造技术是制造技术的最进展阶段,是由传统的制造技术进展而来,保持了过去制造技术中的有效要素。但随着高技术的渗入和制造环境的变化,已经产生了质的变化,先进制造技术是制造技术与现代高技术结合而产生的一个完整的技术群,是一类具有明确范畴的的技术领域,是面对21世纪的技术。先进制造技术是面对工业应用的技术,先进制造技术应能适合于在工业企业推广并可取得很好的经济效益,先进制造技术的进展往往是针对某一具体的制造业(如汽车工业、电子工业)的需求而进展起来的适用的先进制造技术,有明显的需求导向的特征。先进制造技术不是以追求技术的高争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。先进制造技术是面对全球竞争的目前每一国家都处于全球化市场中。一个国家的先进制造技术是支持该国制造制造技术水平向先进制造技术的过渡战略和措施。我国正在以前所未有的速度进入全球化的国际市场,开发和应用适合教案环节 教学内容 备注国情的先进制造技术势在必行。七、其先进制造技术进展中的关键技术成组技术(GT)成组技术(GT)性，依据肯定的准则分类成组，同组事物承受同一方法进展处理，以便提高效益的技术，称为成组技术。在机械制造工程中，成组技术是计算机关心制造的根底，将成组哲理用于设计、制造和治理等整个生产系统，转变多品种小批量生产方式，获得最大的经济效益。成组技术的核心是成组工艺，它是将构造、材料、工艺加工，扩大批量、削减品种、便于承受高效方法、提高劳动生产率。零件的相像性是广义的，在几何外形、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相像性为根本相像性，以根本相像性为根底，在制造、装配等生产、经营、治理等方面所导出的相像性，称为二次相像性或派生相像性。灵敏制造(AM)灵敏制造(AM)理和生产模式。灵敏制造包括产品制造机械系统的柔性、员工授权、制造商和供给商关系、总体品质治理及企业重构。灵敏制造是借助于计算机网络和信息集成根底构造，构造有多个企业参与的“VM”环境，以竞争合作的原则，在虚拟制造环境下动态选择合作伙伴，组成面对任务的虚拟公司，进展快速和最正确生产。并行工程(CE)并行工程(CE)支持过程)进展并行、一体化设计的一种系统化的工作模别在加工、装配或售后效劳中才能被觉察，然后再修改设计，改进加工、装配或售后效劳(包括修理效劳)。而并行工程就是将设计、工艺和制造结合在一起，利用计算机互联网并行作业，大大缩短生产周期。快速成型技术(RPM)快速成型技术(RPM)是集CAD/CAM技术、激光加工技教案环节 教学内容 备注用所要制造零件的三维且可以便利地修改CAD术不像传统的零件制造方法需要制作木模、塑料模和陶瓷模等，可以把零件原型的制造时间削减为几天、几小时，大大缩短了产品开发周期，削减了开发本钱。随着计算机技术的决速进展和三维CAD软件应用的不断推广，越来越多的产品CAD可能。快速成形技术已广泛应用于宇航、航空、汽车、通讯、医疗、电子、家电、玩具、军事装备、工业造型(雕刻)、建筑模型、机械行业等领域。虚拟制造技术(VMT)虚拟制造技术(VMT)前提，对设计、加工制造、装配等全过程进展统一建模，在产品设计阶段，实时并行模拟出产品将来制造全过程及其对产品设计的影响，推测出产品的性能、产品的制造技术、产品的可制造性与可装配性，从而更有效地、更经济地敏捷组织生产，使工厂和车间的设计布局更合理、有效，以到达产品开发周期和本钱最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最高化。虚拟制造技术填补了CAD/CAM技术与生产全过程、企业治理之间的技术缺口，把产品的工艺设计、作业打算、生产调度、制造过程、库存治理、本钱[1]部件选购等企业生产经营活动在产品投入之前就在计算机上加以显示和评价，使设计人员和工程技术人员在产品真实制造之前，通过计算机虚拟产品来预见可能发生的问题和后果。虚拟制造系统的关键是建模，马上现实环境下的物理系统映射为计算机环境下的虚拟系统。虚拟制造系统生产的产品是虚拟产品，但具有真实产品所具有的一切特征。智能制造(IM)智能制造(IM)工智能等学科相互渗透、相互交织而形成的一门综合技术。其具体表现为：智能设计、智能加工、机器人操作、智能掌握、智能工艺规划、智能调度与治理、智能装配、智能测量与诊断等。它强调通过“智能设备”和“自治掌握”来构造一代的智能制造系统模式。智能制造系统具有自律力量、自组织力量、自学习与自我优化力量、自修复力量，因而适应性极强，而且由于承受发对于提高生产效率与产品品质、降低本钱，提高制造业市教案环节 教学内容 备注义。八、制造技术的进步原材料和其他生产要素经济合理地转化为可直接使用的具有/半成品和技术效劳的技术群。近两百年来.在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着“小批量→少品种、大批量→多品种、变批量”的方向发展。在科学技术高速进展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集→设备密集→信息密集→学问密集”的方向发展。与之相适应，制造技术的生产方式沿着“手工→机械化→单机自动化。刚性流水自动化→柔性自动化→智能自动造业的不断进步。教案环节组织教案提问导言

教学内容检查学生出勤中国制造业的现状？任务三虚拟建模技术虚拟仿真〔VirtualReality〕，仿真〔simulation〕技的技术。工程力学〔虚拟仿真方向〕，隶属于辽宁工程技术大学力学与工程科学院现有创专业，留意力学与计算机两大领域的穿插与结合，重点培育方向是工程中力学问题的数值计算与仿真。一、原理虚拟仿真实际上是一种可创立和体验虚拟世界〔VirtualWorld〕的计算机系统。此种虚拟世界由计算机生成，可以是现实世界的再现，亦可以是设想中的世界，用户可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进展自然的交互。它是以仿真的方式给用户制造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界,并通过头盔显示器〔HMD〕、数据手套等关心传感设备，供给用户一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，使用户可直接参与并探究仿真对象在所处环境中的作用与变化，产生沉醉感。VR算机技术、计算机图形学、计算机视觉、视觉生理学、视觉心理学、仿真技术、微电子技术、多媒体技术、信息技术、立体显示技术、传感与测量技术、软件工程、语音识别与合成技术、人机接口技术、网络技术及人工智能技术等多种高技术集成之结晶。其逼真性和实时交互性为系统仿真技术供给有力的支撑。二、虚拟现实技术的含义一起，似乎没有意义，但是科学技术的进展却赐予了它的含义。虚拟现实的明确定义不太好说，按最早提出虚拟现实J.Laniar的说法，虚拟现实，又称假想现实，意味着“用电子计算机合成的人工世界”。从今可以清楚地看到，这个领域与计算机有着不行分别的亲热关系，信息科学是合成虚拟现实的根本前提。生成虚拟现实需要解决以下三个主要问题：器官来说与实际存在相全都的输入信息，也就是如何可以产生与现实环境一样的视觉，触觉，嗅觉等。②相互作用。观看者怎样乐观和能动地操作虚拟现实，

说明分析析举例总结教案环节 教学内容 备注是怎么可以看得更像，听得更真等等。的条件下得到栩栩如生的现实感。在这里，观看者、传感器、计算机仿真系统与显示系统构成了一个相互作用的闭环流程。今日，虚拟现实已经进展成一门涉及计算机图形学、周密传感机构、人机接口及实时图像处理等领域的综合性学科。虚拟现实技术分虚拟实景〔境〕技术〔如虚拟巡游故宫博物馆〕与虚拟虚景〔境〕技术〔如虚拟现实环境生成、虚域和穿插领域格外广泛，几乎到了无所不包、无孔不入的地步，在虚拟现实技术战场环境，虚拟现实作战指挥模拟，飞机、船舶、车辆虚拟现实驾驶训练，飞机、、轮船与轿车的虚拟制造〔含系统的虚拟设计〕，虚拟现实建筑物的展现与参观，虚拟现实手术培训，虚拟现实玩耍，虚拟现实影视艺术等等方面的应用和产业的形成都有猛烈的市场需求和技术驱动。权威人士断言，虚拟现实技术将是21技术的代表。它的进展，不仅从根本上转变人们的工作方式和生活方式，劳和逸将真正结合起来，人们在享受环境中工作，在工作过程中得到享受；而且虚拟现实技术与美术、音乐等文化艺术的结合，将诞生人类的第九艺术。随着计算机PC以，目前虚拟现实技术系统的运行趋势为单机桌面和互联网两种主要方式，因此，它对计算机硬件技术和网络技术的进展和应用也有很大的刺激作用。己能一步跨入一个热带天堂。梦想一片一望无边的海滩，挽起裤腿站在水边，任凭海浪轻抚脚面，椰林随风清唱，海鸥自由飞行，太阳在天际缓缓落下，余晖把海面染红。这种想象能使很多人淡忘疲乏，他们在心中制造了一个使自己心旷神怡的幻境。但是假设那景象三维立体、细致入微，假设你能看到自己用手捡起一片贝壳，这个幻境就会变得活敏捷现，你就会认为自己实际已去过了那个海岛。现在，基于虚拟现实技术的“休息机”可以为人们供给这种跨越空间的手段。三、虚拟仿真的特点具有沉醉性〔immersion〕、交互性〔interaction〕和教案环节 教学内容 备注使人们能沉醉其中，超越其上，出入自然，形成具有交互效能多维化的信息环境。目前业界很多虚拟现实公司只能供给三维漫游等简洁的视景开发支持，其拥有的几何模型干预检查、交互操作支持等也格外简洁，而为此特别开发的专用模块不但价格昂贵，且源代码有限开放难以满足用户共性化开发应用需求。真正的虚拟仿真应供给简单场景图形、声音、交互操作、干预检查等多方面的支持，从而可以简化应用系统的开发，供给应用系统的功能和性能。平台系统表现为一个视景和声音开发支撑平台和多个开发支持工具〔几何对象干预检查工具包、通用虚拟手开发工具包、粒子生成与掌握工具、不规章几何体构造工具、流场可视化工具包〕。可以为用户供给各类VR应用系统的开发。概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对简单数据进展可视化操作与交互的一种全方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特别环境，人可以通过使用各种特别装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、掌握环境，实现特别的目的，即人是这种环境的主宰。四、虚拟仿真的应用虚拟仿真在城市规划中的应用城市规划始终是对全的可视化技术需求最为迫切的领域之一，虚拟现实技术可以广泛的应用在城市规划的各个方面，并带来切实且可观的利益：呈现规划方案虚拟现实系统的沉醉感和互动性不但能够给用户带来猛烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时猎取工程的数据资料，便利大型简单工程工程的规划、设计、投标、报批、治理，有利于设计与治理人员对各种规划设计方案进展关心设计与方案评审。 设计风险虚拟现实所建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程工程设计的标准和要求建立逼真的三维场景，对规划工程进展真实的“再现”。用户在三维场景中任意漫游，人机交互，这样很多不易觉察的设计缺陷能够轻易地被觉察，削减由于事先规划不周全而教案环节 教学内容 备注造成的无可挽回的损失与圆满，大大提高了工程的评估质量。加快设计速度运用虚拟现实系统，我们可以很轻松随便率，也节约了大量的资金，供给合作平台。虚拟仿真在地产行业的应用境及配套设施，可以验证客户所购置的单位与周边环境的协调关系、通过该户型的窗户可真实的看到将来属于自己的景观。给客户供给一种崭的方式展现、宣传楼盘；完善表达了客户的设计方案，通过第一人称角色切换，赐予购房者以真实在场，亲临其景的感受；在同一角度，对同一户型尝试不同的装潢设计；实时变换房间的装修材料，使购房者体验不同的装修风格设计。虚拟仿真在数字校园方面的应用通过三维仿真技术、数字技术、信息技术、网络技术要在校园生活各个方面的渗透和融合，建立了基于GIS三维数字校园治理系统。实现在图形化、可视化和形象化状态下的校园信息查询定位、教案教育设施治理、学区规划治理和部件治理等。学校治理部门能够通过系统对校园的任意角落进展全方位的治理和掌控，为可持续进展供给解决方学校的具体状况，是学校面对社会宣传的快速通道。虚拟仿真在旅游业的应用拓公司利用虚拟现技术可以通过互联网和制作的仿真场景到达自己想去的地方。这就是虚拟旅游，凡拓公司是通过实地拍照，现场测量为根底，真实的再现旅游景点。让人们通过VR五、虚拟仿真在消遣、艺术与教育方面的应用丰富的感觉力量与VR玩耍工具。由于在消遣方面对VRVRChicago〔芝加哥〕开放了世界上第一台大型可供多人使用的VR消遣系统，其主题是关于3025为“Virtuality”的VRHMD，大大增加了1992“LegealQust”的系统由于增教案环节 教学内容 备注加了人工智能功能，使计算机具备了自学习功能，大大增加了趣味性及难度，使该系统获该年度VR五龙生疏实习基地。穿插与结合，重点培育方向是工程中力学问题的数值计算与仿真。培育适应祖国现代化建设需要的德智体全面进展，专业根底扎实，学问构造合理，把握高科技学问，勇于创，从事虚拟仿真工程设计、争论、开发的应用型技术人才。学生毕业后，主要从事计算力学、虚拟设计、系统仿真、多媒体技术、网络技术、虚拟产品开发技术等方面的理论争论与实际应用。并结合力学学科的专业学问，对虚拟仿真工程中的力学问题进展理论分析和实际计算，提出相应的理论依据，进展科学论证。培育目标：培育适应我国社会主义现代化建设需要，工程设计、争论、开发力量的应用型高级特地人才。主要课程：理论力学、材料力学、构造力学、弹性力及应用、虚拟设计Pro/E六、虚拟仿真在工业方面的应用当今世界工业已经发生了巨大的变化，大规模人海战术早已不再适应工业的进展，先进科学技术的应用显现出巨大的威力，特别是虚拟现实技术的应用正对工业进展着一场前所未有的革命。虚拟现实已经被世界上一些大型企业广泛地应用到工业的各个环节，对企业提高开发效率，加强数据采集、分析、处理力量，削减决策失误，降低企业风险起到了设计中应用虚拟现实技术是可行且必要的。指导生产的仿真系统，它结合用户业务层功能和数据库数据教案环节 教学内容 备注组建一套完全的仿真系统，可组建B/S、C/SERP、MISSqlServerOracleMySql力考核仿真应用：教案环节组织教案提问导言

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教学内容任务四虚拟加工技术

说明小结 在当今经济全球化、贸易自由化和社会信息化的形势下，制作业 造业的经营战略发生了很大变化，在30～60年月企业追求的是规模效益，如：美国福特汽车公司、通用汽车公司相继年月更加重视降低生产本钱，如：日本丰田公司承受准时化生产；80年月提高产品质量成为主要目标；进入90造技术与仿真技术相结合的产物。〕技术是使用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或制造出人能够感知的环境或现实，使人能够凭借直觉作用于计算机产生的三维仿真模型的虚拟环境。基于虚拟现实技术的虚拟制造〔VirtualManufacturing〕技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进展集成，它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。其目的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术准时地、并行地、模拟出产品将来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响，推测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等等。从而更加有效地、经济地、柔性地组织生产，增加决策与掌握水平，有力地降低由于前期设计给后期制造带来的回溯更改，到达产品的开发周期和本钱最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。重大作用耗现实资源和能量，所进展的过程是虚拟过程，所生产的产品也是虚拟的。虚拟制造技术的应用将会对将来制造业的进展产生深远影响，它的重大作用主要表现为：〔人、组织治理、物流、信息流、能量流〕进展

分析析举例总结教案环节 教学内容 备注模拟驾驶室术的不断进展和进步。利于对其进展理论升华，更好地指导实际生产，即对生产过程、制造系统整体进展优化配置，推动生产力的巨大跃升。以全面改进企业的组织治理工作，而且对正确作出决策有不行估量的影响。例如：可以对生产打算、交货期、生产产量等作出推测，准时觉察问题并改进现实制造过程。们都知道模拟驾驶室对驾驶员、飞行员的培育起到了良好作用，虚拟制造也会产生类似的作用。例如：可以对生产人员进展操作训练、特别工艺的应急处理等。代表性的全概念什么是虚拟制造?它包括哪些内虚拟制造在简单曲面五轴联动加工中的应用进展定义，比较有代表性有：GloriaJ.Wiens的定义是：行制造过程。其中虚拟模型是在实际制造之前用于对产品的功能及可制造性的潜在问题进展推测。(VMisaconceptofexecutingmanufacturing教案环节 教学内容 备注processesincomputersaswellasintherealworld,?where?virtualmodels?allowfor?predictionofpotentialproblemsforproductfunctionalityandmanufacturabilitybeforerealmanufacturingoccurs.)该定义强调VM“与实际一样”“虚拟模型”和“推测”，即着眼于结果。美国空军Wright试验室的定义是：用，以增加各层制造设计和生产决策与掌握。(VMistheintegratedapplicationofsimulation,modelingandanalysistechnologiesandtoolstoenhancemanufacturingdesignandproductiondecisionsandcontrolatallprocesslevels.)该定义着眼于手段。EdwardLin&etc定义是：另一个有代表性的定义是由马里兰大学EdwardLin&etc给出的，“虚拟制造是一个用于增加各级决策与掌握的一体化的、综合性的制造环境。”(VMisanintegrated, syntheticmanufacturingenvironmentexercisedtoenhancealllevelsofdecisionandcontrol.),则着眼于环境。没有必要只有一种定义。但是为了争论和沟通，普遍认为，VM总结分析定义：虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，即承受计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上群组协同工作，实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验，以及企业各级过程的治理与掌握等产品制造的本质过程，以增加制造过程各级的决策与掌握力量。可以看到，“虚拟制造”虽然不是实际的制造，但却实现实际制造的本质过程，是一种通过计算机虚拟模型来模拟和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题，提高人们的推测和决策水平，使得制造技术走出主要依靠于阅历的狭小天地，进展到了全方位预报的阶段。 拟现实〔VirtualReality〕技术是使用感官组织仿真设备教案环节 教学内容 备注和真实或虚幻环境的动态模型生成或制造出人能够感知的环境或现实，使人能够凭借直觉作用于计算机产生的三维仿真模型的虚拟环境。基于虚拟现实技术的虚拟制造〔VirtualManufacturing〕技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进展集成，它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。其目的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术准时小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。争论内容技术涉及的共同性技术外，虚拟制造领域本身的主要争论内容有：●虚拟制造的理论体系；●设计信息和生产过程的三维可视化；●虚拟制造系统的开放式体系构造；●虚拟产品的装配仿真；●虚拟环境中及虚拟制造过程中的人机协同作业等。的虚拟制造和以掌握为中心的虚拟制造。应用式，对相关行业也将产生巨大影响，可以说虚拟制造技术打算着企业的将来，也打算着制造业在竞争中能否立于不败之地。虚拟制造(VM)VMAM。VM的特征是：当市场的机遇消灭时，组织几个有关公司联作，把不同的公司，不同地点的工厂或车间重组织协教案环节 教学内容 备注调工作。在运行之前必需分析组合是否最优，能否协调运(VMT)(VMS)AM21Technology〕主要包括虚拟制造技术和虚拟企业两个局部。虚拟制造技术将从根本上转变了设计、试制、修改设在虚拟制造环境中生成软产品原型〔SoftPrototype〕代替传统的硬样品〔HardPrototype〕进展试验，对其性能和可制造性进展推测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发本钱，提高系统快速响应市场变化的力量。大路，将产品涉及到的不同企业临时组建成为一个没有围墙、超越空间约束、靠计算机网络联系、统一指挥的合作经济实体。虚拟企业的特点是企业的功能上的不完整、地域上的分散性和组织构造上的非永久性，即功能的虚拟化、组织的虚拟化、地域的虚拟化。主要特征进展产品设计、制造、测试，甚至设计人员或用户可“进入”虚拟的制造环境检验其设计、加工、装配和操作，而不依靠于传统的原型样机的反复修改；还可将已开发的产品(部件)存放在计算机里，不但大大节约仓储费用，更能依据用户需求或市场变化快速转变设计，快速投入批量生产，从而能大幅度压缩产品的开发时间，提高质量、降低本钱。一个产品模型上同时工作，相互沟通，信息共享，削减大量的文档生成及其传递的时间和误差，从而使产品开发以快捷、优质、低耗响应市场变化。重大作用虚拟制造也可以对想象中的制造活动进展仿真，它不消教案环节 教学内容 备注产生深远影响，它的重大作用主要表现为：1、运用软件对制造系统中的五大要素〔人、组织管〕进展全面仿真，使之到达了前宽阔的空间，同时也推动了相关技术的不断进展和进步。2、可加深人们对生产过程和制造系统的生疏和理解，过程、制造系统整体进展优化配置，推动生产力的巨大跃升。3、在虚拟制造与现实制造的相互影响和作用过程中，量等作出推测，准时觉察问题并改进现实制造过程。4、虚拟制造技术的应用将加快企业人才的培育速度。作用，虚拟制造也会产生类似的作用。教案环节组织教案

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备注举例导入提问 装配技术对整机系统的重要性？任务五虚拟装配技术导言一、虚拟装配的维护以及操作培训方面具有独特的作用。在交互式虚拟装配环境中，用户使用各类交互设备〔数据手套/位置跟踪器、鼠标/键盘、力反响操作设备等〕象在真实环境中一样对产品的零部件进展各类装配操作，在操作过程中系统供给实时的碰撞检测、装配约束处理、装配路径与序列处理等功能，从而使得用户能够对产品的可装配性进展分析、对产品零部件装配序列进展验证和规划、对装配操作人员进展培训等。在装配〔或拆卸〕完毕以后，系统能够记录装配过程的全部信息，并生成评审报告、视频录像等供随后的分析使用。

说明分析析举例总结可以验证装配设计和操作的正确与否，以便及早的觉察装配中的问题，对模型进展修改，并通过可视化显示装配过程。虚拟装配系统允许设计人员考虑可行的装配序列，自动生成装配规划，它包括数值计算、装配工艺规划、工作面布局、装配操作所模拟等。现在产品的制造正在向着自动化、数字化的反向进展，虚拟装配是产品数字化定义中的一个重要环节。但相对于虚拟制造的其它局部而言，它又是最薄弱的环节。虚拟装配技术进展滞后，使得虚拟制造技术的应用性大大减弱，因此对虚拟装配技术的进展也就成为目前虚拟制造技术领域内争论的主要对象，这一问题的解决将使虚拟制造技术形成一个完善的理论体系，使生产真正在高效、高质量、短时间、低本钱的环境下完成，同时又具备了良好的效劳。虚拟装配从模型重定位、分析方面来讲，它是一种零件模型按约束关系进展重定位的过程，是有效的分析产品设计合理性的一种手段。从产品装配过程来讲，它是依据产品设计的外形特性、精度特性，真实的模拟产品三维装配过程，并允许用户以交互方式掌握产品的三维真实模拟装配过程，以检验产品的可装配性。作为虚拟制造的关键技术之一，虚拟装配技术近年来受教案环节 教学内容 备注的对产品的装配过程进展模拟与分析，预估产品的装配性市场中的竞争力。二、虚拟装配的分类可以分为如下三类：以产品设计为中心的虚拟装配、以工艺规划为中心的虚拟装配和以虚拟原型为中心的虚拟装配．以产品设计为中心的虚拟装配虚拟装配是在产品设计过程中，为了更好地帮助进展与装配有关的设计决策，在虚拟环境下对计算机数据模型进展装配关系分析的一项计算机关心设计技术．它结合面对装配设计(DesignForAssembly，DFA)从设计原理方案动身在各种因素制约下寻求装配构造的最优解，由此拟定装配草图．它以产品可装配性的全面改善为目的，通过模拟试装和定量分析，找出零部件构造设计中不适合装配或装配性能不好的构造特征，进展设计修改．最终保证所设计的产品从技术角度来讲装配是合理可行的，从经济角度来讲应尽可能降低产品总本钱，同时还必需兼顾人因工程和环保等社会因素．以工艺规划为中心的虚拟装配配资源模型，承受计算机仿真和虚拟现实技术进展产品的装配工艺设计，从而获得可行且较优的装配工艺方案，指导实际装配生产．依据涉及范围和层次的不同，又分为系统级装配规划和作业级装配规划．前者是装配生产的总体规划，主要包括市场需求、投资状况、生产规模、生产周期、资源安排、装配车间布置、装配生产线平衡等内容，是装配生产的纲领性文件．后者主要指装配作业与过程规划，主要包括装配挨次的规划、装配路径的规划、工艺路线的制定、操作空间的干预验证、工艺卡片和文档的生成等内容．教案环节 教学内容 备注特色，主要表达在虚拟装配实施对象、操作过程以及所用的工装工具，均与生产实际状况高度吻合，因而可以生动直观地反映产品装配的真实过程，使仿真结果具有高可信度．以虚拟原型为中心的虚拟装配的外形、功能和性能模拟，以产生与物理样机具有可比性的效果来检验和评价产品特性．传统的虚拟装配系统都是以抱负的刚性零件为根底，虚拟装配和虚拟原型技术的结合，可以有效分析零件制造和装配过程中的受力变形对产品装配性能的影响，为产品外形精度分析、公差优化设计供给可视化手段．以虚拟原型为中心的虚拟装配主要争论内容包括考虑切削力、变形和剩余应力的零件制造过程建模、有限元分析与仿真、协作公差与零件变形、以及计算结果可视化等方面．三、虚拟装配的构成虚拟装配由两个局部组成，即由虚拟现实软件内容〔即vr〕内容和虚拟现实〔vr)缺一不行，这样才能制造出交互性与沉醉性于一体的虚拟装配环境。虚拟现实软件内容：一般由各种VR软件组成，先在三维软件中依据虚拟现到VR软件中，接下来就需要硬件设备来支撑这些软件程序。虚拟现实〔vr)教案环节 教学内容 备注虚拟现实技术的特征之一就是人机之间的交互性.为了实现人机之间的充分交换信息，必需设计特别输入和演示设备，以影响各种操作和指令，且供给反响信息，实现真正生动的交互效果。不同的工程可以依据实际的应用可以有选择VR投影、立体眼镜或头盔显示器、三维空间跟踪定位器、数据手套、3D建模软件等。教案环节组织教案

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备注举例导入提问 大家了解什么是微机械吗？这节课我们就简洁介绍一下。任务六微机械导言引言80模集成电路中微细加工技术和超周密加工技术的进展，微机械近几年来进展很快，局部已进入有用和商品化阶段．微机械体积小、耗能低，能便利地进展精细操作，其主要应用领域有医疗、生物工程、信息、航空航天、半导体工业、军事、汽车领域等，它已给国民经济、人民生活和国防、军事等带来了深远的影响，被列为受到世界各国政府的高度重视，例如美国每年投资800万～15007000究，而日本则预备在我国也有很多单位开展了该领域的争论工作。微机械及其特征微机械在美国被称为微电子机械系统(MicroElectroMachanicalSystem.MEMS)；在日本被称为微机器(Microsystem)体积小、精度高、重量轻。其体积可达亚微MM轮、能开动的3mm大小的汽车和花生M大的飞机。最近有资料说明，科学家们已能在5M1000动机。差的环境下进展稳定的工作。能耗低、灵敏度和工作效率高。微机械所消耗的能量远小于传统机械的格外之一，但却能以十倍以上的速度来完成同样的工作，如5mm×5mm×0.7mm的微型泵的流速是比其体积大1000

说明分析析举例总结教案环节 教学内容 备注信号延迟问题，可进展高速工作。子掌握电路为一体，易于实现多功能化和智能化分，而过去则要化5000微机械加工技术微机械加工使用最多的材料是硅材料，其来源广泛，加工技术成熟，基片本钱低，硅既有良好的机械特性，又有良好的电子性能和材料性能，格外适合微机械构件的制造。例如，硅的杨氏模量(1.9107N/cm2)的洛氏硬度(850)(6.9化及集成化的必定趋势。体微机械加工技术体微机械加工技术是对硅的衬底进展腐蚀加工的技术，即用腐蚀的方法将硅基片有选择性地除去一局部，以形成微机械构造。腐蚀分湿法腐蚀和干法腐蚀，湿法腐蚀又有各向同性和各向异性之分。各向同性腐蚀液多用HF-HNO3系溶液，硅在全部的晶向以相等的速率进展刻蚀．硅基体刻蚀形成的型腔棱是圆角，然而在微机械电子中．除了运动部件需要圆角获得良好的疲乏强度外、一般不期望有圆角。因此，此法不适合制造简单的立体微构造，各向异性腐蚀液，主要有KOHEPW)HF、HNO3HNA)在不同的晶面．以不同的速率进展刻蚀．由于硅的(100)和(111)教案环节 教学内容 备注的特性及腐蚀速率对晶向的依靠关系。干法腐蚀利用等离子体取代化学腐蚀液，把基体暴露在电离的气体中，气体中的离子和基体原子间的物理和化学作用引起刻蚀，一些材料如铂、二氧化锡等用湿法刻蚀很困难、而干法却可以完成。该工艺可使微机械加工所得到的外形不受基片的晶向掌握，而且不会给微构造带来大的应力，但设备比较简单，很多参数如气体的性质和流量、基片的性质和面积、电极构造、鼓励的电磁参数和真空室的外形等必需控制，不同的组合会产生不同的腐蚀过程。CF4离子刻蚀(RIE)(1.33～133Pa)放置在射频极上，以便在基片和等离子体之间产生大的自偏电位差(几百伏)。电位差使正离子从等离子体加速到基片上，垂直于基片的离子碰撞能直接产生腐蚀。使用SF6C2F5Cl率。最好承受湿法腐蚀工艺。外表微机械加工技术外表微机械加工技术是从集成电路平面工艺演化而成的，是在硅基上形成薄膜并按肯定要求对薄膜进展加工的技术薄膜(CVD)，低压化学气相淀积(LPCVD)薄膜的加工一般承受光刻技术、通过光刻将设计好的微机械构造图形转移到硅片上，再用各种腐蚀工艺形成微构造。在微机械加工中，有时要形成各种微腔构造和微桥，通常承受牺牲层技术。外表微机械加工的关键步骤是有选择性地将抗腐蚀薄膜下面的牺牲层腐蚀掉，从而得到一个空腔构造．常用二氧化硅(SiO2)(PSG)教案环节 教学内容 备注双固定多晶硅桥的一般外表微机械加工工艺。首先是在硅基底上淀积牺牲层材料，如淀积磷硅玻璃，其作用是为形成结构层的后续工艺供给临时支撑。牺牲层的厚度一般1～2µm，但也可以更厚些。淀积后，牺牲层材料被腐蚀成所需形状．为了向构造层供给固定点，可腐蚀出完全穿透牺牲层的窗口，以防止构造层在分别完毕时移位然后淀积和腐蚀构造材料薄膜层。多晶硅是常用的构造层材料，构造层腐蚀过后，除去牺牲层就可得到分别空腔构造。粘连现象，降低成品率。LIGA技术LIGA是德文Lithographie,Galvanoforming,Abfovmung的缩写，是深层同步辐射工艺的有机结合。它突破了传统平面工艺的限制，是制造三维微器件的先进技术，结合牺牲层工艺，可以制造大高宽比的可活动微构造．与其他微加工技术相比，LIGA工多种金属材料，也可以加工陶瓷、玻璃、塑料等非金属材料，加工深度可达数百微M，加工宽度可小至1µm，LIGA制造过程主要分四步：第一步，在绝缘基片(陶瓷或带二氧化硅薄膜的硅片、上溅射金属层(铬、银)作为电铸工艺的根底(Ni)(HF)属构造。一般常规的微电子工艺无法替代的，它极大地扩大了微构造的加工力量，使得原来难以实现的微机械构造能够制造出来。但缺点是它所要求的同步辐射源比较昂贵、稀有，致使应用受到限制，难以普及。后来消灭了所谓的准LIGA术，它是用紫外光源来代替同步辐射源，虽然不具备和LIGA技术相当的厚度或宽深比，但是，它涉及的是常规的设备和教案环节 教学内容 备注加工技术，这些技术更简洁实现。封接技术分开制作的微机械部件在不使用粘结剂的状况下连接在一的平坦硅面在高温下依靠原子的力气直接键合在一起形成一400温度下，将硅和玻璃之间加上电压产生静电引力而使两者结合成一体。为了提高微系统的集成度，一些的方法如自动焊接、倒装焊接也得到了广泛的应用。激光快速成型技术激光快速成型技术是利用光硬化性树脂的光合成树脂进展加工的技术。初始这种材料是液态的，经过激光照耀即成为固体，这种技术完全用计算机掌握，即使外形很简单，也不受影响，无须掩膜，直接成型。随着激光束区分率的提高，到达产研制周期，本钱较低。分子装配技术80(ScanningTunnelingMicroscope，简称STM)STM根底上派生出的原子力显微镜(AtomicForceMicroscope，简称AFM)分子、原子的构造从宏观进入了微观世界。STMAFM0.01nm测仪，利用其探针的尖端可以俘获和操纵分子、原子，并可以依据需要拼成肯定的构造，进展分子、原子装配制作微机M来构造微构造，制作微机械的方法．美国的IBMSTM35IBM”三个字母；中国教案环节 教学内容 备注科学院化学争论所用原子摆成我国的地图；日本用原子拼成了“PeaceSTM更大的突破。集成制造技术最近，微机械消灭了一个的进展趋势，即用标准的IC艺把各种微器件、微构造与驭动、掌握和信号处理电路集成在一块芯片上，制成完整的机电一体的微机械系统。目前实ICMEMSIC工艺，再进展MEMS微机械加工的单片集成工艺；其次IC艺；第三种是电路和MEMS键合在一起的混合集成工艺，整个系统的尺寸可小至几百微M。其他加工技术术可以获得一些微构件，在一些状况下也是很有效的。4微机械制造技术的进展趋势进展关键技术之一从目前来看，总的进展趋势是：加工方法从最初单一加工技术向组合加工技术进展。如近来DEEMO和铸模的组合。光刻技术也从平面进展到了三维。构造进展。教案环节 教学内容 备注的应用范围，满足了更多的要求。LIGA进展批量生产的范例，因而引起人们的高度关注。(MMC)它可以完成从设计参数的输入、加工到部件制造及组装封装。查找本钱、时间、批量生产的协调并得到最优的制造工艺。造加工工艺的制定有很大的实际应用意义。教案环节组织教案

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备注举例导入提问 微机械加工在国民经济中所占的地位和作用？任务七微机械加工技术导言一、 概念批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和掌握电路、甚至外围接口、通讯电路和电源等于一体的微型器件或系统。其主要特点有：体积小〔特征尺寸范围为：1μm-10mm〕、重量轻、耗能低、性能稳定；有利于大批量生产，降低生产本钱；惯性小、谐振频率高、响应时间短；集约高技术成果，附加值高。微型机械的目的不仅仅在于缩小尺寸和体积，其目标更在于通过微型化、集成化、来搜寻原理、功能的元件和系统，开拓一个技术领域，形成批量化产业。微型机械加工技术是指制作为机械装置的微细加工技术。微细加工的消灭和进展早是与大规模集成电路亲热相关的，集成电路要求在微小面积的半导体上能容纳更多的电子元件，以形成功能简单而完善的电路。电路微细图案中的最小线条宽度是提高集成电路集成度的关键技术标志，微细加工对微电子工业而言就是一种加工尺度从微M到纳M量级的制造微小尺寸元器件或薄模图形的先进制造技术。目前微型加工技术主要有基于从半导体集成电路微细加工工艺中进展起来的硅平面加工和体加工工艺，上世纪八十年月中期以后在LIGA加工〔微型铸模电镀工艺〕、准LIGA加工，超微细加工、微细电火花加工〔EDM〕、等离子束加工、电子束加工、快速原型制造〔RPM〕以及键合技术等微细加工工艺方面 取 得 相 当 大 的 进 展 务。微型机械与电子技术严密结合，将使种类繁多的微型器件问世，这些微器件承受大批量集成制造，价格低廉，将广泛地应用于人类生活众多领域。可以预料，在本世纪内，微型机械将逐步从试验室走向适用化，对工农业、信息、环境、生物医疗、空间、国防等领域的进展将产生重大影响。微细机械加工技术是微型机械技术领域的一个格外重要而又格外活泼的技术领域，其进展不仅可带动很多相关学科的进展，更是与国家科技进展、经济和国防建设息息相关。微型景。二 、 国 外 发 展 现 1959RichardPFeynman〔1965

说明分析析举例总结教案环节 教学内容 备注得者〕就提出了微型机械的设想。1962年第一个硅微型压力传感器问世，气候开发出尺寸为 50~500μm的齿轮、齿轮泵、气动涡轮及联接件等微机械。1965年，斯坦福大学研制出硅脑电极探针，后来又在扫描隧道显微镜、微型传感器方面取得成功。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~12μm的利用硅微型静电机，显示出利用硅微加工工艺制造小可动构造并与集成电路兼容以制造微小系统的潜力。微型机械在国外已受到政府部门、企业界、高等学校与研究机构的高度重视。美国MIT、Berkeley、Stanford\\AT&T和的15名科学家在上世纪八十年月末提出“小机器、大机遇：关于兴领域--微动力学的报告“的国家建议书，声称“由于微动力学〔微系统〕在美国的紧迫性，应在这样一个的重要技术领域与其他国家的竞争中走在前面“，建议中心财政预支费用为五年5000万美元，得到美国领导机构重视，连续大力投资，并把航空航天、信息和MEMS作为科技进展的三大重点。 美国宇航局投资1亿美元着手研制“觉察号微型卫星“，美国国家科学基金会把MEMS作为一个崛起的争论领域制定了资助微型电子机械系统的争论的打算，从1998年开头，资助MIT，加州大学等8所大学和贝尔试验室从事这一领域的争论与开发，年资助额从100万、200万加到1993年的500万美元。1994年公布的《美国国防部技术打算》报告，把 MEMS列为关键技术工程。美国国防部高级争论打算局乐观领导和支持 MEMS的争论和军事应用，现已建成一条MEMS标准工艺线以促进型元件/装置的争论与开发。美国工业主要致力于传感器、位移传感器、应变仪和加速度表等传感器有关领域的争论。很多机构参与了微型机械系统的争论，如康奈尔大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、密执安大学、威斯康星大学、老伦兹得莫尔国家争论等。加州大学伯克利传感器和执行器中心〔BSAC〕得到国防部和十几家公司资助1500万元后，建立了1115m2研究开发MEMS日本通产省1991年开头启动一项为期10年、耗资250亿日元的微型大型争论打算，研制两台样机，一台用于医疗、进入人体进展诊断和微型手术，另一台用于工业，对飞机发动机和原子能设备的微小裂纹实施修理。该打算有筑波大学、东京工业大学、东北大学、早稻田大学和富士通研究 所 等 几 十 家 单 位 参 加 教案环节 教学内容 备注欧洲工业兴旺国家也相继对微型系统的争论开发进展了重点投资，德国自1988年开头微加工十年打算工程，其科技部于1990~1993年拨款4万马克支持“微系统打算“争论，并把微系统列为本世纪初科技进展的重点，德国首创的LIGA工艺，为MEMS的进展供给了的技术手段，并已成为三维构造制作的优选工艺。法国1993年启动的7000万法郎的“微系统与技术“工程。欧共体组成“多功能微系统争论网络NEXUS“，联合协调46个争论所的争论。瑞士在其传统的钟表制造行业和小型周密机械工业的根底上也投入了 MEMS的开发工作，1992年投资为1000万美元。英国政府也制订了纳M科学打算。在机械、光学、电子学等领域列出8个工程进展争论与开发。为了加强欧洲开发 MEMS的力气，一些欧洲公司已组成 MEMS 开发集团。目前已有大量的微型机械或微型系统被争论出来，例如：尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红血球，尺的微型泵流量可达250μl/min能开动的汽车，在磁场中飞行的机器蝴蝶，以及集微型速度计、微型陀螺和信号处理系统为一体的微型惯性组合〔MIMU〕。德国制造了LIGA工艺，制成了悬臂梁、执行机构以及微型泵、微型喷嘴、湿度、流量传感器以及多种光学器件。美国加州理工学院在飞机翼面粘上相当数量的1mm的微梁，掌握其弯曲角度以影响飞机的空气动力学特性。美国大批量生产的硅加速度计把微型传感器〔机械局部〕和集成电路〔电信号源、放大器、信号处理和正检正电路等〕一起集成在硅片3mm×3mm的范围内。日本研制的数厘M1.5μm三 、 国 内 现 我国在科技部、国家自然基金委，教育部和总装备部的资助下，始终在跟踪国外的微型机械争论，乐观开展MEMS的争论。现有的微电子设备和同步为微系统供给了基本条件，微细驱动器和微型机器人的开发早已列入国家 高技术打算及攀登打算B中。已有近40个争论小组，取得了以下一些争论成果。广东工业大学与日本筑波大学合作，开展了生物和医用微型机器人的争论，已研制出一维、二维联动压电陶瓷驱动器，其位移范围为10μm×10μm；位移区分率为0.01μm，精度为0.1μm，正在研制6自由度微型机器人；长春光学周密机器争论所研制出直径为Φ3mm的压电电机、电磁电机、微测试仪器和微操作系统。上海冶金争论教案环节 教学内容 备注所研制出了微电机、多晶硅梁构造、微泵与阀。上海交通大学研制出Φ2mm的电磁电机，南开大学开展了微型机器人掌握 技 术 的 研 究 等 我国有很多机构对多种微型机械加工的方法开展了相应的争论，已奠定了肯定的加工根底，能进展硅平面加工和体硅加工、LIGA加工、微细电火花加工及立体光刻造型法加工等。 四、技术发展趋势技术不断进展的同时进展了一批微小器件和系统，显示了巨大生命力。作为大批量生产的微型机械产品，将以其价格低廉和优良性能赢得市场，在生物工程、化学、微分析、光学、国防、航天、工业掌握、医疗、通讯及信息处理、农业和家庭效劳等领域有着潜在的巨大应用前景。当前，作为大批量生产的微型机械产品如微型压力传感器、微细加速度计和喷墨打印头已经占据了巨大市场。目前市场上以流体调整与掌握的微机电系统为主，其次为压力传感器和惯性传感器。1995年全球微型机械的销售额为15亿美元，有人估量2023年，相关产品值将到达400亿美元。明显微型机械微型机械是一门穿插科学，和它相关的每一技术的发展都会促使微型机械的进展。随着微电子学、材料学、信息学等的不断进展，微型机械具备了更好的进展根底。由于其巨大的应用前景和经济效益以及政府、企业的重视，微型机械进展必将有更大的飞跃。原理、功能、构造体系的微传感器、微执行器和系统将不断消灭，并可嵌入大的机械设备，提高自动化和智能水平。 加工技术作为微型机械的最关键技术，也必将有一个大的进展。硅加工、LIGA加工和准LIGA加工正向着更简单、更高深度适合各种要求的材料特性和外表特性的微构造以及制作不同材料特别是功能材料微构造、更易于与电路集成的方向进展，多种加工技术结合也是其重要方向。微型机械在设计方面正向着进展构造和工艺设计的同时实现器件和系统的特性分析和评价的设计系统的实现方向进展，引入虚拟现实技术。我国在微型加工技术进展的优先进展领域是生物学、环境监控、航空航天、工业与国防等领域，建设好几个有世界先进水平的微型机械争论开发基地，同时亦重视微观尺度上的物理现象和效应的争论，加速我国微型机械的争论教案环节 教学内容 备注五 、 关 键 技 微型机械是一个兴的、多学科穿插的高科技领域，面临许多课题，涉及许多关键技术。当一个系统的特征尺寸到达微MM产生很多的科学问题。例如随着尺寸的削减，外表积与体积之比增加，外表力学、外表物理效应将起主导作用，传统的设计和分析方法将不再适用。为摩擦学、微热力这等问题在微系统中将至关重要。微系统尺度效应争论将有助于微系统 的 创 微型机械不是传统机械直接微型化，它远超出了传统机械的概念和范畴。微型机械在尺度效应、构造、材料、制造方法和工作原理等方面，都与传统机械截然不同。微系统的尺度效应、物理特性争论、设计、制造和测试争论是微系统 领 域 的 重 要 研 究 内 容 微小型化尺寸效应，微细加工工艺、微型机械材料和微型构造件、微型传感器、微型执行器、微型机构测量技术、微量流体掌握和微系统集成掌握以及应用等方面取得不同程度的阶段性成果。微型机械加工技术是微型机械进展的关键根底技术，其中包括微型机械设计微细加工技术、微型机械组装和封装技术、为系统的表征和测量技术及微系统集成技术。六、前沿关键技术1 、 微 系 统 设 计 技 主要是微构造设计数据库、有限元和边界分析、CAD/CAM仿真和拟实技术、微系统建模等，微小型化的尺寸效应和微小型理论根底争论也是设计争论不行缺少的课题，如：力的尺寸效应、微构造外表效应、微观摩擦机理、热传导、误差效应 和 微 构 件 材 料 性 能 等 。2 、 微 细 加 工 技 主要指高深度比多层微构造的硅外表加工和体加工技术，利用X射线光刻、电铸的LIGA和利用紫外线的准LIGA加工技术；微构造特种周密加工技术包括微火花加工、能束加工、立体光刻成形加工；特别材料特别是功能材料微构造的加工技术；多种加工方法的结合；微系统的集成技术；微细加工 工 艺 探 索 等 。、微型机械组装和封装技术主要指沾接材料的粘接、硅玻璃静电封接、硅硅键合技术和自对准组装技术，具有三维可动部件的封装技术、真教案环节 教学内容 备注空封装技术等封装技术的探索。、微系统的表征和测试技术主要有构造材料特性测试技术，微小力学、电学等物性的测量与评价技术。教案环节组织教案

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备注举例导入提问 微机械加工在国民经济中所占的地位和作用？任务八微细加工工艺方法导言 微细加工技术是周密加工技术的一个分支，面对微细加工的电加工技术,激光微孔加工、水射流微细切割技术等等在进展国民经济，振兴我国国防事业等发面都有格外重要的意一领域的进展和开发进程。微细加工技术的概念和特点：和超微细加工是在半导体集成电路制造技术的根底上进展息时代微电子时代，光电子时代的关键技术之一。下几个方面：精度的表示方法引入加工单位尺寸的概念。微观机理以切削加工为例，从工件的角度来讲，一般加工和微细加工的最大区分是切屑的大小。一般为金属材料是由微细的晶粒组成，晶粒直径为数微MM。一般加工时,吃刀量较大，可以无视晶粒的大小，而作为一个连续体来对待，因此可见一般加工和微细加工的机理是不同的。加工特征微细加工和超微细加工以分别或结合原子、分子为加工对蚀、溅射、蒸镀等手段进展各种处理。微细加工和超周密加工在国外的进展状况：在超周密加工技术领域起步最早和技术领先的国家是美国，其次是日本和欧洲的一些国家。美国超周密加工技术的进展M纳M级技术“国家关键技术打算，国防部陆、海、空三军组成了特别委员会，统一协调争论工作。美国至少有30厂家和争论单位研制和生产各种超周密加工机床，国家劳伦

说明分析析举例总结教案环节 教学内容 备注斯.利佛摩尔试验室、联合碳化物公司、摩尔公司、杜邦公司等在国际上均久负盛名。美国最早研制了能加工硬脆材料的6轴数控超周密研磨抛光机；联合碳化物公司开发了直径佛摩尔试验室还开发了能加工陶瓷、硬质合金、玻璃和塑料等难加工材料的超精亲热削机床，在半导体工业、航空工业加工技术加工各种军用红外零部件。日本对超周密技术的进展也格外重视，70立了超周密加工技术委员会，制定了技术进展规划，成为此项技术进展速度最快的国家。日本现有20机床研制公司，重点开发民用产品所需的加工设备并力图使设备系列化，成批生产了多品种商品化的超周密加工机床。在超精亲热削技术进展比较成熟后，日本已将黑色金属、陶瓷和半导体功能材料的超周密加工技术作为重要的争论开发工程。日本的争论创意识强，不是单纯地仿照国外的做走出了一条自己的进展道路。欧洲等国也将超周密加工技术的进展放在重要位置，60起英国开头争论超周密加工技术，克兰菲尔德大学周密工程争论所相继研制出能加工大型非球面反射镜的数控金刚石立式车床、加工大型非对称构造光学零件的数控超周密磨床、研制了脆性材料的超周密磨削工艺。现已成立了国家纳M技术战略委员会，正在执行国家纳M技术争论打算。德国和瑞士也有比较强的超周密加工力量。1992了一系列的联合争论与进展打算，加强和推动超周密加工技术的进展。超周密车削、磨削和研磨是已经进展成熟并大量应用的加工技术。日本开发了外圆和平面等多种类型的研磨机，美国也研制成功了加工陀螺零件的球形研磨机。另外，国外还大力进展了超周密抛光技术，以获得高的外表质量。美、日、英等国投入了大量资金和人力开发了离子束抛光工艺，以加工高精度的光学器件。美国还研制了边抛光边测量的离子束抛光机，抛光非球面镜的精度达λ/50M造技术是超周密加工技术的顶峰，其争论需要有雄厚的技术根底和丰厚的物质条件，美国、日本和英国正在进展一些争论工程，包括聚焦电子束曝光、准分子激光蚀刻和扫描隧道M绘制出任意外形的图形，而且不损伤材料。准分子激光束通过与被加工材料外表起直接反响进展蚀刻，没有对加工部位的照耀损伤和放电破坏，可到达纳M道显微镜技术是利用扫描隧道显微镜探针的尖端俘获单个原子或单个分子，并向被加工外表传输，或者从被加工外表剥离单个或成团的原子和分子，从而形成所需的纳M美国和日本都已把握了此项技术，在金属晶体或非金属晶体教案环节 教学内容 备注气体中或溶液中都能在硅、砷化镓等电子材料、石英、陶瓷、金属和非金属材料上加工出纳空微电子元器件和微机电系统的进展供给了技术支持。最早开发的复合超周密加工技术是超周密振动金刚石刀具切削工艺，美国宇航动力集团承受该工艺加工了激光陀螺玻璃腔体，日本加工了平面和圆度达0.1μm来，复合超周密加工技术更有了长足进展，日本理化争论所开发的在线电解修整复合磨削技术，能高效磨削球面、非球面和平面透镜等高硬度和高脆性电子和光学材料的功能零件，以及塑性金属零件，尺寸和外形精度达亚微M，外表粗MSiC非球面和平面透镜等光学零件，直径100mm2023mm的球面透镜磨削后的外形精度为0.2μm，外表粗糙Ra0.0076μm；200mm×200mm的平面透镜磨削后，Φ150mm0.6μm，外表粗糙度值为Ra0.006μm。等离子化学气化加工和流体抛光技术也是目前国外开发的比较有用的加工技术，主要针对电子和光电等功能材料零件的超周密加工，可加工出任意外形的零件。目前，承受等离子化学气化加工技术已制成了纳M无缺陷的非球面透镜，加工效率接近于