现代机械设计方法论文3000字文章

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11111现代包装设计的文化观 摘要 我们应把现代包装设计作为一种文化形态来对待，从文化结构的三　　个层面，我们可以看出包装设计文化的结构是由内层的观众意识层，中层的组织制度层和外层的物质层所　　构成。三者互为联系，包装设计文化既有民族性，又有时代性，它们表现在文化结构的不同层面上。共同　　构成了包装设计文化的整体。　　关键词：设计文化结构 民族性 时代性　　著名文化人类学家马林洛夫斯基说过"在人类社会生活中，一切生物的需要己转化为文化的需要；"现代包　　装设计正是一门以文化为本位，以生活为基础，以现代为导向的设计学科。因此我们无论是在理论上，还　　是在实践中，都应把包装设计作为一种文化形态来对待：在现代社会中，设计理论的研究已不仅是一门学　　科的深入剖析，而应是多种学科交叉的统观。把包装设计活动作为一种文化现象来观照，也就不仅是简单　　的物质功能的满足和精神需求能一言蔽之的，其中的内涵是现代设计师们所必须探究的。　　文化是人类历史实践过程中所创造物资财富和精神财富的总和，那么包装设计文化是否可以说是包括人们　　的一切行为方式和满足这些行为方式所创造的事事物物，以及基于这些方面所形成的心理观念。一般说来　　，这些有许多设计文化要素构成的复合整体，可分为三个层次。　　第一，包装设计的物质层，它是设计文化的表层，主要指包含了设计文化要素的物质载体，它具有物质性　　、基础性、易变性的特征。如各种包装设计部门和包装设计产品，交换商品的场所以及消费者在使用包装　　产品中的消费行为等；　　第二，包装设计组织制度层。这是设计文化的中层，也是设计文化内层的物化。它有较强的时代性和连续　　性：主要包括协调设计系统各要素之间的关系，规范设计行为并判断、矫正设计的组织制度。世界上包装　　设计文化比较先进的国家都有自己相应的较为完整的组织制度。而包装设计文化比较落后的国家，组织制　　度大都不完整。　　第三，包装设计的观念层。它是一种文化心理状态，所以也可以认为是设计文化的意识层。它处于核心和　　主导地位，是设计系统各要素一切活动的基础和依据。科技的发展，生产力的提高和文化的进步，带来的　　对包装设计文化的冲击，主要就表现在生产和生活观念、价值观念、思维观念、审美观念、道德伦理观念　　、民族心理观念等方面上。它是设计文化结构中最为稳定的部分，也是设计文化的灵魂，它存在于人的内　　心，并发展变化，最终会直接或间接地在组织制度层上得到表现。并由此规定自己的发展和规律，吸收、　　改造或排斥异质文化要素，左右设计文化的发展趋势。　　包装设计文化结构的三个方面，彼此相关，形成一个系统，构成了包装设计文化的有机整体。包装设计文　　化的物质层，是最活跃的因素，它变动活跃，交流方便频繁，同时，包装设计文化的变化发展又总是首先　　在它的身上得到体现。如我国的改革开放，学习国外的先进科学、文化与技术，产品的渗入正扮演着这场　　文化冲击的先导的角色；在市场上，产品包装更新换代．层出不穷。而组织制度层是最权威的因素，它规　　定包装设计文化的整体性质，是设计的群际关系得以维系的重要纽带，更是包装设计得以科学有效实施的　　保障。这一层面由一整套内在的准则系统所构成，从而成为包装设计师从事设计活动的准绳。不同的设计　　观念会带来不同的行为方式和社会结果，认识到新环境所强加于我们的新要求，并掌握符合这样新要求的　　新思想、新观念和新手段，这正是设计观念的新高度。三者间互相依存，互相结合，互相渗透，并融合反　　映在每一个具体的包装设计活动和设计作品中。　　包装文化要素在时空中传播，在一定空间中存在，即同一社会人群相关的必然中，产生了包装设计文化的　　民族性，由于文化在一定时间内存在，即同一定的社会历史变迁相关的必然中，产生了包装设计文化的时　　代性和民族性，构成了包装设计文化的社会属性和本质属性。　　包装设计文化的民族性，涉及到文化的发生学，正因为全世界的文化不是来自于同一源头，当然就有了民　　族性的问题。世界上每一个民族，由于不同的自然条件和社会条件的制约，都形成与其他民族不问的语言　　、习惯、道德、思维、价值和审美观念，因而也就必然形成与众不同的民族文化。包装设计文化的民族性　　主要表现在包装设计文化结构的观念层面上，它反映了整个民族的心理共性。不同的民族，不同的环境造　　成的不同的文化观念，直接或间接地表现在自己的设计活动和产品中。如德国设计的科学性、逻辑性和严　　谨、理性的造型风格，日本的新颖、灵巧、轻薄玲珑而有充满人情味的特点，以及意大利设计的优雅与浪　　漫情调等，这些无不诞生于他们不同民族的文化观念的氛围中，再如中国包装设计风格上的平稳、圆满寓　　意和形式上的完整性、对称性、也正是我国人民内向心理特征和相对保守的社会意识的折射。　　由于设计组织制度脱胎于设计的意识观念、是设计意识的物化、是民族设计意识的派生、于是它同人们设　　计观念指导下的活动方式和实践成果，都因此拉上了不同的民族色彩，打上了民族性的烙印。　　包装设计文化既是民族的，又是时代的。　　一个民族共同形成之后，便形成了漫长曲折的历史发展过程，在这—历史进程的不同阶段上，该民族文化　　分别会表现出一系列的时代性特征。只要我们承认包装设计文化的承接性和发展性，就有包装设计文化的　　时代性存在。这是因为包装设计文化首先是一个历史发展的过程，是该民族各个时代的设计文化的叠合及　　承接，是以该时代的现实的物质社会为基础，是传统设计文化的积淀和不断扬弃的对立统一、历史性与现　　实性的对立统一。　　包装设计文化有其时代性，主要反映在包装设计文化的组织制度和物质外层上。但设计是紧随时代、重在　　观念的。在经济全球化、科技迅猛发展的今天．社会主观形式都已发生根本的改变．尤其是信息的广泛高　　速的传播，开放的观念激荡愈趋激烈，社会结构与价值观念、审美观念等的多元化，人与人交往的频繁，　　社会及人要求的不断增加，工业文明的异化所带来的能源、环境和生态的危机，面对这一切我们是否能适　　应它、利用它、使包装设计成为该时代的产物，这已成为当今设计师的重要任务。　　包装设计文化的时代性特征，很自然地使我们的设计活动和产品不能用一个绝对的标准去衡量。不同的时　　代都有自己的标准，不能把今天的或昨天的当作绝对的、唯一的标准。对于历史的设计文化的评判必须认　　识到本身就是历史的。文化的时代性决定了一切历史的认识本身都是历史的，每一时代的包装设计文化都　　有其绝对的内容，都有自己的观念体系、都有自己的历史发展状态、都有这个时代的烙印，所以也都相应　　地具有时代的局限性，没有这些认识、我们就不能对包装设计文化的时代性有一个全面的把握。　　包装设计文化的民族性与时代性既是内容又是形式，这两种基本属性，在包装设计文化结构的三个层面上　　，一般说来，物质层面更富时代性，因而是最活跃的因素，最易被人们所接受，所流行。心理层面具有较　　强的民族性，较为稳定而保守，因而变化越来缓慢。当两种异质的包装设计文化在平等或不平等的条件下　　接触时，首先被互相发现的多是物质的外层、习之即久，逐渐可以认识到中层即理论组织制度层的层面。　　最后，方能体味各自的核心层面即心理观念层面。日本战后包装业的发展，以及我国包装业自改革开放从　　引进物质技术设备开始、到各种先进的组织管理制度的引进，一直到现代包装设计观念的渗入都说明了这　　一点。　　每一个民族的包装设计文化形成一个设计文化系统，每一民族的一定时代的包装设计文化也形成了自己的　　文化系统，而不同的包装设计文化系统里都包含了一些共同的文化因素，也包含了一些不同的文化要素，　　前者表现了包装设计文化的普遍性，后者表现了包装设计文化的特殊性。每一民族的包装设计文化，又都　　有其人类性的部分。包装设计的人类性寓于民族性之中，永恒性寓于时代性之中，普通性富于特殊性之中　　，这是辩证统一的包装设计文化观。　　因此、我认为我国的包装设计无论是思维方式、价值判断方式、社会组织方式等许多方面，都当随着时代　　的前进、而不断地多方位吸收、更新，以建立健全一个既有民族性、又有时代性的新的包装设计文化系统　　，这是时代的要求、历史的必然、是我国包装设计水平跻身于世界先进之林的关键所在。　　2222设计方法学 设计方法学是研究产品设计规律、设计程序及设计中思维和工作方法的一门综合性学　　科。设计方法学以系统工程的观点分析设计的战略进程和设计方法、手段的战术问题。在总结设计规律、　　启发创造性的基础上促进研究现代设计理论、科学方法、先进手段和工具在设计中的综合运用。对开发新　　产品， 改造旧产品和提高产品的市场竞争能力有积极的作用。　　设计方法学的研究内容包括以下几方面:　　 分析设计过程及各设计阶段的任务， 寻求符合科学规律的设计程序。将设计过程分为设计规划(明　　确设计任务)、方案设计、技术设计和施工设计四个阶段， 明确各阶段的主要工作任务和目标， 在此基础　　上建立产品开发的进程模式， 探讨产品全寿命周期的优化设计及一体化开发策略。　　 研究解决设计问题的逻辑步骤和应遵循的工作原则。以系统工程分析、综合、评价、决策的解题　　步骤贯彻于设计各阶段， 使问题逐步深入扩展， 多方案求优。　　 强调产品设计中设计人员创新能力的重要性， 分析创新思维规律， 研究并促进各种创新技法在设　　计中的运用。　　 分析各种现代设计理论和方法如系统工程、创造工程、价值工程、优化工程、相似工程、人机工　　程、工业美学等在设计中的应用， 实现产品的科学合理设计， 提高产品的竞争能力。　　 深入分析各种类型设计如开发型设计、扩展型设计、变参数设计、反求设计等的特点， 以便按规　　律更有针对性地进行设计。　　 研究设计信息库的建立。用系统工程方法编制设计目录——设计信息库。把设计过程中所需的大　　量信息规律地加以分类、排列、储存， 便于设计者查找和调用， 便于计算机辅助设计的应用。　　 研究产品的计算机辅助设计。运用先进理论，建立知识库系统， 利用智能化手段使设计自动化逐步　　实现。　　十九世纪中后期， 随着工业革命的发展， 人们开始注意总结工程设计的规律和方法。二十世纪六十年　　代以来， 由于科学技术的飞速发展和产品竞争的日益剧烈， 各国普遍重视设计环节， 推动了设计方法学的　　研究。德国等欧洲国家重点抓系统化设计并注意总结设计规律和方法， 并用技术文件方式进行推广。美国　　、日本等国则更重视创造性设计和设计中的计算机应用。70 年代后期欧洲成立了设计研究组织WDK　　(Workshop Design-Konstruktion) 及相应的许多专业研究小组。目前每隔一年召开一次国际工程设计会　　议ICED ( International Conference on EngineeringDesign) ， 设计方法学的研究更引向深入。

浅论应用ＣＡＤ技术的现代机械设计 摘要：在机械设计中引入CAD技术，可以解决机械企业中重复性设计多、信息资源利用率低的难题，缩短产品开发周期，具有巨大的经济效益和应用前景。 关键词：机械设计；CAD技术 1 CAD技术的发展 CAD(Computer Aided Design)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puter Aided Manufacturing，CAM）和产品数据管理技术（Product Data Management，PDM）及计算机集成制造系统（Computer Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一体。 产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(Intelligent CAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。 以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。 2 三维CAD技术在机械设计中的优点 通过实际应用三维CAD系统软件，笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势，具体表现在以下几点: 1 零件设计更加方便 使用三维CAD系统，可以装配环境中设计新零件，也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件，既方便又快捷，避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来，使人一目了然。 2 装配零件更加直观 在装配过程中，资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系，若装配不正确即予以显示，另外，零件还可以隐藏，在隐藏了外部零件的时候，可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示，对于有一定运动行程要求的，可检验行程是否达到要求，及时对设计进行更改，避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。 3 缩短了机械设计周期 采用三维CAD技术，机械设计时间缩短了近1/3，大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时，只需对其中部分零部件进行重新设计和制造，而大部分零部件的设计都将继承以往的信息，使机械设计的效率提高了3~5倍。同时，三维CAD系统具有高度变型设计能力，能够通过快速重构，得到一种全新的机械产品。 4 提高机械产品的技术含量和质量 由于机械产品与信息技术相融合，同时采用CAD CIMS组织生产，机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法，如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等，保证了产品的设计质量。同时，大型企业数控加工手段完善，再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工，一致性很好，保证了产品的质量。 3 CAD技术在机械设计中的应用 1 零件与装配图的实体生成 1 零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种，即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中，都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中，系统提供了六种基本体系，即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件，可通过对其进行结构分析，将其分解成若干基本体，对基本体进行三维实体造型，之后再对其进行交、并、差等布尔运算，便可得出零件的三维实体模型。 对于有些复杂的零件，往往难以分解成若干个基本体，使组合或分解后产生的基本体过多，导致成型困难。所以，仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此，可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓，然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”，进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。 2 实体装配图的生成。在零件实体构造完成后，利用机器运动分析过程中的资料，在运动的某一位置，按各零件所在的坐标进行“装配”，这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。 2 模具CAD/CAM的集成制造 随着科学技术的不断发展，制造行业的生产技术不断提高，从普通机床到数控机床和加工中心，从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE，制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时，模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等，几乎覆盖了整个现代制造技术。 一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础，进行统一管理，而实体造型是工程数据的主要来源之一。 3 机械CAE软件的应用 机械CAE系统的主要功能是:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型问题后，才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。 4 CAD前沿技术与发展趋势 1 图形交互技术 CAD软件是产品创新的工具，务求易学好用，得心应手。一个友好的、智能化的工作环境可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。因此，智能化图标菜单、“拖放式”造型、动态导航器等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，笔输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术也正在研究之中。 2 智能CAD技术 CAD/CAM系统应用逐步深入，逐渐提出智能化需求设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库，及时准确地向设计师提供产品开发所需的知识和帮助，智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能，使设计新手也能做出好的设计来，现代设计的核心是创新设计，人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中，用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造，这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。 3 虚拟现实技术 虚拟现实技术在CAD中已开始应用，设计人员在虚拟世界中创造新产品，可以从人机工程学角度检查设计效果，可直接操作模拟对象，检验操作是否舒适、方便，及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题，及早看到新产品的外形，从多方面评价所设计的产品虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析，以评价其性能，可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等，基于虚拟样机的试验仿真分析，可以在真实产品制造之前发现并解决问题，从而降低产品成本虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向另外，随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展，利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术，实现真正的全数字化设计和制造，已成为机械设计制造业的发展趋势。 参考文献 [1]黄森彬主编机械设计基础高等教育出版社 [2]荣涵锐新编机械设计CAD技术基础〔M〕北京:机械工业出版社， [3]徐平，虚拟现实技术研究，文秘杂烩网 [4]葛海霞，刘村AutoCAD2004/2005辅助设计[M]上海:上海科学普及出版社， [5]秦志峰，齐月静，胡仁喜，等AutoCAD2005机械设计及实例解析[M]北京:机械出版社，

现代机械设计方法论文3000字文章怎么写

哥们你还是自己写吧 机械论文不好找 要么建议你找点资料 和你论文有关系的 然后你加几句自己的话把资料拼到一起吧 我也是学机械设计制造的 深有体会。！

立式钻削中心主轴系统结构设计 论文编号:JX472 有设计图，论文字数:19933，页数:64 有开题报告，任务书 摘要 随着数控技术的发展，传统的立式钻床、铣床等设备并不能满足高加工精度，高加工效率，高速加工的加工要求。为此，在传统的立式钻床、铣床与新型数控机床技术的基础上，开发了以钻削为主，并兼有攻丝、铣削等功能，且备有刀库并能够自动更换刀具来对工件进行多工序加工的数控机床—钻削中心。 本文主要针对钻削中心的主轴系统进行设计。在本设计中，主轴调速取消了齿轮变速机构，而是由交流电动机来调速；主轴与电机轴之间采用多楔带传动；主轴内部刀具的自动夹紧，则采用了碟形弹簧与气压传动技术；主轴的垂直进给采用了半闭环伺服进给系统；主轴的支承采用了适应高刚度要求的轴承配置。 总之，通过对主轴系统的设计，使系统满足了钻削中心高效、高加工精度的要求。 关键词 数控技术 钻削中心 主轴系统 Abstract With the development of NC technology， the traditional vertical drilling， milling machine and other equipment and can not meet the high precision machining， Processing high-efficiency， high-speed machining Therefore， in the traditional vertical drilling machine， CNC milling machine and new technology on the basis of developing a drilling mainly， and both tapping， milling， and other functions， With cutting tool can automatically replace the multi-process workpiece machining CNC machine tools – Drilling C This paper is concerned with the drilling spindle system In this design， the spindle speed of the complete elimination of the variable speed gear， and a fully by the AC motor is to be Wedge Belt Drive is used between spindle and motor Internal spindle automatic tool clamping， the use of a disc spring with pressure transmission technology;The vertical axis feed using a semi-closed-loop servo control system; The supporting of spindle uses high stiffness requirements of the bearing In short， through the spindle system design， allowing the system to meet the drilling center efficient， high-precision processing of the Keywords NC technology Drilling Center spindle system 目录 摘要I Abstract II 第1章 绪论 1 1数控技术发展状况及发展趋势 1 1概述 1 2数控技术国内外发展现状 2 3数控系统的发展趋势 2 2 课题研究的目的与意义 5 3设计方案的确定 6 第2章 钻削中心主轴部件结构设计 7 1 主轴的结构设计 7 1主轴的基本尺寸参数的确定 7 2主轴端部结构 8 3主轴刀具自动夹紧机构 9 4主轴的验算 11 5主轴材料和热处理的选择 15 2主轴传动的设计 16 1传动方式的选择 16 2多楔带带轮的设计计算 17 3多楔带的选择及带轮尺寸参数的确定 19 4传动件在主轴上的位置 20 5主轴电动机的选择 21 3主轴轴承 22 1主轴轴承的选用 22 2主轴轴承的配置 24 3滚动轴承调整和预紧方法 24 4主轴轴承的润滑 25 4碟形弹簧的计算 27 1钻削力分析 27 2碟形弹簧设计计算 29 3碟形弹簧的校核 31 5气缸的设计计算 33 1气缸的结构设计 33 2气动回路的选择 37 第3章 主轴进给系统的设计 39 1 概述 39 1伺服进给系统的组成 39 2伺服进给系统的类型 39 2 进给系统设计计算 41 1主要参数的设定 41 2切削力的估算 41 3滚珠丝杠副设计计算 42 4丝杠的校核 45 5选伺服系统和检测装置 47 6伺服电机计算 47 结论49 致谢50 参考文献 51 附录1 52 附录2 57 以上回答来自: -6/htm

数控技术和装备发展趋势及对策 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。1 数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面［1～4］。1．1 高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(01μm)。在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。4 重视新技术标准、规范的建立1 关于数控系统设计开发规范如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。

数控技术和装备发展趋势及对策 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。 1 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面〔1～4〕。 1．1 高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。 在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(01μm)。 在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。 为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。 在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。 3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。 4 重视新技术标准、规范的建立 1 关于数控系统设计开发规范 如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。 2 关于数控标准 数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。 STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEP-NC提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，NC加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，NC程序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸（约75％）、加工程序编制时间（约35％）和加工时间（约50％）。 目前，欧美国家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(1～31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEP Tools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(Super Model)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。 2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计 我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50％，配国产数控系统（普及型）也达到了10％。 纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。 奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。 初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。 建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。 虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下。 技术水平上，与国外先进水平大约落后10～15年，在高精尖技术方面则更大。 产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。 可持续发展的能力上，对竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。 分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面。 认识方面。对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够。 体系方面。从技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。 机制方面。不良机制造成人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新，且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施困难。 技术方面。企业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强。机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。 3 对我国数控技术和产业化发展的战略思考 1 战略考虑 我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。 我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。 2 发展策略 从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。 强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。 在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。 在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。 参考文献： 〔1〕 中国机床工具工业协会 行业发展部CIMT2001巡礼〔J〕世界制造技术与装备市场，2001(3)：18- 〔2〕 梁训王宣 ，周延佑机床技术发展的新动向〔J〕世界制造技术与装备市场，2001(3)：21- 〔3〕 中国机床工具工业协会 数控系统分会CIMT2001巡礼〔J〕世界制造技术与装备市场，2001(5)：13- 〔4〕 杨学桐，李冬茹，何文立，等?距世纪数控机床技术发展战略研究〔M〕北京：国家机械工业局，参考资料：-15/htm

现代机械设计方法论文3000字文章怎样写

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数控技术和装备发展趋势及对策 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。1 数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面［1～4］。1．1 高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(01μm)。在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。4 重视新技术标准、规范的建立1 关于数控系统设计开发规范如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。

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现代机械设计方法论文3000字怎么写

数控技术和装备发展趋势及对策 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。 1 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面〔1～4〕。 1．1 高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。 在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(01μm)。 在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。 为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。 在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。 3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。 4 重视新技术标准、规范的建立 1 关于数控系统设计开发规范 如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。 2 关于数控标准 数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。 STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEP-NC提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，NC加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，NC程序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸（约75％）、加工程序编制时间（约35％）和加工时间（约50％）。 目前，欧美国家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(1～31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEP Tools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(Super Model)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。 2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计 我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50％，配国产数控系统（普及型）也达到了10％。 纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。 奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。 初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。 建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。 虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下。 技术水平上，与国外先进水平大约落后10～15年，在高精尖技术方面则更大。 产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。 可持续发展的能力上，对竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。 分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面。 认识方面。对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够。 体系方面。从技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。 机制方面。不良机制造成人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新，且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施困难。 技术方面。企业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强。机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。 3 对我国数控技术和产业化发展的战略思考 1 战略考虑 我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。 我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。 2 发展策略 从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。 强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。 在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。 在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。 参考文献： 〔1〕 中国机床工具工业协会 行业发展部CIMT2001巡礼〔J〕世界制造技术与装备市场，2001(3)：18- 〔2〕 梁训王宣 ，周延佑机床技术发展的新动向〔J〕世界制造技术与装备市场，2001(3)：21- 〔3〕 中国机床工具工业协会 数控系统分会CIMT2001巡礼〔J〕世界制造技术与装备市场，2001(5)：13- 〔4〕 杨学桐，李冬茹，何文立，等?距世纪数控机床技术发展战略研究〔M〕北京：国家机械工业局，参考资料：-15/htm

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数控技术和装备发展趋势及对策 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。1 数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面［1～4］。1．1 高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(01μm)。在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。4 重视新技术标准、规范的建立1 关于数控系统设计开发规范如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。

11111现代包装设计的文化观 摘要 我们应把现代包装设计作为一种文化形态来对待，从文化结构的三　　个层面，我们可以看出包装设计文化的结构是由内层的观众意识层，中层的组织制度层和外层的物质层所　　构成。三者互为联系，包装设计文化既有民族性，又有时代性，它们表现在文化结构的不同层面上。共同　　构成了包装设计文化的整体。　　关键词：设计文化结构 民族性 时代性　　著名文化人类学家马林洛夫斯基说过"在人类社会生活中，一切生物的需要己转化为文化的需要；"现代包　　装设计正是一门以文化为本位，以生活为基础，以现代为导向的设计学科。因此我们无论是在理论上，还　　是在实践中，都应把包装设计作为一种文化形态来对待：在现代社会中，设计理论的研究已不仅是一门学　　科的深入剖析，而应是多种学科交叉的统观。把包装设计活动作为一种文化现象来观照，也就不仅是简单　　的物质功能的满足和精神需求能一言蔽之的，其中的内涵是现代设计师们所必须探究的。　　文化是人类历史实践过程中所创造物资财富和精神财富的总和，那么包装设计文化是否可以说是包括人们　　的一切行为方式和满足这些行为方式所创造的事事物物，以及基于这些方面所形成的心理观念。一般说来　　，这些有许多设计文化要素构成的复合整体，可分为三个层次。　　第一，包装设计的物质层，它是设计文化的表层，主要指包含了设计文化要素的物质载体，它具有物质性　　、基础性、易变性的特征。如各种包装设计部门和包装设计产品，交换商品的场所以及消费者在使用包装　　产品中的消费行为等；　　第二，包装设计组织制度层。这是设计文化的中层，也是设计文化内层的物化。它有较强的时代性和连续　　性：主要包括协调设计系统各要素之间的关系，规范设计行为并判断、矫正设计的组织制度。世界上包装　　设计文化比较先进的国家都有自己相应的较为完整的组织制度。而包装设计文化比较落后的国家，组织制　　度大都不完整。　　第三，包装设计的观念层。它是一种文化心理状态，所以也可以认为是设计文化的意识层。它处于核心和　　主导地位，是设计系统各要素一切活动的基础和依据。科技的发展，生产力的提高和文化的进步，带来的　　对包装设计文化的冲击，主要就表现在生产和生活观念、价值观念、思维观念、审美观念、道德伦理观念　　、民族心理观念等方面上。它是设计文化结构中最为稳定的部分，也是设计文化的灵魂，它存在于人的内　　心，并发展变化，最终会直接或间接地在组织制度层上得到表现。并由此规定自己的发展和规律，吸收、　　改造或排斥异质文化要素，左右设计文化的发展趋势。　　包装设计文化结构的三个方面，彼此相关，形成一个系统，构成了包装设计文化的有机整体。包装设计文　　化的物质层，是最活跃的因素，它变动活跃，交流方便频繁，同时，包装设计文化的变化发展又总是首先　　在它的身上得到体现。如我国的改革开放，学习国外的先进科学、文化与技术，产品的渗入正扮演着这场　　文化冲击的先导的角色；在市场上，产品包装更新换代．层出不穷。而组织制度层是最权威的因素，它规　　定包装设计文化的整体性质，是设计的群际关系得以维系的重要纽带，更是包装设计得以科学有效实施的　　保障。这一层面由一整套内在的准则系统所构成，从而成为包装设计师从事设计活动的准绳。不同的设计　　观念会带来不同的行为方式和社会结果，认识到新环境所强加于我们的新要求，并掌握符合这样新要求的　　新思想、新观念和新手段，这正是设计观念的新高度。三者间互相依存，互相结合，互相渗透，并融合反　　映在每一个具体的包装设计活动和设计作品中。　　包装文化要素在时空中传播，在一定空间中存在，即同一社会人群相关的必然中，产生了包装设计文化的　　民族性，由于文化在一定时间内存在，即同一定的社会历史变迁相关的必然中，产生了包装设计文化的时　　代性和民族性，构成了包装设计文化的社会属性和本质属性。　　包装设计文化的民族性，涉及到文化的发生学，正因为全世界的文化不是来自于同一源头，当然就有了民　　族性的问题。世界上每一个民族，由于不同的自然条件和社会条件的制约，都形成与其他民族不问的语言　　、习惯、道德、思维、价值和审美观念，因而也就必然形成与众不同的民族文化。包装设计文化的民族性　　主要表现在包装设计文化结构的观念层面上，它反映了整个民族的心理共性。不同的民族，不同的环境造　　成的不同的文化观念，直接或间接地表现在自己的设计活动和产品中。如德国设计的科学性、逻辑性和严　　谨、理性的造型风格，日本的新颖、灵巧、轻薄玲珑而有充满人情味的特点，以及意大利设计的优雅与浪　　漫情调等，这些无不诞生于他们不同民族的文化观念的氛围中，再如中国包装设计风格上的平稳、圆满寓　　意和形式上的完整性、对称性、也正是我国人民内向心理特征和相对保守的社会意识的折射。　　由于设计组织制度脱胎于设计的意识观念、是设计意识的物化、是民族设计意识的派生、于是它同人们设　　计观念指导下的活动方式和实践成果，都因此拉上了不同的民族色彩，打上了民族性的烙印。　　包装设计文化既是民族的，又是时代的。　　一个民族共同形成之后，便形成了漫长曲折的历史发展过程，在这—历史进程的不同阶段上，该民族文化　　分别会表现出一系列的时代性特征。只要我们承认包装设计文化的承接性和发展性，就有包装设计文化的　　时代性存在。这是因为包装设计文化首先是一个历史发展的过程，是该民族各个时代的设计文化的叠合及　　承接，是以该时代的现实的物质社会为基础，是传统设计文化的积淀和不断扬弃的对立统一、历史性与现　　实性的对立统一。　　包装设计文化有其时代性，主要反映在包装设计文化的组织制度和物质外层上。但设计是紧随时代、重在　　观念的。在经济全球化、科技迅猛发展的今天．社会主观形式都已发生根本的改变．尤其是信息的广泛高　　速的传播，开放的观念激荡愈趋激烈，社会结构与价值观念、审美观念等的多元化，人与人交往的频繁，　　社会及人要求的不断增加，工业文明的异化所带来的能源、环境和生态的危机，面对这一切我们是否能适　　应它、利用它、使包装设计成为该时代的产物，这已成为当今设计师的重要任务。　　包装设计文化的时代性特征，很自然地使我们的设计活动和产品不能用一个绝对的标准去衡量。不同的时　　代都有自己的标准，不能把今天的或昨天的当作绝对的、唯一的标准。对于历史的设计文化的评判必须认　　识到本身就是历史的。文化的时代性决定了一切历史的认识本身都是历史的，每一时代的包装设计文化都　　有其绝对的内容，都有自己的观念体系、都有自己的历史发展状态、都有这个时代的烙印，所以也都相应　　地具有时代的局限性，没有这些认识、我们就不能对包装设计文化的时代性有一个全面的把握。　　包装设计文化的民族性与时代性既是内容又是形式，这两种基本属性，在包装设计文化结构的三个层面上　　，一般说来，物质层面更富时代性，因而是最活跃的因素，最易被人们所接受，所流行。心理层面具有较　　强的民族性，较为稳定而保守，因而变化越来缓慢。当两种异质的包装设计文化在平等或不平等的条件下　　接触时，首先被互相发现的多是物质的外层、习之即久，逐渐可以认识到中层即理论组织制度层的层面。　　最后，方能体味各自的核心层面即心理观念层面。日本战后包装业的发展，以及我国包装业自改革开放从　　引进物质技术设备开始、到各种先进的组织管理制度的引进，一直到现代包装设计观念的渗入都说明了这　　一点。　　每一个民族的包装设计文化形成一个设计文化系统，每一民族的一定时代的包装设计文化也形成了自己的　　文化系统，而不同的包装设计文化系统里都包含了一些共同的文化因素，也包含了一些不同的文化要素，　　前者表现了包装设计文化的普遍性，后者表现了包装设计文化的特殊性。每一民族的包装设计文化，又都　　有其人类性的部分。包装设计的人类性寓于民族性之中，永恒性寓于时代性之中，普通性富于特殊性之中　　，这是辩证统一的包装设计文化观。　　因此、我认为我国的包装设计无论是思维方式、价值判断方式、社会组织方式等许多方面，都当随着时代　　的前进、而不断地多方位吸收、更新，以建立健全一个既有民族性、又有时代性的新的包装设计文化系统　　，这是时代的要求、历史的必然、是我国包装设计水平跻身于世界先进之林的关键所在。　　2222设计方法学 设计方法学是研究产品设计规律、设计程序及设计中思维和工作方法的一门综合性学　　科。设计方法学以系统工程的观点分析设计的战略进程和设计方法、手段的战术问题。在总结设计规律、　　启发创造性的基础上促进研究现代设计理论、科学方法、先进手段和工具在设计中的综合运用。对开发新　　产品， 改造旧产品和提高产品的市场竞争能力有积极的作用。　　设计方法学的研究内容包括以下几方面:　　 分析设计过程及各设计阶段的任务， 寻求符合科学规律的设计程序。将设计过程分为设计规划(明　　确设计任务)、方案设计、技术设计和施工设计四个阶段， 明确各阶段的主要工作任务和目标， 在此基础　　上建立产品开发的进程模式， 探讨产品全寿命周期的优化设计及一体化开发策略。　　 研究解决设计问题的逻辑步骤和应遵循的工作原则。以系统工程分析、综合、评价、决策的解题　　步骤贯彻于设计各阶段， 使问题逐步深入扩展， 多方案求优。　　 强调产品设计中设计人员创新能力的重要性， 分析创新思维规律， 研究并促进各种创新技法在设　　计中的运用。　　 分析各种现代设计理论和方法如系统工程、创造工程、价值工程、优化工程、相似工程、人机工　　程、工业美学等在设计中的应用， 实现产品的科学合理设计， 提高产品的竞争能力。　　 深入分析各种类型设计如开发型设计、扩展型设计、变参数设计、反求设计等的特点， 以便按规　　律更有针对性地进行设计。　　 研究设计信息库的建立。用系统工程方法编制设计目录——设计信息库。把设计过程中所需的大　　量信息规律地加以分类、排列、储存， 便于设计者查找和调用， 便于计算机辅助设计的应用。　　 研究产品的计算机辅助设计。运用先进理论，建立知识库系统， 利用智能化手段使设计自动化逐步　　实现。　　十九世纪中后期， 随着工业革命的发展， 人们开始注意总结工程设计的规律和方法。二十世纪六十年　　代以来， 由于科学技术的飞速发展和产品竞争的日益剧烈， 各国普遍重视设计环节， 推动了设计方法学的　　研究。德国等欧洲国家重点抓系统化设计并注意总结设计规律和方法， 并用技术文件方式进行推广。美国　　、日本等国则更重视创造性设计和设计中的计算机应用。70 年代后期欧洲成立了设计研究组织WDK　　(Workshop Design-Konstruktion) 及相应的许多专业研究小组。目前每隔一年召开一次国际工程设计会　　议ICED ( International Conference on EngineeringDesign) ， 设计方法学的研究更引向深入。

现代机械设计方法论文

11111现代包装设计的文化观 摘要 我们应把现代包装设计作为一种文化形态来对待，从文化结构的三　　个层面，我们可以看出包装设计文化的结构是由内层的观众意识层，中层的组织制度层和外层的物质层所　　构成。三者互为联系，包装设计文化既有民族性，又有时代性，它们表现在文化结构的不同层面上。共同　　构成了包装设计文化的整体。　　关键词：设计文化结构 民族性 时代性　　著名文化人类学家马林洛夫斯基说过"在人类社会生活中，一切生物的需要己转化为文化的需要；"现代包　　装设计正是一门以文化为本位，以生活为基础，以现代为导向的设计学科。因此我们无论是在理论上，还　　是在实践中，都应把包装设计作为一种文化形态来对待：在现代社会中，设计理论的研究已不仅是一门学　　科的深入剖析，而应是多种学科交叉的统观。把包装设计活动作为一种文化现象来观照，也就不仅是简单　　的物质功能的满足和精神需求能一言蔽之的，其中的内涵是现代设计师们所必须探究的。　　文化是人类历史实践过程中所创造物资财富和精神财富的总和，那么包装设计文化是否可以说是包括人们　　的一切行为方式和满足这些行为方式所创造的事事物物，以及基于这些方面所形成的心理观念。一般说来　　，这些有许多设计文化要素构成的复合整体，可分为三个层次。　　第一，包装设计的物质层，它是设计文化的表层，主要指包含了设计文化要素的物质载体，它具有物质性　　、基础性、易变性的特征。如各种包装设计部门和包装设计产品，交换商品的场所以及消费者在使用包装　　产品中的消费行为等；　　第二，包装设计组织制度层。这是设计文化的中层，也是设计文化内层的物化。它有较强的时代性和连续　　性：主要包括协调设计系统各要素之间的关系，规范设计行为并判断、矫正设计的组织制度。世界上包装　　设计文化比较先进的国家都有自己相应的较为完整的组织制度。而包装设计文化比较落后的国家，组织制　　度大都不完整。　　第三，包装设计的观念层。它是一种文化心理状态，所以也可以认为是设计文化的意识层。它处于核心和　　主导地位，是设计系统各要素一切活动的基础和依据。科技的发展，生产力的提高和文化的进步，带来的　　对包装设计文化的冲击，主要就表现在生产和生活观念、价值观念、思维观念、审美观念、道德伦理观念　　、民族心理观念等方面上。它是设计文化结构中最为稳定的部分，也是设计文化的灵魂，它存在于人的内　　心，并发展变化，最终会直接或间接地在组织制度层上得到表现。并由此规定自己的发展和规律，吸收、　　改造或排斥异质文化要素，左右设计文化的发展趋势。　　包装设计文化结构的三个方面，彼此相关，形成一个系统，构成了包装设计文化的有机整体。包装设计文　　化的物质层，是最活跃的因素，它变动活跃，交流方便频繁，同时，包装设计文化的变化发展又总是首先　　在它的身上得到体现。如我国的改革开放，学习国外的先进科学、文化与技术，产品的渗入正扮演着这场　　文化冲击的先导的角色；在市场上，产品包装更新换代．层出不穷。而组织制度层是最权威的因素，它规　　定包装设计文化的整体性质，是设计的群际关系得以维系的重要纽带，更是包装设计得以科学有效实施的　　保障。这一层面由一整套内在的准则系统所构成，从而成为包装设计师从事设计活动的准绳。不同的设计　　观念会带来不同的行为方式和社会结果，认识到新环境所强加于我们的新要求，并掌握符合这样新要求的　　新思想、新观念和新手段，这正是设计观念的新高度。三者间互相依存，互相结合，互相渗透，并融合反　　映在每一个具体的包装设计活动和设计作品中。　　包装文化要素在时空中传播，在一定空间中存在，即同一社会人群相关的必然中，产生了包装设计文化的　　民族性，由于文化在一定时间内存在，即同一定的社会历史变迁相关的必然中，产生了包装设计文化的时　　代性和民族性，构成了包装设计文化的社会属性和本质属性。　　包装设计文化的民族性，涉及到文化的发生学，正因为全世界的文化不是来自于同一源头，当然就有了民　　族性的问题。世界上每一个民族，由于不同的自然条件和社会条件的制约，都形成与其他民族不问的语言　　、习惯、道德、思维、价值和审美观念，因而也就必然形成与众不同的民族文化。包装设计文化的民族性　　主要表现在包装设计文化结构的观念层面上，它反映了整个民族的心理共性。不同的民族，不同的环境造　　成的不同的文化观念，直接或间接地表现在自己的设计活动和产品中。如德国设计的科学性、逻辑性和严　　谨、理性的造型风格，日本的新颖、灵巧、轻薄玲珑而有充满人情味的特点，以及意大利设计的优雅与浪　　漫情调等，这些无不诞生于他们不同民族的文化观念的氛围中，再如中国包装设计风格上的平稳、圆满寓　　意和形式上的完整性、对称性、也正是我国人民内向心理特征和相对保守的社会意识的折射。　　由于设计组织制度脱胎于设计的意识观念、是设计意识的物化、是民族设计意识的派生、于是它同人们设　　计观念指导下的活动方式和实践成果，都因此拉上了不同的民族色彩，打上了民族性的烙印。　　包装设计文化既是民族的，又是时代的。　　一个民族共同形成之后，便形成了漫长曲折的历史发展过程，在这—历史进程的不同阶段上，该民族文化　　分别会表现出一系列的时代性特征。只要我们承认包装设计文化的承接性和发展性，就有包装设计文化的　　时代性存在。这是因为包装设计文化首先是一个历史发展的过程，是该民族各个时代的设计文化的叠合及　　承接，是以该时代的现实的物质社会为基础，是传统设计文化的积淀和不断扬弃的对立统一、历史性与现　　实性的对立统一。　　包装设计文化有其时代性，主要反映在包装设计文化的组织制度和物质外层上。但设计是紧随时代、重在　　观念的。在经济全球化、科技迅猛发展的今天．社会主观形式都已发生根本的改变．尤其是信息的广泛高　　速的传播，开放的观念激荡愈趋激烈，社会结构与价值观念、审美观念等的多元化，人与人交往的频繁，　　社会及人要求的不断增加，工业文明的异化所带来的能源、环境和生态的危机，面对这一切我们是否能适　　应它、利用它、使包装设计成为该时代的产物，这已成为当今设计师的重要任务。　　包装设计文化的时代性特征，很自然地使我们的设计活动和产品不能用一个绝对的标准去衡量。不同的时　　代都有自己的标准，不能把今天的或昨天的当作绝对的、唯一的标准。对于历史的设计文化的评判必须认　　识到本身就是历史的。文化的时代性决定了一切历史的认识本身都是历史的，每一时代的包装设计文化都　　有其绝对的内容，都有自己的观念体系、都有自己的历史发展状态、都有这个时代的烙印，所以也都相应　　地具有时代的局限性，没有这些认识、我们就不能对包装设计文化的时代性有一个全面的把握。　　包装设计文化的民族性与时代性既是内容又是形式，这两种基本属性，在包装设计文化结构的三个层面上　　，一般说来，物质层面更富时代性，因而是最活跃的因素，最易被人们所接受，所流行。心理层面具有较　　强的民族性，较为稳定而保守，因而变化越来缓慢。当两种异质的包装设计文化在平等或不平等的条件下　　接触时，首先被互相发现的多是物质的外层、习之即久，逐渐可以认识到中层即理论组织制度层的层面。　　最后，方能体味各自的核心层面即心理观念层面。日本战后包装业的发展，以及我国包装业自改革开放从　　引进物质技术设备开始、到各种先进的组织管理制度的引进，一直到现代包装设计观念的渗入都说明了这　　一点。　　每一个民族的包装设计文化形成一个设计文化系统，每一民族的一定时代的包装设计文化也形成了自己的　　文化系统，而不同的包装设计文化系统里都包含了一些共同的文化因素，也包含了一些不同的文化要素，　　前者表现了包装设计文化的普遍性，后者表现了包装设计文化的特殊性。每一民族的包装设计文化，又都　　有其人类性的部分。包装设计的人类性寓于民族性之中，永恒性寓于时代性之中，普通性富于特殊性之中　　，这是辩证统一的包装设计文化观。　　因此、我认为我国的包装设计无论是思维方式、价值判断方式、社会组织方式等许多方面，都当随着时代　　的前进、而不断地多方位吸收、更新，以建立健全一个既有民族性、又有时代性的新的包装设计文化系统　　，这是时代的要求、历史的必然、是我国包装设计水平跻身于世界先进之林的关键所在。　　2222设计方法学 设计方法学是研究产品设计规律、设计程序及设计中思维和工作方法的一门综合性学　　科。设计方法学以系统工程的观点分析设计的战略进程和设计方法、手段的战术问题。在总结设计规律、　　启发创造性的基础上促进研究现代设计理论、科学方法、先进手段和工具在设计中的综合运用。对开发新　　产品， 改造旧产品和提高产品的市场竞争能力有积极的作用。　　设计方法学的研究内容包括以下几方面:　　 分析设计过程及各设计阶段的任务， 寻求符合科学规律的设计程序。将设计过程分为设计规划(明　　确设计任务)、方案设计、技术设计和施工设计四个阶段， 明确各阶段的主要工作任务和目标， 在此基础　　上建立产品开发的进程模式， 探讨产品全寿命周期的优化设计及一体化开发策略。　　 研究解决设计问题的逻辑步骤和应遵循的工作原则。以系统工程分析、综合、评价、决策的解题　　步骤贯彻于设计各阶段， 使问题逐步深入扩展， 多方案求优。　　 强调产品设计中设计人员创新能力的重要性， 分析创新思维规律， 研究并促进各种创新技法在设　　计中的运用。　　 分析各种现代设计理论和方法如系统工程、创造工程、价值工程、优化工程、相似工程、人机工　　程、工业美学等在设计中的应用， 实现产品的科学合理设计， 提高产品的竞争能力。　　 深入分析各种类型设计如开发型设计、扩展型设计、变参数设计、反求设计等的特点， 以便按规　　律更有针对性地进行设计。　　 研究设计信息库的建立。用系统工程方法编制设计目录——设计信息库。把设计过程中所需的大　　量信息规律地加以分类、排列、储存， 便于设计者查找和调用， 便于计算机辅助设计的应用。　　 研究产品的计算机辅助设计。运用先进理论，建立知识库系统， 利用智能化手段使设计自动化逐步　　实现。　　十九世纪中后期， 随着工业革命的发展， 人们开始注意总结工程设计的规律和方法。二十世纪六十年　　代以来， 由于科学技术的飞速发展和产品竞争的日益剧烈， 各国普遍重视设计环节， 推动了设计方法学的　　研究。德国等欧洲国家重点抓系统化设计并注意总结设计规律和方法， 并用技术文件方式进行推广。美国　　、日本等国则更重视创造性设计和设计中的计算机应用。70 年代后期欧洲成立了设计研究组织WDK　　(Workshop Design-Konstruktion) 及相应的许多专业研究小组。目前每隔一年召开一次国际工程设计会　　议ICED ( International Conference on EngineeringDesign) ， 设计方法学的研究更引向深入。

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数控技术和装备发展趋势及对策 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。 1 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面〔1～4〕。 1．1 高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。 在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(01μm)。 在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。 为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。 在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。 3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。 4 重视新技术标准、规范的建立 1 关于数控系统设计开发规范 如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。 2 关于数控标准 数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。 STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEP-NC提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，NC加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，NC程序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸（约75％）、加工程序编制时间（约35％）和加工时间（约50％）。 目前，欧美国家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(1～31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEP Tools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(Super Model)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。 2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计 我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50％，配国产数控系统（普及型）也达到了10％。 纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。 奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。 初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。 建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。 虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下。 技术水平上，与国外先进水平大约落后10～15年，在高精尖技术方面则更大。 产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。 可持续发展的能力上，对竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。 分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面。 认识方面。对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够。 体系方面。从技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。 机制方面。不良机制造成人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新，且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施困难。 技术方面。企业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强。机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。 3 对我国数控技术和产业化发展的战略思考 1 战略考虑 我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。 我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。 2 发展策略 从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。 强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。 在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。 在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。 参考文献： 〔1〕 中国机床工具工业协会 行业发展部CIMT2001巡礼〔J〕世界制造技术与装备市场，2001(3)：18- 〔2〕 梁训王宣 ，周延佑机床技术发展的新动向〔J〕世界制造技术与装备市场，2001(3)：21- 〔3〕 中国机床工具工业协会 数控系统分会CIMT2001巡礼〔J〕世界制造技术与装备市场，2001(5)：13- 〔4〕 杨学桐，李冬茹，何文立，等?距世纪数控机床技术发展战略研究〔M〕北京：国家机械工业局，参考资料：-15/htm