武漢理工大學盛步云教授、博導中職國培機械制造與控制專業

先進設計加工技術1、先進設計技術優化設計(OptimizeDesign)虛擬設計(VirtualDesign)有限元分析(InfiniteAnalysis)可靠性設計(ReliabilityDesign)2、加工、成形制造技術——將原材料、半成品加工成為產品的方法和過程。——成形工藝去除成形受迫成形堆積成形生成成形加工精度不斷提高加工速度得到提高材料科學的變革重大裝備促進——大型、大容量、高效率優質清潔表面工程熱成形過程數值模擬5um(3um)精密加工0.3-3um超精密0.03-0.3納米<0.03um2.1發展現狀和趨勢成形技術——鑄造：輕量化、精確化、強韌化、復合化、無污染鍛造：凈成形CAE相結合焊接：高能密度焊接發展，柔性化、智能化、自動化快速原型、激光表面處理計算機模擬、虛擬制造2.1發展現狀和趨勢3精密潔凈鑄造工藝精密、潔凈、高效無機化學粘接劑型砂——水玻璃、水泥有機化學粘接劑型砂——植物油金屬型鑄造工藝擠壓鑄造技術消失（氣化）模）鑄造技術3.1壓力鑄造高壓力：幾到幾十Mpa~5000Mpa短時間：0.02s~0.2s高速度：0.5m/s~50m/s120m/s3.1壓力鑄造開發新型的壓射控制系統（致密薄件）新壓鑄工藝（消除缺陷，提高質量）開發和應用新的壓鑄合金材料（金屬基復合材料MMCs、壓鑄鎂合金、高鋁鋅基合金）開發和應用快速原型制造技術開展CAD/CAM/CAE系統研究與應用3.2擠擠壓鑄鑄造技術術1937蘇聯問問世———液態金金屬模壓壓——液液壓模鍛鍛——液液壓鑄造造定義：澆澆入金屬屬型中的的液態金金屬，在在通過沖沖頭傳遞遞壓力作作用下進進行填充充、成型型和凝固固結晶。。特點尺寸精度度高、粗粗糙度低低鑄件在在凝固固過程程中能能得到到有效效補縮縮、無無鑄造造缺陷陷組織致致密性性好、、晶粒粒細化化、力力學性性能好好無澆冒冒口，，減少少液態態金屬屬消耗耗3.3消消失失模鑄鑄造（（EPC））原理：：發泡成成型機機制成成泡末末塑料料模樣樣（鑄鑄件和和澆注注系統統模樣樣）粘結成成實體體模組組、涂涂刷特特制涂涂料、、干燥燥放入特特制砂砂箱、、填入入干砂砂三維振振動緊緊實、、抽真真空澆澆鑄泡沫模模型氣氣化消消耗被被金屬屬置換換特點近無余余量新新型成成型工工藝藝（無無須取取模、、無分分型面面、無無泥砂砂芯、、無飛飛邊、、無拔拔模斜斜度、、重量量減少少30-40%）鑄件精精度高高、缺缺陷少少無環境境公害害，易易實現現清潔潔生產產方便逐逐漸結結構設設計（（通過過粘結結一次次鑄造造）簡化砂砂處理理工序序、減減少占占地面面積、、降低低設備備費用用4精精確高高效金金屬塑塑性成成型工工藝傳統：：雜制制軋制制、擠擠壓、、拉拔拔、鍛鍛造、、沖壓壓超塑成成型、、等溫溫成型型、輥輥鍛和和鍥橫橫軋技技術、、粉末末成型型工藝藝4.1超超塑塑等溫溫成形形超塑性性：材材料在在低載載荷作作用下下，拉拉伸變變形的的伸長長率大大于100%（（黑色色：40%、有有色：：60%已知材材料200多種種（鋅鋅、鋁鋁、銅銅、鈦鈦合金金）關鍵在在：材材料成形特特點形狀復復雜的的工件件可一一次成成形組織細細小、、均勻勻、性性能好好、穩穩定變形抗抗力小小---無無加工工硬化化流動應應力對對應變變速率率的變變化敏敏感制件精度高高超塑性分類類微晶組織超超塑（恒溫溫超塑性或或結構超塑塑性）晶粒小于10um，，變形溫溫度大于0.5Tm（材料熔熔點溫度））恒定，應應變速率低低相變超塑性性（變溫超超塑性或動動態超塑性性）在一定的溫溫度和負荷荷下，反復復循環相變變而獲得高高伸長率。。普通碳鋼鋼160次次循環伸長長率達到500%其它超塑性性材料超塑性工藝藝應用氣壓成形原理：使毛坯的外外側或內側側形成一個個封閉的壓壓力空間，，在壓縮空空氣的氣壓壓作用下，，坯料產生生超塑性變變形，逐步步向模具型型面靠近，，直至同模模具完全貼貼合，形成成零件凸模法、凹凹模法真空成型4.2粉粉末成成形工藝粉末冶金是是制取金屬屬粉末或用用金屬粉末末（混合物物）作為原原料，經過過成形燒結結，制取金金屬材料、、復合材料料的工藝技技術——其其生產工藝藝與陶瓷工工藝類似———金屬陶陶瓷法基本工序原料粉末制制取將金屬粉末末成形———坯塊燒結——使使制品具有有最終的物物理、化學學和力學性性能粉末冶金鍛鍛造工藝原理：金屬屬粉末經壓壓實后燒結結，在用燒燒結體作為為鍛造毛坯坯進行鍛造造粉末冷壓燒結加熱鍛造熱處理機加工成品準備預制坯制取取預制坯鍛造造后處理與加加工4高效優優質焊接切切割技術精密焊接特殊環境下下焊接現代切割技技術4.1精精密焊接激光焊接———激光加加熱焊接部部位電子束焊接接——在真真空條件下下，聚焦后后被加速的的電子束高高速沖擊工工件焊接部部位擴散焊接———可連接接物理化學學性能差別別很大的異異種材料，，固態焊接接方法（如如陶瓷與金金屬）焊熔近終成成形——快快速成形方方法之一4.2特特殊環境下下焊接空間焊接接水下焊接接4.3現現代切切割技術術激光切割割等離子切切割超聲切割割高壓水射射流切割割4.4激激光切切割利用聚焦焦的高功功率密度度光束照照射工件件，使被被照射處處的材料料迅速熔熔化、氣氣化、燒燒蝕或達達到燃點點，同時時借助光光束同軸軸的高速速氣流吹吹除熔融融物質4.5等等離子子切割等離子：：是高度度電離的的氣體，，是由氣氣體原子子或分子子電離后后，離解解成帶正正電荷的的離子和和負電荷荷的電子子所組成成，正負負電荷相相等，因因此稱為為等離子子。原理：利利用高溫溫、高速速的等離離子弧及及其焰流流使工件件材料融融化、蒸蒸化緩和和氣化并并被吹離離機體。。等離子體體能量高高度集中中，電流流密度高高、等離離子弧溫溫度高（（11000-28000度度）普通通電弧5000-8000度度、速度度高（800-2000m/s)特點能切割氧氧氣割難難以切割割的各種種金屬材材料切割厚度度不大的的金屬時時，速度度快，是是普通切切割的5-6倍倍切割面光光潔、熱熱變形小小切口寬度度和切割割斜角較較大，與與切割厚厚度有關關切割厚度度不及氣氣割4.6超超聲切切割原理：利利用超聲聲振動的的工具在在有磨料料的液體體介質中中或干磨磨料中，，產生磨磨料的沖沖擊、震震顫、液液壓沖擊擊及由此此產生的的氣蝕作作用去除除材料，，特別適適合硬脆脆材料切切割特點適合加工工硬脆材材料，尤尤其適合合非金屬屬硬脆材材料，或或硬質耐耐熱導電電材料，，但加工工效率低低切削力小小切割應應力、熱熱小，粗粗糙度低低（0.63-0.08）尺尺寸精度度正負0.03mm,也適合合加工薄薄壁、窄窄縫、低低剛度零零件工具可用用軟材料料做成復復雜形狀狀，無相相對運動動，可加加工復雜雜型腔和和型面比金剛石石刀具切切割具有有切片薄薄、切口口窄、精精度高、、生產率率高、經經濟性好好4.7高高壓水水射流切切割原理：利利用水或或水中加加添加劑劑的液體體，經水水泵至增增壓器，，再經儲儲掖蓄能能器使高高壓液體體流動平平穩，最最后有人人造藍寶寶石噴嘴嘴形成300-900m/s的高速速液體束束流，噴噴射到工工件表面面，從而而去除材材料的加加工。高速液體體束流能能量密度度：102W/mm2流量7.5L/min特點加工精度度高:0.075-0.1mm，切切邊質量量好液體束流流能量密密度高，，流速高高，工件件切縫窄加工產物物混入液液體排出出，無灰灰塵、無無污染加工區溫溫度低，，不產生生熱量，，適合木木材、紙紙張、皮皮革材料料的加工工設備簡單單、操作作方便，，易實現現數控加加工5.表表面工程程技術定義：通過改變變固態金金屬表面面或非金金屬表面面的形態態、化學學成分和和組織結結構，，以獲得得所需表表面性能能的系統統工程理論基礎礎：表面分析析技術、、表面物物理、表表面化學學應用理論論：表面失效效分析、、摩擦與與磨損理理論、表表面腐蝕蝕與防護護理論、、表面結結合和復復合理論論目的：弄清各類類固態材材料表面面失效機機理，并并綜合運運用各種種表面技技術提高高材料的的抵御環環境作用用的能力力，實施施特定的的表面加加工來制制造構件件、另部部件和元元器件方法覆蓋層技技術：電鍍、電電刷鍍、、涂裝、、粘結、、堆焊、、噴涂、、塑料粉粉末涂敷敷、搪瓷瓷涂敷、、真空鍍鍍膜、鍍鍍膜，貼貼片機械、物物理化學學方法：：改變材料料形貌、、化學成成分、微微觀結構構、應力力狀態———噴丸丸、熱處處理、激激光表面面處理、、等離子子擴滲處處理綜合兩種種或以上上方法的的復合表表面處理理：等離子噴噴涂與激激光輻射射、熱噴噴涂與噴噴丸、化化學熱處處理與電電鍍、化化學熱處處理與氣氣相沉積積5.1表表面改改性技術術指采用某某種工藝藝手段使使材料表表面獲得得與基體體材料的的組織結結構、性性能不同同的一種種技術。。既發揮揮基體的的力學性性能，又又獲得表表面的各各種特殊殊性能傳統方法：噴丸、表面熱熱處理、化學學熱處理清潔技術：等離子體、激激光、電子束束等5.2表面面覆層技術在工件表面制制備各種特殊殊功能的覆蓋蓋層，用極少少量材料達到到大量昂貴整整體材料所能能起到或難以以起到的作用用，同時極大大地降低制造造成本——廣廣泛用于修復復產品6超高速速加工技術定義：采用超硬材料料刀具、磨具具和能可靠實實現高速運動動的高精度、、高自動化、、高柔性的制制造設備，以以極大提高切切削速度來達達到提高切除除率、加工精精度和加工質質量的現代制制造加工技術術。（標志））范圍：鋁合金2000－7500m/min鑄鐵900－－5000m/min鋼600－3000m/min，，鈦合金150－1000m/min車削700－－7000m/min，銑削300－6000m/min鉆削削200－－1100m/min，，磨磨削削150m/s6.1超超高高速速加加工工關關鍵鍵技技術術超高高速速切切削削機機理理大功功率率超超高高速速主主軸軸單單元元高加加減減速速直直線線進進給給電電機機超硬硬耐耐磨磨長長壽壽命命刀刀具具材材料料及及結結構構安全全裝裝置置以以及及高高性性能能CNC控控制制系系統統和和測測試試系系統統6.2超超高高速速切切削削機機理理薩洛洛蒙蒙曲曲線線A不能切削B區高速切削C區切削速度切削溫度6.3大大功功率率超超高高速速主主軸軸單單元元主軸軸材材料料、、結結構構、、軸軸承承超過過高高速速主主軸軸系系統統動動態態特特性性及及熱熱態態特特性性柔性性主主軸軸及及其其軸軸承承的的彈彈性性支支撐撐技技術術潤滑滑與與冷冷卻卻技技術術主軸軸系系統統多多目目標標優優化化設設計計、、虛虛擬擬設設計計技技術術美國國福福特特臥臥式式加加工工中中心心（（動動靜靜壓壓軸軸承承））15000rpm日本本東東莊莊大大學學CNC平平磨磨3000，，東東芝芝氣氣浮浮軸軸承承30000德國國KAAP公公司司磁磁懸懸浮浮軸軸承承60000－－100000rpm6.4高高加加減減速速直直線線進進給給電電機機侍服服驅驅動動技技術術滾動動元元件件技技術術監測測單單元元技技術術安全全防防護護技技術術冷卻卻潤潤滑滑技技術術從8－－12m/min發發展展到到30－－50m/min一般般18－－20m/min60m/min7超超精精密密加加工工技技術術一般般加加工精密密加加工超精精密密加加工納米米加加工工<10-3umRa<0.005um7.1關關鍵鍵技技術術加工工方方法法與與機機理理（（微微量量切切除除表表層層））材料料技技術術:加加工工工工具具與與被被加加工工材材料料加工工設設備備及及其其基基礎礎元元件件8快快速速原原型型制制造造技技術術的的概概念念原型型原型型（（Prototype)是是指指用用來來建建造造未未來來模模型型或或系系統統基基礎礎的的一一個個初初始始模模型型或或系系統統。。它它能能基基本本代代表表零零部部件件性性質質和和功功能能，，但但不不具具備備或或不不完完全全具具備備零零部部件件的的功功能能。。快速速原原型型制制造造原型型制制造造（（Prototyping)是是設設計計、、建建造造原原型型的的過過程程。。一一般般來來說說，，物物體體成成型型的的方方式式分分為為三三類類：：去去除除成成型型、、添添加加成成型型和和靜靜尺尺寸寸成成型型，，原原型型制制造造也也是是如如此此。。快速速原原型型制制造造技技術術的的分分類類按采采用用的的原原材材料料分分類類：：液體體聚聚合合、、固固化化粉末燒燒結與與粘結結絲材、、線材材熔化化粘結結膜、板板材層層合按制造造工藝藝原理理分類類：立體印印刷成成型層合實實體制制造選域激激光燒燒結熔融沉沉積制制模三維噴噴涂粘粘結焊接成成型數碼累累計造造型快速原原型制制造技技術發發展歷歷史與與現狀狀1892年年美國國人JFblanther獲獲得了了用層層合方方法制制作三三維地地圖模模型的的專利利，可可以說說是近近代分分層制制造方方法的的開端端。1979年年，日日本東東京大大學生生產技技術研研究所所中川川威雄雄教授授發明明疊層層模型型造型型法。。80年，，小玉玉秀蘭蘭提出出了光光造型型法，，并于于81年首首次發發表了了快速速原型型制造造技術術的論論文。。美國UVP公司司的C.Whull完成成了系系統SLA-1（StereoLithographyApparatus，，立體體印刷刷成型型），，之后后與他他人創創辦3DSystem公司司，研研制出出了掩掩膜式式的原原型1984年，MFeygin提出了層合實體概念。1986年，美國人S.Crump提出了熔融沉積造型設想。在多家快速原型制造設備公司中，3DSystem公司生產的快速原型制造系統在國際上占有60%的份額。90年代，快速原型制造技術服務中心年平均增長40%以上。立體印印刷成成型立體印印刷成成型是是目前前世界界上研研究最最深入入、技技術最最成熟熟、應應用最最廣泛泛的一一種快快速成成型方方法。。它以光光敏樹樹脂（（如丙丙烯基基樹脂脂）為為原料料采用用計算算機控控制下下的紫紫外激激光以以預定定原型型各分分層截截面的的輪廓廓為軌軌跡逐逐點掃掃描，，使被被掃描描區的的樹脂脂薄層層產生生光聚聚合反反應后后固化化，從從而形形成的的一個個薄層層截面面。當當一層層固化化后，，向上上（下下）移移動工工作臺臺，在在剛固固化的的樹脂脂表面面布放放一層層新的的液態態樹脂脂，再再進行行新一一層掃掃描、、固化化。如如此重重復至至整個個原型型制造造完畢畢。立體印印刷成成型的的工藝藝過程程模型設計對模型分層處理工作臺置位激頭照射光敏樹脂后續處理重復三維CAD系統中造型STL格式←CAD模型系統控制系統操縱層合實實體制制造層合實實體制制造又又稱分分層實實體造造型、、分層層物體體制造造等。。它采采用激激光器器按照照CAD分分層模模型所所獲得得的數數據，，用激激光束束將單單面涂涂有熱熱溶膠膠的薄薄膜材材料或或其他他材料料的箔箔帶切切割成成欲制制原型型在該該層平平面的的內外外輪廓廓，再再通過過加熱熱輥加加熱，，使剛剛剛切切好的的一層層與下下面已已切割割層粘粘接在在一起起。通通過逐逐層切切割、、粘合合，最最后將將不需需要的的材料料剝離離，得得到欲欲求的的原型型。層合實實體制制造工工藝與與立體體印刷刷成型型工藝藝的主主要區區別在在于將將立體體印刷刷成型型中的的光致致樹脂脂固化化的掃掃描運運動變變為激激光切切割薄薄膜運運動，，它使使用低低能二二氧化化碳激激光器器，成成型的的制件件無內內應力力、無無變形形，因因而精精度較較高。。層合實實體制制造的的工藝藝過程程模型設計對模型切片處理工作臺置位激光頭切紙后續處理重復三維CAD系統中造型使用切片軟件系統控制系統控制、提供數據選域激激光燒燒結選域激激光燒燒結，，借助助精確確引導導的激激光束束使材材料粉粉末燒燒結成成熔融融合凝凝固成成三維維原型型或制制件。。即成成型機機按照照計算算機輸輸出的的原型型分層層輪廓廓，采采用激激光束束在指指定路路徑上上選擇擇性地地掃描描并熔熔融工工作臺臺上很很薄（（100～～200μμm））且均均勻鋪鋪層的的材料料粉末末，由由分層層圖形形所選選擇的的掃描描區域域內的的粉末末被激激光束束熔融融，連連結在在一起起，而而未在在該區區域內內的粉粉末仍仍然是是松散散的。。當一一層掃掃描完完畢，，向上上（或或下））移動動工作作臺，，控制制完成成新一一層燒燒結。。全部部燒結結后去去掉多多余的的粉末末，再再進行行打磨磨、烘烘干等等處理理便獲獲得原原型或或零件件。選域激激光燒燒結的的工藝藝過程程模型設計對模型切片處理工作臺置位激光燒結粉末后續處理重復三維CAD系統中造型使用切片軟件系統控制系統控制、提供數據熔融沉積造造型熔融沉積造造型采用熱熱熔噴頭，，使半流動動狀態的材材料按CAD分層數數據控制的的路徑擠壓壓并沉積在在指定的位位置凝固成成型，逐層層沉積、凝凝固后形成成整個原型型或零件。。這一技術術又稱為熔熔化堆積法法、熔融擠擠出成模等等。熔融沉積造造型的工藝藝過程模型設計對模型切片處理工作臺置位液體凝固成型后續處理重復三維CAD系統中造型使用切片軟件系統控制加熱、擠壓控制液體其它技術三維噴涂粘粘接，使用粉末材材料和粘接接劑，按原原型或零件分層層截面輪廓廓，噴頭在在每一層鋪鋪好的材料料粉末層上上有選擇的的噴吐粘接接劑，噴過過粘接劑的的路徑材料料被粘接在在一起，其其他地方仍仍為松散粉粉末。層層層粘接后就就得到一個個三維空間間實體，去去除粉末并并進行后燒燒結就得到到所要求的的原型或零零件，又稱稱三維打印印、多層打打印，陶瓷瓷殼法。焊接成型技技術，用焊接設備備及工藝方方法，制成成全由焊縫縫金屬組成成的零件，，也稱融化化成型、全全焊接金屬屬零件制造造技術。這這種方法的的本質，就就是采用現現有的各種種成熟的焊焊接技術用用逐層堆焊焊的方法制制造零件。。第目錄錄制造造是通通過過能能量量與與信信息息的的輸輸入入將將原原材材料料變變換換成成產產品品的的過過程程。。自動動化化：：規劃劃、、管管理理、、組組織織、、控控制制與與操操作作60年年代代：擴擴大大生生產產規規模模70年年代代：：降低低生生產產成成本本80年年代代：：提高高產產品品質質量量90年年代代：：快速速響響應應市市場場剛性性自自動動化化數控控機機床床柔性性制制造造系系統統CIMS并行行工工程程工廠廠子子網網廣域域網網信息息高高速速公公路路全球球通通訊訊網網絡絡智能能制制造造計算算智智能能制造造智智能能敏捷捷制制造造虛擬擬組組織織制造造資資源源組組織織全全球球化化全球球制制造造剛性性技技術術柔柔性性柔柔性性系系統統決決策策敏敏捷捷全全球球單元元系系統統集集成成自自動動化化性性性性40-5060708090年代代制造造自自動動化化技技術術特特征征分布布式式、、協協同同處處理理強調調人人和和知知識識的的作作用用智能能化化集集成成（4M，，Modeling、、Manufacturing、、Measurement、、Manipulation））網絡絡化化和和全全球球化化制造造自自動動化化關關鍵鍵技技術術基于于并并行行工工程程CAD/CAPP/CAM/PDM技技術術面向向自自動動化化的的虛虛擬擬制制造造技技術術虛擬擬加加工工、、虛虛擬擬控控制制、、虛擬擬裝裝配配、、虛虛擬擬檢檢測測、、虛虛擬擬評評價價傳感感與與檢檢測測技技術術機器器人人化化制制造造技技術術（（傳傳輸輸、、裝裝配配、、加加工工））汽車車轉轉向向器器干干涉涉檢檢查查示示例例：：CAPP系統統CAPP系統統2.2協協同設設計網站站——遠程輔助助設計系系統2.3三三維設設計軟件件共享系系統2.4共共享白白板和多多媒體交交流系統統遠程文件件傳輸第一部分分先先進設計計加工技技術第二部分分制制造自動動化技術術第三部分分微機械系系統第四部分分先先進管理理模式目錄錄微機械的的概況稱謂：美國：微微型電子子機械系系統（MEMS）日本：微微機器歐洲：微微系統按尺寸分分類：微小型機機械：1～10mm微機械：：1μμm～1mm納米機械械：1nm～1μm現代微機機械加工工的特征征：高寬比達達到幾十十以上幾個<=W<=幾十個微微米幾十<=H<=幾百個微微米2.具有集光光、機、、電性能能于一體體的生產產器件的的潛力微機械的的概況--幾種典型型產品（（1）日本豐田田公司早早已造出出長4．．8毫米米的4輪輪微型汽汽車美國斯坦坦福研究究所的微微觀“人人造肌肉肉”則可可利用““撲打””的方法法，帶動動微型飛飛機飛行行美國林肯肯實驗室室的燃氣氣輪機只只有鈕扣扣般大小小，可產產生0．．64公公斤推力力麻省理工工學院的的噴氣式式發動機機，直徑徑只有1厘米，，推力為為13克克，可帶帶動50克重的的微型飛飛機以300公公里時速速飛行德國的微微型直升升機有400毫毫克重，，發動機機直徑1—2毫毫米，轉轉速高達達每分鐘鐘4萬轉轉瑞典皇家家理工學學院設計計微機械的的概況--幾種典型型產品（（2）美國國家家航空航航天局準準備要研研制重7磅（3．2公公斤）的的超微航航天探測測器廣東工業業大學與與日本筑筑波大學學生物醫醫用微型型機器人人，一維維二維聯聯動壓電電陶瓷驅驅動器，，位移50umX50um哈爾濱工工業大學學電致伸伸縮陶瓷瓷驅動二二自由度度微型機機器人，，10umX10um,位移移分辨率率00.1um微機械材材料與微微型構件件硅體材料料：單晶硅、、多晶硅硅、二氧氧化硅、、炭化陶陶瓷、石石英、金金剛石石、記憶憶合金、、壓電電功能材料料：電致伸縮縮材料、、形狀記記憶材料料、永磁磁材料、、受熱變變相的凝凝膠材料料微機械的的應用領領域微機械由由于具有有狹小空空間內進進行作業業而又不不擾亂工工作環境境和對象象的特點點，在航空航天天、精密密儀器、、材料、、生物醫醫療等領域有有著廣泛泛的應用用潛力另另外，，微型機器器人不久久的將來來可能出出現在戰戰場上微機器人人擅于管管道檢查查維修微組裝和和微型工工廠微機械的的一般結結構典型的MEMS系統傳感器信號處理執行器外部信息微傳感器器微執行器器微型構件件微機械光光學器件件真空微電電子器件件電力電子子器件信號處理理的集成成電路微機械的的設計方方法--新的設計計概念（（1）開發微機機械必須須建立新新的設計計概念：：盡量設計計無摩擦擦結構，，不出現現旋轉關關節，因因為所有有的旋轉轉關節都都有摩擦擦力（（因為微微機械尺尺寸很小小，摩擦擦力超過過了其它它的力，，控制了了系統的的運動。。）在我們身身邊有很很多毫米米級的昆昆蟲，它它們是開開發基于于昆蟲模模型機械械的基礎礎。微機械的的設計方方法--新的設計計概念（（2）開發微機機械必須須建立新新的設計計概念：：我們學習習昆蟲的的知識對對我們研研究微型型機械大大有好處處。昆蟲蟲有很多多有趣的的特征，，比如：：外部骨骨骼、彈彈性關節節、伸縮縮肌肉等等。這些些特點為為我們設設計微機機械提供供了基礎礎。（昆蟲只只有104－106個個神經細細胞，它它的運動動是簡單單的機械械運動，，如往復復運動。。但是為為什么這這些運動動看上去去非常協協調、靈靈活，這這就是我我們研制制基于昆昆蟲模型型機械的的原因。。）微機械的的設計方方法--動力問題題微機械的的動力問問題在微機械械領域，，由于尺尺寸及重重量的限限制，傳傳統的驅驅動器基基本上都都無法工工作。目前，已已經提出出的幾種種典型方方案如下下：形狀記憶憶合金（（SMA）微驅驅動器DNA驅驅動超聲馬達達（USM）驅驅動形狀記憶憶合金（（SMA）微驅驅動器原理：利用合金金的相變變(熱彈彈性馬氏氏體相變變)來進進行能量量轉換的的，它可可直接實實現各種種直線運運動或曲曲線運動動軌跡，，而不需需任何機機械傳動動裝置。。優點：1.形狀狀記憶合合金驅動動器可做做成非常常簡單的的形式2.形狀狀記憶合合金制作作的驅動動器便于于實現獨獨立控制制3.具有有傳感功功能4.所需需的電源源電壓較較低，，易與控控制電路路用的電電源一致致以簡化化系統5.工作作時不存存在外摩摩擦，無無任何噪噪聲，不不會產生生磨粒缺點：效率較低低、疲勞勞壽命較較短微機械的的設計方方法--SMADNA驅驅動原理：單股的DNA鏈鏈是伸直直的，但但是互補補的DNA遇到到一起，，就會形形成雙螺螺旋結構構，因此此單股的的DNA就會縮縮短。優點：幾乎不需需要我們們另外提提供任何何能量，，它的動動力都是是自然界界自身所所提供的的絕對純純凈的能能源。。缺點：適用范圍圍有限，，只能在在液體中中工作。。微機械的的設計方方法--DNA驅驅動超聲馬達達驅動原理：利用壓電電陶瓷的的逆壓電電效應將將電能轉轉換成超超聲波范范圍內的的機械振振動（頻頻率≥20kHz）來來獲得驅驅動力，，通過摩摩擦耦合合將驅動動力轉換換成轉子子或滑塊塊的運動動。優點：1.不受磁場場的干擾擾、不產生電電磁波2.能量量密度大大,比電磁馬馬達大5～10倍3.結構構緊湊4.結構構形式多多樣化5.制動動和響應應快，控制性性能好6.運行行無噪音音缺點：1.由于于靠摩擦擦力驅動動，存在在磨損問問題，因因此工作作壽命較較短2.高頻頻振動引引起溫度度升高，，影響壓壓電陶瓷瓷工作的的穩定性性微機械的的設計方方法--超聲馬達達驅動（USM）第一部分分先先進設計計加工技技術第二部分分制制造自動動化技術術第三部分分微微機械系系統第四部分分先進管理理模式目錄錄并行工程程敏捷制造造精益生產產綠色制造造一、并行行工程特點（1）從組織織結構上上看，CE采用分布布式組織織結構，，將組織織結構從從層次式式轉變為為平面式式，其基基本組織織結構是是產品開開發組。。（（2）從設計計過程來來看，CE的工作過過程是集集成化的的產品設設計、制制造、經銷銷過程。。（（3）從管理理上來看看，CE的管理體體制中強強調人的的作用。。含義并行工程程（ConcurrentEngineering)：并行行工程程是一一種對對產品品及其其相關關過程程（包包括制制造過過程和和支持持過程程）進進行并并行的的、一一體化化設計計的的的工作作模式式。這這種工工作模模式可可使