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机械制造行业是我国经济的支柱性产业，机械制造行业对经济的发展具有巨大的推动作用，随着现代科技的不断发展，机械制造自动化技术也在不断的进步，并且逐渐的向自动化和精密化方向发展。下面是学习啦小编为大家整理的机械制造自动化专业毕业论文，供大家参考。 机械制造自动化专业毕业论文范文一：机械设计制造及其自动化专业人才培养 知识经济时代的快速发展，使得各行各业对人才质量的要求越来越高，对高素质、高能力、应用技能强的人才更为青睐。虽然我国机械设计制造及其自动化专业的发展历程较长，院校设置类型繁多，办学条件与层次不一。然而，随着近年来我国高等教育改革力度的不断加快，尤其是高科技的迅速进步、信息化科技的广泛推广与高等教育的大众化发展，社会对我国机械设计制造及其自动化专业人才的培养质量提出了更高、更新的标准与要求。因此，本文旨在探索与创新我国机械设计制造及其自动化专业人才培养体系，以期推动人才培育与市场需求之间的紧密接轨，提升教育质量的最优化与人才价值的最大化。 一、我国机械设计制造技术及相关人才培养的发展现状探究 我国的机械设计制造技术在近五十年之中得到了长足的发展，机械产业化的实质性发展也得以实现，各行业也随之取得了快速进步，高质量、高效益以及高竞争力成为机械制造技术的发展目标，能量流、信息流与物质流成为其系统的完整构成部分，推动了机械制造技术在相关领域中的广泛应用。就目前而言，我国依然处于社会主义的初级发展阶段，产业发展层次依然偏低，分布也极其不均，手工制造还占据着相当大的比重，机械自动化依然未在我国取得良好的层次发展。在经济技术的现代化发展基础上，我国作为工业制造大国，尽管在高技术领域的研发及产业化发展方面有着很大的进步，然而产业化的发展现状与我国当前的市场需求依然存在着巨大的差距。与广大发达国家比较，我国的机械制造业整体上还存在着阶段性的发展差距，综合其多种原因，可以划分为四点:一是认识不清，诸多企业在技术方面的认识力度不够，未能意识到机械自动化技术在制造业中的重要性;二是缺乏健全的生产系统;三是科技人才不稳定，这严重制约了我国企业在技术方面的创新，成为机械设计制造技术发展的瓶颈;四是技术落后，这是我国工业发展缓慢的核心因素，也从根本上制约了我国机械设计技术及其自动化的顺利发展。[1]近年来，我国教育发展规模日益扩大，在机械设计制造及其自动化专业方面的教育也取得了一定的进步。在教育改革的指导方针下，各中职院校也对如何实现人才培养体系的多样化，以及如何更好的适应社会的实际需求等做了多重努力，促使我国的人才培养展现出了百花争鸣的良好局面。值得注意的是，人才的培养需要紧密结合社会的实际发展，这也是我国经济社会发展的迫切需求，同时也是工业发达国家在工业相关专业教育与工业发展进程中的经验。而这也正是我国机械设计制造技术教育在目前发展阶段中的主要阻碍因素，其突出表现在学科划分过于细化、知识面过于狭窄以及实践锻炼缺乏等，致使相关人才对机械设计制造的重要作用与地位的认识不足，缺乏多样化、现代化的设计思维、方法培养以及综合能力等方面的培养。因此，针对存在于我国机械设计制造相关人才培养中的各种问题迫切需要加以研究并解决。[2] 二、机械设计制造及其自动化专业人才培养体系创新的必要性 (一)转变教学观念的需要 教育改革的前提是转变传统的教学观念，主要包括:一是改变传统以教师为主导的教育观念，坚持以人文本的现代化教学理念，尊重学生的主体地位，提升教学服务思想，将增强教育质量作为机械专业教育的宗旨;二是突破传统重视科学技术轻视人文教学的局限，树立科技教育与人文思想教育相结合的观念，强化人才的文化素养;三是改革传统的“一刀切”教育思想，各中职院校应该从自身的实际情况出发，树立健康化、个性化的教育思想，采用因材施教的教学方案，培养人才勇于突破、敢于创新的理念;四是扭转传统应试教育的落后思想，加强机械实践技能的培养，实现应用型人才的培养目标;五是贯彻落实素质教育的要求，推动人才的综合发展与全面进步。[3] (二)社会对人才的需求 机械制造行业是整个国家工业发展与经济进步的基石，伴随着我国宏观经济政策的不断完善与调控，机械制造行业展现出了迅速发展的态势。根据实际调查显示，2008年我国机械制造行业始终以30%及以上的高速度增长，甚至在面临严重金融危机的2009年依然能够保持以10%的速度增长。机械包装已发展为我国十大机械行业之一，近年的机械包装平均发展速度为7%。由此可见，社会市场对机械设计制造相关专业人才的需求量日益增多，尤其是对应用型高技能人才的需求更是紧缺，这就迫切需要我国对机械专业的教育进行改革。[4] (三)工业化发展的需求 十七大召开以来，我国党中央与国务院制定了走创新型、新型工业化、人才强国、特色化道路等一系列战略性部署，这就对工程领域的教育提出了全新的标准与要求，因为新型工业化的发展道路需要一大批工程型人才进行支撑;创新型的国家，需要一大批工程型的人才对我国工业技术进行改革创新;特色社会主义国家的建设，则需要一大批竞争能力强的人才进行推动。机械设计制造及其自动化专业的教学目标是培养高技能、现代化的机械人才，该专业肩负着为机械相关产业提供工程技术研发人才的重要责任，而人才培养的质量高低直接影响到机械相关产品的综合质量，这对促进我国的工业化发展，提升国际竞争力具有十分重要的意义。 三、机械设计制造及其自动化专业人才培养体系改革与创新的路径选择 (一)建立健全教学体系 对教学的内容、方法、模式以及课程体系等进行改革，促使学生树立现代化的工程意识，培育学生应用高新科技分析与解决实际工程问题的能力，树立学生的创新精神与创新能力。在教学体系中，凸显人才培养的专业性、个性化、复合性与应用性。基于此，建立健全人才课程体系的知识结构建设，具体有能力培育课程体系、机械理论基础课程体系、机械制造设计课程体系、机械加工体系等。[5] (二)强化师资力量 师资力量是保障人才培养的基础与前提。学校要培育出与社会发展水平相适应、相对接的人才，就必须确保师资力量的高水平与高技能。针对目前多数机械专业教师缺乏丰富的工程实践经验的发展现状，通过走出去与引进来相融合的计划方针，培育多元化的机械专业教师成为主要途径，具体来讲，一是定期或不定期的安排相关专业教师到学校的实训基地、实验室、企事业单位等参加实际的工程锻炼，这是提升教师队伍专业实践技能与创新技能的必经途径。二是加强学校与相关企业的联系，聘请专业技术人员到学校举办讲座或座谈会，经常性的对教师的教学与学生的实习等进行指导，充分运用企业相关工程师的丰富实践经验提升教师的教学力量。三是提升教师参加科技项目与承办企业委托类项目的积极性，通过这些项目的研发锻炼强化教师的工程技能与素质，积累工程实践的教学经验。 (三)完善教学考评体系 教学质量是教育的生命线，开展中职院校的教学考评体系是确保教学质量的前提，完善教学考评体系可以从三方面入手:一是建立教学监督体系。聘请教学经验丰富的专家或学者组件专门的教学指导部门，对教学质量实施定期考核与督导，通过人才培养方案的审议、新教师选聘的考核以及听课等一系列举措对教学过程进行实时的指导，提升教学的整体质量。二是学生评价体系。每学期结束时，组织学生对各科教师的教学质量进行网上评分，以此作为教师教学质量考评的参考数据。三是教师评价体系。举办季度性的教学相互观摩活动，并对观摩实施打分，以此总结各种先进的教学经验，推动教师在教学方式、方法、形式等方面的沟通与学习，提升教学的整体质量与成效。改革开放以来，我国市场经济体制的发展速度加快，市场的竞争也更加激烈，而对现代化企业的深加工而言，其发展需要自动化体系的支持。但科学技术的可持续发展，人才是最为核心的基础，缺乏创新的人才，企业的健康、持续、和谐发展就会受到阻碍。由企业与中职院校共同构建起来的适用于机械设计制造及其自动化专业的人才培养体系，大力培育相关人才的理论知识、应用技能以及综合素养，提升人才培养的质量与成效，实现我国工业化的跨越性发展。 机械制造自动化专业毕业论文范文二：工程机械自动化的技术研究 【摘要】工程机戒行业由于其施工环境的特殊性，对机械自动化程度有着非常高的要求。随着科学技术的不断发展和进步，工程机械行业也得到了很大程度的发展，自动化水平不断的提升。而我国在工程机戒自动化高速发展的同时，也必须要看清和发达国家的差距。本文通过研究我国工程机械自动化的发展历程和发展现状，发现工程机戒自动化发展中的问题，并为工程机械自动化的发展提出一些建议，展望其发展前景。 【关键词】工程机械;自动化;技术;发展机械自动化在工程项目中的推广与应用，能够极大的提高生产加工的效率，并创造更高的经济效益。通过自动化在工程行业中的应用能够，更进一步地促进工程行业的长期稳定的发展。我国的机工程自动化虽然正在高速发展的阶段，但是和一些自动化程度比较高技术比较成熟的发达国家相比仍然有着很大的差距。因此，如果不能因取得成绩而感到骄傲，仍然需要继续深化机械工程自动化技术的研究和投入，推进基建工程自动化的发展，以此来使基建工程自动化得到进一步的推广和应用。 1工程机械自动化技术概述 当前比较流行的工程机械自动化就是运用自动化的技术，以预先设定好的程序和方法，不用外力干涉，通过机械的自动控制操作来完成生产作业的过程。机械自动化在工程作业中的应用能够实现操作过程的连续自动、有效的生产，提升生产效率。自动化程度的高低直接影响着生产的效率与水平，其应用与发展成为机械产业的主要发展方向。 2工程机械自动化发展历程 二十世纪七八十年代，我国出现了电脑集成制造系统，这一系统的出现为我国的生产制造业提供了先进的自动化技术，在工程机械中得到了广泛地应用。工程机械自动化技术以信息集成为发展核心，自动化水平也达到了一定的高度。然而受各种因素的影响，工程机械自动化技术在长期的发展过程中也遇到了一些亟待解决的问题。一方面电脑集成制造系统对资金的需求比较高，这对自动化发展来说是一个巨大的挑战;另一方面，电脑集成制造系统还存在一些技术性问题，面临着一定的风险。从发达的工业国家工程机械自动化技术来看，也同样面临着这些问题，因此，信息集成逐渐成为机械自动化发展的重要环节，得到了各国的普遍关注。一些技术比较发达的国家充分利用LCA技术，使工程机械自动化的运行成本大大降低，促进了工程机械自动化的发展。当前我国对工程机械的自动化发展给予了高度的重要，在这个过程中，一定要从我国的实际出发，在保证柔性制造的基础上，引进外来先进的生产制造系统，有针对性的进行自动化技术改革，使我国的工程机械自动化水平得到进一步提升。目前，我国对现有的机械自动化技术进行了全面的分析，并根据发展中出现的问题，实施了一系列的变革，充分学习国外先进的机械自动化技术，形成了较为完整的机械自动化理论基础，推动了我国工程机械自动化技术的创新发展。 3工程机械自动化发展制约因素 1管理方式相对落后 工程机械自动化的发展离不开科学的管理方式，它能够使整个机械制造行业形成一个有机整体，对一些动态信息及时的掌握，便于适时调整机械自动化的发展战略，对机械自动化长期发展有着深远的意义。当前，我国对工程机械自动化的管理还有一定的缺陷，远远达不到发达国家的机械自动化管理水平，制约了我国机械化自动化水平的发展。绝大多数的企业在管理方式上还是沿用传统的经验管理法，缺乏科学性与有效性，管理方式相对落后，已经不能够适应当前工程机械自动化的发展。而国外的大部分企业则是充分利用现有的计算机网络系统实现了对机械自动化的有效管理，并能够对自动化技术发展过程中出现的问题作出合理的调整，使其适应不断变化着的自动化技术的发展。管理方式的转变已经成为我国机械自动化技术发展的首要任务。 2机械自动化技术水平低 我国的机械自动化技术经过长期的发展，也取得了一些成效，然而从现有实际情况来看，我国的机械自动化技术水平整体比较低，尽管我国也引进了一批先进的国外自动化技术，在实际操作与运用过程中，却缺乏与我国机械制造业的内在结合，不符合我国机械自动化发展的实际，这在一定程度上也限制了工程机械自动化技术的长远发展。另外，我国对一些先进的自动化技术未能达到合理的利用，在进行机械自动化技术设计的时候，甚至还是使用传统的纸上设计，未能发挥计算机的辅助性作用，对先进的自动化技术利用率低，阻碍了我国机械自动化技术的发展。 3缺乏独立创新能力 创新是企业发展源源不断的内在动力，对于工程机械自动化技术来说，更需要不断的改进与创新。它影响着我国的经济发展水平，对我国国民经济的增长有着重要的作用。我国的机械制造行业起步较晚，且发展速度相对发达国家来说比较缓慢，这使我国的机械自动化发展面临着巨大的挑战。另外，我国的自动化技术对国外的先进技术依赖性比较强，缺乏独立创新的能力，大部分的核心技术都是借鉴国外的生产经验，这严重影响着我国工程机械自动化技术的创新发展。 4工程机械自动化发展策略 通过对我国工程及其自动化发展历程的总结和对发展制约因素的分析，我国必须认清自身所处的地位和不足，并结合市场从生产实际出发走出一条适合自身发展的道路。接下来就为我国工程机械自动化提出几点发展建议： 1提高自主创新能力 科技是第一生产力，要想提高我国先进生产力的发展必须加大科技技术的研发。为了促进机械工程自动化的进一步发展，我国必须要认清当前的市场发展需求，加强机械自动化技术的研发与创新，尽快掌握核心技术，摆脱发达国家的技术控制。国家应颁布鼓励政策奖励自主研发的创新研究成果，提高对自主创新研究的资金投入。对于发达国家先进机械自动化技术的引入，必须对当前的发展现状进行分级选择适应当前生产需要或未来发展的来有目的的进行进，确保引进技术的实用性和有效性。 2加强科学化管理 工程机械自动化技术发展必须具备科学、有效的管理机制，它引领者整个机械自动化技术的发展方向。因此，我国企业必须注重对机械自动化技术的组织与管理，采取合理、有效的措施规范市场秩序，借鉴国外的先进管理手段，结合我国企业的发展实际，形成完善的科学管理机制，保障机械自动化技术的顺利运行。另外，在对机械自动化技术进行实际应用时，要充分利用传统的设备优势，合理调整机床布局，并将国外的先进技术作为补充，构建完善的生产制造系统，为机械自动化的发展创造有利的环境条件。 3提高环境效益 随着社会主义现代化建设的不断发展，我国的环境问题日益突出，成为当前亟待解决的一大问题。因此，对于工程机械制造行业来说，更要充分贯彻落实科学发展观战略，提高机械自动化技术水平，发展节能型产业。经济的发展不能以牺牲环境为代价。在对机械自动化技术进行应用时，要从各个环节入手，从生产、设计、包装到回收利用等，做到绿色。清洁，减少对环境的污染。另外，要加强对落后设备的改造利用，废弃的设备也是一大污染源，对于有利用价值的旧设备，可进行改进，使其能够继续为机械自动化服务，同时，又起到的环保的效果，这是当前工程机械自动化技术发展的内在动力，也是我国建设节能性产业的外部要求，对于工程机械自动化发展来说有着重要的意义。 5工程机械自动化发展展望 在工程机械自动化技术发展过程中，对资金的需求是整个自动化技术发展的重中之重，大部分企业在工程制造过程中会出现资金短缺的现象。因为未来的工程机械自动化技术发展，可以着重对制造成本进行优化，降低发展成本，提高工程机械自动化发展的总体效率。要根据企业发展的实际进行科学管理，重视科技创新，在保证机械自动化技术水平提升的基础上，降低成本。同时，要对传统的机械自动化设备进行科学的改造，既避免了资源浪费，又为机械自动化技术提供了设备支持，这也是我国工程机械自动化技术的一个发展方向。另外，要注重外来先进技术与我国企业发展实际的结合，使其能够真正为我国的工程机械自动化技术服务，促进我国机械自动化水平的提升。 6结语 当前，我国的工程机械自动化技术还存在一些不足与缺陷，我们要抓住现有的发展机遇，对机械自动化技术投入高度的关注与支持，加强科技创新，形成我国独立的技术核心。根据我国的现有国情，对工程机械自动化技术进行科学、有效的变革，促进我国机械自动化水平的提升，进而为我国的社会主义经济建设作出贡献。 
在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。1 总体战略制定符合中国国情的总体发展战略，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究，我们认为以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。1 以科技创新为先导中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免要滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发、就地生产和就地销售，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。2 在商品化上狠下工夫近几年我国数控产品虽然发展很快，但真正在市场上站住脚的却不多。就数控系统而言，国产货仍未真正被广大机床厂所接受，因此出现国产数控系统用于旧机床改造的例子较多，而装备新机床的却很少，机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。这当然不是说旧机床的数控化改造不重要，而是说明从商品的角度看，我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外，更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。以往，一些数控技术和产品的研究、开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标（如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等），而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。从而出现某些产品鉴定时的水平都很高，甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意，最后丧失了信誉，打不开市场。这说明，高指标、高性能的样机型的产品离用户真正需要的实用、可靠的商品是有相当大的距离的，将一个高指标、高性能的产品变为一个有市场的商品还需作出大量艰苦的努力。另一方面，数控系统和数控机床不像家电类产品那样易于大批量生产，应用环境也不那么简单。数控产品是在生产环境中使用，面临的是五花八门的工艺问题。如果开发部门对这些问题掌握得不透，就难以将产品设计得很完善。而且数控产品的某些问题在开发、试用，甚至鉴定时都难以发现。这就造成，同样型号的数控机床在有的用户那儿运行得很好，而在别的用户那儿却表现欠佳。或者同样型号的数控机床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件时却不尽人意。出现这种情况，有时是用户操作人员的水平问题，但有时就是数控产品本身潜在问题的暴露。为解决这一问题，国外一些公司设立了专门机构来测试考验自己的产品，如为考验新开发的数控系统，厂家自己设计和从生产实际中收集了大量零件程序，让数控系统运行各种各样的程序，一旦发现问题，即立即反馈给开发部门予以解决。经过这样的测试考验过程后，数控系统的潜在问题就大为减少。以往，我们的产品就很少进行这样严格的全面的自我测试考验。好些问题要等到用户去给我们挑出来。这样，即使一个小问题也将严重影响国产数控产品的声誉。因此，我们应充分重视上述问题，在商品化上切实狠下工夫，将其作为数控产业的主干来抓，贯穿于技术研究、产品开发、试制、生产等的全过程中，从而将我们已有的技术水平较高的数控产品变成真正有市场的好商品。3 将管理和营销作为产业发展重点经过20来年市场风雨的冲击，国人已越来越认识到，技术固然重要，但在市场经济的环境下，要在激烈的全球竞争中获胜，管理和营销就显得更为重要。例如，我国台湾生产的数控机床不但占领了大陆市场的相当大的份额，而且还打进了美国市场。是台湾数控机床的技术和质量超过美国了吗？显然不是。那他们靠的是什么？重要的一条就是在企业管理和产品营销上下了工夫。而我们长期以来把主要精力放在开发技术和提高水平上，忽视了经营管理、市场开拓、产品营销等方面的工作，结果在新技术、新产品开发出来以后，在产品质量提高以后，企业仍然处于产品销售不畅的困境〔1〕。国内外的经验说明，数控产品的竞争力不仅取决于技术，更取决于经营管理能力和营销能力。因此，从现在起我们应将管理和营销作为产业发展重点，真正摆脱计划经济时代所遗留下来的思维方式和工作习惯的束缚，建立适应市场的高效、灵敏的运行机制和有效的激励机制。通过这种机制，一方面切实加强企业管理，激发企业负责人和广大职工的负责精神、创造精神和献身精神，努力提高产品的竞争能力；另一方面充分调动企业内外、行业内外一切积极因素，大力加强市场开拓力度，奋力打通营销渠道。可以坚信，有过硬竞争力的产品，再加上北京开关厂那样的“找、挣、钻、抢”精神，我们就一定能在市场竞争中取得胜利。4 大力加强技术支持和服务数控系统和数控机床作为典型的高技术产品，对用户的技术支持和服务是相当重要的。以前国产数控产品丧失信誉的原因，除可靠性问题外，另一大问题就是缺乏有力的技术支持和服务。用户花了很多钱买的数控机床或数控系统，一旦出现问题却叫天天不应，叫地地不灵，以后谁还敢买我们的产品。因此，应将对用户的技术支持和服务当成重要的日常工作来抓，使我们在市场上向纵深挺进时，有一个强大后方。因此，为了取得数控产品市场竞争的全面胜利，必须建立以技术支持和服务为核心的强大后方。当然，为赢得主动，后方也须主动出击。目前，利用先进的信息技术手段（如网络和多媒体），将为建立新一代立体化的技术支持和服务体系开辟新的途径。5 坚持可持续发展道路可持续发展是下一世纪企业发展的重要战略，我国数控产业要有大的发展也必须坚持走可持续发展的道路。绿色是实现可持续发展的重要途径，其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发，加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化，主要战略措施应考虑以下几方面：①有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。如减少数控机床的铸件结构，消除铸造对环境的污染；将数控机床主轴的润滑以油气润滑、喷油润滑等取代油雾润滑，减少对生产环境的污染；在精密数控机床及其运行环境的温度控制中取消氟利昂制冷的恒温技术；以电传动代替机械传动，减少噪声污染。②大幅度降低资源消耗和能源消耗。如以软件代替硬件，从而减少硬件制造的资源和能源消耗及污染，并减少产品寿命结束后硬件装置的拆卸回收问题；以永磁驱动代替感应驱动，提高效率和功率因数，节约能源；以电传动代替机械传动，提高效率，减少能源消耗。③加强用数控技术改造传统机床。这既符合运用信息技术和自动化技术改造传统产业，使传统产业生产技术和装备现代化这一产业可持续发展的目标得以实现，又可取得巨大的经济效益。我国拥有普通机床数百万台，加强用数控技术改造传统机床将成为下世纪我国数控领域的重要发展方向。④大力发展绿色数控机床。绿色数控机床应是材料消耗少、能耗低、无污染，寿命长且便于拆卸回收的新型机床。例如，以并联结构代替串联结构就是开发绿色数控机床的一条途径，这是因为并联结构机床消耗的金属材料仅为常规串联结构机床的几分之一，其加工量也比常规机床大幅度减少，特别是消除了大型结构件的铸造，这将显著降低机床制造过程中的能源消耗和对环境的污染。此外，并联结构机床有利于采用电传动，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。国际标准化组织制定了ISO14000环境管理标准，全球环境问题“法律化”的趋势正在进一步发展，可持续发展将成为企业通向国际市场的通行证〔2〕。因此，我们的数控产品要在下一世纪走向国际市场，我们的企业就必须“从我做起，从现在做起”。2 技术途径1 发展具有中国特色的新一代PC数控系统数控系统是各类数控装备的核心，因此通过科技创新首先发展具有中国特色的新型数控系统，将是推动数控产业化进程的有效技术途径。实践证明，10年来我们所走的PC数控道路是完全正确的。PC机（包括工业PC）产量大、价格便宜，技术进步和性能提高很快，且可靠性高（工业PC主机的MTBF已达30年〔3〕）。因此，以其作为数控系统的软硬件平台不但可以大幅度提高数控系统的性能价格比，而且还可充分利用通用微机已有软硬件资源和分享计算机领域的最新成果，如大容量存储器、高分辨率彩色显示器、多媒体信息交换、联网通讯等。此外，以通用微机作为数控平台还可获得快速的技术进步，当PC机升级换代时，数控系统也可相应升级换代，从而长期保持技术上的优势，在竞争中立于不败之地。目前，PC数控系统的体系结构有2种主要形式：（1）专用数控加PC前端的复合式结构；（2）通用PC加位控卡的递阶式结构。另外还有一种正在发展的数字化分布式结构。其方案是将由DSP等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与数控装置连接起来，组成一完整的数控系统。这种系统虽然性能很好，但由于开发和生产成本太高，近期难以被国内广大用户所接受。我们认为，上述结构并不是符合中国国情的最好方案，适合中国国情的应是将所有数控功能全软件化的集成式结构，因为这种结构的硬件规模最小，不但有利于降低系统成本，而且更重要的是可以有效提高系统的可靠性。几十年的经验表明，可靠性好坏是国产数控系统能否发展的关键。虽然影响数控系统可靠性的因素很多，但过大的硬件规模和较低的硬件制造工艺水平往往对可靠性造成最大的威胁。以往，国产数控系统在总体设计时由于种种原因的限制，不得不选用技术指标不太高的普通CPU，这样，为完成数控的复杂功能往往需要由多个CPU来组成系统，有时还需另加一些专用或通用硬件电路来实现数控系统的一些高实时性功能（如细插补、位置伺服控制等），从而造成系统硬件规模庞大。对于数控系统这种批量不大的产品，在国内现有工艺条件下，很难从硬件制造的角度保证系统的可靠性，因而使得国产数控系统在生产现场的表现不佳，对国产数控系统的形象和声誉造成严重影响，使得不少用户现在还心有余悸。因此，我们在开发新型数控系统时，应优先选用新型高性能CPU（如高主频的Pentium II、Pentium III等）作为系统的运算和控制核心，并尽量用软件来实现数控的所有功能。这样，可大幅度减小系统硬件的规模。此外，还应在软件设计、电源设计、接插件设计与选用、接地与屏蔽设计和施工等方面采用强抗扰高可靠性设计与制造技术，从而全面提高系统的可靠性。由于一个新型高性能CPU可以代替数十个普通CPU（如80286、80386等），因此，在基于高性能CPU的PC平台上不仅可以完成数控系统的基本功能（如信息处理、刀补计算、插补计算、加减速控制等）和开关量控制功能（内装PLC），而且还可以完成伺服控制功能。这样，以前由DSP完成的数字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量变换控制等）均可由PC中的CPU完成，从而实现内装式伺服控制，这不仅有效缩小了数控部分的硬件规模，而且还大幅度缩小了伺服控制部分硬件规模。这种具有内装PLC和内装伺服控制的全软件化集成式数控系统，其硬件规模将达到最小化，整个数控系统除一个PC平台外，剩下的只有驱动机床运动的功率接口和反馈接口。这既有效提高了系统可靠性，又消除了信息传递瓶颈，提高了系统性能，同时还可显著降低系统成本，使系统（包括电机）售价将可降至现有数控系统的一半左右。显然，这种高性能、高可靠性、低成本的新型数控系统将具有极强的竞争力，有望为开创中国数控的新局面作出贡献。此外，集成化PC数控系统还有一大优点，就是容易实现开放式结构。这是因为，这种系统的硬件本身已经是完全开放的，构成开放式数控系统的工作完全在软件上，只要制定好标准和协议，从信息处理、轨迹插补、加减速控制、开关量控制到伺服控制都可以实现开放，从而可大大方便用户的使用。2 推进数控功能部件的专业化生产解决数控系统问题后，如何实现数控机床的模块化设计与制造便是我国机床制造企业快速响应市场需求，在竞争中获胜的另一关键。要实现数控机床的模块化设计制造，必须解决数控机床功能部件的专业化生产问题。目前我国在这方面离实际需求还有相当大的差距。因此，在今后的若干年内，我们必须大力促进数控机床功能部件的开发和专业化生产。其要点如下：(1)新型永磁电主轴单元 电主轴已成为国际市场上最热门的数控机床功能部件。但目前这类产品几乎都为感应异步型，存在以下突出问题：①转子上存在绕组，有大电流流过，因此转子发热严重，直接影响主轴精度；②低速出力小且转矩脉动大，难以满足宽范围切削要求；③效率和功率因素低，不仅电机体积和重量大而且要求逆变器容量大、耗能多；④控制系统复杂、成本高。因此，利用我国稀土永磁材料的优势，开发新型大功率、高效率、宽调速范围永磁同步型交流电主轴单元，将可有效解决现有电主轴存在的问题，形成具有中国特色的新一代电主轴产品。由于永磁电主轴的机械结构和控制系统都较感应异步型电主轴简单，因此易于进行专业化大规模生产。当然，这还要攻克主轴支承（陶瓷轴承、流体动静压轴承、磁悬浮轴承）技术、高精度高速动平衡技术、高速驱动、检测与控制技术、高可靠性安全保证技术等关键技术。(2)廉价的高性能伺服系统 目前，一套进给交流伺服系统（驱动器+电机）的价格一般都在万元以上，主轴伺服系统的价格高达数万元，已成为降低国产数控机床成本的一大障碍。因此，应配合新型集成化国产数控系统的发展，大力开发廉价的高性能内装式伺服系统。由于内装式伺服的硬件部分只有电机和功率接口，充分利用我国的永磁资源优势，通过专业化生产可以把电机的造价降下来，而采用智能化的IPM模块作为功率接口也很便宜，因此将内装式进给伺服的价格控制在数千元以内，将内装式主轴伺服的价格控制在2万元以内，将是完全可能的。(3)直线交流伺服系统 直线交流伺服系统是下一世纪数控机床不可缺少的功能部件，目前我国还没有成熟产品，因此应加强研究、开发和推广应用。考虑到常规机床的防磁问题较难解决，而并联机床的防磁相对容易，因此可为常规结构机床开发感应异步型直线电机，为并联结构机床开发永磁同步型直线电机，从而扬长避短，构成符合实际应用要求的新型高速高精度进给系统。在此基础上，可进一步开发将驱动与支承合二为一的磁悬浮工作台。(4)零传动数控转台与摆头 数控转台与摆头是多坐标数控机床的关键部件，传统的采用高精度蜗杆蜗轮等传动的转台与摆头不仅制造难度大、成本高，而且难以达到高速加工所需的速度和精度，因而必须另辟蹊径开发新型零传动（无机械传动链）数控转台和摆头，以促进我国高速高精度多坐标数控机床的发展。(5)高速高精度检测装置 高速高精度是下世纪数控机床发展的主题，这不但需要高性能的控制和驱动，同时还需要高品质的检测环节，因此应在现有技术基础上，进一步开发1 μm以上精度的高速(60 m/min以上)线位移传感器和100万脉冲/r的角位移传感器，此类技术国外对我国是封锁的。3 加速数控机床的全国产化，打好市场翻身仗数控产业化的最终成功将体现在数控机床的全国产化和市场占有率上。在上述总体战略指导下，采取抓两头（低价位数控机床和高速高效数控机床）、带中间（普通数控机床）、促重型（重型关键装备）的方针，将是在国内市场上快速收复失地，在国际市场上稳步进军，最终打赢国产数控机床市场翻身仗的一种有效战术和策略。关于普通数控机床的发展已有许多文章作了专门论述，因此下面仅就低价位数控机床、高速高效数控机床和重型数控机床的发展问题作一讨论。(1)大力发展低价位数控机床 低价位机床是功能满足用户要求(无功能浪费)、技术指标适中、可靠性好、价格便宜的普及型数控机床。这类机床已成为国际市场上数控机床的发展趋势之一，也是国内众多用户渴求的产品，其市场前景相当广阔。然而，如果采用国外数控系统（包括伺服）按照传统思路来发展低价位机床，是很难将价格降至广大用户所能接受的水平的。因此，采用本文提出的新型集成化国产数控系统来发展高性能的低价位数控机床，将是一条最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此构成的全国产普及型数控车床的售价完全可以控制在10万元以内，三坐标数控铣床可控制在15万元左右，加工中心可控制在20万元左右。此价位的国产数控机床将是具有较强竞争力的。(2)加速开发高速高效数控机床 高速高效是数控机床发展的另一大潮流。发展高速高效数控机床的技术途径可有以下几条：①通过提高切削速度和进给速度，从而达到成倍提高生产效率，有效提高零件的表面加工质量和加工精度并解决常规加工难以解决的某些特殊材料（如铝钛合金、模具钢、淬硬钢）和特殊形状零件（如复杂薄壁零件）的高效加工问题。②通过工艺复合，减少工件的安装次数，有效缩短搬运和装夹时间。例如，将五面五轴加工中心与立车复合构成万能加工中心，可实现一次装卡完成零件的大部分（或全部）加工。③采用高速高精度圆周铣加工孔和以螺旋轨迹插补实现不钻底孔的直接攻丝等新加工方法，大幅度减少换刀次数，提高加工效率。④为数控机床开发智能寻位加工功能，消除对精密夹具和人工找正的依赖，有效缩短单件小批加工的准备时间。在我国现实条件下如果沿用传统思路是难以实现上述途径的，因此，必须立足国情，结合实际勇于创新，大胆探索新的道路。 考虑到常规数控机床在总体结构上基本上采用工件和刀具沿各自导轨共同运动的方案，一方面由于机床传动环节刚性不足和导轨中的摩擦阻力较大，使运动部件难以获得高的进给速度；另一方面由于工件、夹具和工作台的总质量比较大，使之难以获得高的加速度。此外，传统机床结构是一种串联开链结构，组成环节多、结构复杂，并且由于存在悬臂部件和环节间的联接间隙，不容易获得高的总体刚度，因此难以适应高速高效加工的特殊要求。为此，开发国产高速高效数控机床时，可采用工件固定，以直线电机组成并联短链直接驱动主轴和刀具运动、将高速高精度传动与高刚度支撑合二为一的适合于高速高效加工中心的新型结构。采用该结构的高速高效数控机床不但速度高、刚度高，如果在传动与控制上处理得当，可以达到比常规机床更高的加工精度和加工质量，而且具有机械结构简单，零部件通用化、标准化程度高，制造成本低，易于经济化批量生产等显著优点。因此，沿此思路发展高速高效数控机床将是一条符合国情、易于取得成功的道路。(3)突破重型数控机床的设计制造技术 重型数控机床（特别是多坐标重型数控机床）是国民经济和国防生产中的重大关键设备，属于战略物资，真正先进的重型数控机床国外是不可能卖给我们的，因此，在我国下世纪数控产品的发展中必须依靠自己的力量进行解决。发展重型数控机床必须有过硬的基础，我们在数控机床国产化的进程中应不断总结经验，加强基础技术和关键技术研究，充分发挥我国产学研相结合的优势，各部门通力合作、共同努力，争取在下世纪初取得突破性进展。目前，在发展重型数控机床中除需加强基础理论研究外，还应加强其关键技术研究。例如，重型机床的控制就是需要加以特殊解决的关键问题。因重型机床加工的工件特别昂贵不允许报废，为了确保机床工作可靠，在数控系统中可采用双（或多）CPU冗余工作方案，以确保运算和控制的绝对正确，并在出现故障时自动诊断、自动修复或自动替补，确保加工不出问题。此外，在电源上可采取双蓄电池供电的全隔离供电方案，即一组电池在给系统供电时，可对另一组电池进行充电，电网与控制系统是完全隔离的。这就彻底消除了重型车间中电网电压波动厉害、干扰严重对数控系统造成的影响，从而有效保证系统的可靠性。又如，重型数控机床的驱动也是一大关键问题。当行程长度超过5 m，普通滚珠丝杆就难以胜任大负荷的传动，因此目前一般采用预加负载的双齿轮-齿条机构、静压蜗杆-蜗母条机构、四足（或双足）爬行进给机构等来实现长行程传动。但这些方案存在结构复杂、速度和加速度低、动态性能差、难以达到高精度、维护保养复杂等问题。为此可发展阵列式高效直线电机直接驱动技术和空间并联机构驱动技术，以新的途径来解决重型数控机床的高速、高精度驱动问题。除此之外，机床结构的优化设计、长行程精密检测、重力变形补偿、切削力变形补偿、热变形补偿等也是重型数控机床中必须解决的关键问题，必须予以充分重视。3 结语制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！作者简介周 凯 男，1954年生。清华大学（北京市 100084）精密仪器与机械学系副教授、工学博士。主要从事数控技术、机电控制工程、制造科学与制造系统等方面的研究工作。取得科研成果15项。发表论文70余篇。参考文献1 杨皖苏，严鸿和机械科学与技术，1997，26(4):1～62 陈玉祥中国机械工程， 1998，9(5):1～43 周延佑中国机械工程，1998，9(5): 5～24
