FB体育 FB体育平台现代机械工程的前沿科学

　　FB体育 FB体育平台FB体育 FB体育平台江汉大学文理学 院机 电与建筑工程学部 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ５ ６ 摘 要 ：不同科 学之问的交叉融合将产生新 的科 学聚集 ，经济的发展和社会 的进步 对科 学技 术产生了新 的要 求和期 望，

　　的领域和产业 ，具有许 多传统传感器无法 比拟 的优点 ，因此 在制造业 、航 空、航天、交通 、通信 、农业 、生物 医学 、环

　　境监控 、军事 、家庭 以及几乎人们接触到 的所有领域 中都有 着十分广 阔的应用前景 。

　　和运行模 式的一种制造系统与制造过程 。如果说制造 过程 的 机械化、 自动化延伸 了人类 的体力 ，智 能化延 伸了人类的智 力 ，那么 ，” 仿生制造呗０ 可 以说延 伸了人类 自身 的组 织结构

　　机电产品是信 息在原材料上 的物化。许 多现代产 品的价 材料是 人类 进步 的里程碑 ，是 制造业 和高 技术发 展 的 值增 值主 要体 现在信 息上 。因此制造 过程 中信 息 的获 取 和 基 础 。每一种 重要新 材料 的成 功制备 和应 用 ，都会推 进物 应 用 十分重 要 。信息化 是制 造科 学技术 走 向全 球化 和现代 质文明 ，促进 国家经济实力和军事实力 的增强 。２ １ 世纪 中 ， 化 的重 要标 志 。人们 一方 面对制 造技术 开始探 索产 品设计 世界 将 由资源消耗型的工业经济 向知识经济转变 ，要求 材料 和制造 过程 中的信息本 质 ，另～ 方面对 制造 技术本 身加 以 和零 件具 有高的性能 以及功能化 、智能化 的特性 ；要求 材料 改造 ，以使 得其 适应 新 的信息化 制造 环境 。随着 对制造 过 和零 件的设计实现定量化 、数字化 ；要求 材料 和零 件的制备 程和 制造 系统认 识 的加深 ，研究 者们 正试 图 以全 新 的概念 快速 、高效并实现二者一体化 、集成化 。材料 和零 件的数字 和方 式对 其加 以描述 和表 达 ，以进一 步达 到实现 控制 和优 化设计与拟实仿真优化是实现材料 与零件 的高效优质制备 ／

　　从而形成 前沿科 学。前 沿科 学也就是 已解决的和 未解决的科 学问题 之 间的界域 。前 沿科 学具有 明显的时域 、领域 和动 态特

　　性。工程前沿科学 区别 于一般基础科学的重要特征是它涵盖 了工程 实际 中出现的关键科 学技 术问题 。

　　制造及二者一体化 、集成化制造 的关键 。一方 面 ，通过计算 与制造有关 的信息 主要有产 品信息 、工艺信息 和管理信 机完成拟实仿 真优化后 可以减少 材料制备与零件制造过程 巾 息 ，这一领域有如下主要研究方 向和 内容 ： 的实验性环节 ，获得最佳 的工艺方案 ，实现材料与零件 的高 （ １ ）制 造信息 的获 取 、处理 、存储 、传递 和应用 ，大 效优质制备 ／制造 ；另一方 面 ，根据不同材料性能 的要求 ， 量制造信息 向知识 和决策转化 。 如 弹性模 量、热膨 胀系数 、电磁性能等 ，研究材料 和零件 的 （ ２ ） 非符号信 息的表达 、制造 信息 的保 真传递 、制造 设计形式 。进 而结 合传统的去除材料式制造技术 、增加材料 信息 的管理 、非完整制造信息状态下 的生产决策 、虚拟管理 式覆层技术等 ，研究 多种材料组分的复合成形工 艺技术 。形 制造 、基 于网络环境下的设计和制造 、制造过程和制造 系统 成材 料与零 件的数字化制造理论 、技术和方法 ，如 快速成形 中的控制科学 问题 。 技术 采用材料逐渐增长 的原理 ，突破 了传统 的去材 法和变形

　　这些内容是制造科学和信息科学基础融合 的产物 ，构成 了制造科学 中的新分支 一 制造信息学 。 ２ ． 微 机械及其 制造技术 研究 微 型电子机 械 系统 （ ＭＥ ＭＳ），是指集 微型 传感器 、 微 型执行器 以及信号处理和控制 电路 、接 口电路、通信和 电 源于一体 的完整微 型机 电系统。ＭＥ ＭＳ 技 术的 目标是通过系 统 的微型化 、集 成化 来探索 具有 新原 理 、新 功能 的元 件和 法机 械加工的许多限制 ，加工过程不需要工具 或模具 ，能迅 速制 造出任意复杂形状又具有一定功能 的三维 实体模 型或零

　　件。 ４ ． 机 械仿 生 制 造 ２ １ 世纪将是生命科学的世纪 ，机械科学和生命科学的深 度融合将 产生全新概念 的产品（ 如智 能仿生结构） ，开发 出新

　　工艺（ 如 生长成形工艺） 和开辟一 系列 的新产业 ，并 为解决产 系统 。ＭＥ ＭＳ 的发展将极大地促进各类产 品的袖珍化 、微型 品设计 、制造过程 和系统 中一系列难 题提供新的解决方法 。 化 ，成数量级 的提高器件 与系统 的功能密度 、信息密度与互 这是一个极富创新和挑战的前沿领域 。 联密度 ，大 幅度地节 能、节材。它不仅可以降低机 电系统 的 地球上 的生物在漫长 的进化 中所积 累的优 良品性 为解决 成本 ，而且 还 可 以完 成许 多大 尺寸机 电系统 无法 完成 的任 人类制造活动 中的各种 难题 提供 了范例和指南 。从生命现象 务 。例 如用尖 端直径 为５ ｍ的微型镊 子可 以夹起一个 红细 中学 习组织与运行 复杂 系统的方法和技巧 ，是今后解决 目前 胞 ；制造 出３ ｍｍ大小能够开动 的小汽车 ；可 以在磁场 中飞行 制造业所 面临许多难题的一条有效 出路 。仿生制造指 的是 模 的像蝴蝶大小 的飞机等。ＭＥ ＭＳ 技术的发展开辟 了技术全新 仿生 物器 官的 自组织 、自愈合 、 自增长与 自进化 等功 能结 构