重庆工业职业技术学院校企合作处      2007年10月

目   录

1、七轴五联动车铣复合加工机床通过国家验收

2、我国数控技术自主创新成果显著

3、日本上市耐热温度为1100度的模具涂料

4、兰化所开发出环保型三价铬电镀新工艺

5、恩智浦半导体发布了LPC2900系列微控制器

6、制造自动化的广义内涵和发展趋势

七轴五联动车铣复合加工机床通过国家验收

　　由武汉重型机床有限公司承担的国家“863计划”项目――重型立式七轴五联动车铣复合加工机床研制项目日前通过国家验收，验收专家组认为，这一具有自主知识产权的重型复合加工机床为国内首创。

　　据介绍，以产学研相结合模式历时3年研制成功的这台机床样机，其加工工件最大回转直径为8000mm，最大车(铣)削高度为2000mm，最大重量为100T，不仅具有精密车(铣)削加工螺旋桨叶面的功能，而且还能利用车铣复合的特点，实现螺旋桨一次装夹多表面的加工，使零部件的型面加工精度、各加工表面的位置精度得到了保证，大大提高了螺旋桨整体加工质量。

　　课题项目由武重承担、华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心和镇江船舶螺旋桨厂与研制。由国家863计划先进制造与自动化技术领域办公室委托专家组主持了技术鉴定及产品验收会。

(源自：中国科技信息网)

我国数控技术自主创新成果显著

　　“与发达国家相比，虽然我国数控机床产业还有不小的差距，但我们正在赶超。”谈起近年来我国数控技术取得的显著进展，中国机床工具工业协会总干事长吴柏林这样说。

　　经过“六五”时期以来引进技术、消化吸收、科技攻关、推进产业化、扩大市场占有率，我国数控技术有了明显进步，为我国数控产业的发展奠定了良好基础。吴柏林说，特别是“十五”以来，我国机床全行业平均每年完成科研项目100项以上，数控系统技术取得突破性发展，中高档数控机床自主研发力度加大，一批填补国内空白的新产品相继成功问世。

数控系统打破封锁独辟蹊径

　　如果把机械制造业的“工业母机”――――数控机床比做一个人，数控系统就好比人的大脑。国家数控系统工程技术研究中心主任、武汉华中数控股份有限公司董事长陈吉红说，“数控系统是核心战略技术，是花钱买不来的。我国数控产业的唯一出路，就是走自主创新之路，用我们自己的核心技术振兴民族数控产业。”基于此，华中数控摒弃了一些国家普遍采用的“基于专用计算机”的思路，走“以通用工业微机为硬件平台，以Dos、Windows为开放式软件平台”的技术路线。这一独辟蹊径的创新技术路线，避开了长期制约我国数控系统发展的硬件制造“可靠性”瓶颈。

　　在此基础上，华中数控通过软件技术的创新，自主开发出打破国外封锁的4通道、9轴联动“华中I型”高性能数控系统。独创的曲面直接插补技术，达到国际先进水平。

　　5轴联动数控技术是我国急需的关键技术，但国外至今仍将其列入技术封锁和控制出口范围。华中数控在开发出具有自主知识产权的5轴联动数控技术后，与桂林机床股份有限公司、大连机床集团等合作，将国产数控系统应用到国产数控机床上，在自主创新方面迈出了大步，引起了国外同行的高度关注。

　　目前，像华中数控一样，一批具备发展潜力的数控企业，如广州数控、北京凯恩帝数控等，正在你追我赶争做行业先锋，为国产数控机床产业的发展提供强劲的技术支撑。

高档数控机床品种开发有突破

　　随着国产高档数控系统的推广应用、配套功能部件产品水平的提高，以及企业自主创新能力的提升，我国高档数控机床的新品开发大大提速，一批国家急需的、长期依赖进口、受制于国外的高档数控机床相继研发成功。

　　中国机床工具工业协会常务副理事长于成廷告诉记者，“精密、高速加工中心，高精度数控车床、车削中心、车铣复合、数控精密磨床、数控齿轮机床、数控专用电火加工机等，特别是5 轴联动数控机床和复合加工机床，已有10多家企业开发了相应的品种，取得了引人注目的进步。”

　　“十五”期间，我国自主开发了6轴4联动高速滚齿机、7轴5联动数控弧齿锥齿轮磨齿机、数控冲剪复合柔性生产线等具有国际水平的高档数控机床新产品。2006年，上海机床厂有限公司与上海临港重型制造基地合作，制造世界最大的数控轧辊磨床；齐二机集团有限公司与哈工大合作开发了数控龙门纤维缠绕机，填补了国内空白；武重机床集团公司与中国二重集团签订合作研发世界最大的DL250型5米超重型数控卧式车床；北京机电院高技术股份有限公司生产的10多台5轴叶片加工机床，已在东方汽轮机厂投入使用，替代了原进口产品。

　　目前，我国数控齿轮加工机床、数控重型金属切削机床和数控金属成形机床，在品种、技术、性价比和市场覆盖率方面，已经形成一定的优势和特色。国产高档数控机床正在进入大型电站设备、石化和冶金设备、汽车制造等制造领域，使用效果初步得到了用户的认可。

数控技术开发新体系初步形成

　　在近几年的快速发展中，我国机床行业坚持自主创新，不断探索创新，初步建立起适应发展的技术开发新体系。在国家有关部门的支持下，机床企业开始了国内外的重组与并购、集团化的联合以及产学研的紧密结合，国产高档数控机床的技术来源呈现出多渠道的趋势。于成廷说，“通过国内外的重组和并购，我们已初步形成了产学研结合、国内外结合的新型开发体系。”

　　与此同时，一批具有雄厚科技研发实力的研究中心相继成立。国家超精密机床工程技术研究中心、国家数控系统工程技术研究中心、国家高档数控工程研究中心等，在国产数控产业技术发展中发挥着越来越重要的带动作用。

　　在技术开发新体系的形成建立中，机床行业重点骨干企业的技术改造也同时进行。研发投入的不断加大、自身装备制造条件的改善、机床行业企业整体实力的提升，为高档数控机床的自主开发创造了有利的条件。

　　统计数字显示，“十五”期末，我国数控机床产业的集中度有了大幅度提高。2006年，数控机床年产量超过千台的企业达到21家，前10名企业数控机床产量之和占全国比重达到46%；其中沈阳机床集团年生产数控机床15000台，成为全球数控机床年产量最大的制造商。

(源自：中华机械网)

日本上市耐热温度为1100度的模具涂料

　　日本Coating Center于2007年4月上市耐热温度为1100度的模具涂料“Venuscourt”，已在“人与车科技展2007”（2007年5月23～25日，横滨Pacifico会展中心）上作了展示。该产品为氮化物系涂料，具有耐热温度高、硬度高的特点。除高速度工具钢和模具钢外，还可在预硬化钢、高镍合金钢上使用。

　　从常用涂料来看，耐热温度方面CrN、TiAlN为700度、TiN为500度。相应的硬度（Hv）方面，CrN为2200、TiAlN为2800、TiN为2500。与此相对，“Venuscourt”的耐热温度为1100度，硬度为3500。因此，“Venuscourt”处于高温区域时，涂膜的寿命长、耐磨耗性高。利用这一特征，除可用于冲压800MPa级的高张力钢的模具外，还可利用其耐热温度高的特性，用于热锻制造的模具。

(源自：日经BP社)

兰化所开发出环保型三价铬电镀新工艺

　　中科院兰州化学物理所固体润滑国家重点实验室的张俊彦课题组日前开发出一种环保型三价铬电镀新工艺，并于7月9日通过了甘肃省科学技术厅组织的项目验收和成果鉴定。

　　目前在表面工程领域，电镀铬镀层的工艺大多采用的是剧毒的六价铬电镀工艺，该传统工艺的使用对人类赖以生存的自然环境和电镀工人的健康都能造成极大的危害。美国环境保护署(EPA)已明确规定将于2010年前全面禁止六价铬的电镀生产。欧洲联盟发布的指令(WEEE和ROHS)明确规定从2003年1月1日起在欧盟禁止使用六价铬对汽车零部件进行表面处理，由于技术尚不够成熟推迟到今年7月。欧盟的WEEE和ROHS指令还严格规定了2006年7月1日以后，将在欧洲全境禁止六价铬在电子产品中的使用。我国的《电子信息产品污染控制管理办法》也明确规定，从2007年3月1日起控制六价铬工艺的使用。同传统的六价铬电镀工艺相比，兰州化学物理所开发出的电镀工艺在技术角度上取得了实质性的改进，为实现该新型环保电镀工艺技术的工业化应用奠定了基础。该项三价铬电镀工艺的开发成功和不断完善将有望取代传统的六价铬电镀工艺。据专家称，这种三价铬电镀硬铬镀层的工艺达到国际先进水平。

(源自：中华机械网)

恩智浦半导体发布了LPC2900系列微控制器

　　恩智浦半导体发布了LPC2900系列微控制器，进一步扩展了其ARM7™和ARM9™微控制器业界最广泛的生产线。恩智浦LPC2900基于广受欢迎的、高性能的ARM968E-S™处理器，针对工业、医疗、发动机控制和汽车电子行业内的应用，为设计师提供一个具有高成本效益、灵活的、低功耗的解决方案。恩智浦此次工发布了三款ARM9微控制器，分别为LPC2919、LPC2917和LPC2915，使其业界领先的基于ARM技术的MCU产品线现包含超过50款不同的产品。恩智浦LPC2900微控制器系列将在本周于波士顿举行的嵌入式系统大会（EmbeddedSystemConference）上展出。

　　恩智浦LPC2900微控制器是基于80-MHz的ARM968E-SMCU，有两个CAN控制器和两个LIN控制器，提供连接和网关选项，非常适用于包括工业自动化和车内网络在内的应用。LPC2900微控制器基于ARM968E-S处理器核，针对提升的性能进行了优化。在一个片上功耗管理单元（PMU）的帮助下，LPC2900能够以更有效的功耗满足低功耗应用的需求。例如高速PWM（脉冲宽度调幅器）和UART能够以不同的时钟频率进行独立计时，从而为功耗最小化提供进一步的灵活度。

　　LPC2900的性能包括两个CAN接口和两个LIN总线、标准串行总线、以及一个负责的PWM和两个模数转换器（ADC），这些使得LPC2900非常适合高性能和通信量很大的应用，例如发动机控制、CAN网关、PLC（可编程逻辑控制器）、工业网络、车内娱乐系统、导航及舒适系统。

　　“基于32位ARM技术的微控制器的增 现在正稳定地超过其他专利架构的增长。LPC2900MCU能够进一步巩固恩智浦的市场领先地位，同时战略性地补充了我们的LPC2000和LPC3000产品线，以为我们的客户提供业界最广泛的ARMMCU产品。”恩智浦半导体微控制器产品线总经理GeoffLees表示。“LPC2900系列提供了一个先进的系统级解决方案，基于ARM968E-S的MCU能够很好地补充我们的基于ARM7TDMI®和ARM926EJ处理器的产品。”

　　这三个新产品都具有简化的设计，提供统一的外设和代码兼容性。LPC2917和LPC2919具有32位为部存储控制器，支持静态存储器设备，包括RAM、ROM、闪存、burstROM及外部I/O设备。该系统能够支持高达768KB的片上闪存和80KB的SRAM。独一无二的128位广度闪存（wideFlash）提供了最高的每次读取四个单词的性能，而其他每次只能读取一个单词。SRAM被细分，其中16KB紧耦合存储器（TCM）用于数据，16KBTCM用于代码，另外48KB则为普通用途SRAM。集成的CAN2.0B控制器为信息接收提供FullCAN模式，为高性能的网关功能提供具有自动化优先排序的三个传送缓冲区以及广泛的、为全球CAN接纳的过滤。为了与已有的工具兼容，每一个设备都使用了标准的ARM测试/调试JTAG接口。

(源自：中华机械网)

制造自动化的广义内涵和发展趋势

　　制造自动化技术是先进制造技术中的重要组成部分，也是当今制造工程领域中涉及面广、研究十分活跃的技术。我国对制造自动化技术的研究十分重视，近年来已在研究和应用上作了大量工作。例如，国家863计划CIMS主题专门设置了“制造自动化”技术专题，每年均设置了一定数量的研究课题；全国高校中建立了“全国高等学校制造自动化研究会”，每两年一次学术大会，围绕制造自动化主题作了大量研究。

　　鉴于“制造自动化”这一名称在我国出现的时间还不很长，同时又因其内涵、研究现状和发展趋势均处于不断地发展和动态变化过程中，因此本文对制造自动化的内涵进行了探讨，对其研究现状和发展趋势作了分析和论述。

1． 制造自动化的广义内涵

　　顾名思义，“制造自动化”首先应与“制造”有关。

　　传统地理解，人们一般将“制造”理解为产品的机械工艺过程或机械加工过程。例如著名的Longman词典对“制造”(Manufacture)的解释为“通过机器进行(产品)制作或生产，特别是适用于大批量”。

    随着人类生产力的发展，“制造”的概念和内涵在“范围”和“过程”两个方面大大拓展。范围方面，制造涉及的工业领域远非局限于机械制造，包括了机械、电子、化工、轻工、食品和军工等国民经济的大量行业。制造业已被定义为将可用资源(包括物料、能源等)通过相应过程、转化为可供人们使用和利用的工业品或生活消费品的产业。过程方面，制造不是仅指具体的工艺过程，而是包括市场分析、产品设计、生产工艺过程、装配检验和销售服务等产品整个生命周期过程，如国际生产工程学会1990年给“制造”下的定义是：制造是一个涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。

    综上所述，目前对制造有两种理解，一是通常的制造概念，指产品的“制作过程”或称为“小制造概念”，如机械加工过程；另一个是广义制造概念，包括产品整个生命周期过程，又称为“大制造概念”。实际应用中，两者皆在使用，其概念范围视具体情况而定。

    “自动化(Automation)”是美国人D.S.Harder于1936年提出的。当时他在通用汽车公司工作，他认为在一个生产过程中，机器之间的零件转移不用人去搬运就是“自动化”。这实质是早期制造自动化的概念。

    制造自动化(以下简称自动化)的概念是一个动态发展过程。过去，人们对自动化的理解或者说自动化的功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。这实质上是自动化代替人的体力劳动的观点。后来随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器(包括计算机)不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。

    今天看来自动化的上述概念也还不完善。把自动化的功能目标看成是用机器代替人的体力劳动或脑力劳动是比较狭窄的理解。这种理解甚至在某种程度上阻碍了自动化技术的发展，例如，有人就认为，中国人多，搞自动化没有很大的必要。

    今天，制造自动化已远远突破了上述传统的概念，具有更加宽广和深刻的内涵。制造自动化的广义内涵至少包括以下几点：

　　(1)  在形式方面，制造自动化有三个方面的含义：1）代替人的体力劳动。2）代替或辅助人的脑力劳动。3）制造系统中人、机及整个系统的协调、管理、控制和优化。

　　(2)  在功能方面，制造自动化代替人的体力劳动或脑力劳动仅仅是制造自动化功能目标体系的一部分。制造自动化的功能目标是多方面的，已形成一个有机体系。此体系可用如图1所示的功能目标模型描述。此功能目标模型简称TQCSE模型，其中T表示时间(Time)，Q表示质量(Quality)，C表示成本(Cost)，S表示服务(Service)，E表示环境友善性(Environment)。

    TQCSE模型中的T有两方面的含义，一是指采用自动化技术，能缩短产品制造周期，产品上市快；二是提高生产率。Q的含义是采用自动化系统，能提高和保证产品质量。C的含义是采用自动化技术能有效地降低成本，提高经济效益。S也有两方面的含义，一是利用自动化技术，更好地做好市场服务工作；二是利用自动化技术，替代或减轻制造人员的体力和脑力劳动，直接为制造人员服务。E的含义是制造自动化应该有利于充分利用资源，减少废弃物和环境污染，有利于实现绿色制造。

    TQCSE模型还表明，T、Q、C、S、E是相互关联的，它们构成了一个制造自动化功能目标的有机体系。

    (3)在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有过程。

2． 制造自动化技术的研究现状

　　正如本文前言所述，国内外对制造自动化技术的研究非常重视，已经进行了大量研究。综合而言，制造自动化技术的研究现状主要表现在以下几个方面。

    2.1 制造系统中的集成技术和系统技术已成为制造自动化研究中热点问题

    制造自动化技术研究过去主要集中在单元和专门技术的研究中，这些技术包括控制技术(如数控技术、过程控制和过程监控等)和计算机辅助技术(如CAD、CAPP、CAM和CAE等)等。近年来，在上述单元技术和专门技术继续发展的同时，制造系统中的集成技术和系统技术的研究发展迅速，已成为制造自动化研究中的热点。

    制造系统中的集成技术和系统技术涉及面很广。其中集成技术包括制造系统中的信息集成和功能集成技术(如CIMS)、过程集成技术(如并行工程CE)、企业间集成技术(如敏捷制造AM)等；系统技术包括制造系统分析技术、制造系统建模技术、制造系统运筹技术、制造系统管理技术和制造系统优化技术等等。

    2.2 更加注重研究制造自动化系统中人的作用的发挥

    在过去一段时期，人们曾认为全盘自动化和无人化工厂或车间是制造自动化发展的目标。随着实践的深入和一些无人化工厂实施的失败，人们对无人制造自动化问题进行了反思，并对于人在制造自动化系统中有着机器不可替代的重要作用进行了重新认识。有鉴于此，国内外对于如何将人与制造系统有机结合，在理论与技术上展开了积极的探索。近年来，提出了“人机一体化制造系统”、“以人为中心的制造系统”等新思想，其内涵就是发挥人的核心作用，采用人―机一体的技术路线，将人作为系统结构中的有机组成部分，使人与机器处于优化合作的地位，实现制造系统中人与机器一体化的人机集成的决策机制，以取得制造系统的最佳效益。目前，围绕人机集成问题国内外正在进行大量研究。

    2.3 单元系统的研究仍然占有重要的位置

    单元系统是以一台或多台数控加工设备和物料储运系统为主体，在计算机统一控制管理下，可进行多品种、中小批量零件自动化加工生产的机械加工系统的总称。它是计算机集成制造系统(CIMS)的重要组成部分，是自动化工厂车间作业计划的分解决策层和具体执行机构。国内外制造行业在单元系统的理论和技术研究方面投入了大量的人力物力，因此单元技术无论是软件还是硬件均有迅速的发展。例如：美国《Manufacturing Engineering》高级编辑Robert B.Aronson最近专门发表综合评论文章“数控单元(系统)的最新进展”，对数控单元系统的发展状况进行了综述，其中指出：“单元(系统)目前已经开始影响和支配着美国制造业。”《Manufaturing Engineering》的另一编辑也同时撰文介绍了单元系统在美国波音公司中所发挥的巨大作用。近年来又提出了一种基于多主体(Multi-Agent)的单元化制造系统，其研究正在兴起。

   2.4 制造过程的计划和调度研究十分活跃，但实用化的成果还不多见

    美国Ingersoll铣床公司曾分析了在传统的制造工厂中从原材料进厂到产品出厂的制造过程。结果表明，对一个机械零件来说，只有5%的时间是在机床上；95%的时间中，零件在不同的地方和不同的机床之间运输或等待。减少这95%的时间，是提高制造生产率的重要方向。优化制造过程的计划和调度是减少95%的时间的主要手段。有鉴于此，国内外对制造过程的计划和调度的研究非常活跃，已发表了大量研究论文和研究成果。仅以新加坡两年一度的国际CIM大会为例，最近几届的大会论文集中，计划和调度方面的研究均占相当一部分。

    制造过程的计划和调度的研究方面虽然已取得大量研究成果，但由于制造过程的复杂性和随机性，使得能进入实用化的特别是适用面较大的研究成果很少，大量研究还有待于进一步深化。

   2.5 柔性制造技术的研究向着深度和广义发展

    一提到柔性制造技术，人们往往首先想到柔性制造系统FMS。最早的FMS是1967年由英国Molins公司研制的“System 24”，至今已有30余年历史。目前FMS已在发达国家广泛应用。虽然FMS的研究已有较长历史，但由于其复杂性和不断地发展，至今仍有大量学者对此进行研究。目前的研究主要围绕FMS的系统结构、控制、管理和优化运行在进行。

    柔性制造系统FMS虽然具有自动化程度高和运行效率高等优点，但由于其不仅注重信息流的集成，也特别强调物料流的集成与自动化，物流自动化设备投资在整个FMS的投资中占有相当大的比重，且FMS的运行可靠性在很大程度上依赖于物流自动化设备的正常运行，因此FMS也具有投资大、见效慢和可靠性相对较差等不足。

    DNC技术近年来得到了很大发展。早期的DNC是指Distributed numerical control，即计算机直接数控。目前我们说的DNC包括两种情况：一是为计算机直接数控，另一指是Direct numerical control，即分布式数控。本文所说的DNC主要指后者。DNC(分布式数控)强调信息的集成与信息流的自动化，物料流的控制与执行可大量介入人机交互。相对FMS来说，DNC具有投资小、见效快、柔性好和可靠性高等特点，因而近年来的研究非常活跃。柔性制造技术的基础是数控。数控技术虽然已有40多年历史，但至今仍在不断完善和发展。一些新的数控系统在不断涌现。

   2.6 适应现代生产模式的制造环境的研究正在兴起

    当前，及时制生产(Just in time)、并行工程(Concurrent engineering)、精良生产(Lean production)、敏捷制造(Agile manufacturing)等现代制造模式的提出和研究推动了制造自动化技术研究和应用的发展，以适应现代制造模式应用的需要。

    例如：围绕敏捷制造这一21世纪占主导地位的制造模式的研究，对制造自动化系统中的敏捷制造问题的研究越来越受到重视。主要问题包括敏捷制造模式下的制造自动化系统体系结构、高效柔性制造系统的建模与重构、制造能力测量、评价与控制和制造加工过程的拟实制造等等。

    2.7 底层加工系统的智能化和集成化研究越来越活跃

    如目前世界上IMS计划中，提出了智能完备制造系统HMS(Holonic manufacturing system)，HMS是由智能完备单元复合而成；其底层设备具有开放、自律、合作、适应柔性、可靠、易集成和鲁棒性好等特性。另外，目前世界上刚刚出现的虚拟轴机床，变革了传统机床的工作原理，其性能上有许多独特优势，特别是有利于实现车间内各虚拟轴机床的控制和集成。又如快速原型制造(Rapid prototyping)是一种有利于实现集成制造的新技术，近年来的研究非常活跃。

(源自：中华机械网)