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現代光學制造技術范文第1篇

[關鍵詞]光學零件 加工技術 教學 實踐

[中圖分類號]G642.41 [文獻標識碼]A

“光學零件加工技術”課程是研究光學零件加工的理論和技術，主要內容包括光學零件制造原理與方法、制造設備和相關儀器、工藝裝備、光學材料、光學輔料以及工藝設計等內容。“光學零件加工技術”是一門理論與實踐結合密切的學科基礎課程，在光學制造人才培養過程中起著承上啟下的作用，是應用光學、物理光學等基礎課程和光電儀器設計、光電器件、光學檢測技術、光通訊等專業課程的重要聯接紐帶，又是光學設計、微制造技術等專業課程的基礎，是光學工程師和光電儀器工程師所必備的一門專業基礎知識。[1]

一、“光學零件加工技術”課程改革的緊迫性

“光學零件加工技術”這門課程相對冷門，學生們入學前對該課程知之甚少，學習起來顯得比較吃力。由于我國以前在光學方面相對比較落后，在光學加工的理論和實踐方面起步較晚，目前主要存在以下幾個問題：

（一）教材內容相對陳舊

我們所用教材編寫于20世紀90年代，由于當時技術水平的限制，缺少當今科學發展需要的新內容，課程的系統性、完整性較差，無法突出光學技術發展的方向。自從改革開放后，我國的光學加工工藝有了突飛猛進的發展，尤其是我國加入世貿組織以后，國外先進加工技術與先進設備不斷進入我國，而我們所用的教材還沒有及時反映這些新技術。

（二）授課過于死板

課程內容大多屬于定論的東西，或可以直接從理論推導出來的實例，不容置疑。對于實踐中經常遇見的現象，尤其是新技術在發展中出現的新論點，盡管實踐中屢有成功實例，但由于前人沒有定論而不敢涉及。缺乏對學生的啟發性，致使學生習慣于接受書本已有的結論。

（三）理論與實踐脫節

“光學零件加工技術”是實踐性很強的課程，如果教學中不與實踐相結合，學生就只能死記硬背書上的概念。其結果是，學生到了企業，幾乎全部從頭學習。因此，如何加強本課程的實踐教學，也是值得探索的問題。

二、課程改革思路

現代教學方法的突出特點是啟發式教學，即發揮教師的主導作用，充分調動學生學習積極性，尤其注意學生學習方法的研究，引導學生由苦學變樂學，由學會變會學。教法改革服從人才素質培養的需求，以提高教學質量為目標，課程教材應該有利于教育目標的實現。[2-3]因此教育改革的總目標應是構建有利于學生知識、能力、素質協調發展的整體優化的課程體系。優化的課程體系應促使人才從以下幾方面得到提高：

其一，創造性思維的培養。培養學生求同思維和求異思維的統一，綜合思維與發散思維的統一，抽象思維與邏輯思維的統一等。

其二，自學能力的增強。課程改革必須有利于大學生自學能力的提高，因為獨立思考是創新人才的必備條件之一。

其三，人格品質的塑造。大學生不僅要學會做事，更要學會做人。學校必需以服務社會為導向、以產業需求為中心，產學研結合，課程要努力培養學生的創造性品質。[4]

三、課程改革探索研究

本課程改革從三方面著手：一是教材改革；二是課堂教學改革；三是注重理論聯系實際。

（一）教材內容改革

（1）突出專業特性

新教材應突出專業特性。專業課程是使學生形成某種職業定向以及用較短的時間勝任某一專業領域工作的保證。專業賦予人們謀生的技能，是社會發展和人口發展都需要的生存與發展的手段。光學專業學生就業方向大致為：光電相關行業中的管理、銷售、技術管理、生產管理、關鍵崗位技術人員或生產骨干。

（2）重視基礎理論，強調新方法、新技術

基礎理論是理論學習和工程實踐的基礎。[5-6]基礎理論以以掌握概念、強化應用為重點，專業基礎知識強調針對性和實用性。去除原教材中低效率、落后的加工技術和方法，著重介紹新方法、新技術。

光學玻璃材料部分。光學玻璃是光學加工的主體。光學玻璃的物理性質和化學性質是決定光學工藝的重要因素，原教材對這部分介紹略顯單薄，對于從事與光學玻璃材料性質相關的研制生產工作，這些理論根本不夠。

冷加工部分。近些年，國內光學零件冷加工技術發展很快。古典法加工為主的逐漸被高速加工技術取代，對加工機理的理論部分，以前的教材略顯不足。在新教材中更多體現了實驗光學玻璃加工機理理論，以及從生產實踐中總結出來的實用工序間的匹配技術。以前由于沒有計算機，工藝編制和模具計算都相當麻煩而費時，新教材在這方面做出很大的改變，使用精確公式，學生可使用編程方法解決實踐中的計算問題。

實用資料。學生畢業后進入企業，除了要掌握技術，還有許多需要掌握的實用資料。企業為了競爭而重視質量。在光學行業，近年來國家已出臺了不少光學加工方面的標準，用以規范光學產品的質量。這些資料以前教材未曾涉獵，新教材在這方面有相應介紹。

特種工藝。為適應經濟的發展和地方特色的不斷變化，課程的內容也應緊跟光電企業發展主流，將實際生產中的新知識、新技術、新工藝、新方法不斷充實到教學內容中去。為此，教材中選用適度超前的內容。如光學晶體、光學纖維、梯度折射透鏡及非球面的加工、超光滑表面加工技術等。

（二）理論教學手段改革

結合光學零件加工技術課程的實踐性強、涉及學科較多、重點難把握等特點，課程采用了實物教學法、實例討論式教學法和研究型教學法相結合的靈活多樣的教學方法。

（1）實物教學法

將光學零件或相關材、輔料等實物引入課堂教學，如透鏡、棱鏡、反射鏡、磨具、磨料等，教師將實物與授課內容結合起來，可以很好地將一些抽象的概念以簡單形象的形式展示出來。

（2）討論式教學法

教師有意識地給出與教學內容相關的實例，啟發學生思考問題。比如講到具如拋光工藝時，提出為了得到光學鏡面，如何選擇工裝夾具、磨料以及其它工藝參數等問題，通過具體問題引導啟發學生思考，使學生在思考、討論和解決問題的過程中逐步了解和掌握主要工序、加工原理、工藝參數以及所涉及的材輔料、加工設備、檢測儀器等。

（3）研究型教學方法

將一些與課程內容有關的實際科研問題帶入課堂，培養學生的創新思維能力。例如在學習高精度平面的加工技術時，將超光滑表面光學零件的加工技術作為科研問題帶給學生，指出如何得到超光滑表面的光學零件、如何測量如此高要求的面形和粗糙度等是當前研究的熱點問題，指導學生分析關鍵問題所在以及解決的問題的思路，讓學生開動腦筋，發揮他們的聰明才智。[7]這些教學方法使學生認識到自己學習的知識與最新的高科技是息息相關的，還有很多高技術的實際問題需要現在所學習的知識去解決，從而激發了學習的積極性。

（4）信息技術手段在教學中應用

針對“光學零件加工技術”課程實踐性強的特點，將多媒體教學課件和網絡課件全面用于課堂教學。多媒體教學課件包括現場錄像、三維動畫、圖片、聲音解說、文本，徹底地將復雜的光學零件加工過程或概念生動、形象地表現出來，使授課內容變得生動、豐富、活潑，學生可以更直觀地理解教學內容，極大地激發學生的學習興趣，收到良好的教學效果。網絡課件可將與課程有關的教學課件、習題和習題答案、實驗指導均上網，并啟用了網上答疑、討論、在線測試、網上提交作業等功能，學生可以在課外自主學習。[8]

（5）作業、考試等教改舉措

為了更加合理的考核學生，培養學生平時自覺學習的良好習慣，采用將學生平時成績納入到最后的考核。按照理論知識、動手能力、創新素質并重的培養目標，課程考核采用理論考試成績+平時作業+課堂表現+實驗成績=100分來進行考核與評價。

（三）加強實踐教學環節

“光學零件加工技術”課程的課堂講授與加工實踐是相輔相成的。改革不僅要改革教材，實驗和實習也是相當重要的環節。授課與加工實驗應穿行，使學生學到立體的知識。因此，與教材相配套的實驗設置也是本課程教材改革的一大內容。建立功能齊全的光學工藝實踐教學體系，拓寬學校與企業的聯系渠道。密切學校與更多企業的合作，充分發揮企業作為專業實習基地的作用，并選聘經驗豐富、能力突出的企業工程技術人員作為指導教師。[9]課程制定了與本課程相關的實踐教學活動原則：認知實驗與實習相結合，綜合實驗與理論課程相結合，選修實驗與課外實踐活動相結合，工程創新能力訓練與畢業設計相結合，具體關系如下圖。

（1）認知實驗與實習相結合，感知光學零件制造工藝特點

學生需要在課程老師的指導下，完成平面、球面光學零件的全部加工過程，包括下料、銑磨、精磨、拋光、定心磨邊、鍍膜等加工過程和相應的光學零件加工過程中的檢驗實驗。主要目的是幫助學生了解光學零件加工基本流程、使用設備和儀器的結構和功能、基本裝置功能、進行動手能力訓練。

（2）綜合實驗與理論課程相結合，深入了解課程內涵

經過生產實習環節，學生熟悉了光學零件制造工藝全過程，對于光學零件制造過程中所涉及到的裝備原理和功能也有了初步了解。隨著理論課程的進行，學生進一步了解了光學零件加工工藝過程中對零件精度控制機理和加工制造原理和方法。

（3）選修實驗與課外實踐活動相結合，延續課程工程實踐訓練

為彌補課程學時的限制，充分利用實驗室的優質資源，通過教學研究的方式探索了面向本科生開設選修實驗的可行性，并制定選修實驗開設條例，鼓勵學有余力的學生在課外時間進入實驗室繼續深入進行與課程相關的研究型實驗。[10]

（4）畢業設計與工程創新能力訓練相結合，強化工程能力訓練

在畢業設計過程中，注意在學課程內容的基礎上，引導學生借鑒國內外先進經驗，進行開拓性科研實驗，從而達到強化光學零件制造工程能力綜合訓練目的。

結論

通過對課程的全面改革及方案實施，使教材內容充實、新穎，形成一套針對本科生的完整光學加工理論體系；在理論教學中，學生的積極性、主動性明顯提高，分析解決問題的能力增強，尤其研究型教學方法使學生得到更多實際鍛煉，培養了學生的動手能力和創新精神；實踐環節中，認知實驗與實習相結合、綜合實驗與理論課程相結合、選修實驗與課外實踐活動相結合、畢業設計與工程創新能力訓練相結合方法方式，幫助學生感知光學零件制造工藝特點，為學生進行光學零件工藝學課程學習奠定了基礎，有助于學生深入理解課程內涵，并達到了強化光學零件制造工程能力綜合訓練的目的。

教研課題：精密刻劃技術課程教學內容、方法改革研究與實踐（201022320）

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現代光學制造技術范文第2篇

關鍵詞： 共形光學； 整流罩； 二次曲面； 像差

中圖分類號： O435.2； O439文獻標識碼： A文章編號： 1673-5048（2016）01-0050-05

Abstract： Take the ellipsoidal domes， parabolic domes and hyperbolic surface domes with draw ratio of 1， refractive index of 2.25， thickness of 4 mm as subjects to research the aberration characteristics of conicoidal conformal domes. In order to deep get the influence of objective field of view and instantaneous field of view on the aberration generated from conformal domes， the hemi spherical domes and defocused hemi spherical domes are modeled for reference， and the aberration characteristics and variation law of the five kinds of basic conformal domes are obtained. The research and results establish foundation for the followup study of optimal surface configuration and aberration correction method of conformal domes.

Key words： conformal optics； domes； conicoidal surface； aberrations

0引言

長期以來， 導引頭整流罩都是以半球形整流罩為主。 半球形整流罩產生少量像差且易于校正， 其加工及檢測也極為方便。 然而， 裝配半球形整流罩的導彈在高速飛行時， 會產生很大的空氣阻力系數以及嚴重的氣動加熱效應， 導致整流罩破裂。

因此現代光學整流罩的設計需要同時兼顧空氣動

力學效應和光學系統的成像質量。 共形整流罩就是在這樣的背景下提出的， 以減小空氣阻力系數為主， 增強光學成像質量為輔， 很好地滿足了現代導彈光學整流罩的設計要求， 成為現代整流罩技術中的研究熱點[1-11]。

對于目前光學制造與檢測工藝水平來說， 二次曲面光學整流罩的加工及檢測技術已較為成熟。 橢球整流罩具有相對較好的光學成像質量， 一直是共形光學技術的研究熱點[12-14]， 但它并不具有最佳的空氣動力學結構， 其空氣阻力系數要遠遠大于拋物面整流罩和雙曲面整流罩。 然而， 到目前為止針對拋物面和雙曲面整流罩結構的研究卻很少， 因為拋物面和雙曲面整流罩產生大量的像差， 且難以校正[15]。 為了促進共形光學技術的發展， 在著重分析二次曲面共形整流罩的像差特性的同時，

建立了球形整流罩與離焦的球形整流罩模型進行類比， 進而總結共形整流罩所引入像差的變化特性。

1模型的建立與像差特性分析

由于共形光學整流罩在非零目標視場下并不具有旋轉對稱性， 因此傳統的賽德像差理論就無法評價其光學系統的成像質量。 本文主要通過分析在系統出瞳處澤尼克像差系數隨視場的變化來定量評價共形光學系統的成像質量。 利用一個理想光學系統代替整流罩后方實際成像系統來研究由整流罩所引入像差的特性。 共形光學系統瞬時視場為2°， 整流罩厚度為4 mm， 材料選擇ZnS， 光譜范圍為3～5 μm。

1.1半球形整流罩像差特性

半球形整流罩光學系統如圖1所示。 其外表面與內表面的面形一致， 外表面口徑為180 mm， 整流罩為4 mm等厚度結構， 萬向架回轉中心位于整流罩球心處。 當光學系統掃描時， 各目標視場下半球形整流罩具有相同的面形。

基于澤尼克像差理論將入射波前在光學系統出瞳處進行分解， 利用澤尼克系數表示像差的大小， 進而得到半球形整流罩光學系統三階澤尼克像差曲線如圖2所示。 不同目標視場下， 半球形整流罩三階像差恒定不變。 瞬時視場下， 半球形整流罩像散和彗差如圖3（a）～（b）所示， 不同瞬時視場下， 半球形整流罩像差變化較小。

會利用其旋轉對稱性， 但是實際上完美的旋轉對稱結構并不存在， 因此本節對離焦的半球形整流罩進行研究， 對共形光學系統設計具有一定的指導意義。 將理想透鏡沿光軸方向移動20 mm， 變化后的離焦半球形整流罩光學系統如圖4所示。

采用相同的方法， 得到離焦半球形整流罩三階澤尼克像差曲線如圖5所示。 從圖中可以看出， 目標視場不同， 像差大小發生變化。

在0°目標視場下的離焦半球形整流罩像散和彗差見圖6（a）～（b）， 可以看出整個系統所引入的像差很小， 這與半球形整流罩是一致的。 在40°目標視場下的離焦半球形整流罩像散和彗差見圖7（a）～（b）， 當萬向架旋轉40°時， 系統像差很大， 嚴重影響了光學系統成像質量， 因此像差必須被校正。

1.3橢球形整流罩像差特性

橢球形整流罩光學系統結構如圖8所示。 其長徑比為2， 外表面口徑為180 mm， 厚度為4 mm。

橢球形整流罩三階澤尼克像差曲線如圖9所示。 與離焦半球形整流罩相似， 像散和彗差隨著目標視場的變化也發生變化。 其中像散隨目標視場

的變化， 從0°緩慢變大， 在10°視場左右開始減小， 然后再次增大， 且變化明顯。 與離焦半球形整流罩一致， 橢球形整流罩所產生的彗差也很小， 隨著目標視場的增加， 其變化并不明顯。 對于0°目標視場附近， 橢球形整流罩所引入的像差基本不變， 在小視場范圍內橢球形整流罩頂點附近可以近似看成一個球面， 具有旋轉對稱性， 其所引入的像差變化規律與半球形對稱結構整流罩一致。 當目標視場逐漸變大時， 橢球形整流罩的旋轉對稱性被

破壞， 由球面元件變成柱面元件， 進而引入嚴重的動態像差。 這就是共形光學系統的基本像差特性。

在0°目標視場下的橢球形整流罩像散和彗差如圖10（a）～（b）所示， 圖中三階像散和慧差基本在0°附近震蕩， 變化很小。 在40°目標視場下的橢球形整流罩像散和彗差見圖11（a）～（b）， 當目標

視場增大到40°時， 彗差的變化并不明顯， 而像散的變化卻非常劇烈， 這與離焦結構的半球形整流罩所得到的結論是基本一致的。

1.4拋物面整流罩像差特性

建立的拋物面整流罩光學系統如圖12所示， 該系統與橢球形整流罩具有相同的光學參數。

拋物面整流罩三階澤尼克像差曲線如圖13所示。 圖中， 拋物面整流罩所引入的動態像差更為劇烈。 相對于橢球形整流罩而言， 像散和彗差的變化趨勢相似， 然而像差的P-V值較大。

在0°目標視場下， 拋物面整流罩像散和彗差如圖14（a）～（b）所示， 其與離焦的半球形整流罩和橢球形整流罩像差變化趨勢相同。 不同之處在

于， 隨著瞬時視場增大， 拋物面整流罩像散和彗差變化更加劇烈。 在40°目標視場下， 拋物面整流罩像散和彗差如圖15（a）～（b）所示， 從圖中可以看出， 系統的像散和彗差隨著瞬時視場的增大基本保持不變。

1.5雙曲面整流罩像差特性

建立的雙曲面整流罩結構見圖16， 得到的雙曲面整流罩三階澤尼克像差曲線如圖17所示。

從圖17中可以看出， 在所有二次曲面結構的共形整流罩中， 雙曲面整流罩所引入的動態像差最大。 像散和彗差的P-V值大約為拋物面整流罩和橢球形整流罩的2倍左右。 像散系數在目標視場為0°時， 其值也為0。 隨著目標視場的增加， 像散逐漸變大且數值為正， 在10°左右時達到峰值為正向最大， 當目標視場達到40°時， 其大小達到谷值為逆向最大。 彗差與像散的變化規律基本一致， 三

階球差系數相對于其他二次曲面面型的整流罩的變化也是更大的。 然而隨著目標視場的增加， 各種像差的變化也趨于穩定， 基本保持不變。

2結論

通過對不同二次曲面整流罩模型的三階澤尼克像差和視場圖的分析， 以具有旋轉對稱結構的半球形整流罩和離焦半球形整流罩為標準， 將二次曲面共形整流罩像差變化規律歸納為以下四點：

（1） 二次曲面光學整流罩、 離焦半球形整流罩等不具有旋轉對稱結構的整流罩， 都會引入隨目標視場變化而動態變化的像差；

（2） 離焦半球形整流罩、 橢球形整流罩、 拋物面整流罩和雙曲面整流罩， 在相同條件下， 隨著整流罩頂點曲面半徑的減小， 引入的像差逐漸增大；

（3） 當目標視場為0°時， 與視場有關的像差隨著瞬時視場的增加迅速變大， 然而隨著目標視場的增加， 這種變化趨于緩慢。 當目標視場到達40°時， 與視場有關的像差如像散、 彗差隨著瞬時視場的增加基本保持不變。

（4） 與視場有關的像差隨著目標視場的增加逐漸增加， 當到達波峰值即正向極大值后， 逐漸減小， 到達波谷即逆向極大值。

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現代光學制造技術范文第3篇

【關鍵詞】制造技術；生產模式；柔性；信息；對策

隨著科學技術的飛速發展和市場競爭日益激烈，越來越多的制造企業開始將大量的人力、財力和物力投入到先進的制造技術和先進的制造模式的研究和實施策略之中。改革開放以來，我國制造科學技術有日新月異的變化和發展，確立了社會主義市場經濟體制，但與先進的國家相比仍有一定差距，為了迎接新的挑戰，必須認清制造技術的發展趨勢，縮短與先進國家的差距，使我國的產品上質量、上效率、上品種和上水平，以增強市場競爭力，因此，對制造技術及制造模式的研究和實施是擺在我們面前刻不容緩的重要任務，以實現我國機械制造業跨入世界先進行列。

一、機械制造業的發展趨勢

先進的制造業是將物料、能源、設備、資金、技術、信息和人力等制造資源通過先進的制造技術、先進的管理技術和先進的制造過程轉變成人類需求產品的行業。行業追求的目標是：高質量、高效率、高柔性、低成本、低勞動力、低消耗、品種多和規格全的產品，因此， 21世紀的機械制造技術的發展趨勢體現在以下幾個方面：

（一）精密化

精密加工、特種加工、超精密加工技術、微型機械是現代化機械制造技術發展的方向之一。精密和超精密加工技術包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復合加工(如機械化學研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領域。超精密加工技術己向納米(l nm=10-3μm)技術發展。納米技術己在納米機械學、納米電子學和納米材料技術得到了應用。因此，它促進了機械科學、光學科學、測量科學和電子科學的發展。

（二）自動化

自動化技術自20世紀初出現以后，經歷了由剛性自動化向柔性自動化的發展過程，自動化技術的成功應用，不但提高了效率，保證了產品質量，還可以代替人去完成危險場合的工作。對于批量較大的生產自動化，可通過機床自動化改裝、應用自動機床、專用組合機床、自動生產線來完成。小批量生產自動化可通過NC、MC、CAM、FMS、CIM、IMS等來完成。在未來的自動化技術實施過程中，將更加重視人在自動化系統中的作用。

（三）信息化

信息、物質和能量是制造系統的三要素。產品制造過程中的信息投入，己成為決定產品成本的主要因素。制造過程的實質是對制造過程中各種信息資源的采集、輸入、加工和處理過程，最終形成的產品可看作是信息的物質表現，因此可以把信息看作是一種產業，包括在制造之中。為此一些企業開始利用網絡技術、計算機聯網、信息高速公路、衛星傳遞數據等實現異地生產。使生產分散網絡化，以適應高柔性生產的需要。

（四）柔性化

隨著科學技術的飛速發展和人民生活水平不斷提高，促使產品更新換代的速度不斷加快，這就要求現代企業必須具備一定的生產柔性來滿足市場多變的需要。所謂柔性，是指一個制造系統適應各種生產條件變化的能力，它與系統方案、人員和設備有關。系統方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人員能保證加工任務，完成數量和時間要求的適應能力。設備柔性是指機床能在短期內適應新零件的加工能力。

（五）集成化

集成是綜合自動化的一個重要特征。集成的作用是將原來獨立運行的多個單元系統集成一個能協調工作的和功能更強的新系統。集成不是簡單的連接，是經過統一規劃設計，分析原單元系統的作用和相互關系并進行優化重組而實現的。集成化的目的是實現制造企業的功能集成，功能集成要借助現代管理技術、計算機技術、自動化技術和信息技術實現技術集成，同時還要強調人的集成，由于系統中不可能沒有人，系統運行的效果與企業經營思想、運行機制、管理模式都與人有關，因此在技術上集成的同時，還應強調管理與人的集成。

（六）智能化

智能化是制造技術的發展趨勢之一。智能制造技術(IMT)是將人工智能融入制造過程的各個環節，在整個制造過程中貫徹智力活動，使系統柔性的方式集成起來，通過模擬人類專家的智能活動，取代或延伸制造系統中的部分腦力勞動，在制造過程中系統能自動監測其運行狀態，在受到外界干擾或內部激勵能自動調整其參數，以達到最佳狀態和具備自組織能力。

二、先進的制造模式

機械制造業發展趨勢表明，只有采用先進的制造技術并能實施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趨勢。制造模式是指企業體制、經營、管理、生產組織和技術系統的形態和運作模式。

（一）精良生產(LP)與獨立制造島(AMI)

20世紀90年代美國麻省理工學院(MIT)提出精良生產(LP)概念。它的特征是：（1）重視客戶需求，以最快的速度和適宜的價格提供質量優良的適銷新產品去占領市場，并向客戶提供優質服務。（2）重視人的作用，強調一專多能，推行小組自治工作制，賦予每個工段有一定的獨立自主權，運行企業文化。（3）精簡一切生產中不創造價值的工作，減少管理層次，精簡組織結構，簡化產品開發過程和生產過程，減少非生產費用，強調一體化質量保證。（4）精益求精、持續不斷的改進生產、降低成本、零廢品、零庫存和產品品種多樣化。

獨立制造島是教授根據在引進先進技術的同時，必須改革生產組織的角度提出新的生產模式。獨立制造島的技術構思是：以GT為基礎，以NC機床為核心，強調信息流的自動化和以人為中心的生產模式，它的特征是：組織、人員和技術三者的有機集成，面向車間、權力下放、綜合治理，并以獲取經濟效益為主要目標。AMI是發展中國家走向工廠自動化的重要途徑，它的推廣對中國機械制造業轉向市場機制，參與國際競爭意義重大。

（二）敏捷制造與虛擬制造

美國通用汽車公司與里海大學于1988年提出了敏捷制造(AM)，AM是在不可預測的持續變化的競爭環境中取得繁榮成長，并具有能對客戶需求的產品和服務驅動市場做出迅速響應的生產模式。AM的特征是：（1）制造資源的集成性，企業間聯作集成。充分發揮各企業的長處，針對限定市場的目標要求共同合作完成任務。（2）具有需求響應的快捷性和高度的制造柔性。制造柔性是指制造企業對市場要求迅速轉產和能實現產品多品種變批量的快速制造。（3）充分發揮人的作用，不斷提高企業職工素質和教育水平，優化人機功能分配。

虛擬制造(VM)是國際上提出的新概念。VM與AM聯系密切。VM的特征是：當市場新的機遇出現時，組織幾個有關公司聯作，把不同的公司，不同地點的工廠或車間重新組織協調工作。在運行之前必須分析組合是否最優，能否協調運行，以及投產后的效益和風險進行評估，這種聯作公司稱虛擬公司。虛擬公司在一定的環境和條件下通過虛擬制造系統運行，包括物理基礎、法律保障、社會環境和信息技術。因此研究開發虛擬制造技術(VMT)和虛擬制造系統(VMS)意義重大，美國稱AM為21世紀制造業發展戰略。

（三）集成制造與智能制造

美國哈林頓博士在“計算機和集成制造”一書中提出計算機和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心內容是：制造企業從市場預測、產品設計、加工制造、經營管理直至售后服務是一個不可分割的整體，需要統籌考慮。整個制造過程的實質是信息采集、傳遞和加工過程，最終生產的產品可看作是信息的物質表現。集成是CIM的核心，這種集成不僅是物的集成，更主要的是以信息集成為特征的技術集成和功能集成，計算機是集成的工具，計算機和輔助各單元技術是集成的基礎，信息交換是橋梁，信息共享是關鍵。集成的目的在于制造企業組織結構和運行方式的合理化和最優化，以提高企業對市場變化的動態響應速度，并追求最高整體效益和長期效益。

智能制造(IM)是美國出版研究IM和IMS書籍中首先提出的。它的特征是：在制造工業的各個環節的高度柔性與高度集成的方式，通過計算機和模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，旨在取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承與發展。

三、存在差距和實施策略

改革開放以來，通過技術改造和引進國外先進制造技術，使我國的制造工業有了長足的進步，但和先進國家相比還存在很大差距，表現在：技改投入相對不足，原有技術基礎和研究開發能力薄弱，制造業產品落后，技術水平低，信息含量少，更新換代慢，以及市場營銷、經營管理、人才素質相對落后，缺乏國際競爭能力。面對這樣形勢，發展先進制造技術、實施先進的制造模式已經到了刻不容緩的地步。為了使我國的制造業站在世界先進行列，必須采取相適應的措施和策略。

（一）人才是關鍵。發展和推廣先進的制造技術、實施先進的制造模式人才是關鍵。我國是社會主義市場經濟體制，研究先進制造技術和先進的生產模式其根本目的是制造出有競爭力的產品去占領國內市場和國際市場，科技人員必須強化市場意識，因此人才的培養要注意市場導向。要有產業觀念、企業觀念、信息觀念、競爭觀念和效益觀念。科技人員要懂得市場營銷、經營管理和經濟法。要拓寬學科領域，更新教育內容與方法，培養一支了解和掌握機械工程科學的前沿技術人才，加速先進制造技術的推廣和實施，為市場經濟服務。

（二）加強政策與法規建設， 建立強有力的宏觀調控機制。在市場經濟環境下，國家仍應制訂科學的制造產業規劃和制造技術進步的總體規劃，以及相應的法規政策。避免重復建設、重復生產和重復引進的事情發生，要盡可能減少和避免市場盲目競爭造成的損失。

（三）發展適應我國國情的生產模式。對于一些先進的制造技術和先進的制造模式，要根據我國現實存在的技術水平和能力向前發展，避免盲目的追求目前實施有一定困難的理想的先進科學制造技術。目前要積極發展適應我國國情的制造模式。

（四）建立與發展我國自主的 NC、MC、CAD、CAM、FMS、CAT、CIM、IMS等制造自動化單元技術，結合實際情況實現與現有成熟技術的有效結合。同時要有組織有計劃的引進先進制造技術進行消化和吸收。對于引進的并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、精良生產(LP)、智能制造( IM)等先進制造模式要根據它們的技術構思和特征開發創新成適合我國國情的生產模式，(如獨立制造島)以使企業適應市場經濟的需要。

現代光學制造技術范文第4篇

【關鍵詞】貴金屬；發展前景；應用

一、引言

隨著近代工業的發展和科學技術的進步，資源相對短缺的貴金屬逐步成為工業和先進技術不可缺少的關鍵支撐材料，被稱為“現代工業維他命”。貴金屬主要包括鈀、鉑、銥、鋨、銠、釕、金、銀八個元素。其中，以鉑為代表的鉑、銥、釕、鋨、鈀、銠六個元素又被稱為鉑族金屬，鉑金屬對于國家安全的保障性資源有著密切相關的聯系，它大量用于國家武器裝備中高精度、高穩定和關鍵部件使用，也廣泛應用于工業領域的高新技術行業，近年來，我國現代化科技技術的發展對于貴金屬材料的需求量越來越大，目前的貴金屬市場已無法滿足需求，急需發展我國貴金屬行業市場。

二、貴金屬行業的發展前景

（一）向產業上游延伸，貴金屬資源可以循環利用

面對貴金屬產量需求的逐年增加而導致不可再生資源的減少，全球各國也加大了對貴金屬儲備，如表1各國的黃金儲備情況，從表中可以看出，各國的黃金儲備變動小，另外外售的也逐年減低。因此面對不可再生資源的貴金屬，各國對貴金屬的可持續發展也逐漸日益重視，同時殘礦的回收和廢料回收產業所帶來的巨大經濟效益凸顯出來。貴金屬由于自身獨特的物理和化學特性使之作為現代工業發展的和國防建設的重要材料，并廣泛應用于各個領域，但是由于儲量有限，生產困難，產量不高，價格上漲等，使得越來越多的國家重視貴金屬前景的發展。目前美國的電子垃圾處理企業年利潤已達2500萬～3000萬美元。據統計研究分析，開采1噸銀大約需要30萬元的費用，回收1噸銀僅1萬元；開采1盎司金需要250～300美元，回收1盎司金僅需100美元；回收舊手機中的廢電池1噸，就可以提煉出100克黃金，而普通的含金礦石（沙）每噸只能提出幾克金，多者不超過幾十克金。

序號 國家 2013年數量（噸） 相比2012年的變動 黃金占外匯儲備百分百%

1. 美國 8133.5 0 76.9

2. 德國 3396.3 -4.7 74.2

3. 國際貨幣基金組織 2814.1 0.1 -

4. 意大利 2451.8 0 73.9

5. 法國 2435.8 0 73.7

6. 中國 1054.1 0 1.8

7. 瑞士 1040.1 0 16.8

8. 俄羅斯 873.6 36.9 9.6

9. 日本 765.2 0 3.3

10. 荷蘭 612.5 0 63.0

（二）現代科學技術的進步和發展，對貴金屬的需求

貴金屬的應用領域廣泛，加上可再生資源的緣故，各國都加大了對貴金屬的儲量。我國從事貴金屬研究和加工的企業不多，大多數企業產品品種單一、創新能力差、競爭力弱。作為我國貴金屬研究和加工龍頭企業的貴研鉑業股份公司，年銷售額達15億元。但據貴研鉑業公司董事長汪云曙介紹，貴研鉑業公司規模雖然在全球貴金屬專業公司中排名第五位，可與排名前四位的跨國公司相比，經濟規模相差幾十倍甚至上百倍。目前我國高端工業產品用貴金屬制品主要依靠進口，貴金屬跨國公司控制了中國70%以上的貴金屬市場份額。因此在中國無論是貴金屬的投資儲備需求，還是實際的應用需求，其發展前景是十分誘人的，未來的中國會保持著全球最大的貴金屬的消費和進口國，這個是不會改變的。

（三）拓展下游產業，以科技研發為支撐，把成熟產品產業化

在某些傳統應用領域中，對于貴金屬的需求會隨著這些產業的興衰而出現波動，甚至出現行業淘汰，比如相機用膠卷。科技的進步和發展，使傳統產業發生劇烈的變遷，供應狀況發生變動，導致貴金屬價格出現劇烈波動。我們可以在傳統產業的創新和轉型中，把貴金屬作為首選材料，用科學先進的手段和工藝，發揮貴金屬的特性。比如白銀進入了太陽能，光伏產業等。

三、貴金屬行業的應用

（一）廢舊貴金屬的回收，資源循環利用

隨著我國進入電子產品的時代，目前報廢的電子產品越來越多，從2003年開始我國至少500萬臺電視機、400萬臺冰箱、600萬臺洗衣機要報廢。手機、電腦的消費也增加，其更新速度遠高于家電，平均每年增加1000萬臺就有500萬臺進入淘汰。如果不對這些廢舊重金屬進行回收，環境污染，可用資源的不斷減少，將阻礙我國科學技術的進步。1T的廢電池回收后可從中提煉出100g黃金，而普通的含金礦石（砂）每噸只能提出5g到幾十克，故舊手機相當于高于金礦石。廢舊電池中的金、銀、鈀等物質為貴金屬提供了很好的回收機會，回收工藝難度大，投資資金大。

（二）貴金屬在醫用上的應用

雖然貴金屬材料在國防建設和國民經濟中很少被報道，但是它本身具有的獨特的抗腐蝕性、生理上的無毒性、良好的延展性及生物相容性，在醫療上的應用也越來越重要。比如牙科領域的應用，根據材料功能的劃分，可以分為變形合金、汞齊合金、鑄造合金和磁性合金等，其中汞齊合金和鑄造合金是牙科的主要兩大類牙用貴金屬材料。合金中化學成分中的貴金屬總量按標準規定需≥25%；針療用針基本都是用貴金屬合金制作的，可以分為金針、銀針和硬針，不同的材料有不同的針療效果；醫用電子器材電極材料，用電極材料植入體內或體外，大約有30-40中貴金屬材料在生物醫學領域的應用得到了很大的發展。最近的肺癌、食道癌治療中也有不少藥物含有順鉑，并繼順鉑之后，有希望的第二代抗癌藥物的研發，如碳鉑療效與順鉑相當，毒性小，并開始用于臨床。

（三）貴金屬在我國國防安全中的應用

從2008年開始，我國的鉑族金屬的消費量是成為全球第二位，僅次于歐盟，超過了美國，鉑族金屬是直接關系國家的安全保障資源，用于各種武器裝備的高穩定、高精度和使用條件苛刻的關鍵部件，比如在航空航天、航海工業和軍工用精密儀器中通常使用的彈簧片、膜盒、張絲、導電游絲、軸尖等元件，這些元件需要用貴金屬彈性材料制作，利用貴金屬材料具有高溫抗腐蝕性、高可靠性、高精度和長的使用壽命，使用的貴金屬材料是鉑基和鈀幕彈性合金，如Pt-20Ag，Pt-（20-30）Pd-1OAg以及Pd-Au系和Au-Pd-Mo-Al等合金。另外在我國的“兩彈一星”、探月工程和大飛機工程等200余國防軍工重要工程中都大量應用了貴金屬材料。

四、結論

貴金屬在21世紀發展應用并展現的良好前景，已成為我國目前的重要研究對象之一。金屬應用極廣，在高新技術的發展中處于重要地位。對著科學技術的發展，其應用領域和用途還會擴大，起越來越重要的作用。

參考文獻

現代光學制造技術范文第5篇

當今的時代仍然是以強凌弱，以富欺貧的時代，政治上冷戰轉到經濟上熱戰，綜合國力的競爭，主要是經濟實力、市場的競爭，是科技水平、產品質量、價格的競爭關鍵，是人才的競爭。誰擁有優秀的人才就發達，成為強者。現在發達國家正在利用他們經濟優勢爭奪發展中國家優秀人才，增強其競爭實力。我國是發展中國家，教育經費投入不足，人才缺乏，優秀人才更是寶貝。經不起優秀人才大量流失的折騰，因此我們在討論人才素質教育的時候，首先要研究跨世紀人才如何培養，不僅是培養出大量優秀人才，還要留住人才，用好人才，尊重知識，尊重人才，使各類人才有用武之地，有創造發明的工作條件，他們中大多數會扎根國內。許多出國深造的學子，也會身在他國胸懷祖國，學成之后回歸祖國，報效祖國。

二、重視思想品德素質教育

德育是人的靈魂塑造，是人的意志、意識、意念……培養，一句話是造就什么人的問題。德育是一切素質教育之首。一個專家、學者固然要知識淵博，技術精湛，但首先應有堅定正確的政治方向，是愛國者，熱愛社會主義祖國，以建設有中國特色社會主義為己任，先天下之憂而憂，后天下之樂而樂，經風雨見世面，像寒冬里松柏挺立在祖國熱土上，像黃牛一樣善于奉獻，不善于索取，像李四光、鄧稼先、蔣筑英……給祖國和人民留下光輝業績和永久的記念。德育是系統工作，國家、教育部門要管，學校、老師、家長要管，全社會都要管，共建一個育人育德的良好環境，讓學生們健康成長。在改革開放取得成功之際，經濟騰飛，人民安居樂業之時，環境也受到了污染，拜金主義，嬌、奢、、逸等形形丑陋行為、惡習又在一些地方泛濫。爭奪下一代的斗爭正在激烈進行之中。黨和國家明察秋毫，在兩手抓，兩手都要硬的思想指導下，抓了“五個一工程”，愛國主義教育，革命英雄主義教育;抓了反腐倡廉，掃黃禁毒，掃除了一些害人蟲、丑惡行為與惡習，環境得到初步治理。但是必須堅持下去，持之以恒，加大打擊力度，才能保持精神文明建設象經濟建設一樣年年有進步，歲歲有發展，現在張家港式精神文明建設在全國已掀起波浪，學習張家港精神將使神州大地普開文明之花，中國將成為21世紀的少精神污染、少精神公害的風水寶地，使中華民族文明史在世界再度輝煌。就學校而言，更應當下大力氣建好育人的小環境:在抓好兩課教育的同時，建好校風、學風、班風、文風;建好師德、學德與品德;建好一支又紅又專教書育人，為人師表的育人園丁隊伍，在辛勤園丁的默默耕耘下，勤修剪多滋潤，苗禾才能茁壯，桃李才會滿天下。造就一代新人，青出于蘭勝于蘭。學生在人生觀、價值觀、道德觀形成的過程中受家庭影響是很深的，家長不能把子女看作私有財產，要把望子成龍的殷切心情轉化為育子成才的動力，與培養接班人聯系起來，與國家建設發展聯系起來，把父母慈愛之心放在精心培育上，要愛之有方，愛在內心，讓子女苦其心志，勞其筋骨，空乏其身，行拂亂其所為，所以動心忍性，增益其所不能。那么子女得到的不僅是父母的愛心，而更多的是師長式教誨之恩。如果國家一社會一學校一家庭組成一個育人系統工程，大家同心同德為培養社會主義事業接班人嘔心瀝血，我們國家將后繼有人，形成一個長江后浪推前浪，一浪更比一浪高的局面。我們國家擁有一大批又紅又專高級工程技術人才，我們的國家必將興旺發達。

三、加強智能素質教育和投入

智育是素質教育的中心，是教學質量高低的主要指標，是人們最關心的事。一般來說智育由知識結構和能力結構組成。知識和能力來源于理論和實踐，來源于學校教學過程，來源于社會實踐，來源于工作實踐。學校教學是主體，是傳授知識培養能力的主要場所，是知識的源頭，是能力培養基地。學校如何面向未來，面向經濟建設培養新型復合型人才是工程教育界熱門話題。隨著科學技術的進步和發展，特別是微電子技術及信息科學的發展，傳統的機械產品結構和內涵發生根本變革，從單一的機械結構轉化為機、電、光等多種技術結合的綜合體，國家有關部門已把機電一體化列為機械產品的科研方向，并規定新產品必須是機電一體化產品。借此來推動機械產品的技術革命。傳統的機械學科人才的知識結構和能力結構已不再適應時展。精密機械工程專業〔‘，](機械電子工程專業)經過十幾年的探索，已經提出一種機電光相結合的人才培養方案:以機械為主體，光電為系統，通過光電構成精密機械的測控系統，實現系統的精密化、自動化、智能化。因此要求學生具有扎實的數學、物理、外語基礎，具有寬廣的機械學、光學、電子學與測控方面的專業基礎;具有現代化必需的專業知識。能從事機、電、光緊密結合的精密機械系統和精密測控儀器系統的設計、研究、開發。為實現上述目標，知識結構和能力結構必須有合理的結構和比例。以機械電子工程專業為例，五年教學計劃〔3〕課程總學分為200學分，另加畢業論文26學分。其中公共基礎課(數、理、化、外、德、政、文管、體)為110學分，占55%;機、電、光綜合技術基礎課為80學分，占40%，其中機與電課程接近1比1;專業課只有10學分，占5%，除畢業論文外，實習、實驗、課程設計及大作業(小設計)約占40學分。從總體看，畢業生的基礎理論知識扎實，機、電、光綜合知識有一定深度和廣度，學生的適應能力，知識綜合運用能力，自學能力、創新能力……有顯著的改善，能適應科技進步發展，受到用人單位好評。但是從深層次看，各門課程之間缺乏相互結合與滲透，多數課程內容還比較陳舊，落后于科技水平，需要從現代機電光系統出發，推陳出新，加強相互滲透和聯系經典理論和知識要少而精，現論和知識要博而新，反映新老科學技術成就的有機結合。由于各方面投入不足、能力培養環節缺口很大，實驗設備陳舊落后，廠礦實習基地沒有保障，學校特別缺乏典型機電光一體化系統(設備)，供學生實驗、演練、分析，使學生獲取理論與實踐緊密結合的知識，能力培養已成為紙上談兵了。隨著計算機科學技術發展，在工程技術領域內已廣泛運用計算機進行輔助設計(CAD)、輔助制造(CAM)、輔助分析(CAE)，使設計研究工作現代化、科學化。現在多數學校在專業課教學階段由于無力購置計算機和軟件，計算機輔助設計、輔助制造尚處于初級階段。計算機輔助分析處于籌劃階段，在計算機應用教學水平方面與世界差距在擴大之中。所以投入不足是困擾我國教育的嚴重問題，是影響教育影響人才素質培養的關鍵。

四、結束語