现代光学制造技术

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现代光学制造技术范文第1篇

[关键词]光学零件 加工技术 教学 实践

[中图分类号]G642.41 [文献标识码]A

“光学零件加工技术”课程是研究光学零件加工的理论和技术，主要内容包括光学零件制造原理与方法、制造设备和相关仪器、工艺装备、光学材料、光学辅料以及工艺设计等内容。“光学零件加工技术”是一门理论与实践结合密切的学科基础课程，在光学制造人才培养过程中起着承上启下的作用，是应用光学、物理光学等基础课程和光电仪器设计、光电器件、光学检测技术、光通讯等专业课程的重要联接纽带，又是光学设计、微制造技术等专业课程的基础，是光学工程师和光电仪器工程师所必备的一门专业基础知识。[1]

一、“光学零件加工技术”课程改革的紧迫性

“光学零件加工技术”这门课程相对冷门，学生们入学前对该课程知之甚少，学习起来显得比较吃力。由于我国以前在光学方面相对比较落后，在光学加工的理论和实践方面起步较晚，目前主要存在以下几个问题：

（一）教材内容相对陈旧

我们所用教材编写于20世纪90年代，由于当时技术水平的限制，缺少当今科学发展需要的新内容，课程的系统性、完整性较差，无法突出光学技术发展的方向。自从改革开放后，我国的光学加工工艺有了突飞猛进的发展，尤其是我国加入世贸组织以后，国外先进加工技术与先进设备不断进入我国，而我们所用的教材还没有及时反映这些新技术。

（二）授课过于死板

课程内容大多属于定论的东西，或可以直接从理论推导出来的实例，不容置疑。对于实践中经常遇见的现象，尤其是新技术在发展中出现的新论点，尽管实践中屡有成功实例，但由于前人没有定论而不敢涉及。缺乏对学生的启发性，致使学生习惯于接受书本已有的结论。

（三）理论与实践脱节

“光学零件加工技术”是实践性很强的课程，如果教学中不与实践相结合，学生就只能死记硬背书上的概念。其结果是，学生到了企业，几乎全部从头学习。因此，如何加强本课程的实践教学，也是值得探索的问题。

二、课程改革思路

现代教学方法的突出特点是启发式教学，即发挥教师的主导作用，充分调动学生学习积极性，尤其注意学生学习方法的研究，引导学生由苦学变乐学，由学会变会学。教法改革服从人才素质培养的需求，以提高教学质量为目标，课程教材应该有利于教育目标的实现。[2-3]因此教育改革的总目标应是构建有利于学生知识、能力、素质协调发展的整体优化的课程体系。优化的课程体系应促使人才从以下几方面得到提高：

其一，创造性思维的培养。培养学生求同思维和求异思维的统一，综合思维与发散思维的统一，抽象思维与逻辑思维的统一等。

其二，自学能力的增强。课程改革必须有利于大学生自学能力的提高，因为独立思考是创新人才的必备条件之一。

其三，人格品质的塑造。大学生不仅要学会做事，更要学会做人。学校必需以服务社会为导向、以产业需求为中心，产学研结合，课程要努力培养学生的创造性品质。[4]

三、课程改革探索研究

本课程改革从三方面着手：一是教材改革；二是课堂教学改革；三是注重理论联系实际。

（一）教材内容改革

（1）突出专业特性

新教材应突出专业特性。专业课程是使学生形成某种职业定向以及用较短的时间胜任某一专业领域工作的保证。专业赋予人们谋生的技能，是社会发展和人口发展都需要的生存与发展的手段。光学专业学生就业方向大致为：光电相关行业中的管理、销售、技术管理、生产管理、关键岗位技术人员或生产骨干。

（2）重视基础理论，强调新方法、新技术

基础理论是理论学习和工程实践的基础。[5-6]基础理论以以掌握概念、强化应用为重点，专业基础知识强调针对性和实用性。去除原教材中低效率、落后的加工技术和方法，着重介绍新方法、新技术。

光学玻璃材料部分。光学玻璃是光学加工的主体。光学玻璃的物理性质和化学性质是决定光学工艺的重要因素，原教材对这部分介绍略显单薄，对于从事与光学玻璃材料性质相关的研制生产工作，这些理论根本不够。

冷加工部分。近些年，国内光学零件冷加工技术发展很快。古典法加工为主的逐渐被高速加工技术取代，对加工机理的理论部分，以前的教材略显不足。在新教材中更多体现了实验光学玻璃加工机理理论，以及从生产实践中总结出来的实用工序间的匹配技术。以前由于没有计算机，工艺编制和模具计算都相当麻烦而费时，新教材在这方面做出很大的改变，使用精确公式，学生可使用编程方法解决实践中的计算问题。

实用资料。学生毕业后进入企业，除了要掌握技术，还有许多需要掌握的实用资料。企业为了竞争而重视质量。在光学行业，近年来国家已出台了不少光学加工方面的标准，用以规范光学产品的质量。这些资料以前教材未曾涉猎，新教材在这方面有相应介绍。

特种工艺。为适应经济的发展和地方特色的不断变化，课程的内容也应紧跟光电企业发展主流，将实际生产中的新知识、新技术、新工艺、新方法不断充实到教学内容中去。为此，教材中选用适度超前的内容。如光学晶体、光学纤维、梯度折射透镜及非球面的加工、超光滑表面加工技术等。

（二）理论教学手段改革

结合光学零件加工技术课程的实践性强、涉及学科较多、重点难把握等特点，课程采用了实物教学法、实例讨论式教学法和研究型教学法相结合的灵活多样的教学方法。

（1）实物教学法

将光学零件或相关材、辅料等实物引入课堂教学，如透镜、棱镜、反射镜、磨具、磨料等，教师将实物与授课内容结合起来，可以很好地将一些抽象的概念以简单形象的形式展示出来。

（2）讨论式教学法

教师有意识地给出与教学内容相关的实例，启发学生思考问题。比如讲到具如抛光工艺时，提出为了得到光学镜面，如何选择工装夹具、磨料以及其它工艺参数等问题，通过具体问题引导启发学生思考，使学生在思考、讨论和解决问题的过程中逐步了解和掌握主要工序、加工原理、工艺参数以及所涉及的材辅料、加工设备、检测仪器等。

（3）研究型教学方法

将一些与课程内容有关的实际科研问题带入课堂，培养学生的创新思维能力。例如在学习高精度平面的加工技术时，将超光滑表面光学零件的加工技术作为科研问题带给学生，指出如何得到超光滑表面的光学零件、如何测量如此高要求的面形和粗糙度等是当前研究的热点问题，指导学生分析关键问题所在以及解决的问题的思路，让学生开动脑筋，发挥他们的聪明才智。[7]这些教学方法使学生认识到自己学习的知识与最新的高科技是息息相关的，还有很多高技术的实际问题需要现在所学习的知识去解决，从而激发了学习的积极性。

（4）信息技术手段在教学中应用

针对“光学零件加工技术”课程实践性强的特点，将多媒体教学课件和网络课件全面用于课堂教学。多媒体教学课件包括现场录像、三维动画、图片、声音解说、文本，彻底地将复杂的光学零件加工过程或概念生动、形象地表现出来，使授课内容变得生动、丰富、活泼，学生可以更直观地理解教学内容，极大地激发学生的学习兴趣，收到良好的教学效果。网络课件可将与课程有关的教学课件、习题和习题答案、实验指导均上网，并启用了网上答疑、讨论、在线测试、网上提交作业等功能，学生可以在课外自主学习。[8]

（5）作业、考试等教改举措

为了更加合理的考核学生，培养学生平时自觉学习的良好习惯，采用将学生平时成绩纳入到最后的考核。按照理论知识、动手能力、创新素质并重的培养目标，课程考核采用理论考试成绩+平时作业+课堂表现+实验成绩=100分来进行考核与评价。

（三）加强实践教学环节

“光学零件加工技术”课程的课堂讲授与加工实践是相辅相成的。改革不仅要改革教材，实验和实习也是相当重要的环节。授课与加工实验应穿行，使学生学到立体的知识。因此，与教材相配套的实验设置也是本课程教材改革的一大内容。建立功能齐全的光学工艺实践教学体系，拓宽学校与企业的联系渠道。密切学校与更多企业的合作，充分发挥企业作为专业实习基地的作用，并选聘经验丰富、能力突出的企业工程技术人员作为指导教师。[9]课程制定了与本课程相关的实践教学活动原则：认知实验与实习相结合，综合实验与理论课程相结合，选修实验与课外实践活动相结合，工程创新能力训练与毕业设计相结合，具体关系如下图。

（1）认知实验与实习相结合，感知光学零件制造工艺特点

学生需要在课程老师的指导下，完成平面、球面光学零件的全部加工过程，包括下料、铣磨、精磨、抛光、定心磨边、镀膜等加工过程和相应的光学零件加工过程中的检验实验。主要目的是帮助学生了解光学零件加工基本流程、使用设备和仪器的结构和功能、基本装置功能、进行动手能力训练。

（2）综合实验与理论课程相结合，深入了解课程内涵

经过生产实习环节，学生熟悉了光学零件制造工艺全过程，对于光学零件制造过程中所涉及到的装备原理和功能也有了初步了解。随着理论课程的进行，学生进一步了解了光学零件加工工艺过程中对零件精度控制机理和加工制造原理和方法。

（3）选修实验与课外实践活动相结合，延续课程工程实践训练

为弥补课程学时的限制，充分利用实验室的优质资源，通过教学研究的方式探索了面向本科生开设选修实验的可行性，并制定选修实验开设条例，鼓励学有余力的学生在课外时间进入实验室继续深入进行与课程相关的研究型实验。[10]

（4）毕业设计与工程创新能力训练相结合，强化工程能力训练

在毕业设计过程中，注意在学课程内容的基础上，引导学生借鉴国内外先进经验，进行开拓性科研实验，从而达到强化光学零件制造工程能力综合训练目的。

结论

通过对课程的全面改革及方案实施，使教材内容充实、新颖，形成一套针对本科生的完整光学加工理论体系；在理论教学中，学生的积极性、主动性明显提高，分析解决问题的能力增强，尤其研究型教学方法使学生得到更多实际锻炼，培养了学生的动手能力和创新精神；实践环节中，认知实验与实习相结合、综合实验与理论课程相结合、选修实验与课外实践活动相结合、毕业设计与工程创新能力训练相结合方法方式，帮助学生感知光学零件制造工艺特点，为学生进行光学零件工艺学课程学习奠定了基础，有助于学生深入理解课程内涵，并达到了强化光学零件制造工程能力综合训练的目的。

教研课题：精密刻划技术课程教学内容、方法改革研究与实践（201022320）

[参考文献]

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[7]李林，安连生.计算机辅助光学设计的理论与应用[M]，北京：国防工业出版社，2009

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[9]张微，黄伟九，曾英，龙军峰.教学型高校课程建设的探讨[J]重庆工学院学报，2006，（07）

现代光学制造技术范文第2篇

关键词： 共形光学； 整流罩； 二次曲面； 像差

中图分类号： O435.2； O439文献标识码： A文章编号： 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

长期以来， 导引头整流罩都是以半球形整流罩为主。 半球形整流罩产生少量像差且易于校正， 其加工及检测也极为方便。 然而， 装配半球形整流罩的导弹在高速飞行时， 会产生很大的空气阻力系数以及严重的气动加热效应， 导致整流罩破裂。

因此现代光学整流罩的设计需要同时兼顾空气动

力学效应和光学系统的成像质量。 共形整流罩就是在这样的背景下提出的， 以减小空气阻力系数为主， 增强光学成像质量为辅， 很好地满足了现代导弹光学整流罩的设计要求， 成为现代整流罩技术中的研究热点[1-11]。

对于目前光学制造与检测工艺水平来说， 二次曲面光学整流罩的加工及检测技术已较为成熟。 椭球整流罩具有相对较好的光学成像质量， 一直是共形光学技术的研究热点[12-14]， 但它并不具有最佳的空气动力学结构， 其空气阻力系数要远远大于抛物面整流罩和双曲面整流罩。 然而， 到目前为止针对抛物面和双曲面整流罩结构的研究却很少， 因为抛物面和双曲面整流罩产生大量的像差， 且难以校正[15]。 为了促进共形光学技术的发展， 在着重分析二次曲面共形整流罩的像差特性的同时，

建立了球形整流罩与离焦的球形整流罩模型进行类比， 进而总结共形整流罩所引入像差的变化特性。

1模型的建立与像差特性分析

由于共形光学整流罩在非零目标视场下并不具有旋转对称性， 因此传统的赛德像差理论就无法评价其光学系统的成像质量。 本文主要通过分析在系统出瞳处泽尼克像差系数随视场的变化来定量评价共形光学系统的成像质量。 利用一个理想光学系统代替整流罩后方实际成像系统来研究由整流罩所引入像差的特性。 共形光学系统瞬时视场为2°， 整流罩厚度为4 mm， 材料选择ZnS， 光谱范围为3～5 μm。

1.1半球形整流罩像差特性

半球形整流罩光学系统如图1所示。 其外表面与内表面的面形一致， 外表面口径为180 mm， 整流罩为4 mm等厚度结构， 万向架回转中心位于整流罩球心处。 当光学系统扫描时， 各目标视场下半球形整流罩具有相同的面形。

基于泽尼克像差理论将入射波前在光学系统出瞳处进行分解， 利用泽尼克系数表示像差的大小， 进而得到半球形整流罩光学系统三阶泽尼克像差曲线如图2所示。 不同目标视场下， 半球形整流罩三阶像差恒定不变。 瞬时视场下， 半球形整流罩像散和彗差如图3（a）～（b）所示， 不同瞬时视场下， 半球形整流罩像差变化较小。

会利用其旋转对称性， 但是实际上完美的旋转对称结构并不存在， 因此本节对离焦的半球形整流罩进行研究， 对共形光学系统设计具有一定的指导意义。 将理想透镜沿光轴方向移动20 mm， 变化后的离焦半球形整流罩光学系统如图4所示。

采用相同的方法， 得到离焦半球形整流罩三阶泽尼克像差曲线如图5所示。 从图中可以看出， 目标视场不同， 像差大小发生变化。

在0°目标视场下的离焦半球形整流罩像散和彗差见图6（a）～（b）， 可以看出整个系统所引入的像差很小， 这与半球形整流罩是一致的。 在40°目标视场下的离焦半球形整流罩像散和彗差见图7（a）～（b）， 当万向架旋转40°时， 系统像差很大， 严重影响了光学系统成像质量， 因此像差必须被校正。

1.3椭球形整流罩像差特性

椭球形整流罩光学系统结构如图8所示。 其长径比为2， 外表面口径为180 mm， 厚度为4 mm。

椭球形整流罩三阶泽尼克像差曲线如图9所示。 与离焦半球形整流罩相似， 像散和彗差随着目标视场的变化也发生变化。 其中像散随目标视场

的变化， 从0°缓慢变大， 在10°视场左右开始减小， 然后再次增大， 且变化明显。 与离焦半球形整流罩一致， 椭球形整流罩所产生的彗差也很小， 随着目标视场的增加， 其变化并不明显。 对于0°目标视场附近， 椭球形整流罩所引入的像差基本不变， 在小视场范围内椭球形整流罩顶点附近可以近似看成一个球面， 具有旋转对称性， 其所引入的像差变化规律与半球形对称结构整流罩一致。 当目标视场逐渐变大时， 椭球形整流罩的旋转对称性被

破坏， 由球面元件变成柱面元件， 进而引入严重的动态像差。 这就是共形光学系统的基本像差特性。

在0°目标视场下的椭球形整流罩像散和彗差如图10（a）～（b）所示， 图中三阶像散和慧差基本在0°附近震荡， 变化很小。 在40°目标视场下的椭球形整流罩像散和彗差见图11（a）～（b）， 当目标

视场增大到40°时， 彗差的变化并不明显， 而像散的变化却非常剧烈， 这与离焦结构的半球形整流罩所得到的结论是基本一致的。

1.4抛物面整流罩像差特性

建立的抛物面整流罩光学系统如图12所示， 该系统与椭球形整流罩具有相同的光学参数。

抛物面整流罩三阶泽尼克像差曲线如图13所示。 图中， 抛物面整流罩所引入的动态像差更为剧烈。 相对于椭球形整流罩而言， 像散和彗差的变化趋势相似， 然而像差的P-V值较大。

在0°目标视场下， 抛物面整流罩像散和彗差如图14（a）～（b）所示， 其与离焦的半球形整流罩和椭球形整流罩像差变化趋势相同。 不同之处在

于， 随着瞬时视场增大， 抛物面整流罩像散和彗差变化更加剧烈。 在40°目标视场下， 抛物面整流罩像散和彗差如图15（a）～（b）所示， 从图中可以看出， 系统的像散和彗差随着瞬时视场的增大基本保持不变。

1.5双曲面整流罩像差特性

建立的双曲面整流罩结构见图16， 得到的双曲面整流罩三阶泽尼克像差曲线如图17所示。

从图17中可以看出， 在所有二次曲面结构的共形整流罩中， 双曲面整流罩所引入的动态像差最大。 像散和彗差的P-V值大约为抛物面整流罩和椭球形整流罩的2倍左右。 像散系数在目标视场为0°时， 其值也为0。 随着目标视场的增加， 像散逐渐变大且数值为正， 在10°左右时达到峰值为正向最大， 当目标视场达到40°时， 其大小达到谷值为逆向最大。 彗差与像散的变化规律基本一致， 三

阶球差系数相对于其他二次曲面面型的整流罩的变化也是更大的。 然而随着目标视场的增加， 各种像差的变化也趋于稳定， 基本保持不变。

2结论

通过对不同二次曲面整流罩模型的三阶泽尼克像差和视场图的分析， 以具有旋转对称结构的半球形整流罩和离焦半球形整流罩为标准， 将二次曲面共形整流罩像差变化规律归纳为以下四点：

（1） 二次曲面光学整流罩、 离焦半球形整流罩等不具有旋转对称结构的整流罩， 都会引入随目标视场变化而动态变化的像差；

（2） 离焦半球形整流罩、 椭球形整流罩、 抛物面整流罩和双曲面整流罩， 在相同条件下， 随着整流罩顶点曲面半径的减小， 引入的像差逐渐增大；

（3） 当目标视场为0°时， 与视场有关的像差随着瞬时视场的增加迅速变大， 然而随着目标视场的增加， 这种变化趋于缓慢。 当目标视场到达40°时， 与视场有关的像差如像散、 彗差随着瞬时视场的增加基本保持不变。

（4） 与视场有关的像差随着目标视场的增加逐渐增加， 当到达波峰值即正向极大值后， 逐渐减小， 到达波谷即逆向极大值。

参考文献：

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现代光学制造技术范文第3篇

【关键词】制造技术；生产模式；柔性；信息；对策

随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造企业开始将大量的人力、财力和物力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中。改革开放以来，我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，确立了社会主义市场经济体制，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接新的挑战，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，因此，对制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，以实现我国机械制造业跨入世界先进行列。

一、机械制造业的发展趋势

先进的制造业是将物料、能源、设备、资金、技术、信息和人力等制造资源通过先进的制造技术、先进的管理技术和先进的制造过程转变成人类需求产品的行业。行业追求的目标是：高质量、高效率、高柔性、低成本、低劳动力、低消耗、品种多和规格全的产品，因此， 21世纪的机械制造技术的发展趋势体现在以下几个方面：

（一）精密化

精密加工、特种加工、超精密加工技术、微型机械是现代化机械制造技术发展的方向之一。精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加工(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米(l nm=10-3μm)技术发展。纳米技术己在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术得到了应用。因此，它促进了机械科学、光学科学、测量科学和电子科学的发展。

（二）自动化

自动化技术自20世纪初出现以后，经历了由刚性自动化向柔性自动化的发展过程，自动化技术的成功应用，不但提高了效率，保证了产品质量，还可以代替人去完成危险场合的工作。对于批量较大的生产自动化，可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。小批量生产自动化可通过NC、MC、CAM、FMS、CIM、IMS等来完成。在未来的自动化技术实施过程中，将更加重视人在自动化系统中的作用。

（三）信息化

信息、物质和能量是制造系统的三要素。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程，最终形成的产品可看作是信息的物质表现，因此可以把信息看作是一种产业，包括在制造之中。为此一些企业开始利用网络技术、计算机联网、信息高速公路、卫星传递数据等实现异地生产。使生产分散网络化，以适应高柔性生产的需要。

（四）柔性化

随着科学技术的飞速发展和人民生活水平不断提高，促使产品更新换代的速度不断加快，这就要求现代企业必须具备一定的生产柔性来满足市场多变的需要。所谓柔性，是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力，它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人员能保证加工任务，完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。

（五）集成化

集成是综合自动化的一个重要特征。集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成一个能协调工作的和功能更强的新系统。集成不是简单的连接，是经过统一规划设计，分析原单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。集成化的目的是实现制造企业的功能集成，功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术集成，同时还要强调人的集成，由于系统中不可能没有人，系统运行的效果与企业经营思想、运行机制、管理模式都与人有关，因此在技术上集成的同时，还应强调管理与人的集成。

（六）智能化

智能化是制造技术的发展趋势之一。智能制造技术(IMT)是将人工智能融入制造过程的各个环节，在整个制造过程中贯彻智力活动，使系统柔性的方式集成起来，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在受到外界干扰或内部激励能自动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。

二、先进的制造模式

机械制造业发展趋势表明，只有采用先进的制造技术并能实施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趋势。制造模式是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作模式。

（一）精良生产(LP)与独立制造岛(AMI)

20世纪90年代美国麻省理工学院(MIT)提出精良生产(LP)概念。它的特征是：（1）重视客户需求，以最快的速度和适宜的价格提供质量优良的适销新产品去占领市场，并向客户提供优质服务。（2）重视人的作用，强调一专多能，推行小组自治工作制，赋予每个工段有一定的独立自主权，运行企业文化。（3）精简一切生产中不创造价值的工作，减少管理层次，精简组织结构，简化产品开发过程和生产过程，减少非生产费用，强调一体化质量保证。（4）精益求精、持续不断的改进生产、降低成本、零废品、零库存和产品品种多样化。

独立制造岛是教授根据在引进先进技术的同时，必须改革生产组织的角度提出新的生产模式。独立制造岛的技术构思是：以GT为基础，以NC机床为核心，强调信息流的自动化和以人为中心的生产模式，它的特征是：组织、人员和技术三者的有机集成，面向车间、权力下放、综合治理，并以获取经济效益为主要目标。AMI是发展中国家走向工厂自动化的重要途径，它的推广对中国机械制造业转向市场机制，参与国际竞争意义重大。

（二）敏捷制造与虚拟制造

美国通用汽车公司与里海大学于1988年提出了敏捷制造(AM)，AM是在不可预测的持续变化的竞争环境中取得繁荣成长，并具有能对客户需求的产品和服务驱动市场做出迅速响应的生产模式。AM的特征是：（1）制造资源的集成性，企业间联作集成。充分发挥各企业的长处，针对限定市场的目标要求共同合作完成任务。（2）具有需求响应的快捷性和高度的制造柔性。制造柔性是指制造企业对市场要求迅速转产和能实现产品多品种变批量的快速制造。（3）充分发挥人的作用，不断提高企业职工素质和教育水平，优化人机功能分配。

虚拟制造(VM)是国际上提出的新概念。VM与AM联系密切。VM的特征是：当市场新的机遇出现时，组织几个有关公司联作，把不同的公司，不同地点的工厂或车间重新组织协调工作。在运行之前必须分析组合是否最优，能否协调运行，以及投产后的效益和风险进行评估，这种联作公司称虚拟公司。虚拟公司在一定的环境和条件下通过虚拟制造系统运行，包括物理基础、法律保障、社会环境和信息技术。因此研究开发虚拟制造技术(VMT)和虚拟制造系统(VMS)意义重大，美国称AM为21世纪制造业发展战略。

（三）集成制造与智能制造

美国哈林顿博士在“计算机和集成制造”一书中提出计算机和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心内容是：制造企业从市场预测、产品设计、加工制造、经营管理直至售后服务是一个不可分割的整体，需要统筹考虑。整个制造过程的实质是信息采集、传递和加工过程，最终生产的产品可看作是信息的物质表现。集成是CIM的核心，这种集成不仅是物的集成，更主要的是以信息集成为特征的技术集成和功能集成，计算机是集成的工具，计算机和辅助各单元技术是集成的基础，信息交换是桥梁，信息共享是关键。集成的目的在于制造企业组织结构和运行方式的合理化和最优化，以提高企业对市场变化的动态响应速度，并追求最高整体效益和长期效益。

智能制造(IM)是美国出版研究IM和IMS书籍中首先提出的。它的特征是：在制造工业的各个环节的高度柔性与高度集成的方式，通过计算机和模拟人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展。

三、存在差距和实施策略

改革开放以来，通过技术改造和引进国外先进制造技术，使我国的制造工业有了长足的进步，但和先进国家相比还存在很大差距，表现在：技改投入相对不足，原有技术基础和研究开发能力薄弱，制造业产品落后，技术水平低，信息含量少，更新换代慢，以及市场营销、经营管理、人才素质相对落后，缺乏国际竞争能力。面对这样形势，发展先进制造技术、实施先进的制造模式已经到了刻不容缓的地步。为了使我国的制造业站在世界先进行列，必须采取相适应的措施和策略。

（一）人才是关键。发展和推广先进的制造技术、实施先进的制造模式人才是关键。我国是社会主义市场经济体制，研究先进制造技术和先进的生产模式其根本目的是制造出有竞争力的产品去占领国内市场和国际市场，科技人员必须强化市场意识，因此人才的培养要注意市场导向。要有产业观念、企业观念、信息观念、竞争观念和效益观念。科技人员要懂得市场营销、经营管理和经济法。要拓宽学科领域，更新教育内容与方法，培养一支了解和掌握机械工程科学的前沿技术人才，加速先进制造技术的推广和实施，为市场经济服务。

（二）加强政策与法规建设， 建立强有力的宏观调控机制。在市场经济环境下，国家仍应制订科学的制造产业规划和制造技术进步的总体规划，以及相应的法规政策。避免重复建设、重复生产和重复引进的事情发生，要尽可能减少和避免市场盲目竞争造成的损失。

（三）发展适应我国国情的生产模式。对于一些先进的制造技术和先进的制造模式，要根据我国现实存在的技术水平和能力向前发展，避免盲目的追求目前实施有一定困难的理想的先进科学制造技术。目前要积极发展适应我国国情的制造模式。

（四）建立与发展我国自主的 NC、MC、CAD、CAM、FMS、CAT、CIM、IMS等制造自动化单元技术，结合实际情况实现与现有成熟技术的有效结合。同时要有组织有计划的引进先进制造技术进行消化和吸收。对于引进的并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、精良生产(LP)、智能制造( IM)等先进制造模式要根据它们的技术构思和特征开发创新成适合我国国情的生产模式，(如独立制造岛)以使企业适应市场经济的需要。

现代光学制造技术范文第4篇

【关键词】贵金属；发展前景；应用

一、引言

随着近代工业的发展和科学技术的进步，资源相对短缺的贵金属逐步成为工业和先进技术不可缺少的关键支撑材料，被称为“现代工业维他命”。贵金属主要包括钯、铂、铱、锇、铑、钌、金、银八个元素。其中，以铂为代表的铂、铱、钌、锇、钯、铑六个元素又被称为铂族金属，铂金属对于国家安全的保障性资源有着密切相关的联系，它大量用于国家武器装备中高精度、高稳定和关键部件使用，也广泛应用于工业领域的高新技术行业，近年来，我国现代化科技技术的发展对于贵金属材料的需求量越来越大，目前的贵金属市场已无法满足需求，急需发展我国贵金属行业市场。

二、贵金属行业的发展前景

（一）向产业上游延伸，贵金属资源可以循环利用

面对贵金属产量需求的逐年增加而导致不可再生资源的减少，全球各国也加大了对贵金属储备，如表1各国的黄金储备情况，从表中可以看出，各国的黄金储备变动小，另外外售的也逐年减低。因此面对不可再生资源的贵金属，各国对贵金属的可持续发展也逐渐日益重视，同时残矿的回收和废料回收产业所带来的巨大经济效益凸显出来。贵金属由于自身独特的物理和化学特性使之作为现代工业发展的和国防建设的重要材料，并广泛应用于各个领域，但是由于储量有限，生产困难，产量不高，价格上涨等，使得越来越多的国家重视贵金属前景的发展。目前美国的电子垃圾处理企业年利润已达2500万～3000万美元。据统计研究分析，开采1吨银大约需要30万元的费用，回收1吨银仅1万元；开采1盎司金需要250～300美元，回收1盎司金仅需100美元；回收旧手机中的废电池1吨，就可以提炼出100克黄金，而普通的含金矿石（沙）每吨只能提出几克金，多者不超过几十克金。

序号 国家 2013年数量（吨） 相比2012年的变动 黄金占外汇储备百分百%

1. 美国 8133.5 0 76.9

2. 德国 3396.3 -4.7 74.2

3. 国际货币基金组织 2814.1 0.1 -

4. 意大利 2451.8 0 73.9

5. 法国 2435.8 0 73.7

6. 中国 1054.1 0 1.8

7. 瑞士 1040.1 0 16.8

8. 俄罗斯 873.6 36.9 9.6

9. 日本 765.2 0 3.3

10. 荷兰 612.5 0 63.0

（二）现代科学技术的进步和发展，对贵金属的需求

贵金属的应用领域广泛，加上可再生资源的缘故，各国都加大了对贵金属的储量。我国从事贵金属研究和加工的企业不多，大多数企业产品品种单一、创新能力差、竞争力弱。作为我国贵金属研究和加工龙头企业的贵研铂业股份公司，年销售额达15亿元。但据贵研铂业公司董事长汪云曙介绍，贵研铂业公司规模虽然在全球贵金属专业公司中排名第五位，可与排名前四位的跨国公司相比，经济规模相差几十倍甚至上百倍。目前我国高端工业产品用贵金属制品主要依靠进口，贵金属跨国公司控制了中国70%以上的贵金属市场份额。因此在中国无论是贵金属的投资储备需求，还是实际的应用需求，其发展前景是十分诱人的，未来的中国会保持着全球最大的贵金属的消费和进口国，这个是不会改变的。

（三）拓展下游产业，以科技研发为支撑，把成熟产品产业化

在某些传统应用领域中，对于贵金属的需求会随着这些产业的兴衰而出现波动，甚至出现行业淘汰，比如相机用胶卷。科技的进步和发展，使传统产业发生剧烈的变迁，供应状况发生变动，导致贵金属价格出现剧烈波动。我们可以在传统产业的创新和转型中，把贵金属作为首选材料，用科学先进的手段和工艺，发挥贵金属的特性。比如白银进入了太阳能，光伏产业等。

三、贵金属行业的应用

（一）废旧贵金属的回收，资源循环利用

随着我国进入电子产品的时代，目前报废的电子产品越来越多，从2003年开始我国至少500万台电视机、400万台冰箱、600万台洗衣机要报废。手机、电脑的消费也增加，其更新速度远高于家电，平均每年增加1000万台就有500万台进入淘汰。如果不对这些废旧重金属进行回收，环境污染，可用资源的不断减少，将阻碍我国科学技术的进步。1T的废电池回收后可从中提炼出100g黄金，而普通的含金矿石（砂）每吨只能提出5g到几十克，故旧手机相当于高于金矿石。废旧电池中的金、银、钯等物质为贵金属提供了很好的回收机会，回收工艺难度大，投资资金大。

（二）贵金属在医用上的应用

虽然贵金属材料在国防建设和国民经济中很少被报道，但是它本身具有的独特的抗腐蚀性、生理上的无毒性、良好的延展性及生物相容性，在医疗上的应用也越来越重要。比如牙科领域的应用，根据材料功能的划分，可以分为变形合金、汞齐合金、铸造合金和磁性合金等，其中汞齐合金和铸造合金是牙科的主要两大类牙用贵金属材料。合金中化学成分中的贵金属总量按标准规定需≥25%；针疗用针基本都是用贵金属合金制作的，可以分为金针、银针和硬针，不同的材料有不同的针疗效果；医用电子器材电极材料，用电极材料植入体内或体外，大约有30-40中贵金属材料在生物医学领域的应用得到了很大的发展。最近的肺癌、食道癌治疗中也有不少药物含有顺铂，并继顺铂之后，有希望的第二代抗癌药物的研发，如碳铂疗效与顺铂相当，毒性小，并开始用于临床。

（三）贵金属在我国国防安全中的应用

从2008年开始，我国的铂族金属的消费量是成为全球第二位，仅次于欧盟，超过了美国，铂族金属是直接关系国家的安全保障资源，用于各种武器装备的高稳定、高精度和使用条件苛刻的关键部件，比如在航空航天、航海工业和军工用精密仪器中通常使用的弹簧片、膜盒、张丝、导电游丝、轴尖等元件，这些元件需要用贵金属弹性材料制作，利用贵金属材料具有高温抗腐蚀性、高可靠性、高精度和长的使用寿命，使用的贵金属材料是铂基和钯幕弹性合金，如Pt-20Ag，Pt-（20-30）Pd-1OAg以及Pd-Au系和Au-Pd-Mo-Al等合金。另外在我国的“两弹一星”、探月工程和大飞机工程等200余国防军工重要工程中都大量应用了贵金属材料。

四、结论

贵金属在21世纪发展应用并展现的良好前景，已成为我国目前的重要研究对象之一。金属应用极广，在高新技术的发展中处于重要地位。对着科学技术的发展，其应用领域和用途还会扩大，起越来越重要的作用。

参考文献

现代光学制造技术范文第5篇

当今的时代仍然是以强凌弱，以富欺贫的时代，政治上冷战转到经济上热战，综合国力的竞争，主要是经济实力、市场的竞争，是科技水平、产品质量、价格的竞争关键，是人才的竞争。谁拥有优秀的人才就发达，成为强者。现在发达国家正在利用他们经济优势争夺发展中国家优秀人才，增强其竞争实力。我国是发展中国家，教育经费投入不足，人才缺乏，优秀人才更是宝贝。经不起优秀人才大量流失的折腾，因此我们在讨论人才素质教育的时候，首先要研究跨世纪人才如何培养，不仅是培养出大量优秀人才，还要留住人才，用好人才，尊重知识，尊重人才，使各类人才有用武之地，有创造发明的工作条件，他们中大多数会扎根国内。许多出国深造的学子，也会身在他国胸怀祖国，学成之后回归祖国，报效祖国。

二、重视思想品德素质教育

德育是人的灵魂塑造，是人的意志、意识、意念……培养，一句话是造就什么人的问题。德育是一切素质教育之首。一个专家、学者固然要知识渊博，技术精湛，但首先应有坚定正确的政治方向，是爱国者，热爱社会主义祖国，以建设有中国特色社会主义为己任，先天下之忧而忧，后天下之乐而乐，经风雨见世面，像寒冬里松柏挺立在祖国热土上，像黄牛一样善于奉献，不善于索取，像李四光、邓稼先、蒋筑英……给祖国和人民留下光辉业绩和永久的记念。德育是系统工作，国家、教育部门要管，学校、老师、家长要管，全社会都要管，共建一个育人育德的良好环境，让学生们健康成长。在改革开放取得成功之际，经济腾飞，人民安居乐业之时，环境也受到了污染，拜金主义，娇、奢、、逸等形形丑陋行为、恶习又在一些地方泛滥。争夺下一代的斗争正在激烈进行之中。党和国家明察秋毫，在两手抓，两手都要硬的思想指导下，抓了“五个一工程”，爱国主义教育，革命英雄主义教育;抓了反腐倡廉，扫黄禁毒，扫除了一些害人虫、丑恶行为与恶习，环境得到初步治理。但是必须坚持下去，持之以恒，加大打击力度，才能保持精神文明建设象经济建设一样年年有进步，岁岁有发展，现在张家港式精神文明建设在全国已掀起波浪，学习张家港精神将使神州大地普开文明之花，中国将成为21世纪的少精神污染、少精神公害的风水宝地，使中华民族文明史在世界再度辉煌。就学校而言，更应当下大力气建好育人的小环境:在抓好两课教育的同时，建好校风、学风、班风、文风;建好师德、学德与品德;建好一支又红又专教书育人，为人师表的育人园丁队伍，在辛勤园丁的默默耕耘下，勤修剪多滋润，苗禾才能茁壮，桃李才会满天下。造就一代新人，青出于兰胜于兰。学生在人生观、价值观、道德观形成的过程中受家庭影响是很深的，家长不能把子女看作私有财产，要把望子成龙的殷切心情转化为育子成才的动力，与培养接班人联系起来，与国家建设发展联系起来，把父母慈爱之心放在精心培育上，要爱之有方，爱在内心，让子女苦其心志，劳其筋骨，空乏其身，行拂乱其所为，所以动心忍性，增益其所不能。那么子女得到的不仅是父母的爱心，而更多的是师长式教诲之恩。如果国家一社会一学校一家庭组成一个育人系统工程，大家同心同德为培养社会主义事业接班人呕心沥血，我们国家将后继有人，形成一个长江后浪推前浪，一浪更比一浪高的局面。我们国家拥有一大批又红又专高级工程技术人才，我们的国家必将兴旺发达。

三、加强智能素质教育和投入

智育是素质教育的中心，是教学质量高低的主要指标，是人们最关心的事。一般来说智育由知识结构和能力结构组成。知识和能力来源于理论和实践，来源于学校教学过程，来源于社会实践，来源于工作实践。学校教学是主体，是传授知识培养能力的主要场所，是知识的源头，是能力培养基地。学校如何面向未来，面向经济建设培养新型复合型人才是工程教育界热门话题。随着科学技术的进步和发展，特别是微电子技术及信息科学的发展，传统的机械产品结构和内涵发生根本变革，从单一的机械结构转化为机、电、光等多种技术结合的综合体，国家有关部门已把机电一体化列为机械产品的科研方向，并规定新产品必须是机电一体化产品。借此来推动机械产品的技术革命。传统的机械学科人才的知识结构和能力结构已不再适应时展。精密机械工程专业〔‘，](机械电子工程专业)经过十几年的探索，已经提出一种机电光相结合的人才培养方案:以机械为主体，光电为系统，通过光电构成精密机械的测控系统，实现系统的精密化、自动化、智能化。因此要求学生具有扎实的数学、物理、外语基础，具有宽广的机械学、光学、电子学与测控方面的专业基础;具有现代化必需的专业知识。能从事机、电、光紧密结合的精密机械系统和精密测控仪器系统的设计、研究、开发。为实现上述目标，知识结构和能力结构必须有合理的结构和比例。以机械电子工程专业为例，五年教学计划〔3〕课程总学分为200学分，另加毕业论文26学分。其中公共基础课(数、理、化、外、德、政、文管、体)为110学分，占55%;机、电、光综合技术基础课为80学分，占40%，其中机与电课程接近1比1;专业课只有10学分，占5%，除毕业论文外，实习、实验、课程设计及大作业(小设计)约占40学分。从总体看，毕业生的基础理论知识扎实，机、电、光综合知识有一定深度和广度，学生的适应能力，知识综合运用能力，自学能力、创新能力……有显著的改善，能适应科技进步发展，受到用人单位好评。但是从深层次看，各门课程之间缺乏相互结合与渗透，多数课程内容还比较陈旧，落后于科技水平，需要从现代机电光系统出发，推陈出新，加强相互渗透和联系经典理论和知识要少而精，现论和知识要博而新，反映新老科学技术成就的有机结合。由于各方面投入不足、能力培养环节缺口很大，实验设备陈旧落后，厂矿实习基地没有保障，学校特别缺乏典型机电光一体化系统(设备)，供学生实验、演练、分析，使学生获取理论与实践紧密结合的知识，能力培养已成为纸上谈兵了。随着计算机科学技术发展，在工程技术领域内已广泛运用计算机进行辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM)、辅助分析(CAE)，使设计研究工作现代化、科学化。现在多数学校在专业课教学阶段由于无力购置计算机和软件，计算机辅助设计、辅助制造尚处于初级阶段。计算机辅助分析处于筹划阶段，在计算机应用教学水平方面与世界差距在扩大之中。所以投入不足是困扰我国教育的严重问题，是影响教育影响人才素质培养的关键。

四、结束语