【机械工程学科“机械制造”领域发展研究——《2018-2019机械工程学科发展报告（机械制造）》已出版 】（上）
2020年，中国机械工程学会及其生产工程分会承担了中国科协学科发展工程项目，在中国工程院院士、中国机械工程学会副理事长郭东明院士为首席科学家的专家撰写组，和11个专题小组近百位专家的共同努力下，通过充分收集资料、深入调查研究和严谨数据分析，以及多次研讨会讨论和广泛征求本学科领域内专家学者的意见的基础上，形成了《2018-2019机械工程学科发展报告（机械制造）》（以下简称《报告》）。
机械制造科学的基本任务，就是为制造业提供所需求的机械制造过程及装备的新理论、新方法和新技术。现代机械制造学科和制造技术，是具有很强领域带动效应的工程科学，不仅研究多领域多学科交叉的基础性、科学性和创新性等共性问题，同时，可以通过解决企业生产应用中的关键科学技术问题，成为推动制造装备、制造工艺和相关产业发展最有力、最直接的牵引力和原动力。因此，机械制造学科和制造技术，是振兴和强大制造业的重要基础，在国家经济与社会发展中起着非常重要的作用。《报告》主要概述了近几年我国在机械制造科学研究以及在不同工业领域应用中取得的创新性和标志性研究进展，通过对国内外研究进展进行对比，对今后机械制造理论和应用技术的研究趋势进行了展望。
1、机械制造学科标志性研究进展
在精密与超精密加工领域，清华大学路新春等建立了大尺寸表面纳米级平坦化的加工原理与方法，发明了系列大尺寸超薄硅片纳米级无损伤抛光关键技术，研制开发出12英寸“干进干出”化学机械抛光（CMP）装备与成套工艺，实现了IC制造大尺寸晶圆表面的纳米级平坦化及纳米级缺陷控制。整体技术达到国际先进水平，已在中芯国际等企业实现批量应用，打破了国外高端微电子超精密抛光装备长期垄断的局面。
在高效高质加工领域，大连理工大学贾振元等建立了碳纤维复合材料（复材）新切削理论体系，发明的钻、铣削等九个系列新型复材切削刀具、加工技术及工艺，相比于国外及传统刀具，加工损伤由毫米量级降至0.1mm以内，刀具寿命提升2-7倍，加工效率提升3-4倍，加工精度提升50%。成果已应用于航天一院、三院、中航工业和中国商飞等企业复材构件的加工制造中。
在非传统加工领域，华中科技大学邵新宇等提出了大型薄壁曲面激光焊接控形控性技术，发明了大型三维薄壁曲面焊缝形貌在线“测量—跟踪—补偿”技术与装置，实现了汽车车身小变形、低应力、高质量激光焊接。成果已在上海通用、江铃福特、江淮等企业得到应用。
在微纳制造领域，西安交通大学卢秉恒等提出了电场斥力辅助的脱模新方法，建立了大面积嵌入式功能结构的电场辅助扫描填充技术，实现了金属、低维纳米墨水等功能材料对特定微纳米孔隙的电场辅助填充；提出了异型微纳结构电致流变成形方法和宏观表面的6英寸晶圆级自动化纳米压印微区控制压印新方法，实现了表面翘曲起伏的晶圆级基材与柔性模板的均匀接触，推动纳米压印技术由二维向三维方向发展。
在绿色制造领域，中南大学郭学益等创新开发了废旧线路板低温连续热解新技术，实现了废旧电路板中有机组元深度碳化与金、银、铜、钯等有价金属的有效富集，以及物料中有机溴、氯的无害转变与尾气超低标准排放，有效消除了废旧电路板中持久性有机污染物；已在江西等9个省(自治区)推广应用，推动我国再制造产业进入世界先进水平行列。
在仿生制造领域，源于昆虫蜕变翅膀折叠的灵感，仿生成为从小实体到大展开面的神奇变换机构。天津大学陈焱等创造性地将空间结构代替球面机构，建立了基于过约束空间机构网格的厚板折纸运动学模型，解决了厚板折纸的仿生制造难题。研究成果已用于大型空间可展结构、新型超材料与轻型复合材料、可变形机器人等工程。
在表面功能结构制造领域，华南理工大学汤勇等发明了复杂表面热功能结构形貌特征设计与可控制造关键技术，实现了管外、管内表面热功能结构高效成形及复杂形貌可控生成等，从根本上解决了管壳式换热器、空调及照明高能耗以及高铁的核心绝缘栅双极型晶体管、卫星数据传输及相控阵天线高热流密度电子芯片热控问题，在我国相关行业的龙头企业实现大量应用。
在增材制造领域，华中科技大学史玉升提出基于激光选区烧结增材制造的复杂零件整体铸造新思路和发明整体铸造成套技术，突破了航空发动机机匣、航天发动机涡轮泵等高性能复杂零件的整体铸造难题。成果应用于中国航发、西安航天发动机有限公司等国内外数百家单位，取得了显著的经济和社会效益。
在基础零部件制造领域，中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司联合北京工业大学石照耀，提出了基于记忆合金流量调节的温控技术、高精度齿轮拓扑修形技术和高效齿轮配对技术等核心关键技术，开发的高铁列车用齿轮传动系统温升降低10度（摄氏）以上，噪声降低11%，振动得到显著控制，功率重量比提升10%。
在传感、检测与仪器领域，重庆理工大学彭东林提出一种将被测齿轮与传感器融汇一体的新方法-寄生式时栅技术，采用非接触、密封的离散测头线圈直接把被测齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条、丝杠等当作均匀分度的“齿栅”，作为新检测方法的行波产生器件，再用时钟脉冲作为位移精密测量的基准，从而实现实时、在线、动态精密位移测量。
在智能制造及数字工厂领域，华中科技大学丁汉等针对“大型复杂曲面多机器人高效加工的主动顺应与协同控制”科学难题，在涉及磨抛法兰和力位自律跟踪、高能效移动机器人机构设计、超大高光反射表面三维测量、多机协同运动规划和测量加工一体化协同控制等关键技术上取得突破，并在中国中车等企业得到推广应用。
2020年，中国机械工程学会及其生产工程分会承担了中国科协学科发展工程项目，在中国工程院院士、中国机械工程学会副理事长郭东明院士为首席科学家的专家撰写组，和11个专题小组近百位专家的共同努力下，通过充分收集资料、深入调查研究和严谨数据分析，以及多次研讨会讨论和广泛征求本学科领域内专家学者的意见的基础上，形成了《2018-2019机械工程学科发展报告（机械制造）》（以下简称《报告》）。
机械制造科学的基本任务，就是为制造业提供所需求的机械制造过程及装备的新理论、新方法和新技术。现代机械制造学科和制造技术，是具有很强领域带动效应的工程科学，不仅研究多领域多学科交叉的基础性、科学性和创新性等共性问题，同时，可以通过解决企业生产应用中的关键科学技术问题，成为推动制造装备、制造工艺和相关产业发展最有力、最直接的牵引力和原动力。因此，机械制造学科和制造技术，是振兴和强大制造业的重要基础，在国家经济与社会发展中起着非常重要的作用。《报告》主要概述了近几年我国在机械制造科学研究以及在不同工业领域应用中取得的创新性和标志性研究进展，通过对国内外研究进展进行对比，对今后机械制造理论和应用技术的研究趋势进行了展望。
1、机械制造学科标志性研究进展
在精密与超精密加工领域，清华大学路新春等建立了大尺寸表面纳米级平坦化的加工原理与方法，发明了系列大尺寸超薄硅片纳米级无损伤抛光关键技术，研制开发出12英寸“干进干出”化学机械抛光（CMP）装备与成套工艺，实现了IC制造大尺寸晶圆表面的纳米级平坦化及纳米级缺陷控制。整体技术达到国际先进水平，已在中芯国际等企业实现批量应用，打破了国外高端微电子超精密抛光装备长期垄断的局面。
在高效高质加工领域，大连理工大学贾振元等建立了碳纤维复合材料（复材）新切削理论体系，发明的钻、铣削等九个系列新型复材切削刀具、加工技术及工艺，相比于国外及传统刀具，加工损伤由毫米量级降至0.1mm以内，刀具寿命提升2-7倍，加工效率提升3-4倍，加工精度提升50%。成果已应用于航天一院、三院、中航工业和中国商飞等企业复材构件的加工制造中。
在非传统加工领域，华中科技大学邵新宇等提出了大型薄壁曲面激光焊接控形控性技术，发明了大型三维薄壁曲面焊缝形貌在线“测量—跟踪—补偿”技术与装置，实现了汽车车身小变形、低应力、高质量激光焊接。成果已在上海通用、江铃福特、江淮等企业得到应用。
在微纳制造领域，西安交通大学卢秉恒等提出了电场斥力辅助的脱模新方法，建立了大面积嵌入式功能结构的电场辅助扫描填充技术，实现了金属、低维纳米墨水等功能材料对特定微纳米孔隙的电场辅助填充；提出了异型微纳结构电致流变成形方法和宏观表面的6英寸晶圆级自动化纳米压印微区控制压印新方法，实现了表面翘曲起伏的晶圆级基材与柔性模板的均匀接触，推动纳米压印技术由二维向三维方向发展。
在绿色制造领域，中南大学郭学益等创新开发了废旧线路板低温连续热解新技术，实现了废旧电路板中有机组元深度碳化与金、银、铜、钯等有价金属的有效富集，以及物料中有机溴、氯的无害转变与尾气超低标准排放，有效消除了废旧电路板中持久性有机污染物；已在江西等9个省(自治区)推广应用，推动我国再制造产业进入世界先进水平行列。
在仿生制造领域，源于昆虫蜕变翅膀折叠的灵感，仿生成为从小实体到大展开面的神奇变换机构。天津大学陈焱等创造性地将空间结构代替球面机构，建立了基于过约束空间机构网格的厚板折纸运动学模型，解决了厚板折纸的仿生制造难题。研究成果已用于大型空间可展结构、新型超材料与轻型复合材料、可变形机器人等工程。
在表面功能结构制造领域，华南理工大学汤勇等发明了复杂表面热功能结构形貌特征设计与可控制造关键技术，实现了管外、管内表面热功能结构高效成形及复杂形貌可控生成等，从根本上解决了管壳式换热器、空调及照明高能耗以及高铁的核心绝缘栅双极型晶体管、卫星数据传输及相控阵天线高热流密度电子芯片热控问题，在我国相关行业的龙头企业实现大量应用。
在增材制造领域，华中科技大学史玉升提出基于激光选区烧结增材制造的复杂零件整体铸造新思路和发明整体铸造成套技术，突破了航空发动机机匣、航天发动机涡轮泵等高性能复杂零件的整体铸造难题。成果应用于中国航发、西安航天发动机有限公司等国内外数百家单位，取得了显著的经济和社会效益。
在基础零部件制造领域，中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司联合北京工业大学石照耀，提出了基于记忆合金流量调节的温控技术、高精度齿轮拓扑修形技术和高效齿轮配对技术等核心关键技术，开发的高铁列车用齿轮传动系统温升降低10度（摄氏）以上，噪声降低11%，振动得到显著控制，功率重量比提升10%。
在传感、检测与仪器领域，重庆理工大学彭东林提出一种将被测齿轮与传感器融汇一体的新方法-寄生式时栅技术，采用非接触、密封的离散测头线圈直接把被测齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条、丝杠等当作均匀分度的“齿栅”，作为新检测方法的行波产生器件，再用时钟脉冲作为位移精密测量的基准，从而实现实时、在线、动态精密位移测量。
在智能制造及数字工厂领域，华中科技大学丁汉等针对“大型复杂曲面多机器人高效加工的主动顺应与协同控制”科学难题，在涉及磨抛法兰和力位自律跟踪、高能效移动机器人机构设计、超大高光反射表面三维测量、多机协同运动规划和测量加工一体化协同控制等关键技术上取得突破，并在中国中车等企业得到推广应用。
没说元旦放假通知前，我：好开心啊，即将迎来三天假期，大冷天放假实在是太幸福了
今早通知放两天假之后，我：两天也蛮好的，也算是一个完整的周末了吧，总好过没有
今天下午修改通知，放假一天，元旦晚上要去上晚修后，我：学校球球你做个人吧，我学多一两天真的不会考上清华北大，高三狗已经一个月没放月假了
今早通知放两天假之后，我：两天也蛮好的，也算是一个完整的周末了吧，总好过没有
今天下午修改通知，放假一天，元旦晚上要去上晚修后，我：学校球球你做个人吧，我学多一两天真的不会考上清华北大，高三狗已经一个月没放月假了
小乐乐昨天问爸爸国内最好的水利工程是哪个学校？
爸爸：那可能是清华吧。
小乐乐：那我将来就上清华吧。
爸爸：为什么呢？
小乐乐一脸向往的说：这样学完我就可以在黄河上修水库了呀！我还管理这个水库，我让它啥时候放水它就啥时候放水。
睡觉前不肯上床要跟我聊天的娃说他神秘世界的和平一号探测器今天也出发了，出发去太阳了。
我：去太阳干嘛呀？
小乐乐：去太阳收集能量，通个大管道到地球上。地球冬天就不用烧暖气了，用太阳的能量，也没有雾霾了。
嗯大胆的想法[允悲]
爸爸：那可能是清华吧。
小乐乐：那我将来就上清华吧。
爸爸：为什么呢？
小乐乐一脸向往的说：这样学完我就可以在黄河上修水库了呀！我还管理这个水库，我让它啥时候放水它就啥时候放水。
睡觉前不肯上床要跟我聊天的娃说他神秘世界的和平一号探测器今天也出发了，出发去太阳了。
我：去太阳干嘛呀？
小乐乐：去太阳收集能量，通个大管道到地球上。地球冬天就不用烧暖气了，用太阳的能量，也没有雾霾了。
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