化成型及制造技术精密化制造过程实现低能耗新型特种加工方法的形成开发新代超精密超高速制造装备加工工艺由技艺发展为工程科学实施无污染绿色制造制造业中广泛应用虚拟现实技术摘要在航天航海航空领域常用的控制器件电液伺服阀和导向器件挠性陀螺中广泛地使用精密弹性元件作为力敏单元获得反馈信号。这些弹性元件的刚度参数对相对应的控制器件导航器件的性能影响很大。随着制造技术水平的提高以及航空航天技术的不断发展，对精密弹性元件的加工精度和加工效率提出了更高的要求，所以研究以弹簧管为代表的该弹性元件的刚度精密测量技术对增强国防实力有着重要意义。本文首先综述了国内外弹簧管刚度测量技术的发展概况，并对国内弹簧管刚度测量技术的研究现状和存在的问题进行了比较全面的总结。为了展开对弹簧管刚度测量技术的基础性研究，本文根据弹簧管的设计指标成功地研制了能够实现自动加载多点测量，并可自动地输出刚度曲线的刚度测量系统。为了提高测量系统测量的精度，在测量系统的实验数据处理中提出了种基于灰色系统理论的粗大误差判别法。其次，为了解决新型号大刚度值弹簧管刚度测量中重复测量精度差的问题，从测量系统的测量原理入手，在分析测量系统中误差源的基础上，重点研究了测量系统中各环节的弯曲变形以及环节间的接触变形对测量精度的影响，基于齐次坐标变换和矢量链法建立了弹簧管的变形与传感器实测变形之间的关系，并建立了误差补偿模型。考虑接触表面形貌建立了接触力学模型和协调接触方程，并用数值法求解接触参数。最后，本文对弹簧管刚度测量作了大量的实验研究。结果表明接触变形对测量精度的影响最大，台板的弯曲变形的影响在其次，而其余环节的弯曲变形的影响则很小。另外，实验还表明，随着弹簧管刚度值的增大，变形对测量结果的影响程度随之增大。在对两种不同测量方法的比对实验中发现，对于大刚度值弹簧管，使用新方法会获得较高的重复测量精度，而对小刚度弹簧管的影响不大。本文通过对不同试件有针对性地选择测量方法，提高了测量效率和重复测量精度，为该类弹性元件的批量生产奠定了基础。关键词弹簧管刚度精密测量误差补偿接触变形，领域相交叉发展的制造系统和制造信息学纳米机械和纳米制造科学仿生机械和仿生制造学制造管理科学和可重构制造系统等会是世纪机械工程科学的重要前沿科学。制造科学与信息科学的交叉制造信息科学机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质，另方面对制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进步达到实现控制和优化的目的。与制造有关的信息主要有产品信息工艺信息和管理信息，这领域有如下主要研究方向和内容制造信息的获取处理存储传递和应用，大量制造信息向知识和决策转化。非符号信息的表达制造信息的保真传递制造信息的管理非完整制造信息状态下的生产决策虚拟管理制造基于网络环境下的设计和制造制造过程和制造系统中的控制科学问题。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制造信息学。微机械及其制造技术研究微型电子机械系统，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体的完整微型机电系统。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系统。的发展将极大地促进各类产品的袖珍化微型化，成数量级的提高器件与系统的功能密度信息密度与互联密度，大幅度地节能节材。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为的微型镊子可以夹起个红细胞制造出大小能够开动的小汽车可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，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。微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在年就有科学家提出微型机械的设想，年第个硅微型压力传感器问世。年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为的硅微型静电电动机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像世纪的微电子技术那样，在世纪对世品性为解决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，是今后解决目前制造业所面临许多难题的条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织自愈合自增长与自进化等功能结构和运行模式的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，那么仿生制造则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。仿生制造所涉及的科学问题是生物的自组织机制及其在制造系统中的应用问题。所谓自组织是指个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的自组织机制为自下而上的产品并行设计制造工艺规程的自动生成生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。仿生制造属于制造科学和生命科学的远缘杂交，它将对世纪的制造业产生巨大的影响。仿生制造的研究内容目前有两个方面面向生命的仿生制造研究生命现象的般规律和模型，例如人工生命细胞自动机生物的信息处理技巧生物四足生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等。面向制造的仿生制造研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略研究仿生制造的概念体系及其基础，例如仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学信息科学材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺仿生设计和制造系统四足仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工