中国机械工程技术路线图（2021版）

本书着重考虑新一代信息通信技术、新材料、新制造模式对机械工程技术创新发展可能带来的影响和变化，满足应对百年未有之大变局的需求，服务制造强国战略的需求，服务碳达峰、碳中和的国际承诺需求，时间跨度为2021～2035年。
在研究内容上，深入分析“机械工程技术发展的环境与需求”；提出机械工程技术“绿色、智能、超常、融合、服务”五大发展趋势的内涵和特征；研究支撑制造业发展的八大基础共性制造技术领域，即机械设计、成形制造、智能制造、精密与超精密制造、微纳制造、增材制造、绿色制造与再制造和仿生制造的关键核心技术与技术路线图；研究对主机和成套设备性能产生重大影响的6大基础件，即流体传动与控制件、密封件、轴承、齿轮、模具和刀具的关键核心技术与技术路线图；研究对机械工程技术起重要作用的服务型制造技术路线图；提出机械工程技术路线图成功实施的六大关键要素，即创新、人才、体系、机制、开放、协同。
希望本书的出版能对我国机械工程技术实现自主创新、重点跨越、支撑发展起到一定的引导作用，为我国实施制造强国战略，提升我国制造业国际竞争力发挥重要作用。

当今世界，科技创新日新月异，信息化、知识化、现代化、全球化发展势不可当，新兴发展中国家快速崛起，国际经济和制造产业格局正面临新的大发展、大调整、大变革。我国制造业也将迎来新的发展战略机遇和挑战。
目前，我国制造业的规模和总量都已经进入世界前列，成为全球制造大国，但是发展模式仍比较粗放，技术创新能力薄弱，产品附加值低，总体上大而不强，进一步的发展面临能源、资源和环境等诸多压力。到2020年，我国将实现全面建设小康社会、基本建成创新型国家的目标，进而向建成富强、民主、文明、和谐的社会主义现代化国家的宏伟目标迈进。在人类历史上，大凡知识和技术创新，只有通过制造形成新装备才能转变为先进生产力。许多技术和管理创新也是围绕与制造相关的材料、工艺、装备和经营服务进行的。可以预计，未来20年，我国制造业仍将保持强劲发展的势头，将更加注重提高基础、关键、核心技术的自主创新能力，提高重大装备集成创新能力，提高产品和服务的质量、效益和水平，进一步优化产业结构,转变发展方式，提升全球竞争力，基本实现由制造大国向制造强国的历史性转变。
机械制造是制造业最重要、最基本的组成部分。在信息化时代，与电子信息等技术融合的机械制造业，仍然是国民经济发展的基础性、战略性支柱产业。工业、农业、能源、交通、信息、水利、城乡建设等国民经济中各行业的发展，都有赖于机械制造业为其提供装备。机械制造业始终是国防工业的基石。现代服务业也需要机械制造业提供各种基础设备。因此，实现由制造大国向制造强国的历史性转变，机械制造必须要先行，必须从模仿走向创新、从跟踪走向引领，必须科学前瞻、登高望远、规划长远发展。
中国机械工程学会是机械工程技术领域重要的科技社团，宗旨是引领学科发展、推动技术创新、促进产业进步。研究与编写中国机械工程技术路线图，是历史赋予学会的光荣使命。一段时间以来，机械工程学会依靠人才优势，集中专家智慧，充分发扬民主，认真分析我国经济社会发展、世界机械工程技术和相关科学技术发展的态势，深入研究我国机械行业发展的实际和面临的任务及挑战，形成了《中国机械工程技术路线图》。
《中国机械工程技术路线图》是面向2030年我国机械制造技术如何实现自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来的战略路线图。路线图力求引领我国机械工程技术和产业的创新发展，进而为我国建设创新型国家，实现由制造大国向制造强国的跨越，提升综合国力和国际竞争力发挥积极作用。
路线图的编写努力坚持科学性、前瞻性、创造性和引导性。科学性就是以科学发展观为指导，立足于科学技术的基础，符合科学技术和产业发展的大趋势。路线图不是理想主义的畅想曲，而是经过努力可以实现、经得起实践和历史检验的科学预测。前瞻性就是用发展的眼光看问题，不仅着眼于当前，而要看到10年、20年后甚至更长远的发展。我们今天所面临的挑战和问题，很多都不是短期能够解决的，而是需要经过10年、20年，甚至更长时间的持续努力才能根本化解。我们不仅要立足我国的发展，也要放眼世界的发展，对可能出现的科技创新突破、全球产业结构和发展方式的变革要有所估计。我们不仅要考虑已有的科学技术，还要考虑未来的科技进步与突破，如物理、化学、生物、信息、材料、纳米等技术的新发展，考虑它们对制造业可能产生的影响和可能带来的变化。对一些重要领域和发展方向、发展趋势要有一个比较准确的把握和判断。创造性就是根据我国国情进行自主思考和创新。路线图的编写是一个学习过程、研究过程、创造过程。我们既要学习借鉴国外的技术路线图，学习借鉴国外的成功经验和先进技术，又不完全照搬、不全盘模仿。路线图不仅要符合世界发展的大趋势，更要符合中国的实际国情。引导性就是要对机械制造技术和产业发展起引领和指导作用。路线图不是百科全书，也不同于一般的技术前沿导论，它是未来创新发展的行动纲领。路线图既要有清晰的基础共性、关键核心技术的提炼，同时也要有代表重大创新集成能力的主导性产业和产品目标，要适应企业行业的整体协调发展。路线图最终衡量的标准是先进技术是否能够转变成产业，是否能够占领市场。
《中国机械工程技术路线图》对未来20年机械工程技术发展进行了预测和展望。明确、清晰地提出了面向2030年机械工程技术发展的五大趋势和八大技术。五大趋势归纳为绿色、智能、超常、融合和服务，我认为是比较准确的。这10个字不仅着眼于中国机械工程技术发展的实际，也体现了世界机械工程技术发展的大趋势，应该能够经得起时间的考验。八大技术问题是从机械工程11个技术领域凝练出来的，是对未来制造业发展有重大影响的技术问题，即复杂系统的创意、建模、优化设计技术，零件精确成形技术，大型结构件成形技术，高速精密加工技术，微纳器件与系统（MEMS），智能制造装备，智能化集成化传动技术，数字化工厂。这些技术的突破，将提升我国重大装备发展的基础、关键、核心技术创新和重大集成创新能力，提升我国制造业的国际竞争力以及在国际分工中的地位，将深刻影响我国制造业未来的发展。
编写路线图，还要考虑如何为路

序一
序二
序三
第一章机械工程技术发展的环境与需求
第一节新一轮科技革命推动机械工程技术创新发展2
第二节主要工业发达国家制造业战略部署5
第三节我国经济社会发展对机械工程技术的需求7
第四节我国机械工业发展现状与展望10
参考文献12
第二章机械工程技术五大发展趋势
第一节绿色16
第二节智能18
第三节超常19
第四节融合21
第五节服务23
参考文献24
第三章机械设计
第一节概论28
第二节创新设计31
第三节定制设计36
第四节智能设计41
第五节虚拟设计43
第六节绿色设计47
第七节性能设计54
第八节工业设计58
参考文献63
第四章成形制造
第一节概论68第二节铸造成形技术71
第三节塑性成形技术76
第四节焊接技术82
第五节热处理与表面改性技术87
第六节粉末冶金成形技术93
第七节复合材料构件精确成形技术99
参考文献105
第五章精密与超精密制造
第一节概论110
第二节精密与超精密制造装备技术113
第三节精密与超精密制造工具技术119
第四节精密与超精密制造工艺技术124
第五节精密与超精密制造检测技术与仪器130
参考文献135
第六章微纳制造
第一节概论140
第二节微纳制造及系统142
第三节微纳制造与微流控器件及系统151
第四节微纳制造与智能制造156
第五节微纳制造与医疗工程162
参考文献167
第七章增材制造（3D打印）技术
第一节概论170
第二节增材制造基础技术171
第三节金属增材制造技术175
第四节非金属增材制造技术184
第五节生物增材制造技术191
第六节特种增材制造技术196
参考文献201
第八章智能制造
第一节概论206
第二节制造智能208第三节智能制造装备215
第四节智能制造车间222
第五节智能制造工厂228
第六节智能制造服务234
参考文献240
第九章绿色制造与再制造
第一节概论244
第二节绿色制造评价与服务248
第三节绿色制造系统管理255
第四节再制造工程系统规划261
第五节再制造质量控制技术与装备266
第六节再资源化技术与装备272
参考文献277
第十章仿生制造
第一节概论280
第二节仿生机构与系统制造282
第三节功能表面仿生制造287
第四节生物加工成形制造294
第五节生物组织与类器官制造299
第六节仿生医疗器械制造305
参考文献310
第十一章机械基础件
第一节概论314
第二节流体传动与控制315
第三节密封320
第四节轴承327
第五节齿轮333
第六节模具339
第七节刀具345
参考文献352
第十二章服务型制造
第一节概论356第二节规模定制化制造模式359
第三节远程运维与健康保障模式362
第四节共享制造模式367
参考文献370
第十三章路线图实施的关键要素和措施建议
参考文献378

后记379