你认为能称得上机械制造业「皇冠上的明珠」的有哪些？
如果非要挑几颗最闪耀的“珍珠”来细数，我认为以下几个领域绝对配得上这份殊荣：
一、航空发动机制造：力量与智慧的结晶
谈论机械制造的巅峰，怎能不提航空发动机？这玩意儿，真不是一般人能玩得转的。它集成了当下机械设计、材料科学、热力学、空气动力学、电子控制、精密加工等几乎所有最尖端的技术。
极致的精密与可靠性： 你想想，它能在几千甚至上万转的高速下，承受数千摄氏度的高温，同时还要保证数十小时、数百小时甚至数千小时的连续稳定运转。每一个零件，从涡轮叶片到压气机盘，尺寸的误差容不得半点马虎，否则轻则性能下降，重则就是灾难性的后果。那些叶片的制造，通常需要用到复杂的单晶高温合金，通过定向凝固技术制造，其内部晶粒结构都必须是高度有序的，才能承受高温高压的考验。加工过程中，叶片表面的冷却通道，其精度要求达到微米级别，这可不是一般的机床能完成的。
材料的革命性应用： 为了应对恶劣的工作环境，航空发动机大量使用了先进的特种合金，比如镍基高温合金、钛合金、陶瓷基复合材料等。这些材料的研发和应用，本身就是一场技术革命。比如一些新型的陶瓷基复合材料，因为其耐高温、轻质的特性，正在逐步取代部分金属部件，进一步提升发动机的效率和推重比。加工这些材料，对刀具、工艺参数的要求都是前所未有的严苛。
集成化与智能化： 现代航空发动机早已不是简单的机械部件集合，而是高度集成的“心脏”。它包含了复杂的燃油系统、润滑系统、电子监控系统，并通过先进的传感器和控制算法，实现对发动机运行状态的实时监控和智能调整。这就像给发动机装上了一个“大脑”，让它能够根据外部环境和飞行需求，自动优化性能。
航空发动机的制造难度，让世界上只有少数几个国家能够掌握核心技术，这足以说明它的“皇冠上的明珠”地位。它不仅关乎国家军事实力，更是民用航空业发展的基础。
二、高端数控机床：工业的“母机”与精度的基石
如果航空发动机是制造业的“心脏”，那么高端数控机床就是制造业的“母机”，是所有精密制造的基石。没有它们，别说航空发动机，连造一把精密的螺丝刀都困难。
超高的加工精度与稳定性： 高端数控机床能够实现微米甚至纳米级别的加工精度。想象一下，一台机床，在长达几个小时甚至更长时间的加工过程中，其整体的形变量还要控制在微米级别，这需要极其精密的结构设计、高质量的材料以及极为稳定的工作环境（比如恒温恒湿的车间）。
复杂工艺的实现： 它们能够执行各种高难度的加工工艺，比如五轴联动加工、超精密车削、电解加工、激光加工等。这些技术使得我们能够制造出形状复杂、精度要求极高的零件，例如涡轮盘上的复杂叶槽、模具上的精密纹理等。
智能化与柔性化： 现在的数控机床越来越智能化和柔性化，能够通过编程自动更换刀具，根据零件的特点自动优化加工路径，甚至能够集成在线测量和补偿功能，实现“一次装夹、多道工序”的精密加工。这大大提高了生产效率和产品质量，也降低了对操作人员技能的要求。
一台顶级的数控机床，它的价值可能比很多汽车都高。掌握了高端数控机床的制造技术，就相当于掌握了制造万物的“钥匙”。
三、半导体设备制造：信息时代的精密之魂
在当前这个信息时代，半导体芯片无疑是驱动一切的核心。而制造这些芯片的设备，其精密程度和技术含量，更是达到了令人发指的境界。
光刻机：绘制微观世界的艺术家
光刻机是制造芯片最核心的设备，特别是EUV（极紫外）光刻机，简直是人类工程学上的奇迹。它利用极紫外光作为光源，将电路图案“印”在硅片上，其精度要求达到几纳米。这相当于在一个城市大小的区域内，准确绘制出比头发丝还要细几十万倍的图案。
光源的极致追求： EUV光源的产生本身就是一个巨大的挑战，需要利用激光诱导等离子体（LPP）技术，将高能激光轰击锡液滴，产生极紫外光。这个过程中涉及到的光学、等离子体物理、真空技术等都是最尖端的。
光学系统的精密到极致： 为了聚焦和控制这束极紫外光，需要使用多层反射镜，而且这些反射镜的表面粗糙度要控制到原子级别。整个光学系统需要极其稳定，任何一丝微小的振动或温度变化都会影响成像精度。
纳米级的精度控制： 光刻机的工作台、曝光系统的移动和定位，都需要达到纳米级的精度。这不仅仅是机械制造的功劳，更需要先进的伺服系统、传感器和控制算法的协同工作。
一台EUV光刻机的制造周期可能长达一年半载，其复杂性和技术壁垒，是其他任何机械设备都难以比拟的。可以说，掌握了EUV光刻机的制造，就掌握了芯片制造的咽喉。
其他半导体设备： 除了光刻机，还有蚀刻机、薄膜沉积设备、检测设备等，它们也都拥有极高的技术门槛和精密要求。比如，先进的蚀刻机能够以原子级的精度去除硅片上的材料，而薄膜沉积设备则能均匀地在硅片表面沉积出原子层级的薄膜。
四、精密测量仪器：丈量世界的标尺与质量的守护者
虽然它们不像前几者那样直接“制造”产品，但精密测量仪器是确保所有机械制造品质量和精度的基石。没有它们，我们无法知道制造出的零件是否合格，更无法知道是否达到了设计的要求。
超高分辨率与灵敏度： 像原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）等，能够“看见”原子级别的世界，测量物体的表面形貌、成分等。这对于理解和控制微纳结构至关重要。
非接触式测量： 激光干涉仪、白光干涉仪等，通过光学原理实现对物体尺寸、形状的非接触式测量，避免了机械探针可能带来的损伤和误差。
多维度、一体化测量： 现代精密测量仪器往往能够集成多种测量功能，实现对产品多维度、一体化的评估，例如坐标测量机（CMM）可以测量复杂零件的三维尺寸。
这些测量仪器本身的设计和制造，也需要极高的精密性，它们是衡量其他精密制造水平的“标尺”。
总结一下，我认为这些领域之所以能称得上“皇冠上的明珠”，是因为它们具备以下几个共同的特质：
1. 技术集成度极高： 它们往往是多个尖端技术领域的交叉和融合。
2. 工艺要求极致： 对材料、精度、稳定性的要求达到了当前人类工程能力的极限。
3. 创新驱动力强： 它们是引领行业发展、催生颠覆性创新的重要源泉。
4. 高壁垒与高价值： 掌握核心技术意味着巨大的经济效益和战略优势。
5. 对人类社会进步的深远影响： 它们的应用能够极大地推动科技发展和生活水平的提升。
当然，机械制造业的精彩远不止于此。例如，机器人技术（尤其是高端工业机器人和协作机器人）、新能源汽车的动力总成、精密模具的设计与制造等等，也都是非常重要的组成部分。但要说“皇冠上的明珠”，上述几个领域，无疑是最为耀眼、最具代表性的几颗。它们是人类智慧和工程能力的集中体现，也是我们不断追求卓越、挑战极限的精神象征。
网友意见
一看见这题目，脑子里除了下面这个家伙就别无其它了
它是詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope，缩写JWST）
JWST是世界最先进的空基天文台，它是NASA、欧空局和加拿大航天局的联合项目，是天文界大功臣哈勃望远镜的继任者，且观测精度高出哈勃100倍。该计划始于1996年，经过了漫长的开发、设计和建造，整个过程可谓一波三折，近期望远镜主体组装已经完毕，还在进行各种严格到变态的测试工作，预计于2018年10月搭载欧洲阿丽亚娜5号火箭升空成为我们观测宇宙的崭新利器。
我们先来看看这个JWST牛逼在哪儿
首先，它上班的地方很远，非常远。
为了避开大气层的干扰，哈勃望远镜跑到距地面570公里的太空运行，而JWST走得更远，它的工作地点位于地球背阳一侧距地球150万公里处，在这个点上物体受太阳、地球两大天体引力作用能保持相对静止，既“第二拉格朗日点”，它将不会围绕地球旋转，而将永远躲在地球的背阳面与地球同步围绕太阳旋转，也就是说它是一颗太阳的人造卫星。这个距离大约是哈勃轨道高度的2600多倍。
L2既是第二拉格朗日点
JWST轨道与哈勃和月球的对比
这注定是一趟有去无回且无人照顾的就职之旅。哈勃曾经因故障接受了五次在轨维修，而没有人能够带着工具抵达JWST工作的位置，人类迄今距离地球最远的记录是阿波罗13号成员在路过月球背面轨道远地点时创造的，大约为40万公里（还是因为突发故障被逼无奈），而这一记录仅约JWST工作轨道高度的1/4。所以，在工程技术上要求做到自动安装且终生不维护。为什么是自动安装？后面会讲。
第二，作为一个非陆基天文台，它个头巨大。
相对于哈勃望远镜，詹姆斯韦伯望远镜技术更先进，能够观测宇宙中更遥远的信号，其主镜面直径达6.5米（原计划是8米，但是因为太贵且技术难度太大所有放弃了），其镜面面积是哈勃望远镜的五倍。
其主镜由18个六边形子镜片组成，每一个都有独立的校准系统，将在升空后进行一系列的校准和调试，确保它们对焦精准，之后任务运行过程中每过一段时间就会校准一次。和哈勃的可见光观测不一样，JWST将工作在红外波段下，为了避免干扰，工程师们还为望远镜配备了一个巨大的遮阳伞，展开后有12.2米宽18米长，用于隔绝太阳辐射的热能，使得望远镜的工作温度始终维持在50k以下（约零下230摄氏度）。它制造完成后是这样的
一个标准网球场勉强放得下。
但是，大又怎样呢？比它大的东西多了去了，但别忘了，它要上天！
那么问题来了：送它去上班的交通工具装不下它。。。
所以工程师设计了精密的折叠结构，把基座、主镜片和遮阳伞折叠起来，保证望远镜能塞进阿丽亚娜5号火箭中，到达目的地后再像变形金刚一样展开，而展开过程却并不像变形金刚那样“唧唧咔咔”几下搞定，而是极其小心、缓慢地进行，整个展开过程历时数十日，这就是刚才提到的自动安装。韦伯望远镜若全被伸展开，将有一架波音737客机那样大，万一什么地方卡壳而展不开或者展开的误差太大呢？天哪，那将是一场灾难。想象一下，那可是距地150万千米的深空，你不可能送人去帮它一把。所以，这是一次只许成功，不许失败的大工程，也可以说是大赌博，赌资高达88亿美元。
折叠起来的镜面主体，技术人员正在使用特殊灯光检查望远镜上是否有杂质
第三，制造精度要求极高。
作为天文望远镜，最重要的部件当属镜片了，18个子镜面组成一个统一的主镜面，用于观测距离以光年计的目标，这需要它们在展开后的排列精度误差小于人类头发丝直径的万分之一。
计划初期，天文学家曾打算用超低膨胀玻璃。但当把试验镜片冷却到零下233℃时，玻璃发生的弯曲足以使望远镜完全失效。最后，镜片的材料选择了铍。
然而，要制作没有残余应力的铍金属镜片是极为困难的，切割金属的表面会使剩余的金属部分有向上弯曲的趋势。
另外，抛光六边形的镜片也非易事，直到距离边缘5毫米处都是要抛光的，若未经抛光边缘的宽度每增加一倍（10毫米），那将使望远镜的反射光量减少1.5%，对于天基望远镜工程来说绝对是一个重大的损失，如此高难度的抛光也是第一次。最终镜面能够达到多么光滑呢？把主镜面放大到美国国土面积（约960万平方公里）那么大，你能看见的最大凹陷相当于一个核桃大小。
然而即便是抛光到极致平整的铍在近红外波段的反射性并不是最理想的，因此每块分镜面都必须镀上大约3.4克的黄金。
从2010年6月开始，NASA的工程师们开始为每一块子镜片进行涂层处理工作，科学家将黄金涂料加热到1371摄氏度，使黄金涂料由固态变成液态，并蒸发到铍制镜片上，表面的黄金涂层厚度要求是精准的120纳米，这一工序总共花了15个月，然后再花了4个月完成了冷冻测试。
我就问你滑不滑？舒不舒服？强迫症的福音
第四，生产与使用环境差别巨大，还要做到终生免维护。
我们所提到的一切，都是基于正常室温生产装配、接近于绝对零度的真空高辐射环境下使用为前提，这对工程技术提出了前所未有的挑战。JWST发射升空后，由于某种热梯度的影响会使望远镜发生轻微变形，在观测过程中，需将镜面精确地对准特定方向，这时候也会产生极微小的温度变化，而这个变化也会给观测结果带来轻微但不可接受的精度影响。
为了解决这个问题，工程师们设法在每个子镜片后面都安装了7个微型电机，每个电机可以通过推、拉使子镜面的位置产生略微超过10纳米的改变。
如此一来，只要从地球发送遥控信号到150万公里的地方激活子镜面背后的7个微型电机，就可以单独调整每一块子镜面相对于其他子镜面的曲率和方位，以补偿形变带来的影响。
工程师正在检查基座
遮阳帆共有五层，可以阻隔几乎一切辐射
好，让我们来看看什么样的机械产品能够称得上皇冠上的明珠呢？
肯定没有一个公认的标准。
而如果一个产品的制造成本是天文数字、技术难度大到业内专家都抱着看热闹的心态围观、运输过程充满风险、要实现自动安装后在极端恶劣的环境中工作且使用寿命内做到不维护，再加之使命意义非凡，那么这样的机械产品都算不上一颗明珠的话，那我不知道还要怎样。这个JWST完全符合上述标准：
1. 制造过程中预算不断攀升，在主体最终装配完毕后目前已经花掉88亿美金，相当于造两艘 “尼米兹”级核动力航空母舰再配上11架F-18E超级大黄蜂。然而JWST重量仅仅6.5吨而已，折合成本单价人民币460万一斤(⊙o⊙)…
2. 这么贵的东西，投资风险极大。在制造、测试手段上让专家绞尽脑汁，且很多手段上都被业内人士认为不可能实现，比如说对镜面平整度、稳定性的检测手段，要求对镜面上数十万个点同时进行拍照，然后对比每一张照片中各个点的位移情况，从而判断镜面有无形变，拍摄速度要求达到N次/秒以上，N的值是背景环境的振荡频率，通常在5000以上（注意是同时对数十万个坐标进行测量），这样才能排除空间温度差异、震动等因素对材料形变的影响，其难度可见一斑。
3. 必须规避火箭发射过程中的剧烈震荡和加速度、曲折的入轨过程和在轨展开过程（并且是在室温组装、接近绝对零度的环境中进行操作）对精密光学设备的影响。
4. 使命意义非凡。它能够看到宇宙诞生最初的光，能够对系外行星的质量、大气成分等进行准确的判定，与它所具备的观测能力相比，人类现在完全是个瞎子。
所以，詹姆斯韦伯太空望远镜是当之无愧的人类工程技术之集大成者。
----儿童节更新----
这里有个从YouTube 搬运来的视频，演示了明年JWST在奔向深空的途中展开的全过程，有兴趣的朋友可以看一下，英文旁白。留意它的“晕轨道”- Halo Orbit，很有意思。
---6.2更--
1. 有几位朋友提到这个东西因为无法量产，所以跟机械制造无关。在下有点头疼。要是人家花600多亿人民币造的是一个占地几十亩的钢铁巨物，是不是一下就觉得其实不必量产也算是机械制造了？我们说的是明珠，不是珠子。
2. 技术分为科学技术和工程技术，前者即科研，后者即应用，我们说的就是它。而在应用领域，越是领先的项目越是风险巨大，原因是制造过程中“技术暗箱”越多，毕竟是在集合众多领域最先进生产力办大事，那么拼的就是项目管理能力了。我非常认同JWST项目在管理中屡屡出现问题，但是，如果它顺利“上岗履职”，那么说明它的制造者从磕磕绊绊中获得了多么宝贵的管理经验？虽然这收获不是我们中华名族的，但作为人类还是感到万分欣慰。
3. 很多朋友在纳闷它既然躲在地球背阳面，那么太阳能电池板有何用？看看视频中它在轨道上那风骚的走位你就明白了。
题主，本来我以为机械制造业的皇冠是黄金打造，镶嵌两三颗宝石。结果现在发现这皇冠直接就是宝石堆砌成的(￣▽￣)。
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