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1CAD技術的發展

CAD(ComputerAidedDesign)是計算機輔助設計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數值計算能力，輔助工程技術人員進行工程或產品的設計與分析，達到理想的目的，并取得創新成果的一種技術。自1950年計算機輔助設計（CAD）技術誕生以來，已廣泛地應用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領域，產品的設計效率飛速地提高?，F已將計算機輔助制造技術（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和產品數據管理技術（ProductDataManagement，PDM）及計算機集成制造系統（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一體。

產品設計是決定產品命運的研究，也是最重要的環節，產品的設計工作決定著產品75%的成本。目前，CAD系統已由最初的僅具數值計算和圖形處理功能的CAD系統發展成為結合人工智能技術的智能CAD系統（ICAD）(IntelligentCAD)。21世紀，ICAD技術將具備新的特征和發展方向，以提高新時代制造業對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應能力。

以智能CAD（ICAD）為代表的現代設計技術、智能活動是由設計專家系統完成。這種系統能夠模擬某一領域內專家設計的過程，采用單一知識領域的符號推理技術，解決單一領域內的特定問題。該系統把人工智能技術和優化、有限元、計算機繪圖等技術結合起來，盡可能多地使計算機參與方案決策、性能分析等常規設計過程，借助計算機的支持，設計效率有了大大地提高。

2三維CAD技術在機械設計中的優點

通過實際應用三維CAD系統軟件,筆者體會到三維CAD系統軟件比二維CAD在機械設計過程中具有更大的優勢,具體表現在以下幾點:

2.1零件設計更加方便

使用三維CAD系統,可以裝配環境中設計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設計零件導致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過程通過動畫演示出來,使人一目了然。

2.2裝配零件更加直觀

在裝配過程中,資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關系,若裝配不正確即予以顯示,另外,零件還可以隱藏,在隱藏了外部零件的時候,可清楚地看到內部的裝配結構。整個機器裝配模型完成后還能進行運動演示,對于有一定運動行程要求的,可檢驗行程是否達到要求,及時對設計進行更改,避免了產品生產后才發現需要修改甚至報廢。

2.3縮短了機械設計周期

采用三維CAD技術,機械設計時間縮短了近1/3,大幅度地提高了設計和生產效率。在用三維CAD系統進行新機械的開發設計時,只需對其中部分零部件進行重新設計和制造,而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息,使機械設計的效率提高了3~5倍。同時,三維CAD系統具有高度變型設計能力,能夠通過快速重構,得到一種全新的機械產品。

2.4提高機械產品的技術含量和質量

由于機械產品與信息技術相融合,同時采用CADCIMS組織生產,機械產品設計有了新發展。三維CAD技術采用先進的設計方法,如優化、有限元受力分析、產品的虛擬設計、運動方針和優化設計等,保證了產品的設計質量。同時,大型企業數控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工,一致性很好,保證了產品的質量。

3CAD技術在機械設計中的應用

3.1零件與裝配圖的實體生成

3.1.1零件的實體建模。CAD的三維建模方法有三種,即線框模型、表面模型和實體模型。在許多具有實體建模功能的CAD軟件中,都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實體造型模塊中,系統提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環狀體和楔形體。對簡單的零件,可通過對其進行結構分析,將其分解成若干基本體,對基本體進行三維實體造型,之后再對其進行交、并、差等布爾運算,便可得出零件的三維實體模型。

對于有些復雜的零件,往往難以分解成若干個基本體,使組合或分解后產生的基本體過多,導致成型困難。所以,僅有基本體系還不能完全滿足機器零件三維實體造型的要求。為此,可在二維幾何元素構造中先定義零件的截面輪廓,然后在三維實體造型中通過拉伸或旋轉得到新的“基本體”,進而通過交、并、差等得到所需要零件的三維實體造型。

3.1.2實體裝配圖的生成。在零件實體構造完成后,利用機器運動分析過程中的資料,在運動的某一位置,按各零件所在的坐標進行“裝配”,這一過程可用CAD軟件的三維編輯功能實現。

3.2模具CAD/CAM的集成制造

隨著科學技術的不斷發展,制造行業的生產技術不斷提高,從普通機床到數控機床和加工中心,從人工設計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業正向數字化和計算機化方向發展。同時,模具CAD/CAM技術、模具激光快速成型技術(RPM)等,幾乎覆蓋了整個現代制造技術。

一個完整的CAD/CAM軟件系統是由多個功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數控加工、有限元分析、動態顯示等。這些模塊應以工程數據庫為基礎,進行統一管理,而實體造型是工程數據的主要來源之一。

3.3機械CAE軟件的應用

機械CAE系統的主要功能是:工程數值分析、結構優化設計、強度設計評價與壽命預估、動力學/運動學仿真等。CAD技術在解決造型問題后,才能由CAE解決設計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結構合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態特性等。

4CAD前沿技術與發展趨勢

4.1圖形交互技術

CAD軟件是產品創新的工具,務求易學好用,得心應手。一個友好的、智能化的工作環境可以開拓設計師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創造性的工作中。因此,智能化圖標菜單、“拖放式”造型、動態導航器等一系列人性化的功能，為設計師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識別、語言識別和特征手勢建模等新技術也正在研究之中。

4.2智能CAD技術

CAD/CAM系統應用逐步深入,逐漸提出智能化需求.設計是一個含有高度智能的人類創造性活動。智能CAD/CAM是發展的必然方向。智能設計在運用知識化、信息化的基礎上，建立基于知識的設計倉庫,及時準確地向設計師提品開發所需的知識和幫助,智能地支持設計人員，同時捕獲和理解設計人員意圖、自動檢測失誤，回答問題、提出建議方案等。并具有推理功能,使設計新手也能做出好的設計來,現代設計的核心是創新設計,人們正試圖把創新技法和人工智能技術相結合應用到CAD技術中,用智能設計、智能制造系統去創造性指導解決新產品、新工程和新系統的設計制造,這樣才能使我們的產品、工程和系統有創造性。

4.3虛擬現實技術

虛擬現實技術在CAD中已開始應用,設計人員在虛擬世界中創造新產品,可以從人機工程學角度檢查設計效果,可直接操作模擬對象,檢驗操作是否舒適、方便,及早發現產品結構空間布局中的干涉和運動機構的碰撞等問題,及早看到新產品的外形,從多方面評價所設計的產品.虛擬產品建模就是指建立產品虛擬原理或虛擬樣機的過程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進行加工、測試、仿真和分析,以評價其性能,可制造性、可裝配性、可維護性和成本、外觀等,基于虛擬樣機的試驗仿真分析,可以在真實產品制造之前發現并解決問題,從而降低產品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動態企業聯盟將成為CAD技術在電子商務時代繼續發展的一個重要方向.另外,隨著協同技術、網絡技術、概念設計面向產品的整個生命周期設計理論和技術的成熟和發展,利用基于網絡的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術,實現真正的全數字化設計和制造,已成為機械設計制造業的發展趨勢。

參考文獻

[1]黃森彬主編.機械設計基礎.高等教育出版社.

[2]榮涵銳.新編機械設計CAD技術基礎〔M〕.北京:機械工業出版社,2002.

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為了防止產品在加工時出現失誤，所以，應在加工環節注重運用計量技術。檢測產品是為了更好地指導生產，以促進機加工模式的改變，只有運用計量技術才能有效帶動加工工程的改進。目前，我國在機械產品檢測時運用的最多的就是計量技術，其主要是利用各種計量儀器來完成。嚴格按照儀器操作方法進行測量，才能使計量技術的作用真正發揮出來。計量技術能準確地為產品提供精確數據，檢測出產品存在的問題，因為它是通過大量的儀器來進行檢測的，其精確度高，檢測效果好。在機械生產企業中，產品的質量是一個企業的命脈，只有保證了產品質量，企業的信譽度才能得到提高，企業才能長久地持續發展下去。計量技術運用在機械產品檢測中，為企業可持續發展提供了保障，在一定程度上為企業帶來經濟效益和社會效益，并帶動了我國民經濟發展。

2.1正確選擇儀器

在進行儀器選擇時，一定要考慮到產品的各個因素，避免在測驗時出現誤差，若儀器選擇不正確，勢必會影響整個檢測過程，及影響生產人員對產品的正確判斷。機械制造行業一般采用幾何計量儀器來進行檢測，其主要包括：游標卡尺、線位移動光柵尺、光波干涉儀、量塊、一般線紋尺、角度測量儀、通止規、百分尺、千分尺等。應根據檢測產品實際需要來進行選擇，如圖1所示。

2.2檢測操作

精度對于機械產品來說至關重要，不能有絲毫誤差，因此在操作時應嚴格按照相關檢測標準進行操作，這樣才能保證幾何參數精度，才能最大程度提高產品質量水平。在儀器選定后，檢測人員要熟讀并掌握每項儀器的操作方法，避免在操作過程中，因人為失誤導致產品出現誤差。如選用的游標卡尺來測量尺寸時，應先弄清儀器的刻度值、量程等。除此之外，還要注意讀入尺寸數據應考慮到角度問題，并對其進行控制，盡量保持平視，避免俯視、仰視等觀測，以保證產品的檢測的精準度，避免造成數據誤差。

3產品計量操作注意事項

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伴隨現代工業技術的進步，液壓零配件的精密化程度不斷提高，但是配件與配件之間的孔隙是客觀存在的，理論上無法消除，其對細微顆粒的敏感程度也越來越高。此外，再加上煤礦機械設備專業技術人才的匱乏，包括現有的檢測手段與儀器過于陳舊，導致煤礦機械設備不斷出現各方面的故障。追本溯源，其癥結在于所用的油存在質量問題，而現有的油濾設備無法起到預期的作用，導致大量存在雜質以及被污染的油在煤礦機械設備當中使用，引發機械的運行故障。鑒于此，必須要配備先進的油濾設備，保證油油品的清潔性合格，盡量降低污染油質的情況。

2明確代用油的指標

整體而言，不同品牌以及種類的油，其性能指標的差異非常明顯，并且如果兩種油混合使用，其內的物質可能會產生劇烈的化學反應，甚至是凝結成為細微的顆粒，對煤礦機械設備的性能造成不利的影響。鑒于此，在使用油的過程當中，要求杜絕混合使用的問題。如果需要更換油，必須要將進行全面的分析，明確兩種油的配方的差異性以及是否會產生不良的化學反應等。此外，代用油需要嚴格尊遵循既定的代用原原則，即是要求選用性能指標相似并且是同一類型的油。尤其需要注意代用油的黏度指標，要求前后所用的兩種油的黏度差異＜1.0%，并且代用油的黏度允許稍高于原來的油，而不允許低于原來的油，以滿足“以高帶低”的油代用基本原則。除此之外，還需要兼顧煤礦機械設備實際的工作環境以及溫度等自然因素，綜合考慮，進一步明確代用油的具體指標。

3選用具有針對性的油

正確選擇油是保證煤礦機械設備正常運轉的關鍵要素之一，也是油使用的重要前提條件，有助于充分發揮油的理想功效。在選擇油之時，需要注意如下的幾點問題：

（1）嚴格按照煤礦機械設備的實際情況

包括已使用的時長、具體的運行環境、機械設備的型號等基本參數選擇具有針對性的油。例如：如果煤礦機械設備的正常使用時間在一年以上，可選擇黏稠度較低的油。如果其運行環境粉塵量較大，可選擇相對黏稠的油，以便形成強度更高的油膜。

（2）保證所選用的油的油脂品質合格

同時還要考慮到油性能指標方面的客觀差異，包括油的閃點、傾點、針入度等具體參數。一般而言，油產品的外觀包裝會詳細地列舉出油的性能指標，煤礦機械設備的運維人員可將其作為參考。

（3）在選擇油的過程當中

經濟性也是不得不考慮的重要因素之一，要求選用物美價廉，并且性價比高的油產品，摒棄一味選用昂貴的油的傳統做法，需要根據煤礦機械設備的實際情況而定，選擇性能指標合格并且符合經濟性原則的油。

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1）規章制度不完善。

近些年，數控機床取得了一定的發，但是針對某些方面仍然存在一定的問題，一些設備與零件仍然存在很大的問題，在實際的工作之中數控機床還沒有制定合理科學的規章制度保障數控機床的正常工作，這是影響數控機床發展最為主要的因素之一。

2）編制程序有失規范。

數控機床與傳統機床相比較最為突出的有點就是增加了數字與計算機控制的部分，這就必然需要相關軟件的支撐，由此可見，軟件的編制程序對于提高數控機床機械技術加工效率也有著十分重要的理論意義與現實價值。程序的編制在很大程度上可以對數控機床機械技術加工效率產生最為直接的影響。

3提高數控機床機械技術加工效率的策略

3.1軟件系統

1）專業操作人員。

在實際的工作之中，專業的操作人員對于提高控機床機械技術加工效率有著十分重要的作用，他們是對數控機床軟件進行實際操作的人員，其專業能力與業務素養對于控機床機械技術加工效率有著直接的關系。因此，加工企業應該充分的重視數控機床操作人員業務能力的提高。具體的實施方式有很多，其中比較重要的方式可以分為以下幾種：①加工企業應該針對操作人員進行定期的培訓，不斷的提高他們的綜合素質與業務能力，讓員工掌握相關的理論知識與注意事項；②應該不斷引進相關的專業人才整體提高數控機床操作人員的整體素質，保障數控機床機械技術加工效率的提高。

2）進一步規范操作流程。

與普通機床相比，數控機床在的操作流程更加復雜，操作工藝相對較多。因此，在實際的工作之中，為了進一步提高數控機床機械技術加工效率，我們應該嚴格的規范數控機床的操作流程，減少數控機床工作之中的冗雜流程，制度嚴格的工作步驟與檢驗步驟，真正實現數控機床工作的科學化與規范化，以此來提高數控機床機械技術加工效率。

3）創新管理模式。

數控機床有著其自身的特點，其中最為突出的特點就是需要進行科學的管理，只有這樣才能更好的發揮數控機床的優勢，促進加工企業的不斷發展與進步。因此，在實際的工作之中一定要注重數控機床管理模式的創新，對不同工藝的數控機床制定不同的管理模式，實現管理模式的與時俱進，只有這樣才能更好的促進數控機床機械技術加工效率的提高。

3.2硬件方面

在提高數控機床機械技術加工效率過程中最為重要的方式就是注重硬件方面措施的采取，要充分的分析數控機床的工作特點，針對其具體的工作環境采取相應的措施，在實際的工作中需要注意的方面很多其中比較重要的方面主要是以下幾個方面。

1）恒定的電網供電水平。

數控機床依靠科技技術與電腦尖端技術，對電網供電系統有著極為苛刻的限制。就目前應用較為廣泛的數控機床來說，其裝置內部欠壓保護裝置的報警系統在不穩定的電網系統中很難維持恒定的工作狀態，要解決這個問題最直接的辦法就是根據運行中數控機床的自身特性，有方向有策略的針對的配置交流穩壓器，以減少高峰及低谷時段供電不穩定對整個加工高效所產生的后果。

2）加強對設備選型的研究。

在實際的工作中，我們應該注重加強數控機床設備選型的研究，尤其是針對數控系統方面也更是需要重視。在具體的工作之中，應該根據工作的具體環境和具體條件，結合生產的產品等因素對設備的型號進行選擇。另外，一個加工企業購買多種控機床的過程中應該買一個廠家出產額設備，方便維修，有利于工藝之間的連接，從而實現數控機床機械技術加工效率的提高。

3）做好機床的維護和管理。

數控機床的管理與維護對于保障數控機床正常工作，提高數控機床的使用壽命有著極其重要的作用與價值。機床是對數控機床進行維護和保養最為重要的方式之一，要結合機床實際的工作環境與工作狀態，對機床進行適當的保養。另外，還應該針對不同型號的機床選擇不同的油，只有這樣才能保障機床的正常工作，提高數控機床機械技術加工效率。

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一、先進制造技術的特點

（一）是面向21世紀的技術

先進制造技術是制造技術的最新發展階段，是由傳統的制造技術發展起來的，既保持了過去制造技術中的有效要素，又要不斷吸收各種高新技術成果，并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。先進制造技術與現代高新技術相結合而產生了一個完整的技術群，它是具有明確范疇的新的技術領域，是面向21世紀的技術。

（二）是面向工業應用的技術

先進制造技術并不限于制造過程本身，它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容，并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果，其目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。目的是要提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。

（三）是駕馭生產過程的系統工程

先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合，使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。

（四）是面向全球競爭的技術

20世紀80年代以來，市場的全球化有了進一步的發展，發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場，傾銷產品，輸出資本。隨著全球市場的形成，使得市場競爭變得越來越激烈，先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此，一個國家的先進制造技術，它的主體應該具有世界先進水平，應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。

（五）是市場競爭三要素的統一

在20世紀70年代以前，產品的技術相對比較簡單，一個新產品上市，很快就會有相同功能的產品跟著上市。因此，市場競爭的核心是如何提高生產率。到了20世紀80年代以后，制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來，使三者達到了統一。

二、先進機械制造技術的發展現狀

近年來，我國的制造業不斷采用先進制造技術，但與工業發達國家相比，仍然存在一個階段性的整體上的差距。

（一）管理方面。工業發達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產模式的更新發展，推出了準時生產(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理，多數小型企業仍處于經驗管理階段。

（二）設計方面。工業發達國家不斷更新設計數據和準則，采用新的設計方法，廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD/CAM)，大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。

（三）制造工藝方面。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發、掌握之中。

（四）自動化技術方面。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統（FMS）、計算機集成制造系統（CIMS），實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段，柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。

三、我國先進機械制造技術的發展趨勢

（一）全球化。一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈，例如在機械制造業中，國內外已有不少企業，甚至是知名度很高的企業，在這種無情的競爭中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業，不得不擴展新的市場；另一方面，網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展，這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用，已成為全球化制造業發展的動力，全球化制造的第一個技術基礎是網絡化，網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。（二）網絡化。網絡通訊技術的迅速發展和普及，給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外，網絡通訊技術的快速發展，加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習，推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。

（三）虛擬化。制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標，進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真，通過仿真軟件來模擬真實系統，以保證產品設計和產品工藝的合理性，保證產品制造的成功和生產周期，發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。

（四）自動化。自動化是一個動態概念，目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。

（五）綠色化。綠色制造則通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品，產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面影響，同時使原材料和能源的利用效率達到最高。

四、結語

制造技術不僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標志,也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發展的關鍵時期,制造技術是我們的薄弱環節。只有跟上發展先進制造技術的世界潮流,將其放在戰略優先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。總之,在我國研究和發展先進制造技術勢在必行。

參考文獻：

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在長期的《表面改性技術》教學過程中，我們一直致力于教學方法的改革，以求達到最佳的教學效果。當今的本科教學強調素質教育，其教學結構是學教并重，即"主導－主體"教學模式。這種教學模式的核心在于既要發揮教師的指導作用，又要充分體現學生的主體作用。據此，我們對《表面改性技術》課程教學方法及手段進行了多方面的改革:

2．1采取“研究性教學和研究性學習”的教學方法

從研究問題入手，將“原理－設備－工藝－工程”的知識構建過程展現出來，同時提出新的問題，組織學生展開思考和研討，引導學生把所學知識與煤礦設備工程實際緊密結合，變單向傳輸式教學為雙向互動式教學，變以強調理論內容為主的灌輸式講授為探究理論研究過程為主的引導式講授，實現真正意義上的“雙主”教學。

2．2積極組織學生開展研討活動

例如在學習有關熱噴涂的內容時，以井下帶式輸送機底托架熱噴涂鋁加封孔劑處理可大幅提高使用壽命為例，讓學生進行討論，幫助、引導學生從材料的選擇、涂層的結構以及噴涂工藝流程、實施過程等各個方面進行考慮、分析，并提出解決的方法。這樣，通過啟發式教學，不僅可以鞏固所學知識，而且可以幫助學生學會從多方位、多角度去思考問題，去了解煤礦機械的使用情況，有利于調動學生的學習積極性。

2．3理論結合實際

加強校外實踐基地建設《表面改性技術》課程是一門理論性與實踐性相結合的課程，學生在學習過程中往往對煤礦機械表面處理工藝的理解不深入。為此，我們通過學生參加實踐，組織現場教學，把理論與生產實際相結合，極大地提高了教學效果。例如，我們在江蘇中礦大正表面工程技術有限公司以及鄭州煤礦機械集團股份有限公司建立了校外實踐基地，從而使學生的實踐活動常態化。江蘇中礦大正表面工程技術有限公司是國內表面工程領域的龍頭企業，主要從事鋼結構長效防腐涂裝、纜索涂裝工程、電廠特種表面處理、機械零件表面修復等，是國內熱噴涂領域首家通過ISO9001質量體系認證的企業。鄭州煤礦機械集團股份有限公司是中國領先的煤炭綜采綜掘設備制造商，是國內最大的液壓支架制造商。企業被科學技術部、國務院國資委和中華全國總工會授予“國家創新型企業”稱號，同時被國家五部委共同認定為國家級的企業技術中心。

2．4利用多媒體技術、結合英文教材

開展雙語教學采用現代化教學手段可以節省時間，而且生動、直觀、動態地展示各種表面技術的原理、工藝流程等，化抽象知識為具體知識。我們在教學媒體現代化建設中堅持走立體化建設之路，形成以教材、電子教案、多媒體CAI課件及網絡學習系統為一體的立體化教學體系，為課程的教學提供了內容豐富、高質量的教學媒體資源。除PPT外，還利用動畫、視頻等進行輔助教學。如我們依靠自身力量開發了等離子噴涂法原理、電弧噴涂原理、化學氣相沉積、粉末火焰噴涂、離子束沉積、真空鍍膜、金屬蒸鍍等25套動畫模擬示意圖，這些輔助教學手段生動、直觀、動態地展示了各種技術的原理、工藝流程，化抽象知識為具體知識，極大地激發了學生的學習熱情。2011年，教學團隊建立了《表面改性技術》課程網站，并已將教學大綱、實驗教學大綱、實驗指導書、英文教材、教學課件、教學錄像、視頻、動畫等資料上傳至網站供學生參考，網站還開辟有“答疑園地”欄目，團隊的全體教師通過這一欄目答疑、批改作業、安排和指導實驗。經運行使用，學生普遍反映良好。另外，從2004年開始，我們致力于英文教材《IntroductionofSurfaceEngineering》的編寫及雙語課件的開發，并適時地開展了雙語教學，形成了自己的特色。

2．5設置實驗環節，提高能力培養

《表面改性技術》課程涉及的表面處理工藝種類多，主要有熱滲鍍技術、熱噴涂技術、堆焊技術、化學轉化膜技術、氣相沉積技術、“三束改性”等。每一種表面技術都有其特點，而且相互獨立。根據我院實驗室的條件，我們開設了熱噴涂、熱噴涂涂層性能表征、等離子化學氣相沉積DLC膜、等離子化學氣相沉積DLC膜的表征、離子注入改性等實驗，力求做到使學生對相關工藝與設備有深入了解，并能進行操作，為今后從事相關工作打下良好基礎。總之，經過長期不斷的教學改革和實踐，《表面改性技術》課程教學安排更趨合理，內容不斷深化，學生學習興趣濃厚，能夠將課堂上所學理論知識應用到科研與生產實際中，學生的動手能力及創新意識明顯提高，教學效果顯著。

3教材建設

本課程是重要的技術基礎課，又是培養發展創新能力的一門舉足輕重的課程，是材料科學與工程專業學生進行綜合工程素質教育和現代技術教育的重要陣地。結合煤礦機械行業背景及材料專業特點，教學團隊編著并出版了教材《材料表面工程技術》，編印了英文教材《IntroductionofSurfaceEngineering》以及實驗教材《材料改性實驗》，同時自編課程講義和教案。目前，《材料表面工程技術》作為高等教育(礦業)“十二五”規劃教材已編寫完成，并將于近期出版。此外，我們對教材內容在以下方面進行了調整。(1)著重介紹每章要點，便于學生預習和復習。注意和后續課程教學內容的分工、銜接和配合。增加英文專業名詞，為今后學習外文資料奠定基礎。(2)部分章節設立課堂討論環節，列舉大量實例，增加與學生的互動，便于學生理解掌握知識點。例如:對掘進機、采煤機中的礦用截齒，在使用過程中承受高的壓應力、剪切應力、沖擊載荷以及溫度變化，因而極易磨損。通常采用熱噴涂、等離子熔覆、激光熔覆、堆焊耐磨焊條、等離子束表面冶金、釬焊－熱處理一體化等表面改性技術提高其耐磨性。對煤礦綜采工作面的液壓支架而言，由于礦井特殊的環境，因而對支架立柱、千斤頂表面、油缸、活塞等產生強烈的腐蝕，最終導致支架失效。常采用的表面處理技術有:化學熱處理，如滲鋁、滲鉻、滲硼、硼鋁共滲等，電鍍鋅、銅、鉻、鎳，化學鍍鎳、磷化，堆焊以及熱噴涂鋅鋁合金層等。對于煤礦罐道，一般采用普通碳鋼制造，其傳統的表面處理方法包括:涂料防腐、熱浸鍍鋅、熱噴涂鋅+涂料防腐等。(3)針對近幾年發展起來的新的煤礦機械表面處理技術如達克羅表面處理、Q－P－Q鹽浴復合處理技術，陰極氧化法等進行簡明扼要地講解，以擴大學生的知識面。

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2.1數控技術在機床加工中的應用

機械加工中,機床的應用比例很大。各種各樣的模具生產都是由機床來完成的。傳統的機床生產,模具的精度控制很難實現自動化,因此,生產出的模具合格率較低,材料利用率低。而數控化技術在機床上應用后,實現了機床全自動化機電一體制,這種機電一體化加工生產技術能保證產品的質量。

2.2數控技術在煤礦機械加工中的應用

煤礦機械具有特殊性,是專用的機械設備,由于其工作環境復雜多變,對安全系統要求較高,煤礦機械加工過程要求精細化程度高。而傳統機械加工很難實現其精度的要求。而且,煤礦機械更新換代較快,應用領域單一,所以生產加工量小,下料難。數控技術得到應用后,設備下料切割采用數控技術,改變了過去的工作模式,切割效率得到成倍提高,切割質量高,提高了材料的利用率,降低了設備的生產成本。同時,數控氣割機裝有自動可調的切縫補償裝置,它允許對構件的實際輪廓進行程序控制,好比數控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調切切縫的補償值來精確控制毛還件的加工余量。

2.3數控技術在工業生產中的應用

工業生產過程中,難免會有惡劣的工作環境存在,如高溫、高壓、操作空間狹小,操作高度過高等。這些危險的工作環境極大地增加了工作人員的工作危險性。而數控技術的應用后,工業生產上類似的惡劣環境完全編入數控程序,使工業生產危險性得到極大改善。在實際的生產過程當中,應用數控技術之后,生產過程可以由計算機系統全程控制。只要預先輸入各種生產程序和產品參數,則計算機系統便能夠依照指令實現真正意義上的無人自動化生產。即便是在生產過程當中出現了故障或者問題,系統會根據錯誤的等級來決定是否繼續進行生產,同時采用有關的保護性護理措施,并向管理者報警。除此之外,機械加式中數控技術的應用還有很多,如航空設備的生產、機器人系統的生產、汽車工業的生產、石油機械的生產、國家武器裝備的生產以及建筑機械、農業機械等領域,應用數控技術后,無一不推動了行業的快速良性發展。

3機械加工中數控技術的應用趨勢

隨著新的智能化技術的發展,機械加工中數控技術的發展同樣朝向智能化方向發展。主要表現在加工過程的自適應控制和工藝參數自動生成;為提高驅動性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機參數的自適應運算等;操作方面的智能化,如智能化的自動編程、智能化的人機界面等。另外,隨著數字技術的不斷進步,機械加工也面臨著新的市場需求,特別是人們對精細化的要求也越來越高,于是高速度、高精加工技術成為必然的趨勢。

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工程機械的發動機就像人的心臟，是機械的生命之源，心臟不好，其身體狀況可想而知。但是，我國工程機械的出口產品，基本都選用進口發動機，這似乎已成為業內不成文的規矩。為什么？國產發動機還不能達到國外用戶的要求。

據調查，國內用戶對于排放、噪聲等問題，要求并不是很苛刻，除上海、廣州、深圳等地要求要高一點外，國內其他用戶最關心的問題是柴油耗量、機油耗量和使用可靠性。因此，在國內銷售的機械采用國產發動機的比較多，但是，即使在國內用戶中，是否采用進口發動機，也已經成為衡量一臺機械檔次高低的標準。

如果是出口到歐盟、北美以及澳大利亞等市場的產品，其要求就完全不同了，如排放指標、噪聲、振動、可靠性等方面，都有很嚴格的要求。據專家介紹，發動機是工程機械所有系統中對環境影響最大的部件，尤其在振動、噪聲和排放指標方面。隨著國外用戶對工程機械性能要求的不斷提高，傳統的減振技術已不能滿足要求，采用新的減振技術勢在必行。今后，一方面要應用現代設計方法和手段，采用先進制造技術，提高發動機的設計制造水平，從而減少或消除發動機工作過程中所產生的有害激振力；另一方面要采用各種控制有效的工程機械發動機減振系統，從而減少發動機振動對工程機械性能的影響，提高我國工程機械產品在國際市場上的競爭能力。

專家指出，現在國產發動機和進口發動機的技術水平差距比較大，如果國產水平不提高，進口量將越來越大。從一些事例來看，國際上的五大工程機械跨國公司，他們都建立了自己的發動機系統，確保整機技術水平。所以國內工程機械行業能不能在國際市場站穩腳跟，能不能把國內市場進一步保護好，發動機是非常重要的。目前，一些國際知名企業想進一步加強與國內企業在發動機方面的合作，比如美國的卡特彼勒、康明斯、帕金斯、沃爾沃等公司，這都為國內企業學習國外的先進技術提供了機遇。

國外企業仍在領跑

去年的慕尼黑國際建筑機械和設備、建材機械及工程車輛展覽會后，就有業內專家感嘆，人家的技術發展太快了，我們要想追趕不是一朝一夕、一兩家企業就能完成的。

據介紹，工程機械技術發展的主要方向是實現工程機械信息化，突出機械要具有智能信息處理功能，即“工程機械信息化”概念，開發新一代智能IT工程機械。智能信息處理技術是當前工程機械亟待發展的新技術。集成電路、微處理器、微型計算機及電子監控技術等在國外工程機械產品上都已廣泛應用，一些節能新技術得到了推廣，工程機械的可靠性、安全性、舒適性、環保性能受到高度重視，并向大型化和微型化方向發展。目前國外工程機械電子控制產品已逐步形成系列化、模塊化、標準化。許多世界知名公司在結合自己產品特點的基礎上，充分運用當代先進的微電子技術成果，開發出了自己的控制器，并形成系列化、模塊化的軟硬件集成。

在今年美國拉斯維加斯工程機械博覽會上，國際一流的工程建筑機械制造商和零部件生產企業，帶去了最新的先進設備和基礎件。據介紹，很多企業都展示了先進的控制技術，如在工程機械中采用電子控制變速、轉向、電子故障自動診斷、監控技術，發動機電噴射降低油耗，減少發動機排出廢氣的有害物，有效地保護環境。另外，新材料、新技術不斷出現并被廣泛應用，例如采用工程塑料代替鋼板，大大降低了成本，采用新型涂裝材料和工藝提高外觀質量。操作控制技術、電子技術都處于領先水平。以卡特彼勒為代表的大公司將計算機技術支持系統搬到展臺作為一大亮點進行展示，該系統可以對售出設備進行實時監控，包括故障模式的檢測、設備運行情況監測、重大故障的本部幫助等，處處為用戶著想，極具人性化。

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工藝由于航空發動機制造過程中出現資源浪費等現象，亟待提高制造技術手段，更大范圍地采用現階段各類成熟的先進制造技術。主要體現在：

2.1采取資源節約型工藝技術采取資源節約型工藝技術是目前航空發動機制造技術的主要發展趨勢，傳統的加工技術以消耗不可再生金屬材料的時代已經不能適應現代航空事業發展的要求，當前高性能航空發動機采用了大量的新型結構件，由于毛坯結構的變化，其制坯方法也發生了重大變化。精鑄件、精鍛件、單晶和定向凝固精鑄件毛坯將取代傳統的大余量毛坯。傳統意義的鍛件將由77%降至33%，精鑄件由18%增至44%以上，粉末冶金件由3%增至8%，復合材料構件由4%增至15%。

2.2降低能耗型工藝技術在航空發動機生產過程中，需要消耗大量的自然資源，隨著自然資源的日益緊張，積極采取低能耗工藝技術是發展現代航空技術的重要內容。降低能耗工藝技術主要包括：一是在發動機生產技術上實施節能措施。比如改善發動機的風扇工作性能參數、提高發動機的工作效率等。二是從生產工藝方面入手，改變傳統的生產工藝，加大節能型生產工藝技術的應用。三是積極利用先進的生產材料，比如當前我國的飛機發動機采用了高溫合金材料，國內GH4169合金主要采用兩聯工藝(VIM+VAR)生產，棒材采用快速水壓機開坯生產，盤鍛件采用快速水壓機自由鍛制坯，在錘或水壓機上采用包套模鍛工藝或在等溫數控液壓機上采用近等溫鍛工藝生產。四是優化發動機生產的管理技術。通過強化加工過程的管理，提高工作效率，避免出現人為因素的失誤而導致的資源浪費現象。例如在生產加工發動機零部件時一定要按照規范的標準對機床參數進行設置，避免因為人為的粗心而導致的零部件出現報廢。

2.3環境保護型工藝技術航空飛行器對環境污染嚴重，其主要體現在：一是巨大噪音，對人們的生活產生巨大的影響；二是廢氣污染，研究發現，航空器在飛行過程中產生的凝結尾跡會形成卷云(一種高空云)，這種云會阻礙地球表面熱輻射的散發，進而加劇全球氣候變暖。因此需要采取具有高阻尼降噪性能、節能環保的新型材料，并從工藝角度避免切削加工的過程中造成的污染。

3選擇綠色制造技術的切削液系統

在航空發動機零件制造過程中需要利用切削加工零部件，為提高切削的工作效率，往往會應用切削液，但是切削液的使用會對環境構成污染，同時在清除加工零件切削液時也會產生“二次污染”。同時應用切削液也會無形之中增加生產成本。因此采用減少切削液的使用、綠色切削液的選擇、優化切削液系統以減少切削液的環境污染以及資源浪費等問題已成為綠色制造領域的研究熱點之一。

3.1面向綠色制造的切削液供給系統一是采取對數量的噴嘴。傳統的切削液供給主要是由單一的噴嘴裝置實現，主要是通過噴嘴向刀具、工件的噴灑過濾之后返回到供液箱內，這樣的噴灑模式需要消耗大量的切削液，如果采取一個噴嘴的話就需要保證切削液的容量，避免因為切削液容量的不足而產生切削溫度過熱的現象。采取多個噴嘴，可以實現切削量的使用效率，他們就能夠更好地滲透到切削區，保證切削工作效率的最大化。二是通過外噴霧冷卻方法。外部噴霧冷卻方式就是通過霧噴裝置將切削液以霧狀的形式噴射到加工的零件上，從而降低加工過程中的溫度，實踐證明使用霧噴技術可以大大降低切削液的使用量，提高航空發動機制造、修理企業的經濟效益。

3.2面向綠色制造技術的切削液選擇切削液雖然能夠大大提高切削工件的質量，但是如果不能合理的應用切削量，就會造成環境的污染，切削液對環境的污染主要表現在：一是對生態環境的影響。切削液一旦流入生態環境中，不僅會對水資源構成污染，也會影響土壤的成分。二是對人體身體健康的威脅。切削液中添加的某些成分對人體的影響是巨大的，一旦切削液被人所吸收產生的嚴重后果就是中毒。因此根據不同的加工工藝要求選擇合適的切削液是節約發動機制造企業生產成本，降低對環境污染的有效措施。

3.3綠色切削液的開發與應用一是要積極地改善切削液的成分，根據航空發動機性能的要求，選擇具有環保、可再生資源作為切削液的主要構成原料，比如在不影響發動機零件性能的基礎上可以采取植物油作為切削液的主要成分。二是積極創新切削液的添加劑成分。比如開發研究硼酸酯類添加劑、鉬酸鹽系緩蝕劑、新型防腐殺菌劑等。三是開發傳統切削液的替代品。傳統的以油脂為主的切削液具有處理不方便，對環境影響大的缺陷，而液氮則具有揮發性，其在使用后能夠快速的揮發，其不會產生任何的污染，而且液氮的制冷效果也要高于傳統的切削液。

4面向綠色制造技術的機床和刀具系統

4.1面向綠色制造技術的機床設備隨著航空發動機性能的不斷提高，對制造航空發動機的機床設備要求也越來越嚴格，尤其是在高科技信息時代背景下，要求航空發動機的機床設備也要具備高端科技化技術：首先由于發動機的零部件原件的強度不斷提高，因此需要切削機床必須有足夠高的剛性，以此提高機床加工的工作效率。同時機床的冷卻應采用噴霧、冷風或壓縮空氣。其次利用MQL技術對機床結構改進。實施MQL技術是提高機床排屑性能的重要技術。

4.2面向綠色制造技術的刀具技術首先要選擇適合發動機零件加工的刀具。加工刀具的材質要符合加工零件材質的要求，要根據不同的加工原料采取相應的刀具，比如鎢鉆類適合用于加工鑄鐵、有色金屬等短切屑的工件。而鎢鈷鈦類由于存在少量硬度更高而韌性稍遜的鈦化物，更合適加工鋼件等長切屑的工件。同樣刀具的不同涂層材質對加工原料的影響也是不同的，例如氮化鈦涂層可增加刀具表面的硬度和耐磨性，降低摩擦系數，減少積屑瘤的產生，延長刀具壽命。其次加強廢舊硬質合金刀片再利用。提高廢棄刀具的回收利用是降低生產成本，提高企業經濟效益的重要手段。最后，研制適合干切削加工的刀具材料。由于速干式切割的過程中會產生大量的熱能，大大降低刀具的使用壽命，因此刀具要具有耐高溫性、耐磨性、高強度和高沖擊韌性。當然對刀具表面進行涂層處理實際上也會產生很好的效果，通過涂抹可以在刀具與零件加工過程中形成一種隔熱層，進而有效避免刀具因為受熱而出現磨損較大的現象出現。

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近年來，機械工業企業自主開發創新能力有所增強，1997年科技人員總數達48萬人，技術開發經費支出達85億元，占全行業銷售收入的0.62%，有57家大型企業建立了國家級技術中心，有9%的企業建立了專門技術開發機構，行業整體技術水平有了明顯進步，主要表現在：為國民經濟提供成套技術裝備和汽車的能力有較大提高；產品結構正向合理化方向發展。

盡管機械工業的綜合技術水平近幾年有了大幅度提高，但與工業發達國家相比，仍存在著階段性的差距。主要問題在于：

1．科技進步對機械工業增長的貢獻率目前僅為34%，先進國家高達70%以上。

2．產品設計技術、制造工藝及裝備、制造過程自動化技術、管理技術落后，是制約機械產品水平的主要因素。

3．機械產品技術水平不高，達到80年代末、90年代初國際先進水平的僅占18%，達到80年代中期國際水平的占27%，其余產品均在80年代以前的水平線上。

從總體上看，機械工業技術開發能力和技術基礎薄弱，發展后勁不足；技術來源主要依靠引進國外技術，對國外技術的依存度較高，對引進技術的消化吸收仍停留在掌握已有技術和提高國產化率上，沒有上升到形成產品自主開發能力和技術創新能力的高度。

（二）技術發展的總體目標

以數控機床、電力電子應用及自動化技術、大型農業機械和施工機械、轎車關鍵技術、環保裝備五個方面作為重點，以發展和應用先進制造技術為手段，以高新技術和產品的產業化為突破口，以提高企業技術創新能力和競爭力為目標，提高企業技術創新水平。到2001年，提供1000種具有自主知識產權和較大市場需求潛力的產品。主要產品品種的40%達到90年代初國際水平，5%達到國際先進水平，90%的重點骨干企業產品標準接近或達到國際先進企業標準。

（三）技術發展的方向和重點

1．以數控機床為代表的基礎機械

數控機床是先進制造業的基礎機械，是最典型的多品種、小批量、高技術含量的機電一體化產品。目前世界數控機床年產量超過15萬臺，品種超過1500種。1997年我國數控機床產量已達9051臺（占機床總產值20%以上），但由于國產數控機床不能滿足市場需求，在國內市場上的占有率逐年下降，每年仍需大量進口數控機床，進口額度大幅度增加。1996年進口達13924臺（價值12.46億美元）。

目前我國數控機床技術發展中存在的主要問題是：

（1）產品成熟度差，可靠性不高

國外數控系統平均無故障時間（MTBF）在10000小時以上，國內自主開發的數控系統僅3000～5000小時；整機平均無故障工作時間國外達800小時以上，國內最好只有300小時。

（2）產品品種少，不能滿足市場需求

國外數控機床品種已達到1500種，國內只有500多種,且性能水平低，高速、高效、高精度產品幾乎沒有。

（3）創新能力低，市場競爭力不強

生產數控機床的企業雖達百余家，但大多數都未能形成規模生產，企業效益差，創新能力低，制造成本高，產品市場競爭能力不強。

（4）數控機床行業的專業化零配件及部件的協作生產配套體系不健全，大多數企業都是“大而全、小而全”的結構模式。

近期我國在數控機床的發展方面，要采取跟蹤高級型、發展普及型、擴大經濟型，以普及型為主的策略，重點發展：

（1）經濟適用、量大面廣的產品

經濟適用的普及型數控車床、加工中心、數控銑床。

（2）高速、高效和專用、成套數控機床

高速、高效數控車床及加工中心；高效數控鍛壓成套裝備，其中包括，可自動換頭沖壓機床、復合式柔性沖壓中心、四邊折彎機等；大型精密模具數控成套裝備，其中包括數控仿型銑床及龍門式數控銑床、智能化電加工機床等。

（3）數控機床專業化配套系統

新一代數控及伺服系統系列產品；數控機床高速主軸、電主軸電機系列產品；數控機床機械手、刀庫及動力刀架系列產品；數控機床高速配套零部件及輔件系列產品；其中包括，高速滾珠絲桿、高速陶瓷軸承、高速防護裝置等系列產品。

發展目標：

（1）扶植重點企業開發經濟適用、量大面廣的數控機床并形成批量生產，使這些企業產品的市場占有率有明顯提高，成為名牌產品；

（2）發展數十種高速、高效、專用、成套數控機床系列新品種，以滿足汽車、農機、航空、模具等行業的需求；

（3）數控機床關鍵配套產品：數控系統，滿足國內數控機床50%的配套需求；高速主軸及電主軸年產達千套；機械手、刀庫、動力刀架及數控機床高速配套零部件、輔件系列產品滿足國內50%的配套需求。

2．電力電子應用及自動化技術

電力電子技術是集微電子、計算機和自動化技術于一體的綜合技術，是節能節材的最佳技術之一。目前，國外電力電子技術已經發展到以IGBT為代表的第三代，并向智能電力電子時展，我國現在仍處于以晶閘管為代表的第二代。國內電力電子市場品種滿足率僅35%，新產品市場基本上被國外產品占領。

現場總線智能儀表和總線式自動測試系統是集自動化技術、計算機技術和通信技術于一體的新一代自動化儀表系統，已成為世界范圍自動化技術發展的熱點，是當代工業自動化的主要標志。我國仍處于由模擬式儀表系統向數字式儀表系統過渡的模數混合式儀表系統階段，水平落后10～15年，因此在低技術產品市場上還占有80%左右份額，但在高技術產品市場的占有率不到60%，新產品市場幾乎全為國外產品占領。

因此，抓住當前時機在2～3年內以IGBT，現場總線智能儀表和自動測試系統為突破，攻克重點技術和產品，并實現產業化。這一領域重點發展：

（1）IGBT器件及其裝置，大功率晶閘管及其裝置

研制新一代雙極晶體管IGBT、高品質大電流IGBT等大功率晶閘管制造技術，并開發變頻調速裝置、逆變開關電源、大容量整濾源等的工程應用。

（2）現場總線智能儀表

研制開發變送、執行、配套等類現場總線儀表。產品產業化技術開發、并開展示范工程的應用研究。

（3）自動測儀系統和設備

開發總線式自動測試系統的基礎產品，形成適度規模，同時建立用于機電產品和社會公益事業的典型自動測試系統，做好示范和推廣應用。

3.大型農業機械和施工機械

（1）農業機械

工業發達國家農機產品在不斷采用新技術的基礎上，正向高效、節能、保護農業環境方向發展。目前我國已能生產14大類、3000多個品種的農機產品，但是產品的綜合技術水平僅相當于國外70年代水平。主要問題在于：

1）產品水平不高，品種不全綜合技術經濟指標落后，可靠性差，壽命短。以拖拉機為例，MTBF值國外可以達到330小時以上，而我國僅100余小時。品種上：大型缺，小型雜，不成系列。

2）產品生產達到經濟規模的少，重復生產、小規模生產，難以保證質量。

農機領域重點發展：

1）促進農業生產產業化的大中型拖拉機及配套農具拖拉機平均無故障時間從110小時提高到300小時以上；

2）聯合收割機聯合收割機可靠性系數從0.5～0.7提高到0.9以上；

3）主要農產品加工機械（含烘干倉儲機械）農村產業化和中西部地區脫貧致富需要的農產品深加工機械；

4）節水灌溉設備噴、滴灌設備將灌溉水的有效利用率由大水漫灌的40%提高到80%以上。

農機產品的使用可靠性及壽命指標普遍提高一倍以上，主要產品的技術標準與國際標準接軌。

（2）施工機械

施工機械是國民經濟大型工程項目建設必須的關鍵設備。我國已初步具備16個大類，3100多個品種規格產品的生產能力，部分產品已開始進入國際市場。但與國民經濟發展要求和國際先進水平相比較，差距還是很大。一是產品的綜合技術水平不高，尤其是產品的質量、壽命、可靠性、安全舒適性等指標以及機電一體化等高新技術的應用與國外先進水平還有很大的差距；二是產品結構性短缺，成套服務能力差，遠不能滿足需要，如路面施工機械基本上還要靠進口；三是大部分企業生產規模小，制約著行業經濟效益的進一步提高。

施工機械重點發展：

1）推土機、液壓挖掘機、輪式裝載機；

2）汽車起重機、大型叉車；

3）攤鋪機、壓路機；

4）無開挖式管道鋪設機；

5）江河湖庫清淤設備。

發展目標：

大型工程機械可靠性指標達到400小時，壽命指標達到10000小時。

4．轎車關鍵技術

我國汽車工業長期以卡車為主要產品，改革開放以后，轎車產品得到了快速發展。1998年轎車產量達到52萬輛。

我國汽車工業存在的主要問題：

（1）重復建設嚴重，造成無序競爭，難以集中形成實力，發揮規模效益。

（2）自主開發能力薄弱，大多數企業“九五”期間仍偏重于對生產環節進行改造，包括多數中外合資的零部件企業對產品開發能力建設幾乎沒有投入。目前，國內對轎車產品尚不具備自主開發能力，機電一體化的高新技術零部件產品還必須引進技術。

近期轎車重點發展：

（1）經濟型轎車

以轎車車身為突破口，利用技貿結合、與國外公司合作等方式，先抓車身聯合研制，并建立經濟型轎車的公用設計數據庫，與CAS、CAD、CAE、CAM等技術結合，形成我國汽車工業在經濟型轎車方面的自主開發能力。

（2）轎車動力總成

消化吸收引進技術，與國外有實力的企業進行合資、合作、聯合開發，在國產汽油機上普及電控燃油噴射技術（EMS），并研究開發缸內直噴（GDI）技術，開發應用電控機械變速器（AMT）技術。

（3）轎車關鍵零部件

以機電一體化汽車電子部件為突破口，從引進技術、合資入手，在保證高起點、大批量、專業化生產的同時，要集中力量抓緊下一代新產品的研制開發和應用，重點是電控防抱死制動系統（ABS）、安全氣囊（AirBag）、高效穩定的汽車尾氣三元催化轉換器，并達到與整車同步或超前發展。

（4）高附加值專用汽車和客車

重點開發各類高性能專用底盤。對專用汽車以低底盤車輛和沙漠越野車輛為主；客車以低地板城市客車為主，要求具有良好的動力性、操縱性、舒適性和低污染。

5．環保裝備

環保產業是防治環境污染、改善生態環境、促進資源優化配置、支持資源綜合利用的支柱產業。全世界環保機械的年銷售額約2000億美元，集中于美國、歐州、日本等經濟發達國家。我國環保機械行業基礎弱、起步晚，年產值僅100多億人民幣。隨著各方面對環境保護的日益重視，可持續發展戰略的實施，市場需求不斷增長，環保機械將成為機械工業新的經濟增長點。

環保機械行業主要差距在于：

（1）產品結構不合理，品種少

初級產品所占比重較大，具有當代水平的機電一體化產品少，急需的大型成套設備不能滿足現實市場需求。在目前3000多種環保機械產品中，約有五分之一的產品由于性能、可靠性、適用性、結構設計等原因，應該限制生產或限期淘汰。大型煙氣脫硫、脫氮成套設備、大型城市污水處理廠成套設備、大型城市垃圾處理廠成套設備目前主要依賴進口，高濃度有機廢水、難降解工業廢水處理

技術及設備發展緩慢。

（2）產品質量、技術水平比國際先進水平落后20年

相當多的產品沒有行業或國家標準，產品規格型號、基本性能參數不統一，質量檢測無依據。

（3）生產企業規模小、開發能力薄弱

規模小、裝備條件差、檢測手段不全的中小企業占全行業企業總數的78%。年產值在3000萬元以上的企業僅占全行業的3.2%，并且主要集中在電除塵器、袋式除塵器等少數幾種產品生產領域。

近期環保機械重點發展：

（1）煙氣脫硫設備

循環流化床鍋爐及爐內脫硫脫硝技術（CFPBC、PFBC技術）、大型整體煤氣化燃氣蒸汽聯合循環技術及裝備（IGCC技術）。

（2）城市污水處理成套設備

活性污泥法、氧化溝法、移動曝氣法為主體的城市污水處理成套設備，以日處理10～25萬噸污水處理廠為目標，提供污水處理成套設備、污泥利用和處置成套設備、控制和監測系統。

（3）城市固體垃圾處理和綜合利用裝備

城市生活垃圾分類、焚燒、堆肥技術及裝備，以日處理100噸、300噸處理廠為目標，提供垃圾處理成套裝備。

（4）環境監測儀器

便攜式多功能多參數水質監測儀、12種總量控制的污染物監測儀、大氣環境污染監測儀器和系統以及水處理過程自動控制系統等。提高產品檔次、水平、可靠性和精度。

主要目標：

篇11

1、機械加工精度的含義及內容

加工精度是指零件經過加工后的尺寸、幾何形狀以及各表面相互位置等參數的實際值與理想值相符合的程度,而它們之間的偏離程度則稱為加工誤差。加工精度在數值上通過加工誤差的大小來表示。零件的幾何參數包括幾何形狀、尺寸和相互位置三個方面,故加工精度包括:(1)尺寸精度。尺寸精度用來限制加工表面與其基準間尺寸誤差不超過一定的范圍。(2)幾何形狀精度。幾何形狀精度用來限制加工表面宏觀幾何形狀誤差,如圓度、圓柱度、平面度、直線度等。(3)相互位置精度。相互位置精度用來限制加工表面與其基準間的相互位置誤差,如平行度、垂直度、同軸度、位置度零件各差來表示的要求和允許用專門的符明。

在相同中的各種因對準確和完足產品的工加工方法,的生產條件下所加工出來的一批零件,由于加工素的影響,其尺寸、形狀和表面相互位置不會絕全一致,總是存在一定的加工誤差。同時,從滿作要求的公差范圍的前提下,要采取合理的經濟以提高機械加工的生產率和經濟性。

2、影響加工精度的原始誤差

機械加工中,多方面的因素都對工藝系統產生影響,從而造成各種各樣的原始誤差。這些原始誤差,一部分與工藝系統本身的結構狀態有關,一部分與切削過程有關。按照這些誤差的性質可歸納為以下四個方面:(1)工藝系統的幾何誤差。工藝系統的幾何誤差包括加工方法的原理誤差,機床的幾何誤差、調整誤差,刀具和夾具的制造誤差,工件的裝夾誤差以及工藝系統磨損所引起的誤差。(2)工藝系統受力變形所引起的誤差。(3)工藝系統熱變形所引起的誤差。(4)工件的殘余應力引起的誤差。

3、機械加工誤差的分類

(1)系統誤差與隨機誤差。從誤差是否被人們掌握來分,誤差可分為系統誤差和隨機誤差(又稱偶然誤差)。凡是誤差的大小和方向均已被掌握的,則為系統誤差。系統誤差又分為常值系統誤差和變值系統誤差。常值系統誤差的數值是不變的。如機床、夾具、刀具和量具的制造誤差都是常值誤差。變值系統誤差是誤差的大小和方向按一定規律變化,可按線性變化,也可按非線性變化。如刀具在正常磨損時,其磨損值與時間成線性正比關系,它是線性變值系統誤差;而刀具受熱伸長,其伸長量和時間就是非線性變值系統誤差。凡是沒有被掌握誤差規律的,則為隨機誤差。

(2)靜態誤差、切削狀態誤差與動態誤差。從誤差是否與切削狀態有關來分,可分為靜態誤差與切削狀態誤差。工藝系統在不切削狀態下所出現的誤差,通常稱為靜態誤差,如機床的幾何精度和傳動精度等。工藝系統在切削狀態下所出現的誤差,通常稱為切削狀態誤差,如機房;在切削時的受力變形和受熱變形等。工藝系統在有振動的狀態下所出現的誤差,稱為動態誤差。

二、工藝系統的幾何誤差

1、加工原理誤差

加工原理誤差是由于采用了近似的成形運動或近似的刀刃輪廓進行加工所產生的誤差。通常,為了獲得規定的加工表面,刀具和工件之間必須實現準確的成形運動,機械加工中稱為加工原理。理論上應采用理想的加工原理和完全準確的成形運動以獲得精確的零件表面。但在實踐中,完全精確的加工原理常常很難實現,有時加工效率很低;有時會使機床或刀具的結構極為復雜,制造困難;有時由于結構環節多,造成機床傳動中的誤差增加,或使機床剛度和制造精度很難保證。因此,采用近似的加工原理以獲得較高的加工精度是保證加工質量和提高生產率以及經濟性的有效工藝措施。

例如,齒輪滾齒加工用的滾刀有兩種原理誤差,一是近似造型原理誤差,即由于制造上的困難,采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿;二是由于滾刀刀刃數有限,所切出的齒形實際上是一條折線而不是光滑的漸開線,但由此造成的齒形誤差遠比由滾刀制造和刃磨誤差引起的齒形誤差小得多,故忽略不計。又如模數銑刀成形銑削齒輪,模數相同而齒數不同的齒輪,齒形參數是不同的。理論上,同一模數,不同齒數的齒輪就要用相應的一把齒形刀具加工。實際上,為精簡刀具數量,常用一把模數銑刀加工某一齒數范圍的齒輪,也采用了近似刀刃輪廓。

2、機床的幾何誤差

(1)主軸回轉運動誤差的概念。機床主軸的回轉精度,對工件的加工精度有直接影響。所謂主軸的回轉精度是指主軸的實際回轉軸線相對其平均回轉軸線的漂移。

瞬時速度為零。實際上,由于主軸部件在加工、裝配過程中的各種誤差和回轉時的受力、受熱等因素,使主軸在每一瞬時回轉軸心線的空間位置處于變動狀態,造成軸線漂移,也就是存在著回轉誤差。超級秘書網

主軸的回轉誤差可分為三種基本情況:軸向竄動——瞬時回轉軸線沿平均回轉軸線方向的軸向運動,如圖l(a)所示。徑向跳動——瞬時回轉軸線始終平行于平均回轉軸線方向的徑向運動,如圖l(b)所示。角度擺動——瞬時回轉軸線與平均回轉軸線成一傾斜角度,交點位置固定不變的。

(a)軸向竄動;(b)徑向跳動;(c)角度擺動動,如圖1(c)所示。角度擺動主要影響工件的形狀精度,車外圓時,會產生錐形;鏜孔時,將使孔呈橢圓形。實際上,主軸工作時,其回轉運動誤差常常是以上三種基本形式的合成運動造成的。

(2)主軸回轉運動誤差的影響因素。影響主軸回轉精度的主要因素是主軸軸頸的誤差、軸承的誤差、軸承的間隙、與軸承配合零件的誤差及主軸系統的徑向不等剛度和熱變形等。主軸采用滑動軸承時,主軸軸頸和軸承孔的圓度誤差和波度對主軸回轉精度有直接影響,但對不同類型的機床其影響的因素也各不相同。

參考文獻:

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1．2杜絕機械設備的不安全狀況

對于機械設備來說，要想使其不安全狀態得到很好的控制，就一定要確保機械設備始終保持在優良的工作狀態。

(1)機械設備運到施工現場時一定要做好檢查工作，對于設備的安全性、合格性、完整性和合法性都要進行認真的檢查，也就是對機械設備的生產廠家、出品合格證、產品的完整性能以及安全保護設備等進行認真的檢查，對于沒有達到標準或者超過一定使用年限，甚至國家和地方明令淘汰禁止的機械設備一律不準運送到施工現場。

(2)對于大型起重機械設備的安裝和拆卸，一定要要由具有相應資質的單位承接，安裝和拆卸的時候要編制專項施工方案并按規定流程完成審批和備案。超過一定危險規模的，還必須按照規范要求組織專家論證。

(3)工作人員要對施工現場的機械設備做好維修保養工作并做好記載工作，對塔吊、施工人貨梯、物料提升機等安全保護設備進行重點檢查，現場工作人員為了簡單操作，例如有時候層間安全門一直都處于開放的狀態，所有的問題工程安全管理人員和機械管理員都要進行認真的檢查，確保安全裝置都可以發揮其真正的作用。此外，定期對機械設備進行檢查，不能有任何的大意，機械設備的內部損耗和鋼結構勞損不容易被直觀發現，此時可以正常工作，過段時間不一定可以正常工作。

1．3消除危險的工作環境

建筑機械設備的工作環境十分的復雜，大多數都是露天作業，風吹日曬，施工現場建筑材料雜亂堆放，環境非常糟糕，因此建筑機械設備擁有一個優良的環境非常的必要。例如卷揚機、砂漿機搭建防雨棚，四周干凈整潔，操作臺寬敞安全。塔吊回轉半徑之內所有機械設備須搭設雙層防護棚。鋼筋加工機械周邊的成品、半成品、零料等分類擺放。木工機械作業棚內木屑垃圾及時清理，并配備齊全滅火器材。樁基、土石方施工機械作業平面地基承載力須滿足要求，作業路徑須清理滿足施工要求。各機械設備專用電箱按規范要求配備，留出合理操作空間等等。只有這樣才能更好地避免高空墜物、物體打擊、機械傷害等事故的發生。因此在日常工作中一定要定期勤清理，多整理，長保持的活動。這同時也是文明施工，綠色施工的要求。

1．4做好質量驗收工作

建筑機械設備安裝完成后，要根據檢驗規范或檢查標準對機械設備的安全裝置和性能進行驗收或檢測，保證機械設備的有效性和安全性。相關技術指標達到規定要求后，要認真將資料填好，檢測人員或機械管理人員要簽字確認。大型起重機械設備(塔吊、施工人貨梯、物料提升機等)，還需使用單位向地區建設主管部門申報，由建設主管部門簽發使用登記證書后方可投入使用。此外，在拆除建筑機械設備前也要做好驗收工作。

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1.2原理

在機械制造中，數控技術屬于一種高新技術，而這種技術的應用也是對計算機技術、精密測算、自動控制等綜合使用的重要體現。從結構方面而言，數控技術的主要構成部分是現代數控系統，而要想利用這種系統對不同的機械設備進行控制，論機械制造中數控技術應用孫響英雙峰縣職業中專417700需要依靠存儲程序來實現。現代數控系統（CNC系統）作為構成數控技術的主要部分，該系統主要包括CNC裝置、輸入和輸出裝置、速度控制單元及軟件等多個部分，而其中最為重要的部分是CNC裝置。CNC系統中的CNC裝置屬于一種特殊的電子計算機，這種裝置的使用是為了利用硬件對軟件的運行進行合理的控制，以便保證軟件的運行效果。在機械制造中，數控技術的應用原理是將機床加工信息輸入到CNC系統中，再經由電子計算機輸出到驅動電路。另外，在數控技術的應用過程中，機械制造人員需要對該過程進行實時控制，以便保證對機械制造過程的控制能夠更加精準，機械制造的質量和效率能夠得到有效的提升。

2數控技術在機械制造中的應用

隨著科學技術的不斷創新，以及機械市場的激烈化發展，數控技術在生活中各個行業也得到了更為廣泛的應用，而這主要體現在以下幾個行業中的應用。

2.1機械設備

在機械制造中，機械設備是基礎條件，但其所起的作用卻極為重要。數控技術在機械制造中的應用可以使機床加工得到更好地控制，而數控機床的應用是指利用數字化方式對機械零件加工工藝的各種信息進行處理，并以代碼的方式對機械制造過程進行管理，以便確保機械制造過程能夠真正實現機電一體化管理。在機械制造中，數控技術的應用是利用計算機對機床進行控制，以使機械制造的精度和效率能夠得到有效提升，并真正實現自動化操作。利用數控技術對機床進行控制的優勢在于零件加工過程比較簡便，不像傳統操作方式那樣復雜，制造人員只要將零件加工信息輸入到存儲程序中，就可以實現自動化操作。由此可以看出，數控技術在機械制造中的應用，不僅能夠提高機械制造的質量及設備的運行效率，也能夠對機械制造過程進行合理的簡化，而這對增強機械設備的可控性有很大幫助。

2.2工業生產

市場競爭的激烈化發展也現代工業生產增加了很大的難度，而對工業生產而言，數控技術的應用可以使機械設備完成機械操作人員在惡劣工作環境下無法完成的任務。同時，數控技術在工業生產中的應用不僅能夠提升機械設備的運行效率，也能夠提高工業產品的生產質量。比如汽車零件的生產由數控機械進行控制，可以有效的提高汽車零件生產的質量。汽車齒輪需要依據設計的圖紙及實驗所得的數據進行生產，利用數控技術控制汽車齒輪的生產，可以提高汽車齒輪的契合度，也能夠提升數控機械生產汽車齒輪的精準度。在工業生產中，數控技術包含的控制單元是由計算機構成，而將工業生產程序輸入數控技術包含的現代數控系統中，并利用計算機將指令輸送給驅動單元，及時檢測指令輸出情況，以便保證工業生產的質量和效率。假如在數控技術應用中，操作人員存在錯誤操作，傳感裝置會及時將信息反饋給控制單元，從而確?？刂茊卧軌蚣皶r的采取保護措施。一般情況下，執行控制單元保護措施的結構主要是由機械原件和伺服系統構成。此外，在工業生產中，數控技術的使用不僅能夠減輕機械操作人員的工作壓力，也能夠提高工業產品的生產質量和效率，這對提升工業生產安全性有很大幫助。比如，在汽車零部件生產中，高速電主軸的HVM800型臥式加工中心的轉速最高可達到24000r/min，而工作臺在不到1s行程就可以達到1m，這不僅提高了汽車零部件生產的效率，也在一定程度上增加了汽車制造企業所獲得的經濟利益。

2.3煤礦機械

煤礦開采必須使用的設備是采煤機，而當前煤礦開采所使用的采煤機的改良速度比較快，且具備品種多、批量小等特點，這也代表著采煤機生產技術比較簡單，往往是采用焊件生產。在煤礦機械的焊件下料中，傳統機械制造技術很難得到煤礦機械制造要求，而如今所使用的數控氣割技術是利用龍骨板程序進行采煤機焊件下料，這可以有效的提高采煤機焊件下料的安全性。