时间：2022-11-28 07:35:08
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机械加工技术论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：双轴加速度传感器，ADXL210E，三维鼠标
一、引言
ADXL210E是美国模拟器件公司生产的含有用多晶硅表面微机械加工技术制作的传感器的两坐标轴加速度计单片集成电路。论文写作，ADXL210E。ADXL210E是一种低成本，低功耗，完整2轴加速度传感器，该电路可以测量诸如振动这样的动态加速度和重力之类的静态加速度，测量范围为±10g。ADXL210E的占空因数输出在没有A/D转换器或胶着逻辑（Gluelogic）的情况下，可通过微处理器直接测量。论文写作，ADXL210E。事实上，器件的占空因数（即脉冲宽度与周期之比值）正比于加速度。论文写作，ADXL210E。ADXL210E常用于两轴倾斜传感器、信息家电、报警和移动探测器及汽车安全等领域。
其性能特点如下：
（1）利用3V～5.25V的单电源工作，电源电流低于0.6mA；
（2）集成了两坐标轴采用多晶硅精细机械加工技术制作的传感器；
（3）经占空因数输出端可直接与低成本的微控制器接口；
（4）加速度计的带宽可由引脚XFILT和引脚YFILT上的电容器（CX、CY）设定；（5）满度测量范围为±10g，在60Hz下的分辨力是2mg；
（6）占空因数周期T2由引脚2上的电阻器RSET设定（T2=RXET（Ω）/125MΩ）。（7）有专门设计的数字输出，通过占空因数滤波或者利用引脚XFILT与引脚YFILT输出，也可提供模拟输出。
二、基本结构与原理
ADXL210E采用尺寸为5mm×5mm×2mm的8引脚LCC型封装，引脚排列如图1所示。各个引脚的功能见表1。
图1 ADXL210E引脚排列图
表1 ADXL210E的引脚功能
【关键词】失效零件；再制造；机械加工
在21世纪人们最关心的话题莫过于保护地球，保护环境，确保社会经济的可持续发展。具有节能环保特色的再制造工程可使废弃资源中还仅存的价值得到最大限度的利用，从而有效的缓解了资源浪费问题，降低废弃产品对环境的破坏，是处理废弃机电产品的有效方法。将那些退役的机械设备进行拆解后，有许多零件因各种因素的影响失去了原有的尺寸及性能，导致其不能再次正常使用。而采用先进的再制造加工技术对那些失去性能的零部件进行有效的再制造，能很好的降低原材料及新备件的损耗，减低了成本的投入，关键时刻还能解决缺乏从国外进口一些必要备件的问题。
1 简述再制造加工
所谓的再制造加工指的就是在几何尺寸以及性能方面对废弃失效的零部件进行恢复和升级的过程。一般情况下，其分为两种方法，机械加工方法和表面工程技术方法。实际上很多失去功效的金属零件都可以采取再制造加工工艺恢复其原有的性能。此外，通过表面工程技术的处理，还可以使这些被处理过的零件性能达到甚至超过新零件的性能。比如：对曲轴进行修复可采取离子热喷技术，由于轴颈耐磨性能得到了提高，因此使得其使用寿命可以超过新轴的寿命；对发动机阀门采取等离子堆修复技术，修复后的使用寿命可达到新品的2倍以上。
2 我国再制造技术的发展现状
自1999年6月，在西安首度发表了“表面工程与再制造技术”的学术论文，国内就提出了“再制造”的概念，距今已有13年了。目前情况下，我国高度重视再制造产业，相关的鼓励政策不断出台，稳步进行再制造示范工作，使得我国的再制造产业在理论与技术等方面取得显著成果。高等院校以及企业对再制造技术的理论及实际技术进行了不断的深入探讨，这就更加促进了再制造技术的发展。
3 满足再制造加工所必须的条件
不是所有的失效废弃零件拆除后都可以进行再制造技工恢复的，其实需要满足一定条件才能进行再制造的。主要表现在以下几个方面：
（1）时代在发展，对环境保护的重视程度越来越重，因此那些失去效力的零件本身就必须符合环保要求，对于那些在环保中就禁止使用的有害物质是绝对不允许再次使用的。因此对于那些在原加工过程中允许使用而在再制造中就可能出现的不允许使用的物质的零件就不允许使用再制造技术。对失效零件进行再制造则需要涉及到多种学科的基础理论，例如：金属材料学、电化学、摩擦学以及焊接学等等，其加工制造技术的专业性非常强，不可能存在一种万能的技术。
（2）再制造所需的成本必须明显低于制造新部件的成本才能使用该技术。进行再制造加工的主要是那些价值较高的核心部件，而对于低值易耗部件一般采取直接更换的方法，而如果出现即使再加工也无法得到该零件的情况时，这时也需要使用再加工来完成对整体的再造。
（3）必须确保对零件进行再制造后的使用寿命能再维持最少一个生命周期，方可进行再制造加工工艺，这样再制造出的产品性能才能保障不低于新品的要求。
（4）必须对将要进行再制造的零件与原件在配合精度、表面粗糙度、硬度及强度刚度等方面进行技术探讨。
4 再制造加工方法的分类与选择
常用的加工方法如图所示：
在选择工艺时要考虑一下几点：（1）工艺对材质的适应性；（2）恢复覆层可修补的厚度；（3）结合的强度；（4）恢复层的耐磨性；（5）对疲劳强度的影响；（6）环保性。
5 机械加工恢复法
5.1 再制造修理尺寸法
对失效件进行再制造后其尺寸达到原设计尺寸的要求，这种方法称之为标准尺寸再制造恢复法。通常利用表面工程处理技术就可以实现。对于原来的设计尺寸不要可以考虑，直接采取切削加工或者别的方法从形状、位置、表面粗糙度和其他技术方面进行恢复使其获得一个新的尺寸，这种方法称之为再制造的修理尺寸。在使用此方法时主要内容就是去除表面层的厚度，首要注意的是在进行再制造后的各种性能能够满足需要。例如一般情况下其减小量低于原尺寸的10%。此法作为国内外最常用的再制造生产方法，其工作量最小，而且操作简单，经济效益好，还可以将零件的使用寿命恢复到原值，特别是针对那些贵重的零件其意义非凡。
5.2 钳工再制造恢复法
这种方法既是一种独立的恢复手段，也可作为其他再造法，同时此法也是恢复零件中最基本、最广泛应用、最主要的工艺方法。
5.3 镶加零件法
针对于那些相互配合的零件出现磨损后，通常可以在结构和强度都允许的条件下通过镶加一个新的零件来对磨损和修复去掉的部分进行补偿，从而将愿配合精度进行修复，此法就是镶加零件法。
5.4 换位法
对于在使用过程中出现一边磨损较严重，而对称的一边相对磨损较小的，可以在结构允许且不具备彻底对零件进行修复的条件下，可以考虑将未磨损的一边换个方向安装继续使用，此法就是换位法。
6 结束语
除了以上叙述的方法之外，还有局部更换法，塑性变形法等都是比较良好的再制造方法，无论是哪一种机械加工恢复法，其最主要的原则是相同都是确保恢复后的零件能够满足零件性能及产品质量要求，确保再制造出来的产品能够保障使用寿命在一个周期以上。
参考文献：
[1]邵泽锋.失效零件再制造加工技术[J].河南科技，2010（20）.
关键词：机械制造 绿色制造 绿色设计 绿色产品
引 言
机械制造业作为我国经济发展的支柱和核心产业，其行业发展对我国国民经济及社会的发展都发挥着重要的推动作用。但是，在推动经济发展的同时，也造成了环境的污染和破坏。在20世纪，人类社会生产力以前所未有的速度迅猛发展，与此同时，地球的生态环境也在以前所未有的速度急剧恶化。物质文明的发展所带来的损害，令人们反省过去漠视环境的保护的后果，从宏观到微观，环境保护意识已经渗透到人类生产、生活、生存的方方面面。此外，随着人类社会的发展和进步， 经济、资源、市场、政治及军事等方面的激烈竞争，使得人们对自然资源的利用极尽所能。人们在越来越充分地利用自然的同时，其实也给人类生命和财产的安全， 生产、生活必不可少的自然资源，造成了越来越多而且越来越严重的隐患。近年来，运输工具与机械设备（如汽车、飞机、列车、船舶等）日益向大型、重载和高速方面发展，消耗与使用了大量的原材料与能源。
在此背景下，绿色理念正是为了防范制造业发展所带来的负面影响而全面实施的新的发展战略理念。在绿色理念的贯穿下，开发及应用机械制造技术成为机械制造行业贯彻可持续发展战略的必由之路。已经颁布实施的ISO9000 系列国际质量标准和ISO14000 国际环保标准为制造业提出了一个新的课题，就是快速实现制造的绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程（绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理）生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响，同时原材料和能源的利用效率能达到最高。制造实质上是人类社会可持续发展战略在现代制造业的体现，也是未来制造业自动化系统必须考虑的重要问题。
一、绿色制造的国内外发展现状
（一）国外发展
绿色制造相关内容最早可追溯到20世纪30年代，但直到1996年才由美国制造工程师学会（SME）在其发表的关于绿色制造的专门蓝皮书中比较系统地提出绿色制造的概念、内涵和基本内容。1998年SME 在国际互联网上发表了绿色制造的发展趋势的网上主题报告，对绿色制造的重要性和相关问题作了进一步的介绍。
近年来，西方国家绿色制造及其相关问题的研究相当活跃，尤其是在美国、加拿大、德国等发达国家。在美国，包括国家重点实验室和国家研究中心，以及著名的麻省理工学院和加州大学，绿色制造研究规模庞大。卡奈基梅隆大学的绿色设计研究所从事绿色设计、管理、制造、法规制定等的研究和教育工作， 并与政府、企业、基金会等广泛合作。加州大学伯克利分校不仅设立了关于环境意识设计和制造的研究机构，而且还在国际互联网上建立了可系统查询的绿色制造专门网页。许多企业也进行了大量研究。1996年在美国SME 学会召开的绿色制造研究圆桌会议上，来自企业界的代表占大多数。美国AT&T公司还在企业技术学报上发表了许多有关绿色制造的研究论文。美国国家科学基金会也对绿色制造研究高度重视。如美国国家科学基金会1999年资助课题报告会所资助的与绿色制造相关的研究课题多达十余项。加拿大Windsor 大学建立了环境意识设计和制造实验室（ ECDM Lab）和基于网上信息库，出版《国际环境意识设计与制造杂志》，对环境意识制造中的环境性设计、生命周期分析等进行了深入研究。在欧洲，国际生产工程学会CIRP 近几年每年均有许多论文对绿色制造相关问题进行研究。英国可持续中心（The Center for Sustainable Design） 对生态设计、可持续性产品设计等进行了集中研究，并出版《可持续生产设计杂志》。总之，绿色制造的研究己在全世界迅速展开。特别是近年来国际标准化组织ISO的环境管理体系ISO14000系列标准，大大推动了绿色制造的迅速发展。
（二）国内发展
目前，我国的机械制造业大多采用的还是高投入的粗放型发展模式，资源和能源消耗大，效率低，“三废”排放量大，环境污染严重。在各类产品的加工过程中，所产生的各类污染物相当惊人。另外，传统制造业一般是纯粹从经济效益的角度去实施制造过程的，在设计产品时着力考虑产品的功能与品质，制造产品时片面追求高效益和低成本，注重的是如何以最低的成本高效率地产出产品，加上不断涌现的新颖高效的先进制造技术，推动了制造业的快速发展，产品更新换代周期不断缩短，加速了材料的消耗和工艺装备的淘汰；同时也产生了更多的废弃物，从而使人类赖以生存的环境不堪重负，严重制约了社会经济及人类文明的可持续发展。
我国近年来在绿色制造及相关领域也进行了大量的研究。国家自然科学基金和国家863 计划/ CIMS 主题均支持了一定数量的绿色制造研究课题，并己取得了一定研究成果。国内一些高校和科研机构对绿色制造的理论体系、专题技术等进行了大量的研究。1996 年成立了国家环保总局华夏环境管理体系审核中心， 专门负责IS014000 系列标准在我国的实施。ISO14000 环境管理体系标准己引起了我国众多企业的高度重视，至今己有包括厦门ABB 开关有限公司、青岛海尔电冰箱股份有限公司等多家企业获得ISO14000 标准认证。
二、 绿色设计
研究表明，产品性能70%～80%是在设计阶段形成的，而设计本身的成本，仅为产品总成本的10%。产品的设计阶段造成的对生态环境的破坏程度，远远大于由设计过程本身所造成的对生态环境的破坏。因此只有在设计的初期阶段，按照绿色产品的特点规划、设计产品、即进行绿色设计，才能保证产品最终的“绿色”。因此，要想从根本上解决问题，只有从设计阶段着手，才能最终实现从粗放型向集约型的发展模式转变，实现国民经济持续、健康、稳定发展。
在传统设计过程中，设计人员主要是根据产品的性能、品质和成本要求等指标进行设计，对产品的维护性、拆卸性、回收性、淘汰废弃产品的处理及处置，以及对生态环境考虑得较少，甚至根本就不考虑。这样生产出来得产品，会影响人类的生活品质和生态环境，造成资源和能源的大量浪费，影响其发展的持续性。
绿色设计是这样一种设计，即在产品的整个寿命周期内（ 设计、制造、运输、销售、使用或消费、废弃处理），着重考虑产品的环境属性（自然资源的利用、对环境和人的影响、可拆卸性、可回收性、可重复利用性等），并将其作为设计目标， 在满足环境目标要求的同时，并行地考虑并保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等。简言之，绿色设计是指以高效利用资源和能源获得绿色产品为目的的设计。
绿色设计是绿色制造中的关键技术，绿色设计的一个重要趋势就是与并行工程结合， 形成一种新的产品设计和开发模式——绿色并行工程。绿色并行工程又称为绿色并行设计， 是现代绿色产品设计和开发的新模式。它是一个系统方法，以集成的、并行的方式设计产品及其生命周期全过程，力求使产品开发人员在设计开始就考虑到产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素， 如质量、成本、用户要求、环境影响、资源消耗状况等。
绿色产品设计，主要涉及以下方面的内容：
（1）环境保护。主要考虑产品生命周期内对环境所产生的影响。
（2）工作条件。在产品的设计阶段考虑产品在制造、使用和废弃/回收再生过程中诸如噪音、振动、热、化学物质以及点辐射等对人的健康的损害。
（3）资源优化。不仅研究在制造过程中物资和能量的有效利用，还要研究在销售、使用和废弃/回收再生过程中物资和能量的有效利用。
（4）产品成本。在产品成本核算的过程中，不仅要考虑设计、制造和销售成本的核算，还有考虑包括使用和废弃/回收再生过程中用户和社会所承担的成本。
三、绿色制造流程
（一） 绿色制造工艺技术
绿色制造工艺技术是以传统工艺技术为基础，并结合环境科学、材料科学、能源科学、控制技术等新技术的先进制造工艺技术。从节约资源的工艺技术方面来说， 在机械加工中， 绿色制造工艺技术主要应用在少无切屑加工技术、干式加工技术、新型特种加工技术3个方面。
1、干式加工
干切削加工方法有很多种，如干车削、干铣削、干钻削、干式螺纹加工、干式齿轮加工等。干式加工就是在加工过程中不用冷却液的加工工艺。这种工艺方法从原理上讲并不新。且已在生产中有较长时间的应用（如铸铁的干铣削等），但其内涵却与以往有很大不同。因为这里的干式加工已不仅局限于铸铁材料的加工。而是力图在所有材料加工及所有加工方法中均采用干式加工。就目
前来看，干式加工范围还较为有限，但其研究和应用已成为加工领域的一个新热点。近年来.美国在制造业广泛采用了干式加工。在欧洲已有一半的企业采用了干切削加工技术，尤其在德国，应用更为广泛。准干式加工或最少切削液切削加工是一种介于湿式加工与干式加工之间的加工技术。准干式加工是将压缩空气和少量切削液混合气化后喷射到加工区，对刀具与工件之间进行的加工部位进行。它所使用的切削液很少，约占湿加工的六万分之一，但其效果却十分明显。它弥补了完全干式加工应用范围的局限性和完全湿式加工的诸多不足，结合了两者的优点.既满足了加工的要求，又使与切削液有关的费用降至最低.并可取得与完全干式加工相同的效果。准干式切削技术只要使用适当，刀具、工件和切削必然是干燥的，因而可避免切削液的处理过程。
2、刀具技术
干式加工对刀具材料要求很高，它要求材料要具有很高的红硬性和热韧性，良好的耐磨性耐热冲击和抗粘结性，现在立方氮化硼、聚晶金刚石、超细晶粒硬质合金等超硬材料已经广泛应用于干切削。经研究表明，高速钢和硬质合金经过PVD涂层处理后也可以用于干切削。在对刀具的几何参数和结构设计时。要满足干切削对断屑和排屑的要求。对韧性材料的加工来说，断屑是很关键的，目前车刀三维曲面断屑槽方面的设计制造技术已经比较成熟，可针对不同的工件材料和切削用量很快设计出相应的断屑槽结构与尺寸，并能大大提高切屑折断能力和对切屑流动方向的控制能力。
3、机床技术
干式加工在切削区域会产生大量的切削热，如果不及时散热，会使机床受热不均而产生热变形，这个热变形就成为影响工件加工精度的一个重要因素。因此机床应配置循环冷却系统，带走切削热量，并在结构上有良好的隔热措施。实验表明，干式切削理想的条件应该是在高速切削条件下进行.这样可以减少传到工件、刀具和机床上的热量。干切削时产生的切屑是干燥的。这样可以尽可能地将干切削机床设计成立轴和倾斜式床身。工作台上的倾斜盖板用绝热材料制成.在机床上配置过滤系统排出灰尘.对机床主要部位进行隔离。
（二）实现绿色机械加工的主要途径
1、 网络化
制造的网络化， 特别是基于Internet/ Intranet 的制造已成为重要的发展趋势。作为机械制造重要基础的绿色机械加工也需要大力推进网络化。通过企业局域网将各个分散的加工中心、数控设备等联接起来， 可便于机械加工控制中心对整个加工进程进行总体监控， 同时还可与企业中的工程设计系统、管理信息系统等各子系统实现集成， 便于优化决策。
2、 信息化
绿色机械加工的追求目标是实现整体最优化加工， 即从系统的观点出发， 全面考虑企业和整个社会的综合成本， 综合分析不同的材料、零部件、设备等加工因素， 优化选择冷却方式、冷却介质及用量、加工参数等， 确定最合理的加工方案， 以实现加工时间少、生产效益高、环境污染小、综合成本低的目标。信息化是实施绿色机械加工的关键要素及有效手段。为实现整体最优化加工， 需要建立加工设备、切削刀具、切削液、切削用量、工件材料、环境、能源等相关资料的机械加工数据库， 采用有限元法、神经网络、人工智能等先进技术对各种绿色机械加工方法（ 如高速切削、干切削、硬切削、MQL 等） 进行建模、仿真、虚拟加工和决策， 并通过Intranet 与企业的其它数据库系统互联共享， 实现并行设计与生产。
3、柔性化
现代生产方式已由大批量、单一品种生产逐渐转变为小批量、多品种生产， 要求生产企业能够根据市场变化作出敏捷反应， 快速适应市场需求。绿色机械加工的柔性包括机器柔性、工艺柔性、运行柔性和扩展柔性。加工系统应能实现快速重构， 对新产品开发及产品更新换代具有快速响应能力， 以最小成本和最短时间适应加工任务及环境的变化。
四、绿色产品
（一） 绿色产品的定义及特征
根据绿色设计的要求， 最终产品应该是绿色产品。绿色产品则是指在具有特定功能的前提下，对环境（包括其中的动、植物）和人体健康不造成危害的产品。例如，作为绿色产品的绿色汽车应该满足以下条件：
（1） 在车型开发之前应该建立基于环境因素的设计规范，以保证制造装配过程、产品的运输销售过程、消费者使用过程、回收再生过程都不会引起的环境问题。
（2） 在生产制造过程中不得对环境产生损害，包括噪声、振动、热、化学物质、电辐射等等。
（3） 汽车的能耗要低，效率要高，对环境影响要少。
（4） 汽车报废时要能够方便地拆卸和回收。
（二）基于生命周期视角的绿色产品开发过程分析
首先，开发过程要对生命周期内的产品有清晰的决策目标。在传统的产品开发中，开发目标主要集中于最终产品和制造过程中的质量Q、成本C、时间T，使开发出的产品质量尽可能高，成本尽可能低，制造时间尽可能短。绿
色产品开发的目标则在此基础上有所扩展，即除了质量、成本、时间这3项外，还重视环保方面的因素，这方面包括两个目标：资源消耗R和污染排放P。绿色产品开发中要考虑使产品在制造、使用过程中的资源消耗和污染排放最小化。资源消耗主要包括：原材料消耗、能源消耗、制造中的物料消耗、包装消耗、运输中的能源消耗、使用中的能源消耗等。污染排放则包括：废弃物、废水、废气、粉尘排放、噪声干扰等。这5个目标应该作为绿色产品开发过程中创意筛选、方案选择、工艺设计以及每一个决策环节所要考虑的因素和追求的目标，并作为产品开发人员思考的主线与原则。
其次，在绿色产品开发中最好采用并行工程（CE.Concurrent Engineering）的开发模式。并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化工作模式。我们知道，新产品开发必须经过一系列阶段，包括创意来源——方案遴选——概念与产品测试——试产——正式投放市场。长期以来的一种模式是各个阶段呈顺序或串行方式进行，这种开发模式的缺陷是设计阶段无法预见或考察后续制造过程中可能出现的问题，导致设计与制造脱节”1。而在并行工程的模式下产品开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期（从概念形成到产品报废）内各阶段的因素（如功能、制造、装配、质量、成本、能耗、环保等），并强调各部门的协同工作，综合考虑各相关因素的影响，使后续环节中可能出现的问题在设计的早期阶段就被发现，以避免或减少那些导致方案运行到后期不得不返工的设计错误。它要求绿色企业必须关注其产品生命周期的各个阶段，主要包括产品设计、制造和回收，并对每一过程进行优化。运用并行工程进行绿色产品开发不仅能缩短研发周期、减少研发及制造费用，还能充分考虑产品全生命周期内的各项因素，从而提高产品的质量、绿色度，更好地满足顾客需求，增强产品的竞争能力。可见。并行工程理念本身也包含了绿色产品开发所要求的对产品全生命周期因素的考虑，绿色产品开发对应用并行工程模式具有较强的契合度和需求度。
绿色产品的开发尤其要考虑其生命周期内的资源消耗和污染排放。为了达到减少资源消耗和污染排放这两个环保目标，必须在开发阶段进行产
品生命周期内的分析和设计。这种分析的工具就是生命周期评估（LCA，Life Cycle Assessment）。IS014040环境管理TC 207 SC5将其定义为：汇总和评估一个产品（或服务）体系在其整个生命周期内的所有投入及产出对环境造成的直接的和潜在的影响的方法。生命周期评估包括以下4个阶段：①目的与范围确定（Goal and Scope Definition）。将生命周期评估研究的目的及
范围予以清楚地确定，使其与预期的应用相一致；②清单分析（Inventory Analysis）。编制一份与所研究的产品系统有关的投入产出清单，包含资料搜集及运算，以便量化一个产品系统的相关投入与产出，这些投入与产出包括资源的使用及对空气、水体及土地的污染排放等；③影响评估（Impact Assessment）。采用生命周期清单分析的结果，来评估与这些投入产出相关的潜在环境影响；④解释说明（Interpretation）。将清单分析及影响评估所发现的与研究目的有关的结果合并在一起，形成结论与建议。生命周期评估要对生命周期内的每个阶段进行评估，其评估结果又对每个阶段具有指导意义。它不仅能显示当前产品的状况，还能提供未来开发方案的改进方向。因此生命周期分析应该持续地进行，而不是只在一个产品开发项目里进行。在产品生命周期分析的基础上，结合企业的战略对产品进行生命周期的设计，主要包括：绿色材料设计、绿色工艺设计、绿色包装设计、回收处理设计、面向产品使用的设计哺]。其中每一个技术方案的确定都应该以生命周期评估的结果为基础，同时结合企业的产品战略，制定出当前采取的方案和未来改进的方向。例如，企业当前的产品在市场上占据领先地位，而且尚未面临政策性限制和市场壁垒等环保压力，那么近期的开发方案可以优先考虑降低成本、提高质量、增加柔性等方面，根据生命周期评估的绿色改进方向确定未来一段时间内提升产品绿色性的方案。再如，产品处于市场追随者地位的企业，在近期的开发方案上应该大幅度提高产品的绿色性，开发出差异化产品，从而提高产品竞争力，抢占市场份额，在短期内可以允许成本提高等其它因素的影响，在未来的改进方案中再解决这些问题。
五、结语
随着人类对环境污染问题的重视度的提高，机械制造企业需转换产业运行方式。现代机械制造业应实施可持续发展的发展模式，从而适应全球化经济的发展要求。在技术领域中，随着绿色理念的渗入及技术的进步，绿色制造技术的进步对社会和经济具有重大的意义。因此，我国的机械制造业应抓住发展机遇，把握现代机械制造技术的发展动向，使我国的机械制造业得到持续稳定的进步与发展。■
参考文献
[1] 宋健. 制造业与现代化[J]. 机械工程学报，2002，（12） ：1- 9.
[2] 宋小欣.基于绿色制造的机械加工生产模式的研究[J].机械，2004（S1）.
[3] 刘飞，李聪波.基于产品生命周期主线的绿色制造技术内涵及技术体系框架[J].机械工程学报，2009，45（12）：115-120.
论文摘要:对机械加工生产线在节拍时间、柔性化进展、加工精度、综合自动化程度、可靠性和利用率等方面的进步和发展进行了阐述。并对其未来发展趋势进行了分析、展望。
从二十世纪20年代开始，随着汽车、滚动轴承、小型电动机和缝纫机等工业发展，机械加工制造中开始出现自动线，最早出现的是组合机床自动线。机械加工制造业中有铸造、锻造、冲压、热处理、焊接、切削加工和机械装配等自动线，也有包括不同性质的工序，如毛坯制造、加工、装配、检验和包装等的综合自动线。
采用自动线进行生产的产品应有足够大的产量；产品设计和工艺应先进、稳定、可靠，并在较长时间内保持基本不变。在大批、大量生产中采用自动线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，缩减生产占地面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。
一、机械加工生产线的发展状况
在汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域，组合机床生产线仍是大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产加工的关键装备，也是不可替代的主要加工设备。现针对组合机床生产线来说明一下国内机械加工生产线的发展情况。
现代组合机床生产线作为机电一体化产品，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械组件等技术的综合反映。我国传统的组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，近年来随着数控技术、电子技术、计算机技术等的发展，组合机床的机械结构和控制系统也发生了翻天覆地的变化。
1.节拍时间进一步缩短。早期的生产线要实现短的节拍，往往要采用并列的双工位或设置双线的办法。现在主要是通过缩短基本时间和辅助时间来实现的。缩短基本时间的主要途径是采用新的刀具材料和新颖刀具，以通过提高切削速度和进给速度来缩短基本时间。缩短辅助时间主要是缩短包括工件输送、加工模块快速引进以及加工模块由快进转换为工进后至刀具切入工件所花的时间。目前，随行夹具高速输送装置常用的有电液比例阀控制的或摆线驱动的输送装置。
2.柔性化进展迅速。数控组合机床的出现，不仅完全改变了过去那种由继电器电路组成的组合机床的控制系统，而且也使组合机床机械结构乃至通用部件标准发生了或正在发生着巨大的变化。传统意义上的组合机床刚性自动线和生产线，也具有了一定的柔性。由数控加工模块组成的柔性组合机床和柔性自动线，可通过应用和改变数控程序来实现自动换刀、自动更换多轴箱和改变加工行程、工作循环、切削参数以及加工位置等，以适应变型品种的加工。
单坐标加工模块由数控滑台和主轴部件（或多轴箱，包括可换多轴箱）组成。双坐标加工模块由数控十字滑台和主轴部件组成，例如数控双坐标铣削模块。
多轴加工模块是又一种重要模块，主要用于加工箱体和盘类工件的柔性组合机床和柔性自动线。这类模块有多种不同的结构形式，但基本上可分为自动换箱式多轴加工模块、转塔式多轴加工模块和回转工作台式多轴加工模块。自动换箱式模块由于可在专门设置的多轴箱库中储存较多的多轴箱，故可用来加工较多不同品种的工件。而转塔式和回转工作台式多轴加工模块，由于在转塔头和回转工作台上允许装的多轴箱数量有限，所以这种加工模块只能实现有限品种的加工。
除上述各种CNC加工模块外，机器人和伺服驱动的夹具也是柔性组合机床和柔性自动线的重要部件。特别在柔性自动线上，目前已较普遍地采用龙门式空架机器人进行工件的自动上下料，用于工件的转位或翻转。为搬运不同的工件，可在自动线旁设置手爪库，以实现手爪的自动更换。夹具配备伺服驱动装置，以适应工件族内不同工件的自动夹紧。
3.加工精度日益提高。为了满足用户对工件加工精度的高要求，除了进一步提高主轴部件、镗杆、夹具（包括镗模）的精度，采用新的专用刀具，优化切削工艺过程，采用刀具尺寸测量控制系统和控制机床及工件的热变形等一系列措施外，目前，空心工具锥柄（HSK）和过程统计质量控制（SPC）的应用已成为自动线提高和监控加工精度的新的重要技术手段。空心工具锥柄是一种采用径向（锥面）和轴向（端面）双向定位的新颖工具，其优点是具有较高的抗弯刚度、扭转刚度和很高的重复精度。SPC是基于工序能力的用于监控工件加工质量的一种方法。目前，在自动线上这种质量保证系统愈来愈多地被用来对整个生产过程中的加工质量进行连续监控。
4.可靠性和利用率不断改善和提高。为提高加工过程的可靠性、利用率和工件的加工质量，采用过程监控，对其各组成设备的功能、加工过程和工件加工质量进行监控，以便快速识别故障、快速进行故障诊断和早期预报加工偏差，使操作人员和维修人员能及时地进行干预，以缩短设备调试周期、减少设备停机时间和避免加工质量偏差。
故障诊断技术中的基于知识的故障诊断技术，可对自动线运行中产生的所有故障进行诊断（而不是局限于诊断最常出现的故障），确定故障部位及其原因，这为迅速排除故障赢得了时间，从而显著地缩短自动线的调试时间和停机时间。
当前，自动线的控制技术已由集中控制方式转向分散控制方式。根据对这种新的控制模式的研究表明，采用分散控制系统要比采用集中控制系统可节省费用。这主要是由于分散控制系统可减少电缆敷设费用（采用总线系统）、减少电气保养维修费（由于提高了透明度）、省去控制柜台架（分散控制系统的控制柜直接设置在自动线的加工工位上）和无需设置集中冷却装置等。此外，这种分散控制系统由于总体配置简单，有利于加快自动线的投入运行，并由于一目了然的结构配置，在产生故障时很容易确定故障的部位。最后，分散控制系统的模块化和标准化也有利于降低成本和提高透明度。
二、机械加工生产线的发展趋势
随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床生产线，因此，组合机床生产线的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。
关键词 数控加工技术 CDIO 研究生教学 实验方案
0 引言
“卓越工程师教育培养计划”是按照《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》提出的高等教育重大战略性改革计划，对高等教育面向社会需求培养人才，调整人才培养结构，提高人才培养质量，推动教育教学改革，增强毕业生就业能力都具有十分重要的示范和引导作用。①②为了积极应对社会经济发展和全国高等教育改革形势提出的挑战，抓住发展机遇，强化、加快内涵建设，我校已正式启动“卓越工程师教育培养计划”建设实施工作。
众所周知，在工科院校机械类或近机械类专业中，现代数控加工技术是机械设计制造及自动化类专业的专业课，它是电子技术、计算机技术与机械制造技术的有机结合，它以数控机床为对象，研究数字控制系统的工作原理、组成及其在数控机床上的应用，通过本课程的学习使学生具有一定的机械加工工艺分析和数控编程的能力，并掌握对典型数控机床的基本操作技能，对今后从事数控加工和研究工作奠定一定的基础。我校机械工程学科依托江苏省船舶先进制造技术重点实验室和江苏省级机械工程基础实验教学示范中心，面向船舶制造业、紧密跟踪学科前沿，围绕复杂产品的数字化设计与制造、先进制造工艺技术与装备、船舶机电设备与系统的协同控制等领域开展深入而有特色的研究工作，形成了基础研究、应用预先研究和工程化应用及产品开发有机结合的科研体系。
1 数控加工技术CDIO实训方案
数控加工技术是工科院校机械类和近机械类专业学生必修的一门专业课，是一门理论性和实践性都很强的课程，其主要教学目的在于使学生获得常用机械工程材料的基本理论、热处理工艺和性能特点等知识，能够合理选用工程材料，正确制定加工工艺路线，以培养学生的综合工程素质和创新能力、实践动手能力、综合分析和解决实际问题的能力。本课程在内容方面侧重于基础知识、基础理论以及基本分析方法的讲授，在培养实践能力方面应着重数控加工技能的基本训练。通过课堂授课、课内实验和课外项目等多层次教学训练，综合培养学生的职业道德、工程素质和社会责任，包括团队协作观念、职业道德规范等；科学严谨的工作作风、认真负责的工作态度、讲求实效的工程观点、综合分析的系统思维等和社会义务责任心、环保节能意识、积极端正的进取心等。为了更加确切地了解用人单位对数控加工技术人才在数控机床应用，特别是数控加工、数控编程等方面的能力要求以及如何建设数控加工实训基地，课题组成员为此进行了广泛的社会调查，我们走访了沪东重机股份有限公司、重庆齿轮箱有限责任公司、沪东中华造船集团公司、江南造船集团公司、河南柴油机重工有限公司、安庆中船柴油机有限公司、武汉船用机械有限公司和镇江中船设备有限公司等工矿企业，了解了作为数控机床使用企业对人才能力的需求情况以及学校如何组织数控加工技术CDIO教学。综合调研结果，我们认为数控加工技术课程CDIO教学应分阶段按层次进行，采用循序渐进、逐步提高的方案。以适应社会需求为目标，数控加工技术应明确界定知识结构和能力结构的关系，这样才能做到有的放矢，体现出数控行业特色、专业内涵和符合社会企业需求的数控专业培养目标。③④
2 数控加工技术CDIO课外项目和课内实验实施
现代数控加工技术实验是机械设计制造及其自动化专业的一门专业实验课程。通过课外项目和课内实验实践使学生掌握插补原理、数控加工中心、数控车床、数控铣床、数控线切割的编程与加工方法等，使学生具有直接针对数控机床编程与加工、测试和维护的能力。培养学生从理论课程向工程实践课程转换的过渡性环节，具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用。本课外项目实践教学面向机械类专业学生开设，在深化现代数控加工技术课程的基本知识、基本理论、基本方法基础上，通过课外项目实践教学，培养学生应用计算机、数控加工仿真软件等现代制造方法解决机械工程问题的能力，培养学生发现问题、分析问题以及自主创新的能力，培养学生进行科学研究和工程设计的良好习惯。以下针对我校研究生课程——现代数控加工技术课程CDIO部分教学实验内容展开分析和讨论。
2.1 数控编程与加工仿真实验
通过本课外项目和课内实验实践的学习，使学生了解或掌握数控机床的数控编程及其仿真使用方法。可在计算机虚拟环境下可以动态地分析、观察数控工艺的完备性、程序的正确性。了解后置程序主要功能分析包括机床选择模块、机床回零、安装零件、NC程序导入、运行轨迹检查、装刀具、对刀和卸刀、参数设置等功能。以船用柴油机关键件CAD/CAPP/CAM集成实验为例，船用柴油机关键件CAD/CAPP/CAM集成系统根据某企业用户提供的零件模型，对零件模型特征信息提取与重构，特征工艺推理及排序，并能生成特征刀具轨迹以及对应刀具轨迹的NC代码，最终对生成的NC代码按照加工要求进行拼接。⑤
2.2 Vericut加工工艺系统仿真实验
通过本实验的学习，使学生了解或掌握Vericut加工工艺系统仿真软件的使用，通过如船用柴油机关键件典型零件数控加工实例的实施，将课内学习的数控工艺知识综合起来，对不同的工艺内容要了解的不同的实施步骤和采取方法。产品的实际加工环境包括数控加工设备、工装夹具及其加工刀具等，因此在虚拟加工环境中需要建立相应的数控加工设备模型、夹具模型、刀具模型及工件模型，使得Vericut虚拟加工环境能够依据用户输入的NC代码、工艺参数和刀具模型给出有关工件变化、刀具状况、加工效率等信息，为进行产品的可制造性评价和优化打下基础。
3 结论
在数控加工技术CDIO项目实践教学过程中，整个项目实践教学实施过程主要包括编程、仿真、切削加工、撰写报告和演示答辩等环节，以学生为主体，教师起引导答疑作用，要求学生按进度完成各环节任务；项目实践教学组织采用个人和团队的方式，其中团队项目实践的成员之间必须有明确的分工与合作，禁止以逸待劳现象；项目实践教学完成后，要求提交项目实践报告、数控程序源文件及仿真、加工的关键草稿纸等。评定方式根据项目实践表现、项目完成情况、项目实践报告质量、演示答辩水平等方面综合考虑。通过数控加工技术CDIO项目的研究，制定了切实可行的数控加工技术应用培训方案，探讨了数控加工技术实训的内容和层次的划分，提供了制造工程实践环境，在实现数控加工技术应用专业人才培养目标中起到了重要的作用。数控加工技术CDIO项目实施近一年多来，研究生反映效果良好，达到了预期的目的。在项目设计、实现、运作之中，小组成员要进行项目总结交流，实现经验分享，拓展所学知识，从而培养了学生的团队协作能力。
① 王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究,2009(9):86-87.
② 江帆,张春良,王一军等.机械专业CDIO 培养模式探索[J].装备制造技术,2010(6):192-194.
③ 方喜峰,张胜文.数控技术应用实训方案探讨[J].实验室研究与探索,2005(6):90-92,103.
一、我国机械制造技术发展的现状分析
机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。
20世纪70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。20世纪80年代以后,随着市场全球化的进一步发展,市场竞争变得越来越激烈。
20世纪90年代初,随着CIMS技术的大力推广应用,包括有CIMS实验工程中心和7个开放实验室的研究环境已建成。在全国范围内,部署了CIMS的若干研究项目,诸如CIMS软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略,CIMS总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果,获得不同程度的进展。但因大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD和管理信息系统,底层基础自动化还十分薄弱,数控机床由于编程复杂,还没有真正发挥作用。因此,与工业发达国家相比,我国的制造业仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
目前,我国已加入WTO,机械制造业面临着巨大的挑战与新的机遇。因此,我国机械制造业不能单纯的沿着20世纪凸轮及其机构为基础采用专用机床、专用夹具、专用刀具组成的流水式生产线——刚性自动化发展。而是要全面拓展,面向五化发展,即全球化、网络化、虚拟化、自动化、绿色化。
二、机械制造技术的特点
做好基础自动化的工作仍是我国制造企业一项十分紧迫而艰巨的任务。但加工中心无论是数量还是利用率都很低。可编程控制器的使用并不普及,工业机器人的应用还很有限。因此,我们要立足于我国的实际情况,在看到国际上制造业发展趋势的同时扎扎实实地做好基础工作。
1.机械制造技术是一个系统工程
先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合,使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
2.机械制造技术是一个综合性技术
先进制造技术应用的目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。因此,它并不限于制造过程本身,它涉及产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将它们结合成一个有机的整体。以便提高制造业的综合经济效益和社会效益。
3.机械制造技术是市场竞争要素的统一体
市场竞争的核心是如何提高生产率。随着市场全球化的进一步发展,20世纪80年代以后,制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。
4.机械制造技术是一个世界性技术
20世纪80年代以来,随着全球市场的形成,发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本,使得市场竞争变得越来越激烈,为适应这种激烈的市场竞争,一个国家的先进制造技术应具有世界先进水平,应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。同时,机械制造技术是面向21世纪的技术,应与现代高新技术相结合,应是有明确范畴的新的技术领域。 免费论文下载中心
三、我国机械制造技术的发展方向
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是由传统的制造技术发展起来的,既保持了过去制造技术中的有效要素,又要不断吸收各种高新技术成果,并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。
20世纪80年代,随着扫描显微镜的发明和使用,人类认识世界和改造世界的能力进入纳米尺度,纳米技术是指实现纳米级精度,是一种在纳米尺度上研究原子和分子结构,物质特性及相互作用与运动,并运用这种技术为人类服务的高新技术,纳米技术对制造业产生了很大的影响,其应用范围将非常广泛,包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米装配技术和纳米测量技术等。
超精密加工的加工精度在2000年已达到纳米级,在21世纪初开发的分子束生长技术、离子注入技术和材料合成、扫描隧道工程(STE)可使加工精度达到0.0003~0.0001μm,现在精密工程 正向其终极目标——原子级精度的加工逼近,也就是说,可以做到移动原子级别的加工。
现代机械制造技术的发展主要表现在两个方向上:一是精密工程技术,以超精密加工的前沿部分、微细加工、纳米技术为代表,将进入微型机械电子技术和微型机器人的时代;二是机械制造的高度自动化,以CIMS和敏捷制造等的进一步发展为代表。
1.精密成形技术成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等。精密成形技术包括:精密铸造(湿膜精密成形铸造、刚型精密成形铸造、高精度造芯)、精密锻压(冷湿精密成形、精密冲裁)、精密热塑性成形、精密焊接与切割等。
2.无切削液加工无切削液加工的主要应用领域是机械加工行业,无切削液加工简化了工艺、减少了成本并消除了冷却液带来的一系列问题,如废液排放和回收等等。
3.快速成形技术快速原型零件制造技术(RPM),其设计突破了传统加工技术所采用的材料去除的原则,而采用添加、累积的原理。其代表性技术有分层实体制造(LOM),熔化沉积制造(FDM)等等。
由于以上工艺和技术不仅减少了原材料和能源的耗用量或缩短了开发周期、减少了成本,而且有些工艺的
关键词：泵体；偏心车；以车代铣
单偏心距摆线泵体是一种安装转子的内孔和其安装密封圈的外圆不同心的偏心结构零件，它是摆线泵的基础件，其作用是将有关的零件联成有机整体，使之保持正确的相对位置，其精度直接影响摆线泵的性能、寿命和可靠性。它的体积和尺寸较小，属薄壁件，但形状复杂、尺寸精度高且易变形，难加工，尤其是转子孔。而泵体转子孔的质量直接影响着产品的性能及工作效率。文章通过对HY150YB单偏心距摆线泵体加工工艺的分析针对现有加工转子孔的加工工艺提出车削加工方案，研究了偏心车夹具原理设计并进行了实际应用。
1 泵体工艺性分析
首先对泵体进行必要的工艺性分析再确定加工工艺方案。
如图1所示，HY150YB泵体结构复杂，有80个要素之多，该图为其简图。该产品精度要求高，主要有同轴度（？准D、？准E、？准F对？准C的同轴度）、偏心距（转子孔直径？准A与内孔直径？准C的中心距的距离）、转子孔深度（转子孔？准A的深度G）、平面度等要求。？准C、？准D、？准E、？准F四尺寸为零件右侧可考虑一次加工，？准B及其深度G可一次性加工，20×？准7可一次性加工。
现有工艺将转子孔？准A及其深度G、20×？准7等各要素安排在同一道工序加工，采用铣削加工的方式。
图2 HY150YB泵体的机加工工艺流程
如图2所示，HY150YB泵体的机加工工艺流程为粗加工外圆及端面精加工外圆及内孔（掉头加工）加工各孔加工转子孔及密封面。原有加工工艺中加工转子孔及密封面工序采用铣削加工，实际生产过程中发现如下不足：
（1）产品质量不稳定：铣削转子孔及底平面，很难完全保证0.02mm的平面度和Ra0.8的粗糙度，而且产品实物有明显的接刀痕，降低了产品的精度。
（2）生产效率低：为了保证转子孔深度0.02mm的公差，密封面和转子孔需用同一把刀来加工，由于零件较大，直径达？准178，用？准20的立铣刀，不考虑接刀长度，仅仅一个密封面，需要走6道，生产效率很低，一件产品至少需要10分钟。
很显然，车削加工转子孔就可以解决上述问题，可是所加工的转子孔与其定位基准C不同心，这是车削加工油泵中遇到新问题。要解决此问题需要有设计合理制作精良的工装夹具。
2 偏心车夹具的设计
2.1 偏心车夹具设计思想
由于零件加工部位的中心与零件夹持部位的中心不同心，那么，要使零件加工部位的回转中心与车床主轴的回转中心重合，需先保证夹持部位的中心到零件被加工部位中心的距离刚好等于产品的偏心距，即夹具的定位夹持部位的中心和夹具定位在车床上的中心的距离为加工产品的偏心距。
2.2 HY150YB油泵体偏心车夹具设计原理
根据泵体的结构特点，可采用一面两销定位方式，即以长度尺寸35.5右端面为定位面，分别以？准D孔和？准7孔为定位孔。考虑到工件的夹紧，选用弹簧涨套定位孔？准D不仅满足了定位夹紧要求，而且消除了配合间隙确保了仅有0.05mm偏心距公差，为避免过定位，需采用菱形销定位孔？准7较为适宜。
（1）弹簧涨套的设计原理
弹簧涨套是包络式夹紧，可以更好地保护工件表面且能提供更佳的切削扭矩。
图3 弹簧涨套工作原理图
如图3，拉杆（件01）的外螺纹直接或间接与设备主轴相固接，拉杆（件01）与弹簧涨套（件03）前端通过锥度孔轴相配，后端通过圆柱孔轴相配，定位板（件02）固定在主轴端部用于安装弹簧涨套（件03）。主轴向后拉紧带动拉杆（件01），产生轴向拉力，然后由弹簧涨套前端的被称为锁紧角（图3中的α）的锥面，通过弹簧涨套的簧瓣弹性变形将轴向拉力转换成一垂直于弹簧涨套中心的夹紧力，在加工时零件内孔与弹簧涨套产生足够大的摩擦力来克服切削力矩。不仅如此，夹紧力还可以通过锁紧角将其扩大，根据不同的锁紧角，弹簧涨套夹紧力可扩大3-4倍。拉杆（件01）的轴向拉力可由操作员通过调整设备来实现。
（2）偏心车夹具的工作原理
此夹具方案原理为特殊的一面两销定位原理，特殊之处有二，一是圆柱销采用弹簧涨套涨紧工件内孔实现销与工件内孔零间隙配合，二是弹簧涨套与主轴偏心位置精度决定了产品的偏心距加工质量。
如图4所示为HY150YB泵体偏心车夹具方案图，其工作原理为：
定位：如图4（a），定位元件定位板（件02）右端面与零件长度35.5尺寸左端面定位；如图4（b），通过两销将定位元件定位板（件02）与定位元件弹簧涨套（件03）精确定位，保证偏心距尺寸，定位元件弹簧涨套实现零件的精确定位；定位元件菱形销定位偏心距的角向位置。
夹紧：弹簧涨套的弹性变形实现夹紧
加工前，此套夹具无需找正，就可以迅速而可靠地保证工件对机床和刀具的正确相对位置，并可迅速夹紧。既可保证加工精度，又可提高生产效率，但没有通用性。此夹具的设计、制造和维修特别需要一定的投资。
可见，所设计的HY150YB的偏心车夹具是满足加工要求的。
3 单偏心距转子泵泵体车加工工艺应用及分析
偏心车夹具投入使用后，加工效果良好，提高了生产效率，保证了产品质量。
（1） 生产效率。铣削加工生产节拍为每件10分钟，车削加工生产节拍为每件4分钟。整体工艺流程由原有的7道工序缩减至4道工序，减少了设备的数量，提高了设备利用率，适应了批量生产要求。
（2）根据采用车削泵体加工工艺所加工的2000多件产品的检测结果（表1为部分检测结果），油泵体的产品质量基本得到保证，工序CPK达到1.67以上，远高于铣削加工相关指标。
4 结束语
实践证明，对单偏心距泵体，采用偏心车削加工的方法代替原铣削加工方法，完全满足产品要求，是一种可推行的加工方案。通过理论分析及实际应用效果对比可以看出，偏心车夹具的应用使得车削加工方法得以实现。研究结果表明：
（1） 偏心车夹具可以推广同类单偏心距泵体加工；
（2）以车代铣加工工艺的突破是以偏心车夹具的实现为前提的；
（3） 加工方法有多种，可按照提高生产效率、实现产品技术条件等标准进行对比选择。
参考文献
[1]梁炳文.机械加工工艺与窍门精选[M].北京：机械工业出版社.2004（10）.
[2]李洪编.机械加工技术手册[M].北京：北京出版社.1991（7）.
[3]蔡兰.机械零件工艺性手册[M].北京：机械工业出版社.2006（12）.
[4]殷国富、徐雷，等. 机床夹具设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004.
Abstract: Format conversion between bitmap and vector graph is introduced based on MasterCAM software in this paper， three-dimensional model is constructed through ArtCAM software with vector graph, Rapid Prototyping is realized by three-dimensional printer, and the manufacturing of picture surface model is completed.
关键词： MasterCAM；ArtCAM；位图；造型；manufacturing快速成型
Key words: MasterCAM；ArtCAM；Picture；Three-dimensional model；Rapid Prototyping
中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）28-0143-02
0 引言
三维建模属于工业设计的一种，工业设计是一种创造性的活动，是科学与艺术的有机结合，它以现代生产方式为基础，以科学技术为依托，整个创造体现着工业产品的视觉再现和物理再现的的统一，随着工业设计理论与实践的发展，以及科技在工业设计领域的广泛应用，使得曲面设计在技术，方法上得到了极大的改进和更新，开发和应用工业设计的CAD/CAM软件，是工业设计发展的，作为工业设计艺术品的浮雕产品，传统的方式是手工雕刻和机械加工相结合，随着计算机辅助制造技术的不断成熟，完全利用计算机技术在三维打印机上完成浮雕快速成型，不仅可以大大提高生产效率，而且可以大幅度降低成本，缩短生产周期，能够满足不同行业的需要，具有广阔的市场前景。
基于图形图像数据的数控雕刻加工技术是近十几年发展起来的一种新的雕刻技术，它是计算机图形学、数字图像处理技术与数控加工技术高度融合，用于对各种材料表面进行文字、图案雕刻的现代化特种加工方法。
1 图片三位造型及加工的总体方案设计
图片三维曲面造型采用“ARTCAM”软件来实现，通过“浮雕操作”对话框中的相关参数实现各部分曲面造型，然后按照要求拼合修饰，利用三维打印机，即可完成平面位图到三维浮凸曲面的造型与加工过程。整个流程如图1所示。
2 图片处理及二维矢量图的生成
矢量图是进行三维造型，雕刻加工路径，以及加工的基础，其质量直接决定了所作出的产品的精确度，二维矢量图的生成步骤如图2所示。原位图图片如图3所示。按图示步骤通过软件Illustrator的应用生成的矢量图如图4所示。
3 模型的三维造型及设计
3.1 ArtCAM 矢量图处理 由于前期用的Illustrator来处理二维矢量图，导入到ArtCAM中后，矢量图是作为一个整体的，所以这里要进行矢量的分解与重新组合，将整体矢量全部分解，再对闭合矢量进行合并。另外还需在此步进行变换矢量、填充矢量、偏置矢量、修剪矢量、矢量合并等操作完成矢量的编辑处理，对错误的部分进行修剪或替换，产生新的可用于ArtCAM三维编辑的二维矢量图。
3.2 三维模型的设计 三维浮雕的建模总方案为由易到难即先对简单的矢量进行建模，再对难的矢量进行建模；由整体到局部即先对整体大的轮廓矢量进行建模，再对细节矢量进行建模。当选中一形状给已选矢量闭合区域后，双击弹出出现“形状编辑器”对话框，对所选矢量模块进行编辑操作。建模过程如图5至图8所示。
3.3 三维模型的光顺处理 通过以上方法产生的三维模型由于在产生过程中不同模块会出现干涉，导致整体模型的光顺效果较差，需要对模型进行必要的编辑。选择光顺次数5，使得模型各边界更为光滑。处理完成后的三维模型效果如图9所示。
4 曲面三维打印快速成型
本论文中采用Dimension SST 1200es三维打印机对头罩进行快速成型，如图10所示，它采用熔融堆积（FDM）技术，采用白色ABSPlus材料。将生成的实体模型在Artcam中进行三角形化处理，并导出成二进制的stl格式文件，实现快速成型。成型的效果如图11所示。
5 小结
本文首先介绍了二维位图图片到三维造型及加工实现的流程，包括位图与矢量图的转换、矢量图的修饰、三维模型的构造与光顺、快速打印成型等环节。其中所用到的ArtCAM为广泛使用的CAD/CAM软件，可以方便地使用快速成型机实现图片三维造型打印，对实际生产具有一定的实用价值。
参考文献：
[1]严素蓉.基于图像建模与绘制方法的图像浮雕设计与实现[D].浙江工业大学出版社.2005-3.
[2]恽志东.基于MasterCAM X Art的浮雕设计与数控加工[J].工具技术，2009，43：79-82.
关键词：中低压管道；现场集中化工艺配管；模块化配置安装；观感质量
目前超超临界火电机组的中低压管道泛指设计压力
1 中低压管道现场化集中化工艺配管：
在施工前期，现场不具备安装条件时，将中低压管道系统在组合场内进行预先配置组合，减少现场安装的施工工作量，加快施工进度，改善安全文明环境，提高管道安装精度及内部清洁度，保证安装质量。将现场大部分安装工作提前在配置场做，解决以往工程待厂房内施工条件具备后，才能在安装地点周围进行下料、组合和安装，可将管道预制安装与土建施工并行，缩短工期，降低施工成本。现场集中化工艺配管可将中低压管道施工周期提前1-2个月，大大节约施工成本，避免了常规安装方法文明施工差、交叉作业多、作业面相互影响等弊端。
现场集中化工艺配管在满足现场运输和吊装条件下，要尽量加深管段的预制深度，预制焊口数要达到总数的50%以上，能将原材料检验、测量、下料、坡口、对口、焊接、标识等各项作业形成流水线作业，保证管道预制安装程序化、规范化、模式化，提高中低压管道安装效率和效益。
1.1 操作要点：
现场集中化工艺配管是充分利用管道预制场地的机械设备和环境等有利因素，配备专用的配管工器具（切管机、坡口机、热处理机、自动喷砂装置、埋弧自动焊机等）进行机械化生产，施工工艺美观，质量可靠，精确度高，施工速度快，可有效提高管道加工精度，保证管道后续安装应力小，避免泄露，确保管道的安全运行。
现场集中化工艺配管遵循“设计允许、安装方便”的原则，所有管道规格DN≥80mm的管道系统都要进行二次配管设计并进行集中化工艺配管。中低压管道工艺配管设计除机务专业外还应结合热工专业、焊接专业综合考虑各种安装因素和规范标准要求，保证配管正确性及完整性。
1.1.1 配置场地及施工机具准备
1）根据机组施工总平面布置图要求、管道工程量及工期计划安排，规划管道预制场地，场地应配置龙门吊等吊装机具，便于管道吊装运输。
2）根据工程特点及需求情况在配置场内配备喷砂装置、焊机集装箱、热处理集装箱、切割机、坡口机、钻床等机加工设备，按下料、组对、焊接、检验等工序形成流水生产线作业。
1.1.2 配管设计
1）配管设计时应综合考虑管道及管件的布置、阀门的位置、疏放水点、放气点、取样加药点、热工测点（包括调试、性能试验、运行）、流量测量装置和支吊架位置及形式等，二次配管设计必须以设计院提供的正式蓝图为基准。
2）配管设计时弯管、管件、阀门、流量测量装置等零部件尺寸应以现场测量的数据为准，尽量将现场焊口位置靠近现场安装平台，并考虑安装用调整段并应考虑到系统冲洗、吹扫等临时接口，还应考虑到现场起吊重量和空间的限制。组合段内如果有阀门，应等阀门两侧组合段喷砂除锈后再与阀门组合。
3）为了便于施工，配管图应有平面图和轴测图，图上应显示：管件、阀门管道附件、支吊架、放水、放气点、接管座、热工测点、性能测点等位置和相应尺寸。管段详图上应有材料明细表，标明其规格、材质、编号、长度及重量等，并标明每段钢管所在的系统的编号，标注该管段两端接管位置和介质流向。
若组合段较为复杂，开孔较多，且开孔位置不是位于组合段正上方或者正下方。应增加单件管道图以及开孔断面图，标注清楚开孔位置、角度及尺寸。
4）确定单件分段管道总体尺寸及焊缝位置时，应满足以下要求：
配管程序中的排料优化原则，使管材得到充分的合理利用。焊缝距弯管起弧点不小于钢管外径并不得小于100mm。两个相邻焊缝间的距离不小于钢管外径并不得小于150mm。焊缝距离支吊架管部边缘不小于50mm，对于焊后需进行热处理的焊缝，距离支吊架管部边缘不得小于焊缝宽度的5倍，且不小于100mm。焊缝距离管道开孔边缘不小于150mm。对位于隔墙，楼板内的管段不得设置焊缝。在确定单件分段管道的总体尺寸时，要考虑运输和吊装位置条件的限制；还应考虑其刚度能保证吊装后不致产生永久变形，若组合件刚度不够，必须有增加刚度的措施，以免吊装组合件变形。
1.1.3 配管管道下料、组合工作
1）焊接坡口宜采用机械加工。型式和尺寸应按《电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接技术规程）》的规定加工。
2）焊件在组装前应将焊口表面及附近母材的油、漆、垢、锈等清理干净。每侧10～15mm打磨出金属光泽，并检查无裂纹、杂质等缺陷。
3）坡口宜采用机械加工的方法。如采用热加工方法（如火焰切割、等离子切割）下料，切口部分应留有机械加工余量，以便于除去淬硬层及过热金属。
4）焊接
配管焊接为提高工作效率可采用埋弧自动焊和手动焊接相结合的方法。焊接施工过程结束后，及时委托金属检测单位及时检验。
5）喷砂处理
在配置场地组合好的管道直径φ89mm及以上的碳钢及合金钢管道全部喷砂除锈；不锈钢管应检查内部情况，保证清洁无杂物。对于对空排气管道、对外排污管管子，管内无严重锈蚀和杂物时可不做处理。
配管场地内应准备喷砂设备一套。喷射石英砂对管道及管件内部进行喷砂除锈，喷砂时不允许停留在某一部位时间过长，喷砂后工件表面应露出金属光泽，无锈蚀及杂物。
6）配管的管段标识
配管管段应标识清楚、明了，便于现场的辨识及安装。采用喷漆方式在管段上明确标示系统编号、管段号、规格、材质及流向。
7）管口封堵
管口应封堵严密，采用橡胶封头或彩条布包裹用胶带封紧的方法，以防止异物或灰尘进入或在运输及存放的过程中发生锈蚀和碰撞。
2、调整支吊架及管道合理安装顺序：
厂房具备施工条件后，一般首先进行设备就位安装工作（凝汽器、高加、低加、除氧器、汽泵等转动机械的就位工作）。期间可考虑首先进行高低加排汽、轴加排汽、汽封排汽、辅汽联箱安全阀排汽、除氧器排汽等管道施工。（上述排汽管道一般沿柱子垂直布置，不需要等待平台交安，可提前安排施工）。
零米层应首先进行地埋管道安装，其中要提前策划辅机设备放水管道及中低压管道放水、放气等小口径管道终端疏水箱的安装位置与接口，并布置在靠近通道或者进出方便易于观察的位置，疏水箱底部放水管道采用DN50～DN80碳钢管道与地埋的无压放水母管接通，要避免以往工程小口径管道施工时终点位置不确定，布置杂乱无章，做完零米地面后发现放水口再进行二次开挖，浪费人力物力拖后工期的落后的施工方法。
施工现场具备安装条件后，需及时将预置场地内配置好的管道运至安装位置进行组合安装。一般根据机组试运顺序，优先考虑凝结水、开式水、闭式水、高低加疏水、中低压给水、辅助蒸汽等系统施工。
支吊架根部应先于管道施工，可作为施工吊点，减少焊接临时吊点，提高临时悬吊的安全性。中低压管道支吊架图纸应在厂房交安前2-3月达到施工单位，进行图纸会审，材料计划提取，加工及购买等工作。支吊架根部型钢材料到货后可在管道组合场提前下料和配制、油漆，前期施工的系统支吊架根部应在厂房交安前配置完毕。
2.1中低压管道现场组合安装工艺优化措施：
2.1.1 如条件允许，低温中低压管道吊装前可将管道外壁打磨干净，涂刷底层防锈漆，即可提高管道安装外观工艺，也减少了已完工程管道安装结束后，搭架子进行外壁打磨二次涂刷，减少环境污染和成品保护。
2.1.2 管道吊装将在钢梁上焊接临时吊点更改为自制的可重复利用剪刀钩型钢梁提升卡具，既减少了工作量，又避免了二次割除时损坏钢梁。
2.1.3安装时，要提前考虑系统冲洗和严密性试验的接口及临时管道的布置，做好提前预留和临时措施，避免将管道施工完毕后，再进行拆装，造成管道和设备内部的再次污染。
2.1.4 不锈钢管道与支吊架之间应垫入不锈钢垫片隔离；穿墙或过楼板的管道，位于隔墙、楼板内的管段不得有接口，所加套管应符合设计要求，设计无规定时，穿墙套管长度不应小于墙厚，穿楼板套管宜高出楼面或地面25-30mm。管道与套管的空隙应按设计要求满足保温和热位移需要。
2.1.5 管道安装过程中，严禁在正式管道内临时存放工具和杂物，避免出现工具、杂物遗忘在管道内。每日施工结束应对管道开口部位加彩条布封闭，以防止杂物进入。
2.2支吊架安装观感质量优化措施：
支吊架安装在严格按照施工规范规定施工的同时，制定外观观感质量要求和措施和增加支吊架观感质量检查验收记录，完善过程控制，突出细部安装工艺，在保证安全的基础上，有效提高观感质量，保证花兰螺丝、螺纹接头、弹簧标尺方向整齐划一、工艺美观，提高安装效率，减少施工缺陷，避免二次返工。
3 小口径管道模块化配置安装：
汽机侧小口径管道安装范围包括：疏水扩容器周围疏水管道、热力系统疏放水管道、放空和排汽管道、设备冷却和密封用水管道、发电机氢气系统管道、汽水取样及加药管道等。目前设计院对火电机组DN≤80mm的工艺管道只出具系统图而没有布置图，现场施工随意性大，布置杂乱、阻碍通道，施工缺陷及二次返工率较高。 我们根据以往工程中低压汽水系统小口径管道的安装的经验和布置的特点，将其划分为高低加区域模块、疏水扩容器区域模块、本体疏水区域模块、抽汽区域模块、取样加药系统模块、油系统模块、发电机区域模块等进行模块化设计和配置安装。
首先由技术人员根据设计院提供系统图、管线流程图、总体布置图等相关图纸和资料，结合现场设备、主管路、电缆等敷设的实际情况，进行小口径管道现场模块化设计，再由施工人员在配置场地将疏水平台、阀门操作站、具有相同配置特点的管道等在场外预先进行组合配置，将小口径管道疏水平台或阀门站预制成模块作为一个个组合体，方便和加速了现场的安装。安装前对其预制和组装，避免了在其最终位置的狭窄空间进行过多的工作，保证小口径管道的安装工期与母管安装工期并行，从而提高安装进度，缩短安装工期。
小口径管道模块化的布置原则是：散状布置、分块集中，走向合理、间距均匀、避免交叉、整齐美观、高空布置、少占空间、不占运行通道及检修场地、阀门尽量就近布置、有序排列且便于操作和检修。
3.1 本体疏水和抽气区域小口径管道模块化布置：临近的阀门尽量进行集中布置，严格按介质压力和温度对小径管进行区分，布置时分别考虑，高温管道和常温管道尽量不集中布置在一起。（如图3-1所示）
3.2 高低压加热器区域模块小口径管道模块化布置： 以高低加为中心的小口径管道布置在背向通道的一侧，阀门集中布置处要形成操作台，方便操作，操作台尽量借用设计好的平台，阀门站一般分为两个阀门站分别靠近加热器的两端进行安装以节约材料，减少安装工作量，且操作台要留有足够的通道空间。（如图3-2所示）
3.3 疏水扩容器周围疏水管道模块化布置：将一定范围内的相同介质和相近压力的小径管集中并按压力由高至低、由外至内的顺序疏向疏水集管，管道布置需保证间距均匀，分层布置，单根保温，无交错现象。设计有气动控制门的疏水管路集中布置，没有气动控制门的管路就地布置。集中布置的管路阀门站尽量布置在零米层汽机基座高压缸侧的两个柱子之间，为避免带型疏水管路的出现，需将阀门站的标高抬高至本体疏水扩容器疏水集管标高以上，为便于阀门的操作和检修，设阀门操作平台及上下爬梯。
3.4 加药取样系统模块化布置：加药取样系统管道支路较多，管线较长。由于加药间与取样间具置的不同，要改变布置分散的弊端，将加药管道与取样管道提前汇合，在C列墙外侧（煤仓间侧）布置，整体成排平行向汽机房铺设。由于加药取样系统管道的口径比较小，要用弯管机握弯，减少弯头焊接的工作量，管道支吊架尽量采用U形管夹及仪表排夹，根部尽量用花角钢，以提高安装效率。
3.5 就地布置的放水管道模块化布置：分散布置的就地放水管道安装严格按照统一模式进行安装，阀门离地高度及距离母管长度都要统一，要充分考虑到母管振动、热膨胀等带来的不利影响，有温度的疏水管道要有良好热补偿性能，防止焊口撕裂，危及设备及系统的安全经济运行。
通过对中低压管道常规化施工程序和方法进行变革和创新，使中低压管道安装工艺更加简捷、工序合理，比传统的方法缩短了施工工期，降低工程成本，减少管道安装的质量通病，减少现场高空作业和交叉作业，有效保障了施工安全。在新密电厂二期工程2×1000MW超超临界燃煤发电机组#4机、华能沁北电厂三期工程2×1000MW超超临界燃煤发电机组#6机中低压管道安装中得到应用，成为提高超超临界火电机组中低压管道安装效益的有效途径和方法之一。
致谢
首先感谢中国电建集团河南工程公司、新密电厂和华能沁北电厂的领导和同仁为本次论文写作提供大力支持和指导，并给予中肯的意见，才能使我顺利完成论文的写作工作。
感谢为论文提供广大学术资料的专家，有你们的学术成果，使论文有了明确的方向和坚实的基础，再次，向你们表示衷心的感谢和致以崇高的敬意。
参考文献：
[1]电力建设施工技术规范第5部分：管道及系统DL/ T 5190.5-2012 国家能源局.
[2]张金和主编.《管道安装工程手册》.机械工业出版社，2006.
[3]谢万钧主编.电力施工企业职工岗位技能培训教材《管道安装》中国电力出版社
作者简介：
韩春峰（1964.02），男，河南郏县，学历：大专，工程师，研究方向：热能动力工程.
论文摘要：机电一体化是现代科学技术发展的必然结果，本文简述了机电一体化技术的基本应用，并对机电一体化专业就业前景及就业方向进行了分析。
0 引言
作为全国发展较为落后的省份，到贵州主政不到一年的省委书记、省长赵克志指出，工业强省战略是贵州更好更快发展的必然选择，因此，“十二五”时期贵州将重点实施工业强省战略和城镇化带动战略。在这样的时代背景下，作为职业院校的一名教师，深感机电一体化专业又迎来了发展的春天。随着现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。但机电一体化专业就业前景如何，机电一体化专业就业方向有哪些？这些问题成了很多家长和同学们想要了解的问题。
1 机电一体化技术的基本应用
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。
1.1 在现代机械制造业中的应用
传统机械制造业是建立在规模经济的基础上，靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的，它强调资源的有效利用，以低成本获得高质量和高效率，其生产盈利是靠机器取代人力，靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导，采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业，其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展，充分利用电子计算机技术，使制造技术提高到新的高度。近年来，制造工程领域的新技术相继诞生，如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。
1.2 在饮料行业中的应用
机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高，而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高，使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量，提高其国内、国际竞争能力。
1.3 在钢铁企业中的应用
在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。
2 机电一体化专业就业前景
有关研究报告显示“机电一体化”一词最早是日本提出的，在上世纪80年代初，日本名古屋大学最早设置了“机电一体化”专业。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列入“863计划”中。机电一体化专业是精密机械——电子技术(含电力电子)——计算机技术等多门学科交叉融合的产物，属高新技术，也是当前发展最快的技术之一，它是先进制造技术的主要组成部分。它的发展推动了当前制造技术的迅速更新换代，是产品向高、精、快迅速迈进，使劳动生产率迅速提高。由于我国逐渐成为世界制造业基地加上传统企业面临大规模的技术改造与设备更新，国内急需大量先进制造技术专业人才。而“十二五”时期贵州将重点实施工业强省战略，因此我校机电一体化专业的毕业生可以立足贵州，放眼全国，就业前景很好，而且往届毕业生普遍反应待遇较好。毕业生主要在各行政、企业、事业单位从事机械、电气工程、常用电器的维修、安装与调试以及技术管理等工作。具体就业方向有：
2.1 机电一体化专业
从事机电一体化液体灌装生产线及商品包装自动化机械运行、维护、管理、技术改造等工作的机电一体化高等技术应用性专门人才。可在大型啤酒、饮料、食品及商品包装生产企业从事现代化自动机与生产线的维护和管理工作，也可在相关的自动机与生产线的生产厂家或设计部门、营销单位从事技术工作。
2.2 机电一体化专业（计算机辅助设计与制造方向）
从事机电产品的计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM），并熟练使用和维修数控加工设备的机电一体化高等技术应用性专门人才。
可在模具设计及制造、机械加工、塑料、五金、电子产品、计算机生产等企业从事数控机床的加工工艺设计编程，数控机床的调试、维护及加工操作，从事生产和技术管理工作，也可以从事国内外数控设备的营销工作。
2.3 机电一体化专业(模具CAD/CAM方向）
从事利用计算机技术和数控加工技术对模具进行设计和制造等工作的机电一体化高等技术应用性专门人才。
可在模具、机械、五金、塑料、家电等生产企业从事模具计算机辅助设计与制造等方面的技术工作，也可在企事业单位从事与本专业有关的经营、管理工作。
2.4 机电一体化专业（机电CAD技术方向）
在机电一体化产品、设备的设计、制造、维修、管理、技术改造与服务过程中专门从事用电脑绘图设计、信息处理和资料管理的高等技术应用性专门人才。
可在机械设计、制造与装备行业、模具制造业，轻工、家用电器、电子制造业从事设计、制造、技术改造、产品营销、设备管理与维护等工作。
市场调研发现机电一体化专业是一个宽口径专业，适应范围很广。我校该专业学生在校期间除学习各种机械、电工电子、计算机技术、控制技术、检测传感等理论知识外，还将参加各种技能培训和国家职业资格证书考试，如维修电工，PLC程序设计师，CAD制图员等国家级职业技能鉴定考试，学生必须考取相应的技能证书后才能取得毕业证，充分体现重视技能培养的特点。历届学生毕业后主要面向珠江三角洲各企业、公司，从事加工制造业，家电生产和售后服务，数控加工机床设备使用维护，物业自动化管理系统，机电产品设计、生产、改造、技术支持，以及机电设备的安装、调试、维护、销售、经营管理等等。
参考文献：
[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京.科学出版社.2004.
[2]高钟毓.机电控制工程[M].北京.清华大学出版社.2002.
关键词：高速切削优点，刀炳系统，高速切削发展
1、高速度切削的基础理论
高速切削技术不只是一项先进技术，它的发展和推广应用将带动整个制造业的进步和效益的提高。在国外，20世纪30年代德国Salomon博士提出高速切削理念以来，经半个世纪的探索和研究，随数控机床和刀具技术的进步，80年代末和90年代初开始应用并快速发展到广泛应用于航空航天、汽车、模具制造业加工铝、镁合金、钢、铸铁及其合金、超级合金及碳纤维增强塑料等复合材料，其中加工铸铁和铝合金最为普遍。
2、 高速切削加工理论基础
(1) 切屑形成特征
不同材料在不同状态下的切屑形态:
(a)供货状态，切削速度127.2m/min （b）硬度325HB，切削速度125.5m/min
连续带状切屑（D.LEE）锯齿状切屑
工件材料及其性能和切削条件对切屑形态起主要作用，其中工件材料及其性能有决定性的影响。一般低硬度和高热物理性能KρC（导热性K、密度ρ和比热容C的乘积）的工件材料如铝合金、低碳钢和未淬硬的钢与合金钢等，在很大切削速度范围内容易形成连续带状切屑。
硬度较高和低热物理特性KρC的工件材料，如热处理的钢与合金钢、钛合金和超级合金，在很宽的切削速度范围均形成锯齿状切屑，随切削速度的提高，锯齿化程度增高，直至形成分离的单元切屑。
(2)切削力学
图中Fs为剪切力，Fm为高速切削时切屑动量改变所需的作用力；Ff为作用在后刀面上的摩擦力
直角切削时剪切角和前刀面受力简图
（3）切削热和切削温度
切削时的热量主要来自剪切变形功、刀－屑和刀－工件摩擦功。干切时，切削热主要由切屑、工件和刀具传出去，周围介质传出小于1％。
切削时热的产生与传出
切削速度对切削温度的影响试验结果。随切削速度的提高，开始切削温度升高很快，但达到一定速度后，切削温度的升高逐渐缓慢，甚至很少升高。
3、 高速切削的优点
（1） 随切削速度的大副度提高，进给速度也相应提高5―10倍。这样，单位时间内的材料切除率可以大大增加，可达到常规切削的3―6倍，甚至更高。同时机床快速空程速度的大副提高，也大大减少了非切削的空行程时间，从而极大地提高了机床的生产率。
（2）在切削速度达到一定值后，切削力可降低30%以上，尤其是径向切削力的大副减少，特别有利于提高薄壁细肋等刚性差的高速精密加工。
（3）在高速切削时，95%--98% 以上的切削热来不及传给工件，被切削飞速带走，工件可基本上保持冷态，因而特别适合加工容易热变形的零件。
（4）高速切削时，机床的激震频率特别高，它远远离开了“机床―刀具―工件”工艺系统的固有频率范围，工作平稳震动小，因而能加工出非常精密、非常光洁的零件，零件经高速车、铣加工的表面质量常可达到磨削的水平，残留在工件表面上的应力也很小，故常可省去铣削后的精加工工序。
（5）高速切削可以加工各种难加工材料。例如，航空和动力部门大量采用的镍基合金和钛合金，这类材料强度大、硬度高、耐冲击、加工中容易硬化，切削温度高，刀具磨损严重。在普通加工中一般采用很低的切削速度。如采用高速切削，则其切削速度可提高到100―1000m/min，为常规切削速度的10倍左右，不但可大副提高生产率，而且可有效地减少刀具磨损，提高零件加工的表面质量。
（6）降低加工成本，由于高速切削，零件的单件加工时间缩短了；在一台机床上，一次装夹完成零件地所有粗、半精、精加工，提高了效率；高速加工提高了零件表面粗糙度质量，免去了后续地光整加工工序以及替代了一部分电加工工序；因此，虽然高速机床地价格高于普通速度机床，但是综合几方面的因素，仍可大幅度降低加成本。
4、高速切削加工的刀柄系统
BT系统：刀柄锥度7：24，单面接触。 HSK系统：刀柄锥度1：10，双面接触。
BT刀柄（7：24）BT刀柄与主轴接合图
HSK刀柄（1：10）HSK刀柄与主轴接合图
刀柄与主轴接触 不同刀柄系统，高速加工时，离心力有很大影响。
BT主轴/刀柄联结
主轴转速达到某一极限值 (n=15000r/min，F=15kN) 时，主轴/刀柄联接处大端的分离导致刀柄在切削力的作用下以刀柄为支承发生摆动，极大地降低了刀柄在主轴锥孔内的定位精度和重复定位精度，无法保证联结的可靠性。BT40联结的最佳转速范围为0~12,000r/min，12,000~15,000r/min仍可使用，15,000r/min以上，由于精度降低，无法使用。HSK－63A刀柄系统最佳转速范围为0－30000r/min，超过这个范围精度降低。
5、高速切削加工技术展望
高效率、高精度、高柔性和绿色化是机械加工领域的发展趋势。高速切削加工技术必将沿着安全、清洁生产和降低制造成本的方向继续发展，而成为21世纪切削技术的主流
切削速度目标：
铣加工铝及其合金10000m/min；铣加工铸铁5000m/min；铣加工普通钢2500m/min。
钻削铝及其合金30000r/min，钻削铸铁20000r/min，钻削普通钢10000r/min。
进给速度目标20～50m/min，进给量1.0～1.5mm/齿。
铝及其合金等有色金属和碳纤维增强塑料等非金属材料的切削速度主要受限于机床主轴最高转速和功率。在高速加工机床领域，具有小质量、大功率的高速电主轴、高加速度的快速直线电机和高速精密数控系统，以及配套的高速轴承及其技术、刀库技术和自动换刀装置及监控技术等正在迅速发展，可望达到更高的加工水平。
铸铁、钢及其合金、钛及钛合金、高温耐热合金等超级合金以及金属基复合材料的高速切削加工目标主要受刀具寿命困扰，发展新型高温力学性能（硬度、强度与断裂韧性）和高抗热震性能更高的高可靠性的刀具材料对进一步发展高速切削技术具有决定性的意义。
现有高速切削刀具材料PCD、CBN、陶瓷刀具、金属陶瓷、涂层刀具和超细硬质合金刀具等仍将起主导作用，并将得到新的发展。进一步发展新型高温力学性能和高抗热震性能的高可靠性的刀具材料（包括自刀具材料），特别是为加工超级合金和高性能新型工程材料和高速干切削的刀具材料是发展的重点。
金刚石刀具领域，人工合成单晶金刚石和金刚石厚膜涂层刀具具有更好的优越性，随技术日益成熟和成本降低，可望成为高速切削有色金属和非金属材料比较理想的刀具材料。
陶瓷刀具有独特优越性，可望通过多种强韧化机理（如微－纳、纳－纳等）大幅度提高其性能，它将成为高速切削钢、铁材料的最有前途的刀具材料之一。
涂层刀具在高速切削加工技术领域具有巨大潜力，通过深入研究涂层技术和涂层物质，如高强度的硬质合金粉末表面涂层、CBN涂层，纳米涂层等进一步提高其性能，可望成为高速切削加工最具有诱人吸引力的刀具材料。
在发展高速切削加工技术领域，开发高效复合切削技术和高性能切削技术及其多功能与专用刀具，是提高切削效率和加工质量十分有效的方法之一。
高速切削过程的机床、刀具和工件质量的智能监控技术将得到更加重视和发展。
6、结束语
高速切削加工技术是一项全新的、正在发展之中的先进实用技术，在工业发达国家已得到广泛的应用，取得巨大的经济和社会效益。在我国高速切削加工技术的开发和应用还处于初步阶段，还有大量研究、开发工作需要进行。但国内已进口了大批高速加工设备，也开发了多种高速机床和加工中心，还有许多可供应高速切削刀具系统的工具企业，只要充分认识高速切削加工技术的优越性和诱人的巨大经济效益的潜力，完全有可能迅速把我国高速切削加工技术的应用推进到一个新水平
参考文献：
（1）《第一届全国数控技能大赛决赛试题解析与点评》
第一届全国数控技能大赛 机床杂志社组编 中国科学技术出版社
（2）机电工程现代设计方法 万耀青，阮宝湘 北京理工大学出版社
（3）现代设计技术与机械产品 曹金榜 机械工业出版社
论文关键词：数控车削；课程改革；教学模式；学习情境；项目驱动；一体化
数控车削加工是以培养熟练掌握数控车床操作、程序编制、工艺设计、数控车床的日常维护保养和常见故障的诊断技术高技能人才为目标，针对企业数控加工岗位需求而设置的一门数控技术专业课程。传统教学模式是把数控编程、切削加工工艺等理论课和数控操作实训课分开，因两类课程的进度不同步，达不到理论指导实践目的，并出现重复传授知识点浪费课时，理论教学与生产实践偏离的问题，对此，必须实行教学改革，才能使教学适应生产，使毕业生被企业所接受。
一、课程改革思路
数控车削加工课程，应依托校企合作平台进行课程改革与建设，以企业机械数控车削工作过程序化教学内容，根据数控车削加工工艺的复杂难易程度，从数控车削加工的简单应用开始，逐渐培养学生对数控车削加工的复杂应用，以零件生产工作过程为主线重组教学内容。
（一）重构本课程的课程标准。课程标准是落实培养目标和指导教学工作的最基本纲领性教学文件，是选用与编写教材、进行教学以及评估和检查教学质量的依据，课程标准确定人才培养目标的方向。零件数控车削加工的课程标准应根据本地区机械加工行业等生产企业的岗位需求来制定，为了使教学培养目标与企业需求实现零距离对接，应与企业一线技术专家合作进行“头脑风暴”的专业分析及一系列的调研工作，才能确定本课程的能力目标、素养目标、知识结构及要求。同时遵循学生技能增进的一般规律，选择真实的机械零件或类似的零件为载体来设计本课程的教学项目、工作任务。围绕完成项目教学的工作任务应具备的相公工艺知识重构本课程教学内容，最后确定课程标准。
（二）设计“项目驱动”的、理论实践“一体化”、实行“产学结合”教学模式的实训课。课程教学培养的学生能力与企业生产要求是否能实现零距离对接，教学模式应贴近实际工作情境。为了使学生体验实际零件数控加工工作过程，应按实际零件生产所需的技能、相关工艺知识、生产管理要求完成项目学习任务，设计行动导向的项目教学，即“项目驱动”的教学模式；根据项目教学要完成的项目内容所需的相公工艺知识或基础理论知识，设置教学内容，采取实践教学与理论教学合二为一的“一体化”教学模式教学；把生产任务引进实训教学，实施“产学结合”的生产性实训教学模式。学生在做中学，既提高学习效果，又贴近企业生产实战要求。使学生体验在不同工作情境下不同岗位角色感受，体会到要完成什么工作任务，必须掌握什么知识和素养，促使学生为做而学，在做中实现其技能、职业素质的全面提升。
（三）构建具有实用意义的校内实训基地。校内实训基地是高职高专不可缺少的实训场所，尤其是数控技术专业，必须有一点数量的数控实训设备。因此，建设对应的数控车削加工仿真实训室与生产性实训基地，为教学的实施提供坚实的保障。
（四）建设课程配套教材以及课程网站等教学资源。教材是教学的主要工具之一，教材建设是课程教学改革的重要环节。过去的数控加工技术类教材，多以理论课的模式编写，对实践指导作用不大。为此，建设以项目驱动设计工艺知识内容，以工作过程为导向设计训练步骤的《零件的数控车削加工》一体化教学配套教材，是课程改革的重要举措。
相关教学资源的建设是提高教学效果的推进器，建设课程教学网站及相关教学资源，能用于辅助教学和提供学生课外学习的指导，因此，应重视课程网站建设，使教学源资更加丰富。
（五）注重教师教学能力的提高。教师教学能力的提高是提高教学质量的充要条件。课程团队教师应不断学习进取，提高自身知识与技能以及教学技巧，确保教学水平与教学效果的不断提高，为企业培养出高技能人才。
（六）引入企业质量标准，建立“过程考核与终结考核相结合”课程考核制度。在教学过程中，引入企业质量标准，是提高学生对产品质量监控意识的重要举措。建立“过程考核与终结考核相结合”的新型课程考核制度，从专业技能、职业素质等方面全方位对学生进行考核，以促使学生成为技术过硬、职业素质好的高技能人才，实现人才培养在生产和管理上与企业要求的零距离对接。
二、课程改革实施工作的开展
（一）建设高水平的课程教学团队，开展课程改革调研活动。组建一支以骨干教师为主体聘请企业专家作兼职教师的课程团队，开展科研工作。一是深入企业调查研究，对数控技术应用专业的毕业生的使用情况和人材需求状况进行调研，收集用人单位对人才需求方向、能力要求等信息，为制定专业课程培养目标提供依据。二是举办工作分析会，请企业行业专家到学院，举办以行业专家为主体，课程教师团队参加的工作分析会，采取头脑风暴的形式，对数控技术加工领域的人才需求、知识技能结构要求进行讨论。经专家们的统一论证，明确了数控技术应用专业的毕业生就业岗位群以及对应的工作任务，要胜任相应工作应具备的专业知识与技能。给数控技术应用专业的培养目标、知识与技能结构要求较为准确的定位。
（二）根据企业需求确定课程培养目标，针对职业技能成长规律设计学习情境，完善课程标准。根据工作分析获得的结论，召开团队教师研讨会，根据企业需求确定专业培养目标，制定专业人才培养方案。团队教师通过走访企业寻找训练载体，挖掘素材，设计适合职业技能成长规律的课程学习情境和工作任务。并经多次反复研讨论证与修改，制定以企业生产的零件加工为训练载体的零件数控车削加工课程的学习情境、教学实施计划，完善零件数控车削加工课程标准。
（三）教学资源的建设。组织团队教师并邀请企业专家，根据人才培养目标与课程标准要求，编写出版以项目驱动、以典型案例工作过程为导向的具有实用意义的《零件的数控车削加工》“一体化”实训配套教材；建立具有数控车削加工特点的课程网站，能为学生课外学习、教师教学资源共享、师生课外交流与沟通提供网络平台。
建设对应的数控车削加工仿真实训室与具有一定规模的生产性实训基地。一方面，仿真实训室可采用数控模拟加工与编程，使学生更快的掌握数控车床操作要领，避免或降低新手操作真机因不熟练发生事故造成的损失；同时可对新项目进行模拟加工，确定合理的程序。另一方面，具有一定规模的生产性实训基地，为实型产学结合的教学模式，实现自我造血功能提供保障。
（四）构建了以工作过程为导向、项目驱动教学的教学模式。改革传统的教学模式，构建以工作过程为导向、项目驱动的“一体化”教学模式。实行“产学结合”的生产性实训教学，即把企业真实零件加工生产任务为训练载体引进课堂，针对实际零件加工设计教学与学习过程，把教学融入地方汽车产业链的生产，服务地方企业，解决过去纯消耗实训的弊端，实现“自我造血”功能。
（五）团队教师教学能力的提高。为了提高团队教师自身知识与技能以及教学技巧，确保教学水平与教学效果的不断提高。经常性地组织教师参加各类专业技能培训与教学能力培训，有计划地安排教师到企业挂职锻炼，组织相应的教学能力大赛和说课比赛，参加科研项目与各种教研活动等，达到教师的综合水平提高。
教学手段与教学方法的改进也是改革实施的另一方面。过去教师讲课总是一块黑板一支粉笔一张嘴讲完一节课，学生只是被动的听，在做操作示范时，一个班的学生围观，能完全看清楚的仅仅是前面的几个学生，其他同学在外围只能伸出脖子或在缝隙间偶尔看见一两个动作，教学效果很差。通过教学改革，采用PPT课件加上视频或微格录像、结合黑板板书，使教学更具直观性，加上案例驱动、分组讨论等教学方法，使学生更容易接受、教学效果更好。
（六）学生技能考核与培训机制的建立。为了实现人才培养在生产和管理上与企业要求的零距离对接，将企业质量标准与管理机制引入课程考核，综合考核学生职业素养；按国家技能等级考核标准对学生的综合技能进行考核，并按教考分离的方式实行考核，确保技能的真实性。
根据教学目标，学生应在教学计划课时内达到中级工技能等级，通过考核合格后，成绩达到良好以上的学生给予教学计划外的高级工等级技能培训，按高级技能等级要求考试合格的授予高级工技能等级证书，起到激励学生积极学习技能的作用。
三、改革成效
（一）改革有助于学生能力的快速增长。以真实零件加工的数控编程与实践操作，项目驱动教学，做中学有利于学生学对知识与技能的掌握，提高技能；将企业质量标准引入课程考核机制中，让学生树立产品质量意识、效率意识及安全文明使用设备及维护意识，形成良好的职业素养，实现生产和管理与企业要求的零距离。
一方面，通过学生获取技能等级情况的前后对比而言，过去的等级考试采用单纯的针对某具体零件的操作技能，仅90%获得中级工技能等级。现在采取随机抽取考题的方式考核，重在考学生的综合分析能力、综合技能，获得中级工技能等级占96%，且鼓励中级考试成绩优秀学生参加高级工技能考核，刺激学生对数控技术的学习兴趣与能力的开发，通过考核，高级工合格率在50%左右。部分学生技能更加突出，2009年1月，07级数控专业学生（第三学期）参加柳州市大、中职业院校数控技能竞赛获得个人第一名。2010年1月08级数控专业学生参加参加柳州市大专院校数控车、铣综合技能竞赛获得团体第一名。
另一方面，从学生受企业欢迎度比过去大大提高。由于现在学生能力普遍提高，近两年机制、数控专业的学生到企业试岗后得到了企业的称赞：我们学院的学生比其他院校的学生更适应生产要求。如:桂林福达公司经试用后，每年与我系一百五十多名学生签订劳动就业合同。
（二）实行产学结合的教学模式，有利于学生技能成长，更有利于学院的发展。在实训教学中，采用真实零件为训练载体，当学生有了一定的基本功后，就采取轮换的方式进行零件批量生产，有利于学生的操作熟练程度的提高，并加强学生的产品质量、生产效率、降低成本等意识，学生更容易被企业接受。两年来，数控专业、机制专业的学生完成了企业来料加工十多种产品上万件，为学院节省了大量用于训练的钢料，并产生经济效益，同时服务于地方企业。所以，实行产学结合的教学模式，产生了双重的效益，提高学院在地区的知名度，更有利于学院的发展。
