航空机电工程论文范文

导语：如何才能写好一篇航空机电工程论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：高职；毕业设计；改革

一、课题研究的背景

高等职业教育作为我国高等教育不可或缺的重要组成部分，担负着为国家培养并输送生产、建设、服务第一线高素质应用型技术人才的重任。高职教育目标定位在培养生产、建设、管理、服务一线需要的实践能力强、具有良好职业道德的高技能人才。加强对高职学生综合素质的培养已成为提高培养质量的关键。综合素质的培养需渗透在教学、实验、实习及毕业设计等各个环节，尤其作为就业前综合性工程训练的毕业设计，是高职院校学生在系统掌握专业知识和技术的基础上，将所学知识和能力进行综合应用和锻炼的一种行之有效的手段，是理论与实践密切结合的一个教学环节，更是培养和提高学生分析、解决实际问题能力的一个平台，也是学生走向社会、独立开展工作的一座桥梁。通过毕业设计，学生可以获得感性知识，更好地掌握职业技能，养成理论联系实际的作风和独立工作的能力，促进良好职业习惯和职业道德的养成。可以说，它对培养人才起着十分重要的作用，并且这种作用是其他教学手段无法替代的。加强对高职毕业设计教学环节模式的改革，对高职院校适应我国经济社会发展具有重大意义。但高职院校教师教学工作负担过重、投入远远跟不上学校发展的需求等矛盾却日益突显，学生水平参差不齐等问题也不容回避。因此，进行毕业设计模式改革、提高毕业设计质量是一个值得深入研究的课题。

二、高职院校毕业设计现状分析

近年来，各高职院校都在积极探索毕业设计工作新思路，但有些院校毕业设计工作改革倾向于将学生推向社会，变毕业设计为企业实习、变毕业设计课题为单纯的毕业论文等。高职院校这种毕业设计的“改革”倾向固然有其深层次的背景：我国的高校毕业生面临着严峻的就业难局面，许多高校学生在最后一个学期几乎都在校外找工作，急于上岗。但是，这种一味地“推出校门”式的“改革”使毕业设计教学环节形同虚设，毕业设计没有实质内容，只有毕业论文的形式存在，毕业设计答辩更是流于形式。

根据对平顶山工业职业技术学院机电工程学院机械工程系部分学生毕业设计现状的调查结果，我们可以看出还存在不少的问题。例如：毕业设计的材料来自书籍、报刊或网络，存在抄袭问题；毕业设计选题没有结合实际，内容空洞、陈旧、重复；毕业设计时间与学生找工作时间重叠；毕业论文写作不够规范、基本功不够扎实；等等。有鉴于此，改变毕业设计教学环节的运行模式是高职院校迫在眉睫的选择。如果长期维持下去不进行改革，毕业设计必将成为制约高职院校教育质量提高的一个关键环节，必将对高职院校人才培养产生负面影响。如何突破这一瓶颈，已成为高职院校教学改革亟待解决的问题。本课题的提出就是针对目前毕业设计教学环节普遍存在的问题，以毕业设计模式改革为突破口，在平顶山工业职业技术学院机电工程学院机械工程系毕业设计中进行一些有益的探索。

三、高职院校毕业设计模式改革思路

毕业设计模式改革选择平顶山工业职业技术学院机电工程学院机械工程系2008级部分专业的学生，通过分析查找现有的毕业设计环节存在的问题，在毕业设计实践时间周期模式、毕业设计课题选择与指导教师学术造诣提高模式、毕业设计规范量化改革模式等方面进行研究。

第一，毕业设计教学环节时间周期模式改革。传统的毕业设计开始时间是第6学期的前10周，鉴于这个时间学生毕业在即，把找工作放在首位，毕业设计容易流于形式，我们将毕业设计教学提前到第5学期的前10周进行，这样学生就能够在校安心进行毕业设计。

第二，高职院校毕业设计选题要有工程训练背景和较强的实践价值，要达到既有综合训练又有综合素质培养的目的。在选题方式上，多选用来源于企业生产实际的题目，也可由校企双方协同指导。题目类型在满足教学基本要求的基础上，提倡真题真做，这样能够使学生感到自己做的课题有价值、有意义，产生成就感和创作的欲望，激发学生搞毕业设计的积极性和责任感，从而更好地培养学生解决实际问题的能力，并推动学校科研工作的开展。

第三，突出高职特点，加强指导教师队伍建设。高职工科教育以培养生产第一线应用型人才为培养目标，要提高毕业设计水平和质量，关键是提高教师队伍的学术水平。只有让高职教师多参加社会实践，才能提高他们的指导能力。指导教师应有合理的知识结构，具有较高的科研水平，能指导学生制定切实可行的毕业设计规划。

第四，加强专业文献阅读，注意综合能力的培养。在毕业设计初期，安排一周时间广泛查阅国内外文献资料，有助于了解毕业设计题目相关前沿的学术动态，拓宽知识面，同时也有助于学生提出课题的初步研究方案。

第五，坚持标准，全面考核。毕业设计的考核由导师评语、专家评阅和论文答辩等环节组成。导师评语主要评价学生在毕业设计期间的实际表现，如学习态度、综合能力和毕业设计的完成情况等。专家评阅主要对毕业设计方案的合理性、数据采集的可靠性、结论的正确性及论文撰写的质量等提出评审意见。因此，应加强管理，规范评语的内容要点，未经认真评阅的论文不予提交答辩组；要加强答辩小组的师资配备、答辩环境的学术氛围营造和答辩程序的规范。

四、高职院校毕业设计模式改革取得的成效

实践证明，对2008级部分学生实行毕业设计模式改革，指导教师有针对性地认真进行毕业设计指导，帮助学生通过毕业设计对理论知识有更深刻的理解，可以有效提高教学质量，加强对学生专业学习的连贯指导，加大学生实际应用能力的培养，大幅度提高学生毕业设计的质量。毕业设计模式改革取得的成效归纳起来有以下六个方面。

一是推动了教学改革，为培养创新型人才提供了机会。毕业设计教学环节的改革，要求教师重视科研，争取各类课题，可以进一步把产学研结合起来。

二是增强了实践教学环节的衔接和统一，有利于系统训练，多出成果。选择恰当的毕业设计与制作课题能够充分发挥学生的主体作用，最大限度地提高学生的综合素质。通过导师的指导以及实践经验的积累，可以大幅度提高毕业设计的质量，提高学生的综合素质。

三是促进了毕业设计与学生择业的有机结合。由于学生提前进入毕业设计，系（部）应加强毕业设计的组织与管理，既有利于搞好毕业环节教学，又有利于学生就业选择。学生可以安心做设计、写论文，并合理安排求职时间；对用人单位来说，能够提高录用人才的效率，缩短“磨合期”。

四是提高了学生的社会适应性。毕业设计模式改革使学生有机会接触到具有企业背景的题目，学到大量书本上学不到的知识，实践能力大幅度提高，为毕业后从事的工作奠定了一定的基础，尤其是参与企业项目，使学生积累了宝贵的工作经验，增强社会适应性。

五是强化了师资队伍建设，促进了教学相长，有利于培养学生的综合素质。毕业设计模式改革要求教师要不断地提高自身素质、提升科研水平和实践技能。学生有机会直接参与教师的科研课题，极大地调动了学生学习的主动性和积极性，最大限度地挖掘学生潜力，促进学生全面发展。

六是学生毕业设计质量明显提高。学生毕业设计的规范程度大幅度提高，论文表述更加符合科技论文国家标准，大大增加了论文的可读性，强化了对学生科学研究、工程实践的培养。

参考文献：

[1]王金凤,冯,高长银.普通院校机械类专业毕业设计存在的问题与对策[J].郑州航空工业管理学院学报(社会科学版),2007,(8).

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关键词：平台建设；实践教学；创新能力

作者简介：郭晓琴（1972-），女，河南南阳人，郑州航空工业管理学院机电工程学院副院长，副教授；王金凤（1963-），女，河南祁县人，郑州航空工业管理学院电子通讯系主任，教授。（河南 郑州 450015）

基金项目：本文系教育部2011年人文社会科学研究（项目编号：11JDGC018）、2012年度河南省高等教育教学改革研究项目（项目编号：219）、郑州航空工业管理学院2011年教育科学研究项目（项目编号：zhjy11-23）的研究成果。

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）05-0107-02

创新是人类社会发展的不竭动力。国家教育事业发展“十二五”规划明确指出“高等学校成为国家知识创新、技术创新、国防科技创新、区域创新的重要基地”。[1]建设创新型国家，培养创新型人才，现已成为高等教育的重中之重。建国以来，高校培养了大量理工类专业人才，为我国工业发展做出了巨大贡献。但学生创新思维、创新能力和实践能力培养上的不足仍是我国高等教育尚未解决好的关键问题。深化教育改革、培养创新型人才已经成为高等教育发展的迫切需要，很多高校都进行了创新实践方面的研究与探索。[2-6]随着高等教育规模的扩大，探索一般性本科院校创新人才培养模式已经成为教育教学改革的重点。

一、围绕专业培养目标，构建创新教育课程体系，突出实践教学

正确定位人才培养目标是一个专业办学的基本立足点。对郑州航空工业管理学院材料成型与控制工程专业人才培养目标的定位是：培养德、智、体、美全面发展，适应社会主义市场经济需要，具备材料成型及控制学科、机械学科及计算机学科有关的基础理论知识与应用能力，能够从事材料科学研究与材料成型应用领域工作，具有创新意识的复合型应用人才。

培养方案坚持以创新教育为核心，建立适于创新教育的课程体系，在注重基础知识和专业技能培养的同时，着力加强学生创新意识与创新能力的培养，并注重高新技术与工程创新教育相融合。在培养方案制订中，应遵循“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的教育理念，坚持突出“注重基础，强化实践，鼓励创新”的培养模式。课程体系包括公共基础课、学科基础课、专业课、专业选修课和拓展选修课等模块。在课程体系中应注重文理渗透，拓宽基础，淡化专业，力求打造更宽阔的材料类专业人才培养平台。在课程设置方面，强化专业基础教育，加强公共基础、机械基础、物理化学等基础性教学，为培养创新人才奠定了坚实的基础；同时通过专业课程整合，加强了工程类课程，如“复合材料”、“功能材料”等；选修课也与机电类专业部分打通，开设了“自动控制原理”、“机械制造技术”、“计算机辅助设计”等课程，拓宽了专业面，体现了多学科交叉融合。

创新来源于实践，实践是创新的不竭动力。强调创新教育，必须突出实践教学。在实践教学方面，建立了“三层次九模块”的实践教学体系（见表1），从“基础-专业-综合”三个层次培养学生的实践创新能力，大学四年实践教学不断线。大一新生通过专业导论和认识实习进行专业认知教育。大二学生提前进入实验室参与科研项目；通过课程和实验内容的整合，按照培养目标将原有专业基础课和专业课的教学实验进行分类、归纳、删减和更新，将部分实验从专业课程中分离出来，设置成不同的实验模块，独立设置实验课程；在巩固基础实践和专业实践的基础上，增设了为期2周的综合实验与制作，让学生自己选择实验课题，题目一般来源于生产中的技术问题或是教师科研中的部分研究内容，制定实验方案，完成对某材料从制备加工成型性能检测数据分析的全过程实验；开设创新设计实验、大学生第二课堂和创新学分系列活动，鼓励学生参与各种大赛，调动学生参与创新活动的积极性，让学生结合自己兴趣，自主选择指导教师，参与科研项目，结合毕业设计，在教师的指导下相对独立地完成某个专题的研究。上述实践课程的开设，其目的是使学生能早期进入科学研究，在材料设计、实验方案制定、材料成型与加工、性能检测、数据整理与分析、撰写论文等方面得到全方位的实战训练，掌握正确的实验设计方法和科学研究方法，强化实验技术和技能，突出对学生创新意识和创新能力及工程素质的综合培养，全面提升学生的实践能力和创新能力。

二、科研团队和实验室平台建设

科研团队建设是高校学科建设的核心，团队的层次和数量代表着高校的学术地位、创新能力和对社会经济发展的贡献率与影响力，也直接代表着师资水准与教学质量。通过自然形成和有效整合，加强科研团队建设，打造一支代表学科特色和核心竞争力的以杰出或优秀人才为学术带头人的创新团队或学术梯队。郑州航空工业管理学院现有2个省科技创新团队、1个省科技创新杰出人才计划和2个郑州市科技创新团队，拥有以中青年专家、学者为主的高水平学科（学术）带头人队伍，以博士、高级职称人员组成的团队骨干，形成了以相应学科带头人为核心的具有稳定研究方向、结构合理的学科梯队，师资知识结构不仅包括金属材料、粉末冶金、无机非金属材料、有机高分子材料、生物材料、材料加工、材料物理、材料化学和凝聚态物理等，还包括机械制造、机械电子、自动化等领域。强大的师资力量积极参与到教改及创新活动之中，为大学生创新教育提供了丰富的智力资源，能够及时将科研、产业成果转化为教学设施服务于教学，优化实验项目，革新实验内容，以高水平科学研究促进实验教学内容和教学方法的时效性、前沿性和科学性。

实验室是实践教学的主要场地，加强实验室建设是创新人才培养的关键。在人才培养总体思路和方针的指导下，应注重创新实践环境和条件的建设，使之更好地服务于本科教学。为培养学生综合设计与创新能力，设立了力学性能室、注塑成型实验室、扫描电镜室、X射线衍射室等16个实验室，专门建设了大学生创新设计室、大学生创新制作室等一批能够启发创新思维、拓展创新空间和开展创新实践的实验室。以郑州航空工业管理学院为例，学院现有“材料工程”省级实验教学示范中心、“陶瓷材料界面”省级工程实验室、“航空材料与先进工程技术”省重点实验室培育基地、“航空复合材料”市重点实验室，并拥有场发射扫描电镜、热分析仪、激光快速成型设备、ARAMIS应变测量系统等先进仪器设备，设备总值1800多万元，实验室面积2400多平方米，一次可容纳600余名本科生参与科研和实践。师生依托实验室硬件平台，以开放实验项目、各类创新竞赛活动、综合性实验、综合性设计与制作、毕业设计等实践教学环节为载体，推动创新人才培养。实验室除承担本校学生实验实践教学之外，同时对其他高校、科研院所和产学研联合体开放，共同指导学生创新实验和开放实验，注重资源整合，实现资源共享，努力打造全省高校及相关单位实验大平台。

三、取得的成效

自2005年材料成型与控制工程专业招生以来，经过7年的探索与实践，进一步明确了材料成型与控制工程专业的培养目标，实践教学体系逐步完善，在学生创新能力、综合能力培养方面取得了一定的成效。

2008～2012年，大学生多篇，获各种大学生科技活动奖20余项，其中包括全国大学生课外学术科技作品竞赛二等奖、全国大学生先进图形技能与创新大赛一等奖、“挑战杯”课外学术科技作品和大学生创业计划等奖项。3年来毕业生一次就业率均达到95%以上，根据毕业生跟踪调查的结果，用人单位普遍反映学生“综合素质良好，动手能力强，能较快适应工作岗位的需要”，大多数学生在较短时期内已成为单位的业务骨干。历届毕业生有25%以上考取了本专业或相关专业的研究生，大部分是重点大学，其中50%以上的学生反馈在研究生复试过程中学校的创新实践教育使之受益匪浅，并且后续的研究生学习阶段在实验设备操作、科研思路和学科前沿了解等方面表现出色，受到导师的好评。

四、进一步发展思路

首先，进一步加大学术交流与合作办学的力度。鼓励和支持科技交流、合作研究和合作办学等工作，加大校校合作和校企合作，通过“请进来、走出去”的方式，积极引进国内外优质教育资源，为创新教育搭建更大的平台。

其次，进一步改进教学方法，不断探索体现“以学生为主体”的创新能力培养模式。在当前大部分教学过程中，以知识传授为主导的教学方法并未根本改变，以教师为主导的方式在一定程度上制约了学生的学习主动性及创新能力的发挥。因此改革教学方法，营造出以学生为主的实践创新环境，探索符合国内一般院校实际情况的实践性教学方法是创新人才培养的重要保障。

参考文献：

[1]国家教育事业发展第十二个五年规划[EB/OL].[2012-07-22].[2012-11-18]..

[2]杨叔子.创新源于实践[J].实验室研究与探索，2004，23（7）：1-4.

[3]李培根.主动实践：培养大学生创新能力的关键[J].中国高等教育，2006，（11）：19-21.

[4]余建星，徐斌，孙克俐.工程创新人才培养模式的构建与成效[J].中国大学教学，2010，（1）：75-78.

[5]王鸿懿.提高毕业设计质量的思考与探讨[J].中国电力教育，

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【关键词】远程；故障诊断；监控

1.引言

在工业化时代，大规模机械电气设备的使用让社会生产效率大幅度的增加，但与此同时，机械设备故障也频繁发生，延误生产时机。所谓故障，是指机械系统偏离正常功能，造成设备基本功能不能保证。最初故障诊断是依赖人员的个人经验及简单检测仪器，随着电工电子、传感器、信号分析、计算机等技术的发展，对发生的故障，除要求设备管理人员具备掌握一定的机械专业技术、还要有电气、计算机等专业知识。这对于依赖于个人知识储备在故障面前显得杯水车薪，特别是高技术含量进口机械设备故障如民航发动机故障，我们有时候却无能无力而不得不依赖外国专家指导。这样在计算机网络的发展下，基于WEB的远程故障诊断分析由此而产生。

远程故障诊断可提高复杂机械电气设备的维护和诊断，实现对分设备和关键部件进行分散集中式监视、诊断和管理。不仅提高了设备的管理效率，降低了维护费用，还提高了故障诊断的水平和快速性，也有利于资源共享。

2.监控诊断系统

监测与诊断主要是根据快变信号、缓变信号以及开关量信号的变化，运用通频和分频振幅值等多种方法来判断机组是否正常运行。

系统需有多种采集卡，包括振动信号采集卡、转速采集卡、温度压力流量采集卡以及报警信号采集卡。还需要有相应的信号变换和调理电路。各种参量的获取是通过振动、温度、压力、转速等测量传感器实时获取机组工作状态信息。然后将各种信号通过信号分析处理方法通过PC总线和计算机显示出来，实现各种工况的实时显示。再到更高层次就是利用智能诊断系统对监测的数据进行分析和模态识别，利用逻辑推理和数值分析方法相结合的方式，利用专家知识和固有原始数据进行分析和比较，得出诊断结论，以上过程可用下图结构表示。

图1 监控诊断系统组成框图

3.远程故障诊断地应用

远程故障诊断是一门实用性强的技术，它在工业、医疗、石油、航空等各个方面都有广泛地推广和使用。

利用INTERNET技术，FANUC的数控机床采用了C/S的架构设计，这其中包括了服务器和客户端。运用SQLSERVER 2008可以创建数据库，利用TCP/IP协议可以建立通讯链路，利用柔性制造系统可以对机床故障诊断分类，利用电脑分发出诊断号、参数号，进行PMC接口诊断。也有的专家独辟蹊径，将远程故障诊断在数控装置的应用划分成了四个模块，即信息检索模块、智能诊断模块、网络会诊模块、远程检测模块。信息检索模块主要是利用专家系统人工或者机器进行检索，智能诊断模块主要应用对检测信号进行分析，再利用与此类似的远程数控设备监控诊断系统是由CNC、现场监控工况机，数据存储服务器、WEB服务器及远程监控与诊断系统中心等组成。杨贤等介绍了一种监控软件，HOMS监控软件是以状态监测为基础，最优检修决策为目的的。它的体系架构为状态监测系统，厂级诊断中心，企业级决策中心。

在汽车行业，常用的维修检测设备是从电喷车解码器、手持式故障诊断仪慢慢发展到行业中比较流行的离线PC式汽车故障诊断仪。现在又有新的趋势了，颜伏伍、曹恺等研究了基于智能手机的汽车远程故障诊断。他们发现一些手持式诊断设备存在携带不方便、缺乏维修指导并且诊断效率低下等情况，利用ARM公司推出的开发复杂应用程序的RVDS（Realview Development Suite）开发工具设计实现了读清故障码、读冻结帧、读数据流等，另外还具有远程交互能力和方便专家进行远程辅助诊断等功能。

在石油与矿山机械领域，王峰、路小琪研究了基于物联网的矿井提升机感知系统设计。所谓物联网就是通过二维码识别设备、射频识别装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。在这种技术环境下，提升机控制系统通过传感器、检测设备以及安装在系统中的无线传感器等关于该设备的运行状态经过以太网传递至调度室。在长输油气管道中，实现输油泵在online状态下监测最好是使用在线故障诊断软件，可是几乎所有的都是通过安装在设备商的各种监测仪表，然后通过网络上传到SCADA系统上进行数据分析处理、多线程进行管理。可以达到实时监控状态，准确地找到故障报警。在钻机的在线检测中，从万生、张鹏飞、林智敏、于辉等人在石油机械杂志上研究了利用国际上最先进的remote数据与图像监测处理技术，采用移动通信卫星实现了远程数据及视频传输的功能，利用这些专有技术实现了数据的网间共享以及信息捕捉等功能。在压缩机的故障诊断与监控上，吴文莉采用了嵌入式CPU和无线通讯GPRS发送模块如远程数据传输单元DTU组成。在对铁路设备的诊断系统设计中，李桂林发表在《自动化与仪器仪表》上论述了采用计算机网络、数据库技术和故障诊断技术，一定程度上提高了列车的运行效率和保障了行车安全。

另外，Deb.S，Domagala.C，Gho-shal，Alena.R在《The international society for optical Engineering》利用美国Qualtech的软件开发了一种基于上述系统判断的远程诊断服务器，建立了远程检测空间服务站的模型。我国叶文君等利用基于模型和信号处理的方法对空调系统的故障诊断和检测进行了分析和总结。在机器人焊接方面，由星云焊接公司研制的Nebula型焊机，它可以通过互联网实现远程故障诊断、远程检测，还可以将数字电视技术应用在它上面。

4.结语

文章简要介绍了故障诊断系统的组成和基本原理，肯定了基于WEB故障诊断系统的作用，并且介绍了监控检测系统的组成以及远程故障诊断在各行各业的应用。基于WEB的故障诊断技术发展已有多年了，相关技术已经日趋成熟，对于远程故障诊断的前景可能会在对故障位置精确性确定、故障时间准确性预测、检测故障地点的精密化等方向发展。

参考文献

[1]李磊，王晨升，寇星源，陈亮，武花荣.基于FANUC的数控机床远程故障[J].软件软件，2012，12.

[2]陈秀丽.远程故障诊断功能在设备维护管理中的应用[J].数字技术与应用，2012，06.

[3]吴文莉.压缩机远程监控与故障诊断技术研究[J].控制技术，2012，05.

[4]李桂林.基于WEB的铁路设备远程故障诊断系统的设计[J].自动化与仪器仪表，2012，01.

[5]颜伏伍，曹恺，胡杰，盛祥政.基于智能手机的汽车远程故障诊断系统[J].华中科技大学学报，2012，11.

[6]乔美昀，廖文清.汽车远程故障诊断[J].应用技术，2012.11.

[7]岳敏，姚松丽，黄娟.数控设备的开放式远程监控系统研究[J].机械设计与制造，2012，06.

[8]王峰，路小琪，何凤有，谭国俊.基于物联网的矿井提升机感知系统设计[J].煤炭科学技术，2012，03.

[9]杨贤，李朝晖.HOMS面向远程诊断网络化专家工作站研究[J].振动与冲击，2012，22.

[10]从万生，张鹏飞，林智敏，于辉.钻机远程在线监测及故障诊断系统研究[J].石油机械，2012，09.

[11]叶文君，李建伟，路宇.空调系统传感器故障诊断概述[J].科技风，2012，14.

[12]Deb.s，Domagala，c，Ghoshal，Patterson-Hine.A，Alena.R.Remote diagnosis of the international space station utilizing telemetry data.The International society for optical Engineering[J].V4389.P60-71，2001.

[13]Al-Arbi，Salem Khalifa，Gu，Fengshou，Guan，luyang，Fan，Yibo，Ball，Andrew，Gearbox fault diagnosis based on continuous wavelet Transformation of vibration signals mersured remotely.SAE Technical Papers.2010.

[14]张天宏.民航发动机远程故障诊断技术研究[D].南京：南京航天航空大学：博士学位论文，2001.

[15]钟秉林，黄仁主编.机械故障诊断学[M].北京：机械工业出版社，1997，12：174-185.

[16]梁芳，王改云，朱名日.远程故障诊断技术的发展及应用研究综述[J].机电工程，2007，08.

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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