机械加工技术论文范文

导语：如何才能写好一篇机械加工技术论文，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。

篇1

通过相关文献阅读，我们可以清楚的看到，在历史上机械加工技术发生过三次革命，而这三次革命，每一次都给人类的生产、生活带来了翻天覆地的变化，影响着整个世界制造业的发展。第一，机械加工技术的第一次革命。18世纪初期，近代机械制造业就已经在欧美国家形成，并在19世纪中期逐渐实现了制造机械化，形成了一整套的机械加工技术。直至20世纪80年代，随着电子技术与电力技术、制造技术的结合，促使了第一次制造革命的爆发。可以说在第一次革命中，产生了许多的全新加工方法，而这些加工方法又被人们称之为特种加工。此时期的特种加工，是以减材加工为主要加工手段。并在传统机械加工的基础上进行的研发与改革，如：在变形加工方面增加了放电成型、电磁成型、激光三维成型等诸多新方法；而在接合加工方面增加了放电冲击焊接、电子束焊接、激光焊接、等离子焊机等方法。第二，机械加工技术的第。至20世纪90年代，以减材加工为主要手段的机械加工技术早已无法满足制造企业的生产加工需求，无法满足市场经济的发展。因此，以制造技术、材料技术、能源技术、微电子技术、信息技术相结合以及加工方法逆向思维的突破，促进了第二次制造革命的爆发。可以说第二次制造革命是在特种加工基础上，选取固化液体材料，采用粘结、熔结、聚合等化学反映手段，制造其所需要的机械加工零件。其实质是一种增材加工方法。而该阶段，也出现了许多先进的增材加工方法，如：化学法中的液态光敏树脂选择性固化、数字化喷射RP技术等，为机械加工技术的发展开启了一展全新的大门。第三，机械加工技术的第三次革命。相较于前两次的制造革命，第三次制造革命可以说是历史发展的必然因素，也是机械加工技术发展的必然趋势。第三次制造革命在本质上与前两次制造革命不同，其并不是在外界环境的强制作用下形成的，因此说其是应运而生也未尝不可。其主要是因为各种生物技术、生命科学、材料科学等学科在制造技术中的不断融入而引发的革命，根本在于人们对产品的需求。

2现今我国的机械加工技术

现状相较于西方发达国家，虽然我国的机械加工技术发展较晚，但是经过数十几年的发展与研究俨然已经取得了十分骄人的成绩。尤其是机械加工技术类型繁多，能够满足一些机械产品的加工需求，提高机械产品的加工精确度与质量。目前，我国现代机械加工技术类型主要包括：高速加工技术；超精密加工技术；数控加工技术；水喷射加工技术；超高能束加工技术；超自动化加工技术；快速成型技术；成型工艺技术；干式切削技术等。而从我国机械加工技术的整体发展趋势来看，我们可以清楚的看到，目前我国的机械加工技术正走在高速、超高速，精密、超精密的发展方向。高速、超高速加工是一项系统工程，其是在高速主轴、高速加工机床结构、高速加工刀具、系统的不断改进上发展而来的。同时，高速、超高速加工技术不仅可以用于加工普通的钢、铁、有色金属材料，还可以加工高强度的合金钢、纤维强化复合材料，扩大加工范围的同时，也极大的提高了我国机械加工的生产效率，加工质量。目前，高速、超高速加工技术正在我国航天、航空、汽车、机床等制造行业中被广泛应用。而精密、超精密加工技术则在我国尖端武器制造中占据着十分重要的地位，始终是我国机械加工技术发展的最主要方向。具体来讲，精密、超精密加工技术，其在我国是一项内容十分广泛的新技术，工艺实质在于提高机械加工的精确度，使表面质量达到极高的标准，并且在提高机电产品的使用性能、可靠性等方面都有着十分重要的作用。因此，精密、超精密加工技术也可谓是国际竞争中的核心技术之一。

3结束语

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1.1高速精密加工技术的发展

高速精密的加工技术的运用领域中，最为典型的行业要数航空航天领域和汽车领域。作为高技术含量的机械工程技术的技术之一，高速精密加工技术有较高的生产效率和精度的加工和表面质量的特点，同时，生产成本也较低。为了有效提高加工速度和降低零件表面的粗糙程度，这就要求宏观尺度或者部分微细零件加工中要运用高速精密加工技术，增强各部件配合的准确性和合理性，同时还有延长机械使用寿命和降低实现机械能耗与运行费用的特点。近年来，受到机械工程技术发展的影响，应运而生了传动技术的智能化、集成化特点。具体来说，智能化集成化传动技术是指“在机械生产过程中，将传统的动力传动技术与网络、信息、数字、总线等先进技术进行融合，实现传动件在线实时监测、实时控制、自我诊断和修复以及多种元件与功能的集成技术。”而智能化、集成化的传动技术在机械工程中的运用不仅能够实现产品性能的提高，简化机械系统，还可以实现系统柔性的提高，提升传动效率。此外，在机械工程传动技术的运用方面，智能化、集成化又具有以下几个特点：一是可以实现在线的监测工作，以及自我诊断和修复的功能;二是可以通过该技术进行在线远程实时操控；三是集成多种元器件和功能；四是即插即用方便快捷的特点。

1.2数字化的工厂技术

数字化工厂技术在近年来，随着机械领域的发展而发展，并且正不断成为一种高新的机械工程技术。实际情况下，通过对数字化技术，尤其是在网络技术的利用上，数字化工厂正逐步完善。这样有利于对工厂所有数据的随时调用，包括内不数据以及外部的数据更方便快捷的获取。还能对计人员以及制造人员智慧与知识进行融合，从而更好地实现产品的设计、生产和管理、销售等方面的现代化。数字化工厂技术具有集成化、透明化和智慧化的特征，这种方式在国际上受到广泛的关注与运用，甚至于很多发达国家通过这种技术的运用，特别是在全球化的驱使下，全球协同设计和制造的工程都对此表示支持，对机械工程技术的发展不断加强。

2机械工程技术的发展情况

如今，机械领域正面临着深度调整和增长模式变化的巨大压力，新型的节能环保技术已然成为机械工程中不可或缺的部分，并不断地促进机械产品不断向绿色化迈进。同时，不断融合各个学科致使他们产生交叉的现象。这将会为技术系统的变革带来不小的突破，也许还会引发新一轮技术革命的产生，智能化和绿色化逐渐成为机械工业的走向，同时它的服务化也随之发展。此外，随着我国的科研、制造和设计体的系越来越完善，我国的机械工程技术水平也同步提高。通过引进、和吸收的方法，不断增强和实现自我完善等功能。具体来看，目前的机械工程技术的发展情况可以概括为：在不断提升的机械设备组合其功能也在不断加强，这就促使机械设备的产率功效获得大幅度提升。而机械设备在在线检测和适应功能等方面的增强，也导致机械设备可以在工作运行的前提下，实现自我检测、调整和适应的效果。为了进一步保障机械生产的稳定性和持续性，以上提到的在不停机的情况继续运行功能的实现，更有利于生产效率的保证，还能促进设备在防护和检修方面其工作水平的提高，

3结论

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关键词:汽车;维修特征;进展

引言

现代汽车工业随着科学技术的飞速发展而日新月异,新工艺、新材料、新技术广泛运用,特别是电子技术、液压技术在汽车上应用,使当今的汽车是集各种先进技术的大成,新颖别致的汽车时时翻新。而现代汽车的故障诊断不再是眼看、耳听、手摸,汽车维修也不再是师傅带徒弟的一门手艺,而是利用各种新技术的过程。随着汽车技术的快速发展,日益呈现出汽车维修的高科技特征,与其同时汽车维修理念也不断更新[1]。

1现代汽车维修的特征

1.1故障诊断特征

现代汽车已不是简单的机械产品,也不是最初的交通工具,而是由原始汽车进化到一个高科技的结晶体。特别是电子技术、电脑技术的飞速发展,使汽车的科技化程度不断得到提高。电子燃油喷射系统发动机(EFIE)、ABS防抱死制动系统、SRS安全气囊系统、电子控制自动变速箱系统(AT)、加速滑动调整系统(ASR)、自动空调系统(A/C)、电子悬挂系统(ECS)、动力转向系统、自动巡航系统、中控门锁及防盗系统、TCS动力牵引系统及自我诊断系统等,这些总成均由电控单元件(ECU)全面控制,电控单元具有自诊断功能,能记录出现的故障,并以代码形式存储在电控单元存储器中。通过解码器可从电控单元储存器中读出存储的故障码,从而确定故障的部位和提供排除故障的在线帮助[2,3]。

1.2检修工具特征

随着汽车技术的发展,维修设备也随之产生了质的变化。汽车保修设备的生产,也不再是多以机具类为主。20世纪90年代以来,一批批先进的进口汽车检测设备和仪器涌入国门。四轮定位仪、解码器、汽车专用示波器、汽车专用电表、发动机分析仪、尾气测试仪及电脑动平衡机等,这些昔日人们十分陌生的检测设备,已经成为现代维修企业的必备工具[4]。而这些检测设备,本身就是高科技化的产品,是电子检测技术、电脑技术的高级集成物。要熟练地操作使用这些检测设备,技术人员需要经过严格的培训,并

要掌握外语和电脑技术,才能掌握正确的使用方法,充分发挥检测设备的各项功能。这种高科技化的现代汽车检测设备,使现代汽车维修的科技含量大为提高。

1.3维修资讯特征

随着资讯、信息、网络化技术的发展,使各行各业都处于一个全新的发展时期。汽车从结构到控制技术日趋高科技化,汽车新品牌、新装备、新功能层出不穷。维修技术人员不可能将数千种车型的维修资料、数据、程序记忆在大脑中。汽车维修技术人员的知识、技术、经验以及对资讯的全面掌握,越来越显示出自身的局限性。而解决这一不足的就是汽车维修专业互联网络,即INTERNET互联网[5]。

INTER-NET互联网的出现,彻底打破了资讯传递在空间、时间上的局限,能在第一时间最全面、最快速地将资讯迅速地传到地球上每一角落。而INTERNET互联网络在中国现代汽车维修行业中已崭露头角,从国际汽车维修行业看,维修行业技术资料查询、故障检测诊断、技术培训网络化,已得到全面的普及。以美国汽车维修业为例,早在20世纪90年代初,在维修信息综合管理、专家集体会诊、网上查询资料、网上解答疑难杂症、网上开展技术培训以及网上购买汽车维修资料,已经成为维修行业的基本特征。汽车维修专业互联网络,我国从20世纪90年代中期开始起步,以欧亚·笛威汽车维修专业网站为例,从1995年起,即建立了在会员单位内部使用的远程通讯BBS。1996年,开始投入巨资,大规模建立汽车维修INTERNET互联网站[6]。目前已发展成为专业性最强的网站,涵盖欧美亚各车系发动机、变速箱、空调、悬挂、转向、定速、安全气囊及防盗等各系统的基本保养、检修程序、各类数据、各类元件位置图、机械拆装图以及电气线路图,并实现了在网上答题、网上咨询、网上购物和网上培训等功能。

1.4维修人才培训的特征

在我国传统的汽车维修企业中,维修人员的文化水平、理论基础、外语水平都较低,传统的培训方式大都采用师傅带徒弟的模式,很难达到机电一体化、懂电脑、会外语的现代维修技术人员的水平。随着汽车高科技的发展,从事汽车维修服务的技术人员,必须具备高科技的素质,除了具有坚实的汽车专业理论外,还需要熟练掌握各种汽车检测设备与仪器,能掌握一门外语,能熟练使用电脑分析及汽车维修专业INTERNET互联网查询汽车维修资料,对出现的各种疑难杂症进行分析,达到准确判断、熟练排除,以最低的成本、最短的工时、最优质的服务,排除各类汽车故障,使车主满意。此,除了学校的专业教学外,汽车维修技术人员还要加强自身学习,还要借助于各类技术培训,特别是电化教学和网上培训,不断更新维修观念、知识、技能,提高自身素质,才能维修现代汽车[7]。

国外汽车维修教育界还推出了以多媒体电脑运作的动画及实物教学光碟资料库,可应用在远距离教学和网上教学,并可由教师依学生程度及教学课程,自动编排教学影片播放内容、播放顺序、播放时间,随时调整不同的考评内容和考评标准,激发学生的学习热情,提高学生的主动学习意愿,建立起电脑教学化的启发式和互动式学习环境,提高学习成效。这种电脑教学的方式,构成了现代汽车维修培训的新特征。

1.5维修管理的特征

随着电脑及相关系统的发展,在许多国家,电脑管理已在汽车维修行业中广泛应用,而且这个趋势将持续扩展。在我国,采用电脑化管理还刚起步,对于大多数汽车维修企业而言,谁拥有最完善的管理制度、最现代化的管理方法、最精确的管理数据分析及最良好完备的服务,谁就能争取最多的客户,在竞争中立于不败之地。采用电脑化管理,可以对修理部门的业务部、零件部、车间、收银、总经理监控诸方面进行联网操作,综合管理,使经营活动一目了然,克服了以往混乱的管理局面,将管理人员从日常琐碎的事

务中解放出来,提高办事效率,获得客户认同。上层管理者也可以通过电脑管理网络系统及时了解汽车维修的动态情况,便于统筹安排。可以使维修行业改变传统手工作业的模式,实现质的飞跃。可以让厂长从繁琐的事务中解脱出来,争取更多的效益。

标准规范的电脑化管理,可自动建立完整准确的客户及车辆档案,为长期、灵活的客户服务奠定基础,完善的维修跟踪服务功能能增添客户的满意程度。可以消除工作方面的一些失误,提高工作效率。车辆与客户的动态跟踪可以使业务部具体掌握车辆及每一个客户的细节,随时提醒客户进行维修、保养和零件的更换,体现服务的完整性、及时性、层次性。

2现代汽车维修与传统方法比较

现代汽车维修无论从理念、维修制度,还是修理企业的管理及故障诊断的智能化方面,与传统维修方法相比,均有较大的质的飞跃[8]。

3现代汽车维修企业素质

3.1企业素质特点

现代汽车维修企业赢得生存和发展空间,必须重视企业自身素质的提高,企业素质要素主要包括:

①企业管理现代化。②企业技术管理队伍的建设。③企业技术业务水平。④维修技术资料和技术信息的使用。⑤维修车辆的质量水平。⑥经营观念和服务意识。⑦企业信誉及服务信誉。⑧企业的经营效益、职工收益和参与市场竞争的价格优势。⑨维修市场的占有量。10企业的社会形象、知名度和社会认同感。企业发展的要素所占的比重,是衡量企业综合素质的量化指标,其数学表达式为

Q=[F1X1+F2X2+…+FnXn][F1Y1+F2Y2+…+FnYn]=∑FiXi/FiYi(1)

式中Q——企业综合素质指标

Xi——企业已具备的各项素质要素占社会平均统计量的百分比

Yi——企业应当具备的各素质要素,即该要素的社会平均统计量

Fi——分析系数,确定各因素的重要度,主导因素取1,其余取0~1

3.2WTO与汽车维修

加入WTO对中国汽车维修业的影响是巨大的。为了适应售后服务的要求,国外汽车维修业将相继进入中国市场,国外汽车维修业的介入给中国汽车维修市场提供了一个较为先进的高效的国际技术环境,对促进国内汽车维修业的更新改造、加速汽车维修业技术进步的进程,将起到良好的推动作用[8,9]。目前国内汽车维修技术水平、管理能力、经营方式、生产规模、从业人员的综合素质和服务意识,与发达国家相比还存在较大差距,如在实现汽修业的配件送货及全方位的零库存等。我国汽车维修的经营方式将逐步与国际接轨,多种经营方式已全面展开,如特约维修、维修、现场维修、专项总成维修,也将实现连锁经营维修、定点维修、会员制方式维修及俱乐部方式的维修等。充分体现低成本,以专一保证质量和服务的优越性。

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孔子说过:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”要让学生保持“乐之者”的角色,教法必须改革创新,灵活有乐趣。

我校积极探索与研究如何上好专业生产实习(技能训练)课,如何引发学生对专业课的学习兴趣与认识,使学生的学习态度由被动变为主动的教学模式及方法,学生有了学习的兴趣,学习活动对他来说就不是一种负担,而是一种享受、一种愉快的体验,学生就会越学越想学、越爱学,从而达到事半功倍的效果。因此教师在教学中都应做好乐中施教和感兴教学,从而提高教学质量。通过不断地探索和实践,形成了我校在专业生产实习课上新的教学模式――趣味教学法。

趣味教学法在教学上有较多的形式与方法,具体也要根据不同的实习情况而选择不同的方法。我校在趣味教学法上进行了多次的研究、探索和实践,得出了各种不同的专业性较强的趣味教学方法。

一、趣味教学法在我校教学中的运作方式

1.在模块教学实习当中,首先必须完成本实习模块的基本技能操作训练,再增加趣味教学实习课题,但可以在一开始实习时引导学生或布置与趣味教学实习相关的课题作业等,让学生设计趣味教学实习课题。

2.可以在空余或晚自习时间安排趣味零件的设计(由于实习班级在晚自习时,作业相对较少),这样可充分利用学习时间,充实学生的学习内容。

3.在实施趣味教学课题时,以学生为主,教师为辅为指导思想,尽量让学生发挥自己的特长与爱好,以及个人潜力,而教师只是为学生提供技术指导或引导,并且给予技术难度或课题范围之内的指导控制。

4.单一的模块教学,可以让学生通过实习,设计一个综合性较强的零件,并由学生自己完成制造,加强综合能力的运用。

5.在设计专业教学计划或实习课题时,可以考虑学生从开始实习至毕业期间,所实习的课题是前后关联的,能组装并完成一件作品(产品或设备)。或者,先让学生设计或构思一件物品(产品),该产品的所有零件可在未来2~3年的实习当中自己去加工去实现。

6.根据实际情况,可安排每学期未进行一次趣味教学作品(课题)设计比赛,作品由学生在本学期实习期间自行设计、制作等,从而更好地激发学生的创新能力与创新意识,增强学生的学习成就感。

7.在高职班级,可采用趣味教学法,让学生制作或编写的毕业作品或毕业论文,从而有利于增强学生在设计毕业论文时的兴趣,提高毕业论文的编写质量。

二、趣味教学法在我校各专业生产实习课中的教学实例

1.模具设计与制造专业的模具综合训练

模具设计与制造专业需要掌握的基本技能:模具设计与绘图、铣床、车床、磨床、模具装配、试模调模等操作技能。依据我校模具设计与制造专业的课程设置以及实际教学模式和师资条件情况,运用趣味教学法:

同时,该零件加工制造模式,接近于企业模具制造的实际模式,有利于培养与企业接轨的模具制造技术人才。

2.模具专业的钳工技能训练

模具专业的钳工技能训练需要掌握的基本技能:模具或模型的锉配、角度锉配、尺寸精度控制、螺纹加工等钳工技能,以及结构构思能力、零件装配的基本概念、间隙配合锉配、组配件锉配加工等钳工技能。根据我校模具设计与制造专业的课程设置,以及实际教学模式和师资条件情况,运用趣味教学法:

通过趣味教学法,可加强学生对钳工专业的认识,增强学生对钳工实习的学习兴趣,掌握钳工基本技能知识,并能合理或巧妙运用钳工综合技能,进行制作或设计作品,从而让学生自己感受到学有所用,并能提高学生的综合技术运用和思考能力,增强或突出学生的学习成就感。

3.机械加工技能训练

机械加工技能训练需要掌握的基本技能:铣床、车床、磨床、电火花线切割,铣床加工基本操作技能、尺寸精度控制、组合件的加工与配合,零件造型与设计技术与能力等技能训练。根据我校模具制造技术专业、加工中心与电加工技术专业的课程设置,以及实际教学模式和师资条件情况,运用趣味教学法:

通过趣味教学法,可加强学生对机械加工技术的认识和兴趣,能合理运用不同加工设备的不同机械加工特点,综合运用技能,进行设计或制作组合件作品,从而提高学生的综合技术运用和思考能力。

4.数控加工与雕刻技能训练

数控专业的技能训练需要掌握的基本技能:掌握机床切削加工所必需的理论知识,熟练掌握数控加工主要设备的结构性能、工作原理和使用维护方法,掌握数控机床基本操作与本专业相关的机加工操作技能,了解数控车床的控制原理,熟练掌握编程操作方法,具备机床的使用和维护保养能力。根据我校数控加工技术专业、加工中心与电加工技术专业的课程设置,以及实际教学模式和师资条件情况,运用趣味教学法:

通过趣味教学法,可加强学生对数控机床基本操作以及技术和技能综合运用,球面、曲面等复杂零件的编程与加工,组合件的加工,数控产品的设计、制造的综合能力,从而成为能进行数控机床的编程、操作、维护的应用型高级专业技术人才。

5.机械电子工程一体化技能训练

机械电子工程或机电一体化技能训练需要掌握的基本技能:钳工基本技能、配合件锉配、机械加工的基本操作、组合零件结构要点、典型机电设备的原理和安装、掌握机床基本操作方法、机床基本维护保养能力、电工基本知识和技能、电路板的设计与运用、机电综合运用等。根据我校机械电子工程、机电一体化专业的课程设置,以及实际教学模式和师资条件情况,运用趣味教学法:

通过趣味教学法,可加强学生对机械加工的基本操作、组合零件结构要点、典型机电设备的原理和安装方法的掌握,电工基本知识和技能、电路板的设计与运用、机电综合运用等,培养学生的创新能力与创新意识。从而提高学生的学习(实习)兴趣,变被动为主动。

三、趣味教学法在我校各专业生产实习课教学中的总结

(一)趣味教学法在我校各专业生产实习课的教学中的优点

1.提高学生的学习(实习)兴趣。变被动为主动,或变“要我学”为“我要学”。

2.提高学生的综合技术运用和思考能力。

3.提升课堂学习的气氛。

4.加强学生对专业(技能)的认识。

5.增强或突出学生的学习成就感。

6.触发学生的创新能力与创新意识。

7.弥补实习设备的不足因素(当部分学生没安排上机操作时,可进行课题设计)。

8.对趣味教学法的推广作用,改变传统教学方式和方法。

9.增强学生家长对小孩在校所学的技能的认识和了解程度(部分零件或作品可以带回家里)。

10.增强学生就业的有利条件与就业机遇(学生可带着自己制作的零件或作品去参加就业面试)。

(二)趣味教学法在我校各专业生产实习课的教学中存在的问题

1.与教学计划或教学大纲有所冲突,部分需重新制定教学计划。

2.对教师自身能力(综合技能)要求较高。

3.受实习设备或实习条件、场地影响(部分课题可能会跨越几个实习模块)。

4.现有教师观念思维改变(解放思想)。

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关键词：激光加工，农业机械制造

 

1.激光加工技术概述

激光加工技术是一种高度柔性和智能化的先进加工技术, 它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果, 技术涉及范围广。激光加工技术是指各种以高能密度激光束为手段, 通过激光束与材料之间的物理和化学等作用, 实现改变物质形态或性质的先进材料加工技术。激光加工涉及激光物理、材料、电子、机械和工程传热等多门学科, 综合了激光、制造、控制和计算机应用等多项技术, 已成为多学科交叉和多技术综合的一种典型的先进制造技术。激光加工具有非接触、无污染、热影响区域小、加工精度高以及可选区加工等特点, 而且在特定的加工情况下是其他制造方法不可替代的。因此, 激光加工技术在许多行业中都得到了重要而广泛的应用。由于其独特的性能在农业领域得到广泛应用, 在诱变育种、增强种子活力、促进生长发育、提高产量和品质、平地整地、提高节水灌溉能力、防治病虫害等方面发挥着越来越重要的作用。

2.激光加工技术在农机制造中的应用

21世纪是一个以信息、生物等高科技为支柱的知识经济时代, 我国农业只有加快现代化进程, 才能在国际竞争中立于不败之地。发展现代农业少不了农业机械的支持, 制造技术成为其重要的组成部分。当前农业机械由于其自身应用的特点和工作对象的复杂性, 尤其是农机制造行业的设计加工手段比较落后, 使其创新少, 新产品开发周期长, 成本高,制造质量比较粗糙, 产品寿命相对较短。免费论文参考网。为了大力提高农机的制造技术, 并与其他机械制造业平行发展, 必须加大激光等先进制造技术在农业制造中的应用力度, 提高农机制造企业的现代生产技术水平。

2.1激光快速成型技术在农机制造中的应用

快速成型技术即直接根据CAD模型快速生产样件或零件的技术总称。它集成了技术、数控技术、撒光技术和材料技术等现代科技成果, 是先进制造技术的重要组成部分 。其原理产品三维CAD模型一分层离散—按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料生成实体模型。它能根据CAD模型电子模型自动、直接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件, 在不同模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件, 解决了从设计到制造的快速对接问题。因此, 该技术可以对产品设计进行快速评价及修改, 有效地缩短了产品的研发周期, 降低了开发成本, 满足了当今竞争日益激烈的市场对新产品快速开发和快速制造的要求, 提高了产品的市场竞争力和企业的综合竞争能力。其中, 激光选区烧结是快速成型制造中的重要工艺方法之一。这种制造方法具有成型速度快、精度高、表面质量好、后置处理简单和省时等特点, 是一个具有生命力的技术, 为制造技术的发展创造了一种新方法。

农业机械生产过程具有特殊性。零件多具有较复杂的形状, 如耕地机械、整地机械和收获机械等。此外, 复杂曲面较多, 如犁体曲面、旋耕机旋刀、水泵叶轮和送料螺旋等, 而且根据具体的生产情况不同, 其形状还需相应调整。因此,利用传统的机械加工方法研制这种农业机械零件, 不仅研制开发时间长, 加工工艺复杂, 而且很难达到理想的效果。运用先进的激光快速成型集成技术, 不仅大大缩短新产品的开发周期, 降低开发成本, 而且制造质量也优于传统制造方法。

2.2激光表面强化与热处理技术在农机制造中的应用

激光表面强化与热处理技术是一种新型的材料表面处理技术。激光表面强化技术的原理是利用激光穿透能力极强的特点,当把金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度时, 其表面迅速奥氏体化, 然后急速自冷淬火, 金属表面迅速被强化川。激光热处理是传统热处理技术的发展和补充, 它可以解决其他表面处理方法无法解决或不好解决的材料强化问题。经过激光处理后, 可以提高其抗磨损、抗疲劳、耐腐蚀和防氧化等性能, 延长其使用寿命。总之, 激光表面技术对于提高零部件的表面综合机械物理性能, 改善产品的性能、使用寿命,增强产品的竞争能力起着至关重要的作用。

农业机械量大面广, 种类繁多, 每年由于表面破坏和失效带来的损失非常巨大。资料表明, 农机产品的失效破坏,约60%有是由零件表面的腐蚀和磨损造成的。如耕作、播种和收获机械的许多零部件, 直接与土壤接触, 其腐蚀和磨损相当严重, 导致故障增多、生产率下降, 作业成本明显上升。免费论文参考网。农用动力中的气缸、气门、曲轴, 因磨损和腐蚀常会导致功率下降, 污染增加。各种农用泵、风机和叶片在表面磨损后, 工作性能下降, 寿命降低。因此, 在农机行业中大力推广先进、实用的表面技术, 可显著提高零部件的抗氧化、耐腐蚀、耐磨损和耐疲劳性能, 能最大限度地延长农机具的使用寿命己对于已损坏的产品, 采用表面修复工艺, 可大大节省资金,经济效益十分显著。

此外, 激光热处理技术在农业机械制造行业应用极为广泛, 在许多关键零件上如缸体、缸套、曲轴、凸轮轴、排气阀、农技服务年阀座或活塞环等几乎都可以采用激光热处理。在农业生产中, 机器的工作条件是多种多样的, 有些机器犁、中耕机、播种机和收割机直接在磨料介质中工作, 使许多零件磨损很快。免费论文参考网。另一方面, 为了获得足够的强度, 机器的材料用量较大,不仅浪费材料, 而且显得笨重。对于此类零件, 激光硬化处理后的硬度比常规淬火硬度高5%一20%, 激光合金化可以根据要求选择加人新材料, 形成以基材为基础的新合金层,以获得满意的性能。此外, 由于处理后性能的提高, 可以选用低性能的基材, 从而减少了基材的质量。

2.3激光技术在农机零件修复中的应用

激光技术在农机零件修复中主要是应用激光熔覆技术。激光熔覆技术是一种新型的表面改性技术, 是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化, 并快速凝固后形成稀释度极低, 与基体成冶金结合的表面涂层, 显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法, 从而达到表面改性或修复的目的, 既满足了对材料表面特定性能的要求, 又节约了大量的贵重元素。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比, 激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。

因此, 激光熔覆技术可以提高材料表面的耐磨与耐蚀等性能, 主要用于零件磨损后的修复及增强新制造零件的性能。对于重要零件如农机中的汽缸套和活塞等,由于工作量大, 高温、高压、侵蚀以及不同程度的摩擦, 其磨损量是很大的, 零件需要定期报废和更换。对于耕地机械、整地机械和收割机械如犁、中耕机、播种机和收割机,作业时局部磨损很快, 零件报废是因为局部的损坏。为了提高零件的使用寿命, 修复工作有着极大的意义。激光加工具有选区作用的独特优点, 而且激光熔覆可以方便地修复磨损部位, 使零件不因为局部损坏而报废, 提高了零件的可靠性和使用寿命,在投人费用最小的情况下重新达到更佳的性能要求。此外,用激光对模具进行修复, 可以大大提高模具的寿命, 又不受形状和尺寸的限制, 在农机制造中也应大力推广和采用。

3.激光加工技术在农机制造中应用现状及前景

3.1激光加工技术在农机制造中的应用在我国尚不普遍, 主要是该行业对激光技术的应用还存在不同程度的神秘感和偏见。另外, 对激光技术的宣传也不够, 缺乏实践。因此, 农机企业应尽快引进吸收工业生产中成熟的科研成果,利用好工业中已建立的多功能激光加工中心, 使其为更多的农机企业服务。

3.2激光加工技术的引人可以大幅度提升农业机械的制造水平。但对加工类型的选择及激光器的使用, 要从基础做起, 只有在充分掌握这种先进加工方法的情况下, 才能更好地改进传统工艺, 发挥新技术的优势。激光加工技术集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果,技术涉及范围广。因此, 农机企业在上激光制造项目时, 一定要分析企业自身条件和需求, 向其他机械企业咨询, 看准方向, 找到结合点, 循序渐进地进行。

3.3近年来, 大功率激光器和辅助设备的制造技术日益提高, 其基础理论及生产技术日益成熟, 与其他加工设备相比, 大功率激光器的价格也不是很高。因此, 激光加工技术

在农业机械制造中的应用具备了一定的外部条件。另外, 随着农业工业化的决速发展, 农业制造企业的实力明显增强, 对产品质量的要求越来越高, 为激光加工技术在农业机械制造中的应用提供了内部动力和条件。因此, 目前激光加工技术在农业机械制造中的应用具备了条件。从农机应用领域来看,快速成型、熔覆及热处理是激光加工技术应用的主要内容。

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关键词 超硬材料；飞速发展；方向；阔步前进

中图分类号：TQ164 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-004-02

数十年之前，我国一些专家成功研制成第一颗人造金刚石，并一度在我国引起了巨大的轰动。在数十年的艰苦奋斗下，一些超硬材料和制品产业既庞大又比较完整，而且还是我国自发研制的。几十年的历史经验告诉我们，这些年的探索对中国超硬材料工业的发展而言，是极其宝贵的财富。下面就简述一下中国产硬材料的发展情况。

1 生产规模迅速壮大

20世纪70年代中期，由济南铸造锻压机械研究所和郑州磨料磨具磨削研究所一起研制了我国有史以来第一台人造金刚石专用压机，它是铰链式“六面钻”，接下来一年，又被应用到金刚石加工技术的实验中，这使得高压腔的密封问题得到了很好地改进，从而使我国在工业化装备基础方面有了较强的实力。该行业的今天离不开“六面钻”压机。而使得人造金刚石生产技术进步的关键及标志则为大型化的高压高温装置和超高压腔体容积的扩大。

2 国产两面钻的迅速崛起

目前，世界上许多国家为使得超硬材料的合成更好地利用高温高压技术，其采用的设备有很多，其中较为典型的主要有两面钻、六面钻等。两面钻式的金刚石专用压机的高程冲压比较合理，压力性能稳定，重复合成性较好。所以，它能够使得合成腔体内的温度和压力场保持不变，在合成高品级和高性能金刚石方面的应用是相当广泛的。鉴于此种原因，北美和欧洲等许多国家多采用两面钻合成人造金刚石技术来生产超硬材料。此工艺技术的特点有技术密集和资本密集，这主要在美英等国广泛采用。

正是由于两面钻在合成技术上具有上述优势，所以，我国从20世纪70年代就逐渐引进了两面钻装备，据统计有40多台，耗费金额巨大，多达2亿美金。但是，我们在引进这种合成技术时并未花时间去研究它，加之原材料几乎完全依赖进口，这无异于让别人牵着我们的鼻子走路，处处受人左右，致使金刚石合成专用压机的使用价值在我国也就很难得到充分发挥。

地质部地质科学研究院（即为后来的人工晶体研究所）最早研制了两面钻合成技术，而现如今，我们国家使用两面钻设备制造人造金刚石及其新品种研究的企业并不多，其中在国内具有较大影响力的有艺精长运超硬材料有限公司，2001年5月，该企业确立了“3000吨两面钻生产人在金刚石及复合片的科技研究”工程项目，在这之后的两年间，全体员工花费极大的心血，终于在2003年4月，国防科工委验宣布这个项目取得了圆满成功。

3 超硬材料机械加工的发展

超硬材料的机械加工是目前国际世界普遍应用的比较传统的加工技术。超硬材料的机械加工工艺主要是指切削加工工艺和磨削加工工艺。最近这些年，我们国家对超硬材料机械加工工艺的科学研究，重点放在了超硬材料的去除机理和超硬材料加工的新工艺方面。

3.1 磨削加工技术

从世界角度来看，超硬材料磨削技术的发展方向是超硬磨料+高效磨削工艺+CNC磨床系统。日本研制的超高速Vs=160 m/s～260 m/s外圆磨床，使用CBN砂轮，获得圆度误差为1 um，表面粗糙度Rzl.2 um的磨削效果。精密加工当前是指被加工零件的加工精度为1 um～0.l um，表面粗糙度值Ra介于0.2 um～0.01 um的加工技术。

3.2 切削加工技术

切削加工技术具有加工形状非常精确，加工效率较高等特征。不过，切削加工技术对机床的精度提出很大的挑战。超硬材料切削加工技术的发展，主要表现在刀具材料和现代切削技术的进步。

3.2.1 刀具材料及其发展

世界最先进技术的刀具材料具有高可靠性、高强度和高抗热震性等特征，是我国今后高速切削刀具材料研制开发的重点。纳米复合与涂层，剃度功能和多种增韧补强机制协同作用的切削刀具材料的研究、开发与推广，将是超硬材料切削刀具的发展方向。

3.2.2 新型切削技术的进展

当前切削加工工艺的主流技术是高速切削和精密切削。高速切削的主要内容有高速软切削、高速硬切削、高速干切削和大进给切削。使用金刚石刀具对材料进行超精密切削料，过去只能够加工铜和铝，以及合金等有色金属组成的材料。现在已经可以加工塑料、陶瓷，以及复合材料等多种物品。在操作车间，为了切除材料的极薄切屑，这就要求金刚石切削刀具的刃口半径P非常细小。

4 纳米金刚石产业全面发展

纳米材料与纳米科技已经诞生多年了，主要经过了材料创新和性能开发阶段，工艺完善和全面应用阶段。笔者深信，纳米技术具有远大的前景。纳米材料意味着材料性能的发掘程度达到了一个新的水平。该技术完全革新了以往使用的材料，又相继研制出了多种新型产品。其使用的范围非常大。故而，自从纳米材料诞生以来，就一直受到材料界的广泛欢迎，这主要就是因为其独特的性能。在种类齐全的纳米产品中，纳米金刚石会迎来较好的发展势头。它的优点极为明显：1）它和金刚石一样在机械物理方面的性能较好。2）符合小尺寸效应、量子尺寸效应等，因此，它和以往使用的原料有着明显的差别，而正是这种区别使其在研究前技术方面具有先天的优势。

20世纪90年代末，世界两个大国——美苏在纳米金刚石研究方面，几乎在同一时间，捷报频传。而在其后的数年间，我国中科院兰州化学物理研究所也成功研制出了纳米金刚石，使用的是炮轰法。后来，北京理工大学等也先后参与了这方面的研究工作。与国外相比，虽然我们起步较晚，但发展速度却很快，这推动了我国在纳米金刚石爆轰合成技术方面的进步，还有利于其产业化经营和应用领域的拓展。最近几年，西安交通大学、清华大学等高校联合相关纳米金刚石生产企业，研究了纳米金刚石的应用领域，并取得了良好的成效。

纳米金刚石具有高硬度、强的耐磨性和超性，这主要是因为其所具有的球形或准球形的形状。因此，其应用较多的领域主要是增强、抛光、和镀附等。21世纪初，年产约为1000万克拉的生产线在我国甘肃和广东一些县市开始建设。此外，其他研究所和公司也有小规模生产，这一切意味着我国纳米金刚石在科研、生产、应用等领域已经步入全面发展阶段。

5 超硬材料在高新科技中的使用

5.1 光伏行业中的使用

超硬材料在光伏中的应用就是硅晶片，这种硅晶片制作的太阳能电池可以把光能直接转变成清洁能源电能，是利用天然太阳能进行发电。光伏发电对中国发展低碳、低污染的新型经济，推广新型能源科技具有重要的现实意义。目前，中国已经制订了大力推广“太阳能屋顶计划”的经济支持政策，力争使清洁的太阳能作为中国的重要能源之一。太阳能光伏行业的核心科技就是太阳能的电池材料，主要涉及单晶硅和多晶硅的切片技术。硅是一种高、硬、脆材料，切割成片需要经过一种特殊的金刚石工具，例如金刚石线锯和与其配套的切割设备。金刚石线锯的制造有很多方法，如机械碾压法、钎焊法，树脂粘结法，电镀法。中国研究和使用较多的是电镀法，是因为它比较经济有效。电镀法的制作程序：镀前预处理—上砂—加厚—后处理。其中最难的主要科技是上砂法。上砂法也有很多种：主要有埋砂法、落砂法，以及刷镀法。关于金刚石线锯，中国这些年研究的单位很多，发展速度很快，但是仍然处于起步阶段，与发达国家相比还有很大的差距，需进行不断地改进。光伏行业这个市场潜力巨大，中国应逐步推广应用太阳能的科学技术。

太阳能光伏行业是世界上发展速度最快的产业之一。为了实现能源的清洁生产，对环境进行保护，世界各国都把利用太阳能进行光伏发电当作新能源与可再生能源的主要途径，光伏行业的产生和发展，对我国金刚石工具的生产来说是巨大的商业机会。最近几年，我国太阳能光伏行业遭到世界金融危机的不利影响，美国又针对中国光伏产品进行“反倾销，反外贴”的司法诉讼，这些使我国光伏产业的各个生产环节受到很大的损失，但是，光伏产业仍然具有很大的发展前景。

5.2 半导体材料中的使用

随着科技进步，半导体技术的发展逐渐臻于完善、成熟。这些对集成电路用的硅片的加工技术要求更高，需要技术上的支持。晶圆切片加工的特点之一是，精密切割缝宽的误差不能超出5 um，而切缝必须要小于5 um，速度则需要高于30000 vpm -45000 vpm。为了使硅片可以在计算机、集成电路中应用，芯片必须微型化、高密度化和数字化，而且对芯片的直径平坦化有更严格的要求。要降低硅片加工中发生的一些崩边现象，必须提高材料的利用效率，硅片的切割一般应使用超薄片。

5.3 金刚石在热管理材料中的使用

目前金刚石作为热管理材料，早已被科技人员当做电子工业的非常理想的散热材料。把金刚石与铜、铝等金属材料复合就可以获得比较高的导热效率，以及可调节的膨胀系数，完全可以满足系统散热和组装工艺的严格要求。目前，国内外研发热管理材料的焦点都集中在碳纤维和金刚石的研究上，已经取得非常大的进展。

6 结束语

当今世界科技飞速发展，日新月异，经济形势曲折动荡。国内外的市场经济竞争异常激烈，原材料不断价格上扬，劳动力的成本上升较快，人民币进一步升值，企业的生存压力逐渐增加。节能减排，发展绿色环保、低消耗的绿色经济是中国面临的巨大任务，这些对抗风险能力差的中小企业来说，是一个非常严峻的考验。企业家自身的经营理念与社会价值观也需要转变，要促使企业转型，不断进行技术升级，不能抱着廉价的普通消费品不放；要有自主创新的经营意识，有自己特色的企业产品，拥有特殊的技术、人才，特殊的销售能力；要摸清市场状况，需求市场经济规律，分析企业产品畅销和滞销的深层次原因，才能做到心中有数，寻找突破口；要有敏锐的战略发展眼光，更好地争取机会，获取及时的信息，抢占市场的发展先机。

在当前的世界形势下，我们只有化挑战为机遇，才能抓住机会，谋求更大的发展空间。在这数十年的发展中，我们取得了辉煌的成绩；面向未来，挑战与机遇并存，我们信心百倍。我们要以自强不息、勇为人先的精神为我国超硬材料工业的健康运行做出新的、更大的贡献。我们还要以知难而进的精神，打造我们自己的品牌，实现超硬材料生产强国的目标。我们相信，只要我们付出更大的努力，才能使我国超硬材料工业始终处于国际强国的地位。

参考文献

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篇7

[关键词]教学改革 教学方法 工程意识

《机械制造技术基础》是高等本科教育中机械类及近机类专业的一门重要专业基础课程，是一门讲述有关机械产品制造过程的综合性技术课程。在本校的相关专业教学大纲中规定该课程的教学内容由《工程材料及成形技术》和《机械制造技术》两大部分构成：《工程材料及成形技术》部分讲述现代工业常用材料（金属、高聚物、陶瓷、复合材料等）和热加工工艺基础（铸造、锻造、焊接、粉末冶金、热处理等）的相关知识；《机械制造技术》部分讲述机械加工工艺基础的相关知识。课程的教学目的是通过本课程的学习，要求学生能总体地了解和把握机械制造活动，掌握金属切削过程基本规律和机械加工的基本知识，能合理选择材料、毛坯制备、机械加工方法，具有产品质量、公差与配合的基本知识，初步具有解决生产现场工艺问题，决策制造模式方面的能力。课程涉及的知识面广，实践性强。除理论教学外，还包括实验教学、课程设计、生产实习教学环节，注重学生实践能力和创新能力的培养。通过各个教学环节的训练，融知识传授、能力培养、素质教育于一体，使学生树立现代工程意识，掌握机械工程领域中必备的基础知识和基本理论，具备分析解决机械工程中一般技术问题的基本能力，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下坚实的基础。

一、《机械制造技术基础》的教学现状

《机械制造技术基础》是一门传统的课程，多年来人们积累了许多宝贵的教学经验和教学方法，教学质量也得到一定的提高和改善，但由于其教学内容比较抽象、复杂且涉及实际生产经验等特点，还存在一些问题[1-5]

（一）教学手段的不正确使用

随着科学技术的发展，许多先进的教学手段进入课堂教学，如幻灯片、投影仪、语音设备、多媒体等。最初将这些手段引入教学的目的是使教学内容化繁为简，化难为易，由抽象变为直观，便于观察和认识，有利于学习和掌握教材，提高教学速度和质量。目前，教学过程中存在两种极端情况：一种是有些教师，特别是经验较少的青年教师，在教学过程中把这些设备当做减轻备课任务的一种工具，如把所有内容都打进PPT，上课过分依赖PPT，板书较少，以此减少备课时间；另一种是有些教师对这些教学手段过于排斥，认为他们的应用会分散学生的注意力，仍然采用传统的教学方式，即讲授与板书结合的形式，这样一来教学过程显得过分呆板，课堂气氛不活跃，很多抽象的东西诸如机床的结构、机械加工过程、零件结构的机械加工工艺性等使学生难以理解，渐渐失去学习的热情。

（二）实验与金工实习时间安排不合理，不足以理论联系实践

《机械制造技术基础》这门课是一门与实践密切相关的专业基础课，材料在不同工作环境中的各种特性、设备的各种结构、工艺的各种优缺点及在生产中可能会造成的后果等，学生必须结合大量实践经验才能更好地理解，很多操作步骤和原理听起来很费解，但只要到车间或现场看一眼就很容易理解了。现有的教学模式将理论和实践在时空上分离，先将理论全部学完再进行实践环节，或先进行实践环节完再进行理论学习，缺少工程实践的理论教学，由于学生缺少感性认识而变得十分难解，处于云里雾里的迷糊状态；没有理论支撑的工程实践必然只能停滞在获得一些感性知识和操作技能的较低的层次上[6-8]。

（三）考核方式欠合理

目前《机械制造技术基础》这门课程的学习效果评价方式绝大多数仍然以书面答卷的方式进行，如此一来，学生在学习过程中单纯地追求卷面分数，与考试相关的内容就重视，与考试无关的内容就不重视。有的甚至平时根本不听课，连书本都不翻，凭考前“临时抱佛脚”来死记硬背书中的一些概念、术语和简单理论来达到修完这门课程的目的。这样一来，学生考完这门课后，什么也没学到，什么也没得到，什么也不会做[9-11]。

（四）教学内容相对陈旧

《机械制造技术基础》的教学内容主要涉及传统知识的介绍，缺乏先进性和时代感，导致一些学生主观上认为该课程无用而对它产生排斥思想。尽管有些负责任的教师在教学中采用各种不同挂图、实物模型、动画等方法以适应不同章节的教学需要，仍难以取得较好的教学效果。

二、研究内容

（一）教学内容改革

为将整个机械加工工艺系统诸如刀具、机床、夹具与零件的加工与装配等工艺系统内容融会贯通、综合运用，提出了以金属切削理论为基础，制造工艺为主线，以产品质量、加工效率与经济性三者之间的协调发展为目标，兼顾工艺装备知识的掌握，增加了非传统加工技术与现代制造技术等内容，并注重反映学科理论与技术的新发展。制造工艺中突出零件工艺分析材料选择毛坯零件加工产品装配的技术路线，建立机械制造基础课程新体系。

（二）教学方法改革

1）教学内容体现先进制造技术

《机械制造技术基础》课程的内容是建立在传统的工艺方法基础上的，随着制造技术的发展，工业领域内的新材料、新技术、新工艺不断涌现，大大丰富了课程的内容体系。同时从金属材料到各种无机非金属材料和复合材料，从传统的冷热加工方法到应用声、光、电、磁的特种加工，从数控加工到制造自动化系统，从将大批大量单一零件加工方法应用到单件小批成组零件加工中等，先进制造技术教学内容不断拓展。

2）采用现场比较教学法

在讲授传统的CA6140型普通车床与现代的数控车床的现场教学时，可以利用实验室的车床，让学生了解到了机床每个部分的内部结构，比如机床的布局、传动、结构、操纵；刀具的类型、用途、结构特点、车削用量的选择；夹具中选用通用标准夹具与设计非标准夹具的目的；零件加工乃致延伸其零件装配等内容有机地融为一体进行讲解，及时恰当地引导学生将理论与实践相结合，在较短的教学时间内解决在课堂上单凭教师口授与板书甚至多媒体等无法或很难讲清的，如卧式车床、立式车床、转塔车床的区别与联系，成本、效率、精度和不同的加工机床适合加工哪些表面问题，弥补了理论教学的不足。

通过采取理论教学和现场教学并行，解决了学时少、内容多的矛盾，有利于学生对相关知识点的吸收和巩固，使其认识到不是数控机床或者加工中心就一定都比传统机床好的错误理念，而是数控机床在高精度、曲面加工和多工序统一上有优势等的正确思想。因此现场比较教学法是培养学生工程实践能力的重要途径。

3）主线贯穿教学法

《机械制造技术基础》课程所包含的内容多，覆盖面广，实践性、综合性强，一些学生感到学习时比较枯燥、抽象、难以理解，学习积极性不高，严重影响了教学效果。如何克服困难，提高教学效果，课堂教学是关键。为了能让学生及时地应用所学的知识，教师应提前引导学生从机械设备设计制造的实战观点出发，按机床、刀具、夹具和零件加工及装配和质量保证这个贯穿在整个教材中的主线。为了能让每个学生都参与到实战中来，真正做到以在教师的引导下贯穿主线为主导，学生学有所用为主体，教师和学生共同研究的教学方法，用学为所用的教学思想激发学生的学习积极性。

（三）教学手段的改革

教学手段改革的关键是要求教师必须对刀具、机床、夹具和零件的加工与装配等内容十分熟悉，明确彼此间的关系，并能跟踪机械制造技术的最新发展动态，及时地将先进制造技术补充到教学中去；要特别注重生产实习和课程设计等实践性教学环节，采用形式多样的教学手段和方法，激发学生学习专业知识的热情。

1）明确课程内容

机械制造过程是是一种典型的、具体直观的过程。研究机械制造过程中所涉及的各种问题必须采用系统工程的理论和方法，根据机械系统的目的，从系统是可剖分的，系统一定从属于更大系统，是更大系统的一部分的原理出发，解决整体与部分、部分与部分、整体与外部环境之间的相互联系、相互使用及相互制约的关系中，综合地、准确地分析和研究制造系统。具体到本课程的教学过程，应以机械制造工艺系统为纽带，将机床、刀具、夹具和工艺等相关知识融为一体，从而加强课程的针对性和实用性。

2）培养学生综合分析问题的能力

由于先进制造技术在机械制造过程中的渗透，结合生产实际的需要，已涌现了大量的新工艺、新技术。而这些在教材中很难及时反映。因此，就需要教师坚持继续学习，更新知识、更新观念，及时向学生介绍相关内容并引导学生关注机械制造技术的发展。比如教师可以设计或选择一个零件，这个零件应具备某些特性，有某个表面不能用常规的机械加工方法加工、某个表面要用到复合刀具或某个表面目前还不能加工等，让学生在课外完成这个零件的机械加工工艺过程设计。学生要解决这个问题，必须要查阅相关的资料，这样既能提高学生自主学习的能力，更能激发学生的思维和创新能力。

3）注重黑板板书与多媒体相结合

充分利用计算机软件及硬件技术带来的图形处理及显示的优势，将实体造型应用于课堂教学及实验中，使专业知识中涉及到的大量的结构原理图和实例结构图更直观的呈现出来，加快了学生读图速度，加深了学生对所学内容的理解。而这些不能离开机械设备设计制造的整个工艺系统这条主线。

（四）教材的改革

教材的选取是教学内容和课程体系改革实现的关键。结合应用型人才培养特色，要采用高质量、以工艺为基础，教学内容先进适用，“少而精”，易自学，表述精炼的教材。

（五）实践性教学环节的改革

充分利用大学生科技创新活动机械产品制作，按照以学生主动实践为主，教师辅导为辅，利用课余时间让学生在教师的协助下独立完成零件的加工，这样学生带着问题亲身实践。2010级学生共12人通过参与浙江省首届工程训练综合能力竞赛，完成了一套符合本命题要求的可运行装置，并完成了相关的设计、工艺、成本分析和工程管理4项报告，加强了学生工程意识的培养，培养了学生的动手能力，提高了课程的教学品质和效果。

（六）考核评估体系改革

高等教育应为国家培养对社会有用的人才。卷面考试成绩的好坏很难全面说明一个人能力的高低。课程的考核宜采用合理的考核方式，使学生在学习过程中不再单纯为了通过考试而功利地被动学习，而是主动、勤奋、刻苦地学习，真正在知识、能力和素质等多方面得到全面的提高。为此可以对学生在实践环节、设计环节、课堂环节、答辩环节、操作环节等分别进行考核，从而较全面地考核学生对该门课程的学习情况。考试试卷从试卷库中随机选择。笔试环节严格实行教考分离，建立科学合理的试卷库，采取流水阅卷。

三、结论

本项目的研究成果在我校机械设计制造及其自动化、交通运输及农业机械专业本科班级实施，本项项目实施后，受益学生人数达360人/年。本项目应用到教学实践中，通过各个教学环节的训练，融知识传授、能力培养、素质教育于一体，让学生在掌握知识的深度和广度上达到预期的教学效果，进一步的提高全体学生学习的积极性和主观能动性，使学生树立现代工程意识，掌握机械工程领域中必备的基础知识和基本理论，具备分析解决机械工程中一般技术问题的基本能力，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下坚实的基础。

致谢

本论文由浙江农林大学工程学院机械工程系机械工程制图教学团队项目资助，项目编号TD1203。

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[10]赵晓芬.《机械制造技术基础》教学方法的探讨[J].黄石理工学院学报，2009，（3）：59-61.

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关键词：高速切削加工； 技术； 研究； 应用

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2011）11-175-001

1931年4月德国物理学家Carl.J.Saloman最早提出了高速切削（High Speed Cutting）的理论，并于同年申请了专利。他指出：在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值之后，切削温度不但不会升高反而会降低，且该切削速度VC与工件材料的种类有关。对于每一种工件材料都存在一个速度范围，在该速度范围内，由于切削温度过高，刀具材料无法承受，切削加工不可能进行。要是能越过这个速度范围，高速切削将成为可能，从而大幅度地提高生产效率。由于实验条件的限制，当时高速切削无法付诸实践，但这个思想给后人一个非常重要的启示。

一、高速切削加工概述

1．高速切削历史和现状

高速切削的起源可追溯到20世纪20年代末期。德国的切削物理学家萨洛蒙博士于1929年进行了超高速切削模拟试验。1931年4月发表了著名的超高速切削理论，提出了高速切削假设。

我国早在20世纪50年代就开始研究高速切削，但由于各种条件限制，进展缓慢。近10年来成果显著，至今仍有多所大学、研究所开展了高速加工技术及设备的研究。

2．切削速度的划分

根据高速切削机理的研究结果，高速切削不仅可以大幅度提高单位时间材料切除率，而且还会带来一系列的其他优良特性。高速切削的速度范围定义在这样一个给切削加工带来一系列优点的区域。这个切削速度区比传统的切削速度高得多，因此也称超高速切削。通常把切削速度比常规高出5～10倍以上的切削加工叫做高速切削或超高速切削。

3．高速切削的优势

高速切削具有以下特点：①可提高生产效率；②降低了切削力；③提高加工质量；④高速切削的切削热对工件的影响小；⑤加工能耗低，节省制造资源；⑥高速切削可以加工难加工材料；⑦简化了加工工艺流程；⑧可降低加工成本。

4．高速切削加工的关键技术

4.1高速切削机理的研究。高速切削技术的应用和发展是以高速切削机理为理论基础的。通过对高速加工中切屑形成机理、切削力、切削热、刀具磨损、表面质量等技术的研究，也为开发高速机床、高速加工刀具提供了理论指导。

4.2高速切削刀具。从高速切削机理的研究中我们看到，随着切削速度的提高，金属切除率得到极大的提高，材料的高应变率使切屑成形过程以及刀具与工件之间接触面上发生的各种现象都与传统切削条件下的情况不一样。刀具的热硬性和刀具磨损问题成为关键。

4.3高速切削机床。为了适应粗精加工、轻重切削和快速移动,同时保证高精度,性能良好的机床是实现高速切削的关键因素。高速机床技术主要包括高速单元技术（功能部件）和机床整机技术。单元技术包括高速主轴、高速伺服系统、高速进给系统、高速CNC控制系统等；机床整机技术包括机床床身、冷却系统、安全设施和加工环境等。

4.3.1高速主轴单元。高速主轴单元包括动力源、主轴、轴承和机架四个主要部分，是高速切削加工机床的核心部件，在很大程度上决定了机床所能达到的切削速度、加工精度和应用范围。

4.3.2高速伺服系统。采用高速的伺服系统,这不仅是为了提高生产效率,也是维持高速切削中刀具正常工作的必要条件,否则会造成刀具的急剧磨损与升温,破坏工件加工的表面质量。

4.3.3高精度快速进给系统。高速进给系统的高速性也是评价高速机床性能的重要指标之一，不仅对提高生产率有重要意义，而且也是维持高速切削刀具正常工作的必要条件。

4.3.4高速CNC控制系统。超高速机床要求其CNC系统的数据处理时间要快得多，高的进给速度要求CNC系统不仅要有很高的内部数据处理速度，而且还应有较大的程序存储量。

4.3.5床身、立柱和工作台是高速机床设计的另一个关键点，是如何在降低运动部件质量的同时，保持基础支承部件的高静刚度、动刚度和热刚度。

5．高速切削加工中的测试技术

高速切削加工是在密封的机床工作区间里进行的，在加工过程中，操作人员很难直接进行观察、操作和控制，因此机床本身有必要对加工情况、刀具的磨损状态等进行监控、实时地对加工过程在线监测，这样才能保证产品质量，提高加工效率延长刀具使用寿命，确保人员和设备的安全。高速加工的测试技术包括传感技术、信号分析和处理等技术。近年来，在线测试技术在高速机床中使用得越来越多。

6．高速切削加工技术的应用

由于高速切削具备一系列显著优点，因而首先受到航空航天、模具、汽车等行业的青睐。航空部门大型整体薄壁飞机结构件加工将普遍采用高速铣削工艺，减轻整机重量，提高飞机整机性能。模具制造业中普遍采用高速加工中心，形成高切削速度、高进给速度、小切深、小走刀步距、能连续长路程切削的模具加工新工艺，对淬硬钢的高速铣削成为缩短模具开发周期、降低制造成本的主要途径。汽车制造业将更加积极地采用高速切削加工中心，完成高效高精度生产。

高速切削加工技术是先进的制造技术，有广阔的应用前景。推广应用高速切削加工技术的应用，不但可以大幅度提高机械加工的效率、质量，降低成本，而且可以带动一系列高新技术产业的发展。因此，当前加强高速切削技术的基础研究，建立高速切削数据库、高速切削安全技术标准，提高机床和工具行业的开发创新能力，加快高速切削刀具系统、高速切削机床系统的研究开发与产业化，已是当务之急。

参考文献：

[1]汪通悦.何宁，高速加工的技术进展历程，[期刊论文]淮阴工学院学报2005(3)

[2]张伯霖.杨庆东.陈长年，高速切削技术与应用，[期刊论文]2002 [3]袁峰.王太勇.王双利，高速切削技术的发展与研究[期刊论文] ――机床与液压2005(12)

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【关键词】加工工艺；集电环；灌注

1.引言

汇流环是雷达的关键部分，由导电环（旋转部分）和电刷丝（固定部分）构成一对导电接触体，其作用是使雷达旋转部分与固定部分之间形成的电能和信号连续通路的连接。其中集电环是构成汇流环的重要部件，集电环的绝缘性、可靠性和寿命等性能是极为关键的。过去有些集电环采用巨峰棒料加工成型，但是在机械加工过程中，材料容易局部过热而产生内应力，导致材料开裂使得产品报废。为了克服上述缺点，经过大量的生产试验后，认为灌注环氧树脂代替聚砜棒料加工集电环可以有效降低加工难度，提高产品的成品率。

2.集电环加工工艺简介

2.1 工艺流程

集电环的主要生产工艺流程主要为以下几步：前处理清洗装模预热配胶抽真空真空灌注固化脱模修整成品。其中配胶与真空灌注为最主要的工艺步骤。

2.2 灌封胶配方的确定

由于各接触环之间有耐高压、绝缘、位置精度要求高等要求，加工余量小，易在环氧树脂灌注固化收缩时产生位移或局部变形，所有灌胶比较是绝缘、机加工性能好、不易开裂且收缩率和线膨胀系数较小的材料。

经过比较旋转双酚A型环氧树脂（E-44），这是由于这种环氧树脂相对分子质量为350-450，黏度较低，可以加入适量填料，降低收缩率。HK-021酸酐是一种低凝固点、低黏度、低挥发的环氧树脂酸酐类固化剂。它与各类环氧树脂均有良好的相容性，具有一定的稀释效果，还可增加填料的用量。由于环氧胶固化后脆性大、易开裂的缺点，选择聚葵二酸酐与液体酸酐HK-21配合使用，即可增加固化物的韧性，又可以促进固化。另外聚葵二酸酐的热态电气性能良好，力学强度高，应力分布均匀，耐温冲击性好。使用2-乙基-4-甲基咪唑作为促进剂，避免了酸酐类固化剂固化温度高、反应慢的缺点，为其降低了反应温度提高反应速度。选择300目滑石粉作为填料，以增加固化物的耐磨性和绝缘性、降低收缩率和线胀系数。

2.3 真空灌注的主要工艺

我们采用两次灌注环氧树脂的加工工艺。第一次灌注环氧树脂为了在不锈钢基体与导电环之间形成8.5毫米的绝缘层，第二次灌注环氧树脂为为了固定导电环并增加导电环之间的绝缘强度及爬电距离，两次灌注后均有一次修正外形的加工过程。

因为环氧制品的脆性较大，容易造成制品开裂。所以在灌注加工过程中，我们尤其关心环氧制品的开裂问题，在结构设计上尽量减小尖角，避免形成应力集中。而汇流环正是圆柱形结构，这种结构形式有效避免了应力集中，降低了开裂趋势。并且我们选择满足工艺需要的灌封胶，严格按照操作规程，发挥出灌封胶材料的优良特性，尽量避免制品开裂。

2.4 加工过程中需注意的问题及解决措施

首先使用硅脂脱模剂，使得灌注模块表面光滑、平整。其次在前处理时，若接线柱的地方密封不好容易造成漏胶，所以应该先用易脱模的胶密封，切忌有气泡。在操作时，一定要注意胶料应该严模具壁缓缓倒入约三分之二，胶料和灌封件一起抽真空，直至气泡基本排除，再用剩余胶料将模具灌满，切忌胶料一次性沿模具四周灌满。最后，要保证集电环的电性能满足设计要求。

3.工艺改进前后生产效率、成本比较

经过工艺上的改进，我们与原来使用聚砜材料加工集电环从生产工时、成本、加工难度等三个方面做比较分析（见表1），发现使用聚砜材料在加工过程中难度较大，材料常会因为局部过热而产生内应力，导致材料开裂，产品的报废率比较高。而采用灌注环氧树脂加工工艺后，灌注环氧树脂及后续的外形修正过程都简答易行，生产加工难度明显下降。并且完全能够满足加工精度的要求。

由此我们得出结论，使用灌注环氧树脂制集电流环不仅解决了原有生产中废品率较高的问题，而且可以节约工时、降低加工难度、提高产品的可靠性。是一种实用的工艺方法。

参考文献

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关键词：陶瓷刀具 发展

中图分类号：TG711 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2011)09(a)-0246-01

几十年来，虽然由于新型刀具材料的出现，使切削速度和切削加工生产率成倍增加，然而，随着航空航天工业、动力工业、超高温、超高压技术等的发展，黑色金属及难加工材料(包括铁基、镍基、钻基、钦基高温合金、高硬度钢、铸铁及其合金、模具钢、耐热合金、钦合金等)的高速切削加工技术和刀具材料研究越来越迫切，同时，制造技术向高精度、高柔性和强化环境意识的方向发展，在这种情况下，高速切削已成为切削加工的主流，一般高于常规切削速度5一10倍。而高速切削的发展主要取决于高速切削刀具和高速切削机床的发展，其中，高速切削刀具材料起决定性作用[5]。

由于陶瓷刀具在1200一1450℃高温下尚能进行切削，并且可在切削速度500一1000m/min下进行工作，陶瓷刀具的研制成为刀具材料研究的热点。并且随着烧结理论的深入研究，各种氧化物、碳化物及氮化物等粉末制备技术的不断改进，多种陶瓷烧结及加工设备和工艺的不断开发研制，使得陶瓷材料成为高速切削、干切削刀具的理想材料，几乎可以加工包括多种难加工材料在内的所有黑色和有色金属[5]。

陶瓷材料作为三大材料之一，随着社会的发展被分成了两大类：普通陶瓷和特种陶瓷。普通陶瓷按其用途分为日用瓷、建筑瓷、电瓷和化工瓷；特种陶瓷又可分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷强调材料的力学性能或机械性能；而将具有电、磁、声、光、热、化学及生物体特性，且具有相互转化功能的陶瓷定义为功能陶瓷[2]。陶瓷刀具是现代结构陶瓷在加工材料中的一个重要应用领域。陶瓷刀具是含有金属氧化物的无机非金属材料,具有高硬度、高强度、摩擦因数低、优异的耐热性、耐磨性（耐磨性为硬质合金的3~5倍）和化学稳定性等优异性能，能够在其他材料无法承受的恶劣环境条件下正常工作，它已成为高速切削刀具材料的首选[4]。

陶瓷刀具材料的出现也有半个多世纪历史,从1913年陶瓷材料最早试作切削刀具开始，陶瓷刀具材料的发展，在20世纪经历了以下几个阶段：50年代后期以氧化铝陶瓷为主，现氧化铝系陶瓷刀具材料是目前所有陶瓷刀具中应用最广泛，年消耗量最大的陶瓷刀具材料[5]。由于Al2O3系陶瓷刀具化学稳定性好、耐热、耐磨性能优异且价格低廉，所以目前所占比例很大；60一70年代以Al2O3/TiC陶瓷为主，70年代后期至80年代初期发展了Si3N4系陶瓷刀具及相变增韧陶瓷刀具材料，80年代后期至90年代在晶须增韧陶瓷刀具材料得到长足发展的同时，各种复相陶瓷刀具材料的研究也倍受重视。目前国内外应用最为广泛的是氧化铝系和氮化硅系陶瓷刀具材料。20世纪70年入使用的Al2O3/TiC热压陶瓷材料,强度、硬度和韧性均较高,仍是国内外使用最多的陶瓷刀具材料之一。此后在Al2O3中添加TiB2、Ti(C,N)、SiCW、ZrO2等陶瓷刀具也相继研制成功,其力学性能进一步提高,广泛应用于碳钢、合金钢或铸铁的精加工或半精加工[6]。

目前陶瓷刀具的研制己建立起融合切削学和陶瓷学为一体的、基于切削可靠性的陶瓷刀具材料设计研究理论体系[5]。现代陶瓷刀具材料多为复相陶瓷，根据材料不同的使用环境，以一定的设计理论为基础，采用各种超细的氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等为基本组分，并依据不同的增韧补强机理进行微观结构设计，可以制备出具有良好综合性能的复相陶瓷。

陶瓷材料本征脆性，大多抗拉强度低、韧性差，因此陶瓷材料的强韧化是拓展其应用的关键。最近的研究表明，梯度功能材料(FunetionalGradientMaterial简称FGM)、表面改性陶瓷、纳米复合陶瓷刀具材料将在今后得到较大的发展[3]。

其中，纳米技术（Nano一ST)是于上世纪80年代迅速形成和发展起来的一门基础研究和应用开发紧密联系的高新技术，它在纳米尺度上研究物质(包括分子、原子)的内在相互作用和特性，它所涉及的领域是人类过去很少涉及的非宏观、非微观的中间领域，英国著名材料专家.RW.Cahn在《自然》杂志上撰文说：“纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径”[5]。经过纳米改性的材料可提高强度、增加韧性、降低烧结温度。目前使用纳米技术制备的陶瓷刀具材料主要有两种：纳米复合陶瓷刀具材料和纳米涂层陶瓷刀具材料。

纳米复合结构陶瓷的概念是由K.Niliiara于1991年提出的，可看作是对复构陶瓷微观结构设计的应用。纳米复合材料是纳米材料的重要应用，它由两相或多相构成，其中至少有一相为纳米级尺寸。将纳米颗粒、晶须及纤维弥散到陶瓷基体中，制备成的纳米复合材料具有优异的性能。切削性能实验表明，纳米复合陶瓷刀具的耐磨性能远高于同组分的微米级的陶瓷刀具，且断续切削的能力也有了明显增强[2]。

纳米技术的出现为陶瓷材料的改性和增强提供了条件，纳米技术在现代陶瓷的应用方面将带来革命性的变化。将纳米颗粒增韧、纤维(纤维)增韧、相变增韧等手段相结合，在保持高硬度、高耐磨性和红硬性的基础上,研制出高强度、高韧性、智能化、经济环保、具有更好的耐高温性能、耐磨损性能和抗崩刃性能,满足高速精密切削加工的要求的高性能复合陶瓷材料，将是廿一世纪陶瓷材料学的发展方向[1]。

通过对近几年发表的关于陶瓷刀具切削性能研究的文献，了解了刀具材料的发展历程、陶瓷刀具材料的主要种类和特点，笔者认为陶瓷刀具类型的开发必将是高精度、高柔性和强化环境意识的现代制造技术的不二选择。

参考文献

[1] 徐立强.新型Ti_C_N_基金属陶瓷刀具材料的研制及切削性能研究.山东大学硕士学位论文.2005.

[2] 丁代存.Si_3N_4_TiC纳米复合陶瓷刀具材料的研制与性能研究.山东大学硕士学位论文.2005.

[3] Krestic V D.Fracture of brittle solids in the presence of ther-moelastic stresses.J Am Ceram Soc.1984,67(9):589~593.

[4] 宋新玉，赵军，姜俊玲.加工Inconel718时陶瓷刀具的磨损机理.中国机械工程.2009,4:763-768.