合金工艺论文范文

导语：如何才能写好一篇合金工艺论文，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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1.1硬质合金材料的选择经过反复实验，多方筛选，在众多硬质合金中选出用YG20作为硬质合金量面用材料。YG20韧性好，加工性能好，能适用砂轮和线切割加工，不易产生裂纹。对提高产品的合格率起到了保障作用。

1.2焊接工艺的确定把硬质合金片焊接到量爪上，保证硬质合金片在量爪上平整，垂直，居中，牢固。我们选择在小高频焊接机上焊接，焊接材料选用银基钎料焊接片，焊接温度640度，焊接后，保温：80度，3小时，以消除焊接应力，保证硬质合金牢固不脱落。

1.3磨削用砂轮的选定硬质合金量面游标卡尺加工时的难点就是硬质合金磨削时难磨、有时磨削3~4个小时尺寸也还是原尺寸，且磨削中硬质合金很容易开裂。根据磨削部位不同，经过反复实验，焊接后加工用的砂轮选为两种。

1.3.1磨平面用砂轮用磨料为碳化硅、粒度46的砂轮磨削量爪平面。磨削时不用冷却液，防止磨削裂纹的产生。

1.3.2磨量面用砂轮用磨料为金钢石、粒度46的砂轮磨削量面。金钢石砂轮有切削力，能有效的磨削硬质合金且无裂纹。

二、技术要点、难点

2.1量爪合金槽的加工加工合金槽时量爪硬度≥52.5HRC，在高硬度量爪上加工出高质量的硬质合金槽。

2.2焊接参数确定焊接温度的控制。硬质合金与量爪的结合应平整，垂直，居中，牢固。

2.3硬质合金量面的磨削保证加工效率和加工时硬质合金不破裂。

2.4硬质合金量面的开刃要求刃面对称，粗糙度：Ra不大于1.6μm。

三、实施步骤

3.1制定加工方案

3.1.1选择硬质合金材料经过反复实验,多方筛选,在众多硬质合金中选出用YG20作为硬质合金量面用材料。

3.1.2确定焊接工艺选择在小高频焊接机上焊接，焊接材料选用银基钎料焊接片，焊接温度640度，焊接后，保温：80度，3小时，以消除焊接应力，保证硬质合金牢固不脱落。

3.1.3选定磨削用砂轮（1）磨平面用砂轮用磨料为碳化硅、粒度46的砂轮磨削量爪平面。磨削时不用冷却液，防止磨削裂纹的产生。（2）磨量面用砂轮用磨料为金钢石、粒度46的砂轮磨削量面。金钢石砂轮有切削力，能有效的磨削硬质合金且无裂纹。

3.2编制加工工艺根据我公司加工特点和能力，以及零件的要求，按初装配磨量面线切割合金槽合金槽打砂处理高频焊接合金回火处理磨平面磨量面线切割合金刃线切割量爪外形磨外形的路线进行加工。

3.3跟踪工艺实施在生产时，跟随零件加工过程，经过多次试验，不断优化工艺，解决出现的问题。

3.3.1合金焊接后脱落合金焊接后易脱落，增加了焊前合金槽打砂处理，焊后回火处理，解决了问题。

3.3.2合金难加工，易碎裂经过反复实验,多方筛选,在众多硬质合金中选出用YG20作为硬质合金量面用材料。YG20韧性好,加工性能好,能适用砂轮和线切割加工.不易产生裂纹。

四、验收结论

（1）用该工艺生产的的硬质合金量面游标卡尺，其合金量面硬度高，耐磨，红硬性好。（2）产品质量稳定、可靠、精度高，达到游标卡尺的国家标准。（3）用该工艺生产的合金量面游标卡尺质量上乘，废品率低，且成本低，容易加工，便于操作，有广泛的前景。

五、经济效益

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进口和利用废旧资源在带来诸多经济与资源效益的同时，也具有明显的负溢出效应，主要表现为“污染重”“风险大”和“监管难”，造成较大的环境压力与挑战。

（1）废旧资源再生加工行业产排污强度大、污染严重造纸行业是我国耗水、废水和化学需氧量排放大户，分别占工业耗水、排放总量的8.4%、19%和26%。造纸企业的废水主要来源于制浆、造纸工段。不论是国内废纸还是进口废纸的回收利用，工艺基本相同，主要产排污阶段都在制浆工序，废纸浆产排污都较大，如脱墨吨浆废水10～40立方米，化学需氧量80～120千克，悬浮物40～60千克；非脱墨吨浆废水5～20立方米，化学需氧量15～35千克，悬浮物20千克，污染排放强度较大。废塑料再生加工会造成水源污染、大气污染和土壤污染，水污染主要是在废塑料的粉碎清洗工序，废塑料上沾附的各类物质掺混在水中；大气污染主要是加工过程中的挥发性气体；土壤污染主要是废塑料在仓储运输和再生塑料加工时的固体废弃物造成。进口废物还会将大量废弃物带入国内，进口废纸经分选、加工处理后产生的残余物约占总量的7%，其中长纤维约占3.5%，废塑料约占1.5%，废金属约占0.2%，不可利用的废物（如砂石、碎布、玻璃、木屑、胶粘物等）约占2%。以2012年进口的2827万吨废纸为例，其可产生56万吨不可利用废物（砂石、碎布、玻璃、木屑、胶粘物等），如果贮存和处理不当，就会污染环境。废塑料加工的主要污染源是废塑料上沾附的各类物质，主要有染料、颜料、强酸强碱性物质、一次性医用器材、有毒有害物质、油脂类物质等。

（2）污染转嫁和环境风险问题突出进口废纸携带的洋垃圾严重，据中国最大的境外废纸检验检疫机构—中国检验认证（集团）检验有限公司的数据，2013年1～8月进口废纸的不合格率为85.73%，主要是夹杂的杂物严重超标。有些发达国家因有害废物的处置费用高、场地难寻、处置过程容易造成二次污染，便将大量未经分拣处理的废纸非法跨国转移。目前，我国的再生资源产业在某些区域的集群现象比较明显，如广东贵屿被喻为“电子垃圾之都”、浙江台州被称为长三角的“铜铁矿”、湖南永兴被称为没有银矿的“银都”等；国内已建立了许多再生资源加工园区，如宁波再生金属加工园区、天津子牙环保产业园区等。对占进口废塑料绝大部分产能比例的聚对苯二甲酸乙二酯废碎料及下脚料进行分析，江苏、浙江两省占全国总量的71%以上，广东、福建两省占10%，全国其他地区的产能不足19%。因此，相关再生资源行业主要聚集在东南沿海地区。这些密集的区域性集散地、交易市场和加工基地，环境风险问题比较集中而且严重。

（3）环境管理监管困难一直以来，我国的废纸回收利用行业存在“散、乱、小”的问题，行业进入门槛低，企业集中度较低。以造纸大省浙江省为例，2012年，共有造纸企业389家，总产量1628万吨，年均生产能力仅为4.2万吨，其中年产量超过80万吨的企业仅有3个。企业环境管理水平差距较大，在污染防治工作不到位的情况下，废纸露天堆放现象普遍，容易引发制浆分选废渣、脱墨污泥等收集、贮存、处置不规范等问题。废塑料进口许可证（废塑料）倒卖现象严重，导致大量无资质小企业违法加工利用废旧资源。部分企业将未经处理的长纤维、废塑料和其他不可利用废物交给不符合环境保护要求的企业或小作坊处理。据统计，2014年全国具有从事加工贸易废塑料进口批文的企业有42家，而从事该行业的企业总计近1500家，可以看出存在着较大的环境监管漏洞。

2加强废旧资源进口和利用环境监管的思考

实现进口和利用废旧资源的经济效益和环境保护的双赢，应该按照“促”“禁”和“管”的原则，对现有的贸易政策与环境政策进行重新审视和顶层设计，确保废旧资源能够充分利用，同时又不带来不应由我国承担的环境压力，有效应对环境风险。

（1）通过关税和增值税等方面的优惠促进行业健康发展进口废旧资源最主要的政策初衷，在于利用国外资源弥补国内资源的需求缺口，在禁止加工贸易这种“两头在外”的贸易形式的基础上，还应进一步鼓励一般贸易形式进口废旧资源，采取降低进口关税、进行增值税与相关税收优惠的方式，降低相关资源的进口、加工处理成本，使得国外资源能够充分为我国所用。

（2）取消废塑料的加工贸易政策在国内造纸原材料及合成树脂匮乏的情况下，进口废纸与废旧塑料应以尽量满足国内需求为主，而不是以出口为目的的加工贸易方式。加工贸易是企业主要进口原料生产产品再出口的一种贸易行为，允许废纸与废塑料的加工贸易，很容易造成废旧资源并未被我国所用而污染却留在国内的后果，因此建议禁止废塑料的加工贸易政策。

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关键词：铝合金；渗透探伤；无损检测；影响

中图分类号：TG115 文献标识码：A

渗透探伤是五种无损检测方法中对非磁性材料表面进行探伤的方法。目前已经在生产和检验中广泛应用，该技术已经发展的较为成熟。渗透探伤可以将渗透剂最大限度深入到铝合金工件表面开口的缺陷中，让检测人员清晰的识别出工件缺陷。

1 渗透探伤发展概况

渗透探伤可以有效的对铝合金工件进行表面缺损检测，虽然检测结果具有可靠性和全面性，但是避免不了受到一些因素的影响如操作方式不当或渗透探伤剂性能不好等。因此铝合金工件的渗透探伤的研究包括渗透探伤剂的研究以及相关操作工艺的改进等。

1.1渗透探伤剂

工业中最早使用的渗透剂是未添加染料的干粉显象着色法。到了三十年代初期使用荧光渗透探伤法，同样是不添加荧光染料的干粉显象法。但是这两种渗透剂的灵敏度比较低，已经无法满足当今工业生产的需求。

1.2渗透探伤操作工艺及标准

渗透探伤操作工艺对试验结果的依赖性较强，而在理论支撑上比较匮乏。所以渗透探伤的发展过程实际上就是在不断改进和完善探伤工艺。最近二十年，国内国外发表的有关渗透探伤工艺方法方面的论文占渗透探伤论文综述的70%以上。

1.3渗透探伤理论概述

渗透探伤理论建立在多个学科基础上，如化学、表面化学、物理和表面物理等学科。渗透探伤技术的发展，基本是直接使用与其相关学科的成果，但是这些学科已有的成果及理论，基本是定性说明，而渗透探伤不是单纯的理论或学科，而是一门检测技术，更加需要理论上的定量结果予以支持。因此渗透探伤理论的探究重点是显象机理和渗透机理。

2 铝合金工件渗透探伤的影响因素及解决措施

2.1温度因素

2.1.1温度对铝合金工件渗透探伤的影响

铝合金工件表面随着温度的升高会有一定程度的膨胀，依据是物体热膨胀原理，因此温度升高会使缺陷处膨胀，从而增大裂纹宽度、使开口变大，渗透剂的渗透能力也会随之提高，特别是微细裂纹的反映会更加明显。但是裂纹开口如果太宽，就会失去毛细作用对探伤效果有负面影响。而且工件温度升高会使其表面的渗透剂温度提高，从而下降渗透剂黏度、增加流动性，流动性增加后自然渗透能力随之提高。另外，由于气体平均动能只受温度影响，因此工件温度升高，会加剧裂纹中气体分子的运动强度，内压升高会使部分气体排出。相反，如果温度较低的渗透剂将裂纹开口封住，则内部气压下降，负压现象就会形成，也能提高渗透剂渗透能力。所以说温度对渗透探伤的效果影响较大，根据大量实验数据证明温度过低时缺陷难以清晰的显示。渗透探伤规定的标准温度范围在15摄氏度到50摄氏度之间，但实际的温度往往低于标准范围，对渗透探伤效果有很大影响。

2.1.2解决方法

如果工件温度低于15摄氏度（即标准范围最低值），此时探伤不仅要执行探伤标准，还需要在清洗后进行烘干，然后再进行渗透操作，这样可以使工件温度高于15摄氏度，以降低温度对渗透探伤的负面影响。可以将工件温度降低到温度标准值最低值以下，对浸入工件表面缺陷内的清洗液进行清除，根据反复试验证明，使用这种方法其裂纹显示最清晰的情况下，温度为-6摄氏度。

2.2油脂影响

2.2.1油脂对铝合金工件渗透探伤的影响

毛细现象为铝合金工件渗透探伤提供物理基础，但是如果工件经常处在油脂中，那么缺陷位置就很可能浸入一些油脂，从而形成堵塞。常用的清理方法无法将缺陷中的油脂清除干净，这就会阻碍渗透剂的浸入，从而影响工件渗透探伤结果。在清洗中如果方法不当，也会在工件表面留下清洗液，由于清洗时间都较长，清洗液也会一定程度浸入到工件表面缺陷中，从而对渗透剂浸入造成影响，导致最终渗透探伤结果不够精准。

2.2.2解决方法

如果要进行渗透探伤的铝合金工件长期处于油脂环境中，可以利用溶剂型清洗法或蒸汽法进行清理，而且要在铝合金工件表面形成加温区域，温度在110摄氏度左右，这样可使缺陷干燥，对克服缺陷的堵塞有力，提升渗透探伤的精准度。将长期浸油的工件试样经过上述方法的处理，探伤后裂纹可以清晰的显示出来。

3 铝合金工件渗透探伤过程的安全问题

渗透探伤剂基本是由多种化学物品制成，这些化学物品会具有一定程度的挥发性、刺激性、毒性和易燃性，有可能会引发爆炸。因此为了确保工作人员的身体安全，进行渗透探伤的场地要求有齐全的防火、防毒和通风设备。在进行渗透探伤时不仅要确保保持良好通风，加强防火防爆措施，操作人员也尽可能佩戴防毒面具，避免有毒害气体或渗透剂被吸入。另外，渗透探伤过程中使用的清洗剂的润湿作用和油脂溶解作用能力都很强，如果长时间接触会使皮肤变红、粗糙、裂开，甚至被灼伤或患上皮肤病，因此对清洗剂要进行严格的检验，坚决杜绝使用劣质产品，同时对操作人员的操作规程严格规范，尽量杜绝一切不正当操作。

结语

在实际铝合金工件的渗透探伤过程中会遇到更多问题，需要有关部门结合铝合金工件特点进行详细分析，并采取一定措施避免或降低影响。渗透探伤剂是探伤过程中的重要决定因素，因此日后对铝合金渗透探伤的探究要更加重视渗透探伤剂的研制。另外，随着计算机技术的发展，要实现计算机自动化渗透探伤的实现，以此降低人为误差，提高铝合金渗透探伤的可靠性。

参考文献

[1]周嘉梁.关于铝合金零件渗透探伤时应注意的问题，陕西省机械工程学会2008.

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关键词：硬质合金；结构钢；钎焊；钎焊工艺；切削试验；切削参数

中图分类号：TQ153 文献标识码：A

1 概述

硬质合金与结构钢的焊接，不能用于高精度（要求同轴度0.02以内）回转类刃具的刀杆与刀刃部分对接使用，通过此论文说明一下高精度回转类刃具的刀杆与刀刃的钎焊工艺过程及后期试验结果。

2 硬质合金与结构钢的钎焊

下面分几个方面调研硬质合金与结构钢对接：

2.1 硬质合金的焊接特点：硬质合金主要用于制造刀具、量具等双金属结构。这类工件在工作时受到相当大的应力作用，特别是压缩弯曲、冲击和交变载荷，要求接头强度高、质量可靠。硬质合金有高硬度和耐磨性好的特点，但是存在脆性高、韧性差等缺点。

2.2 基体材料的选择和槽型设计

2.2.1 基体材料的选择：硬质合金通常与基体材料连接在一起使用，基体材料的选择主要考虑硬质合金使用时所受载荷的大小。

2.2.2 槽型设计：钢与硬质合金刀具钎焊质量的好坏还决定于刀槽形状的设计是否合理。硬质合金槽型的设计是否合理。硬质合金槽形设计原则如下：

1）尽量减少钎焊面；2）焊接前采用凸台、凹槽等部位定位；3）设计槽型时应考虑在钎焊过程中便于排渣；4）钎焊后刀头部分不应黏附过多的焊料。

2.3 硬质合金与钢的钎焊

2.3.1 钎焊方法：本次试验选择了氧气-乙炔火焰钎焊、高频感应钎焊两种焊接方式进行刀具的焊接，并设计专用夹具完成焊接过程，以达到设计需求。

2.3.2 硬质合金钎料与钎剂

1）钎料的选择：①钎料有流动性与渗透性；②钎料常温下有足够硬度；③钎料熔点要低，但钎料的熔点要高于焊缝的工作温度300℃，保证正常切削。本次选用钎料为H62、银焊条。2）钎剂的选择：钎剂的作用是使刀杆和钎焊表面的氧化物还原，有好的流动性和较低的黏度。

2.3.3 硬质合金与钢的钎焊工艺：1）焊前准备：①焊前检查硬质合金裂纹、弯曲等缺陷；②对硬质合金喷砂处理去除钎焊表面氧化层和黑色字母，防止脱焊；2）钎焊过程：①焊接硬质合金工具时均匀加热刀杆和刀头保证焊接质量；②钎焊后冷却硬质合金片表面产生瞬时拉应力。采用低温回火处理能消除部分钎焊应力，减小裂纹；③焊后清理：要对焊好的硬质合金工件进行焊后清理。3）钎焊的质量检验：焊缝检测方法：①刀具经喷砂处理后，用煤油清洗，用肉眼和放大镜观察。有裂纹时有明显黑线；②用65%煤油、30%的变压器油及5%的松节油调成溶液，加入少量苏丹红，将检查的刃具放入该溶液中浸泡10-15min，取出用清水洗净，涂上高岭土，烘干后检查表面，如果有裂纹，溶液的颜色将在白土显示出来，肉眼可查。

3 硬质合金与结构钢钎焊刀具切削试验及数据分析

3.1 本次试验中制造的3把刀具的试验方法及试验数据进行介绍：

No.1刀杆材料 40Gr φ10； 刀头材料 X30 φ9.8； 焊料 铜H62；焊缝扭曲大焊缝分布不均匀。

No.2刀杆材料 40Gr φ10； 刀头材料 X30 φ9.8； 焊料 银焊条；焊缝扭曲小焊缝分布不均匀。

No.3刀杆材料 40Gr φ10； 刀头材料 X30 φ9.8； 焊料 银焊条；焊缝无扭曲焊缝分布均匀。

3.2 刀具试验情况

No.1试验设备 X52K； 加工材料T8A； 转速950转/分；切深8mm；加工1件后刀具断裂。

No.2试验设备 X52K； 加工材料T8A； 转速950转/分；切深8mm；加工3件后刀具断裂。

No.3试验设备 X52K； 加工材料T8A； 转速950转/分；切深4mm；加工1件后刀具正常。

No.3试验设备VH1100； 加工材料CrWMn； 转速4200转/分；切深0.3mm；加工1件后刀具正常。

通过以上刀具试验数据的表现及断口部位的观察有如下发现：

3.2.1 铜焊刀具由于焊料熔点较高，焊接质量差，焊后焊缝扭曲较大、焊缝分布不均匀，刀具破坏后焊接部位有较多的气泡，大部分部位虚焊，侵润不足，焊料层较厚。加工过程中刀具在沿径向进刀过程中刀具受较大的径向力断裂。

3.2.2银焊刀具由于焊料熔点较低，焊接质量较好，焊后焊缝扭曲一般、焊缝分布不均匀，刀具破坏后焊接部位有两侧部位虚焊，侵润不足，焊料层厚。加工过程中刀具在沿径向进刀过程中刀具受较大的径向力断裂。

3.2.3银焊刀具由于焊料熔点较低，焊接质量较好，焊后焊缝无扭曲、焊缝分布均匀。加工过程中刀具在沿径向进刀过程中刀具受较大的径向力没有断裂，后又在数控铣上试验，试验中按0.2mm、0.3mm分别进行加工，加工中刀具尾柄刚性较差，加工表面端刃部位刀花较深，侧刃部位较为光滑。

3.3 试验数据分析：通过上述试验数据的整理，从中看出虽然可以焊接刀具毛料并能够制造成刀具，我们的焊接工艺不成熟导致焊后焊缝扭曲较大、焊缝分布不均匀、虚焊，侵润不足等焊接质量不稳定的现象。在焊接刀具的使用中也有较大的问题，在普通铣X52K上使用时，转速较慢、切深较大，导致刀具径向受力很大，而刀具焊口位置受径向力影响较大，所以证明如果结合处焊接面积较小的情况下，这类焊接刀具不适合在普通铣上应用。在数控铣上应用效果相对较好，由于刀具受轴向力较大而径向力较小的情况下刀具刀杆刚性不足的情况就明显的反应出来，在刀具端刃成面的质量受刀杆震动的影响表现为震纹较深，侧刃情况好些，但也有震纹的存在。

结语

通过此项目达到硬质合金与结构钢钎焊刀杆的现场应用，能够更好利用现有设备、人员完成此项目所要求工艺过程。

参考文献

[1]朱警雷，黄继华，张华，赵兴科.硬质合金与钢异种金属焊接的研究进展[J].焊接，2008（02）.

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关键词：热连轧； 孔型系统； 有限元； 优化

中图分类号：TG335.6文献标志码：B

0引言

37Mn5钢是裂纹敏感钢种，常用于生产石油钢管，生产中容易出现外折叠缺陷，影响产品质量.为避免热轧钢管出现内外折叠等质量缺陷，不仅要保证形状尺寸，而且对37Mn5管坯钢棒材表面及内部质量有较严格要求，特别是表面裂纹的控制.多年来管坯钢质量控制研究较多集中在冶炼及连铸工序[1-2]，而连轧孔型系统对管坯钢棒材生产及质量控制的研究相对较少.本文针对裂纹敏感钢种37Mn5棒材热连轧工艺及孔型系统特点进行研究，应用Marc三维热力耦合有限元模拟技术对200 mm×200 mm连铸坯轧制Ф100 mm棒材的孔型系统及工艺特点进行数值模拟，通过分析连轧过程轧件内部应力、应变、温度及轧制力等变化对连轧工艺的影响，对孔型系统及连轧工艺方案优化.

1初始轧制条件及孔型方案

37Mn5钢主要化学成分（wt，%）为[C]=0.36，[Si]=0.26，[Mn]=1.29，[P]=0.018，[S]=0.007.

坯料采用连铸坯断面尺寸为200 mm×200 mm，连轧孔型系统设计为“箱形孔（H1）、箱形孔（V2）、箱形孔（H3）、方形孔（V4）、椭圆孔（H5）、圆孔（V6）”（孔型方案I）.前两道次轧辊直径均为700 mm， 后四道次轧辊直径均为610 mm， 末道次轧制速度为750 mm/s.开轧温度依据实测取为1 080 ℃.环境温度为30 ℃，轧辊温度依据实测取300 ℃.

2有限元模型建立

采用更新Lagrange法的热力耦合弹塑性有限元法及von Mises 屈服准则和Prandtl-Reuss流动法则.为更好地满足连续轧制的工艺要求，机架间距取相邻机架轧辊直径和的一半.轧件长度取为2 400 mm.因为圆角最先与轧辊孔型侧壁接触，其塑性应变较大且变形由表及里逐渐深入，因此对其断面采用网格偏差划分并细分圆角区域单元.长度方向取160等份，每个横断面取50个单元.采用八节点六面体等参单元类型，共取8 000个单元和10 626个节点.

采用库仑摩擦模型，取μ=0.3，泊松比为0.3， 密度为7.83×10-3 g/mm3.用热模拟试验机测定37Mn5热变形抗力曲线并加入Marc材料库，见图1.

由图3～5可见，在连轧Φ100 mm 37Mn5钢的各个道次，圆角位置节点C的等效应力最大.用连铸方坯连轧圆钢时，角部位置的温度、应力、应变及应变速率等随时间的变化特点是轧制裂纹缺陷（裂纹、折皱等）容易在圆角附近出现的重要原因，特别是裂纹敏感性较强的合金钢轧制.因此在合金钢连轧孔型设计中要考虑尽量减少这种应力、应变和温度等分布的不均匀性.

连轧过程各道次轧制力变化情况 （Ф100 mm 37Mn5：孔型方案I）见图6，可知轧制力沿轧制方向随轧制道次递减（H5除外）.H5轧制力变大的原因是方形轧件进入椭孔轧制，存在较大变形量，可从H5的总等效塑性应变观察到（见图3）.另外在稳定连轧阶段，H5轧制力几乎达到H3轧制力，因此需要对该孔型系统进行优化.从H1 到 H4道次的孔型是由“箱-方”孔型组成，H5到H6由“椭-圆”孔型组成，以此孔型系统轧制，较大变形发生在H5，同时该道次温度较低.可通过降低H5轧制力进一步优化该孔型系统，即将“方-椭”孔型从H5前移至H3并将H3到H6修改为“椭-圆”孔型系统.

实际生产应用表明，孔型系统方案II能够较好地满足热连轧管坯钢棒材工艺控制的要求，同时Ф100 mm 37Mn5组织性能的物理检验结果亦满足质量要求.

4结束语

在热连轧工艺方案制订中应用三维热力耦合有限元数值模拟技术，能够有效地对不同轧制方案及工艺目标量的变化情况进行定量分析，通过模拟热连轧过程中轧件应力、应变和温度等的分布以及各道次轧制力学参数变化特点，能够有效地分析轧制过程质量缺陷的成因，同时工艺参数的模拟结果可用于连轧工艺控制方案（包括孔型系统等）的优化，为提高轧材质量提供科学的理论依据.

参考文献：

[1]刘平， 白月琴， 王爱兰. 37Mn5钢连铸坯表面纵裂纹产生原因分析[J]. 包钢科技， 2004， 34（4）： 26-28.

[2]张广军， 陈玉辉. 管坯钢夹杂物成因分析及工艺控制[J]. 炼钢， 2006， 22（6）： 1-4.

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1金属材料工程专业实践性教学的

当前我国本科生教育尤其是应用型本科院校教育，普遍存在的突出问题是创新意识和创新能力严重不足，动手能力较弱，很难适应迅速发展的市场要求和日益激烈的科技竞争的需要[1]。而实践性教学是培养学生综合素质，提高学生解决实际问题的能力，以及促使学生将所掌握的知识向技能转化的重要环节。这一环节不仅可以巩固和加深学生对有关理论知识的认识和理解，而且能够培养学生严谨求实的科学态度、科研作风，以及创新思维的能力[2]。

在高等教育体系中，实践性教学环节是高等工程教育人才培养不可缺少的重要环节。湖南工业大学冶金工程学院金属材料工程专业创办于20世纪70年代初，依据教学大纲和市场对人才的需求，从专科教育到本科教育形成了稳定有效的实践性教学体系。这一实践性教学体系由教学实验、实习、工程训练和社会实践4个模块组成。教学实验包括公共课实验、专业课实验和综合实验；实习包括工程实习、认识实习、生产实习、毕业实习；工程训练包括课程设计、综合实训和毕业设计；社会实践包括科技活动、社团活动、创新性活动等。整个实践性教学体系构成如图1所示。这一体系的实施为湖南工业大学冶金工程学院培养学生的工程实践能力起到了较大的作用。但是，目前也存在一些问题，主要表现在：实验和实践教学未能形成以培养学生创新能力和工程实践能力为主线的优化的实践性教学体系，不能适应高等教育由知识传授型向能力培养型的转变[3]；综合实验开出率不高；校内实习基地建设投入不足；建设和开发校外实习基地有较大难度。针对这些问题，湖南工业大学冶金工程学院金属材料工程专业在原实践性教学体系基础上，对一些环节进行了调整与创新，以满足本专业人才培养的需要。

2金属材料工程专业实践性教学改

针对实践性教学各个环节的特点和要求,为发挥实践性教学在优秀专业人才培养中的作用，湖南工业大学冶金工程学院加强了实验室建设。目前，金属材料工程专业已经拥有热、冷加工实验室，高精度轧制实验室，金相实验室，材料性能检测实验室等。实验室总面积达280m2，实验仪器设备总计60多台套，总价值150余万元。其中有130冷轧机、动态应变采集仪、德国莱卡金相显微镜、电子万能试验机等10万元以上的大型实验及检测设备10台套。实验室集金属材料热加工教学、检测、分析、技术咨询和科研服务为一体，初步成为了具有冶金行业特色的集热、冷加工于一体的综合实验室。根据湖南工业大学冶金工程学院制定的金属材料工程专业人才培养方案以及该院多年积累的实践性教学经验，按照学生能力逐渐形成、专业知识不断深化、综合素质协调发展的规律，在实践性教学改革方面主要采取了相应的措施。

2.1加强“三性实验”，培养学生创新能力

教学实验模块是促进学生深化理论知识、掌握实验技能并获得实验研究方法训练的基本模块。主要包括一般基础实验课、专业基础实验课和专业实验课等教学环节。这一模块是学校实验教学改革中最基础的部分[4]。对于这一模块的实验课，应当针对不同内容选择不同试验方式。如大学物理、物理化学等实验，一般作为验证理论、训练学生专业技能的一种手段，基本可以验证性实验为主。在专业课程的实验方面，精心选择各门课程的实验内容，增加“三性实验”（设计性实验、综合性实验、创新性实验）类型，减少验证性实验。比如对金属塑性变形与轧制理论这门课，开设的实验包括：前滑值的确定，各工艺参数对轧制力的综合影响，最大轧入角、宽展和摩擦系数的测定及影响因素分析，轧制力、轧机刚度系数测定等，这些都采取“三性实验”。同时，对于该专业开设的材料成型工程学、塑性变形数值模拟、计算机辅助孔型设计、轧钢工艺学（板带、管、型、线）、有色金属加工学、压力加工设备、轧制测试技术等专业课程，为了强化学生的计算机应用能力，将计算机应用与专业课教学内容紧密结合，将多媒体教学和计算机模拟引入到教学中。

2.2利用校内工程实践基地，培养学生动手能力

校内工程实践基地是整个实验、实践教学的重要组成部分。湖南工业大学冶金工程学院金属材料工程专业在校内工程实践基地的实践性教学内容包括金工实习、综合实验、综合实训、轧钢工艺学课程设计以及毕业设计。校内工程实践基地的实践性教学具有教学过程容易控制、教学成本低、实习效果易于保证等优点。因此，该院充分利用校内工程实践基地，尽可能多地安排学生进基地学习。以金工实习课程为例，根据机械设计等课程的大纲要求，教师给出工件使用条件，要求学生根据实习环境提供的材料和设备，制订工艺方案，并实际操作进行结果检测和分析，最后交出设计作品，写出实习报告。整个金工实习过程由实践经验丰富的实习老师手把手地指导，有时聘请工厂技术人员带队完成。在实习过程中，指导老师对典型工件进行工艺质量分析，有利于培养学生的综合素质，同时也有利于培养学生的爱岗敬业精神。再比如，该院在轧钢工艺学课程设计中，通过选题（真题真做）和过程监控，提高了学生面向本专业，解决实际问题的能力。

2.3带领学生参与科研项目，增强学生工程实践及科研能力

湖南工业大学冶金工程学院以新建的材料成型与性能检测实验室为依托，结合教师的科研项目，采用“产学研”结合模式，直接为实践教学服务，把本学科前沿或从科研转化而来的实验及科研成果融入实验教学内容中，使实践教学内容具有新颖性、实用性和前瞻性。操作上，可由老师结合科研项目某一环节和学生接触的专业课程，提出试验目的，由学生就试验材料、试验设备、试验方案和试验结果分析整个过程进行设计和操作，增强学生的工程实践能力和科研能力。目前，湖南工业大学冶金工程学院金属材料工程专业以高精度轧制技术为研究基础带动的教学研究方向包括：高精度轧制技术研究、冷热带钢连轧机、小型材连轧的计算机控制系统设计、控轧控冷线的设计和热带、冷带钢连轧机组板形控制技术；冷轧、热轧、中厚板表面质量在线检测成套技术与设备；轧制工艺过程及设备的数值模拟与仿真技术及软件；钢材品种开发和性能优化技术；多辊机架可逆式冷轧带钢机组成套技术与设备；轧钢新工艺、新技术和轧钢自动化技术培训，先进轧制过程数字模拟及人工智能控制技术。将上述科研内容融入本方向的实践教学中，应用多媒体方式进行教学，将通过对生产过程仿真设计和CAD设计引入到课堂教学、实验教学、课程设计及毕业设计（论文）中。学生在科研开发和生产活动中提高了工程实践能力和创新能力。

2.4加强校外实习基地建设，培养学生上岗操作能力

金属材料工程专业实践性教学就是通过认识实习和生产实习使学生了解和掌握炼铁、炼钢、轧钢理论和工艺，并以此为基础，到生产现场进一步了解和掌握炼铁、炼钢、轧钢工艺的基本工艺方法。而要达到这个目的，就必须让学生亲临生产现场，甚至要让学生亲自操作。只有这样，学生才能了解钢铁冶金企业的整体生产流程，熟悉转炉、电炉炼钢，炉外精炼及连续铸钢生产的主要设备和工艺流程，重点掌握轧钢生产的整个工艺流程（生产原料准备、加热、轧制、冷却、热处理、精整等工序），全面了解企业的先进设备和现代化的生产管理。因此，带领学生到生产企业实习是金属材料工程专业实践性教学必不可少的环节，甚至可以说这个环节的成败关系到该专业人才培养的成败。因为，这是将学生所学的基础理论知识与生产实际相结合的实践过程，也是培养学生实际操作能力和分析、解决问题能力的有效途径，还是对理论教学的继续、深化和检验；通过这个环节还能实现对学生工程实践能力和创新意识的培养[6]。而要使这个环节顺利进行，校外实习基地建设是关键。然而近年来，随着市场经济的发展，一方面企业更多地考虑其经济效益，而不愿意接收在校学生实习；而另一方面，企业要求大学毕业生能零距离上岗。这使得生产实习中生产与教学之间的矛盾越来越突出。加之，高校在实践性教学方面面临以下问题：第一，学校的实习经费不足；第二，出于上述市场经济下企业大都以经济效益为导向，同时企业出于对安全生产及维护正常的生产秩序考虑，不管是独资企业还是大中型国有企业，大都不愿意接收学生实习。因此，高校在校外实习基地建设方面困难重重。湖南工业大学冶金工程学院以校企双方在长期合作中结下的深厚感情为纽带，以高校为企业提供生产服务以及为企业培养合格人才为保证，建立和开拓了较稳固的实习基地[5]。包括武汉钢铁（集团）公司、湘潭钢铁集团有限公司、湖南衡阳钢管（集团）有限公司、涟源钢铁集团有限公司、冷水江钢铁集团有限公司、株洲冶炼集团有限公司、株洲硬质合金集团有限公司、广东韶关富洋粉末冶金有限公司等大中型企业在内的许多企业成为了湖南工业大学冶金工程学院的实践性教学基地。为学校加强实践性教学，培养学生实践能力，以实现毕业生零距离上岗创造了条件。

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金属材料可分为金属材料的基础知识、热处理及工艺、工程材料分类及特性和零件材料失效与选材四部分内容。其中，金属材料的基础知识是关键，为后三部分打下基础，讲授时可以放慢速度，力求传授材料学基本知识，目的是为学生打好材料科学与工程领域的基本理论基础。如，金属材料的基础知识包括纯金属和合金结构组织、结晶与相变过程、材料的性能、铁碳合金相图的应用、马氏体相变等理论，为热处理及工艺奠定了基础。热处理及工艺是重点和难点，要求学生掌握钢铁材料常见热处理方法的基本原理和工艺流程。掌握了前两部分的知识，为其后学习工程材料分类及特征和零件材料失效与选材两部分知识奠定了基础，学习就变得简单。教师讲授时可根据需要和课时的安排适当取舍，给学生足够时间自学，写读书笔记，强化前两部分内容。这样做可以从理论范畴和科学体系上对“机械工程材料”所有知识进行融会贯通。讲授内容由分散变为集中，概念由模糊变为清晰，保证教学内容的流畅性、基础性和系统性。为了强化“机械工程材料”的基础知识，拓宽学生的知识结构，提高学习兴趣，结合原教学内容适时把有关方面的前沿和热点知识引入课堂教学。如教师在讲课时可将研究课题介绍给学生，带学生参观实验室，引导学生参与课题研究。这一过程无形中可以使学生对所学的知识加深理解、巩固和应用，也有利于再现材料成分、组织、性能和工艺之间的相互关系，对学生掌握知识，提高教学效果很有帮助。

一个国家，一个民族，如果没有现代科学，没有先进技术，一打就垮;如果没有优秀的历史传统，没有民族的人文精神，不打自垮。“机械工程材料”课程在教学内容上除了重视科学知识的传授和科学素质的培养，也不能忽视人文知识的传授和人文素质的培养。如在讲授绪论的时候，可以通过演示大量图片和资料，让学生了解中华民族五千年的悠久历史，有着光辉灿烂的文明，为我们、为世界、为全人类留下了一个宝贵的文化宝藏。在讲授铁碳相图时，可以穿插一下历史故事，讲授铁碳相图的来源，让学生更好地珍惜现在，培养其爱国主义精神，树立献身科学的理想。作为高等教育工作者，应该继续探索高等教育改革前进的方向。

2教学方法的优化

“机械工程材料”课程的理论性和实践性都很强，内容繁多枯燥，知识点多，教师讲授不易，学生缺乏感性认识，学习很困难，不感兴趣，不认真听讲，考试寄希望于教师的复习题和考试范围，上课效率差。因此除了优化课堂内容，还应该在教学方法上做出变化。兴趣是最好的老师，只有通过提高学生的学习兴趣，才能改善教学效果。提高兴趣的方法很多，提问法、故事法、幽默风趣的语言教学以及课件制作等等。从课件制作方面来看，可以通过多媒体的声音、图象、色彩、动画等丰富教学形式，不仅扩大每节课的知识容量，而且加强了学生的感官刺激，提高学习兴趣，维持长久记忆，这也是现代化教育必须注重的。如，讲授七类铁碳合金结晶过程，就可以采用多媒体技术，形象的动画使得复杂枯燥的理论知识变得形象生动，一目了然，内容知识得以扩充，仿真效果逼真，极大地提高了学生学习的积极性。教师备课应即时更新自己的教学内容，查阅最新书籍，上网下载最新视频，丰富教学内容，使课件更加形象生动，吸引学生的注意力。这是一个精心的准备和长期的经验积累的过程，才能够提高学生的学习兴趣。改革教学方法就要求强调学生的主体地位和教师的主导地位，实现教师与学生的双向交流;要求教师提高自身驾驭课堂的能力，采用多样化的教学形式。自学是学习的重要方法，特别是对于理论性较强的“机械工程材料”课程的学习显得尤为重要，因此在该课程教学中提出了“自学式教学方法”。大学教学过程中，很多教师忽略了预习这个环节，作者认为，本课程教学一定要重视预习。

如，每次授课结束前，教师应当把本节课重难点和下节课讲授内容告诉学生，安排好学生的复习和预习，并要求写学结和疑问(记入平时成绩);下次上课检查学生复习情况，重点讲授预习内容，还要答疑解惑。通过几年的教学实践发现，该方法效果良好，培养了学生主动获取知识的能力。从长远来看，对学生掌握知识很有帮助，可以融会贯通，学以致用，使学生考试不再依靠复习题和考试范围。“自学式教学方法”还应在教师的引导下完成创新的过程。如讲述各种零件的热处理工艺时，教师可以结合习题或以工厂具体零件为例，要求学生课后查阅资料，分析零件有何用途，有何加工工艺，需要何种性能，性能对应何种组织。课上教师给予必要指导，学生就可以轻松地根据所学知识制订出热处理工艺。这有利于调动学生的积极性，也有助于学生将所学知识综合运用。通过教师的引导，利用各种资源和途径，学会解决问题，完成一个创新的过程。“自学式教学方法”还应该教会学生学习方法，避免盲目，少走弯路。教师适时给学生提供线索和指导，为学生罗列一下主要的参考书籍、中外文专业期刊、网站，要求学生主动去获取知识，培养学生独立完成检索获取知识的能力，也是新世纪人才所必须具备的能力。

随着计算机和网络的普及，学生大部分知识和信息可以从网络上获取，他们也乐意使用计算机学习。作者在教学过程中重视使用网络教学，对教学起到了很大的帮助。一方面布置课题，学生通过网络知识，自由发挥，完成作业或者论文，相比较枯燥的课堂教学，通过计算机的学习，学生的积极性很高。另一方面，作者和所授课班级建立QQ群，也可以使用微信或者其他联系方式。QQ联系拉近了教师和学生的关系，增进了感情，教师可以随时掌握学生的学习动态，学生也可以随时掌握教师的教学动态。学生随时回答教师的问题，教师随时解决学生的问题，极大提高了教师和学生的积极性。教师可以清楚地掌握学生的平时表现和学习情况，可以做到有的放矢，个别辅导。有了感情，学生可以把教师当做朋友，大家能够畅所欲言，对于顺利教学、提高效率起到了极大的帮助。“机械工程材料”理论内容实践性强，教师讲授中应将理论内容向实践内容转化，增强学生理论联系实践的观念。教师还应充分利用现有资源，如实验室、金工实习场地和企业等，带领学生去参观去实践，引导他们走进自己的研究课题，让学生动手，主动去发现问题和解决问题，从科学体系上对工程材料所有知识进行融会贯通。通过多年的经验得出:要想学好工程材料，听一天理论课不如去实践1h。

3考核方法的优化

对于课程的考核，教师更要开拓进取、与时俱进，从以知识为本位向以能力为本位转变。要求学生具有扎实的专业技能的同时，还应具有一定的适应性、解决问题的能力、创新精神和实践能力。这也是任何教师必须注重的。考核方式可以有很多种，如常见的卷面考试、写论文、实验室操作、课堂提问等。无论那种方式都必须注重能力的提高。考核结果一定要具有反馈性，教师可通过考核结果进行分析，及时纠正教学过程中的偏差和不足，及时调整教学内容和教学方法。随着教学方法的不断优化，相应的考核方式也必须调整，本课程的考核方法一直采用“分数+平时成绩+实践成绩”。“试卷分数”用于检验学生对知识的掌握程度，应避免过多的死记硬背内容，注重知识的理解创新，增加主观题，提高学生综合运用的能力。“平时成绩”灵活性较大，主要考核学生的学习态度和学习积极性，可以从听课效率、学习态度、平时预习复习情况、课堂作业和网络互动等方面来检验。“实践成绩”用来检验学生的动手能力和主动获取知识的能力。教师也应提高工作的积极性，严格进行每一环节的考核，真正达到考核目标的要求，并做到客观公正。

4结语

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论文摘要:高速切削技术是机械制造业发展的必然趋势,其应用将大幅度地提高加工效率和加工质量。高速切削技术不仅涉及到高速切削加工工艺及高速切削机理,而且包括高速切削所用的刀具、机床等诸多因素。本文着重介绍了高速切削各相关技术的研究动态,并对高速切削技术的应用前景进行了展望。

一、 高速加工的技术优势

高速加工在切削原理上是对传统切削认识的突破。据资料介绍,在国外的高速加工试验中已经证实,当切削速度超过一定值(v=600m/min)后,切削速度再增高,切削温度反而降低,在切削过程中产生的热量进入切削并从工件处被带走。试验条件下的测试证明了在大多数应用情况下,切削时工件温度的上升不会超过3℃。相应地,在已给定的金属切除率下,当切削速度超过某一数值之后,实际切削力会近似保持不变。

经过理想的高速加工后,切屑变形及其收缩加工的实现与应用对航空制造业有着重要的意义。高速加工自身必须是一个各相关要素相互协调的系统,是多项先进技术的综合应用,为此机床厂商应进行大力的开发研制,推出与高速加工相关的新技术设备。

二、 数控高速加工的发展现状

实用的高速加工技术跟随引进的先进数控自动生产线、刀具(工具)、数控机床(设备),在机械制造业得到广泛应用,相应的管理模式、技术、理念随之融入企业。在我国航天、航空、汽轮机、模具等行业,程度不同地应用了高速加工技术,其间的差距在于国家对该行业投入资金、引进政策等支持的多少,以及企业家们对高速加工系统技术认识的深浅。相对于汽车制造业而言,这类机械制造行业基本上是属于工艺离散型制造业。其高速加工技术主要表征在对高速数控机床与刀具技术的应用上。目前国内已引进的加工中心、数控镗、铣床主轴转速一般≤8 000r/min(极少有12 000r/min),快进速度≤40m/min。对铸铝、锻铝合金体、高强度铸铁和结构钢件,多采用超细硬质合金、涂层硬质合金刀具材料和标准结构的各类刀具加工。超硬刀具材料及专用结构刀具应用还较少,加之机床主轴转速偏低,一般不能进入高速切削领域。以铣削加工为例,这些行业加工铝合金工件:切削速度<1 000m/min,进给速度<15m/min,每齿进刀量<0.35mm。车削:切削速度<700m/min。铣削铸铁、结构钢(含不锈钢)工件:切削速度<500m/min,进给速度<10m/min,每齿进刀量<0.3mm。上述行业中,数控设备利用率仅为25%左右。预计“十五”期间,上述行业将会在应用高速加工技术方面发生跳跃式的进步与发展。

三、 数控高速加工机床的关键技术

高速机床是实现高速切削加工的前提和关键。具有高精度的高转速主轴,具有控制精度高的高轴向进给速度和进给加速度的轴向进给系统,又是高速机床的关键所在。分述如下:

1. 高速主轴

高速主轴是高速切削最关键零件之一。目前主轴转速在10 000～20 000 r/ min的加工中心越来越普及,转速高达100 000 r/ min、200 000 r/ min、250 000 r/ min的实用高速主轴也正在研制开发中。高速主轴转速极高,主轴零件在离心力作用下产生振动和变形,高速运转摩擦和大功率内装电机产生的热会引起高温和变形,所以必须严格控制。为此对高速主轴提出如下性能要求:(1)高转速和高转速范围;(2)足够的刚性和较高的回转精度;(3)良好的热稳定性;(4)大功率;(5)先进的和冷却系统;(6)可靠的主轴监测系统。

2. 快速进给系统

高速切削时,为了保持刀具每齿进给量基本不变,随着主轴转速的提高,进给速度也必须大幅度地提高。目前高速切削进给速度已高达50m/min～120m/min,要实现并准确控制这样的进给速度对机床导轨、滚珠丝杠、伺服系统、工作台结构等提出了新的要求。而且,由于机床上直线运动行程一般较短,高速加工机床必须实现较高的进给加减速才有意义。为了适应进给运动高速化的要求,在高速加工机床上主要采用如下措施:(1)采用新型直线滚动导轨,直线滚动导轨中球轴承与钢导轨之间接触面积很小,其摩擦系数仅为槽式导轨的1/ 20左右,而且使用直线滚动导轨后,“爬行”现象可大大减少;(2)高速进给机构采用小螺距大尺寸高质量滚珠丝杠或粗螺距多头滚珠丝杠,其目的是在不降低精度的前提下获得较高的进给速度和进给加减速度;(3)高速进给伺服系统已发展为数字化、智能化和软件化,高速切削机床己开始采用全数字交流伺服电机和控制技术;(4)为了尽量减少工作台重量但又不损失刚度,高速进给机构通常采用碳纤维增强复合材料;(5)为提高进给速度,更先进、更高速的直线电机己经发展起来。直线电机消除了机械传动系统的间隙、弹性变形等问题,减少了传动摩擦力,几乎没有反向间隙。直线电机具有高加、减速特性,加速度可达2g,为传统驱动装置的10～20倍,进给速度为传统的4～5倍,采用直线电机驱动,具有单位面积推力大、易产生高速运动、机械结构不需要维护等明显优点。

3. 高速切削刀具技术

(1)刀具材料。高速切削加工要求刀具材料与被加工材料的化学亲合力要小,并具有优异的机械性能和热稳定性,抗冲击、耐磨损。目前在高速切削中常用的刀具材料有单涂层或多涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼(cbn)、聚晶金刚石等。

(2)高速切削刀具结构。高转速引起的离心力在高速切削中会使抗弯强度和断裂韧性都较低的刀片发生断裂,除损伤工件外,对操作者和机床会带来危险。因此,高速切削刀具除了满足静平衡外还必须满足动平衡要求。动平衡一般对小直径刀具要求不严,对大直径刀具或盘类刀具要求严格。外伸较长的刀具,必须进行动平衡。另外需要对刀具、夹头、主轴等每个元件单独进行平衡,还要对刀具与夹头组合体进行平衡。最后,将刀具连同主轴一起进行平衡。但目前还没有统一的平衡标准,对iso1940-1标准中的平衡质量g值为平衡标准也有不同的看法,有的企业以g1为标准(所谓g1,即刀具在10 000r/min回转时,回转轴与刀具中心轴线之间只允许相差1lm),有的以g215为标准。

(3)高速切削刀具几何参数。高速切削刀具刀刃的形状正向着高刚性、复合化、多刃化和表面超精加工方向发展。刀具几何参数对加工质量、刀具耐用度有很大的影响,一般高速切削刀具的前角平均比传统加工刀具小10b,后角约大5b～8b。为防止刀尖处的热磨损,主、副切削刃连接处应采用修圆刀尖或倒角刀尖,以增大刀尖角,加大刀尖附近刃区切削刃的长度,提高刀具刚性和减少刀刃破损的概率。

(4)高速切削刀柄系统。加工中心主轴与刀具的连接大多采用7b24锥度的单面夹紧刀柄系统,iso、cat、din、bt等都属此类。用在高速切削加工时,这类系统出现了许多问题,主要表现为:刚性不足、atc(自动换刀)的重复精度不稳定、受离心力作用的影响较大、刀柄锥度大,不利于快速换刀及机床的小型化。针对这些问题,为提高刀具与机床主轴的连接刚性和装夹精度,适应高速切削加工技术发展的需要,相继开发了刀柄与主轴内孔锥面和端面同时贴紧的两面定位的刀柄。两面定位刀柄主要有两大类:一类是对现有7b24锥度刀柄进行的改进性设计,如big-plus、wsu、absc等系统;另一类是采用新思路设计的1b10中空短锥刀柄系统,有德国开发的hsk、美国开发的km及日本开发的nc5等几种形式。

4. 高速切削工艺

高速切削具有加工效率高、加工精度高、单件加工成本低等优点。高速加工和传统加工工艺有所不同,传统加工认为,高效率来自低转速、大切深、缓进给、单行程,而在高速加工中,高转速、中切深、快进给、多行程则更为有利。高速切削作为一种新的切削方式,目前尚没有完整的加工参数表可供选择,也没有较多的加工实例可供参考,还没有建立起实用化的高速切削数据库,在高速加工的工艺参数优化方面,也还需要做大量的工作。高速切削nc编程需要对标准的操作规程加以修改。零件程序要求精确并必须保证切削负荷稳定。多数cnc软件中的自动编程都还不能满足高速切削加工的要求,需要由人工编程加以补充。应该采用一种全新的编程方式,使切削数据适合高速主轴的功率特性曲线。目前, cimatron、mastercam、ug、pro/e等cam软件,都已添加了适合于高速切削的编程模块。

5. 高速机床的床身、立柱和工作台

通过计算机辅助工程的方法,特别是用有限元进行优化设计,能获得减轻重量、提高刚度的床身和工作台。

四、 结语

高速加工技术是现代先进制造技术之一,其产生是市场经济全球化和各种先进技术发展的综合结果。在此背景下,高速加工技术应运而生,逐步发展成为综合性系统工程技术,并得到越来越广泛的应用。高速加工的巨大吸引力在于实现高速加工的同时,保证了高速加工精度。航空航天、汽车及模具制造业对高速加工的认同与强烈要求,推动着高速加工技术在国际上的发展。

参考文献:

[1]宾鸿赞.加工过程数控[m].武汉:华中科技大学出版社,2004.

篇9

我国在经历了改革开放三十余年的发展壮大后，用人单位对人才的辨识能力越来越强，要求也越来越苛刻，许多单位招聘人才的原则已从饥不择食转变成宁缺毋滥。各个岗位对毕业生就读的大学的要求也越来越高，一所大学所具备的声誉会为其毕业生的就业带来相当大的影响，同时毕业生的实力、学习能力以及是否具有扎实的专业基础也影响着学校的声誉和后来毕业生的就业。

高校实行扩招以后，“宽进严出”的人才培养模式开始被我国各级教育工作者认同，纷纷提出：“‘宽进严出’的人才培养模式是我国高等教育发展形势的需要[1]”，“‘宽进严出’的高教潮流引出的新的高教模式是一种具有显著的对以往高教思想超越性质的教育模式[2]”，“如果未能实施‘宽进严出’，会使学校的声誉降低，导致毕业生竞争力降低[3]”。“宽进严出”的人才培养模式主要以欧美国家的高等学校为代表。与“严进宽出”相比较，其主要特点是：“入口”阶段，宽松的入学政策，放宽适龄青年进入大学的比例和不同层次人员的入学率，入学模式进一步放宽。就培养过程和方式而言表现为灵活多样的培养方式和严而有序的培养过程，学生在校期间享有充分自由选择学习的权利，如自由选择专业、自由选择课程、自由选择教师、自由选择学习年限等。严格的“出口”，主要是高标准、高质量的毕业生资格审定。

“宽进严出”的人才培养模式要求各高校对毕业生所具备的能力提出更高的要求，同时也是对高校教学质量以及教学理念和方法的一个考验。针对这一高教潮流特点，以我校冶金专业教学为例，探讨高校教育中工科教学在应对“宽进严出”潮流时采取有效的教学方法及教学原则：结合行业动态强化专业基础课、提高实践教学比例培养综合分析能力、以科研课题引导毕业论文等。

一、结合行业动态强化专业基础课

课堂教学是专业课学习的基础，实践运用能力的培养必须在有一定专业知识和素养的基础上才能进行。专业课课堂教学中教师可发挥其主导作用，采取以下教学方法，并时时注重结合行业动态、企业要求等进行教学，引导学生进行自我学习能力、创新能力的培养。

（一）注重多媒体的主动性使用

多媒体教学集文本、图形图像、声音、动画和视频等为一体，具有丰富的表现力，可提高教学的深度和广度，增加学生学习的积极性，但多媒体教学在形式上和功能上也有其自身的局限性。比如，其内容相对固定，在课堂上难以作随机应变式的调整等。在课堂教学中，教师若机械地运用多媒体、以多媒体课件的内容为讲课内容，课堂上完全“复述”课件，则很容易打消学习主动性，使学生形成课后依赖课件学习的习惯。因此，教师主动地使用多媒体进行教学，明确教师的“主导地位”和多媒体的“辅助地位”，同时注重课件内容的“实用性”和“时代性”，能更好地提高学生学习专业知识的积极性，为进一步培养创新能力打好基础。

（二）“三式”教学方法的运用

“三式”教学方法是指教师在课堂教学中广泛采用启发式、讨论式、自学式等新的教学方法，提高学生的参与意识，激励学生主动思考、积极创新。改变传统的单纯师傅带徒弟的教学，有意识地采用各种手段开发学生创造性思维。例如，在刚开始学习冶金专业课时，教师注意创造开放性的问题情境，提出有递进台阶的问题，例如“针对提高钢铁材料的耐磨性，从热处理和添加合金元素的方面能采取哪些有效的方法”，引导学生进行思考、猜测，通过尝试、讨论、合作的学习方法，使学生能够从不同的角度思考问题，分析问题。教师主动运用“三式”教学方法，能使学生在学习中敢于大胆尝试，大胆创新。

（三）课堂中穿插工作现场情景

在课堂上穿插工作现场情景打破时空界限，使教师授课与实际工作紧密结合，学生与实际工作直接接触。在课堂上，一方面可以通过现场播放录像，另一方面可以通过网络进行实时观看。以钢的热处理为例，教师提前将热处理过程录制下来，在课堂上展示录像，并给予相应具体、深入的讲解，使学生对热处理过程能够更容易理解和掌握。教师也可以利用教室内部的网络设施向学生讲解现场工作情况。这样与现场生产实际结合的讲解，能很好地激发学生的学习主动性，教师针对录像等提出问题，也能很好地启发学生进行思考，进而培养创新思维。

（四）充分使用学校图书馆电子图书资源

由于学生的纸质参考资料数目有限，给学生的查阅工作带来很大的不便，所以教师根据教学内容，按照一个或几个章节从规范、手册等资料中整理出相关内容，做成电子图书补充给学生，或规定查询内容，要求学生从学校电子图书馆查询下载相关文献进行阅览，这样就为学生的学习提供了很大的方便，有效地提高了学生学习的主观能动性，开阔了学生的专业知识面，达到较好的教学效果，也极大地节约教学资源。

二、提高专业实践教学比例培养综合分析能力

实践教学是以培养学生动手能力、工程意识、创新能力为主要目的，为了达到更好的教学效果，在实践教学中采取多种技术、方法和手段。例如，冶金专业教学在实践教学时，应大幅度提高关于材料组织与性能检验的实验，一方面不仅可以训练学生分析终端产品材料的性能，另一方面可使学生提前感受企业质检部门的工作，利于学生对毕业后的工作有一定了解。

（一）提高实验课程质量

实验课程存在的问题有：第一，实验内容缺乏新颖及创新性，实验讲义跟不上科技和社会的发展；第二，实验指导方法陈旧，多以教师讲解为主，很多学生在做实验的时候“依葫芦画瓢”。这些问题在很大程度上阻碍了学生创新能力的发挥。因此，可从两方面提高实验课程质量：第一，将教师科研与实验内容结合起来，从科研任务中取分支作为学生的实验任务，既可使学生了解现代科研动态，得出实验数据，又可分担教师科研负担。例如材料科学方面，本科学生实验增加了做功能薄膜研究，测量薄膜电学性能，霍尔效应等实验；第二，实验过程中，教师仅作为指导者，有意识培养学生创新能力，杜绝相互抄袭现象。

（二）金工实习转化理论知识

金工实习是一门重要的实践课（一般在大二上学期），它要求学生在实习中认识各种类型的机械设备和了解加工方法，使他们能够把自己在课堂上学到的理论知识转化为实际操作的工作能力，掌握处理实际问题的基本方法。通过金工实习，能促进学生所学知识的转化和拓展，提高大学生动手能力，开发其创造力。专业老师参与其中，鼓励和培养学生挖掘知识的深度和提高实践的兴趣，让学生懂得书本的专业知识必然要与实践结合。

（三）创新实验作为必修课

在完成专业课基础学习之后（一般在大三下学期），教师根据专业课的主要知识、特点和学生对知识的掌握程度及自身的科研项目和研究方向，提出数个有关自身科研的实验项目作为创新实验的课题，让学生根据自身对课程知识偏好选择实验项目，并规定为必修学分完成。通过教师的正确引导，可调动学生的学习积极性，开发学生的创新潜力，使学生处于学习的主动状态，从而大大增强学生思维能力和创造能力。例如，在设计综合性实验时，有的材料学老师鼓励同学用GCr15制备成轴，而非制备成传统的轴承，让同学查阅资料后提交开题报告，写明制备工艺及流程，经老师批准后进行实验。

（四）安排学生接触实际工作

安排学生参观一些工作现场、施工现场，使学生直观地了解本专业的工作性质，这样既丰富了学生的实际经验，又提高了学生的学习兴趣。如果条件不具备，教师也可以使用多媒体播放相关的影音资料，同样也能起到良好的教学效果。

（五）聘请工程技术人员作指导

学校可以聘请当地专业设计院、施工单位等经验丰富的工程技术人员作为指导教师，以弥补高校教师实际工程经验较少的缺陷，引导学生从实际工程的角度思考问题、解决问题。

三、科研课题引导毕业论文

以冶金行业为例，工科毕业论文是大学阶段最能培养学生综合能力、提高学生实力以及直接影响毕业生毕业去向的培养阶段，同时也在一定程度上反映了学校的综合实力和教学质量。

我校冶金专业始终遵循用教师科研课题引导学生毕业论文实验及撰写的原则，培养学生综合实力。教师科研项目的方向在一定程度上反映了行业内的动态和发展方向，大部门是热门项目，学生根据教师科研项目选取一定的分支进行毕业论文实验能很好地了解行业走向，深入此项目研究对毕业后工作相关内容也能及时上手，更受企业欢迎。

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论文摘要：校企合作是应用型本科高校发展的重要路径之一，分析了校企合作的相互作用机理、应用型本科院校校企合作培养模式存在的问题，结合南京工程学院材料成型及控制工程专业应用型人才培养模式的特色，从课程设计、课程设计、技术培训和实践教学与理论教学相结合等三方面出发，探索和研究本专业培养模式。

论文关键词：校企合作；应用型人才；培养模式

近十几年来，随着我国高等教育规模的不断扩大，为了满足国家建设和经济发展的需要，应对社会对高等教育日益增长的需求，国家新建了一大批本科院校。南京工程学院正是在这样的大环境中成长和发展起来的。我们这一类学校的办学方向不同于学术型大学（“985”或“211”大学），而是直接为本地的行业和企业服务，学以致用，为地方企事业单位提供应用型人才，促进本地区社会经济发展。因此，校企合作是实现该类学校培养应用型创新人才目标的关键。国家从政策层面反复强调校企合作，我们学校也在积极探索校企合作的模式，以解决由于校企合作过于程式化、合作不深入而造成大学生一次就业率较低的现实问题。本文从理论教学和实践教学改革出发，探讨基于校企合作下南京工程学院材料成型及控制工程专业应用型人才的培养模式。

一、校企合作的相互作用机理

校企合作既有利于人才培养，也促进了科学研究，更是服务社会的主要内容。但不同类型的高校对于三大职能的侧重不同，对国家竞争实力的贡献不同，因此校企合作的重点也不同。比较而言，学术型大学更加侧重于科学研究，校企合作的重点在研究领域：与企业合作进行科技研发、研究成果的资本化及其向生产要素的转化；高职高专院校侧重于教学职能即培养技术型的人才，服务社会的职能主要通过开展职前职后培训来实现，其校企合作侧重于教学过程。这类合作的目的是增加高职学校人才培养的社会适应性，满足国家在经济结构转型中对于技术人才的需要；应用型本科院校居于两者之间，既重视实践教学又要加强应用性科学研究，其服务社会的职能通过为企业提供技术指导、咨询以及应用性研究成果等方式实现。校企合作一方面重在学校为企业提供技术服务，另一方面在于企业为学校提供实践教学的条件。基于校企合作的应用型人才培养涉及高校与企业两个层面，两者相互影响、相互促进，密不可分。对于校企合作的相互作用机理，国内外有一定的研究。

校企合作培养人才的模式实际上就是把企业纳入人才培养的要素体系中来，引入到培养的全过程，形成由学校、企业共同参与的人才培养格局中来，进而改变传统以学科体系为特征的课堂教学为课堂教学、企业实践相结合的人才培养格局，改变传统培养模式的双要素为校企合作培养人才模式的三要素。校企合作的原动力就在于寻求共同发展，实现互利双赢，这也是他们合作的切合点所在。只有深化校企合作，才能实现资源共享，优势互补，才能保证高技能人才培养质量，实现学校与企业的“双赢”。

二、应用型本科院校校企合作培养模式存在的问题

1.企业合作开展的实习实训不能满足应用型人才培养的要求

目前，所有的应用型高校注重对学生的实习实训培养，与地方企业建立起一批实习实训基地，但是，有部分的实习实训基地徒有虚名，不能满足应用型人才的培养需要。

2.校企合作建立的工程中心未能立足于培养应用型人才

高校与企业所建立的工程中心的目的是将企业的项目或者实用高新技术，例如专业软件学习与开发等，带进学校，学生参与，培养实用新型的应用型人才。部分的工程中心是部分老师参与横向项目为主要目的，学生参与很少；所建立的计算机模拟中心，实际上与企业联系不紧密，学生不能学以致用。

3.校企合作建立的实习实训基地缺乏创新性，合作深度不够

经过几届学生的实习训练之后，部分的技术更新和产品转化情况已经发生改变，部分企业或者学校拘泥于合作形式，不谋求实习岗位的更新；校企合作的内容常常局限于实训基地的建立，实习方式也常局限于工作任务的需要，没有形成一套有机融合的机制，这样势必造成合作形式单一。另外，考虑到企业自身利益，多数企业只提供单一并且较为低端的实习岗位，达不到预期的效果。

4.企业参与的积极性不高

在校企关系建立的过程中，多数高校为谋求发展主动向企业寻求合作，而企业往往仅为提升自身内涵，双方合作的原动力不足，企业积极性不高。

三、材料成型专业应用型人才培养模式

南京工程学院是一所以工学为主的高等工程应用型本科院校，学科专业涵盖工学、经济学、管理学、文学、理学、法学等。学校遵循高等教育发展规律，着力发展应用型本科教育，不断深化教育教学改革，努力推进产学研相结合，形成了“学以致用”的办学理念和校企合作、产学研相融、注重实践的应用型本科人才培养的鲜明特色。材料成型及控制工程（铸造方向）是江苏省高校特色专业，以冶金、化工、机械、交通运输等领域的企业和研究机构从事材料生产和材料加工方面的技术研究、产品设计及研发、生产管理等方面工作。具体的培养模式有以下几方面：

1.合理的课程设置和教学改革

本专业培养的学生主要的就业方向是面对江苏省以及长三角地区的铸造及相关行业。因此，在理论教学课程设置上紧紧围绕专业方向，既要重视理论基础又要突出培养应用型人才的特点。专业基础课程方面，分别开设工程力学、理论力学、材料力学、材料科学基础、材料成型原理等材料科学方面的主干课程，强化学生的理论知识；专业课方面，开设与铸造专业相关的课程。包括CAD/CAM技术、金属液态成型工艺、特种铸造技术和铸造合金及熔炼等。通过这些课程的学习，学生具有相当强的专业知识，为后期的生产实践、实习实训以及专业技术认证培训打下良好的基础。

针对课程特点，合理增减教学内容，改革教学方法和手段，改变传统的教学模式，以能力培养为重点，夯实专业知识。具体的做法如下：

（1）合理选择教学内容和教材。针对本专业的培养目标开设必要的专业课程，结合前届学生的学习掌握情况和毕业就业的方向、去向、工作岗位，对课程的教学大纲和授课计划进行合理调整；选择适合本专业的教材，或者选用本教研室自行编写的教材，例如材料成型基础、压铸模工艺设计等课程，对学生进行授课，上课教师对授课内容熟练，做到了有的放矢。

（2）适当改革教学方法和手段，培养学生的学习兴趣。目前高校广泛采用多媒体教学。多媒体的教学质量存在一定的争议，多媒体可以提供大量的知识信息，但是过分依赖多媒体教学，学生会产生疲劳状况，并且接受大量的信息难以消化，造成学生跟不上老师讲课速度和思路，最终会导致学生的学习兴趣下降，因此，具体的做法是以多媒体为主，主要进行图片、图表和视频教学，既生动又方便，以板书为辅，主要是课程的标题、提纲和重点知识。

2.课程设计和技术培训

材料成型及控制工程（铸造方向）的一大特色就是合理设置课程设计和实用技能培训，为学生参与校企合作提供前期的专业准备工作，这些教学和培训环节包括金工实习、压铸模设计、合金设计与熔炼、CAD/CAM技术培训和铸造工程师认证培训等。在这些教学环节中，学生在课堂上对实践内容有了系统的了解和训练，为接下来的实习实训打下良好的基础，避免了进入企业后一问三不知和盲目、机械地完成实习任务。另外，与国家铸造协会合作，联合开展国际铸造工程师培训和认证工作，本着学生自愿和合理宣传、引导的原则，组织毕业班学生进行实际培训，为学生在本专业学习提供最后一项资格证书，为今后在工作岗位上的发展打下良好的基础。因此，学生参与培训的积极性很高，成型081班于2011年12开始进行报名培训，全班43人全部参加，并且顺利拿到了铸造工程师初级证书，部分学生在找工作中该证书起到了一定作用。

3.实践教学与理论教学相结合

应用型人才培养的关键环节在于实践教学。学生上大学问的最多的问题是今后该专业的就业方向是什么，实践教学很好地回答了这些疑问。南京工程学院材料工程学院重视与行业、企业联系，在培养模式中强化实践教学是另一大特色。建设并签订了二十多个校外实习基地，与企业共建了“江苏省精密高速模具工程技术研究中心”、“江苏省小节距工业链条工程技术研究中心”、“南京市铸造工程技术产学研基地”等多个产学研基地。与材料成型及控制工程（铸造方向）相关的实习基地包括：南京航天晨光艺术铸造公司、南京尼玛克公司、东骏机械等近十家。这些企业和本专业的学习、就业有着密切关系，这些企业为本专业提供的实习实训所有的专业技能训练，包括艺术铸造、精密铝合金压铸技术、熔模铸造、树脂砂造型与铸造、消失模铸造、压铸模设计及压铸技术等。学院与这些企业建立稳定的合作关系，专业老师可以为这些企业提供技术咨询，以横向课题的形式进行联合技术攻关；企业为学生提供实习和工作场地，例如成型081班在企业实习一个月完全掌握熔模铸造镍合金叶片的制造技术；在南京尼玛克实习期间，成型081班三名学生和企业达成就业协议；在南京晨光艺术铸造，2007级三名学生毕业后参加工作，并为成型081班学生做实习的导师，与该企业主管人事的领导交流后，先后有15名学生表达了愿意服务于该企业的意愿。

在实习实训中，结合本专业的专业知识，实际进行操作，使所学的材料力学、材料科学基础、金属熔炼、压铸模设计等理论知识得以应用，强化理论的同时激发了学生学习的兴趣，让这些实习基地大大发挥了其作用，学生受益匪浅；学生和老师以课题形式合作，深化了校企合作的模式，使校企合作具有了创新性和发展活力；学校为这些企业提供有实践经验的毕业生，很好地服务于企业，大大提高了企业参与的积极性。