发布时间:2023-01-13 10:16:57
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的机械制造技术论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
航空发动机技术的发展很大程度上取决于我国制造技术的发展,与国外先进国家相比,我国航空发动机制造技术还比较落后,尤其是在加工工艺上,由于航空发动机的零部件结构复杂、数量比较多,再加上发动机工作的环境比较恶劣,导致航空发动机在制造过程中存在大量的能源消耗等问题,以对发动机零件的切割技术为例,目前航空发动机的切割主要是依靠编程人员的经验选取切削参数等加工信息,这样导致切削用量选择保守、不规范,进而出现加工出来的零部件不能满足发动机的工作要求,从而产生了大量的废弃零部件,造成资源的浪费。因此实施绿色制造对提高航空发动机制造水平,减少制造过程中的报废具有重要的意义。
2基于绿色制造的航空发动机制造
工艺由于航空发动机制造过程中出现资源浪费等现象,亟待提高制造技术手段,更大范围地采用现阶段各类成熟的先进制造技术。主要体现在:
2.1采取资源节约型工艺技术采取资源节约型工艺技术是目前航空发动机制造技术的主要发展趋势,传统的加工技术以消耗不可再生金属材料的时代已经不能适应现代航空事业发展的要求,当前高性能航空发动机采用了大量的新型结构件,由于毛坯结构的变化,其制坯方法也发生了重大变化。精铸件、精锻件、单晶和定向凝固精铸件毛坯将取代传统的大余量毛坯。传统意义的锻件将由77%降至33%,精铸件由18%增至44%以上,粉末冶金件由3%增至8%,复合材料构件由4%增至15%。
2.2降低能耗型工艺技术在航空发动机生产过程中,需要消耗大量的自然资源,随着自然资源的日益紧张,积极采取低能耗工艺技术是发展现代航空技术的重要内容。降低能耗工艺技术主要包括:一是在发动机生产技术上实施节能措施。比如改善发动机的风扇工作性能参数、提高发动机的工作效率等。二是从生产工艺方面入手,改变传统的生产工艺,加大节能型生产工艺技术的应用。三是积极利用先进的生产材料,比如当前我国的飞机发动机采用了高温合金材料,国内GH4169合金主要采用两联工艺(VIM+VAR)生产,棒材采用快速水压机开坯生产,盘锻件采用快速水压机自由锻制坯,在锤或水压机上采用包套模锻工艺或在等温数控液压机上采用近等温锻工艺生产。四是优化发动机生产的管理技术。通过强化加工过程的管理,提高工作效率,避免出现人为因素的失误而导致的资源浪费现象。例如在生产加工发动机零部件时一定要按照规范的标准对机床参数进行设置,避免因为人为的粗心而导致的零部件出现报废。
2.3环境保护型工艺技术航空飞行器对环境污染严重,其主要体现在:一是巨大噪音,对人们的生活产生巨大的影响;二是废气污染,研究发现,航空器在飞行过程中产生的凝结尾迹会形成卷云(一种高空云),这种云会阻碍地球表面热辐射的散发,进而加剧全球气候变暖。因此需要采取具有高阻尼降噪性能、节能环保的新型材料,并从工艺角度避免切削加工的过程中造成的污染。
3选择绿色制造技术的切削液系统
在航空发动机零件制造过程中需要利用切削加工零部件,为提高切削的工作效率,往往会应用切削液,但是切削液的使用会对环境构成污染,同时在清除加工零件切削液时也会产生“二次污染”。同时应用切削液也会无形之中增加生产成本。因此采用减少切削液的使用、绿色切削液的选择、优化切削液系统以减少切削液的环境污染以及资源浪费等问题已成为绿色制造领域的研究热点之一。
3.1面向绿色制造的切削液供给系统一是采取对数量的喷嘴。传统的切削液供给主要是由单一的喷嘴装置实现,主要是通过喷嘴向刀具、工件的喷洒过滤之后返回到供液箱内,这样的喷洒模式需要消耗大量的切削液,如果采取一个喷嘴的话就需要保证切削液的容量,避免因为切削液容量的不足而产生切削温度过热的现象。采取多个喷嘴,可以实现切削量的使用效率,他们就能够更好地渗透到切削区,保证切削工作效率的最大化。二是通过外喷雾冷却方法。外部喷雾冷却方式就是通过雾喷装置将切削液以雾状的形式喷射到加工的零件上,从而降低加工过程中的温度,实践证明使用雾喷技术可以大大降低切削液的使用量,提高航空发动机制造、修理企业的经济效益。
3.2面向绿色制造技术的切削液选择切削液虽然能够大大提高切削工件的质量,但是如果不能合理的应用切削量,就会造成环境的污染,切削液对环境的污染主要表现在:一是对生态环境的影响。切削液一旦流入生态环境中,不仅会对水资源构成污染,也会影响土壤的成分。二是对人体身体健康的威胁。切削液中添加的某些成分对人体的影响是巨大的,一旦切削液被人所吸收产生的严重后果就是中毒。因此根据不同的加工工艺要求选择合适的切削液是节约发动机制造企业生产成本,降低对环境污染的有效措施。
3.3绿色切削液的开发与应用一是要积极地改善切削液的成分,根据航空发动机性能的要求,选择具有环保、可再生资源作为切削液的主要构成原料,比如在不影响发动机零件性能的基础上可以采取植物油作为切削液的主要成分。二是积极创新切削液的添加剂成分。比如开发研究硼酸酯类添加剂、钼酸盐系缓蚀剂、新型防腐杀菌剂等。三是开发传统切削液的替代品。传统的以油脂为主的切削液具有处理不方便,对环境影响大的缺陷,而液氮则具有挥发性,其在使用后能够快速的挥发,其不会产生任何的污染,而且液氮的制冷效果也要高于传统的切削液。
4面向绿色制造技术的机床和刀具系统
4.1面向绿色制造技术的机床设备随着航空发动机性能的不断提高,对制造航空发动机的机床设备要求也越来越严格,尤其是在高科技信息时代背景下,要求航空发动机的机床设备也要具备高端科技化技术:首先由于发动机的零部件原件的强度不断提高,因此需要切削机床必须有足够高的刚性,以此提高机床加工的工作效率。同时机床的冷却应采用喷雾、冷风或压缩空气。其次利用MQL技术对机床结构改进。实施MQL技术是提高机床排屑性能的重要技术。
4.2面向绿色制造技术的刀具技术首先要选择适合发动机零件加工的刀具。加工刀具的材质要符合加工零件材质的要求,要根据不同的加工原料采取相应的刀具,比如钨钻类适合用于加工铸铁、有色金属等短切屑的工件。而钨钴钛类由于存在少量硬度更高而韧性稍逊的钛化物,更合适加工钢件等长切屑的工件。同样刀具的不同涂层材质对加工原料的影响也是不同的,例如氮化钛涂层可增加刀具表面的硬度和耐磨性,降低摩擦系数,减少积屑瘤的产生,延长刀具寿命。其次加强废旧硬质合金刀片再利用。提高废弃刀具的回收利用是降低生产成本,提高企业经济效益的重要手段。最后,研制适合干切削加工的刀具材料。由于速干式切割的过程中会产生大量的热能,大大降低刀具的使用寿命,因此刀具要具有耐高温性、耐磨性、高强度和高冲击韧性。当然对刀具表面进行涂层处理实际上也会产生很好的效果,通过涂抹可以在刀具与零件加工过程中形成一种隔热层,进而有效避免刀具因为受热而出现磨损较大的现象出现。
5结束语
机械制造是直观来讲通过机械来制造成品,通过对原材料实施加工、包装处理、冷热处理、检验产品以及实施运输的整个过程。而且从我国这方面技术水平发展的实际情况来看,在企业规模与生产实力发展水平方面还处于世界先进前列,但是我们现在所制造出来的机械成品大部分都是技术含量不够高,属于中档与抵挡行列的机械成品,至于在知识产权品牌这个方面更显得比较落后,而且从目前发展的情况来看比较滞后。
目前我国机械制造行业有一个比较严重的问题:我国的机械制造产品针对外国的技术在需求方面比较高。例如:大部分消费者购买了国产机械产品过后,会发现虽然是国内机械产品,但是很多关键部位却需要国外的机械技术才能加以完成,这样的问题长时间以来就会让国内的消费者产生一种比较“畸形”的消费观念:会非常肯定的认为进口机械产品的质量一定好于国内机械产品的质量。因此,我国机械制造行业必须面对这些问题,面临这样重大的挑战,需要更加重视机械产品的生产能力与生产质量,逐步提升机械制造过程中的科技含量。从而在未来的时间,从质量方面来改善人们对于国产机械产品的偏激认识,不断增强国内机械制造行业的竞争势力,才能更好的立足于现代市场竞争的环境之中。
二、机械制造自动化
利用主控器来输入相关的数据与编码,从而来对机械进行操作来代替一些人工无法实现的速度,无法实现的制造精度,无法适应的复杂等等过程。将机械制造产品的达标率提高,在一定程度上降低了工作的难度,缩短了生产时间,是目前现代化工业生产的基本要求。
针对目前我国机械产业所存在的问题,若要改变现状,提升自身生产实力,最大限度的保障产品质量,将生产成本逐渐降低,对机械制造现代化技术的实现是我国机械制造行业的必然趋势。只有将机械自动化实现,才能真正提升自身的生产水平,才能顺应市场的需求,才能适应时代的发展。而且目前自动化极限的实现是数控技术的应用,也是推动传统机械制造产业向现代化机械制造产业过渡。
三、数控技术的分析
1.工业生产中的数控技术。在实际生产的操作过程中,需要先设计相关的程序编号,然后将这些程序编码输入到计算机中去,让计算机来进行自动控制的生产代替制造操作方面的动作。在实际的生产过程中,同时计算机也会检测到是否可能出现生产故障或者系统错误,然后制定出及时的改善措施,确保生产稳定进行。数控实际操作的过程中,也需要人工担任监督工作,从而不仅能更好的保障生产过程稳定而安全的运行,而且能提升生产效率,在出现突况的同时,还能及时的采取保护措施。因此,工业生产中融入数控技术不仅能更好的改善生产条件与环境,将工业生产行业所隐含的危险系数降低,还能节省更多的劳动力,缩减开支,提高产品生产效率,更好的保障了产品的质量。因为产品在生产的过程中是通过计算机进行控制操作的,所以众多产品之间不会出现传统工艺中较大差异的问题。
2.煤矿机械中的数控技术。我国煤矿行业具有一定的利润优势,采煤机械在这个因素的推动下得到了高速的发展,而且基于开采煤矿的环境存在一定的差异性,因此,机械的种类与先进设备在开发的过程中也不相同。通常一般的机械在进行生产的时候都是按小批量来的。由于开采机械的机壳是通过焊件的使用才制造毛培的。传统加工方式对于单件下料这个问题来讲是比较难的。利用数控技术进行控制切割,不仅能更好的完成采煤机械的叶片、滚筒等方面的处理工作,突破了传统的仿形法,让整个生产过程得到了优化。由此可见,在数控技术在采煤机械中使用的优势在于:利用数控技术制造采煤机械有助于将切割速度最大限度的提升,让锋利的叶片在等同的时间内,实现更多的采集目标。特别是实际操作过程中也突破传统的机械操作模式,大大降低了采煤行业的危险系数,促进了生产效率的提升。
3.汽车工业中的数控技术。随着社会经济的高速发展,汽车行业也得到了前所未有的发展,同时也注定了在汽车制造行业中,汽车部件装置的加工技术需要不断的改善来适应。在汽车行业中使用数控技术,不仅促进了复杂部件制造效率的提升,而且提升了我国汽车行业在国际竞争环境中的实力。最近几十年,汽车行业的发展突飞猛进,数控技术的诞生,提升了复杂零件制造的效率与质量。经过一系列的整合可以告诉我们通过加强柔性生产,不仅能让汽车品种多元化,而且能高效生产中低批量的汽车,更好的满足现代社会的不断需求。同时,现代化汽车工业中必不可少的重要技术是将虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术,将这些技术运用到汽车工业中才能使其行业得到质的突破。
1.可以使抽象的教学内容更加形象、直观地表现出来多媒体技术在课堂教学中的使用,主要是把信息实施合理的共享,促进教学内容表现形式的增加,有效地实现教学直观性。教师在对较抽象的理论知识进行讲解时,单一的语言表达很难达到令人满意的教学效果,对于一些与现实有着密切联系的理论知识,教师只有通过实物展示或操作过程演示等方法来辅助,才能使教学更加生动形象,所要讲解的问题更加清晰明了,学生才能更好地理解并掌握教学重点。
2.有利于提高教学资源的利用率随着科学技术的飞速发展,机械制造专业知识也在发生着日新月异的变化,而目前教师的授课内容主要还是依赖于课本,而课本更新的速度远远跟不上科技发展的速度。教师只有通过使用多媒体技术教学,多种方式搜集最新的技术和知识,才能使教学内容与时代和科技发展接轨,学生学习的资源和范围才会得到拓展。同时,教师还可以通过网络技术实现各种学习资源共享,从而提高学生自主学习的动力。
二、在机械制造教学中多媒体技术的合理使用方案
1.利用多媒体动画演示促进学生更直观的感知工件的装夹和定位基准的选择是对机械制造工艺的基础知识了解的过程,对于学生来讲,实践的经验比较少,怎样保证学生对定位基准选择具有合理性,这就要求教师在实际的教学中,一定要让学生对工件正确装夹有准确的了解,而对这点的学习也恰恰是学生感到吃力的部分。因此,在实际的教学过程当中,教师可以运用多媒体技术制作简单的Flas,演示几种零件加工时的定位、装夹方式,使抽象的知识直观、形象化,从而促进学生对知识更好地掌握,激发学生学习的兴趣,提高学生的学习效率。
2.展示绘制模型促进学生对抽象概念的理解当前,许多零件的机械加工全部都是利用金属切削过程来实现的,理解刀具切削部分基本定义的过程,也是对金属实施切削的过程研究,然而此环节的内容十分抽象,可又是《机械制造技术》教学中的重点,如果仅仅依靠教师简单地在黑板上作图,对参数进行传统的讲解,学生理解起来很难。要想使教学效果增强,教师可使用PRO/E等三维绘图软件绘制模型,从多个角度向学生展示图形的剖切,从而有助于学生空间立体概念的建立,会收到良好的教学效果。
3.可选择教学录像播放的教学方法,促进学生更好地掌握操作流程在《机械制造技术》的讲授中,要求学生熟悉基本的机械加工方式和有关设备的结构功能,为了促进学生更好地了解这部分知识点,学校引入了相关的教学录像,录像内容包含现场的实际操作流程,并通过声音与图像的结合、图片与文字的结合等方式,对车、铣、刨、插、磨、钻、镗、齿轮加工等基本加工方法进行详细地介绍,把握好对应的机床结构、运动传动、工件装夹、刀具类型、加工特点、工艺范围等内容。因而,教师在教学中,可以利用多媒体对相关教学内容进行播放,使学生更加清楚地理解该部分内容。
伴随着经济的发展,机械制造在社会发展建设过程中的作用越来越明显。为了满足现代社会发展的实际需求,高职高专必须结合实际发展状况促进《机械制造技术》教学资源改革。现阶段高职高专的《机械制造技术》教学内容涉及领域非常广,主要包括:进食切削原理与刀具、金属切削机床、机床夹具设计以及机械制造工艺学等内容。以上内容仍局限于传统的机械设备使用原理,很难满足现在化社会发展的实际需求。例如,传统的教学内容要求高职高专教师花费大量时间讲述CA6140车床相关的内容。目前,众多企业招聘机械制造内专业的学生时已经不在将重点放在学生对CA6140机床操控能力上,MJ50数控机床以及FANUC控制系统已经在机械行业发展建设过程中取得了广泛应用。招聘过程中企业更加注重人才的数控经验。针对以上问题,笔者认为《机械制造技术》教学内容改革应该添加以下内容:第一,金属切削原理。第二,机械加工相关的内容,如车削、钻削、磨削、精密加工、特种加工以及微细加工等。第三,机床夹具设计。如数控机床、加工中心、电火花线切割和电火花成型加工的夹具设计。第四,机械加工精度和表面质量。第五,机械加工工艺。如工艺规程制定、尺寸链、典型零件加工工艺以及CAPP编写等。第六,计算机辅助设计与制造、现代生产管理技术、工业机器人、柔性制造技术以及现代生产制造系统等。
2高职高专《机械制造技术》课程教学资源建设的重要性及目标
2.1高职高专《机械制造技术》课程教学资源建设的重要性
高职高专《机械制造技术》课程教学资源建设在高职高专机械类专业发展建设过程中发挥着至关重要的作用。众所周知,《机械制造技术》是高职高专机械类专业的主要课程之一,该课程综合了传统《机械制造工艺学》、《金属切削原理》以及《金属切削机床》等课程,因此,《机械制造技术》具有典型的可操作性、实践性、概念性以及时效性。机械专业学生通常缺少必要的感性知识和实践经验,随着教学学时的减少,教学中必然存在着明显的理论与实践脱节的现象,学生实际学习难以也因此增加。近几年,高职高专示范性改革稳步发展,传统讲授方式和教学模式已经落后于现在企业发展的步伐,尤其是单一示范性教学模式已经不能证明企业实际生产和经营的内容,由此可见,高职高专《机械制造技术》课程教学资源建设显得尤为重要。
2.2高职高专《机械制造技术》课程教学资源建设的目标
高职高专《机械制造技术》课程教学资源建设的目标主要有:第一,丰富《机械制造技术》专业课程的教学内容。丰富教学资源要求教学工作者综合视频、动画、影音以及图片等教学手段,将单一的教学模式发展成多元化的教学模式。另外,丰富教学资源要求高职高专建设者结合实际建设状况采用全新的教学方式,并综合现代化多媒体教学方式,为提高教学效果打下坚实的基础。第二,丰富《机械制造技术》教学资源的目标还包括改进课程的教学方法和手段。丰富教学资源的过程中要求教学工作人员设置与现实生产厂家生产环境保持一致的教学手段,在提高学生学习兴趣的同时,进一步提高学生的积极性。第三,丰富教学资源的目标还包括提高《机械制造技术》教学质量,为培养学社会所需要的机械制造人才做出应有的贡献。
3高职高专《机械制造技术》课程教学资源建设的方法
3.1始终坚持教学资源建设的基本原则
教学资源建设涉及面非常广,主要包括教学观念、理论、策略以及技术规范和教学内容等。改革后的教学资源更加注重实用性和技术性,只有满足以上特性才能满足现在社会对机械技术人才的实际需求。因此,《机械制造技术》教学资源重新建设过程中必须始终坚持以下原则:第一,序化和整合原则。《机械制造技术》教学资源改革序化原则要求改革工作者从文本、课件、图片以及动画动现代化手段出发,同时注重网页设计的个性化发展,实现教学资源的整合性和统一性;第二,实用性和先进性原则。教学资源建设过程中必须结合现代社会发展的实际需求,确保信息资源的先进性和实用性;第三,通用性和标准化原则。高职高专《机械制造技术》教学资源建设过程中必须同时满足课件资源、题库系统以及各种教学数据标准化的实际需求,资源使用的文件格式和分类必须满足国家相关标准,同时满足不同发展平台的实际需求。
3.2教材资源建设
教材是培养技术型人才的基础保障之一。现代教育课程均以就业为导向,任何课程的理论教学只是必须以学生今后的发展为主要目标。因此高职高专教学工作者应该结合《机械制造技术》较强实践性等特点为主要依据,以产品的结构制造为标准,设计手锤制作、加工可调制作以及加工平口钳等教学项目。另外,教材资源建设还要求高职高专教学工作者以学生的认知规律为依据,结合学生职业能力的成长规律,从浅到深,从简单到复杂逐层增加学生对专业知识的掌控能力。例如,水锤制作的教学目标可以分为以下几点:第一,熟悉使用频率较高的钢材的牌号、型号、性能以及用途等。第二,具有初步的钢热处理知识,能够独立完成钢材的热处理。第三,能够按照图纸要求确定钳工的加工顺序。第四,能够直接表述出钳工安全操作、钳工设备保养以及环境保护相关的知识。加工可调支座的教学目标主要有:第一,熟悉车床的基本结构。第二,能够结合所学的理论知识选择车削用量、刀具以及夹具。第三,结合图纸要求确定零件加工的顺序。第四,能够正确安装工件和刀具。第五,掌握车刀的磨刃方法和基本要求;第六,具备工量具使用保养的基本常识和环境保护相关的知识。加工平口钳的教学目标主要有:第一,了解铣床的基本结构和安全操作方法。第二,根据零件加工的图样选择合理的铣削用量;第三,正确安装工件和刀具。第四,以图纸上的要求为依据确定零件的加工步骤。第五,具备工具保养相关的常识。
3.3场馆及设施资源
高职高专教学工作者应该将《机械制造技术》岗位相关的工作内容纳入到教学过程中,如有必要还可以结合学校和企业发展现状建设校企结合的教学模式。例如,学校可以根据机械制造企业发展水平,在布置企业车间的过程中综合考虑学校教育功能的实际需求,在实训中心内划分零件热加工处理区、零件加工区以及加工工艺设计区,满足学生实践操作的需求,为提高学生实践操作能力打下坚实的基础。另外,学校教育工作者还应该综合使用多媒体课件满足场馆和设施资源的实际需求,让学生在真实的工作环境中学习先进的机械制造技术,为提高学生综合能力打下坚实的基础。
3.4网络教学资源
网络教学资源是高职高专《机械制造技术》专业教学资源建设的主要措施之一。伴随着信息技术的发展,网络教学资源已经在各阶段教学过程中取得了广泛应用。为进一步提高《机械制造技术》教学水平,高职高专教学工作者必须打破传统教学模式,摒弃原始的教学理念和方式,将相关的教学原理、内容和模式融入到全新的教学内容中。例如,利用多媒体教学手段,以教学结构为以依据,将知识、能力、素养以及条件和对象等要素纳入到知识点、能力点以及素质点的教学过程中,通过图表、文档以及视频等方式将以上教学资源分门别类,力求建设一套全新的课程资源。
4结束语
智能化是制造自动化的发展方向,很多专业性机械制造智能技术已经发展到相当水平,而在农业制造领域,还在起步阶段。农业机械制造智能技术是专门研究产品的设计、生产、加工、销售、售后乃至维护维修的整个技术过程,并将提高产品质量、效益、竞争力作为最终的目标。农业机械制造智能技术包含了生产对象、生产资料、能源、人力资源、生产和质量信息等内容。其中,生产对象、生产资料与能源属于硬件范畴,生产和质量信息则是软件范畴,而人力资源则是两者都属于。在诸多的生产要素之中,人的要素处于主要地位。
2兵团农业机械制造智能技术现状及其与内地的差距
2.1兵团农业机械制造智能技术现状
近年来,虽然很多企业在农业制造业方面不断采用先进的制造技术,像北疆的科神数控设备已占企业机加工设备的30%以上,且已经引进了CNC加工中心,企业的机加工能力得到了很大提升。公司已经启用了企业资源计划系统(ERP),以系统化的管理思想,为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理和服务。南疆的天诚对企业设备也进行了较大投资,且已经在某些焊接生产线采用了焊接机器人,大大提高了产品的焊接质量和工作效率。但是这些进步与内地专业化农业及机械制造业相比,仍在许多方面存在着较大的差距。
2.2兵团与内地在农业机械制造智能技术上的差距
2.2.1管理
内地优秀的农业机械制造业广泛采用计算机进行管理,对于组织和管理制度的更新与发展都较为重视,并对生产模式加以完善,力求达到准时、快速、高效的生产制造。比如采用MES(制造执行系统),该系统包括计划排产、过程纠偏、质量控制、资源优化、数据采集、电子看板、ERP集成等模块。系统依据ERP或手工输入的生产任务,通过精细排产,得到可执行的工序级生产排程,并通过对生产执行过程的详细进度、用料、用时及质量等信息实时跟踪统计,以数字化的方式、智能化的形式直观地展现生产全过程。而兵团农业机械制造业采用计算机管理的水平还正处于起步阶段,大多数的企业仍然处于陈旧的经验管理阶段,是兵团农业机械的制造业发展步伐缓慢的原因之一。
2.2.2技术设计
内地优秀的农业机械专业化厂家对设计方面要求严格,且更新速度较快。由于大量采用计算机辅助设计技术(CAD/CAM),部分大型企业甚至已经开始脱离图纸进行设计和生产制造。而兵团农业机械制造企业,对于计算机辅助设计技术的使用尚比较局限,使用水平有待提高,兵团农业机械制造业技术发展推动力不足。
2.2.3制造工艺
内地农业机械专业厂家比较广泛的使用数控加工,许多新型的加工方法,例如:激光切割、高精密加工、复合加工技术等也得到广泛应用。然而这些新型技术在兵团农机制造企业基本没有应用,有的甚至还在企业议程之中,使得兵团农机机械制造技术仍然处于低水平状态。
3发展建议
3.1系统优化
农业机械制造过程中对速度、精度和效率以及柔性化和智能化的要求较高。在采用高速控制系统的同时又改善了机床的特性,使得机床的速度、精度及效率大大提高。而柔性化不仅仅指机械本身,还有群控系统的柔性,数控系统的本身就是采用模块管理的方式进行管理,裁剪与组合性比较强,能够满足用户的不同设计和需求;群控系统则是根据制作流程的要求不同自动进行修正和调整,使得群控系统的效能充分发挥出来。为了适应快速变化的社会市场环境,仅有柔性化是不够的,机械制造智能化也需要不断升级改造以适应当今科学技术的不断发展和提高,只有具备了智能化才能应对更加复杂的市场发展环境。
3.2多媒体技术的应用
在智能化的数控系统中要做到用户界面的图形化、科学计算的可视化与多媒体的结合和应用。用户界面是系统与使用人员之间的桥梁与窗口,由于使用人员的要求不同和专业性差异,给计算机软件的开发与研制带来了较大的难度,采用图形化用户界面后,使用者在使用时较为方便。科学计算的可视化可使可视信息直接使用,比如说图像、动画演示等。可视化技术的应用与计算机的虚拟技术环境结合起来,使智能化领域又进一步得到拓宽。而计算机、声像以及通信技术完整的结合便形成了多媒体技术,它使计算机拥有了综合处理数据的能力。多媒体在智能化数控领域中可综合化、智能化地处理信息,在现场监控系统中也有着重大的应用价值。
3.3体系结构的优化
在农业机械制造过程中,改善和发展体系结构较为重要。首先,企业数控机床占用比例应不低于50%,使智能制造系统应用效率达到基本要求。在此基础上集成企业CPU资源系统来提高集成度和运行速度。采用高集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPRD、CPRD以及专用集成电路ASIC芯片的新一代PCNC数控系统,并应用LED平板显示器平台,以实现超大尺寸的显示传导和发散信息。采用增强集成电路的密度来改进性能,使组件的尺寸减小,可靠性提高。其次,硬件的模块化使数控系统的集成和标准化更加简单和方便。如显示器、CPU、输入输出设备、以及存储器等最基本的模块,都可成为独立的载体,在通过不同方法的组装、搭配以及减持和增加以便构成档次和功能不一的数控系统。最后,通过系统中心枢纽对机床进行网络化,通过机床联网的手段,可以在任意一台机床上进行多台操作,使不同机床的画面在同一台机床的屏幕上出现,实现对机床的远程控制或者是无人化操作。将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服系统、自适应控制动态数据管理及刀具补偿、动态仿真等高新技术融为一体,形成严密的制造过程闭环控制体系,使产品制作过程灵活多变,以适应当前农机市场多品种、多批次的市场需求。
4小结
【关键词】机械制造可靠性 指标
一、机械制造工艺可靠性的定义
机械制造过程是一个复杂的动态过程,包括加工设备、夹具、刀具、检测设备、加工对象及工艺操作控制人员等。论文将机械制造过程作为研究对象,分析其对产品可靠性的保障能力,因此无论是研究对象还是分析内容都具有其特殊性,不同于普通产品,因而相关的可靠性概念不能简单地采用通常的系统可靠性定义,而需要根据对其规定的功能来加以定义。论文参考可靠性的通用定义,结合机械制造过程的特点,将机械制造的工艺可靠性定义为:机械制造过程在规定的条件下和规定的时间内,保证加工出来的产品具有规定的可靠性水平的能力。
这里,机械制造过程就是产品的机械加工阶段,包括了产品的工艺设计与实现。规定的条件是指机械制造过程在规定的时间内所处的预先规定的全部外部条件,包括人员、设备、材料、工艺、测量、生产环境等条件。人员条件是对与制造过程相关的所有人员的要求,主要包括工艺设计人员、操作员、检验员等应具备的条件。设备条件是指对实现制造任务所需的所有设备的要求,主要包括对完成生产任务所需的生产、工具等所必需达到的要求。材料条件是指对构成产品(工件)实体的主要材料和在制造中起辅助作用而不构成产品实体的辅助材料所需要具备的条件。工艺条件是指完成制造任务所采用的技术方法及相关工艺文件的要求,包括对工艺技术、工艺方案、工艺流程、工艺规程、工艺细则、工艺标准、操作方法和工艺参数等具体的要求。测量条件是指对原材料检测、生产过程控制、产品质量检验、环保监测等过程所需具备条件的要求。生产环境条件是指生产(包括设计、加工、处理、装配、检测、计量、调整、试验等)的空间或厂房的大小、高低、通风、照明、温度、湿度、振动、噪声、洁净度、电磁辐射、静电、动力供应以及现场生产管理等环境条件要求。
二、工艺可靠性的基本特征
(一)系统相关特性
产品可靠性是一项系统工程。产品的设计可靠性、工艺可靠性和使用可靠性都是该系统工程的重要组成部分,这三者相互关联、相互影响,各自具有自身的特性和内在规律,彼此相互联系、相互影响,有机地结合在一起。
根据系统工程的理论,“系统”是由相互作用又相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。机械制造过程的特点使工艺可靠性分析面临复杂的背景,涉及对象多,需要通过系统工程的方法,有机集成各要素,优化组合,统一协调,实现保障产品可靠性的最终目标。
(二)综合特性
机械制造过程的工艺可靠性是产品设计可靠性的延伸,是产品可靠性的重要保证,工艺可靠性应与产品开发过程的其他要求(如产品的功能、性能指标、质量、可制造性、维修性、生产成本、生产周期和环境性等)全面考虑、综合权衡、统一协调。工艺可靠性工作应与其它工作有效结合起来,充分做到信息互通、资源共享,以避免矛盾、减少重复、防止反复、提高效率、节约经费。
工艺可靠性涉及到多门学科,包括技术工作和管理工作,是一项理论联系实践的
应用技术,需要各种专业人员,特别是工艺人员和可靠性技术人员的密切合作。
(三)全过程特性
工艺可靠性工作贯穿于工艺设计、生产准备、制造、调试、运输、储存、使用、维护、修理等产品加工的全部过程,因此必须全面考虑。每个阶段都有相应的工艺可靠性工作。每个阶段都可能产生故障(工艺故障),如不及时纠正,所带来的危害(损失)将随过程的进展而呈指数级增加。发现得愈晚,纠正的费用愈高,所以必须及早发现,及时纠正。
三、机械制造工艺可靠性的评定指标
机械制造的工艺可靠性是一个比较抽象的概念,对一个具体的加工过程,需要全面客观地评价其工艺可靠性水平,这就要求在理解机械制造过程功能的基础上,确定评价制造过程保障产品可靠性能力的定量指标。由于产品可靠性的保障涉及多方面因素,因此不可能用单个的指标来评定机械制造的工艺可靠性,只有通过一系列的评定指标才能全面的刻画其完成规定功能的能力,这一系列的评定指标构成了机械制造的工艺可靠性的指标体系。
(一)工艺可靠性指标体系的选择标准
论文在郭波等工作的基础上,将机械制造的工艺可靠性的评定指标体系的选择标准归纳为:完备性:指标体系应能够全面地描述机械制造的工艺可靠性要求的各个方面;适用性:指标体系应能够与机械制造过程的运行机制相适应,即与制造过程功能失效的各种模式相对应;过程保障产品可靠性的效果;可达性:指标应对机械制造过程完成其规定的功能起指导作用,只有制定出制造过程能够达到的功能要求,才能够对制造过程的能力提出合理的定量要求;可组合性:指标体系应能够适用于大多数制造过程,并根据具体的制造过程选取其中部分指标评价其工艺可靠性水平。
(二)工艺可靠性指标体系
关键词:中国制造;机械制造类;培养模式
中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2016)10-0067-02
“中国制造2025”是中国版的“工业4.0”规划,也是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领,实现制造业由大变强的历史跨越[1]。机械制造业是“中国制造2025”的重要支柱和重要组成部分,对机械制造类的人才培养模式和要求带来了新的挑战[2]。基于“大工程教育理念”的本科教学工程系统地分析和研究高素质创新型人才――“现代机械工程师”的基本特征及其评价方法[3],探讨机械工程专业学生创新素质形成原理及其规律。构建融知识、能力和工程素质于一体。集现代管理和先进技术为一体的人才培养新体系[4],对改变传统的人才培养模式,培养具有开拓创新能力的“现代机械工程师”具有重要的理论意义和较大的实用价值。
一、传统机械制造类专业人才培养模式现状
(一)教育教学观念滞后,人才培养目标模糊
目前机械工程专业本科人才培养目标定位为“能在机械工程及其自动化领域从事设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才”,其概念陈旧,涉及面宽泛,含义模糊[5],可以覆盖学生毕业后一生中从事的工作,无法与我国日益迅速发展的工业化进程需要相对接。其结果是导致人才培养方案构建思路不清晰,重点不突出,其目标也比较难以实现。
(二)教学内容陈旧,工程能力训练不到位
目前机械工程课程及其教学内容比较陈旧,学科前沿课程较少,专业课程体系无法适应学生个性发展的需求,也无法适应新时期经济和社会发展的需要,导致机械工程专业学生实践能力和创新能力培养体系不健全,出现了有环节要求[6],但无法落实而形同虚设的情况,严重影响和制约着人才培养质量。实践教学体系设计的系统性不强,不能完全满足应用型人才培养的需要;实训基地未能充分利用,制约了实习指导工作的开展。
(三)教学方法手段滞后,多元化人才培养模式缺失
教学方法单一,现代教育技术手段的应用水平也并不高,影响了学生工程实践能力的培养,无法满足高等教育大众化条件下多元化人才培养的需求[7]。在人才培养的关键问题上,深层次改革有一定难度,如产学研合作等。合作教育渠道、层次有待拓宽和提高。
二、机械制造类专业人才培养模式的构建
(一)创设“模块化、组合式、开放型”的课程体系
以“大工程教育理念”为指导,以机械工程专业为研究试点,提出机械工程专业人才培养目标为具有高素质创新型能力的“现代机械工程师”,优化机械工程专业课程体系和实践教学体系。以高等数学、大学物理、机械制图、工程力学、机械原理、机械设计、电工与电子技术、工程材料、微型计算机原理为基础理论知识;以公差技术、控制工程、测试技术、材料成型技术、机械制造技术基础、液压与气动等为专业理论基础;以制造装备设计、机电一体化技术、机电传动控制、数控技术、自动化制造系统等为相关和拓宽知识,构成毕业生的知识结构。
(二)优化教学资源
将课程建设、专业建设、学科建设和实验室建设融为一体,实现教学与科研、学科与实验、课程与设计的系统协调和有机统一,通过实施“青年教师工程能力培养计划”和“青年教师创新能力培养计划”,实现教学资源的优化配置,主要表现在:1.鼓励教师利用科研成果更新教学内容,设立教案评估制度,并与教学考核相结合。2.探索建立科研成果转化为课程的工作机制,鼓励教师科研成果融入教材,并辅之以相应的考核、评估和奖励。3.开设反映学术前沿的选修课,并结合教师承担的科研课题来指导本科生毕业设计(论文)。
(三)完善创新型人才培养机制
推进教师工程能力提升及实践教学基地建设,对新引进人才全部进行严格的岗前培训;采用师徒结对的形式,由教学科研经验丰富的老教师指导新教师的教学工作。学院组织新教师职工的听讲评活动,对青年教师的教学工作进行点评和指导,确保青年教师的教学质量。完善机械工程专业学生工程能力、创新意识和创新能力的实践教学体系,在培养环节上,课堂教学、实践环节、第二课堂整体优化设计;在教学方式上,必修课、选修课相结合;在教学内容上,自然科学、工程技术、人文知识相互兼顾,同时体现现代科技中学科交叉的特点,特别注重机械工程与信息化、自动化技术相结合。建立四段式教学体系:理论教学体系、实验教学体系、课程设计体系、参观实习教学体系。在教学中落实“产学研结合”、“理论教学与科研实践案例教学相结合”、“课内教学与课外辅导素质拓展相结合”的教学改革,强化“课程设计与实习”两个教学环节。
1.培养方案与培养目标的定位一致,改革培养模
式,改革教学方法,切实体现工程应用型人才培养特色。完善和修订教学大纲,做好专业主干课程内容更新,知识体系优化。
2.强化实践环节,加大实验教学比例,改进实验内容,减少验证性实验,增加设计性和综合性实验,课程设计和毕业设计环节从选题到具体指导注重工程实践能力的培养。
3.完善实验室设备,保证实验项目开出率达到
100%,创建实习基地,校企合作承担专业认识、生产实习、毕业实习的主要实践教学任务。
(四)规范毕业设计(论文)过程
毕业设计(论文)是在学生完成全部大学课程后,走向工作岗位前的一次综合训练教学环节,是对学生在大学阶段所学知识与能力的全面检查与考核,对于培养学生的创新精神、协作精神,提高他们的实践能力和综合素质起着重要的作用。对毕业设计字数、参考文献和图纸等进行量化处理,主要分为五类:1.理论研究型;2.工程设计型;3.工程技术实验研究型;4.计算机软件型;5.综合型。从毕业设计(论文)的全过程看,学生的机械设计制造的实践能力及水平得到了提高,工程意识和素养增强,独立分析和解决问题的能力进一步加强,尤其是毕业论文质量较往届有了较大幅度的提高,全部顺利通过院和小组答辩,成绩优秀率达到14%,获得校优秀毕业生标兵称号的8人,占常州大学总数的8.2%,取得了令人满意的成果,达到了预期的目标。
(五)健全教学质量保障机制
在教学实践中,坚持以学生和教师双主体与以学生为本的核心理念,激发学生学习的主人翁意识。实施“本科创新能力培养激励机制”,提高教师和本科生参加科研创新活动的积极性。制定教学督导组和学生评议教学效果机制,每学期将评议结果公开,向各个教师反馈评议意见。由专业教师负责成立课程评估小组对专业课程进行自我评估,采取“主讲教师负责、逐课评估、达标验收”的办法实施,采用计算机以及网络手段对规章制度进行科学、规范管理与实施。完善教学质量评价机制,组织学生评教活动,促进学生对教师主要教学环节教学质量进行监控与评价,注重同行评教和领导评教,强化教学督导。
三、机械制造类专业人才培养模式的实践
常州大学机械设计制造及自动化专业是在1984年原江苏化工学院机械制造工艺及设备专业的基础上建设和发展起来的,近几年,本专业一直是常州大学招生人数最多的专业之一,在长三角人才市场上就业形势一直处在前4位。装备制造业是江苏省重点发展的支柱产业之一,常州市已成为中国先进制造技术发源地,初步形成了较为完整的制造业体系,主要包括轨道交通设备制造业、工程机械制造业、农业装备制造业、数控机床和基础装备制造业等。装备制造业的快速发展必将扩大对应用型工程技术人才的需求,为长三角地区及全国装备制造行业提供大量工程技术人才是本专业建设的方向。根据社会经济发展需要和技术发展趋势,结合常州大学发展目标和本专业现状,培养的人才类型为:工程应用型。以上海为龙头的长江三角洲经济区机械制造业十分发达,对本专业毕业生的需求量很大。在长三角地区和常州先进制造技术基地对专业人才的技术需求基础上,形成了本专业以先进制造技术为线的人才培养目标。
本专业坚持优化课程、提高质量、注重实效、形成特色的方针,及时修订本专业培养计划和教学大纲,从课程体系的学习方面衡量本专业培养目标是否体现了学生在知识、素质方面的协调发展。在生产实习、课程设计、各级科技竞赛、毕业实习、毕业设计等环节考查学生能否从全局的观点看问题,能否从市场研究、设计构思、生产制造中分析思考,以此判断培养目标是否实现及实现的程度。近几年来,学生的四级通过率在95%以上、考研录取率在30%以上,就业率为100%,这些数据反映了培养目标的实现情况。
面向“中国制造2025”,以创新人才培养为主线,构建了机械制造类人才培养模式,并进行了有益的实践。改革传统的教学模式,将理论教学与实践教学有机地结合,探索了一种适应“中国制造2025”的机械制造类人才培养的模式,逐渐培养了学生自主学习与探索求知的精神,使其创新能力得到提升,工程实践能力更加突出,为今后的职业发展奠定坚实的基础。
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技人才培养质量提升路径探析[J].高等工程教育研究,
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改革研究[J].西安文理学院学报:社会科学版,2015,(5).
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习产出”(OBE)教学模式的机械设计课程群的建设与改
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(7-8).
论文摘要:本文对机械自动化的产生及在我国的现状做了概述,在此基础上探索了我国机械自动化的发展之路。
引言
机械自动化,主要指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展,是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。
一、机械自动化的产生
机械自动化技术从上个世纪20年代首先在机械制造冷加工大批量生产过程中开始发展应用,上世纪60年代后为适应市场的需求和变化,为增强机械制造业对市场灵活快速反应的能力,开始建立可变性自动化生产系统,即围绕计算机技术的柔性自动化。它是在制造系统不变或变化较小的情况下,机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程,并能够自动地从制造一种零件转换到制造另一种不同的零件。社会实践证明,这种定义下的制造系统自动化与当代大多数企业的实际不相容。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。
二、我国机械自动化的现状
机械自动化技术从上个世纪20年代开始发展应用以来,已经得到了迅速的发展,特别是近年来计算机的高度集成化,开始采用了计算机集成制造系统,大大加快了机械自动化的发展,但我国仍处于初级操作阶段的自动化。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,我国的产业结构层次低。我国机械制造业目前有11.4万个企业,发展很不平衡,有大量落后于现代水准的产业,大部分企业还比较落后,手工劳动占有相当的比重,我国能独立开发现代机械自动化技术的企业可以说没有;我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低,不仅在数量上同世界先进国家有较大差距,而且在品种上、质量上、使用上,同世界先进水准也存在阶段性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程,不可能一蹴而就。需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。当前,我国还处在社会主义初级阶段,经济、财力、生产力水准、国民素质等,与世界主要国家的差距是很大的;我国有丰富的劳动力资源,每年城镇新增就业人口达两千多万,且今后每年的就业人数还会增加。机械自动化最大限度地提高劳动生产率,劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。
三、我国机械自动化发展之路探索
(一)结合生产实际发展机械自动化技术
先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术,应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产,才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术,应结合实际,注重实用,即对国民经济产生实际效益。那种盲目搞自动化、搞自动线的做法,全年生产任务只需1~2个月就完成的低负荷率生产也要搞的倾向应当纠正,对国民经济不产生显著促进、效率低下的要缓搞。我们要的是效益,而不单纯是速度。国产造型生产线因产品质量差、可靠性低、实用性差,开工率一般仅在50%~60%。而能在生产中长期服役的主力生产线很少,像第一汽车制造厂的01线、第二汽车制造厂的BMD线等具有全年开工业绩的线更是凤毛麟角。这种现象不属偶然或局部,而是带有普遍性。据调查,我国引进的弧焊机器人,完全正常运转、充分发挥效益的只占1/3;另外1/3处于负荷不满或不能完全正常运转状态;还有1/3不能正常使用,直接影响了用户使用更多机器人的信心。(二)发展投资少、见效快的低成本自动化技术
发展低成本自动化技术,潜力大,前景广,投资省,见效快,提高自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果,适合我国现阶段的发展需要和国情。美国麻省理工学院提出的精节生产LP模式,就是以最小的投入,取得最大的产出的具体表现。日本丰田公司采用适时生产JIT、全面质量管理TQC和成组技术GT、弹性作业人数和尊重人性为支柱的精节生产方式,使自动化程度不高的工厂取得了良好的效益。芬兰NOKOAData机工厂的组装车间内拥有一条能制造286、386和486微机的灵活生产线,它并不完全由自动化设备组成,中间穿插着借助计算机指导的人工参与,将高新技术与原有工艺基础巧妙灵活地结合在一起,从而使这种生产线的造价较低,同时却具有柔性制造系统的性能。实际上精节生产本身就意味着从国情和企业实际情况出发,借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验是有益的。我国机械制造业各企业有大量的通用设备,在发展现代机械自动化技术时,若以原有的设备为主,合理调整机床布局,添加少量的数控设备,引入CAD/CAM技术,就能充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性,共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统,为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。
(三)注重配套发展机械自动化技术
现代自动化技术在机械制造中的应用就是在控制理论的指导下,对生产的物流和人的作用进行综合的研究,涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术,必须主要地关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化,广泛采用程序数控机床,以及研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等。发展应用机械自动化技术,要扎扎实实地抓好自动化技术应用项目的基础工作和从实际出发的推广应用工作,既要发展主机,也要配套发展自动化元件及控制系统。可编程控制器、微处理机、各种传感器、新型刀具、控制系统及系统软件、电子计算机等,这些都将是今后机械自动化的主要技术基础。
参考文献:
[1]马志平.机械自动化的未来与现状[M].北京:机械工业出版社,2003.5.