发布时间：2023-09-04 16:40:27
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关键词：热能动力 电气自动化 设计程序 规范设计
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（a）-0122-01
热能动力工程主要指在施工的过程中将热能安全、高效地转化为其他能量形式的方式，是我国能源建设的重中之重。该方式可以为我国建设生产提供原动力，增强能源应用效益。热能动力电气自动化可以改善热能动力监控及调整效果，对能源转换过程中的各项内容进行全面控制，促进了热能动力发展进程。
1 对热能动力电气自动化的规划设计
在对热能动力电气自动化实施规划设计的过程中，相关人员要对用户需求进行全方位了解和深入挖掘，依照上述内容形成大体规划设计方案，分析初步方案的可行性。设计人员要根据电气自动化构建规范及热能动力高效建设目标逐渐改善方案的质量，形成完整热能动力电气自动化体系。
1.1 用户需求的全方位分析
用户需求是热能动力电气自动化建设的第一位。相关人员要充分了解对方需求及自身技术水平，对热能动力电气自动化体系工作内容进行定位，形成初步建设方向。相关人员可以通过谈话、讨论、分析等方式完成信息收集，了解用户所需要的热能动力电气自动化构建内容。在上述交流的过程中，相关人员要对用户曾经出现的热能动力电气自动化系统难点、问题等询问，依照上述内容制定自身系统目标，最大限度满足用户需求。信息获取完成后要对性能、功能、费用等方面内容进行评价，对热能动力电气自动化系统最终目标进行明确。
1.2 初步设计方案构建
初步设计方案构建主要是依照用户需求完成。设计人员要严格依照用户需求明确热能动力电气自动化系统中热能动力状况、结构构成成分、子系统规模、子系统之间描述指标、选取构建技术、实现途径、系统设计实施规划、系统设计预算等。设计人员可以选取文字、图标、图形等方式，对热能动力电气自动化设置内容进行完善，增强设计的可理解性，降低建设难度。
1.3 可行性分析
可行性分析主要是从技术、经济、建设三方面对热能动力电气自动化系统进行评价。相关人员要依照科学技术手段，分析热能动力电气自动化系统应用成效，判断热能动力电气自动化系统是否有建设的必要、是否具有高度经济效益、是否具有先进技术性。当该系统能够明显优于其他系统、系统技术与应用相适应、折旧费及维修费总和小于系统使用中获得的经济效益时方可以投入设计、使用。
2 热能动力电气自动化系统构建
2.1 热能动力电气自动化总体构建
在总体构建的过程中，相关人员要对热能动力电气自动化系统进行宏观把握，对电气自动化监控内容进行明确。要依照电气自动化专业知识及实践经验，深入分析热能动力系统建设目标，对系统设计中的逻辑设计、应用设计、协调设计、自动控制进行完善，形成系统化、高集成化的控制内容。总体构建的过程中，设计人员要具体比较、分析各种技术及手段，从上述技术及手段中选取最实用、最可靠的自动化控制建设方式，提高系统适应性、可靠性。
2.2 热能动力电气自动化详细构建
详细构建主要指对热能动力电气自动化系统的施工设计，是对技术设计及平面图设计的综合。在上述设计的过程中，相关人员要加强对施工图设计的控制，最大限度提升电气自动化体系控制规范，改善热能动力转化效益。系统施工图设计时要细化工程施工图设计及内容，对图纸目录、施工具体说明、子系统系统图、系统电气管线平面图、系统配线段及端接图等。
详细构建的过程中，相关人员要对热能动力电气自动化工程参数进行计算，将各项数据标注在热能动力电气自动化平面图纸相应位置上，确保后续施工过程中能够有据可依。设计的工程参数要满足自动化控制精度，尤其是在系统安全设计过程中，人员要对安装中的布线设置、配电装置设计、开关设置等位置进行细化，提升系统构建的有效性及可靠性。
工程施工图除需在对常规设计中的土建施工内容进行明确外，还需要分析电气自动化系统配线方式、布线要求、系统设备编号及方式、现场控制装置及控制点、中央控制室等内容，依照热能动力实际状况，完成电气自动化系统设置。
2.3 完善热能动力电气自动化构建
热能动力电气自动化构建完善时需要对设计、施工、安装、调试、评估四项内容进行明确，形成完善热能动力控制体系。施工人员要依照设计内容完成各项工作，安装自动化控制线路及设备，对热能动力转化实时监控及调整。施工人员要严格依照电气自动化安装规范，严格依照设计图纸要求及数据标注，完成系统施工。施工完成后，施工人员要对热能动力电气自动化系统中各项功能进行调试，观察电气自动化系统是否能够满足各项运转要求、性能要求。一旦发现性能指标无法满足用户需求后，相关人员要及时依照系统整体设计规范，对系统内部实施改进。在改进时人员要严格控制系统内容，最大限度降低改进面积，减少改进操作，防止改进对其他部分产生影响，造成电气自动化控制效果大打折扣。调试后发现热能动力电气自动化系统不存在任何问题后，人员要对系统指标进行评估，对自动化建设效果及能源转换效果进行明确，观察各项控制水平及转化水平。人员要随着热能动力发展逐渐对控制系统内容进行拓展，依照实际需求拔高系统构建，确保热能动力电气自动化系统能够与当前热能动力发展紧密结合。
3 结语
热能动力中电气自动化体系已经应用到当前水利、电力等工程中，对我国经济建设具有非常积极的作用。在实施热能动力中电气自动化体系构建时，相关人员要严格参照热能动力设计规划，对电气自动化要求进行全面分析，只有在上述规范上完善设计流程，实施系统构建，才能够从根本上改善我国热能动力系统发展状况，为企业及社会生产提供良好的原动力。
参考文献
[1] 王文才.热力动力学设计研究[J].中国技术新产品，2011，5（22）：67-69.
[2] 陈化成.浅谈电气工程及其自动化的发展[J].北京电力高等专科学校学报，2010，5（2）：10-11.
关键词：能源动力；专业特色；人才培养
作者简介：李嘉薇（1979-），女，安徽萧县人，中国矿业大学电力工程学院，讲师。（江苏 徐州 221116）
基金项目：本文系江苏省“青蓝工程”项目、国家自然科学基金项目（项目编号：50504014）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）22-0073-02
随着改革开放的推进，我国国民经济体制发生很大的变化，社会对人才的培养提出了新的要求。为适应这种要求，1993年7月国家教委颁布的普通高等学校本科专业目录，将之前能源动力类几十个小专业压缩为9个专业。1998年教育部颁布的新专业目录进一步将以上9个专业合并为1个，即热能与动力工程专业。2003年，随着能源动力科学技术的飞速发展和新问题的提出，浙江大学率先将热能与动力工程专业改造成能源与环境系统工程专业。2004年，清华大学将热能与动力工程专业改造成能源动力系统及自动化专业。西安交通大学也将热能与动力工程专业改成能源与动力工程专业。
为适应时展要求，经过教育改革，本专业人才培养口径大大拓宽，学生基本知识面得到拓展，对市场需求的适应性大大加强。目前设置本专业的重点高校51所，普通本科63所，三本及民办本科15所，但因专业定位、地域分布、历史传承和社会和国家需求等具体情况不同，本专业形成了各高校间课程设置、专业重点各有特色和培养模式多样化的态势。[1，2]
一、各高校能源动力类专业特色
1.华北电力大学
动力工程和工程热物理是华北电力大学的优势学科，主要侧重于发电侧的研究。[3]开展的研究方向主要有：节能理论技术及热经济学；新能源和新能量转换方式；节能技术；脱硫脱氮技术；燃料电池；大机组设备安全性及可靠性评估；大机组调峰特性及寿命管理；机电一体化；流体机械；大型汽轮发电机组轴系振动；电站锅炉燃烧技术与仿真；纳米及表面技术；设备状态监测与设备维修等。
2.西安交通大学
西安交通大学的动力工程专业是一个宽口径大类专业，其专业地位与综合实力不仅在全国处于领先地位，而且在国际上也具有较高声誉。在2007年国家一级学科评估中，西安交通大学“动力工程及工程热物理”一级学科最终评分位列全国第一，同时被认定为首批一级学科国家重点学科。培养具备扎实的热工理论基础和能源动力工程知识、计算机应用及开发能力，并且能够从事常规能源及新能源开发、能源的转换与利用、电力自动化生产、内燃机动力系统以及汽车工程、流体机械、制冷低温工程等研究、设计及管理的复合型人才是西安交通大学的动力工程专业主要培养目标。
3.浙江大学
该校本专业称为能源与环境系统工程，分两个专业方向：能源与环境工程及自动化、制冷与人工环境。能源与环境工程及自动化方向依托热能工程、热工与动力系统研究所，建有能源清洁利用国家重点实验室、国家水煤浆工程中心燃烧技术研究所，是我国能源高效和清洁利用、能源环境控制工程等领域的重要研究和人才培养基地之一。制冷与人工环境方向依托浙江大学制冷与低温研究所，是我国高等院校中最早创办的制冷与低温专业之一，是国家重点学科，在全国学科评估中连续多年名列前三名，为我国制冷、低温、空调、低温生物等领域培养了大批的高级专门人才。另外单独设有新能源科学与工程专业，学生主要学习新能源、能源低碳利用、新能源利用过程中节能减排的基本理论和技术，涵盖内容包括太阳能、风能、生物质能以及低碳能源利用等方面。
4.东南大学
该专业包含电厂热能动力及其自动化、建筑环境与设备工程、新能源与新发电技术三个专业方向。电厂热能动力及其自动化方向着重培养集现代信息技术和热能动力工程知识为一体的高级工程技术人才和管理人才。制冷与低温技术方向培养学生系统地掌握现代制冷与低温技术领域内的基础理论和专业知识、计算机应用技能。新能源与新发电技术方向是教育部批准设立的战略性新兴产业相关本科专业方向。培养学生掌握新能源与新发电技术方面的基础理论和专业应用知识，使学生具有开发利用核能、太阳能、生物质能、风能等新型绿色能源和可再生能源方面研究、规划、设计、监测、管理和运行等综合能力，为国家新能源利用领域输送急需的高级工程技术和管理人才。
5.华中科技大学
该专业着重培养集能源与动力工程知识与现代信息技术为一体的高级专门技术人才和管理人才。毕业生在电力系统、制冷低温系统、空调调节、汽车、船舶、电子信息、冶金、流体机械、铁路、医药、化工等部门从事能源动力工程及自动化和相关方面的教学、研究、设计、开发、营销和管理等工作。以能源、环境、动力为工程背景，以热流体科学为基础，兼顾装备制造、过程控制和信息技术，体现出集热、机、电为一体的培养特色。
二、能源动力类专业的发展趋势
现今，能源及环境问题是世界各国所面临的重大的社会问题。我国现有能源利用效率很低，尤其是在能源综合高效利用以及环境保护方面，与发达国家存在着较大的差距。在对环境要求越来越高的大形势下，实施能源的可持续发展战略，必将对能源发展提出更高的要求。[4]长期以来，在能源发展方面，我国一直走的是粗放型的增长方式，日益加剧了能源发展与保护环境、资源之间的矛盾。能源动力行业发展趋势如下。
1.发展新能源和可再生能源
我国能源发展的布局主要有两个重点：一是节能减排，二是发展新能源和可再生能源。相对来说，节能减排技术较为成熟，而在发展新能源和可再生能源这方面，很多技术、政策以及市场尚都处于研究摸索阶段，不够成熟。所以在人才培养方面，高校应加强研究生的培养与教育，在管理型人才、高端研究型人才（如政策和战略研究、项目管理、国际合作等方面）的培养与输送上多做工作。[3]
2.专业发展与环境的密切相关性
只有对能源动力生产过程中的环境问题进行完善控制和处理，才能保证人类的生存和经济的可持续发展。如今环境问题已经成为能源动力技术研究中的重要组成部分，在专业课程的教学中必须有所体现。正是基于该原因，浙江大学将原来的热能与动力工程专业改名为现在的能源与环境系统工程专业。
3.不同学科间的高度交叉性
能源动力学科的专业基础课程和专业技术课程涉及到众多学科领域的知识，如力学、热学、自动控制及计算机、机械制造、化学等学科。为适应21世纪我国能源学科发展的需要，在各专业课程的设置中，应当适当安排有关学科的知识。
4.核电的大力发展
核能工程专业取得了长足的发展。在20世纪70-80年代，国家在核能发电上投资的新建项目少之又少，使得我国各高校招收不到足够的学生。随着国家开始大力发展核电，情况发生了巨大的变化，以至于需要核能专业毕业生的数目超过了可分配毕业生的人数。
5.绿色能源意识的培养
节能是我国能源发展战略的重要组成部分，关于节能的知识不仅能源动力学科的学生应当掌握，也是几乎所有工科学生应当掌握的内容。这就要求高校不仅要做好本学科专业人才的培养，而且也要承担起向所有工程专业的学生进行节能技术教学的任务。教师要注重对学生进行“节能减排”思想的灌输和熏陶，潜移默化地培养学生的节能素养和新能源观念。[5]
三、结束语
为适应国家经济、科技、社会发展对高素质人才的需求，各高校的能源动力类专业根据自己办学定位和发展目标、自身优势，形成了各自的专业特色。通过优化专业结构，提高人才培养质量，办出专业水平和特色，为国家培养更多能源与动力领域的优秀人才。
参考文献：
[1]战洪仁.热能与动力工程专业人才培养模式及课程体系探讨[J].化工高等教育，2008，（1）：19-21.
[2]李俊瑞，王艳，田禾.基于社会需求的能源动力专业人才培养探索与实践[J].中国电力教育，2011，（33）：22.
[3]非言.中国绿色力量“摇篮”——访华北电力大学可再生能源学院徐进良院长[J].太阳能，2011，（14）：23
为了适应电力系统及其自动化专业学生的教学，在课程改革过程中，根据新能源发电行业现状和电气工程对新能源发电技术课程知识体系的需求，结合电力工程及其自动化专业的特点，精选教学内容，重新构建了新的课程知识体系，加强与电力系统及其自动化专业之间的联系。根据新能源发电站接入电网的影响不同，将这些新能源技术分为两类：稳定性能源发电技术和间歇性能源发电技术。
一些新能源技术（如生物质能、地热能和常规水电）在接入电力系统方面和常规电力技术一样容易，除了一次能源的形式不同，转换成电能环节基本相同，都采用同步发电机进行发电，对电网的安全和稳定不会造成影响。因此，这部分新能源知识重点讲解各种新能源发电技术的基本原理，最新的发电技术的现状和动向，及在利用过程中对改善环境带来的好处，培养学生新的能源观念和意识。同时结合电网发展的最近进展，这些发电技术作为分布式电源接入电网时，如何规划电网，接入电网对电网的影响等方面进行适当的讲解，加强与电力系统知识的联系，提高学生学习的积极性，由于受到季节、气象和地域等条件的影响，另一些新能源技术具有随机性、波动性和间歇性的特点，如风能和太阳能发电等新能源发电技术，在接入电力系统方面需要克服更多的挑战，其电力大规模并入常规电网会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响。这部分内容重点讲解与电力系统相关的技术，涉及到电机学、电力电子技术和电力系统相关的知识点。在间歇性能源并网过程中，电力储能技术可以补偿负荷波动，解决风能和太阳能等间歇式新能源发电直接并网对电网的冲击，调节电能质量，使大规模风力发电和太阳能发电能够方便可靠地并入常规电网。随着可再生新能源发电技术的快速发展，电力储能技术也是电力系统及其自动化专业学生必须掌握的知识，所以储能技术也是该课程知识体系的重要部分。
本文提出的课程知识体系目前还没有相关教材，为此，笔者较为系统地构建并编写适合电力系统及其自动化专业的“新能源发电技术”课程讲义，使之更符合电力系统及其自动化专业的教学。从两学期的试用情况来看，学生认同感增强，明确该课程是本专业不可或缺的重要选修课，重视程度显著提升，在教学过程中取得了良好的效果。
二、教学模式改革
选择合适的教学方法，能够提高课堂效率。教学内容的不同，授课的教学方法也需要相应的改进，为此笔者对教学方法也进行了改革，使之与课程知识体系相适应。
1.采用学术专题讲座的教学方式“新能源发电技术”课程知识体系要求运用新的教学方法。每种新能源发电技术各自成章，自成系统，各部分内容均有很多前沿的技术，仅靠书本知识已经不能适应科技的进步。因此需要任课教师补充相关发展的新动向和新技术，以学术讲座的形式进行讲授与课程相关知识点。讲解过程中，以具体的行业问题为背景，采取启发式的讲解方式，层层剖析问题，可以让学生在有限的学时内，掌握发电技术的发展现状、发电原理、利用方式、开发存在的问题和研究现状及动向。如地热发电、海洋能发电、生物质能发电、太阳能热发电技术，都可以采用讲座的方式进行讲解。同时在讲座过程中，增加学生提问环节，让学生可以积极参与，引导学生自主思考。为了强化实践，在每一个专题授课结束后，教师通过布置与该专题相关的设计题目，让学生学以致用。比如让学生设计太阳能热电站，利用波浪能发电原理设计相应的波浪能电站，设计新农村综合利用生物质能的方案，设计垃圾发电站工艺流程等，作为分布式电源接入电网时，结合不同能源开发利用的特点对该地区新能源开发和电网结构做出合理规划，并给出理由。通过这些综合性设计作业，可以增强大家的创新意识和实践能力，激发了学生的学习兴趣和主动性，训练了学生分析问题、解决问题的综合能力，起到了非常好的效果。
2.基于问题的探究式教学方式传统的讲授方式，可以系统地讲解，课堂容量大。风力发电和光伏发电技术涉及知识点多，知识点零散，因此需要教师合理组织教学内容，使其与所学专业知识相结合。为此笔者精心设计每一个教学环节，精讲多练。但传统的授课方式，学生被动接受，学习积极性不高。为此，笔者采用基于问题的探究式教学方式，在教学的过程中，教师起引导作用，对课程中的知识点进行分析，提出基于问题的讨论题目；并分析学生需要掌握的知识要点，为学生提供必要的参考文献，让学生课后自己查阅资料，引导他们学会自己总结知识点，利用所学知识分析实际问题。而学生在课后根据自己的兴趣自愿选题，并分小组进行研讨，研讨后，该小组总结讨论结果。在课堂讨论中，每个小组推荐一名学生做交流发言，将自己的研究内容做简要汇报。学生互相提问展开讨论，老师进行有针对性的点评，肯定了学生们取得的成绩，对错误的地方进行了补充和纠正。为了达到分组讨论学习预期效果，要求每个小组在上交的文献报告中，明确每个学生所做的工作和参加小组讨论的发言内容，督促每个学生都参与讨论学习。通过这种教学方式，充分调动了学生的积极性和主动性，也很好地完成了教学目标，促进了教学质量的提高，达到“授人以渔”的目的。
3.改进多媒体教学方式由于该课程设计的专业知识具有跨学科的特点，有些知识点学生难以掌握，有些原理较为抽象。如风机的偏航过程、变桨过程、风机的失速原理、斯特林发动机的发电过程等都比较抽象，在没有实物演示的前提下，学生经常不容易理解。因此在讲这些课程内容时，采用多媒体动画演示的方法，帮助学生理解基本概念和知识，让学生更快更易地理解和掌握这些内容。
三、考试方法的改革
虽然在教学内容和方法上进行了改革，提高了学生的学习兴趣，激发学生的学习热情，但仍有不少学生选课和学习动机不端正。他们不是为了完善自己的知识结构，提高自己的综合素质，只是为了凑满学分，对选修课缺乏足够的重视。传统的闭卷考核方式不能全面地反映真实的教学情况。撰写课程论文，成绩只与论文写得好不好有关，有的同学东拼西凑，也能获得一个理想的成绩。这些方式都难以督促学生平常的学习，因此仍需完善课程的考核方式。根据“新能源发电技术”课程的特点，笔者对该课程的考试方式做了合理的改革，促进学生学习，公正地反映了学生的成绩。主要采取了以下一些措施：
1.注重对学生平时的考查增加课堂随机考查的次数。通过提问、课堂测验等方式，让学生在上课时能集中精力听讲，防止学生上课“开小差”。回答问题和课堂测验计入平时成绩。
2.增加撰写文献报告和大作业基于问题的探究式教学方式中，撰写文献报告和小组讨论环节能够有效培养了学生查阅文献、撰写论文、发现问题、解决问题、独立思考的能力，因此能够较为科学评价学生平时的努力程度。因此，课堂讨论和小组讨论中，根据学生在该环节中的贡献不同给学生不同成绩，这样能起到督促学生学习和检验学生学习效果的作用。作业是课堂教学的有效补充和延伸，是教学中必不可少的环节。大作业一般具有综合性的特点，能够有效锻炼学生的综合能力，巩固平时所学的知识，是反馈教学效果的有效手段。因此增加大作业和撰写文献报告在平时成绩中的比重也是考查学生平时学习的有效手段。
3.增加平时成绩的权重平时考核成绩权重由原来的30%提高到目前的50%，有效地避免了学生平时不学习，考试时突击学习也能取得不错成绩的弊端，提高学生学习的积极性和自觉性。通过上述措施的实施，经调查表明多数学生都认可这种成绩考核方法较合理、公正，能够真实反映学生的成绩，受到了多数学生的欢迎。
四、结束语
摘要：采用正交组合回归设计试验方法研究了亚温淬火条件下，淬火温度和回火温度对45钢强度及硬度的影响规律，并分析了该钢亚温淬火后的组织与性能。结果表明，在740～800 ℃范围内，随淬火温度升高， 45钢的强度及硬度升高，淬火组织中铁素体量逐步减少，其分布形态也发生明显变化， 800 ℃淬火后的力学性能接近于常规的840 ℃淬火。在试验的基础上，提出了45钢活塞（780 ±10） ℃淬火+ （550 ±10） ℃回火的调质处理新工艺。
关键词：调质处理 抗拉强度 显微组织
1 金属热处理的实在意义
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。金属热处理是材料生产中的最重要的工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体化学成分，而是通过改变工件的内部的显微组织，或改变工件的表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能观察到的。金属热处理中的“四把火”指退火、正火、淬火（固溶）和回火（时效）。
退火是指将工件加热到适当温度，根据材料的和工件的尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，其目的主要是降低材料的硬度，提高塑性，以利于后续加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化。退火根据目的不同分为再结晶退火、去应力退火球化退火、完全退火等。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，有时也用于对一些要求不高的零件的最终热处理。淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐、有机水溶液淬冷介质中快速冷却。淬火后材料为不平衡组织，通常很硬很脆，需要在高于室温的某一温度进行长时间的保温，再进行冷 却，这种工艺叫回火（时效）。
2 成型处理方法的研究
从以上定义可以看出，不论是退火、正火、淬火还是回火，热处理过程中都要对工件进行加热、保温和冷却。所以金属热处理中，加热速度，保温时间和冷却速度成为热处理工艺中最重要的工艺参数。
“四把火”中，淬火和回火（时效）关系最为密切，常常配合使用，二者缺一不可。但在实际生产中，为了节约成本，提高生产效率，对于性能要求低的产品，往往用在线淬火代替淬火炉淬火，用自然时效代替回火。
3 热处理和材料成型结合验证
在微观设计活动的语境下，材料、成型、形态三者有着相互作用的关系，不仅仅是选择和被选择或是选择和接受的一般关系。材料和成型——材料是微观设计活动中所涉及到的材料（包括天然材料和人造材料），成型是材料基于其物理和化学特性上的成型 ；成型是材料在物理上和化学上变化后的结果或以化学变化为手段产生的物理上的形态结果。如 ：铝材在铸造的过程中，利用其化学特性使之在特定条件下改变材料特性，又因特定外部条件的作用恢复铸造之前的特性，但此时的物理形态已经发生了较大的变化，达到设计师的设计需求。材料决定成型，也就是说，在材料既定的前提下，成型是材料的特性（物理、化学特性）规定的；超出材料特性（物理、化学特性）的成型方式，在现实的微观设计活动中存在的几率很小，或只能通过材料和材料的复合使用才能达到 ；即使在CAD软体中可以近似模拟，在微观设计活动中可能成本很高失去实用价值或存在本身并不合理。如：一个由塑料制成的箱子和一个由木材制成的箱子，由于他们应用的材料不同，使得在实践加工之后产生的形态结果迥然不同。在为广大受众服务的批量化生产条件下，塑料的箱子以注塑成型的方式制成，材料的物理和化学特性，如上文所介绍的，其转角和过度的部位应呈现r半径转角的形态，以方便液态的塑料在模腔中的均匀流动和分布，减少生产缺陷 ；而换一种加工方式，塑料箱子的形态也可能是清棱清角的形态，但其结果理想程度不如前者。
4 热能动力工程的研究方向
热动主要研究热能与动力方面，是跨热能与动力工程、机械工程等学科领域的工程应用型专业。目前我国有120多所院校开设有该专业，它由旧本科的九个相关专业合并而成，包括了原来的热力发动机（080311）、热能工程（080501）、流体机械及流体工程（080313）、热能工程与动力机械（080319W）、制冷与低温技术（080502）、能源工程（080506W）、工程热物理（080507W）、水利水电动力工程（080903）、冷冻冷藏工程（081409）专业。
热动主要学习机械工程、热能动力工程和工程热物理的基础理论，学习各种能量转换及有效利用的理论和技术。专业通过理论力学、材料力学、工程制图、机械设计、电工与电子技术、工程热力学、流体力学、传热学、控制理论、热工测试技术以及专业方向课程的学习，使我们具备工程热力学、流体力学、传热学和热工测试技术等热能与动力工程领域的基础理论、实验技能和基本专业知识，掌握制冷空调设备、制冷装置、动力机械与动力工程、流体机械等设计、制造和实验研究的基本技术。在此基础上，它是一个宽口径的专业，拓展空间很大，就业方向很广，有电厂热能工程及其自动化方向、工程热物理过程及其自动控制方向、流体机械及其自动控制方向、空调制冷方向等。同时，热动还是现代动力工程师的基本训练，可见热动是现代动力工程的基础。
5 金属热处理在成型技术中的应用
由于材料的特性决定这样的缺陷明显——应力的分布没有注塑成型的形态分布均匀，在粘接处应力集中，容易变形或损坏。并且，从生产的角度考虑，由于粘接成型加工特点的限制，这样的成型方式在大多情况下要由手工完成，很难适应服务广义大众的批量化生产。成型和形态不一定是一一对应的方式，相同的成型方式由于所应用的材料不同而产生不同的加工形态 ；不同材料之间的相似性决定了不同材料，在不同的外部环境下（如温度不同、压力不同、应用于材料中的添加剂不同等），可以应用同一种或是原理相同的成型方式 ；而材料之间的差异性使材料在应用了相同的成型工艺之后产生的形态不尽相同。两种材料在工艺成型上，采用了相似的方式，却产生了不尽相同的形态和外观 ；导致在微观设计活动中，设计师在最终形态上的要求改变。相同的形态可以由不同的成型方式来实现 ；相同的形态在结构上不一定相同，即同样的产品形态可以由不同的结构方式结合而成，不同的材料在实现同一个形态时采用的方式不尽相同。
参考文献：
论文摘要：从办学思路、教材设置、师资结构等方面讨论了目前高校建筑环境与设备工程专业中出现的问题和应改革的内容;结合中南大学建筑环境与设备工程专业教学实践,提出了明确办学思路、强调专业特色、加强实践环节等方面的专业教学体系改革的思路。
科学技术是第一生产力,是推动社会进步的巨大动力。人是从事科学技术的主体,因此当今社会的竞争就是人才的竞争。而人才核心竞争力的培养,主要来源于大学教育。为了适应社会的发展,教育部在上世纪末对大学很多专业都进行了调整,包括建筑环境与设备专业。论文百事通建筑环境与设备工程专业是根据教育部1998年颁布的全国普通高等学校本科专业目录,将“供热通风与空调工程”和“燃气工程”两专业合并,调整、拓宽组建而成的新专业[1]。该专业以培养从事工业与民用建筑室内环境及建筑设备、公共设施、建筑热能供应系统的设计和建筑自动化与能源管理工作的人才为目标。这次调整,不是简单的合并,而是产生了一个面向21世纪新的专业学科。近年来,该专业如雨后春笋般在全国范围91所各类众多高校中涌现出来,问题也随之凸现。笔者认为有必要进行深入的、切实可行的教学改革。
一、主要凸现的问题
(一)办学思路不清晰
虽然很多学校秉承了“厚基础、宽口径”的办学思想,在教学内容上增加了建筑环境、建筑热能供应以及建筑自动化等方面的知识,并把建筑环境学列为了专业的平台,搭建了新的本科专业的框架体系。但是“厚而宽”不是“大而全”。知识口径的拓宽不是各种知识的堆积和罗列。专业的办学首先要服从于所在大学的办学思路,即学校的定位。一般院校和重点院校不同,创新型大学与研究型大学和综合型大学也不同。如果全国九十一所建筑环境与设备专业的教学体系都参照某一两个名牌大学的教学体系,那么这样的后果是显而易见的:一,专业建设没有或者散失了原有专业的特色;二,专业培养出来的人才也没有特色。
(二)教材建设的质量不容乐观
目前围绕建筑环境与设备专业的教材种类繁多,质量参差不一。教材是教学内容的具体体现,教学体系中的教材应该具有知识的系统性、延续性和完整性。而不是各个知识块之间简单的粘贴或移动的关系。以《暖通空调》为例,集结了原来供热、供燃气及通风空调工程专业的主要专业课:《空气调节》、《工业通风》以及《供热工程》的主要内容。剔出了三门课管网输配的交叉部分,而另设了一门课:《流体输配管网》。但就这两门课程的教材来看,共同的缺点是把原来空调、通风和供热三门课的三个系统简单地归类总结,系统总结有余,阐述不足。使得在具体教学过程中,出现老师觉得不好讲,学生不易接受的情况。
(三)配套的师资队伍结构有待改善
由于建筑环境与设备专业由原来的暖通空调专业或燃气专业演变而来,因此师资基本上是暖通空调或燃气专业的。但是专业的领域已经扩充到建筑室内环境、建筑设备、公用设备和智能建筑等方面。专业的内涵已经由原来的设备或系统扩充到既包括设备、系统,也包括智能建筑。其中的弱势部分是智能建筑。因为智能建筑技术也是一门交叉学科,而大部分搞自动控制的人才是自动化专业、电气工程及其自动化专业或计算机专业的人员。对智能建筑、智能化系统及设备缺乏全面的了解和掌握,缺乏建筑结构、建筑设备、供热空调等方面的专业知识和理解。另一方面,搞设备的人才又缺少对建筑自动化、BAS功能科学要求的理解,缺少有效的上层控制管理逻辑与算法。两方面人才又缺少“接口”,从而制约了智能建筑技术的发展[2]。因此合理搭配师资,在教学安排方面与其它专业知识交叉融合,才能培养出新时代的建筑环境与设备复合型人才。
二、改革的内容
(一)明确办学思路,办出专业特色[3]
明确办学思路是确定专业人才培养目标和教学体系的前提和基础。是以科研人才为主,还是以工程技术人员为主,不仅与专业本身的内涵有关,更重要的是与专业所在大学的性质有关。这样才能形成专业建设和发展的良性竞争。办学思路还与专业特色有着密切联系。专业特色与专业在多年的建设发展过程中的教学和科研历史有关,如有的学校在暖通空调的系统工程方面是强项,而有的学校在制冷空调设备的研究与开发方面是强项。那么在培养人才方面,这些特色就应该很好的继承和发挥,在课程设置和训练中要体现出来。
(二)稳固基础知识,拓宽专业口径
建筑环境与设备专业是一门跨学科的工科专业,学生基础知识应包括数理方面、工程热物理方面、流体机械方面、建筑热物理方面和自动化控制的知识。只有牢固的基础知识,学生才能深刻地理解专业课程,拓宽本专业的服务领域。当然,正如前面强调的,专业办学的前提是要继承和发扬本专业的特色。这些基础知识本身就是属于很多领域,要与专业在建设和发展过程中的特色结合起来,构造和稳固所必需的专业基础知识。
专业知识的拓宽,是构架新时代建筑环境与设备专业教学体系的重要部分。专业教学体系不仅仅局限于暖通空调,或是供热供燃气,或是把这两方面的课程全部笼统地包括进去,或是把建筑环境、公用设备和智能建筑方面的知识硬塞进去。在专业学时有限的条件下,很有可能会造成各种知识的七拼八凑。因此,要有侧重点地把某些方面作为原本专业特色的延伸和发展,切忌一口吃成一个胖子的思想,盲目地贪大。
(三)编制优秀的教材,配备合理的师资队伍
正如前面所说,由于原有专业教学体系架构的割断和组合,使得最近几年采用的教材在编制上都有这样或那样的问题,因此在教材的建设方面还必需投入更多的精力。而选用合适的优秀教材的基础正是现在的教学体系的完善,必需从根本上理解和制定本专业的教学体系和知识模块。
师资的知识结构要分布合理,除了保留原来专业特色的知识结构以外,还要补充新的知识,如智能建筑和建筑环境方面的知识结构。师资的梯队建设也很重要。教学梯队的形成有利于知识传授的传承和不断更新。每个专业知识模块,也就是我们所说的课群下面,形成以教授为龙头,教授副教授主讲,青年教师为重要组成的教学梯队。
三、我校建筑环境与设备专业教学体系改革的几点思路
中南大学建筑环境与设备工程专业主要源于长沙铁道学院的制冷空调学科。长沙铁道学院从上世纪70年代起,就开展了制冷空调及冷藏运输方面的研究工作,1985年在机车车辆系成立制冷空调教研室,并开始招收制冷空调专业专科学生;1989年开始招收供热通风与空调专业本科学生;1998年根据教育部文件调整为建筑环境与设备专业。因此,在二十多年的建设中,形成了制冷与暖调、系统与设备并重的特色。我专业在调整后修订了教学计划,增加了供燃气、建筑环境和建筑自动化方面的知识模块,保留了原来的制冷方面的知识模块,包括有制冷原理、制冷压缩机和铁路车辆制冷、制冷装置自动化等课程。
目前已拟定完2008级新的教学体系和教学计划,主要的思路有如下几点。
(一)明确办学思路,与学校的定位一致。
我专业隶属于以本科生、研究生教育为主的高层次综合性大学——中南大学,学校的定位是立足湖南,面向全国,放眼世界,努力建设国内一流、国际上有重要影响的高水平、综合性、研究型、创新型大学[4]。因此,我专业的办学思路是以创新素质教育为核心,坚持全面发展的人才培养标准,面向社会主义市场经济的人才需求,培养出具有实践能力、创新能力,既懂技术又懂管理的复合型人才。
(二)继承和发扬专业特色,整合知识架构。
充分利用能源知识的平台。从2008年开始本专业与同属能源科学与工程学院的热能专业进行能源与动力大类招生,使学生在低年级的时候的基础知识面广,起到“厚基础、宽口径”的作用。
继续保留专业的特色之一:制冷模块。从毕业生就业的反馈来看,用人单位对既懂制冷,又懂暖通,既了解系统,又了解设备的人才非常欢迎。
加强暖通和建筑环境的优势。把空调、供热、通风和建筑环境的节能、环保、热舒适与空气品质结合起来,也是当前时展的需求。
减弱供燃气和燃烧模块。从本系教师多年从事的科研工作来看,燃气和燃烧模块并没有形成特色,因此可以适当减少其份额,作为选修课程开设。
加强智能建筑模块。智能建筑是楼宇发展的重要方向。本系在制冷和空调系统的自动化控制方面有着多年的研究和实践经验。可以在此基础上进一步扩充相关领域的知识内容。新晨
(四)加强实践环节,培养创新人才
实践环节包括实习、课程设计和毕业设计。实践环节应受到更多的重视。既保证实践环节的“量”,又要保证实践环节的“质”。即:实践环节的课时量必需严格保证,同时要求学生在实践环节动手、动脑,培养其综合运用所学知识和创新能力。
毕业设计从选题开始抓起,选题来源于教师的科研课题或工程实际,具有很强的实际意义和理论研究价值,有利于培养学生的综合能力。
严格把握好实践环节的考核。本系在近两年所有的专业实践环节考核中都涵盖有答辩部分的考核,既锻炼了学生的胆量、自信和表达能力,又能很客观地反映实际的情况。
参考文献:
[1]肖勇全,李岱森.建筑环境与设备工程专业[J].高等建筑教育,2002,(2).
[2]刘春蕾,赵三元,海.智能建筑相关专业课程体系建设研究[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2004,(4).
【关键词】 校企合作；太阳能行业；卓越人才；“5+1+2”；人才培养方案
从持续发展的角度来看，作为可替代性能源的一种，太阳能行业目前在全球每年以近40%的速度保持增长，年收入高达300亿美元，产业今后的前景将更加广阔。
一、太阳能行业人才教育现状
我国太阳能产业已经走过了初步发展期，随着近几年国家对新能源支持力度的加大，太阳能已从“草根”经济上升到正规行业，目前国内共有6000余家各类太阳能生产厂家，年推广量占世界太阳能热水器推广量的76%，太阳能行业从业人员多达数十万人，每年至少还有近二十万的人才缺口！可是庞大的待就业人群中，却不能提供一位经过太阳能专业技术教育的设计、研发、生产制造、销售和管理人才[1-2] 。
由于缺少太阳能相关专业的师资力量等教学资源，目前，国内高校开设的太阳能专业才刚刚起步，中山大学、南昌大学、上海交通大学、西安交通大学、南开大学、四川大学、上海电力学院等学校相继开设了光伏专业，大多侧重于培养研究生层次人才；一些高职高专院校也已经开始进行这方面的探索，如新余学院、余姚职业技术学院、无锡尚德职业技术学院、江西新余高等专科学等开设了光伏材料加工与应用技术专业，侧重于培养技能型人才[3] 。显然，在行业内部培养不够、外部供给不足的情况下，校企合作培养太阳能专业复合型、应用型人才应该成为高校和企业的共识。
二、校企合作培养太阳能行业卓越人才的实践
具有“中国太阳城”美誉的山东省德州市是我国太阳能产业起步较早、发展迅速的地区之一，全市共有太阳能及相关企业100余家，从业人员4万多人，已形成以太阳能热水器为主，真空集热管、太阳能电池组件、光伏发电系统、太阳能照明系统等综合开发、较为完善的产业链，是我国最大的太阳能产业基地。为密切配合区域产业、行业结构调整的步伐，德州学院结合本地实际，立足地方经济发展，与皇明太阳能集团密切合作，以机械设计制造及其自动化、热能与动力工程、自动化三个专业的学生为主，按照自愿报名，择优录取的方式成立了“太阳能利用卓越人才培养试点班”，充分利用学校、企业的资源和优势，为培养太阳能行业创新人才做出了积极的探索。
1、建立机构，健全制度，保证校企合作顺利实施
为了更好的实现人才培养与企业需求的对接，提高人才培养质量，保证“太阳能利用卓越人才培养试点班”的成功办学，学校成立了“太阳能利用卓越人才培养指导委员会”，院长任主任，分管教学副院长和皇明太阳能集团董事长分别任副主任。“太阳能利用卓越人才培养指导委员会”全程参与“试点班”的培养目标确定、教学计划制定、教学过程的管理、实习实训建设、师资培养等方面指导工作。同时，学校先后出台了《德州学院实践教学管理办法》、《德州学院企校共建管理办法》和《德州学院实践教学基地管理办法》等文件，组织机构的设立和一系列政策的出台为“试点班”的顺利办学提供了强有力的制度和机制保障[4] 。
2、全力合作，制定实施“5+1+2”人才培养方案
为培养“下得去，用得上，留得住”的高素质太阳能行业卓越人才，德州学院与皇明太阳能集团按照“厚基础、强能力、高素质”的人才培养总体要求、促进产业可持续发展的基本规律，确定了“5+1+2”的人才培养模式，也就是“试点班”学生在入学后的前5个学期，完全按照所学专业进行基础知识和专业基础理论知识学习。在第三学年的第二个学期开始，有一个学期是按照皇明太阳能集团的人才培养需要，学习太阳能热利用等专业理论知识。在第四学年，“试点班”成员直接进行企业进行顶岗实习，由集团根据企业实际，将他们分别安排到研发、销售、管理、技术等部门工作，并在企业高级工程师和学校教师的共同指导下开展毕业设计工作。
从人才培养方案的制定，到学生日常管理的每个环节，都是由学院和皇明太阳能集团共同进行商讨确定。在课程体系的建立过程中，双方就各门课程的设置、教学大纲的制定、实践教学环节的具体实施等都要认真的研讨，达成一致。对于太阳能热利用等专业课程的教学、学生毕业设计的指导和考核评估，全部由皇明集团的研发、管理、技术等部门的高级工程师和学院的专业老师共同承担。对于学生的日常管理工作和第二课堂活动，双方都要各自安排专门的老师和企业管理人员具体负责。积极探索出了一条校企双方共同制定专业人才培养方案，共同承担教学任务，共同参与教育教学管理，共同监控教育教学质量的校企合作培养太阳能行业卓越人才之路。
3、精心设置课程体系，体现人才培养特色
由于“试点班”学生主要是由相关近似专业机械设计制造及其自动化、热能与动力工程、自动化三个专业中根据意向择优组建的，在前五个学期，基础课和大部分专业基础课程已经完成，因此，从第六个学期开始以后的课程设置按照企业培养需求，以实用理论知识和实践实习为主，确定了太阳能行业和企业需要的专业技能、职业素养教育和实践实习三个模块。专业技能模块主要包括新能源技术、太阳能热利用技术、热水器系统设计与构造、真空管制造与工艺、太阳能热利用与建筑结合、太阳能热利用系统测试及标准、太阳能工程产品与系统设计、产品设计过程控制、光伏系统概论等理论及应用知识，这部分课程全部由皇明太阳能集团的高级工程师负责讲授。职业素养教育模块在学生顶岗实习过程中进行，主要包括企业管理、质量管理和企业文化等课程，这个模块的教学，由企业管理人员从工程案例进行分析讲解，培养了学生强烈的企业文化认同感。实践实习模块包括顶岗实习、毕业实习和毕业设计等环节，全部在企业完成。
丰富的基础理论和专业知识的学习，较强的动手能力和创新能力的训练和培养，对企业文化的认同感，体现了太阳能行业应用型人才培养特色。
三、校企合作培养太阳能行业卓越人才的几点体会
1、优势互补，实现了学生到企业员工的“零过渡”
通过“太阳能利用卓越人才培养试点班”的运行，学校利用专业优势，在教学设施、实验设备、图书资料、职工培训等方面为集团提供服务。学校在皇明集团建立了实习实训教育基地，集团利用产业优势为学校提供实习岗位、场所、设备和资金资助。学校把实践教学搬进企业，利用企业工作现场的职业环境和最新的生产技术，在工作岗位上对学生进行实际训练，使学生熟悉了现代化生产工艺，学会了运用先进的技术和设备，积累了实际操作经验，学生一毕业就能上岗工作，大大缩短了上岗适应期，形成了“第一线、应用性、高素质、技能型、零距离”的实践教学特色，实现了从学校学生与企业员工“零过渡”和“无缝对接”为皇明太阳能集团培养了一批符合“企业好用”标准的优秀员工。迄今为止，德州学院已经培养了四批学生，其中毕业的两届学生，共计成员77人，都分布在皇明集团的研发、销售、管理、技术等各个重要岗位，在太阳能利用领域从事产品的生产、营销和服务或工程项目的施工、运行和维护等工作。
2、合作深化，实现了校企互惠双赢
为了使“试点班”的学生培养和专业建设具有可持续发展动力，专业教师能更好的了解企业的新工艺、新技术、新方法及企业文化，学校组织教师进入企业进行实践教学环节的培训：一是参与企业的生产，掌握新设备、新工艺、新技术，及时更新教学内容，同时通过积累实践经验，提高“双师型”教师的培养水平和促进教师的专业化成长。二是进行市场调研，了解市场人才需求情况，为人才培养模式改革提供决策依据，使人才培养更具针对性。三是承担研究项目，进行产品研发。在联合培养人才的基础上，德州学院与皇明太阳能集团合作成立了“可再生能源研发中心”，联合申报各级纵向和横向课题，其研究成果已取得了良好的市场经济效益。
“试点班”的成功开设，为皇明太阳能集团提供了坚实的人才后备力量，也为学校和企业单位提供了人才培养的借鉴模板，目前，德州学院已经先后与东营光伏太阳能有限公司、景津压滤机集团等多家企业合作成立“试点班”，通过制定详细的合作培养计划，不仅使这些学生在上学期间，就接触到企业真实的职业环境和最新的生产技术，经过实际训练，学生一毕业就能上岗工作，而且，企业还在学校设立了专门的奖、助学金，为某些家庭经济困难的学生带来了实惠，达到了学校、企业、学生三方受益，提升了学校的综合办学实力。
【参考文献】
[1] 张锋沛.太阳能光伏热持续升温政策人才成产业瓶颈[J] .阳光能源，2008.04.56-61.
[2] 太阳能行业人才面面观[EB] .中国太阳能网. http：//tyn.cc/2009.9.10.
[关键词]：机械工程 自动化 智能化 虚拟化 集成化
引言
在机械制造业的发展过程中，不可避免需要自动化技术作为保障，科学技术的不断向前发展可以极大地推动机械工程的进步，目前，我们强调将机械工程与自动化技术相结合，就是为了能够进一步促进我国机械制造业的发展，而且也有利于实现对机械工程及自动化的创新实践开发，创新是一个国家兴旺发达的不竭动力，同样也能够作用于我国的工业化发展，因此，想要实现机械工程及自动化技术的发展，我们就必须要进行创新实践改革。
一、机械工程及自动化创新实践开发的重要性分析
1、有利于促进对创新型人才的培养
在机械工程及自动化的创新实践开发过程中，具有创新精神与创新能力的高素质人才是活动实施不可缺少的重要内容，只有具备了专业知识技能的人才才会促进机械工程及自动化的创新发展。那么，在对其进行创新实践开发的过程中就必然会需要大量的高素质人才，从而有关部门会加强对这些人才的相关知识水平进行培训，同时，在当今逐渐知识化了的时代下，我们更离不开对知识的学习。因此，对机械工程及自动化的创新实践开发可以极大程度上促进对创新型人才的培养，而且，也能够使这些人才在实践的过程中锻炼自己应用知识的能力，从而使得自己不断进步，并服务于机械工程及自动化的创新实践开发活动。
2、有利于提高我国机械制造业的竞争力，为其带来良好的经济效益
随着经济全球化的不断发展，我国的市场也在不断面向国际化，这就需要我国在将机械工程与自动化技术结合在一起的前提上来追求较高的国际市场竞争力。首先，机械工程的发展也就是为了创造产品，产品的创造自然也就离不开对科学技术的使用，通过将机械工程与自动化技术相结合可以利用先进的科学技术知识创造人们所需求的高质量产品。对于机械制造业这个企业来讲，在将机械工程与自动化技术结合在一起的过程中、在追求机械工程及自动化的创新实践开发的过程中，不仅有利于企业在国内与国际市场上具有较高的市场竞争力，而且能够直接为企业带来良好的经济效益，促进企业自身的进步。
二、对机械工程及自动化的理解
机械工程及自动化就是将自动化的先进技术应用到机械制造业当中，通过自动化技术的应用来加快对材料的加工、生产，也提高机械制造业产品的质量。在18世纪之前的机械制造业发展过程中，人们一般都是自己在摸索中进行生产，很少运用到先进的技术作为指导，从瓦特蒸汽机的发明到后来一系列机械的出现，人们才开始运用科学技术来指导机械工程的发展。一些需要使用到机械设备与工具、需要用到材料的生产项目都需要应用机械工程及自动化技术，例如，在将电能、热能、潮汐能、风能、原子能等能量转化为机械使用的动力能量的过程中要用到自动化的技术；在运用机械工程及自动化的过程中，我们强调对其进行创新开发，这是因为在创新的发展当中有利于对先进技术的更新使用，在创新的指导下有利于企业改变以往传统的生产模式，在提高产品的劳动生产效率的前提上将会促进机械工程及自动化技术的不断发展。由于我国机械制造业的发展速度较慢，自动化技术水平也不高，因此，我们就要在以创新理念为指导的基础上实现对机械工程及自动化的创新开发。
三、机械工程及自动化创新实践开发的实现
目前我国机械工程及自动化在发展的过程中已在逐渐实现对其的创新实践发展，对机械工程及自动化的应用也在促进企业自身发展的前提下为企业带来良好的经济效益。在对机械工程及自动化创新实践开发的过程中有一些具体的应用，在创新思想的指导下，这些应用将直接促进机械制造业的发展、促进自动化技术的不断进步。
1、机械工程的智能化应用
通过将机械制造的先进技术与人工智能结合在一起，同时将人工智能很好地融合到机械制造的过程当中，以此运用智能化的生产来代替人工操作，这是对机械制造的智能化创新开发。在实现智能化的过程中，一些操作的系统将通过智能活动实现自动工作，并对一些突发问题进行及时的解决处理，这不仅可以节省大量的劳动力，而且智能化的操作下有利于提高机械产品的合格率，减少次品情况的出现，以此将提高企业自身的经济效益。
2、机械工程的柔性化应用
在机械工程及自动化的创新实践开发过程中，对柔性自动化系统的应用将在保证生产柔性的前提下完善自动化系统，从而在运用计算机技术的基础上发挥其管理作用。柔性化的应用在机械工程领域具有较强的适应能力，这一创新发展会在健全自动化系统的基础上使得先进的科学技术能够进一步满足市场经济对产品的需求、满足人们日常工作、生活对机械制造业的使用。
3、机械工程的虚拟化应用
虚拟化技术是运用信息技术与计算机仿真技术来实现对机械制造过程的模仿，在运用虚拟化的制造技术时，需要使用到机械制造先进技术、人工智能、多媒体、信息技术、计算机图形学等高科技，同时要以虚拟仿真技术为前提，以此构建多科技的综合技术系统来实现机械工程的虚拟化。在对机械工程的制造过程进行模仿的时候将有利于解决制造当中存在的问题，还能够在一定程度上缩短企业的制造工期，从而降低企业的成本、增强企业产品的竞争力。
4、机械工程的集成化应用
集成化应用也就是通过对先进的信息技术的使用来改进企业整体的制造水平。在集成化的发展当中将以工程理论为指导，通过对过程实施重组的手段来强化对自动化技术的应用，在将企业的生产要素以及经营活动集合成有机整体的过程中也可以使得制造企业在产品质量、实践开发、服务态度、生产成本、自动化技术的应用等方面取得良好的效果。
结束语
本文主要分析了实现机械工程及自动化创新开发的重要性，对机械工程及自动化的相关问题进行了说明，并且重点探讨了机械工程及自动化创新实践开发的应用，通过对以上内容进行分析可以看出，在我国制造业的发展过程中，需要创新手段来不断增强企业自身的竞争力，在创新思想的指导下，通过对高素质人才的培养也将作用于我国机械工程与自动化技术的进一步结合，在机械工程中运用好创新性的自动化技术将极大地提高机械工程的生产效率，从而影响着整个机械制造业的发展水平、影响着国民经济的进步，因此我们应加强对机械工程及自动化的创新开发，以此来促进我国制造领域的发展进步。
[关键词]超声波焊接；光学防抖；激光焊接；手机模块
中图分类号：TG4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
Ultrasonic plastic welding applications in optical anti shake system
Li Chang Yi
（Dongguan Nancheng Xinkecidian Products Co Ltd Guangdong Dongguan Nancheng District Hongyuan Industrial Zone Xinkecidian products factory 523087）
[Abstract]Ultrasonic welding is now used in industry more and more widely，this paper introduces the principle of ultrasonic welding，and combined with concrete examples，study the application of ultrasonic welding system in optical anti shake.
[Key words]Ultrasonic welding；Optical anti shake； Laser welding，phone module
1 前言
超声波焊接是一种快捷，干净，有效的装配工艺，用来装配处理热塑性塑料配件的方法。目前超声波焊接被运用在塑胶制品与之间的粘结，塑胶制品与金属配件的粘结及其它非塑胶材料之间的粘结。它已经取代了溶剂粘胶机械坚固及其它的粘接工艺，例如用502胶水，成为一种先进的装配技术。超声波熔接不但有连接装配功能，而且具有防潮、防水的密封效果。超声波焊接的优点：1.超声波熔接不会产生如化学药剂之毒性，属于安全的熔接加工，符合节能环保；2.无需装备散烟散热的通风装置 3.不消耗大量热源，成本低，效率高 4.容易实现自动化生产5.无须添加任何粘剂，操作简单快捷，焊接速度快，焊接强度高，粘接牢固6.焊点美观，产品表面无伤痕，可实现无缝焊接，焊接效果好，防潮防水，气密性好。
2. 超声波焊接的原理
2.1 超声波焊接装置
超声波是与频率（声音的振动）有关，是超出人的听觉以外的，高频振动，是超出人类听觉范围（20HZ-20000HZ）的音波。超声波焊接装置是通过一个电晶体功能设备将当前50/60Hz的电频转变成20KHz或40KHz的电能高频电能，供应给转换器。转换器将电能转换成用于超声波的机械振动能，调压装置负责传输转变后的机械能至超声波熔接机的焊头。焊头是将机械振动能直接传输至需压合产品的一种声学装置。振动通过焊接工作件把振动频率传给塑胶组件，通过20000次/秒的高频振动，高速热磨擦产生热能使塑胶和金属熔融而结合， 振动会在熔融状态物质到达其介面时停止，短暂保持压力可以使熔化物在粘合面固化时产生个强分子键，整个周期通常是不到一秒钟便完成，但是其焊接强度却接近是一块连着的材料。
从超声波的工作原理我们可以知道，超声波的实际功率并不大，工作时间短，通常范围（0.05-1）秒，所以产生的热量有限，所以一般只适用于一些熔点较低（400℃ 以下）的材料，主要以热塑性的聚合物即塑料为主。超声波焊接材料的改性会影响超声波焊接质量，纤维等填料的加入能够提高高分子材料的硬度，有利于超声波的传递，在适宜的工艺条件下填料加入可以提高超声波焊接接头强度。
2.2 影响超声波熔接的能量的因素
影响超声波熔接的能量的因素如下：
* 1.气压 我们可以通过调压阀来调整，一般来说气压越大，能量越大；
* 2.下降速度 超声波熔接机上有相应的旋钮，一般来说，下降速度越大，能量越大
* 3.频率 超声波熔接机器都有固定的频率，频率越大，能量越大；
* 4.振幅 振幅的变化因素比较多，就一般来说，振幅的调整可以通过调幅器和焊头的设计来达到；
* 5.时间 我们可以调整焊接机的焊接时间，时间越长，焊接的能量越大；
* 6.保压时间 保压时间是在塑料熔化之后的保持气压的时间，时间越长，形成的焊点越稳定，变形越小；
2.3 焊接过程
如下图1所示，振动能量从焊头传递到工件，工件之间的摩擦产生的热量将工件熔接面熔化，从而焊接成一体。
2.4 焊接原理
超声波从焊头放出，超声波从焊头传送塑胶件，超声波传送到熔接面，分子之间因摩擦生热，熔接塑胶件。
2.5 焊接头的原理
焊接头其实是一件半波长的金属，使其传递超声波时，产生共振，将振动能量传递到工件上。焊接头的材料：钛合金，铝合金，合金钢。
2.6 超声波焊接机的工作原理图
电源主要作用是将工频50HZ的电源利用电子线路转化成高频（例如20KHZ）的高压电波。
换能器（TRANSDUCER）：电流经过换能器，令换能器内产生电磁振荡，再经过压电陶瓷片，令压电陶瓷片产生振动，振动经过金属头，传到调幅器。换能器主要作用是将电信号转换成机械振动信号。
调幅器（Booster）主要作用是放大振幅并耦合负载，将换能器传递过来的振幅进行放大，达到加工塑料件所需能量振幅，相当于加热的温度。
焊头（HORN）：焊头的作用是对于特定的塑料件制作，符合塑料件的形状、加工范围等要求。
3. 光学防抖
3.1 光学防抖原理
光学防抖是过镜头的浮动透镜来纠正“光轴偏移”。其原理是通过镜头内的陀螺仪侦测到微小的移动，然后将信号传至微处理器，处理器立即计算需要补偿的位移量，然后通过补偿镜片组，根据镜头的抖动方向及位移量加以补偿，从而有效地克服因相机的振动产生的影像模糊。
3.2 Module的结构
现在在很多手机里面具备光学防抖功能，在防抖系统里面的Module结构需要用到超声波塑料焊接技术。
现在从超声波焊接和激光焊接的效果对比，看哪一种焊接更适合塑料和金属的焊接。
手机Module的结构组成：
现在我们要求是把B-spring和Bottom焊接在一起。B-spring是0.05mm后的铜片，要通过Bottom上的PIN固定到Bottom上，示意图如下：
激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内，在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区，从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。
从上图可以看出，效果不明显，PIN已经烧焦了，影响外观和产品性能，因此激光焊接在这种焊接不可行。因此我们采用超声波焊接。
我们从设计开始：
具体尺寸
Total Boss height=CMT+1.38X
Boss Dia=X
CMT==Spring=0.05MM
X=0.25mm
Finished Height=0.375X=0.375X0.25=0.09MM
Finished Diameter=2X=0.5MM
Total Boss Height= CMT+1.38X=0.40mm.
用超声波焊接的效果很好，形状达到要求，没有变形，而且可以压紧弹片。
4. 结束语：
通过对比超声波焊接和激光焊接的效果，得出超声波更适合应用在塑胶和金属的焊接，解决了弹片与塑胶件装配的难题。
超声波焊接是熔接热塑性塑料制品的高科技技术，各种热塑性胶件均可使用超熔接处理，而不需加溶剂，粘接剂或其它辅助品。其优点是增加多倍生产率，降低成本，提高产品质量及安全生产。超声波焊接以其独有的优点，越来越受到焊接工业的喜爱。超声波焊接可以应用于塑料和金属的焊接，尤其是现在的塑料制品，大多采用超声波焊接，可以省去螺钉结构，让外观很完美，而且还有防水防尘的功能。随着超声波焊接研究的逐步深入，相信在不久的将来，将得到更充分的应用.
参考文献
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