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绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇传统加工工艺论文,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
【关键词】表面变质层;概述;研究;总结
随着数控机床的广泛应用,数控机床加工技术得到不断完善,虽然齿轮加工技术已经取得了不错的进步,但是面对齿轮加工精度越来越高的要求。传统的齿轮切削加工工艺,却在利用硬度较大或者切削难度较高的材料进行齿轮加工时,表现得捉襟见肘。这就给数控机床齿轮加工提出了一个新的完善方向。
一、概述DK7732机床加工的齿轮工艺
(一)传统机床齿轮加工工艺的缺陷
传统齿轮加工工艺,将材料进行逐层处理,实现齿轮加工满足精度要求的目的。广泛应用于硬度不大、切削难度不高材料齿轮的加工。主要以滚齿和插齿等为代表。传统齿轮加工工艺虽然基本上可以满足大多数精度化齿轮制造的要求,但是针对切削难度较大、硬度较高的材料进行齿轮加工时区表现的捉襟见肘。
(二)DK7732机床加工的齿轮研究的背景
传统齿轮加工工艺,在进行一些特殊齿轮的加工时,为了达到精度要求,往往要将采取粗加工完成的齿轮,进行淬火处理。但是经过淬火处理的齿轮,虽然达到了精度要求,但是在使用想能方面却远远达不到人们的使用要求。面对传统齿轮加工工艺所处的尴尬境地,人们于是开始将目光瞄向了对DK7732机床加工的齿轮研究上。
(三)概述DK7732机床加工的齿轮
1.DK7732机床优势
企业要实现生存发展的目的,就要对企业的生产过程进行有效地财务控制。而财务控制中,对生产过程进行成本控制,是实现企业获得较高经济利益的捷径之一。齿轮加工工艺的改革,之所以会选择DK7732机床,主要是因为DK7732机床本身不但具有制造成本较低的优势,而且还兼具加工过程中产生的余量较小的优势,使其成为完善齿轮加工艺的主要研究对象。
2.概述DK7732机床工作原理
DK7732机床,也被成为火花线切割机床,其归属为档次较低的机床类。我们根据DK7732机床的工作原理特点,还可将其称作高速走丝电火花线切割机床,之所以这么称它主要是根据它的工作原理决定的。电火花线切割加工的基本工作原理是利用连续移动的细金属丝(称为电极丝)作电极,对工件进行脉冲火花放电蚀除金属。DK7732机床的电极丝往返运动的周期短,频率达表现为速度高。DK7732机床电极丝走丝速度,往往在八到十米每秒之间。DK7732机床在加工各种窄缝和微细孔槽方便,表现出加工余量控制良好、加工周期短、加工成本低等优点。虽然DK7732机床在进行齿轮加工时,表现出来很多优势,但是我们不得不看见的是,走丝度过高,常常导致反向时提供和电极丝抖动的情况发生,这就是DK7732机床加工质量不高的主要原因。
二、基于DK7732机床加工的齿轮表面变质层研究
(一)基于DK7732机床加工的齿轮表面变质层研究背景
虽然DK7732机床,可以根据厂方给出的线切割机床的加工参数,完成多数齿轮产品的加工工作。但是却不能实现一些对齿轮产品表面有较高要求的加工目的。表面变质层和表面粗糙,是考察点火线切割工件表面质量的主要依据。在进行表面质量考察研究的时候,直观的表面粗糙测量,因为操作复杂程度不高,所以成为主要研究对象。而针对表面变质层的研究的力度却不高。
(二)DK7732机床加工的齿轮产生表面变质层的机理
DK7732机床在进行齿轮加工的时候,一些钢铁类的工件由于受到高温作用,而出表面现熔化现象。表面处于熔化阶段的钢铁类工件,一部分会结晶成高温铸造组织,而另一部分则会被工作液排走。结晶成高温铸造组织在剧冷的低温工作液条件下,由于受淬火应力成为淬火组织。表层的高温也影响了内部金属,在一定范围内形成温度梯度,由外至内分别是:基体金属、热影响层、有熔化层,其中热影响层、有熔化层就是本文讨论的表面变质层。
(三)影响DK7732机床加工的齿轮产生表面变质层的因素
1.加工器件本身的因素对DK7732机床加工的齿轮产生表面变质层的影响
经过大量的实验验证,还有理论分析我们发现,影响DK7732机床加工的齿轮产生表面变质层的主要因素是,构成加工工件原料的化学成分、加工器件原材料的物理性质等有关,其中加工器件的物理性质主要以散热性质和传热性质为主。
2.加工器件的加工工艺对DK7732机床加工的齿轮产生表面变质层的影响
大量的事实证明,宽度较大的脉冲宽度、较长的放电时间、较大的到哪个脉冲能量、稳定的加工过程的虽然可以在一定程度上提高加工效率。但是表面粗糙的情况和表面变质层的情况均不能达到预期标准。而我们将上面提到的DK7732机床加工参数进行反向处理的时候,器件加工得到的效果截然相反。
(四)表面变质层对DK7732机床加工齿轮质量的影响
1.表面变质层会造成DK7732机床在加工的齿轮的过程中,出现过烧和脱碳情况的产生造成齿轮在加工过程中的缺陷。
2.表面变质层会造成齿轮加工成型后后的性能,出现变化。
3.表面变质层会造成表面缺陷出现在齿轮的使用过程中。
总结
经过对有效提高齿轮加工质量的研究中我们发现:提供充足的冷却工作液,并提高冷却的速度是我们提高齿轮加工质量的一个有利方向。同时根据具体情况选择合适的电参数以及冷却介质,也是实现提高齿轮加工质量的有效方法。
参考文献
[1]张成茂.纳米复相陶瓷电火花线切割加工特性研究[D].青岛科技大学,2007
[2]刘丽娟.核电机组铸钢铣削表面完整性试验研究[D].上海交通大学,2012
关键词:高职;金属工艺学;教学改革
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1003-2851(2012)01-0156-01
《金属工艺学》是高职工科类院校的一门重要的专业技术基础课,其内容主要包括金属材料的基本知识、金属热加工工艺和金属冷加工工艺三部分内容。由于该课程的专业特点和所处的教学位置,学生普遍感到学习难度很大,并产生了畏难情绪,学习不得其法,生吞活剥,死记硬背。因此,教师必须深入研究,探讨教学方法,促进教学目的的实现。
一、基本思路
(一)以现代教育理论为指导。课程的教学改革要求体现传授知识、培养能力、提高素质相结合的方向性原则,遵循学生的主体性和教师的主导性相结合、理论密切联系实践和巩固性等教学原则,课程的教学改革应吸收各种先进的现代教育研究成果。
(二)高职《金属工艺学》课程的教学改革是一项系统工程。我们不仅要研究高职《金属工艺学》课程教学系统的教学目标、教学内容、教学方式、教学评价等内部各要素及其相互影响,同时也要关注系统外因素对高职液压传动课程教学系统的影响。此外,一门课程的教学只有具有一定的系统性,才能取得较高的工作效率。
(三)实现由“理论”向“实践”的转变。现代技术教育提出“由科学向技术回归”,强调科技服务于工程实际和社会。如果教学内容过多偏重理论化、学科化,忽视技术应用的内容,就必然造成理论和工程实践脱节,学校与社会脱节,也就违背了技术教育的根本目标。因此,不能仅仅顾及学科自身的全面,而应该更多地从技术教育的角度出发考虑问题。在基础理论的教学中考虑职业的需要,在基础知识的学习中渗透工程技术内容,变理论的抽象性为理论的应用性, 实现“理论”向“实践”的转变。
二、主要措施
(一)教学内容的改革。目前《金属工艺学》课程采用王建民编写的“十一五”《金属工艺学》作为教材,此教材内容简练,覆盖面广,由于教学时数的限制,必然要在教学内容上进行整合优化,突出一个主线教学,整个授课内容都是围绕金属材料的性能与成分、组织结构及加工工艺之间的关系进行展开。既要保证学科知识的完整性和系统性,也要突出知识的实践性。重点讲解主要的原理规律、重要的概念定义。以及与实际生产相联系的一些知识点。比如常见金属材料的牌号、性能和热处理工艺。典型机械零件的选材和加工工艺路线的安排等等。对于一些抽象难以理解的知识点做到弱化处理,尽量避免学术型教学,要将书本上的理论知识与生产实际进行联系,使学生便于理解掌握,也为后续的专业课学习奠定了基础。对教学内容进行整合和优化,以传统金属材料的有关知识为核心,并更新和补充有关新材料、新制备工艺和新技术方面的知识内容,使课程体系更完整,以适应现代机械工业的发展要求,进一步强化了该课程的教学目标,使学生不仅具备材料学的基本知识,也培养学生材料应用方面的工程背景。
(二)教学方法的改革。目前的高职院校的《金属工艺学》课程主要还是采用传统的课堂讲授加实验的教学模式,这种教学模式的教学效率较低、学生的学习积极性不高。例如:在教室里讲解铸造,锻造等金属加工工艺,对于没有操作过也没有见过这些工艺方法的学生来说,课堂上的讲授只是纸上谈兵,学生很难真正掌握它们。经过几年的教学实践与总结,我院金属工艺学课程教学主要采用了“教学做”一体的教学模式。我们将理论课程和实际工艺的讲解融合在一起,讲到什么就让学生实实在在的感受到这个东西,我们让学生去碰,去摸,去观察实际中间真正用到的东西,这样来提高学生的认知度,通过这种方式来激发学生的学习兴趣,这种方式能明显的提高学生的学习效果。
(三)学生考核的改革。考核既是学生学习效果与教师教学质量的检查与体现,更显示出考核方法的重要性。本课程的考核方式将由集体出卷,改为由试卷库随机抽卷开卷笔试、实验、课程小论文、课堂讨论、作业、出勤率等六部分组成,增加了以考查学生创新能力、材料知识综合运用的主观性试题比重,避免了题型教材化、概念化、孤立化等抹杀学生创新能力的倾向。撰写课程小论文(或文献综述)的考核方式,既锻炼了学生自主创新、综合运用材料知识的能力,又培养了学生快速有效地获取并分析材料信息资源、撰写科技论文的能力。
(四)实践教学的改革。加强实验室建设,增加实验教学资源,实验室、实验设备是实验教学体系改革的基础,是提高实验教学质量的硬件。金属材料品种多,发展快,材料发展日新月异,因此金属材料实验检测也需要不断进步。除常规实验设备外,实验室还应设置材料样品室,使学生对各种材料有一个直观的印象,尤其对于新材料。另外还需增加多媒体,方便在课堂上通过动画演示和播放录像,让学生能充分了解实验的过程和操作方法,达到实验教学的基本要求,并扩展学生的知识。总之,为保障教学效果,试验室建设将不断完善。同时,在校办工厂设置与金属工艺学相关的生产实践活动,让学生能够真实的接触到真正的金属工艺方法,真正的做到理论联系实际,从而获得理想的教学效果。
《金属工艺学》课程的教学改革是一项长期、系统的工程,是理论和实践相互促进、相互渗透、相互补充的有机结合。我们应该不断创新教学方式和教学手段,与新专业建设结合起来,在涉及课程教学的各个环节上进一步深化教学改革,进一步提高教学质量,使学生在理论知识和实践动手能力方面得到较好的训练和提高。
参考文献
【关键词】 劣质重油 改质加工 现状 前景
改革开放以来,我国国内石油需求量呈现出一种逐年上升的趋势,同时,石油对外依存度也不断的提升,已经超过了50%。随着世界原油需求量的持续升高,原油的资源也呈现出一种劣质化的表现,近几年来全球增产原油大多都为重质原油,有关数据统计,重质原油与非常规原油的产量已经超过1亿吨,据剑桥能源年会的预测,截止到2013年,油砂沥青会成为最重要的非常规原油。因此,超重原油以及油砂沥青的加工必然会是下一阶段炼化企业需要面临的重要问题。
1 超重原油的特点
目前世界常规原油探明储量为13220亿桶,具体的储量与分布情况详见表1。
超重原油储量最丰富的国家是委内瑞拉,与普通的原油相比而言,超重原油具有如下的特征:即高密度、高硫、高黏度、高酸、高残炭、高氮、高芳烃含量、高金属含量,且减压瓦斯油与渣油的含量也超过了70%,性质较差,比重较差,很难进行脱盐和脱水;黏度较高,难以进行管理和运输;氮和硫的含量较高,进行加氢处理的难度较大;减压瓦斯油数量大,芳烃和氮的含量高,催化和劣化的难度较高;减压渣油数量大,铁、钒、沥青、残炭的含量高,在焦化处理过程中会出现大量的焦炭,在处理时需要在高温高压及氢气的条件下进行。
2 劣质重油加工技术
劣质重油的渣油含量很高,加工的核心技术就是通过渣油与减压瓦斯油提高轻质油的收率,劣质重油的渣油具有高硫、高残炭、高氮、高金属的特征,对于加工工艺的要求很高。目前,较为成熟的劣质重油加工工艺包括焦化、渣油加氢和催化劣化几种。目前,加拿大油砂沥青渣油均使用焦化处理工艺;渣油加氢的工艺包括沸腾床、固定床、移动床+固定床、悬浮床等方式,能够处理劣质重油与沥青。
2.1 焦化技术
焦化技术能够处理成本劣质的原料,已经成为一种常用的重油加工过程,就世界范围来看,焦化装置的处理能力可以超过3亿吨/年,美国加工劣质重油的比例已经呈现出一种逐年上升的趋势,加工原油的含硫量上升约0.27%个百分点,原油重度API°下降了约1个单位,但是,焦化能力在近年来却增加2750万吨/年,究其根本原因,是由于焦化装置的操作费用和投资都相对低廉,能够加工高金属、高硫和高残炭的劣质重油。
2.2 渣油沸腾床加氢裂化技术
渣油沸腾床加氢裂化第二代与第三代催化剂已经研制成功,该种催化剂能够大幅的改善加工装置的性能,尤其是脱残炭、脱硫以及产品的安定性,可以在渣油转化率为80%到85%的条件下炼制出低硫燃料油。美国先进炼油技术公司为了解决油渣沸腾床加氢裂化裂化设备未转化油渣以及设备结垢的问题,添加了减少沉积物的催化剂,与传统的催化剂相比,在脱金属、脱硫、脱残炭以及渣油转化率高的情况下,能够减少反应过程中沉淀物的产生。
2.3 悬浮床加氢裂化工艺
悬浮床加氢裂化工艺能够用于劣质重油的加工,但是其加工的产品需要进行深度裂解、脱硫和二次脱硫,就会导致加工费用升高,该种工艺是处理劣质重油很好的手段。
3 劣质重油加工技术展望与前景分析
3.1 改善焦化工艺
焦化工艺能够很好的改善劣质重油,是现阶段下炼油厂使用最多的工艺,在未来阶段下,应该将劣质重油焦化装置的设计重点放置在减少焦炭产率、提高液体产品产率、降低操作费用和减少装置投资之上,劣质重油的沥青质和残炭的含量很高,在使用焦化工艺进行加工时会导致加热炉生焦倾向升高,因此,除了减少焦炭产率、提高液体产品产率以外,还要使用科学的方法缓解加热炉的结焦。
3.2 完善劣质重油加工组合工艺
为了将劣质重油资源最大限度的利用起来,需要不断的完善劣质重油加工组合工艺,如焦化+沸腾床加氢裂化技术、沸腾床加氢裂化技术+溶剂脱沥青+沥青气化技术等。
3.3 扩大氢气的来源
很多地区的劣质重油都有着高氮、高硫、高金属含量和高残炭的特征,在转化以及生产油品的过程中会消耗到大量的氢气,使用焦化工艺在加工劣质重油时会产生石油焦、应用溶剂脱沥青加工工艺会产生脱油沥青,如果将其作为气化工艺的原料,就能够解决以上的弊端,生产过程中产生的氢气也可以为后续的加氢过程提供氢源。
3.4 发展悬浮床加氢裂化技术的产业化
在应用延迟焦化技术加工劣质重油时会出现大量的低价值焦炭,使用沸腾床加氢裂化技术加工劣质重油的转化率也不高。近些年来,随着技术水平的发展,悬浮窗加氢技术得到了迅速的发展,该种技术能够将原料渣油的转化率全面的提升,几乎可以将其完全转化为馏分油。在未来阶段下,发展悬浮床加氢裂化技术的产业化能够提升劣质重油的转化率。
4 结语
近年来,国际石油需求量逐年上升,而轻质原油的量不断减少,劣质原油的开采比例不断提升,超重原油硫、残炭、氮、重金属的含量偏高,这也对炼油企业的加工工艺提出了一定的挑战,为了满足经济发展和原油储备的需求,我国的炼油企业必须要不断开发新技术,实现劣质重油加工技术的全面发展。
参考文献:
中图分类号: TD406文献标识码:A 文章编号:
论文摘要:本文以《机械制造工艺基础》课程教程的现状和面临问题,从提高机械类专业学生的实践能力出发,根据实际探讨了教师在讲授过程中从如何改进教学方法与培养学生创新思维能力,发展趋势以及改革措施等方面突破《机械制造工艺基础》的难点教学。 《机械制造工艺基础》课程是机械类专业的一门重要的专业基础课,涉及面广,概念性强。与生产实践关系密切,学生在学习过程中普遍感觉不易掌握,缺乏兴趣。为激发学生学习该课程的积极性、主动性,针对该课程目前存在的问题在教学中进行一定的改革尝试,很好地解决该课程的重点、难点。下面谈谈自己的教学。
一、分析教学现状和存在的问题
1、教学内容和教学体系陈旧。该课程的内容多且相互独立,学时少,同时有些内容随现代科学技术的发展已日显陈旧;课程内容和课程体系的变化与原有的教学方法和教学手段难以保证在较少学时内完成教学大纲的要求,更别说培养学生的理论联系实际和创新思维的能力。
2、教学方式陈旧在教学方法上仍采取灌输式教学,导致学生失去兴趣,获取的信息量较少。这种单一的教学方法显然很难培养出具有创新性的高素质的人才。
二、教学应在以下的几个方面得到突破
1、合理安排课程体系,更新教学内容在设计课程体系时对于一些内容较陈旧的或在其他课程里讲过的内容可进行删减。增加计算机辅助制造内容,使学生接触到现在化工业生产的新方法、新问题,而成新思路。并且根据电脑在学生中普及率较高的特点,鼓励、引导学生利用课余时间进行学习研究。此外在保证掌握有关基础知识和基本理论的前提下,针对各专业的特点,突出重点、提示一般。
2、改革教学方法和教学手段。提高教学质量重视“绪论”教学,提高学生学习兴趣良好的开端是成功的一半,讲好绪论课犹如优秀作者对戏剧的“序幕”和小说的“开头”。教师“亮相”的好,在学生心中树立一个先入为主的良好形象,对今后的教学产生积极的促进作用。给学生介绍课程体系,包括毛坯制造工艺、零件切削加工工艺和机械加工工艺规程制定等三部分内容。通过本课程的学习,可以使学生获得机械制造的常用工艺方法和零件加工工艺过程及装配的基础知识,对机械制造工艺过程形成一个完整的认识,从而增强学生在实际工作中的适应性,为达到一专多能打好必要的理论基础。同时采用启发式教学以引导、帮助和促进学生对知识的领悟,激发学生独立思考和创新的意识。如在学习有关锻压的内容后,给出一个工程应用中因某一质量不合格的锻件而造成故障的实例让学生进行讨论,帮助、引导学生从材料的选择、锻件的结构以及锻造工艺等各个方面进行考虑、分析,找出原因,提出解决的方法。这样,通过启发式教学,不仅可以巩固所学过的知识,而且可以帮助学生学会从多方位,多角度去思考,有利于调动学生的学习积极性,培养学生的创造性。变灌输式教学为方法论教学。将传统教学中的教学模式,变为师生共同活动的教学方式。在教学的过程中,多开展师生互动,采用“教师引在前、讲在后,学生想在前、听在后”的方法,引导学生自己思考解决问题;让学生多开展讨论,使学生积极思维,打开思路,同时教师参加讨论,对重点、难点处做讲解,最后进行总结;也可以安排学生动手实践,这样就更能取得意想不到的效果。
3、因材施教,教师传授知识的同时,应注重能力培养。课堂上着重讲清基本概念和基本理论,分析重点和难点。简单的让学生自学,使学生表达能力和逻辑思维能力得到一定的锻炼。在自己解决了一些实际问题后,学生会感觉到成就感,进而激发了学习的兴趣,对于学习兴趣更浓、能力较强的学生,每个章节均应推荐学习参考书及相应的制造工艺手册。并介绍手册的使用方法,这对他们以后从事工程技术应用工作非常有益。
4、重视实践教学,加强能力培养。实践教学是培养学生综合能力的重要环节,把理论教学与实践教学相结合,是专业知识向实践能力转化的重要手段。培养既懂专业又会操作的“双师型“教师是开展实践教学的前提。这样的教师才能将理论教学与实践教学融为一体,得心应手的将各方面知识融会贯通,最终达到较好的教学效果。在本课程的学习中一般安排两周左右的实践教学,实践教学包括参观、实习。根据授课内容,将学生带到实习工场,组织学生参观,参观前应布置预习,使学生做到心中有数,参观时教师引导学生注意观察机床主体结构、主要部件及作用、传统系统、刀具、夹具等,并边操作边讲解,提高感性认识,解决学生的问题。参观后进行总结。实习的内容有车、铣、刨、磨、钻等工种,着力培养学生的动手操作能力。要求学生根据零件图,读懂图样、制定加工工艺规程、加工零件。训练学生运用已学知识,应用到实际生产中,让他们真正感觉到学有所用,从而提高学生学习理论课的自觉性,使学生获得一个完整的机加工过程概念,这样不仅可以巩固已学的知识,强化学生的专业思想,也能够为后续课程的学习打下良好的基础。
5、演示法直观教学。直观教学是为学生提供必要的感性材料的有效途径。在讲授过程中,经常适时的演示与教学内容相关的实物、模型或实物图片。在教学中灵活运用各种直观形式,不仅能激发学生的学习兴趣,而且有助于他们对所学知识的领会、理解和巩固。
6、多媒体形象化教学。利用计算机软件将教学过程中需要的文本、图形、图像、动画、录像等多种媒体有机会地组织在一起,替代传统的粉笔、挂图、幻灯片和录像片等。形象生动、直观易懂、方便快捷。能够使学生犹如身临其境。用多媒体课件教学,形象的揭示了复杂的机械制造过程,有效地解决了许多教学中难以讲解而又必须理解的问题,大大提高了教学效果,激发了学生的学习兴趣,对教学效率的提高是传统教学方式无法比拟的。
三、结束语 随着科学技术的不断发展,教学内容也在发生变化,这就要求教师自身不断学习,改革教学内容,与时俱进,大胆创新。不断学习,提高自身素质,要不断的用新知识、新技术丰富教学内容,培养出能够满足生产一线需求的高素质的职业应用型人才。
参考文献:
关键词:机械制造技术基础;科学研究;学术探讨;教学模式
机械制造技术基础是机械类专业的一门重要的专业课,课程的主要内容包含了切削加工的基本要素、切削过程的基本规律、机械加工工艺规程的制定、典型零件的机械加工、机械加工精度、机械加工表面质量、装配工艺规程的制定、机械制造技术的发展[1]。该课程内容丰富、逻辑性差、理论性强、实践性强、综合性强[2-3]。目前的机械制造技术基础课程的教学模式仍然以传统的课堂讲授的灌输式教学方式为主,虽然能够快速地传授给学生大量的理论知识,巩固学生的基本知识,但是学生不能意识到所学知识的实用性,降低了学生的学习积极性,更不能够培养学生的创新能力和独立解决问题的能力[4]。以科学研究为基础的学术探讨教学模式的实施不仅能够激发学生的学习积极性,更能够培养学生的创新能力和独立思考能力,为社会培养创新性人才。本文对机械制造技术基础课程的学术探讨教学模式进行了探索。
1机械制造技术基础的教学现状
1.1教学特征与效果
随着时代的发展,对于学生的培养不但要提高其利用理论知识解决实际问题的能力,更加应该注重培养学生的创新能力、独立思考的能力和一定的科研精神,为学生进一步的学习打下基础。目前机械制造技术基础的教学目标是要求学生掌握机械制造方面的基本理论、基本知识和基本技能,为从事机械制造的现场技术工作及科学研究工作打下坚实基础。机械制造技术基础内容丰富、逻辑性差、理论性强、实践性强、综合性强,教材中的很多知识需要在实践中不断学习和贯通。长期以来,“填鸭式”课堂讲授的方法虽然使学生具有较为扎实的基础知识,但是学生产生了较强的依赖心理,缺乏独立思考能力和创新能力,阻碍了学生的进一步学习深造[5]。机械制造技术基础课程内容理论性较强、实践性强、综合性强。比如刀具角度的功用,这部分需要学生掌握刀具角度的概念和对切削加工的影响规律,能够真正运用到实际生产实践中,并能够利用辩证法去分析实际加工过程中的切削性能随着刀具角度的变化规律。然而,由于学生缺乏实际的切削加工经验,并不能够真切地感受和理解刀具角度的功用,学生从心理上不能接受和理解这部分内容,导致学生只是机械化地记忆所学内容,缺乏对所学知识必要的思考和综合分析。虽然很多高校教师提出产学研协同模式、授课+实践模式、先实践后理论模式等来提高学生的实践经验,但是对于大多数的地方高校来说,受到课时、经费和硬件设施等方面的限制,实施起来有一定的困难,而且培养出来的学生不能够接触到现在的前沿科技和科学研究工作,缺乏一定的独立思考能力和创新精神,不利于学生的进一步深造[6]。
1.2学生的学习现状
机械制造技术基础课程以闭卷考试的考核形式为主,平时成绩和实验成绩占30%,卷面成绩占70%。随着时代的发展,学生的自主能力得到发展,其学习兴趣来源于以实践为基础的应用型知识的获得,机械制造技术基础课程较强的实践性和课堂灌输式教学模式的局限性使得学生不能够真正认识到该课程相关知识的实用性,学生的学习动力主要来源于学分的获得,大部分学生以考试前的突击学习、机械记忆等方式来应付考试,使得机械制造技术基础的整体教学效果欠佳,学生的学习效果差,不能够达到教学大纲的要求。金工实习作为机械制造技术基础课程的前置课程,能够提高学生的实际生产实践知识,但是地方高校出于学生的安全、课时量和硬件设施等角度的考虑,学生动手操作的机会较少。机械制造技术的发展历史源远流长,机械制造技术基础课程所讲述知识点较为传统,但是机械制造业作为制造业的最主要的组成部分,机械制造基础技术、超精密及细微加工技术、自动化制造技术、绿色制造技术等前言科技和科学研究工作的发展均属于机械制造技术的内容。然而机械制造技术基础课程相关的前沿技术较为隐蔽,对于缺乏专业数据库查阅和文献检索能力的本科生来说,利用网络技术和学校购买的专业数据库学习机械制造技术基础的前言知识具有一定的困难,特别是对于自主学习能力差的学生来说,面对诱惑较大的大学环境,学生的自控能力和管理时间的能力欠缺。综合机械制造技术基础课程特点和学生的学习现状,探讨适合于地方高校的机械制造技术基础课程的教学模式具有一定的必要性。
2学术探讨教学模式的理论背景
大学是进行学问研究的机构,科学研究作为大学教师必须要进行的主要任务之一,导致大学中教师与学生的关系和中小学教师与学生的关系有较大差异,大学的教师并不仅是因学生的存在而存在的,教师和学生还是因对学问的研究工作而存在的[7]。大学中的科学研究工作又导致大学区别于一般职业培训学校,大学中的科学研究以基础理论性研究为基础,以创新性知识的生产、传播和应用为中心,以产出高水平的科研成果和培养高层次的精英人才为目标,在社会发展、经济发展、科学进步等方面发挥着重要的作用[8]。人才培养、科学研究和服务社会成为当代高等学校的三大职能,高校教师的主要工作除了教书育人之外,科学研究成为高校教师重要的工作。以传统课堂讲授的灌输式教学方式主要发挥了教师的主导作用和对课堂教学的组织、管理,但是忽视了对学生的主动性和创造性的开发。机械制造技术基础教材的内容较多、逻辑性差,只是编写了机械领域最基本的内容,很少涉及机械领域前沿的研究进展,内容更为古板。例如切削过程中切削力随着切削参数的变化规律,教材上仅指出其变化规律的单调递增或递减性,但是在新型材料加工过程中切削力随着切削参数的变化规律较为复杂,需要教师根据新型材料的切削加工的实际情况给学生分析其变化规律及机理。因此科学研究不仅能够推动学科理论研究的深入进行,取得原创性的研究成果,服务于社会,也能够使教学更有广度,提高教学质量,激发学生的学习兴趣,增强学生的创新能力和独立解决问题的能力[9]。为了适应现代社会对机械专业技术人才创新能力的新要求,培养学生既有解决生产实际问题的能力,又有创新能力和一定的理论深度素养,科研型大学成为各个高等学校发展的主要方向,也是一流高水平高校的重要标志[10]。
3学术探讨教学模式探索
3.1学术探讨教学内容准备
基于学术探讨教学模式的课堂教学除了讲授知识,最重要的是根据最新科研成果讲述所学知识的重要性和实用性,激发学生的学习积极性,培养和提高学生的独立思考能力和创新能力,为实际生产实践和科学研究作准备。在新的教学模式下,教材中很难理解、重点的内容,在基本知识讲解的基础上,可以通过学术探讨的方式,增加学生的学习兴趣,引导学生课后阅读相关学术论文,让学生理解所学知识的实用性和科学性;对于教材中较简单的阐述较全面的知识点,可以安排学生自学。教学手段改革的关键要求教师必须对刀具、零件加工和装备等内容十分熟悉,机械制造技术基础是从事材料精密加工研究的教师必须精通的一门课程[11]。切削加工的基本要素、切削过程的基本规律和机械加工表面质量是从事材料切削加工机理研究的教师必须进行的研究内容,机械加工工艺规程的制定和典型零件的机械加工是从事绿色制造领域的研究者必须熟知的知识点,这几部分与高效精密加工研究密切相关的知识点恰好正是机械制造技术基础课程的难点与重点内容。对于缺乏实践经验的本科生来说,理解和掌握这些内容十分困难,为了应付考试学生只能死记硬背所学知识点,降低了学生的学习积极性,更不用说提高其独立思考能力和创新精神。对于从事机械加工研究的高校教师来说,在教学准备阶段,应大量阅读与课程内容相关的科学论文,特别是较为前沿的文献资料,结合自己的科研成果,以相关科研结论来讲述相关知识点的重要性及实用性,以问题的形式启发学生独立思考相关科学实验及数值模拟结论的合理性及可行性,从而激发学生的学习兴趣,培养学生的独立思考能力和创新能力,并使其具有一定的科研素养。
3.2学术探讨课程教学方法和手段
现代教育提倡多样式的教学方法,如讨论式、启发式、问题引导式、案例式等来激发学生的学习积极性[12]。机械制造技术基础课堂教学在每次讲授知识点时,先引用相关的科研论文或者自己的科研成果来诠释知识点的实用性和重要性,提高学生的学习积极性,然后进行教材基本知识点的讲述,最后为了能够提高学生的独立思考能力、创新能力和综合分析问题的能力,可以相关的科研论文或科研成果为基础提出问题,引导学生以教材的基本知识点为基础探讨相关的科研成果,从而提高学生的科研素养。合理布置课后作业对巩固课堂理论知识和激发学生的学习兴趣具有一定的帮助作用。学术探讨教学模式的课后作业要追求一定的丰富性、多样性,改变传统的练习题模式,避免学生的抄袭现象,提高学生的科学素养。教师可以寻找与课堂内容相关的科研论文或者让学生自己检索相关的科研论文,对科研论文进行阅读,结合教材基本知识写出大概100~200字的思考体会。
3.3学术探讨课程设计和毕业设计
课程设计是机械制造技术基础教学中重要的实践环节,可以加深学生对所学知识的理解能力。目前机械制造技术基础课程设计的选题常为机械典型零件的加工工艺规程设计。在明确设计任务的前提下,可以要求学生选用多种工艺方案和工艺路线,引导学生利用绿色制造等前言科技来分析多种工艺方案和工艺路线的利弊,让学生更为直观地体会合理选择零件工艺方案和工艺路线的重要性以及了解绿色制造技术前沿科技的概念及实用性[13]。毕业设计是普通高等院校各专业教学计划中的重要组成部分,是对学生本科阶段所学专业知识的综合、深化和升华,着重锻炼学生利用各种资源来检索所需知识并解决实际问题的综合能力[14-15]。目前大多数地方高校的毕业设计选题多为机械典型零件的加工工艺及夹具设计、数控机床部件的设计、机械加工模具的设计等,其中机械典型零件的加工工艺及夹具设计与机械制造技术基础课程设计、机械设计制造及自动化综合课程设计的内容有较多重复的地方。为了能够进一步提高本科生的创新精神、独立思考能力和科研能力,地方高校应该打破机械设计制造及自动化专业毕业设计题目的限制,高校教师依据自己的研究方向给学生拟定毕业设计题目,让学生进行新材料或传统金属材料的切削加工试验研究、基于绿色制造合理工艺路线的选择和有限元仿真切削加工性能研究,使得学生能够对机械制造技术基础中相关理论知识有更深层次的认识,也提高了他们的科学研究能力、从事工程试验和对试验数据分析处理解释的能力。
4结语
关键词:刀具管理系统 柔性制造系统 数据库
1 前言
在实际生产中,大量的刀具需频繁地在库房与机床、刀具库房与刀具刃磨车间及机床之间交换和流动。是否能对刀具进行有效管理,不仅影响机床的使用和生产效率,也会影响加工成本。传统的靠人工在纸张上记录和管理刀具的借入、借出、归还和使用的刀具管理方式已经不能满足目前企业产品设计和生产的需要。因此结合计算机、数据库及网络技术来建立数字化刀具管理系统有着重要的现实意义[1]。
2 商用刀具管理系统状况
从世界范围来看,国外在进入九十年代以来,刀具管理系统得到了长足的发展,已经有一些发展比较成熟的刀具管理系统,比较典型的如TDM System(Tool Data Management System)、KATMS(Kennametal Automated Tool Management Solutions)、eTMS(Enterprise Tool Management Software )等。在国内,刀具管理系统的研究起步较晚,基本处于国外刀具管理技术的跟踪研究状态,大部分也着眼于刀具管理系统的某一方面。比如有西北工业大学,对刀具全生命周期管理进行了研究;河北科技大学也对基于Web网络平台的刀具管理系统模型做了一定的研究。比较典型的刀具管理系统软件是Smart Crib[2][3]。其常见的刀具管理系统的功能模块如表1所示。
3 刀具管理系统的理论研究状况
现代刀具管理系统的研究在传统刀具管理理论的基础上结合企业刀具管理的具体需求,引入了刀具全生命周期管理的思想和方法。通过对每一把刀具个体进行编码,实现了对刀具个体从采购、使用、维护到报废的全寿命管理。通过对刀具剩余寿命的预测,为生产制造工艺提供决策支持,大大丰富了刀具管理的内容,增强了计算机辅助刀具管理系统在企业的适用性,实现了刀具多环节管理与企业其他系统的信息共享和交互[1][4][5]。
刀具管理系统在柔性制造系统(FMS)中应用最广泛,FMS要实现自动化加工,必须具有刀具管理功能。通过分析FMS中刀具管理的重要性,基于遗传优化算法的FMS刀具静态调度策略实现生产前刀具的预调度,提出了计算机网络的刀具管理系统的概念,完成了嵌入式控制技术的FMS刀具管理系统的总体设计和开发,并在此基础上完成了刀具储运控制器软硬件的设计与开发,实现了对系统开发的各功能模型提出了相应的控制要求[6][7]。
通过将制造执行系统内的刀具实体信息数字化,利用Internet/Intranet在单元内部实现信息的共享预留接口,并且运用软件工程的理念和规范进行了刀具管理系统的开发与设计,可与整个企业或外部企业进行信息交流,从而实现与CAD系统、CAPP系统等企业其他应用系统的整体集成[8][9]。在开发环境和开发工具方面,现代企业以NX二次开发和数据库互联ODBC为基础,在VB或C++6.0软件环境下编程,并基于C/S构建了一套刀具管理数据库,在生产现场建立一套24小时无人化刀具管理系统[10][11][12][13][14][15]。
在确定刀具管理系统所应有的功能方面,现代企业都采用用面向对象的建模思想对刀具管理系统进行了分析与设计,运用统一建模语言(UML)对刀具数据管理系统进行建模,并进一步将这种思想运用到了加工车间,提高了刀具管理系统的实用性[16][17]。
基于工件特征的刀具管理系统引入逻辑部件和逻辑刀具的概念,提出了基于工件工艺特征的刀具选配方案,成功开发了一套数控刀具管理与选配软件,在加工过程中选择出适合加工的刀具以及给出优化的切削参数[18][19]。而文献[20]则以工艺特征为基础的智能推荐刀具系统,通过零件的工艺特征模型和刀具的特征信息模型,利用企业级模板和多层分布式应用程序结构以及共享数据库机制建立刀具信息管理系统,然后通过单条件推荐刀具进行智能匹配或通过综合多因素智能推荐刀具.
4 基于PowerMill的刀具管理系统
目前所研究的刀具管理系统都没有将所研发的系统与NC代码的编制集成,也没有实现刀具和加工工艺参数的集成,为了解决上述缺陷,本文开发了基于Powermill的刀具管理系统,包含五个模块:系统管理、刀具选取、刀具管理、刀具借还和帮助。该系统的特点是:基于刀具的全生命周期管理,刀具在刃磨后其各种参数会发生变化,然后将其视为一把新刀具重新入库,及时更新刀具库;该系统将刀具管理系统与PowerMill软件集成,对PowerMill进行二次开发,系统的刀具数据库可在PowerMill中调用,并将特定零件(模具电极、滑块等)的工艺参数(转速、进给速度等)与特定直径的刀具绑定,选定刀具后即可同时确定工艺参数,提高NC编程的效率。也可根据工艺模板单独选择刀具,然后从工艺库中读取加工工艺参数。基于模具电极加工的刀具管理系统结构如图1所示。
5 结论
(1)分析了国内外常见的商用刀具管理系统的特点及功能,论述了研发刀具管理的状况,指出了目前刀具管理系统存在的缺陷。
(2)提出基于电极加工的刀具管理系统方案,在Powermill环境下,将刀具管理与NC代码的编制集成在一起,有利于提高刀具的利用率,降低加工过程中刀具的使用成本。
参考文献:
[1] 庞存晨,徐峰,吴小军.基于Web的刀具全生命周期管理信息系统研究.中国制造业信息化.2010,39(15):4-13
[2] 刘洋,王成勇,宋月贤.刀具管理系统研究与应用.模具制造技术.2007,(7)
[3] Kennametal. Product Data Management Electronic Product Profile(EPP)
[4] 陈小林,孙厚芳.刀具信息建模技术研究.机械设计与制造.2009,(9):227-229
[5] 贾丽刚.FMS中刀具管理系统的研究与开发.硕士学位论文.昆明理工大学.2008
[6] 王卫楠.FMS刀具管理优化技术研究和实验系统开发.硕士学位论文.南京航空航天大学.2008
[7] 朱海荣,邓飞.FMS环境下的刀具管理系统研究.机床与液压.2009,37(12):118-143
[8] 张新聚.基于MES的刀具管理研究.硕士学位论文.河北工业大学.2002
[9] 李强.基于组件技术的数控刀具管理系统的研究与实现. 硕士学位论文.重庆大学.2005
[10] 贾焕英.数控加工车间刀具管理系统的研究与开发.硕士学位论文. 大连交通大学.2008
[11] 陈立海.数控车间刀具管理系统设计与实现.硕士学位论文.上海交通大学.2006
[12] 孙增明.面向DNC车间的刀具管理系统的研究.硕士学位论文.华中科技大学.2007
[13] 郑鹏,刘尧.基于NX二次开发的数控刀具管理与选取系统.CAD/CAM与制造业信息化.2009,(12):104-105
[14] 张敏霞.信息化制造中刀具管理系统的研究.硕士学位论文.河北工业大学.2004
[15]丁娜仁化.VB环境下刀具数据库管理系统的开发.机床与液压.2007.4:
193-195
[16] 郑飞.数控加工刀具全生命周期智能化管理系统的研发与应用.硕士学位论文.重庆大学.2007
[17] 刘洋.开放源代码平台下基于Web的刀具数据管理系统.硕士学位论文.广东工业大学.2007
[18] 袁美霞,高振莉.刀具管理技术研究.工具技术.2010,44(8):57-58
[19] 赵晖,闫献国.基于工件加工工艺特征的数控刀具选配系统.工艺与装备.2010,(4):100-105
[20] 刘.基于特征的刀具管理及智能推荐技术研究.硕士学位论文.南昌大学.2009
石油加工工艺学课程是化学工程与工艺专业的重要专业课程之一。该课程的教学中应注重培养学生的工程概念,建立工程意识,提高综合运用知识和解决实际问题的能力。完善与优化石油加工工艺学课程体系与内容,进一步提高课程教学质量与人才培养水平,是各石油高校人才培养的重要任务与研究课题,需要同行进行长期不懈的探索和努力。我校在原有教学大纲基础上,增加工程实践内容,提高学生的工程意识和分析问题解决问题的能力;教学方式多种化,板书与多媒体结合,引入相关的声像资料、图片资料,帮助学生深入理解授课内容;成绩评定中增加文献撰写部分及讨论部分成绩,提高学生查阅、加工文献及表述能力。
2教材的选定
以林世雄主编的石油炼制工程(第四版)为主,参考侯祥麟主编的中国炼油技术,沈本贤主编的石油炼制工艺学,陈绍洲主编的石油加工工艺学等优秀教材,适当增加石油资源高效利用、清洁燃料生产和石油炼制工业关键技术的新发展等新内容,形成具有自己特色的课程内容,与时俱进,扩大知识范围,为学生提供更大的学习空间。
3每章增加课后习题
为了提高学生的学习效果及自我总结能力,每章增加不同类型的课后习题与思考题。包括石油产品有哪些分类及各自用途等基础性习题;冬天柴油车挂蜡如何处理等与实际生活相关的习题;如何根据油品的特性实现油品的安全管理等与实际生产相关的习题。学生即掌握了基础知识,又可以运用所学知识来分析和解决实际问题。另外每章结束后要求学生对本章重要知识点进行总结,再相互交流,把握主线,整体思路清晰。
4教学方法改革
4.1现代教育技术的应用多媒体教学课件以它图文并茂、动静结合的表现形式,达到增强了学生对抽象概念、图形性质和学科定理的理解与感受,从而极大地提高了课堂的教学效果。石油加工工艺学课程具有专业性强,需要良好的专业知识铺垫;知识综合性强,涉及内容广泛,内容复杂,新工艺技术、新标准繁多;应用性强,理论与实际密切结合等特点,决定了该课程的授课形式必须多样化,达到最好的教学效果。所以授课中把新工艺、新标准等以多媒体的形式讲授,既直观、形象、又便于学生了解掌握,节省教师画图、画表的时间,在有限的教学时间里实现了大容量、高效率的教学。运用视频将理论与专业实验、仿真素材等紧密联系起来,如对实沸点蒸馏先进行理论介绍,再播放视频,一动一静,将枯燥的理论以实际过程表现出来,提高学生的学习效果。课外学习平台也不断完善,包括授课视频、实验视频、课件、配套习题、实际问题解决方法等,用现代技术及丰富生动的内容吸引学生的学习兴趣,提高学生自主学习的能力。
4.2启发式与对比式教学相结合为了改变大学生在中学阶段养成的被动式、机械式的学习方式,变被动为主动,增加学习的积极性,提高对知识的渴望与兴趣,本课程的讲授过程中大量采用启发式教学。如在讲授清洁燃料生产时,先通过图片了解现在全球气候变化带来的影响,并给出具体数据,再讨论导致的原因。汽车尾气的排放就是源头之一,为了改善全球气候,减少汽车尾气排放的污染物是当务之急,这就要求提高燃料的质量,即生产清洁的汽油和柴油。应用启发式教学,从我们切实能体会到的事情出发,引导学生运用所学知识去解决实际问题,既可以把问题简单化,又增加了学生的学习积极性和兴趣。除了启发式教学外,还并用对比式教学方式,两者相互补充。如把汽油和柴油进行对比讲解,找出异同点,便于学生的理解与掌握。先指出汽油机与柴油机的虽然都是活塞式发动机,工作过程都是由进气、压缩、膨胀做功、排气4个过程构成,但两者的压缩比、进入气缸的气体、着火方式等不同,所以对燃料的要求不同。汽油和柴油在发动机中燃烧不正常时都会发生爆震,且爆震现象相同,但是产生爆震的原因及时期却完全不同,两者用不同的指标来表示其抗爆性,由此得出各自的理想组分。通过对比归纳,内容清晰,层次分明,相似的知识点不易混淆,便于理解与掌握,取得了良好的教学效果。
4.3小组讨论形式进入课堂为了提高学生的学习积极性,我们会不定期的提出一些与石油相关的问题,鼓励学生通过各种渠道(期刊、报刊、互联网、电视等)收集资料进行了解,之后在课堂上进行分组讨论,把枯燥乏味的理论知识结合到我们的生活中,学生积极性较高,课堂气氛高涨。比如绪论讲完之后提出问题:石油与你有多大关系,你一天消耗掉多少石油?在下次课中用部分时间进行分组讨论,在激烈的讨论中,同学们各抒己见,真正了解到了我们的衣食住行确实离不开石油,但石油又是什么,它又是如何加工成我们想要的产品呢?有了疑问和好奇心,增强对本课程的兴趣。
4.4培养独立查阅并加工文献的能力在授课过程中提出几个比较热门的课题,如原油价格对国民经济的影响?炼化企业如何实现清洁燃料的生产?现代炼油工业发展趋势?中国的能源安全及战略问题等。学生根据个人兴趣,选取某一个课题,独立查阅文献并经过整理完成一份报告,提高学生查阅加工文献的能力,为以后毕业论文奠定良好的基础,又加深对某一方面的深刻理解。
4.5加强工程意识与理论的联系石油加工工艺学是一门专业课,除讲授理论内容,还引入大量工业生产和科学研究案例,提升学生工程意识与理论联系实际的能力,真正做到理论与工业生产紧密相连。如以辽阳石化加工原油-俄罗斯原油为例,根据原油性质、实沸点蒸馏数据及直馏产品性质,确定加工方案;以辽阳石化550万t/a常减压装置为例,讲授常减压装置工艺流程、主要设备、直馏产品性质等,运用实测数据进行产品实沸点切割计算,分离精确度计算等;增加解决实际问题的环节,如当某一侧线产品出现头重尾轻的时候应如何调节操作?本专业定期聘请工厂有经验的专业技术人员到学校进行讲课,介绍工厂相关装置概况、原料及产品、市场需求、主要设备及生产工艺流程、从事化工行业要注意的安全事项等事项,使学生不但有了安全意识,也对实际生产过程有所了解,有利于理论知识的理解,引起学生对自己未来工作的兴趣,提高学习动力。专业实验最能反映专业特色,是与本专业学科发展关系最密的实践性教学环节,因此我们不断对专业实验教学环节进行改善,除了开设传统的验证性实验外,又增加了设计型、研究型实验;建设炼油化工与自动化仿真培训中心,强化学生的工程实践与运行能力;鼓励学生参加“中国石化-三井化学杯”大学生化工设计竞赛,聘请设计院人员与教师共同指导,培养学生的创新思维和工程技能,培养团队协作精神,增强学生的工程设计与实践能力,实现“卓越工程师教育培养计划”。
5教师实践能力的提高
作为石油加工工艺学课程的老师,本人除了具有丰富的理论教学经验,也具有实际生产经历,曾在中石化沧州炼油厂催化裂化装置工作两年,每年参加知道学生下厂生产实习实践教学环节,并于2012年在辽阳石化炼油厂进行为期一个月的实践培训,因此对炼油加工工艺过程及主要生产设备的操作及工作原理颇为了解。在理论教学过程中,能够将实际生产与理论知识结合在一起,并对生产中遇到的问题作为实例进行分析、讲解,提高了学生的学习积极性及理论联系实际,分析问题和解决问题的能力。从事石油加工工艺学课程的教师除了担任理论教学外,还担任专业实验、毕业设计论文、生产实习及实践教学环节的指导工作。在学校、学院的推荐下,每年都有青年教师到中石油辽阳石化公司的生产一线进行实习,并派专业教师参加相应的技能培训,定期聘请工厂专业技术人员到学校进行讲座,以提高青年教师的工程实践能力。
6结束语
中图分类号:E5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)34-0040-01
前言
机械加工是将半成品的原材料、零部件等通过组装、拼接,制作成一个完整的机械设备或产品。在制作过程中,不可避免会产生许多废弃的部件边料,造成能源损耗、资源浪费和噪音、光化学烟雾等物理性污染。所以绿色制造的机械加工工艺有其研究和实践的必要性和现实意义。绿色制造的机械加工工艺不仅减少了机械制造阶段的环境污染和能源损耗,提升了产品质量和安全性能,而且节约了生产成本。对废弃材料进行技术改进和回收利用,对我国构建资源节约型社会有重要意义。
一、机械加工工艺规划制造技术
现代企业在生产加工零件时,必须遵循减少能源损耗、提高生产效率、保证质量安全的要求,因此要让生产部门和相关加工人员学习和掌握一定的机械加工制造的基本理论和经验方法。实际生产作业中,要根据不同企业的生产规模和生产能力进行适当调整,切忌盲目照搬或完全按照经验进行加工作业。为了更好地完成机械加工和制造过程,需要进行工艺规划,主要包括工序规划和具体的作业流程规划。首先是对加工制造工艺进行综述,明确加工过程中的重点难点和容易出现失误的地方,然后对每一个细节进行把控,包括操作时的注意事项和具体参数。机械加工工艺规划制造技术应引起现代生产企业的足够重视,它为现场生产提供了详尽的操作依据和技术支持,是企业产品质量安全的一大保证。
二、制造技术体系结构概述
绿色制造技术会影响到产品生产的整个生命周期,有时还可能会是多生命周期。产品的生命周期,包括选择材料、设计产品、加工制造、对产品的包装装配以及产品的使用和管理回收再制造等。绿色制造则要考虑这全部的生命周期,特别是要考虑环境和资源消耗的影响,也要兼顾效益与技术因素,使企业的经济效益与外在社会效益达到最优化。
绿色制造的关键在于“4R”,即在产品整个生命周期过程中怎么实现重用(Reuse)、减量化(Reduce)、再制造(Remanufacturing)以及再生循环 (Recycle)。 面向机械加工的制造体系主要包括三项具体内容,两大制造目标,还有两个层次过程的控制。旨在给人们提供机械加工与绿色制造的全面视图与模型,实现外在社会效益与经济效益的统一协调和优化,最大可能的降低资源消耗、优化配置, 让资源利用率达到最高,对环境的影响降到最低。
三、绿色制造在机械加工制造体系的应用
绿色制造关系到机械加工制造体系的多个方面。大体可以分成三个部分,应用到的技术包括污染预防技术、面向环境设计技术等。这些技术的研究方面主要是基于产品的生命周期、产品技术以及生产过程技术。根据对面向机械加工工艺规划的研究,建立起以时间、成本、质量、资源、环境为参量的具有绿色制造特性的机械加工工艺体系。可把生产过程中的问题初步分化成三类:资源能耗类,即根据资源的使用,细化成能量消耗和原材料消耗的极小化问题;环境排放类,即废气废液废渣等各种废品极小化,以及电辐射、噪声排放的极小化问题;面向环境影响及资源整体决策类,即在实施过程中发生的决策性问题,例如,机床的选择、 切削液的选择、夹具刀具的选择决策等。机械加工制造问题系统则是在上述问题的细化下形成的。
四、优化绿色制造工艺过程规划
优化参数,在过程规划中,工艺参数是其中的关键技术。要实现能源与物料的最低化,就必须对零件加工的工艺参数进行优化。通常来说,参数优化主要是针对制造工艺的采用过程,让加工过程可以更好的进行。在加工过程中,影响能量消耗、加工质量、环境污染的因素有很多,例如,刀具的种类,切削液的类型等等, 优化参数则是选择最适的加工工具。优化制造工艺路线,工艺路线的确定,是制造工艺过程中最难最重要的环节,在提高产品质量、较少成本、节约资源方面都有重要作用。优化工艺路线,是在明确传统工艺方法的基础上,根据对环保、资源利用以及成本的充分分析,做出最有利实用的加工路线。优化节能型机床工件, 对于当前已拥有的设备资源进行优化配置, 利用不同型号规格机床的不同作用, 优化机床与工件的组合方式,实现多机床多工件的同时加工,在安排调度过程中,注意考虑不同组合方式对环境以及资源消耗的影响, 实现总体能量消耗的最低化。
五、国内外绿色加工工艺规划技术的发展现状
从本质上来说,绿色加工工艺是一种决策问题,属于绿色制造的一部分。是以传统工艺为基础,结合了包括控制技术、材料应用技术、表面技术等多种新科技在内的现代工艺规划。环境影响与资源消耗是绿色工艺规划考虑的主要问题,通过对加工制造方案、规划设计过程进行优化选择,制定绿色环保的实施方案,并以此来提高原材料的利用率,降低能源与物料的消耗,减少废气污染物的产生。
其中,产品加工过程中的废物流和由其带来的环境问题受到了国际各方面的高度重视。在国外,由加利福尼亚大学在内的几所高校设立了有关此方面的研究课题, 并制订了各研究阶段的目标。此课题着眼于机床系统,通过控制机床系统的各项参数,分析数据,量化输出参数,总结获得的实验结果。还研究了与此相关的机床加工切屑形态学、动力机理以及加工系统的废物流特性等。为了支持课题的研究, 美国有关部门还设立了专门的部门以管理环境意识制造专题。
在国内,一些高校与科研机构也跟进形势,对绿色制造的工艺规划问题进行了初步的探索。例如,重庆大学在研究绿色制造工艺规划方法以及实用技术的课题中, 通过对压力加工,铸造焊接,特种加工等工艺类型的大量实验与分析,初步建立起数据知识库的原型系统。近年来,随着大量有关论文杂志的发表或出版,研究体系也逐步完善。
六、机械加工制造评价方法
通常评价传统的机械加工工艺采用最低成本、最高生产率及最高利润等要素为依据。然而伴随着制造业可持续发展不断提高的要求,机械加工以往企业追求的内在经济效益的单一目标模式,开始向追求社会效益、经济效益和环境效益协调发展的多目标模式。面向绿色制造的机械加工工艺方案评价目标体系选择了5个主要因素,即质量(Q)、时间(T)、成本(C)、环境影响(E)、资源利用率(R),形成了一套科学合理的机械加工制造评价方法。
结语
机械加工和制作技术应形成一个高效化、系统化、综合化的生产管理流程和体系,绿色制造技术是对这一体系进行优化、评价和检测的最佳选择。机械加工和制造首先要转变固有的生产加工模式,逐渐放弃劳动力密集型的重工业生产模式,减少人工作业在制造过程中的参与,提升工作效率的同时保证产品质量。在面向机械加工工艺规划制造技术的系统研究过程中,绿色制造的优化和评价作用涉及各个方面:机械的设计和制造问题、能源损耗和环境污染问题、生产效率和产品安全问题。我国的绿色制造技术还在不断发展和完善过程中,在未来的机械加工工艺规划和制作领域会有更广泛的用途。
参考文献