引論：我們為您整理了13篇機械零件論文范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。

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一、測前準備

1、閱讀圖紙。檢驗人員要通過對視圖的分析,掌握零件的形體結構。首先分析主視圖,然后按順序分析其它視圖。同時要把各視圖由哪些表面組成,如平面、圓柱面、圓弧面、螺旋面等,組成表面的特征,如孔、槽等,它們之間的位置都要看懂、記清楚。檢驗人員要認真看圖紙中的尺寸,通過看尺寸,可以了解零件的大小,看尺寸要從長、寬、高三個方向的設計基準進行分析,要分清定形尺寸、定位尺寸、關鍵尺寸,要分清精加工面、粗加工面和非加工面。在關鍵尺寸中,根據公差精度,表面粗糙度等級分析零件在整機中的作用，對于特殊零件,如齒輪、蝸輪蝸桿、絲杠、凸輪等有專業功能的零件,要會運用專業技術標準。掌握各類機械零件的國家標準,是檢驗人員的基本功。有表面需熱處理的工序零件,應注意處理前后尺寸公差變化的情況。檢驗人員還應分析圖紙中的標題欄，標題欄內標有所用材料零件名稱,通過看標題欄,掌握零件所用材料規格、牌號和標準,從中分析材料的工藝性能,以及對加工質量的影響。工作中,我曾遇到這樣一個問題，在銑床上加工一批不銹鋼支架,因所選銑刀材料不對,造成加工表面粗糙度不好,并且效率較低,嚴重影響了產品精度與產品質量。我發現了問題嚴重性后,選擇了合適材料的銑刀,試用后,速度又快,表面粗糙度又好。

2、分析工藝文件。工藝文件是加工、檢驗零件的指導書,一定要認真仔細查看。按照加工順序,對每個工序加工的部位、尺寸、工序余量、工藝尺寸換算都要認真審閱,同時應了解關鍵工序的裝夾方法,定位基準和所使用的設備、工裝夾具刀具等技術要求。往往有個別操作者不按工藝中所制訂的工序加工,從而對整個機械零件的加工后造成不合格的后果,這一問題常常又被檢驗人員所忽視。待安裝時,不能使用,造成了成批產品報廢。

3、合理選用量具、確定測量方法。當看清圖紙和工藝文件后,下一步就是選取恰當的量具進行機械零件檢測。根據被測工件的幾何形狀、尺寸大小、生產批量等選用。如測量圓柱臺階軸時,帶公差裝軸承部位,應選用卡尺、千分尺、鋼板尺等；如測量帶公差的內孔尺寸時,應選用卡尺、鋼板尺、內徑百分表或內徑千分尺等。有些被測零件,用現有的量具不能直接檢測,這就要求檢測人員,根據一定的實踐經驗、書本理論知識,用現有的量具進行整改,或進行一系列檢測工具的制作。

二、檢測（測量）

1、合理選用測量基準。測量基準應盡量與設計基準、工藝基準重合。在任選基準時,要選用精度高,能保證測量時穩定可靠的部位作為檢驗的基準。如測量同軸度、圓跳動、套類零件以內孔,軸類零件以中心孔為基準；測量垂直度應以大面為基準；測量輥類零件的圓跳動以兩端軸頭下軸承的臺階(將兩端軸承臺階放在“V”型鐵上)為基準。

2、表面檢測。機械零件的破壞,一般總是從表面層開始的。產品的性能,尤其是它的可靠性和耐久性,在很大程度上取決于零件表面層的質量。研究機械加工表面質量的目的就是為了掌握機械加工中各種工藝因素對加工表面質量影響的規律,以便運用這些規律來控制加工過程,最終達到改善表面質量、提高產品使用性能的目的，如磕碰、劃傷、變形、裂紋等。細長軸、薄壁件注意變形、冷沖件要注意裂紋、螺紋類零件、銅材質件要注意磕碰、劃傷等。對以上檢測的機械零件,檢測完后,都要認真作記錄,特別是半成品,對合格品、返修品、報廢產品要分清,并作上標記,以免混淆不清。

3、檢測尺寸公差。測量時應盡量采用直接測量法,因為直接測量法比較簡便,很直觀,無需繁瑣的計算，如測量軸的直徑等。有些尺寸無法直接測量,就需用間接測量,間接測量方法比較麻煩,有時需用繁瑣的函數計算,計算時要細心,不能少一個因素，如測量角度、錐度、孔心距等。當檢查形狀復雜,尺寸較多的零件時,測量前應先列一個清單,對要求的尺寸寫在一邊,實際測量的尺寸在另一邊,按照清單一個尺寸一個尺寸的測量,并將測量結果直接填入實際尺寸一邊。待測量完后,根據清單匯總的尺寸判斷零件合格與否，這樣既不會漏掉一個尺寸,又能保證檢測質量。

4、檢測形位公差。按國家標準規定有14種形位公差項目。對于測量形位公差時,要注意應按國家標準或企業標準執行，如軸、長方件要測量直線度，鍵槽要測量其對稱度。

三、測量誤差與原因分析

測量過程中,影響所得的數據準確性的因素非常多。測量誤差可以分為三大類：隨機誤差、粗大誤差、系統誤差。

1、隨機誤差。在相同條件下,測量同一量時誤差的大小和方向都是變化的,而且沒有變化的規律,這種誤差就是隨機誤差。引起隨機誤差的原因有量具或者量儀各部分的間隙和變形,測量力的變化,目測或者估計的判斷誤差。消除的方法主要是從誤差根源予以消除(減小溫度波動、控制測量力等),還可以按照正態分布概率估算隨機誤差的大小。

2、粗大誤差。粗大誤差是明顯歪曲測量結果的誤差。造成這種誤差的原因是測量時精力不集中、疏忽大意,比如測量人員疏忽造成的讀數誤差、記錄誤差、計算誤差,以及其他外界的不正常的干擾因素。含有粗大誤差的測量值叫做壞值,應該剔除不用。

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1對機械故障判斷失誤，修理人員技術不過硬、修理過程不規范

1.1不能正確判斷分析故障，盲目更換零部件，一味“換件修理”造成浪費

憑著“大概、差不多”的思想盲目對機械大拆大卸，結果不但原故障未排除，而且由于維修技能和工藝較差，又出現新的問題。例如我單位一臺YZ26壓路機出現振動力不足、機械無法正常工作的故障，經拆卸分解振動泵和起振開關，更換振動泵和起振開關故障依舊。最后檢查故障是由于液壓油不足、濾網堵死導致液壓油進入不到大泵，大泵因缺油而燒壞。因此，當機械出現故障后，要通過檢測設備進行檢測，如無檢測設備，可通過“問、看、查、試”等傳統的故障判斷方法和手段，結合土石方機械的結構和工作原理，確定最可能發生故障的部位。在判定土石方機械故障時，一般常用“排除法”和“比較法”，按照從簡單到復雜、先外表后內部、先總成再部件的順序進行，切忌“不問青紅皂白，盲目大拆大卸”。

1.2螺栓擰緊方法不當的情況較嚴重

土石方機械各部位固定或聯接螺栓多數有擰緊力矩要求，如噴油器固定螺栓、缸蓋螺栓、連桿螺栓、飛輪螺栓等，有些規定了擰緊力矩，有些規定了擰緊角度，同時還規定了擰緊順序。一些維修人員，認為擰緊螺栓誰都會做，無關緊要，不按規定力矩及順序擰緊（有的根本不了解有擰緊力矩和順序要求），不使用扭力（公斤）扳手，或隨意使用加力桿，憑感覺擰緊，導致擰緊力矩相差很大。力矩不足，螺栓易發生松脫，導致沖壞氣缸襯墊、軸瓦松動、漏油、漏氣；力矩過大，螺栓易拉伸變形，甚至斷裂，有時還會損壞螺紋孔，影響了修理質量。

1.3不重視螺栓的選用，螺栓使用混亂的現象較突出

在維修土石方機械時，亂用螺栓的現象還比較突出，因螺栓性能、質量不符合技術要求，導致維修后機械故障頻出。土石方機械使用的專用螺栓，如傳動軸螺栓、缸蓋螺栓、連桿螺栓、飛輪螺栓、噴油器固定螺栓等是用特殊材質經過特殊加工制成的，其強度大、抗剪切力強，確保聯接、固定可靠。實際維修作業中，常常在拆卸時所有螺栓堆在一起，不分類堆放，但組裝時隨意亂裝和替代，這些螺栓因材質差或加工工藝不合格，給工程機械的后期使用留下故障隱患，如EX200-5挖掘機后橋輪邊減速器內連接行星輪架和輪邊減速器殼體的6只螺栓承受較大的扭矩，這6只螺栓發生斷裂損壞，使用其它螺栓或自行加工代用，常出現因螺栓強度不夠而再次折斷的情況；有些部位需用“小螺距”的“細扣自緊”螺栓、銅螺栓、鍍銅螺栓，卻使用普通螺栓代替，導致出現螺栓自行松脫、拆卸困難等現象，如柴油機排氣歧管固定螺母多為銅制，防止受熱或使用時間過長不易拆卸，但在實際維修時，卻多數使用了普通螺母，時間一長拆卸十分困難；有些螺栓經使用后會出現拉伸、變形等缺陷，有些技術要求規定拆裝幾次后必須換新的螺栓，若不了解這些情況，多次重復使用不合格的螺栓，也易導致機械故障或事故的發生。因此，在維修工程機械時，當螺栓損壞或丟失要及時更換符合要求的螺栓，切忌亂用螺栓。

2各零部件配合間隙不能正確掌握，導致機械加快磨損

2.1維修時不注意檢測零部件配合間隙

柴油機活塞與缸套配合間隙、活塞環“三隙”、活塞頂隙、氣門間隙、柱塞余隙、制動蹄片間隙、主從動齒輪嚙合間隙、軸承軸向和徑向間隙、氣門桿與氣門導管配合間隙等，各類機型都有嚴格的要求，在維修時必須進行測量，對不符合間隙要求的零部件要進行調整或更換。實際維修工作中，不測量配合間隙而盲目裝配零部件的現象為數不少，還有憑手感覺和經驗裝配，造成起動困難或爆燃、活塞環折斷、機件撞擊、漏油、漏氣等故障，有時甚至會因零部件配合間隙不當，導致機械嚴重損壞事故的發生。

2.2不成對、成套更換偶件或組件

土石方機械上有很多偶件，如柴油機燃油系統的柱塞副、出油閥副、噴油嘴針閥副偶件；驅動橋主減速器內的主、從動齒輪；液壓操縱閥中的閥塊與閥桿；全液壓轉向器中的閥芯與閥套等，這些配合偶件在工廠制造時經過特殊加工，成對研磨而成，配合十分精密，在使用的壽命期內始終成對使用，切不可互換；一些相互配合組件，如活塞與缸套、軸瓦與軸頸、氣門與氣門座、連桿大頭瓦蓋與桿身等，經過一段時間的磨合使用，相對配合較好，在維修時，也應注意成對裝配，不要弄串；柴油機連桿、活塞、風扇皮帶、高壓油管、挖掘機中央回轉接頭油封、推土機主離合器膠布節等，尤其是同時使用一套的配件，發生損壞一定要成套更換，否則由于配件質量差別大、新舊程度不同、長短尺寸不一，會導致柴油機運轉不穩、液壓系統漏油、載荷集中現象嚴重、更換的配件易早期損壞等。在實際維修工作中，為了減少開支、不了解技術要求，不成對或成套更換上述零部件的情況還不少見，降低了工程機械的維修質量，縮短了機件壽命，增加了故障發生的可能性，應引起足夠的重視。

2.3裝配時零部件裝反

在維修土石方機械時，一些零部件裝配有著嚴格的方向要求，只有正確安裝，才能保證零部件正常工作。有些零部件外部特征不明顯，正反都可以安裝，在實際工作中時常出現裝反的情況，導致零件早期損壞、機械不能正常工作、土石方機械損壞事故等。

3對零配件材料質量不能正確識別

不檢查新件質量，裝配后出現故障的問題比較常見。在更換配件前，有些維修人員對新配件不做技術檢查，拿來后直接安裝到工程機械上，這種做法是不科學的。目前市場上出售的零配件質量良莠不均，一些假冒偽劣配件魚目混珠；還有一些配件由于庫存時間過長，性能發生變化，如不經檢測，裝配后常常引起故障的發生。以為新的就是好的，結果問題仍然存在，造成更大的損失。1臺ZL50裝載機，柴油機機油壓力過低，分析是機油濾清器堵塞，更換了一新機油濾清器，試機機油壓力仍低。后檢查或更換了所有可能導致機油壓力低的零部件，但機油壓力仍不能升高，最后在沒有查到故障原因、機油壓力偏低的情況下勉強使用，結果導致柴油機燒瓦抱軸、造成損失。后經檢查是由于更換的機油濾清器濾芯（粗濾器）已被過多的鐵銹堵塞，原因是該濾清器長時間庫存保管導致內部生銹。因此，在更換新配件前一定要進行必要的檢查測試，檢測包括外觀及性能測試，確保新配件無故障，杜絕其引起的不必要麻煩。

4在維修過程中治標不治本，只追求數量而忽視維修質量

4.1維修方法不正規，“治標不治本”仍是慣用的手段

在維修土石方機械時，一些維修人員不采取正確的維修方法，認為應急措施是萬能的，以“應急”代“維修”，“治標不治本”的現象還很多。挖機旋轉油壓馬達油封更換要將整個液壓馬達解體，從內向外裝配，因圖快從外向內裝配，結果只用兩三個小時又出現漏油，又要重新維修，結果維修時間增加，工作時間變少，影響設備使用率，降低效益。

4.2墊片使用不規范，隨意使用的現象仍然存在

土石方機械零部件配合面間使用的墊片種類很多，常用的有石棉墊、橡膠墊、紙板墊、軟木墊、毛氈墊、有色金屬墊（銅墊、鋁墊）、銅皮（鋼皮）石棉墊、絕緣墊、彈簧墊、平墊等。一些用來防止零部件配合面間漏油、漏水、漏氣、漏電，一些起緊固防松作用。每一類墊片使用的時機和場合有不同的規定和要求，在維修土石方機械時，墊片使用不規范甚至亂用的現象還比較嚴重，導致配合面間經常發生泄漏，螺栓、螺母自行松動、松脫，影響工程機械的正常使用。如發動機氣缸墊過厚，導致壓縮比降低，發動機起動困難；噴油器與氣缸蓋配合面間使用銅墊片，如使用石棉墊代替，易使噴油器散熱不良發生燒蝕；柴油機輸油泵和噴油泵結合面間墊片過厚，導致輸油量及輸油壓力不足，柴油機功率下降；如漏裝彈簧墊、鎖緊墊、密封墊，致使接合不緊，易發生松動或漏油等現象；因墊片中間有孔而忘記開孔導致油道、水道堵塞，發動機燒瓦抱軸、水箱開鍋的現象也經常發生。在此提醒廣大維修人員維修時，切記“墊片雖小用處大”。

4.3“小件”好壞不重視，因“小”失“大”導致故障增加

在維修作業時，往往只重視噴油泵、輸油泵、活塞、缸套、活塞環、液壓油泵、操縱閥、制動、轉向系統等零部件的維護，卻忽視了對濾清器、溢流閥、各類儀表等“小件”的保養，認為這些“小件”不影響機械的工作，即使損壞也無關緊要，只要機械能動就湊合著用，孰不知，正是這些“小件”缺乏維護，導致機械發生早期磨損，縮短使用壽命。如工程機械使用的柴油濾清器、機油濾清器、空氣濾清器、液壓油濾清器、水溫表、油溫表、油壓表、感應塞、傳感器、報警器、預熱塞、油液濾網、水箱蓋、油箱蓋、加機油口蓋、黃油嘴、儲氣筒放污開關、蓄電池箱、噴油器回油接頭、開口銷、風扇導風罩、傳動軸螺栓鎖片等，這些“小件”是工程機械正常工作及維護保養必不可少的，對延長機械的使用壽命至關重要，在維修作業時，如不注意維護保養，常會“因小失大”，導致機械故障的發生。超級秘書網

4.4維修禁忌忘腦后，隱性故障頻繁出

維修土石方機械時，若不了解維修中應注意的一些問題，則會導致拆裝中經常出現“習慣性”的錯誤，影響機械的維修質量。如熱車拆裝發動機氣缸蓋，易導致缸蓋變形裂紋；安裝活塞銷時，不加熱活塞而直接把活塞銷打入銷孔內，導致活塞變形量增大，橢圓度增加；曲軸主軸瓦或連桿瓦背加銅墊或紙墊，易堵塞油道，導致燒瓦抱軸事故；在維修柴油機時過量刮削軸瓦，軸瓦表面的減摩合金層被刮掉，導致軸瓦鋼背與曲軸直接摩擦發生早期磨損；拆卸軸承、皮帶輪等過盈配合零部件時不使用拉力器，硬打硬敲，易導致零部件變形或損壞；啟封新活塞、缸套、噴油嘴偶件、柱塞偶件等零件時，用火燒零件表面封存的油質或臘質，使零件性能發生變化，不利于零件的使用。

4.5零部件除污、清洗不徹底，早損、腐蝕常發生

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2受力因素

在機械設備對零件的加工過程中，機械對零件的接觸將使零件受到力的作用。例如有些機械加工設備過緊，它對零件產生的擠壓也將成為零件所受的一種外力，加壓力對零件的作用是不在加工計算范圍內的，所以它的影響將直接是零件的大小產生一定的誤差。一般的機械的運行都會對所加工的零件有微小的力的作用，這種看似不會影響零件精度的外力作用往往被生產零件的部門所忽視，但事實上這種運行過程中產生的力的作用會隨著時間積累慢慢變大，最終產生足以影響生產零件精度的作用。

3熱變因素

機械加工工藝對零件精度的熱變因素分為三種，即加工工藝中存在的刀具熱變、工件熱變形、機床本身及其結構熱變形。機械加工工藝過程中存在的刀具熱變就是在進行零件加工時的必要切割過程，有些零件的尺寸較小而加工它所用的材料的尺寸卻較大，這時就需要用專用刀具對材料進行機械切割。要保證所切割出的零件符合標準，在切割過程中就要反復的切割直至所切割出的材料大小正好符合要求的零件尺寸大小。反復切割的過程就是機械摩擦大量產熱的過程，產生的熱量會使生產出的零件發生變形，進而影響零件的精度。工件熱變形的影響主要是針對長度較長的零件來講的，在機械加工工藝中經常會加工一些對長度有要求的高精度零件，零件在機械打磨的加工工藝中因為長度過長的原因將產生工件表面溫度過高的現象，而其內部的溫度卻還與環境的溫度保持一致，這樣就引發了工件的內外溫差大的情況，內外存在的溫差就會使零件造成嚴重的形變，這種形變就稱之為工件熱形變。機床本身及其構件的熱變形就是主要針對在加工過程中機床和其它構件運行過程中會相互作用，導致機床本身部分或整體的溫度升高。機床局部的溫度升高會影響機床本身的結構契合度，高溫狀態下會使機床的一些部分結合緊密而另一些部分則將會產生結構上的細小縫隙，這樣就導致了加工的零件會存在精度不準的問題。整體的機床發熱問題會影響帶機床本身的正常運行，機床運行的速度會因為溫度的升高而下降，這就進一步影響到了所加工生產的零件品質。

二解決機械加工工藝對加工精度影響的對策

1嚴格控制零件制造過程

在機械加工工藝的過程中要想合理的防止幾何精度的誤差對零件精度產生影響，就要在選擇加工機械加工設備上加以注意，一般的幾何誤差都來源于出廠時的機械加工設備，對所需要的機械加工設備進行嚴格的檢驗。在檢驗的過程中充分了解設備本身存在的誤差問題，經過選擇淘汰來找到最適合生產高精度零件的機械加工設備。如果對于已經工作的機械加工設備進行改造，就要對其日常工作所生產的零件進行誤差的統計，對得出的數據進行系統的分析，將誤差的準確值數據輸入到機床的工作系統中去，讓其自動的對結果進行誤差的消除，生產出的零件就不會存在較大的精度誤差。

2減少外力對零件的干擾

在機械加工工藝的過程中，設備對零件所產生的力的作用主要就是擠壓力與摩擦力，減少外力對零件精度的影響就要從減少這兩方面的力入手。日常加工工作的進行前就要對加工設備進行檢查，對固定零件部位過緊的設備要進行及時的整修，減少設備對零件產生力的作用。機械加工設備的表面不可避免都會有摩擦作用，例如在一般的零件生產過程中零件與機床的接觸過程中都會產生一定的摩擦力，在持續生產的過程中也會增加設備的表面摩擦力。所以在日常的設備檢驗過程中就要對表面進行定時的打磨，減少零件與設備接觸面的摩擦力的作用，進而減少零件加工過程中產生的誤差。

3合理控制溫度合理控制

機械加工工藝過程的溫度對加工的結果具有重大意義，溫度是影響加工設備運行的重要因素，過高的溫度與過低的溫度都將影響設備的正常運行工作。在加工過程中如果運行的速度快引發了溫度的增高就要采取冷水降溫的解決措施。例如在對零件的打磨工序中，機床上高速旋轉的砂輪與零件相互摩擦將產生大量的熱，溫度過高將使與砂輪接觸的零件部分變形，避免零件變形的重要措施就是用冷水進行設備的降溫處理。

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傳統機械零部件的設計帶來了運用中出現的許多問題：零部件容易腐蝕損壞；零部件容易疲勞損壞，斷裂、表面剝落等；零部件容易摩擦損壞等等。這些問題的出現，都是機械零部件傳統的設計局限性所產生的。機械機械零部件設計是人類為了實現某種預期的目標而進行的一種創造性活動。傳統機械機械零部件設計的特點是以長期經驗積累為基礎，通過力學、數學建模及試驗等所形成的經驗公式、圖表、標準及規范作為依據，運用條件性計算或類比等方法進行設計。傳統設計在長期運用中得到不斷的完善和提高，目前在大多數情況下仍然是有效的設計方法，但是它有很多局限：在方案設計時憑借設計者有限的直接經驗或間接經驗，通過計算、類比分析等，以收斂思維方式，過早地確定方案。這種方案設計既不充分又不系統，不強調創新，因此很難得到最優方案；在機械零部件設計中，僅對重要的零部件根據簡化的力學模型或經驗公式進行靜態的或近似的設計計算，其他零部件只作類比設計，與實際工況有時相差較遠，難免造成失誤；傳統設計偏重于考慮產品自身的功能的實現，忽略人―機―環境之間關系的重要性；傳統設計采用手工計算、繪圖，設計的準確性差、工作周期長、效率低。

二、創新思維機械零部件的設計思想

機械零部件設計的本質是創造和革新。現代機械機械零部件設計強調創新設計，要求在設計中更充分地發揮設計者的創造力，利用最新科技成果，在現代設計理論和方法的指導下，設計出更具有生命力的產品。

（一）運用創造思維

設計者的創造力是多種能力、個性和心理特征的綜合表現，它包括觀察能力、記憶能力、想象能力、思維能力、表達能力、自控能力、文化修養、理想信念、意志性格、興趣愛好等因素。其中想象能力和思維能力是創造力的核心，它是將觀察、記憶所得信息有控制地進行加工變換，創造表達出新成果的整個創造活動的中心。創造力的開發可以從培養創新意識、提高創新能力和素質、加強創新實踐等方面著手。設計者不是把設計工作當成例行公事，而是時刻保持強烈的創新愿望和沖動，掌握必要創新方法，加強學習和鍛煉，自覺開發創造力，成為一個符合現代設計需要的創新人才。

（二）運用發散思維

發散思維又稱輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問題為中心，思維者打破常規，從不同方向，多角度、多層次地考慮問題，求出多種答案的思維方式。例如，若提出“將兩零部件聯結在一起”的問題，常規的辦法有螺紋聯結、焊接、膠接、鉚接等，但運用發散思維思考，可以得到利用電磁力、摩擦力、壓差或真空、綁縛、冷凍等方法。發散思維是創造性思維的主要形式之一，在技術創新和方案設計中具有重要的意義。

（三）運用創新思維

創造力的核心是創新思維。創新思維是一種最高層次的思維活動，它是建立在各類常規思維基礎上的。人腦在外界信息激勵下，將各種信息重新綜合集成，產生新的結果的思維活動過程就是創新思維。機械機械零部件設計的過程是創新的過程。設計者應打破常規思維的慣例，追求新的功能原理、新方案、新結構、新造型、新材料、新工藝等，在求異和突破中體現創新。

三、科學的進行機械零部件設計

（一）把握機械零部件設計的主要內容

機械零部件設計是機械設計的重要組成部分，機械運動方案中的機構和構件只有通過零部件設計才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機械總體設計的基礎。機械零部件設計的主要內容包括：根據運動方案設計和總體設計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數等，選擇零部件的結構構形、材料、精度等，進行失效分析和工作能力計算，畫出零部件圖和部件裝配圖。機械產品整機應滿足的要求是由零部件設計所決定的，機械零部件設計應滿足的要求為：在工作能力上要求具體有強度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩定性及精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便；在經濟性上的要求主要指生產成本要低。此外，還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環境等環境保護要求和安全要求等。這些要求往往互相牽制，需全面綜合考慮。

（二）嚴格計算機械零部件的失效形式

機械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有斷裂、表面壓碎、表面點蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱及過度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設計零部件時應首先進行零部件的失效分析，預估失效的可能性，采取相應措施，其中包括理論計算，計算所依據的條件稱為計算準則，常用的計算準則有：一是強度準則。強度是機械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過大塑性變形等失效的能力。強度要求是保證機械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準則。剛度是指零部件在載荷（下轉第57頁）（上接第58頁）的作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度準則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內。三是振動穩定性準則。對于高速運動或剛度較小的機械，在工作時應避免發生共振。振動穩定性準則要求所設計的零部件的固有頻率與其工作時所受激振源的頻率錯開。四是耐熱性準則。機械零部件在高溫工作條件下，由于過度受熱，會引起油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問題，使零部件失效或機械精度降低。因此，為了保證零部件在高溫下正常工作，應合理設計其結構及合理選擇材料，必要時須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準則。耐磨性是指相互接觸并運動零部件的工作表面抵抗磨損的能力。當零部件過度磨損后，將改變其結構形狀和尺寸，削弱其強度，降低機械精度和效率，以致零部件失效報廢。因此，機械設計時應采取措施，力求提高零部件的耐磨性。

（三）正確選擇機械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微觀幾何形狀誤差的一個重要技術指標，是檢驗零部件表面質量的主要依據；它選擇的合理與否，直接關系到產品的質量、使用壽命和生產成本。機械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種，即計算法、試驗法和類比法。在機械零部件設計工作中，應用最普通的是類比法，此法簡便、迅速、有效。應用類比法需要有充足的參考資料，現有的各種機械設計手冊中都提供了較全面的資料和文獻。最常用的是與公差等級相適應的表面粗糙度。在通常情況下，機械零部件尺寸公差要求越小，機械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數關系。在實際工作中，對于不同類型的機器，其零部件在相同尺寸公差的條件下，對表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩定性問題。在機械零部件的設計和制造過程中，對于不同類型的機器，其零部件的配合穩定性和互換性的要求是不同的。在設計工作中，表面粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實際出發，全面衡量零部件的表面功能和工藝經濟性，才能作出合理的選擇。

（四）全面優化機械零部件設計方法

要充分運用機械學理論和方法，包括機構學、機械動力學、摩擦學、機械結構強度學、傳動機械學等及計算機輔助分析的不斷發展，對設計的關鍵技術問題能作出很好的處理，一系列新型的設計準則和方法正在形成。計算機輔助設計（CAD）是把計算機技術引入設計過程，利用計算機完成選型、計算、繪圖及其他作業的現代設計方法。CAD技術促成機械零部件設計發生巨大的變化，并成為現代機械設計的重要組成部分。目前，CAD技術向更深更廣的方向發展，主要表現為以下基于專家系統的智能CAD；CAD系統集成化，CAD與CAM（計算機輔助制造）的集成系統（CAD/CAM）；動態三維造型技術；基于并行工程，面向制造的設計技術（DFM）；分布式網絡CAD系統。

【參考文獻】

[1]王啟，等．常用機械零部件可靠性設計[M]．北京：機械工業出版社，1996．

[2]隋明陽．機械設計基礎[M]．北京：機械工業出版社，2002．

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2.1造成機械零件精密度誤差的外部因素

在機械零件加工中,產生精密度誤差的外部因素主要是工藝師及機器產生的加工原始誤差,零件在受熱時產生的誤差,以及加工時受力而產生的誤差。機械零件在加工過程中由于使用了相似的成型進行加工而導致了零件精密度誤差,或者是使用的夾具誤差影響了零件的尺寸精密度和位置精密度。此外,在使用夾具固定零件進行加工的時候常常會產生定位誤差,零件在夾具中的準確位不好控制。加工刀具和機床也會造成零件的精密度誤差,刀具的種類不同誤差也不一樣,而機床造成的精密度誤差是機械零件誤差的主要來源,這主要是因為機械零件一般是在機床上成型的。零件受熱所產生的變形誤差,主要是子機械零件的加工過程中,許多工藝都會產生一定的高溫,溫度超出限度時,機械零件就會產生形變,從而形成誤差影響精密度。通常稱這種因受熱而變形的現象為熱變現象。這種熱變在一些精密零件加工中破壞刀具與零件的位置關系,從而產生的加工誤差很嚴重地影響了精密零件的精密度。有時熱變形產生的誤差可高達總誤差的百分之五十。零件在加工過程中因受力而產生變形,也會造成零件的精密度誤差。在切削的外部作用力的影響下,由于自身剛度不足而產生了形變。刀具、機床的剛度是很重要的影響因素,例如加工細小的機械零件或加工口徑很小的內孔,如果刀桿的剛度太差,內孔的加工精密度就會產生很大的誤差。其余外部因素還有導軌誤差、轉動鏈誤差以及在調整測量方面的誤差等,在此便不加詳述。

2.2造成機械零件精密度誤差的內部因素

在影響機械零件精密度的因素中,有一種關鏈的內部因素,就是加工零件的內應力。內應力誤差是由于零件內部存在的作用力,使得零件處于較為不穩定的狀態而亟需恢復本來狀態時所產生的誤差。一般來說產生內應力誤差的主要原因,在于機械零件加工過程產熱、冷卻不均勻、零件本身形狀限制而壁厚不均。這種內應力是零件的物理因素,對于這種影響零件加工精密度的內在因素,主要解決方法就是在零件設計時盡量做到結構對稱,在加工時克服壁厚不均的問題,從而提高其加工精密度。

3提高機械零件加工精密度的具體方法

3.1對于原始誤差進行控制

控制機械加工零件的原始誤差是提高機械零件加工精密度的主要方法。主要兩個方面,一個是控制加工工具及機械,提供量具、工具、夾具等本身的梢度數據,另一個是控制加工過程加工方法,技師在加工時,控制零件受熱受力、刀具磨損過度等因素造成的誤差,對其產生的加工誤差采取措施做出調整。這種原始誤差控制,要求在加工之前,對于工具、機床、受熱受力等多種因素的誤差做出詳細的分析,根據加工工具及零件的實際情況,例如提供機床剛度數據、減少夾具安裝誤差等方式來提出解決方案。

3.2使用誤差補償法提高機械零件加工精密度

誤差補償法適用于無法減少原始誤差的情況下,根據實際的加工情形,為了彌補原始誤差而人為地創造出一種新的誤差。在這種情況下,合理的人為誤差可以對原始誤差進行彌補。但是,這種方法的使用,依賴于技師的合理判斷,以及對于機械零件加工過程的全方位理解。

3.3使用誤差抵消法提高機械零件加工精密度

誤差抵消法與誤差補償法的區別在于,誤差抵消發不創造新的誤差而是使用原有的加工原始誤差,使得原始之間可以實現互相抵消。

3.4使用分化誤差法提高機械零件加工精密度

對于原始誤差我們可以采用分化的方式,使原始誤差不斷減小,直至可以幾乎忽略。這種方法的應用常見于加工精度要求高的零件表面,例如進行連續的試切加工。在加工中計算好原始誤差,并將其分成x組,每組加工都須將精度縮小為1/x,如此一來,原始誤差就可以逐步縮小。

3.5使用均化誤差法提高機械零件加工精密度

均化誤差法與分化誤差法類似,但是略有不同,主要是通過對于零件的表面進行比較,根據其反映的差異而進行均化加工處理。

3.6使用轉移誤差法提高機械零件加工精密度

誤差的轉移是一種機械加工零件過程的優化方法,在原始誤差不可抵消分化時,將誤差轉移到對于精密度沒有關鍵影響的方面。例如,在大型機床加工零件時,可以通過增加一個附加橫梁彌補橫梁較差的缺陷,主要減輕受重力產生的變形,從而達到提高機械零件加工精密度的作用。使得原始誤差向對于精密度影響不大的非敏感方向做出轉移,加工零件表面的切線方向,很大程度上提升了機械零件的精密度。

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全一樣，同一材料在不同的載荷作用下的斷裂情況不可能相同。因此，進行設計計算時應先確定該零件工作時所承受的載荷和應力的性質，并根據所選用的材料、熱處理方式和使用要求，合理選擇許用應力和安全系數[1]。

1.載荷和應力

4.許用應力和安全系數

安全系數（或許用應力）的選擇，對零件的尺寸有很大影響。若安全系數選得過大，則許用應力過小，將使結構笨重，浪費材料；反之，安全系數選得過小，則許用應力過大，零件將不夠安全[3]。

機械零件的設計，在保證機件強度的條件下，材料要耗費最少；尺寸要最小；重量要最輕。因此，在靜載荷作用下，用塑性材料制造的機件，其危險斷面上的實際應力大小不應超過材料的屈服極限。在變載荷作用下，機件的實際應力不應超過材料的耐久極限。

正確的選擇許用應力是很復雜的問題，它與材料、載荷情況、機件形狀等有關，任何一個許用應力的選擇都決定了材料的消耗量及機件的使用年限，同時改變了機構的形式，所以許用應力及安全系數的正確選擇，對于機械設計工程師來講是最基本的知識，同時是最重要的知識。

參考文獻：

[1]楊家軍，張衛國.機械設計基礎[M].華中科技大學出版社，2002.

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(2)綜合運用熱鍛模課程和其它有關選修課程的理論及生產實踐的知識去分析和解決模具設計問題，并使所學專業知識得到進一步鞏固和深化.

(3)通過計算和繪圖，學會運用標準、規范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料等，培養模具設計的基本技能

(4)可以掌握鍛造工藝，熟悉各種鍛造各種鍛造設備，熟悉掌握計算機操作以及了解deform軟件的應用，并具有機械設計及制造等綜合知識.

2、現實意義:隨著科學技術的不斷進步和工業生產的迅速發展，許多新技術，新工藝，新設備，新材料不斷涌現，進一步提高鍛件的性能指標;同時縮短了生產周期，降低了成本，使之在競爭中處于優勢地位.

鍛造是一種借助工具或模具在沖擊作用下加工金屬機械零件或零件毛坯的方法.鍛件的最大優勢是韌性高、纖維組織合理，件與件之間性能變化小;鍛件內部質量與加工歷史有關，不會被任何一種金屬加工工藝超過.

鍛件的優勢是由于金屬材料通過塑性變形后，消除了內部缺陷，如鍛(焊)合空洞，壓實疏松，打碎碳化物，非金屬夾雜并使之沿變形方向分布，改善或消除成分偏析等，得到了均勻、細小的低倍和高倍組織.而鑄造工藝得到的鍛件，盡管能獲得較準確的尺寸和比鍛件更為復雜的形狀，但難以消除疏松、空洞、成分偏析、非金屬夾雜等缺陷;機械加工方法獲得的零件，尺寸精度較高，表面光滑，但金屬內部流線往往被切斷，容易造成應力腐蝕，承載拉壓交變應力的能力較差.

這幾年，我國火車不斷提速，動車、高鐵相繼投入運營，這也代表著以后的發展方向，這要求我們必須保證火車導軌的安全可靠行，為保證高速列車運行的平穩性和旅客的舒適性，高速鐵路的平順性是很重要的指標，國外高速鐵路采用斷面尺寸公差和平直度要求很高的長定尺鋼軌并焊接成超長無縫線路.接頭作為連接導軌的關鍵部件起著至關重要的作用.

模具制造技術現代化是模具工業發展的基礎，性能良好的鍛造設備是提高鍛造生產技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的鍛模模需要高精度高自動化的鍛造設備相匹配.為了滿足大批量高速生產的需要，目前鍛造設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數控方向發展，加之機械手乃至機器人的大量使用，使鍛造生產效率得到大幅度的提高，各式各樣的鍛造自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用.

二、課題關鍵問題及難點

本課題以鍛造工序的數目確定、預成形設計為重點，對比不同形狀預制坯的成形過程，給出了合理的制坯工序布排和設計，實現了一火鍛造.同時，開發了封閉飛邊閉式鍛造預鍛工序，提高了材料利用率.最后，對鍛造過程進行了三維有限元模擬，在40mn熱模鍛壓力機上進行了試驗和試生產，模擬和試驗結果證明鍛造設計符合生產要求.該鍛件形狀復雜，材料分布非常不均勻，其鍛造工序編排和模具設計難度更大.

本課題的難點在于應用三維繪圖軟件和deform軟件對其進行應力應變分析，通過軟件規范初設數據并反復進行修改，直到得到最優的設計方案..

三、調研報告(或文獻綜述)

我國的經濟體制發生了根本的變化，由過去的計劃經濟過度到現在的市場經濟.鍛壓生產雖然生產效率高，節約原材料和機械加工工時;但生產周期較長，成本較高，處于不利的競爭地位.鑄造、焊接、機械加工豆加入了競爭.鍛造生產要跟上當代科學技術的發展，需不斷改進技術，采用新工藝、新技術，進一步提高鍛件的性能指標;同時要縮短生產周期，降低成本，使之在競爭中處于優勢地位.模具的技術水平明顯有了提高，一些國產優質模具的性能已接近國外同類產品的先進水平，但由于我國起步晚，許多模具不得不依賴進口，與發達國家相比差距還非常大.

當代科學技術的發展對鍛壓技術本身的完善和發展有著重大的影響，這主要表現在一下幾個方面:

1. 對機械零件的性能要求更高.現代交通工具如汽車、飛機、機車的速度越來越高，負荷越來越大.出更換強度更高的材料外，研究和開發新的鍛造技術.挖掘原有材料的潛力也是一條出路.

2 .模具計算輔助設計、制造與分析(cad/cam/cae)的研究和應用將極大地提高模具制造效率，提高模具質量，使模具設計與制造技術實現一體化.

3. 模具的標準化、商品化、機械化及專業化自動生產.

4. 工藝分析計算的現代化.它將與現代數學、計算機技術聯姻，對加工零件進行計算機模擬和有限元分析，達到預測某一工藝方案對零件成形的可能性與成形過程中可能會發生的問題，供設計人員修改和選擇.

目前鍛造業面臨的問題大概可以歸納為一下幾個方面:

1.裝備水平低，其主要表現是設備老化、精確度低.

2.管理體制亟待理順，生產廠點過多，力量分散.

3.機械制造廠家封閉式經營生產，是產品缺乏競爭力.

4.科學研究投入少，接受新技術新工藝遲緩，其結果導致搞科研也搞生產，生產廠家的問題無人去解決.

四、參考文獻

【1】姚澤坤主編. 鍛造工藝學與模具設計 西北工業大學出版社 XX.6

【2】盧秉恒. 機械制造技術基礎. 北京: 機械工業出版社，1999.8

【3】王先奎. 機械制造工藝學. 北京:機械工業出版社，XX

【4】吳宗澤 機械零件設計手冊. 北京:機械工業出版社，XX.4

【5】鄭家驤 劉永田. 畫法幾何與機械制圖. 內蒙古科技出版社，XX.8

【6】鍛壓手冊(設備) 北京:機械工業出版社，XX

【7】鍛模設計手冊 北京:機械工業出版社，1991

五、研究內容及確定方案各步驟

1、研究內容:

(1)模具整體方案設計，包括零件的工藝分析、設計繪制鍛件圖、模具類型的確定、確定變形工步及中間坯料尺寸，壓力中心計算、壓力機選擇、計算原坯料尺寸的確定等;

(2)模具整裝配圖和模具主要零件的設計;

(3)編寫設計畢業論文

2、基本設計方案

本零件是屬于大型鍛件，首先根據相關尺寸確定其鍛造工步，通過計算/r以及h/d的相關數值， 基本步驟設計如下:

1、計算毛坯尺寸

2、選擇成型設備及其參數

3、用deform模擬軟件進行有限元模擬并分析缺陷并加以改進

4、模具工作部分尺寸的計算

5、模具的總體設計

6、下料

7、加熱

8、彎曲

9、預鍛

10、終鍛

11、切邊

六、進度安排

第5-6周 畢業實習，撰寫實習報告

第7-8周 寫出不少于3000字的文獻綜述;根據參考文獻和課題要求，提出自己擬定的可行方案;

第9-10周 寫出開題報告，開題;進行總體設計

第11-12周 外文文獻翻譯，完成詳細方案設計

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近十年來，數控技術在我國機械加工行業飛速發展，數控加工技術人才需求急劇膨脹，全國各職業院校相關專業與課程應運而生，每年向社會輸送數十萬計的數控技術人員。《數控加工》是一門應用性、實用性非常強的課程，作為數控技術人員培訓與學習的必需課程，其教學也因此備受矚目。

傳統的數控加工教學，一開始，有兩門課程。一門課程為《數控加工工藝》，另一門為《數控加工編程》。在教學過程中，發現了很多不盡人意的地方，在上《數控加工工藝》課程時，同學們沒有實際操作的經驗，對課上涉及的理論知識，會感覺難以理解，枯燥乏味，大大降低了學習的積極性。而在《數控加工編程》這門課程的教學中，不可能只講編程不講工藝，所以兩門的內容有所重復。并且，這兩門課都是先上理論，再安排兩周實訓，這樣的后果是同學們前面所學理論知識所記不多，教與學之間就會出現明顯的脫節。兩周實訓等于從頭學起，時間倉促，達不到教學要求。這就需要我們打破傳統的教學模式，尋找一種更為合理的教學方法。

二、項目教學法

數控加工是目前機械加工企業廣泛應用的一門技術。根據高職的總體培養目標要求和該課程的特點，其能力目標可確定為三個方面：一是能按加工要求正確操作幾種常用的數控機床。二是能根據零件圖樣正確選擇數控機床，能根據相應機床及工藝要求編制合理的數控加工程序。三是能對機床進行基本的維護與保養。

為滿足以上能力目標的要求，學生必須達到的知識目標是：①能認識數控加工設備及其附件，懂得各設備的功用。②能正確理解各常用數控設備的加工原理、基本構造。③能正確識讀零件圖樣，并根據圖樣要求進行工藝分析。④能正確認知編程需用的各項指令與符號。⑤能根據工件測量要求正確選擇并使用量具。

通過多方調研，明確了這門課程是以“實現職業能力”為目標，最終將《數控加工工藝》和《數控加工編程》兩門課統編為一門課《機械零件數控加工》。為了彌補《機械零件數控加工》所涉工藝內容不足，增加了一門新的課程《機械加工工藝設計》，從而很好的解決了這個問題。同時將《機械零件數控加工》由先上理論，改為“理論實際一體化”教學，即在四周的時間，120個課時，根據項目化教學，將所要求的理論知識，細化在幾個任務中，每天由老師提出任務，說明理論知識，再由同學們運用在加工零件的過程中。這樣操作技能和理論知識同時掌握。更重要的是，能夠讓同學們覺得，書本上遙不可及的理論知識，通過自己的實際操作變得容易理解，極大的增強了學生的自信，提高了學生的學習興趣。通過這幾年的教學實踐，取得了明顯的改革效果。我院學生參加數控車工、數控銑等職業技能鑒定的質量與數量得到了大幅提升，已進入社會參加工作的學生也反饋回了學以致用的信息。

為了達到該目標我們采用了項目教學法，完成一個項目就是完成了一個零件的加工。這個零件的加工分成了多個任務，每個任務的完成，都可掌握新的技能和新的理論知識。任務的設計都是由淺到深，由易到難，內容的多少、難易程度也保持在“適度”的前提下，不會給學生造成“怎么努力也做不完的”這樣的想法。

每個任務都必須完成：識圖、工藝分析、編程知識、操作、測量五個過程。例如下項目五中的任務1平面加工中，首先給同學們一張零件圖，上面標注了六面體的尺寸精度，位置精度；講解了加工方案，刀具，切削用量等工藝知識；指令中的G54，G01，M03等等；機床的操作如對刀、操作機床的注意事項等；用游標卡尺，千分尺測量等。

學生針對教學目標，帶著問題學習，完成一個任務，解決一些問題，逐步接近目標，并在最后的檢測中，體會到自己的成就感。

三、分組對抗式教學法

為了更好的提高上課質量，激發學生的積極性，我們在教學中采用了“對抗式教學法”。帶組對抗式教學法是指教師在培養若干骨干分子，學生在骨干分子帶領下分成若干組進行互學互練的一種方，基層教師們在不同程度上應用過此教學。帶組教學法既是一種教學方法，又能體現教學思想。即能最大限度的發揮學生的主體作用；發展學生自身與集體智慧；培養學生的領導、管理能力；同時使學生在競爭與合作中教育學生對集體榮譽的分享與共承思想，從而提高集體主義精神，充實的道德生活。教師應采用各種引導手段，創造條件，使學生積極參與，制造良好的課堂氣氛。

筆者以項目五任務1平面加工為例，簡要介紹“帶組對抗式教學法”的實施過程。首先組成三個大組，每個組的學生已根據學生的情況，按照優秀、中等、較差三個等級分類，將三類學生均勻分到各組，確保各組均衡。然后設計對抗項目。

在任務1中，可設立的對抗項目有：程序輸入速度對抗，夾具安裝速度對抗，對刀速度對抗，零件加工完成質量對抗。按這些項目制作表格，記錄各組的成績，選出各組優秀選手，再進行組與組的對抗，最后可得出該對抗項目的冠軍，一周內可得出該周總冠軍，及其他名次。最后獎勵項目設計：要讓學生們提高對抗積極性獎勵設置是不可少，比如前三名可免除期末考試，其余的可獎勵平時分加10分，加5分等，也可為了活躍教學氣氛可以獎水果，獎糖果等。

數控加工課程，只有在教學中注重理論與實踐相結合，注重學生動手能力的培養，防止一昧關注理論學習，忽略動手實踐。并加以必要的獎勵手段，才可提高學生的學習積極性， 從而掌握好這門課程。

參考文獻：

[1]張報山，劉詩安，何春生.基于能力培養的數控加工課程教學改革研究[J].新課程研究，2009，（147）

[2]項強.體操技術動作帶組對抗式教學法研究[J].杭州教育學院學報，1998，（4）

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1.引言軋輥磨床是現代工業生產中不可缺少的一種重要生產設備，軋輥主要用于冶金、造紙等行業，它的磨削機理具有一般大型外圓磨床特點，但又不同于一般的外圓磨床的運動復雜得多，除砂輪與工件（軋輥）作相對回轉運動（主運動）外，還要求砂輪、工件二者作相對縱向運動的同時，作一定的徑向相對位移，而且這個徑向位移是不同于磨削錐度的復合運動。因此，它的傳動機構比較復雜，機床工作精度要求也較高。

軋輥磨削精度和表面質量除了依靠精良的軋輥磨床工作精度之外，主要還取決于對特定的加工軋輥選用與之相匹配的砂輪、冷卻液和磨削工藝參數。

2.磨削加工基礎知識及工藝

2.1 磨削加工的基礎知識 近幾年來，磨床加工有很大的發展，已廣泛地應用于機械加工行業，磨削的機械零件有很高的精度和很細的表面粗糙度。論文參考。隨著機制造的精度提高，一個國家的磨削工藝水平，往往地反映了國家機械制造的水平。磨床除能磨削外圓，內圓，平面、成型面外，還能磨削螺紋、齒輪、刀具、模具等復雜零件表面加工。

磨床—磨床在磨削工件時，按加工要求不同，工作臺縱向運動的速度必須可以調整，能實現無極變速，并在換向時有一定的精度要求，磨床要具備這些條件，磨床的縱向往復運動采用了液壓傳動，液壓傳動在磨床的工作臺驅動及橫向快速進退等方面已廣泛應用。

液壓傳動工作原理—在機床上為改善液壓傳動的性能，以滿足生產加工中的各種要求，磨床工作的液壓傳動系統是由以下四部分組成：

執行部分—液壓機（液壓缸、液壓馬達）在壓力油的推動下，作直線運動或回轉運動，即將液體的壓力能轉換為機械能。

控制部分—壓力控制閥，流量控制閥，方向控制閥等，用以控制液壓傳動系統所需要的力速度方向和工作性能的要求。

輔助部分—油箱濾油器，油管和油管接頭等。其作用是創造必要的條件以保證液壓系統正常工作。機床的液壓傳動系統能實現工作臺的自動往復運動，砂輪架快速進退運動，砂輪架周期進給，尾架套筒的縮回，車軌以及其它一些動作。

2.2 磨削加工及先進的工藝方法 為了適應各類零件的磨削，磨床和砂輪的品種，性能也有了進一步的發展，在基本型譜的基礎上，又生產出，精密型，高精度型，半自動型及數控型等10個系列，各類磨床的精度適應性和專門化程度均有很大提高，如適于模具制造的坐標磨應酬具有加工精度高使用壽命長等特點，近20年來，在我國超硬磨料，如人造金剛石，立方氮化硼等，已廣泛地應用于各種高硬度材料的磨削。

要求精度高的機械零件的加工方法一般分為粗磨—半精磨—精磨—精密磨—超精磨五個階段。磨削加工一般是屬于零件的后道工序，即零件的精加工。困此零件的尺寸精度和相關面的位置精度以及有關表示的形狀精度和表示粗糙度，都要在磨削中得到最后控制和保證，所以必須仔細分析和研究零件圖及技術要求，根據對零件圖的分析研究，就可以初步確定零件的加工順序和所采用的加工方法。例如：尺寸精度IT6級，表示粗糙度為Ra0.8—0.1um時一般只需要經過粗磨，精磨或粗磨，精磨或粗磨。精磨和精密磨削，尺寸精度在IT6—IT5表示粗糙度為0.1um～Ra0.5um時，一般要經過粗磨，半精磨，精磨，高精度磨削加工。磨削加工所用的機床除特殊機床外，一般采作通用工藝裝備，以降低生產成本取得良好的經濟效果，成批大量生產時，可以根據零件的加工精度和技術要求，盡量采用專用夾具，專用量具，以滿足高生產率的要求，砂輪的選擇也應可能按照不同工序的不同要求考慮，磨料，粒度，硬度，尺寸等這樣人但能保證工件的加工精度，同時對提高生產率也有利。

大批量的機械零件生產中，零件的產生相當穩定并廣泛采用專用機床的自動生產線，生產率極高，整個生產過程按一事實上節拍自動循環，操作工人只是在自動生產線的一端裝上毛坯，在另一端卸成品，并監視自動線的正常運轉，就可以了，我國已在汽車，拖拉機，軸承等生產中建立了許多自動線，現在的機械制造基本特征是：多品種，中、小批生產占主導地位，工廠生產的產品經常地更換，以適應市場的競爭，目前除采用先進高效，高速磨削，強力磨削外，還逐步采用先進的自動或半自動磨削，數控磨削，適應控制磨削，和成組工藝等新技術，達到較高的生產率和設備負荷率。

3．磨削溫度對磨削效果的影響 大量的磨削熱將會軟化工件表面，使其塑性增加，有利于磨屑的形成。但對被磨工件表面質量、磨削效果和機床等也有不利的影響。

對工件的影響主要表現在工件表面質量和加工精度兩方面。

磨削的高溫會使工件表面層金相組織發生變化。當磨削溫度未超過工件的相變溫度時，工件表面層的變化主要決定于金屬塑性變形所產生的強化和因磨削熱作用所產生的恢復這兩個過程的綜合作用，磨削溫度可以促使工件表面層冷作硬化的恢復；如果磨削溫度超過了工件金屬的相變臨界溫度，則在金屬塑性變形的同時，還可能產生金屬組織的相變。

4．怎樣提高軋輥磨床磨削精度4.1磨床的檢修4.1.1床身導軌的檢測與修刮

床身V形導軌經檢修后應達到以下精度要求：垂直平面內直線度≤0.01mm/m；水平面內直線度≤0.01mm/m；對拖板座導軌的垂直度≤0.02mm/250m；接觸點要求12～14點/25mm×25mm。

床身平面導軌經檢修后應達到以下精度要求：對V形導軌的平行度≤0.02mm/m；垂直平面內直線度≤0.01mm/m；接觸點要求12～14點/25mm×25mm。

4.1.2 拖板座導軌的檢測與修刮

拖板座V形導軌經檢修后應達到以下精度要求：垂直平面內直線度在全部長度上≤0.01mm；接觸點要求10～12點/25mm×25mm。

拖板座平面導軌經檢修后應達到以下精度要求：對V形導軌的平行度≤0.02mm/m；接觸點要求10～12點/25mm×25mm。

4.1.3 砂輪主軸與軸瓦間的間隙調整及檢測

動壓軸承：在砂輪主軸軸頸上涂色，與軸瓦轉研，用刮刀刮研軸瓦表面，使接觸點要求達到12～14點/25mm×25mm，然后進行安裝調整，將砂輪主軸與軸瓦的間隙調整到0.0025～0.005mm，這樣可避免磨削中工件產生棱圓。

靜壓軸承：檢查前后軸承油腔壓力是否正常。

4.2砂輪的修整 一般情況下，用只經過金剛筆修整的砂輪在普通磨床上只能磨出Ra0.4～0.8µm的表面粗糙度。為使磨削表面達到Ra0.02～0.04µm的粗糙度要求，就必須對砂輪進行精修和細修兩次修整。修整方法可采用以下兩種方法之一。

4.2.1用金剛筆精修、再用油石細修

砂輪粒度一般選用46＃～80＃。首先用鋒利的單顆粒金剛石筆以微小而均勻的進給量對砂輪進行精修，以在砂輪磨粒上修整出較多的等高微刃。精修時，砂輪修整器的安裝應正確合理(見圖2)，每次進給量應控制在5µm，縱向進給速度建議選用最低速度。在精修過程中，應注意修整發出聲音的變化。論文參考。若發出均勻的沙沙聲，說明修整狀況正常；若發出的聲音忽高忽低或漸高漸低，甚至發出不正常的嘟嘟聲，則應立即檢查工作臺是否出現爬行，冷卻是否充分，金剛筆是否鋒利等，然后進行適當調整。經金剛筆精修后，再用油石(或砂條)進行細修，以在砂輪磨粒上修整出更多的等高微刃。油石需在平面磨床上磨平。細修時，油石必須與砂輪圓周表面平行，油石與砂輪輕微接觸，緩慢地縱向移動2～3次即可。

4.2.2用金剛筆精修、再用精車后的砂輪細修

用金剛筆精修后，先用磨削長度與工件基本一致的芯軸進行錐度調整，然后用精車后的砂輪進行細修。

細修用砂輪可采用TL60＃K～L，直徑約100mm。精車砂輪時，將砂輪安裝在卡盤上，將卡盤夾緊在一根自動定心的芯軸上，然后頂在精密車床的兩個頂尖上進行粗、精車外圓，使砂輪外圓無偏擺。然后將精車后的砂輪頂在磨床的兩頂尖上即可對磨削用砂輪進行細修。

細修時，頭架帶動修整用砂輪轉動，選用低轉速(約80～100r/min)、小進給量(往復一次約2µm)，工作臺往復速度應低于0.3m/min。需作多次往復修整。修整用砂輪與被修整砂輪的旋轉方向應相同，即接觸點兩者的線速度方向相反。冷卻液應充分，以沖走浮砂，防止磨削時砂輪上殘留的浮砂拉毛工件表面。

5.結論

以上是對軋輥的磨削方法和加工工藝進行了總結。論文參考。這幾種方法的采用有助于高精度的軋輥磨削。以上的工藝方法在實際加工過程中應用比較廣泛。軋輥磨床在磨削超精磨削時，選用較好的進給量可以保證磨削精度，表面粗糙度要求選用經驗磨削用量一般橫向進給一般取5微米左右，縱向磨削用量選用0.3—0.5米/分。在精磨軋輥時機床應開空車30分鐘，待機床熱平衡穩定和液壓油排靜空氣后，再進行磨削加工大量的磨削熱將會軟化工件表面，使其彈性增加，有利于磨削的形成，但對軋輥表面質量，磨料和機床有不利于的影響，影響機床的精度，對于精度高的軋輥，在無進給光磨時可以采取一邊磨削一邊使軋輥慢速范圍內不斷變換轉速，以減少或打亂機床各種頻率的振動對磨削圓度和磨削波紋的影響，提高軋輥磨削質量由于采用了上述的許多新技術和新設計，使現代軋輥磨床能夠基本滿足軋鋼技術的發展需要。

參考文獻

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[2]劉超.高速切削磨削技術.機械工程師2005.

篇10

煤炭的挖掘離不開設備，由于煤炭的質地較硬，且與許多堅硬的巖石混雜在一起，挖掘時要求所用設備耐磨性高，這樣才能保證生產效率和經濟效益。煤礦機械零件（如圖1所示）的磨損每年給國家造成直接經濟損失超億元，因此，探討金屬材料磨損現象，研究金屬表面強化技術，研制新型抗磨材料具有十分重大的理論意義和現實意義。采煤機械中的重要工件是截齒，其在使用過程中由于受到煤層沖擊及腐蝕，導致其齒體嚴重磨損而失效。更換周期長，大大影響生產率，如果全部報廢，又會降低了經濟效益[1-10]。本文采用火焰噴涂、中頻感應重熔技術，在截齒表面制備一層高強度耐磨涂層，從而提高其使用壽命、安全性能和生產效率，為工業生產提供了科學依據。

圖1 煤礦機械零件

1.試驗方法

1.1試驗原理

火焰噴涂的基本原理如圖2所示，所用設備如圖3所示。

圖2 火焰噴涂的基本原理

圖3 火焰噴涂設備

1.2試驗材料

試驗用材料的主要成分如表1所示。

1.3合金粉末

合金粉末的主要成分如表2所示。

1.4工藝參數

火焰噴涂工藝參數如表3所示。

1.5分析方法

利用Olympus BH2-UMA光學顯微鏡觀察分析顯微組織，在工況實驗機上進行試驗驗證。

2.試驗結果分析

2.1火焰噴涂后的外觀形貌

火焰噴涂后的外觀形貌如圖4所示。

圖4 外觀形貌

由圖可見，火焰噴涂后的耐磨層與基體結合良好，沒有明顯的分界線。

2.2火焰噴涂后的基體與涂層的顯組織

火焰噴涂后的基體與涂層的顯組織如圖5和圖6所示。

圖5 基體組織

從圖5中可以看出基體組織主要由奧氏體和鐵素體組成，這樣的組織有很好的韌性和抗拉強度，斷后伸長率值也會很高，但耐磨性差。

a）非冶金結合 b）冶金結合

圖6 結合層組織

從圖6中可以看出基體組織與噴涂上的粉末有時呈分離狀態，如圖6a所示。在合適的工藝條件下，可以達到理想的冶金結合，如圖6b所示，這樣大大增強了基體與涂層的結合強度，工況試驗表明：呈冶金結合的工件的耐磨性非常好，完全達到了工業生產的需要。

涂層組織如圖7所示。

火焰噴涂后防護層內部氣孔、未熔融粉末顆粒大量存在，涂層與基材基本無冶金結合，涂層組織如圖7 a所示。為了改變這種狀況，可進行感應重熔，使其達到致密的冶金結合，如圖7b所示。

另外，因為火焰噴涂涂層與基體結合主要靠機械力，其對基體前處理要求較為嚴格，要求噴涂前基體表面必須無水、無油、清潔干燥，一般應先進行磨光、噴砂、拉毛或車制以得到粗糙度值較大的表面。這樣能保證涂層與基體的良好結合。

a）不致密的涂層組織 b）致密的涂層組織

圖7 涂層組織

3.結論

1）火焰噴涂可在韌性及強度較高的基體上涂敷一層耐磨性強的金屬層，達到增強煤礦設備再制造的目的。

2）火焰噴涂后再進行感應重熔，能使基體與涂層達到致密的冶金結合，滿足工業生產的需要。

3）火焰噴涂工藝參數為：工件表面線速度5~15 m/min，噴槍角度55°~85°，送粉量8kg/h，噴涂距離110~180 mm。

參考文獻：

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地方工科院校立足地方、服務地方，以培養服務地方經濟和社會發展的高級應用型人才為辦學宗旨。“面向工程、強化實踐、貼近需求”，地方工科高校能更好地實現人才培養目標。據統計，近幾年來，我校會計、工商管理專業畢業生就業于制造類企業的占就業學生數的比例均在70%左右。為適應這一新形勢，我校對一些非機類專業例如工商管理、會計、工業設計等專業開設了《機械制造基礎》課程。該課程的教學目的是使學生熟悉機械產品生產的一般過程，掌握一定的工程基礎技能和實踐知識，在處理專業問題時具有良好的機械制造知識背景。這樣，本課程和先修課程《機械制圖》，以及金工實習，便形成了較為系統的工程素質培養體系，為學生的專業課學習和今后從事制造業相關工作奠定了必要的基礎。然而，在教學過程中，很多教師普遍感到非機類專業學生對本課程學習興趣不強，空間想象能力、理解能力較差，存在教學吃力、教學效果不佳等狀況。我在從事非機類專業《機械制造基礎》教學實踐中探索和總結經驗，供大家參考。

2.以專業培養目標為導向，調整教學內容

非機類《機械制造基礎》課程所包含的內容多，覆蓋面廣，包含機械工程材料、機械零件、金屬切削原理、機械加工工藝、先進制造等方面內容。在有限的學時內把這些內容講深、講透是不可能的。課程內容的構建應該以專業培養目標為導向，優化教學內容，重在基本知識、基本理論和基本技能的傳授。在本課程內容構建中，我們緊緊把握“基本工程素質教育”為目的，確立了以“機械工程材料選用、機械零件基本概念、零件加工方法、機械加工工藝”為課程教學主線，建立了符合事物認知規律的教學體系。在具體教學內容上，根據各專業的特點，特別是應按學生實際工作需要，對課程內容有所取舍，做到“有所為有所不為”。例如：對于經濟管理類學生，畢業之后工作崗位不可能是一線的機械類技術工作。因此，在保證基本理論知識夠用的前提下，從管理而非設計專業培養的角度，在課程內容進行了調整。機械加工工藝、先進制造技術等方面內容予以增加，降低了機械零件、刀具角度和夾具等方面的難度和深度，這與培養應用型、創新型管理人才的培養目標是相適應的。

3.以增強教學效果為目標，改進教學方法

對于非機類專業學生來說，主觀上由于專業的原因學生對這門課興趣不是太濃，客觀上非機類專業特別是文科類學生空間想象能力、邏輯思維能力稍差。學生在學習本課程時感到抽象、難學，教學效果不理想。如何激發學生的學習興趣，采用什么樣的教學方法，才能夠增強教學效果，是教學中必須重視的問題。

3.1重視緒論的教學，激發學生學習本課程動力。

對于一門課程來說，緒論是學好這門課程的“觸發器”，緒論的教學應該引起足夠的重視。內容豐富、教學方法合理的緒論教學，能夠讓學生充分了解本課程的內容和學習好本課程的重要性。在本課程緒論教學中，我們采用多媒體課件讓學生觀看我國機械制造業的過去、現狀和發展方向，并對比國外的先進制造業，學生會被屏幕上豐富多彩的畫面和生動的內容所吸引，再加上教師的引導和講解，會在很大程度上激發學生的學習興趣，特別是了解了我國與國外先進制造業的差距后，學生會增強使命感和責任感。在此基礎上，教師順勢深入講解本專業學習本課程的重要性和必要性。例如對于工業設計專業，在講述工業設計與制造業的關系時，類比了建筑學和結構學的關系，深入淺出地闡述了工業設計和制造業的關系。通過這樣的教學活動，學生的學習本課程的動力被調動起來，為整個課程的學習奠定了良好的基礎。

3.2采用互動式教學方法，提高學生學習興趣。

學習興趣是學習的原動力。托爾斯泰說：“成功的教學所需要的不是強制，而是激發學生的興趣。”對于非機類學生來講，本課程相對其他課程是抽象而枯燥的，所以應該采取更靈活、更活潑的互動式教學方式。例如根據管理類、藝術類學生的思維特點，可以經常采用課堂討論的方式進行教學活動。教師在課堂上針對教材中的基礎理論或主要疑難問題，提出一步一步的問題，學生獨立思考之后，共同進行討論。教師在討論中注意引導和辨析，討論結束后，應當歸納與總結。在實際教學過程中，發現對于非機類專業采用互動式教學方法，能夠充分發揮學生的主觀能動性，激發學生的學習興趣和參與意識，能取得較好的教學效果。

3.3把握認知規律，采用引導式教學方法。

引導式教學方法是指在教師的啟發之下，讓學生按照自己的觀察和思考事物的方式去認知事物。引導式教學更符合學生對知識的認知規律，能夠較好地實現預期的教學目標。例如在講解鐵碳合金材料性能時，首先對優質碳素鋼、普通碳素鋼、低碳鋼、球墨鑄鐵等不同材料的軸類零件的強度、剛度、耐磨性，以及性價比進行比較、分析，讓學生有了直觀的感受，再講解各種材料的功能和應用范圍。通過這樣的教學方法，學生易于接受，對所授知識有了更深刻的印象。

3.4多采用實例教學方法，提高教學效率。

本課程與實際工程密切相關，可以較多地采用實例教學方法，達到事半功倍的效果。例如講解機床的結構時，可以采用實例教學法，帶學生到實驗室，針對具體的機床進行講解，效果更理想。

4.以學生為主體，不斷優化現代化教學手段

現代化的多媒體教學手段，集聲音、圖像、視頻和文字等媒體為一體，具有形象性、多樣性、新穎性等特點，能夠優化課堂教學結構，提高教學效率，在教學中得到了廣泛的應用。然而，在教學活動中如果由于過分依賴多媒體課件，對所講授內容不熟悉、理解不深刻，反而無法取得良好的教學效果。例如有些青年教師把所有內容都放入課件中，講課僅僅是從原來的“背書”改成“念書”，上課時一味播放課件，學生毫不動腦地看熱鬧，多媒體教學成了講稿演示。另外，多媒體教學具有信息量大、進度快的特點，如果不注意教學策略和方法，非機類學生可能就會感到無所適從。因此，應該以學生為主體，處理好傳統教學與現代化教學的關系，優化現代化教學手段，充分發揮多媒體教學的優勢。

在非機類《機械制造基礎》教學活動中使用現代化教學手段應該注意兩個方面：一方面，在制作多媒體課件時應該考慮本專業學生的心理特征和認知結構。在突出教學重點、難點的情況下，可以適當增加圖片、視頻等媒體，增加課堂的趣味性和活潑性。例如在講授鑄造工藝時，我播放了多種鑄造工藝的教學視頻，在每種視頻后對每種鑄造方法的特點和使用場合進行了歸納與總結。采用這種方法不僅完成了教學目標，而且使教與學更加輕松，提高了課堂教學的實效。另一方面，在使用多媒體課件教學中，教師應該時刻注意與學生的互動，防止出現“學生盯著多媒體看，教師圍著電腦轉”的現象。教師要經常走下講臺，走到學生中講解，用眼光與學生交流，感受學生的學習狀況，根據學生的反映和表現隨時調整教學進度和教學方法，用積極的雙向交流來促進學生對知識的學習。

在利用現代化教學手段教學中強調充分發揮學生的主體作用，這并不等于老師的主導作用就消失了。目前高校教學改革的主要目標之一，就是要改變傳統的以教師為中心的教學結構，建立一種既能發揮教師的主導作用，又能充分體現學生學習主體作用的新型教學結構。非機類《機械制造基礎》教學中，一方面由于專業背景的限制，另一方面本課程內容繁雜，學生不容易建立系統性的知識結構。教師應當充分發揮主導作用，時刻把握教學目標，在教與學過程中的起到“領航員”的作用。

5.科學制定考核評價體系

建立科學的考核評價體系必須結合本專業、本課程的教學特點，能夠充分反映學生的綜合素質。我們對于非機類《機械制造基礎》考核中，除了傳統的考核方式外，設置了小論文形式的考核方法。這是考慮到《機械制造基礎》是一門實踐性很強的課程，而對于非機類專業，沒有相應的實驗課和課程設計，利用小論文能夠考查學生綜合利用知識解決實際問題的能力。在典型零件的加工方法考核小論文中，安排每組3-4人，對一零件加工工藝進行設計和編寫，對于非機類學生來說，難度不小。但是學生經過查閱資料、小組討論，甚至有的學生到機械學院找同學請教，基本完成任務。從考核結果來看，學生完成情況良好。通過這樣的考核方式，不僅考查了學生的綜合素質，而且提高了學生的創新能力，收到了較好的效果。

6.結語

作為工科院校非機類專業進行工程素質培養的重要課程《機械制造基礎》，教師在教學實踐中，應針對非機類專業學生特點、本專業課程體系特點和課程本身的特點，采用靈活多樣、富有實效的教學方式和手段，充分調動學生的積極性，培養學生良好的工程素養，為他們以后從事本專業工作打下良好的基礎。

參考文獻：

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1CAD技術的發展

CAD(ComputerAidedDesign)是計算機輔助設計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數值計算能力，輔助工程技術人員進行工程或產品的設計與分析，達到理想的目的，并取得創新成果的一種技術。自1950年計算機輔助設計（CAD）技術誕生以來，已廣泛地應用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領域，產品的設計效率飛速地提高。現已將計算機輔助制造技術（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和產品數據管理技術（ProductDataManagement，PDM）及計算機集成制造系統（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一體。

產品設計是決定產品命運的研究，也是最重要的環節，產品的設計工作決定著產品75%的成本。目前，CAD系統已由最初的僅具數值計算和圖形處理功能的CAD系統發展成為結合人工智能技術的智能CAD系統（ICAD）(IntelligentCAD)。21世紀，ICAD技術將具備新的特征和發展方向，以提高新時代制造業對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應能力。

以智能CAD（ICAD）為代表的現代設計技術、智能活動是由設計專家系統完成。這種系統能夠模擬某一領域內專家設計的過程，采用單一知識領域的符號推理技術，解決單一領域內的特定問題。該系統把人工智能技術和優化、有限元、計算機繪圖等技術結合起來，盡可能多地使計算機參與方案決策、性能分析等常規設計過程，借助計算機的支持，設計效率有了大大地提高。

2三維CAD技術在機械設計中的優點

通過實際應用三維CAD系統軟件,筆者體會到三維CAD系統軟件比二維CAD在機械設計過程中具有更大的優勢,具體表現在以下幾點:

2.1零件設計更加方便

使用三維CAD系統,可以裝配環境中設計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設計零件導致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過程通過動畫演示出來,使人一目了然。

2.2裝配零件更加直觀

在裝配過程中,資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關系,若裝配不正確即予以顯示,另外,零件還可以隱藏,在隱藏了外部零件的時候,可清楚地看到內部的裝配結構。整個機器裝配模型完成后還能進行運動演示,對于有一定運動行程要求的,可檢驗行程是否達到要求,及時對設計進行更改,避免了產品生產后才發現需要修改甚至報廢。

2.3縮短了機械設計周期

采用三維CAD技術,機械設計時間縮短了近1/3,大幅度地提高了設計和生產效率。在用三維CAD系統進行新機械的開發設計時,只需對其中部分零部件進行重新設計和制造,而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息,使機械設計的效率提高了3~5倍。同時,三維CAD系統具有高度變型設計能力,能夠通過快速重構,得到一種全新的機械產品。

2.4提高機械產品的技術含量和質量

由于機械產品與信息技術相融合,同時采用CADCIMS組織生產,機械產品設計有了新發展。三維CAD技術采用先進的設計方法,如優化、有限元受力分析、產品的虛擬設計、運動方針和優化設計等,保證了產品的設計質量。同時,大型企業數控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工,一致性很好,保證了產品的質量。

3CAD技術在機械設計中的應用

3.1零件與裝配圖的實體生成

3.1.1零件的實體建模。CAD的三維建模方法有三種,即線框模型、表面模型和實體模型。在許多具有實體建模功能的CAD軟件中,都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實體造型模塊中,系統提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環狀體和楔形體。對簡單的零件,可通過對其進行結構分析,將其分解成若干基本體,對基本體進行三維實體造型,之后再對其進行交、并、差等布爾運算,便可得出零件的三維實體模型。

對于有些復雜的零件,往往難以分解成若干個基本體,使組合或分解后產生的基本體過多,導致成型困難。所以,僅有基本體系還不能完全滿足機器零件三維實體造型的要求。為此,可在二維幾何元素構造中先定義零件的截面輪廓,然后在三維實體造型中通過拉伸或旋轉得到新的“基本體”,進而通過交、并、差等得到所需要零件的三維實體造型。

3.1.2實體裝配圖的生成。在零件實體構造完成后,利用機器運動分析過程中的資料,在運動的某一位置,按各零件所在的坐標進行“裝配”,這一過程可用CAD軟件的三維編輯功能實現。

3.2模具CAD/CAM的集成制造

隨著科學技術的不斷發展,制造行業的生產技術不斷提高,從普通機床到數控機床和加工中心,從人工設計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業正向數字化和計算機化方向發展。同時,模具CAD/CAM技術、模具激光快速成型技術(RPM)等,幾乎覆蓋了整個現代制造技術。

一個完整的CAD/CAM軟件系統是由多個功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數控加工、有限元分析、動態顯示等。這些模塊應以工程數據庫為基礎,進行統一管理,而實體造型是工程數據的主要來源之一。

3.3機械CAE軟件的應用

機械CAE系統的主要功能是:工程數值分析、結構優化設計、強度設計評價與壽命預估、動力學/運動學仿真等。CAD技術在解決造型問題后,才能由CAE解決設計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結構合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態特性等。

4CAD前沿技術與發展趨勢

4.1圖形交互技術

CAD軟件是產品創新的工具,務求易學好用,得心應手。一個友好的、智能化的工作環境可以開拓設計師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創造性的工作中。因此,智能化圖標菜單、“拖放式”造型、動態導航器等一系列人性化的功能，為設計師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識別、語言識別和特征手勢建模等新技術也正在研究之中。

4.2智能CAD技術

CAD/CAM系統應用逐步深入,逐漸提出智能化需求.設計是一個含有高度智能的人類創造性活動。智能CAD/CAM是發展的必然方向。智能設計在運用知識化、信息化的基礎上，建立基于知識的設計倉庫,及時準確地向設計師提品開發所需的知識和幫助,智能地支持設計人員，同時捕獲和理解設計人員意圖、自動檢測失誤，回答問題、提出建議方案等。并具有推理功能,使設計新手也能做出好的設計來,現代設計的核心是創新設計,人們正試圖把創新技法和人工智能技術相結合應用到CAD技術中,用智能設計、智能制造系統去創造性指導解決新產品、新工程和新系統的設計制造,這樣才能使我們的產品、工程和系統有創造性。

4.3虛擬現實技術

虛擬現實技術在CAD中已開始應用,設計人員在虛擬世界中創造新產品,可以從人機工程學角度檢查設計效果,可直接操作模擬對象,檢驗操作是否舒適、方便,及早發現產品結構空間布局中的干涉和運動機構的碰撞等問題,及早看到新產品的外形,從多方面評價所設計的產品.虛擬產品建模就是指建立產品虛擬原理或虛擬樣機的過程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進行加工、測試、仿真和分析,以評價其性能,可制造性、可裝配性、可維護性和成本、外觀等,基于虛擬樣機的試驗仿真分析,可以在真實產品制造之前發現并解決問題,從而降低產品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動態企業聯盟將成為CAD技術在電子商務時代繼續發展的一個重要方向.另外,隨著協同技術、網絡技術、概念設計面向產品的整個生命周期設計理論和技術的成熟和發展,利用基于網絡的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術,實現真正的全數字化設計和制造,已成為機械設計制造業的發展趨勢。

參考文獻

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篇13

1847年，德國人W?hler用旋轉疲勞試驗機首先對疲勞現象進行了系統研究，提出S-N曲線及疲勞極限的概念，奠定了疲勞破壞的經典強度理論基礎。1874年，W. Gerber等研究平均應力的影響，畫出相應的疲勞極限線圖―Gerber拋物線。1929年，英國人Haigh發表了高強度鋼與低碳鋼有不同的缺口敏感性的論文，他所采用的缺口應變分析及“殘余應力”的概念，被后人加以補充和發展。1930年，英國人Goodman簡化了疲勞極限圖，即用直線將縱軸上的對稱循環疲勞極限點和橫軸上的強度極限點連接，以此來替代Gerber拋物線；由于Goodman的疲勞極限圖相對簡單，所以至今仍在常規疲勞強度設計中被廣泛使用。20世紀20-30年代人們已經開始研究疲勞機理，把疲勞過程劃分為裂紋萌生、裂紋擴展及斷裂三個階段。1945年，M. A. Miner（US）提出了損傷與循環次數成線性關系即Palmgren-Miner線性累積損傷準則。

1953年，澳大利亞人赫德提出了疲勞裂紋擴展理論，但未經過實驗驗證。1957年，美國人歐文研究了中心裂紋板在垂直于裂紋方向上受拉伸的情況，基于裂紋尖端附近的彈性力學應力分析，歐文把裂紋長度的平方根與應力的乘積定義為應力強度因子。由此，應力強度因子成為了描述材料在裂紋尖端受力程度的一個重要參量。并根據應力強度因子存在一臨界值，當達到或大于此臨界值時，裂紋發生失穩擴展的現象，定義此臨界值為斷裂韌性，從而確定了斷裂力學的斷裂準則。1957年，美國人Paris指出，在循環載荷作用下，裂紋尖端處的應力強度因子的變化幅度是控制構件疲勞裂紋擴展速率的基本參量，Paris并于1963年提出了疲勞裂紋擴展速度的指數冪定律（Paris定律）。1968年由日本的Matsuishi M和Endo T 認為塑性的存在是造成疲勞損傷的必要條件，這種塑性性質由應力―應變遲滯回線表現出來，而一個大的應力―應變循環對材料造成的損傷，不受小的循環的影響，基于此他們提出了雨流計數法。

20世紀60年代末和70年代初，發展起來兩種疲勞壽命估算方法。其一就是著名的Manson-Coffin局部應變法，此方法試圖描述和預測裂紋萌生壽命，從而奠定了低周疲勞的基礎，而另一種方法是基于斷裂力學（如線彈性斷裂力學EFM）的裂紋擴展計算方法。