技术研究发展

关键词： 防护性 镀层 电镀 汽车

技术研究发展（精选十篇）

技术研究发展 篇1

1 自动化智能钻井技术

自动化智能钻井技术是现代钻井技术发展的重要目标, 也是石油钻井工程技术人员不断研究努力的方向, 自动化智能钻井技术是一项集多项自动化技术于一体的集成技术, 包括钻井过程中每一个部分的自动化和智能化, 包括钻井过程中的地质导向技术、随钻地震测量技术, 智能钻杆传输, 钻杆自动化系统等部分, 钻井自动化和智能化涉及到的学科种类多, 研究量大, 技术难度高, 但是随着自动化智能钻井技术不断研究应用, 石油钻井将会发生革命性的变化。在自动化智能钻井中, 井下闭环自动化系统是关键部分, 井下闭环自动化技术主要包括地面的检测系统、信号传输系统、井下自动化工具、井下测量装置和井下信号传输系统。井下测量装置可以实现对钻井参数的测量, 钻头的钻压、扭矩、钻杆内的压力、钻井液的压力变化等, 通过这些参数可以实时的了解井下钻头的工作状况, 防止了井下事故的发生。井下测量装置的还可以实现对钻井井眼轨迹参数的测量, 井眼轨迹的方位角、井斜角等, 通过这些参数可以保证钻井井眼轨迹的正确性, 提高石油钻井的质量。根据测得的井眼轨迹参数, 结合井下自动化工具, 可以实现井眼轨迹参数及时的修正, 保证钻头按预定的轨迹前进, 减少钻井的起下钻次数, 提高石油钻井的效率。信号传输系统, 将井底闭环自动化系统的信号传输到井口的自动化智能钻井技术的地面监测系统, 地面监测系统根据从井下传输来的井下参数, 分析井下钻井的工作状况和井下钻头所钻遇的地层情况, 及时的调控井下闭环自动化系统的工作参数, 保证井底钻头处在最优的工作状态和最优的井眼轨迹中。智能钻杆技术是提高井下信号传输效率的重要措施, 现阶段限制钻井自动化智能化发展的主要瓶颈之一就是井下信号的传输问题, 通过智能钻杆技术, 可以有效的提高钻井信号传输的准确度和传输的速率。保证了地面监测系统信号及时的传递给井下自动化闭环系统。

2 激光钻井钻井新技术

激光破岩钻井技术改变了传统旋转钻井技术, 依靠高扭矩、高钻压来实现钻头的高效破岩, 这种方法在深井复杂地层的钻井中, 存在着速度慢、成本高的难题, 而且对设备的损耗较大, 近几年发展起来的激光钻井技术就可以有效的解决这些问题。激光的破岩实验结果表明, 利用激光的高能聚焦作用, 照射到坚硬的岩石上, 可以破碎坚硬的岩石, 而且这种破岩方式效率高, 花费的成本少, 具有较高的应用前景。激光破岩的原理就是通过将高能激光照射到岩石表面, 在岩石的表面产生较高的温度, 当温度升高的一定值, 岩石在瞬间就从固态变成液态或者气态, 然后在高速气体的携带下, 将融化后的岩石带走。激光的破岩没有接触到岩石, 能量的损耗小, 破岩的效率较高。在激光破岩的过程中, 激光发射器的功率越大, 其破碎岩石的速度越快, 而且更易于破碎坚硬的岩石。同一种岩石在淹没条件下, 破碎需要的激光器的功率要高。激光器发射激光脉冲的间隔时间越长, 激光束的比能下降。通过采用多束激光同时照射, 并且结合高速气体吹扫的方式, 可以有效的提高激光的破岩面积和破岩的效率。多束激光的实验比能要优于单数激光的实验比能。随着激光器的发射频率的增加, 岩石融化的概率逐渐降低。在淹没条件下的激光破岩实验, 激光发射产生的气泡有助于岩石碎屑的及时携带。在实验过程中, 在激光束的作用下, 在光束路径上产生液体的沸腾现象, 同时会在附近产生大量的气泡, 气泡的爆破可以提高岩石破碎的效率, 而且有助于岩屑的携带。但是在液体沸腾汽化的过程中, 也会消耗大量的能量, 如果要在淹没条件下, 实现激光的高效破岩, 需要大功率的激光器和高效的激光传输系统, 从而保证激光束到达岩石具有较高的能量。虽然激光器在破岩的过程中, 具有较大的优势。但是由于大功率激光器没有得到广泛的应用, 而且在激光破岩的过程中产生的岩石碎屑, 如果不能及时的排除, 容易造成激光的重复破碎, 造成了能量的损失, 同时还降低了激光破岩的速度。最后在长距离的激光传输方面也受到了限制, 但是随着激光技术的不断发展, 激光破岩钻井技术一定会凸显出自身的优势, 逐渐得到发展应用。激光钻井技术是石油钻井发展一个重要方向, 随着激光破岩技术的不断发展, 激光钻井技术也会逐步的发展应用, 石油钻井技术将会更加的简单、高效、快速。

3 结束语

随着科学技术的不断进步, 石油钻井技术也在飞速发展, 新型的钻井技术不断的被开发应用, 极大的提高石油钻井的质量和效率。文章通过研究, 分析了自动化智能钻井技术和激光破岩钻井技术的技术原理及工艺流程等。自动化智能钻井技术涉及到的领域广, 技术难度高。主要包括地质导向技术、随钻地震测量技术, 智能钻杆传输, 钻杆自动化系统等部分。激光钻井技术改变了传统旋转钻井方式, 提高了石油钻井破岩的效率, 具有广阔的发展应用前景。文章的研究为提高石油钻井速度和降低钻井成本奠定了基础。

参考文献

[1]唐志军, 韩来聚, 刘新华.自动化智能化钻井技术进展[J].石油地质与工程, 2009[1]唐志军, 韩来聚, 刘新华.自动化智能化钻井技术进展[J].石油地质与工程, 2009

先进制造技术研究综述及发展 篇2

先进制造技术研究综述及发展

崔海波

工程技术学院 2012级机制5班

摘要：本文对先进制造技术作了概述，分析了其产生的背景，指出其内涵与特征，介绍其当前的一些研究热点，比如现代集成制造、智能制造、绿色制造、虚拟制造、网络化制造、云制造等，并且分析了先进制造技术发展趋势，最后对先进制造技术的前景进行了展望。关键词： AMT 概述 内涵特征 先进制造模式 发展趋势

0 前言

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱,在国民经济建设、社会进步、科技发展与国家安全中占有重要战略地位,其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%～55%。世界各国经济实力的竞争,主要是先进制造技术的竞争,其竞争能力又体现在所生产产品的市场占有率上。随着经济的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化,这种竞争日趋激烈,因而各国政府都非常重视对先进制造技术(advanced manufactuing technology,简称ＡＭＴ)的研究。[1]

变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。与传统的制造技术相比,当代的ＡＭＴ以其高效率、高品质和对于市场变化的快速响应能力为主要特征。ＡＭＴ是生产力的主要构成因素,是国民经济的重要支柱。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务,成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的“土壤”。尤其是一些尖端科技,如航空航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等技术的出现和发展,如果没有ＡＭＴ作为基础,是根本不可能的。

[2]先进制造技术的内涵及特征

2.1先进制造技术的内涵

先进制造技术是美国于20世纪80年代末期提出的，其根本原因在于其国家竞争力的不断减弱，贸易逆差过大，许多原来占优势的产品都在竞争中败于日本。为此，美国政府和企业界投入了大量的资金进行研究，总结并提出了一系列先进制造技术的新理论。这些战略在短短几年内，就收到了良好的效果，部分被日本占领的市场被重新夺 ＡＭＴ的概述

ＡＭＴ,往往用ＡＭＴ来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说,ＡＭＴ是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果,并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,提高对动态多2 2014~2015现代制造技术课程论文

回。[3]目前对先进制造技术至今尚无统一的，明确的，公认的定义，但经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，将其定义为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术及现代化管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现高效、低耗、清洁、灵活生产、提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总成。先进制造技术的核心，是优质、高效、低耗、清洁生产的基础制造技术，其目的是满足用户个性化$多样化的市场需求，提高制造业的综合经济效益，赢得激烈的市场竞争。为此，先进制造技术比传统的制造技术，更加重视技术和管理的结合，重视制造过程组织和管理体制的简化和合理化。[4]

2.2 先进制造技术的特征

（1）先进性。先进制造技术的核心和基础，是经过优化的先进工艺（优质、高效、低耗、清洁工艺），其从传统制造工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成；此外，其先进性还应体现在必须面临人类在21世纪消费观念变革的挑战，满足对日益挑剔的市场的需求，实现灵活生产。

（2）系统性。随着微电子信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流、资金流和信息流的系统工程，传统制造技术一般只能驾驭生产过程中的物质流、能量流和资金流。

（3）动态性。先进制造技术是在针对一定的应用目标，不断吸收各种高新技术逐渐

形成和发展起来的新技术，因而其内涵不是绝对的和一成不变的，反映在不同的时期，不同的国家和地区，先进制造技术有其自身不同的特点、重点、目标和内容。因此，其为一个动态的、相对的、不断发展的技术体系。

（4）集成性。先进制造技术由于专业$学科间的不断渗透，交叉，融合，界限逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化，已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新兴交叉学科，因此可以称其为制造工程。

（5）实用性。先进制造技术的发展是针对某一具体的制造业需求而迅速发展起来的先进，实用的技术，有着明确的需求导向。先进制造技术不是以追求技术的高新度为目的，而是注重产生最好的实践效果，以促进国家经济的快速增长和提高企业综合竞争力。

（6）广泛性。先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节，而是将其综合运用于制造的全过程，其覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、销售使用、维修服务、甚至回收再生的整个过程。[5]当前先进制造技术的研究热点

3.1 常用先进制造模式的类型及特征

自从 20 世纪 80 年代以来，随着市场全球化，经济一体化进程的加快，制造业的竞争越来越激烈，为了提高企业的核心竞争力，制造领域提出了一系列先进制造模式，也成了当前制造领域研究的热点，如现代集成制造、并行工程、虚拟制造、柔性制造、快速原型制造、敏捷制造、网络制造、智能3 2014~2015现代制造技术课程论文

制造、绿色制造以及最新的云制造。而且随着社会的不断发展，制造模式也正朝着更广、更深、更智能化的方向发展。表1列出了常用先进制造模式的类型及特征：

3.2 几种先进制造模式的分析比较

3.2.1 并行工程、柔性制造、成组制造和精益生产

这 4 类制造模式，是一类基础的制造方法，也可以说是制造的一种准则，所应遵

循的一种基础的标准。无论是绿色制造、智能制造、生物制造，还是敏捷制造、网络化制造、云制造，都必须得遵循这种方法，通过他们可以节省时间，降低成本，节约资源。

[6]

3.2.2 快速原型制造和虚拟制造

快速原型和快速制模的结合和发展，形成了快速制造；虚拟原型与虚拟生产和虚拟企业的结合，形成了虚拟制造、快速原型和虚拟原型各有特点，相辅相成。快速原型可以将可视的虚拟原型，变成实际的物理零件或产品；而虚拟原型，则为零件和产品提供更为快捷经济的设计制造方法，为产品设计提供了性能评价和可制造性分析等功能。它们均以 CAD 技术为基础，达到同一个目的：缩短产品开发周期：提高产品设计品质和一次设计制造成功率。

3.2.3 智能制造、生物制造和绿色制造

生物制造是从生命现象和生命科学出发来物化生命现象，其更关注设备和技术的柔性及智能化；智能制造的特征主要是智能化，智能化体现的是自动化的深度。智能制造和生物制造有一定的共同点，无论是物化生命还是人工智能，都体现了智能化，都将生命现象融入到了制造之中。绿色制造强调产品在设计、制造、使用及回收过程中对环境的影响最小，其侧重于技术、管理和人的积极作用的发挥。[7]

3.2.4 集成制造、敏捷制造、网络化制造与云制造

集成制造是随着计算机技术、信息技术、网络技术的发展而产生的，人们开始将技术系统$生产系统和人们的思想理念集成起来，以便优化系统，共享资源，提高总体效益。为了使企业能够应付迅速变化和不可

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预测的市场需求，以获得长期稳定经济效益。在集成制造的基础上出现了敏捷制造。[8]敏捷制造极富创造性地构建了一种企业的动态联盟：虚拟企业，以便能灵活快速地对市场变化做出积极的响应，使整个制造生产系统在技术、管理或人员、组织上都具备充分的柔性，尤其强调了组织的柔性。随着计算机网络技术的飞速发展及其在制造业的广泛应用，使敏捷制造成为可能，而另一种制造模式：网络化制造也就应运而生。

网络化制造的特点，是制造厂和销售服务遍布全世界，企业能够在任何时刻与世界任何一个角落的用户或供应商打交道，通过网络的协调和运作，将遍布世界的制造厂和销售网点连成一体，不仅同合作伙伴甚至同竞争对手都能建立全球范围的生产和经营联盟网络。因此，其柔性范畴扩大到了市场经营和供货环节，以完全柔性的制造系统来应付完全不确定的市场环境。其实质是通过计算机网络进行生产经营业务活动各个环节的合作，以实现企业间的资源共享、优化组合和异地制造。网络化制造和服务技术同云计算、云安全、高性能计算、物联网等技术融合形成了云制造。

云制造是一种利用网络和云制造服务平台，按用户需求组织网上制造资源（制造云），为用户提供各类按需制造服务的一种网络化制造新模式，其核心就是建立共享制造资源的公共服务平台，将巨大的社会制造资源池连接在一起，提供各种制造服务，实现制造资源与服务的开放协作，社会资源高度共享。先进制造的发展趋势

先进制造业追求的目标是:高品质、高效率、高柔性、低成本、低劳动力、低消耗、品种多和规格全的产品,因此,ＡＴＭ的发展趋势应体现在以下几个方面: 1)制造技术向自动化与智能化方向发展:随着电子技术、信息技术和计算机技术的发展,推动了制造技术向更深层次发展。基于ＣＡＤ/ＣＡＭ技术的ＣＩＭＳ是制造业自动化的一个重要方向。ＣＩＭＳ通过ＣＡＸ(ＣＡＤ,ＣＡＰＰ,ＣＡＥ,ＣＡＭ)系统和ＰＤＭ系统,进行产品的数字化设计、仿真,并结合数字化制造设备,进行自动加工。并采用ＭＲＰＩＩ/ＥＲＰ系统,对整个企业的物流、资金流、管理信息流和人力资源进行数字化管理。智能制造技术(ＩＭＴ)是将人工智能融入制造过程的各个环节,通过模拟人类专家的智能活动,取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动,在制造过程中系统能自动监测其运行状态,在外界干扰或内部激励下能自动调整其参数,以达到最佳状态和具备自组织能力。例如机器人加工就是将机床与机器人、传感器、控制器组合而成的智能制造系统,它具有信息处理和知觉 反馈、决策能力,可同时控制指挥多种操作,从而能提高效率、保证品质和降低成本。[9]

2)精密成形与加工:精密加工、超精密加工技术、微型机械是ＡＭＴ发展的方向之一。精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加工(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米技术发展。纳米技术已在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术得到了应用。

3)新型特种加工方法的形成:特种加工5 2014~2015现代制造技术课程论文

亦称“非传统加工”或“现代加工方法”,泛指用电能、光能、热能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法。它包括激光加工技术、电子束加工技术、离子束加工技术、等离子加工技术、电加工技术等。今后,特种加工将从实际出发,在融合传统技术和现代技术的基础上大力开发特种加工领域中的新方法,包括微细加工和复合加工。

[10]

4)制造业中广泛应用ＶＭ技术和柔性制造技术:制造过程中的ＶＭ是指面向产品生产过程的模拟和检验。ＶＭ的核心是计算机仿真,通过仿真软件来模拟真实系统,以保证产品设计和产品工艺的合理性,保证产品制造的成功和生产周期,发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。所谓柔性,是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力,它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人

员能保证加工任务,完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。

5)网络化和全球化:随着网络通讯技术的迅速发展和普及,企业的产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售等都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。因此制造业发展的必然是由网络化迅速向全球化迈进。

6)实施无污染绿色制造:绿色制造是通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等

生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。对于目前世界资源紧张,环境恶化的现状以及人类的持续发展的要求来讲,绿色制造是必然的趋势。[11]总结 世纪以来，先进制造技术正在逐步地改变$取代传统的制造模式，为了适应迅猛发展的制造业的需要，先进制造技术正在向着系统化、集成化、精密化、多样化、绿色化的方向发展。同时先进制造模式要求我们不仅仅要追求品质，而且要在日益激烈的竞争环境中取得胜利，还必须得快速响应市场。ＡＭＴ充分体现了一个国家的生产技术水平和现代化程度,是国际间经济竞争和科技竞争的重要手段,发达国家都把它作为优先发展的领域。只有跟上发展ＡＭＴ的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

参考文献

[1] 杨继全，朱玉芳 先进制造技术 [M] 北京：化学工业出版社，2004.[2] 何 涛，杨 竞，范 云 先进制造技术 [M] 北京：北京大学出版社，2006

[3] 李伟光,现代制造技术 [M] 北京：机械工业出版社，2010

[4]Chen,I.J.and Small, M.H.Implementing Advanced Manufacturing Technology:An IntegratedPlanningModel[J].Omega,1994,22(1):91-103.6 2014~2015现代制造技术课程论文

[5]周会娜,林滨,程应科.先进制造技术及其重点发展方向[J].精密制造与自动化,2006,4.[6] 崔剑平，王晓强,并行工程及其实施 [J],现代制造技术与装备，2006,(1):36-38 [7] 朱红建，钱 萍, 机械制造业中绿色制造技术应用模式研究[J], 装备制造技术，2008,(7):107-117 [8] 王 伟, 21世纪生产制造模式——敏捷制造的应用研究[J]经济研究导刊，2008.(2):44-45

[9]吴虹.浅析先进制造技术的发展趋势[Ｊ].天津

地铁信号技术发展研究 篇3

关键词：地铁信号技术发展

1.研究背景和技术特点

随着我国人口总量的迅猛激增和汽车保有量的连年上升，很多城市有效的引入了地铁通信，这项技术节约开发时间和成本的投入。由于今年交通更加拥挤同时环境污染状况愈加严重，对百姓的日常生活形成许多负面的影响。为了有效的应对该类问题应全面发展地铁建设，我国铁路工程部门移植了较为成熟的铁路信号技术。由于我国地铁工程发展起步较发达国家晚，因此信号手段技术落后于发达国家，根据国内较大的交通运输量和封闭式的运行管理，因此需要从国外引进与信号技术与大铁路对应的先进设施和设备。而且由于价格较高和大范围推广应用较困难，因此发展成为一个重要的系统分支。我国由于前期投入铁路信号建设成本较少，为此优选考虑我国国情特点并且结合国外地铁工程建设经验--在建设大铁路的基础上无法同地铁工程交通信号匹配，因此地铁信号系统尤为重要。有效的把大铁路现代化地铁信号技术手段移植至地铁交通之中，推进信号技术的全面快发展。

2.信号技术面临的关键问题

当前我国较多的城市都建成了地铁工程，然而仅北京一号线和城市轨道由于其封闭的交通区域有限，，因此提升环线工程的建设大多采用了较多自主研究的设施工程。例如铁路系统信号变的敏锐的同时，乘客的安全舒适性也应该在在已有信号系统之上实现有效的技术和体制创新，该工程在后续发展阶段实施了创新性的改造，此外地铁工程应不断总结以前经验，根据地铁轨道的核心特色进行创新，一些英国设备的信号技术也实现了持续更新环线的同时逐步实行自主开发和创新。根据信号技术发展现状和我国地铁轨道交通种类和施技术改造。一些信号技术发展较为前沿的国家，他们的信号技术都应用现代化无绝缘电路信号，因此在我们国家的铁路信号建设中，应该进一步明确自主研发信号技术的具体方向。我国铁路工程应用较为成熟的信号技术进行移植。由于我们国家地铁信号技术工程建设发展起步比其他发达国家较晚，因此信号技术手段技术较为落后，不能适应现在铁路的要求，因此需要从国外购进与信号技术与大铁路对应的设施。而且由于价格较高和大范围推广应用较困难。不应片面的追求技术较新。例如北方交通大学自主研发了信号技术铁路项目。一般铁路信号技术都应用该模式，引入了波导管和天线进行传输或者开创了通用型的数字化传输和信号接受装置。这样不仅可位于应用于当前地面环线的传输线路之中，而且还有很大的可能应用于以后的建设中。如果地铁信号技术系统的配置有所改，那么仅仅需要将一些软件进行更新即可应用于城市规模各异的地铁之中，此外根据需要的运量的不相同。通常可划分为成高、中、低三个密度等级。

3.信号技术应采取措施

为了节约项目投资经费和保证各个密度区间拥有更多的便利性，应该在外围电路正常运行的前提下，合理的制定信号技术系统配设方案。对简单且功耗较低的地铁工程进行改革创新，由于我国信号技术发展起步比较晚，，我国与发达国家存在一定的差距，同时也具有巨大的潜力。为此我们只有正视地铁轨道交通的发展现状，并且将信号技术作为研究发展的项目，并且坚持为我所用，才能真正创造出适合我国基本国情的地铁信号技术系统。相对于密度等级较高的地铁线路重点优化地铁工程建设冷技术手段和提升通用性显得尤为重要。对于高密度服务运行线路，创建体系的应用性能应在良好的交通研究和良好的行车管理制度下进行。

4.研究方法和特点

地铁信号技术发展有一下几个特点：

（1）更加依赖信息的传输 由于信息技术是控制的基础，无论ATS控制还是ATO控制及ATP控制，都需要车地通信.其中两个代表性信息传输的方式分：轨间交叉电缆传输方式和数字编码无绝缘轨道电路方式.目前数字编码无绝缘轨道电路方式应用比较多，然而轨间交叉电缆传输方式只在强调运输密度的场合下才应用.由于无线信号技术具有双向传输、信息量大、易于维护、设置灵活以及成本低等特点，发达国家开发了基于无线通信技术的ATC，

（2）维修管理愈加重要 除了设备本身需要可靠性控制外，由于地铁交通空间狭窄而且

运输密度高，设备故障对系统的影响特别大，因此为了提高系统的可靠性以及减少维护费用，信号系统的维修管理信息和监控管理系统都非常重要，例如发达国家的地铁ATC 系统大都有在线维护计算机、管理信息系统、设备维修基地等多种系统.

（3）更加强调自动化技术 地铁信息技术系统应用更加全面以及自动化的先进技术系统，保证消除人为因素和自然因素的不利影响，提高信号通过能力，以便使系统的运行时间精准并且可靠.

（4）更加强调铁路信息的系统化 由于ATC系统实现了对列车运行的精准控制，各个子系统之存在不同分工方面存在相互协作关系，所以合作的好坏直接影响系统的性能的优劣.最近随着计算机、控制、通信与信息等技术手段的快速发展，为ATC系统化的建设准备了充实的物质条件.各发达国家的ATC系统各个子系统之间均有高容量的信息交换接口，在告诉计算机的管理之下，有条不紊地控制、管理着整个交通系统的列车运行.

5.結论

近年我国铁路信号系统在.面临其它运输形式的竞争与挑战，的同时，就铁路而言，

推动铁路信号系统智能化和建设新线完善路网显得尤为重要。对地铁信号技术进行智能控制是当前信息与控制技术领域的发展趋势，不仅能增加安全性还能提高其效率。相对于发达国家而言，我国铁路运输的技术具有复杂多的控制以及决策问题，在铁路信号系统能不断创新，将是我国铁路运输现代化的关键。因此对地铁信号研究做出以下几点建议。

（1）制订标准以及规范 制订规范的工作量在整个项目中占很大比重.好的规范可避免不必要的返工以及重复，进而降低成本.

汽车制造技术发展研究(二) 篇4

现代汽车技术的发展对汽车防护性电镀提出了更加严格的要求,汽车零件的防护性电镀由原来单一的镀锌钝化工艺,向耐蚀性能更好,而且具有耐热、低氢脆性、良好加工性能和环保性能的锌合金镀层及无铬达克罗工艺发展。在镀层的耐腐蚀性能大幅度提高的同时又提出了镀层耐热性能、摩擦因数的要求,以适应现代汽车发动机的工况环境及满足现代汽车装配技术发展的需要。

(1)达克罗防护性电镀

镀锌工艺已跟不上现代汽车严酷的使用环境与苛刻的质量要求,一批耐蚀性能更好,耐热、低氢脆性、良好加工性能的锌合金镀层,如电镀Zn-Ni、Zn-Fe、Zn-Ti、ZnC o、Z n-S n在现代汽车上获得应用。Zn-Al、Zn-Mg合金镀层的耐腐蚀性能更加优良,作为汽车钢板的镀层正在研究开发中。

达克罗技术曾被誉为“彻底消除污染的高新技术”、“绿色电镀”。“达克罗”其实是一种水性无机涂料施工工艺——将零件浸涂或喷涂由片状锌粉、铝粉、醇类、增粘剂、Cr O3、Zn O、H3BO3等组成的p H值在3~4的浆液。通过320℃的烘烤,在高温下浆液中的氧化性物质与锌粉、铝粉及基体金属发生钝化反应,生成Cr2O3胶体,将锌粉、铝粉及基体金属连接成一体,成为金属表面的防护膜。吸附在膜层表面的腐蚀介质要腐蚀掉基体金属表面几十层经过钝化的片状锌粉、铝粉,对基体金属产生腐蚀,是十分困难的;而且达克罗涂层中还存在约2%的未反应完全的Cr O3,在发生腐蚀时具有自动修复钝化膜的机能;对于钢铁而言,达克罗涂层中的锌粉具有电化学保护作用。因此,达克罗涂层具有优良的耐腐蚀性能。因为达克罗涂层中含有未反应完全的Cr6+,在潮湿的环境里,膜中的Cr6+会溶出,既污染环境又丧失自钝化能力,使涂膜的耐腐蚀性能下降。

(2)NDS无铬达克罗防锈系统(NDS Geomet)——交美特工艺

交美特工艺是改进的达克罗工艺。用水性无机交联剂代替Cr O3,实现环保的目的。与常规有机涂层不同,具有膜层薄、致密度高、耐热性能优良、对基体不但有机械保护作用,还有电化学保护作用。因此,交美特——锌系无铬达克罗涂层具有良好的防锈性能。但体系的稳定性与耐腐蚀性能不如有机体系。

(3)Magni无铬达克罗防锈系统(Magni Coating System)——美加力工艺

美加力是一种水性富锌/铝防锈涂层。涂层由无机富锌底层和有机富铝面层组成。完全不含六价铬、无环境污染问题。涂料安定性好,可以存放6个月左右不会变质。涂层含有润滑成分,具有满足耐高温、标准件低膜厚、高防护及扭矩拉力的需求。是具有双金属防蚀保护且可提供多种颜色的面涂。如果配合纳米面涂,可以进一步满足耐酸雨、化学品和标准件扭矩拉力的需求。

(4)德尔康防锈系统(DorkenCoating System)

德尔康公司原是美国Magni集团公司的子公司。德尔康防锈系统基本是美国Magni公司的早期产品或改进版。主要为有机体系,对有尺寸配合要求的零件膜层的厚度与摩擦因数方面不易控制。Magni在紧固件、供油系统、消声器上都有应用实例。加工成本比较:达克罗为2~3元/kg;交美特无铬达克罗为4~5元/kg;Magni565为3元/kg左右。

传统的镀锌钝化工艺正在被耐腐蚀性能、环保性能更好的锌合金电镀、无铬达克罗工艺所代替。

我国汽车企业已开始采用锌合金电镀、无铬达克罗工艺,但不够普及。无铬达克罗工艺用材料还处在研发阶段。

7 汽车零件热处理技术

热处理是产品获得所要求的强韧性、耐磨性、抗疲劳性能的主要技术手段,热处理质量是产品实现使用性能的可靠性、耐久性、安全性的重要保证。几年来,随着我国汽车工业产品技术的大量引进,热处理技术水平有了全面提升和快速发展。市场的竞争使企业更加重视产品热处理质量,各种先进的热处理技术在汽车零件热处理生产中得到广泛应用。

(1)渗碳齿轮钢

富康、奥迪、捷达、桑达纳等轿车以欧洲广泛采用的Cr钢、MnCr系列齿轮钢为主,如16Mn Cr5、2 0 M n C r 5、2 7 M n C r 5等。从日本引进的车型,如日产、丰田、五十铃,其汽车齿轮钢大多采用SCr420H、SCM420H、SCM822H等Cr钢、Cr-Mo系列钢。对承受冲击载荷较大的齿轮,选用Ni-Cr-Mo渗碳齿轮钢。对汽车渗碳齿轮钢的冶金质量要求,除了一般的强度、塑性和韧性外,还对钢的淬透性、淬透性带宽、纯净度和晶粒度提出了特别的要求。国外对渗碳钢的淬透性要求很窄,对同一批材料要求在4HRC以内。

钢的纯净度主要指钢的氧含量,反映了钢中的氧化性夹杂物含量。研究表明,20Cr Mn Ti钢,氧含量从130×10-6降至23×10-6,齿轮弯曲疲劳强度提高了119%,接触疲劳强度提高了143%。齿轮钢的纯净度(氧含量)要求小于20×10-6,国外齿轮钢氧含量可以控制在15×10-6以下。

齿轮钢由于在高温下长期渗碳,对齿轮钢的晶粒度也提出了较高的要求。细晶粒钢能够保证齿轮在长时间高温渗碳时奥氏体不易长大,渗碳后直接淬火也可以得到强韧性良好的渗层组织和心部组织。一般齿轮钢的晶粒度要求小于6级。

(2)齿轮渗碳热处理

这几年,国内汽车齿轮生产企业大量引进了国外先进的热处理生产装备,如上海汽车齿轮总厂、北京华纳汽车齿轮厂、陕西汽车齿轮总厂、大同齿轮厂等单位分别引进了易普森(Ipsen)和爱协林(Aichelin)、Surface公司的密封箱式多用炉、转底炉和连续渗碳生产线,一汽、二汽也同期引进了美国Holcroft公司的双排无罐炉渗碳生产线,使国内渗碳热处理工艺装备技术水平有了显著提高。几年来,围绕引进装备关键技术的国产化工作,进行了许多技术攻关。如氧探头和多通道碳势控制系统;加热元件和辐射管的成形及制造技术;可变时基调功器的应用技术;程序控制和计算机集散管理技术等。目前,国内辐射管制造技术、氧探头制造技术、多通道碳势控制技术、计算机控制及集散管理技术已达到一定的水平。国内自行设计、制造的单、双排无罐炉渗碳自动线,其控制系统具有20世纪90年代世界先进水平。

(3)调质热处理

汽车紧固件调质热处理技术的发展主要有以下几方面。

a.炉型。由于震底炉长期使用中存在震底板变形,零件在炉内布料、加热不均,淬火质量散差大,同时振动噪声大、环境差,震底炉已逐渐退出生产线。网带炉、铸链炉得到普遍应用。

b.碳势控制技术的应用。碳势控制技术在保护气氛调质生产线上得到普遍应用。炉内碳势控制精度可达到±0.03%,保证了零件淬火后的表面质量。

c.计算机技术的应用。通过计算机能够按照工艺设定自动完成工件的生产全过程,记录、保存工件生产中的各种工艺参数,具有完善的故障诊断、显示、安全警示及连锁功能。快速淬火油和水基淬火介质得到应用,保证了高强度螺栓件的热处理内在质量。水基淬火介质的应用解决了零件淬油不硬,淬水开裂以及零件淬火变形的生产问题。

(4)感应热处理

感应热处理具有以下特点。a.根据产品性能要求只对零件表面或局部加热,实施表面或局部强化,因此是一种节能热处理。b.生产过程污染少,是清洁热处理。c.感应加热时间短,速度快,有利于淬火组织的细化,获得耐磨性、抗扭转弯曲疲劳性能俱佳的强化效果。d.感应淬火装置可以方便地安装在流水生产线上,便于生产管理,减少物流成本。e.生产节拍快、效率高,能够实现完全自动化。

实施感应淬火的汽车零件主要是传递动力扭矩的汽车轴类零件,如曲轴、半轴、花键轴、传动轴、凸轮轴以及各种销轴类零件。此外,东风汽车公司从建厂起,对汽车钢板弹簧也全部采用了感应加热-成型-淬火技术。东风汽车公司、一汽集团的感应热处理零件,按质量计算已占到全部热处理零件的50%以上。就应用范围而言,我国感应热处理技术在汽车生产中的应用在国际上处于先进水平。

横向磁场矩形感应器的应用是感应热处理技术上的一大突破。从此彻底解决了阶梯轴类零件连续加热出现的淬火质量问题。采用横向磁场矩形感应器一次大功率对汽车半轴表面和圆角同时实施加热淬火,不但大大节省了电能,而且生产节拍由6 min降至40 s,生产效率提高了数倍。对横向磁场和纵向磁场加热淬火的半轴性能进行比较,结果前者抗弯、扭疲劳强度比后者高10倍以上。东风汽车公司成功研制出集零件上下料、整体加热、淬火、自热回火、自动校直的汽车半轴专用淬火机床,该线由微机自动控制,具有故障诊断和报警等功能,已稳定投入生产应用多年。

此外,东风公司自行研制的康明斯6BT发动机气缸盖进、排气门座高频淬火自动装置布置在气缸盖加工自动线上,与冷加工保持同步,其产品淬火质量达到美国康明斯公司同等水平。一汽开发的轿车转向齿条电阻加热专用机床在生产中也稳定投入使用。

除了常规的轴类零件的感应加热淬火外,现正在研究开发低淬透性钢和限制淬透性钢用于汽车转向蜗杆、十字轴、万向节等零件的感应淬火技术及汽车齿轮零件的双频感应淬火技术等。

十几年来,感应电源也有了迅猛发展。现在,美、英、日、德、西班牙等工业发达国家生产的SIT、1GBT、MOSFET全固态晶体管电源已达几十种,产品规格齐全,体积小,电能转换效率可达92%,功率、频率可以覆盖整个感应加热的领域。机械式中频发电机组已遭淘汰,晶闸管中频电源得到广泛应用,电子管式高频电源也逐步被晶体管电源所取代。感应淬火机床正朝柔性化、自动化、智能化控制方向发展。具有零件识别、能量控制、工艺参数显示及故障诊断、显示、报警的感应淬火装置在生产中逐步得到应用。

(5)节能热处理

热处理是能耗巨大的工艺之一,从能耗指标来看,我国与工业发达国家仍存在较大的差距。1999年我国热处理平均单位能耗为1 000k W·h/t,专业化、规模化程度较高的汽车工业其热处理单位能耗一般为500~750 k W·h/t,而欧美等工业发达国家仅为300~450 k W·h/t,日本仅323 k W·h/t。

热处理节能措施和技术主要有:实现更高程度的专业化、规模化生产是降低热处理单位能耗的重要保证;采用新型节能筑炉材料,如陶瓷纤维材料、矽酸钙板、红外炉内涂料等,可以大大减少炉衬蓄热量,降低炉壁热损耗,节能效果可达10%~20%;与电加热相比,采用燃气加热具有更高的加热效率。日本中外炉公司对两种热源热效率对比得出,采用燃气辐射管加热,能源利用率可达70%,而采用电加热方式,其热能利用率仅35%~40%。鉴于此,日本的炉子公司在热处理连续生产线的加热区采用燃气加热,在保温区采用电加热,充分发挥了燃气加热和电加热的优点。国内部分企业和炉子公司也开始重视燃气加热技术的研究和应用,在我国天然气资源丰富的地区,这一技术将会得到推广应用。

热处理生产过程中的余热利用是热处理节能的重要途径,如采用燃气辐射管加热时,利用排出的废热预热混合空气,可节约15%~20%的燃料;等温退火炉利用毛坯在中冷过程中发出的余热来预热前室毛坯;调质线利用淬火槽的热油预热清洗机的清洗液;利用炉顶直列式反应罐产生的吸热式气体可直接通入炉内,节省了独立发生器的工作能耗,直生式气氛更是将原料气与空气混合直接通入工作炉内,不但节省了中间能耗,而且原料气消耗可节省2/3,具有显著节能效果;利用锻坯件余热,实现锻后余热等温退火,锻后余热淬火工艺。一汽锻造厂的齿坯热处理即实现了锻后余热等温退火工艺,其节能效果十分显著。

亚温淬火工艺、低温化学热处理代替浅层渗碳和碳氮共渗、局部表面硬化处理代替整体强化等,这些技术的应用不但具有显著的节能效果,对减小零件热处理变形也十分有益。

非调质钢由于钢中加入了微量强碳化物形成元素(V、Nb、T等),在锻造及锻后控冷过程中产生析出强化及晶粒细化作用,其强韧化性能可以达到调质钢的水平,且省去了调质热处理工序,减少大量能耗并具有良好的加工性能,受到国内外许多汽车厂家的重视。日本在非调质钢的研究及应用方面更是走在世界的前面,如日本三菱汽车公司的转向系统及传动系统所采用的热锻调质件几乎全部采用了非调质钢;日产汽车公司90%的曲轴采用非调质钢制造。东风汽车公司采用非调质钢制造连杆、康明斯发动机曲轴、花键轴、前梁等,一汽采用非调质钢制造中重型载货车的前梁、曲轴等。国产非调质钢的质量稳定性有待进一步提高。

(6)清洁热处理

a.真空热处理。现在(6~8)×105 Pa高压气淬真空炉已经在国内工、模具热处理方面得到广泛应用,模具的真空热处理具有表面质量好、光洁、变形小、无污染等显著特点。国外已发展到气淬压力可达(20~40)×105 Pa的真空炉,气淬可达到油淬甚至水淬的硬化效果。真空低压渗碳,高压气淬生产线已经在欧洲汽车工业和航空工业领域得到应用。德国Ipsen公司、ALD公司和法国ECM公司在该领域处于技术领先地位。Ipsen公司开发的乙炔作为渗碳剂的真空渗碳专利技术,解决了以往真空渗碳所存在的积炭、结焦及形状复杂构件渗碳不均的问题,是真空渗碳技术的重大突破,真空渗碳因此会在生产中得以更快、更好的应用。真空低压渗碳具有原料气消耗极少、零件变形小、热处理质量好、零件表面光洁、无污染的显著特点,是真正意义上的清洁热处理,是未来可预测的对环境友好的主导工艺之一。

b.离子化学热处理。离子化学热处理,特别是离子渗氮工艺已经在汽车零件、模具表面强化方面得到广泛应用。我国朝柴、玉柴、文登柴油机厂、潍坊内燃机厂等厂家大量采用离子渗氮工艺处理发动机曲轴。离子渗氮工艺还应用于凸轮轴、机油泵通道板、排气门、正时齿轮等零件的表面强化处理,可显著提高零件表面的耐磨性、抗疲劳性、耐腐蚀性能。对冷冲模、热锻模、压铸模采用离子氮化,对提高其表面耐磨性、抗热疲劳性能均有显著效果。离子复合强化工艺,如曲轴离子渗氮+圆角滚压、凸轮轴感应淬火+离子渗氮、凸轮轴冷激+离子渗氮等在生产中也得到应用。离子S-N-C、N-C-O多元渗和离子渗金属工艺在部分厂家也得到较好的应用。随着离子强化装备可靠性的不断提高和工艺技术的不断发展,相信离子复合渗和离子渗金属工艺在金属表面强化处理,特别是对各类模具表面的强化方面会得到广泛应用。

c.其他清洁热处理技术。对热处理工艺排放的无害化技术处理是清洁热处理技术发展的重要内容。加拿大NITREX公司对气体软氮化的废气处理就是无害化处理的成功例子。在淬火介质方面,美国好富顿公司正在研究采用植物油代替矿物油,一是认为植物油是可再生资源,二是植物油对环境无害。合成淬火剂的应用也大大减轻了淬火介质对环境的影响。在清洗技术方面,开发无污染高效清洗剂是清洁技术发展的重要方面。

(7)相关技术

传感技术与计算机技术是热处理智能化的基础。在传感技术方面,除温度传感和现在比较成熟的可控气氛所用的氧探头外,未来会重点开发可分别用于气体渗氮和氮碳共渗的氮势传感器;低压渗碳、离子渗碳和直生式气氛条件下的碳势传感器;可在线准确反映、检测零件表面硬化层的硬度分布传感器;可在线准确检测、显示零件表层应力分布的应力传感器。在控制技术方面,未来的热处理技术除了更加重视热处理工艺过程的自动控制外,将会不断建立、完善针对不同材料、产品结构和性能要求,为实现产品最佳质量要求的热处理工艺过程控制的自适应系统;零件淬火冷却过程的计算机模拟技术;针对炉子结构设计建立的气氛和温度场的计算机模拟技术。

8 无损检测技术

无损检测是在不损坏试件的前提下,以物理或化学方法为手段,借助先进的技术和设备器材,对试件的内部及表面的结构、性质及状态进行检查或测试的方法。

无损检测技术包括无损探伤、无损检测、无损评价。无损探伤是早期阶段的名称,其含义是探测和发现缺陷。无损检测是当前阶段的名称,其内涵不仅仅是探测缺陷,还包括探测试件的一些其他信息,例如结构、性质、状态等,并试图通过测试,掌握更多的信息。而无损评价则是即将进入或正在进入的新的发展阶段。无损评价包含更广泛、更深刻的内容,它不仅要求发现缺陷,探测试件的结构、性质、状态等,还要求获取更全面、更准确的综合信息,例如缺陷的形状、尺寸、位置、取向,缺陷部位的组织、残余应力等。结合成像技术、自动化技术、计算机技术,与材料力学、断裂力学等知识的综合应用,对试件或产品的质量和性能给出全面准确的评价。

常规的无损检测方法有磁粉检测、涡流检测、渗透检测、射线检测、超声波检测。通常称为五大常规方法。

(1)磁粉检测

铁磁性材料和试件被磁化后,由于不连续性的存在,使试件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场,吸附施加在试件表面的磁粉颗粒,形成用目视可见的磁痕,从而显示出不连续性的位置、形状和大小。这几年利用磁场进行探伤的方法已不局限于磁粉,磁力探伤的实时成像,漏磁场的计算机自动识别等一些先进的检测方法正在开发和研制中,真正意义上的全自动探伤在今后会应用到生产中,以适应自动化的大工业生产。

(2)涡流检测

涡流检测是以电磁感应原理为基础。金属材料在交变磁场作用下产生涡流,根据涡流的大小和分布可检出金属材料的缺陷,或用以分选材质、检测硬化层(或镀层)的厚度、工件的尺寸及材料某些物理性能等。随着涡流检测技术的发展,这几年在材料分选、硬度分选及其他性能检测上得到了广泛的应用,而不仅仅局限于探伤检测。涡流检测的设备比磁粉探伤设备投资相对要大一些,但在一些特定的条件下,涡流探伤有它的优越性。现在的涡流探伤多数和电磁检测硬度构成联合的检测线在生产上应用。近年来,国内外都在研制和广泛使用各种电磁分选设备,特别是在汽车行业中应用更为广泛。国外60%以上汽车用标准件都经过电磁分选。有的检测线则是探伤与分选联合的自动检测线。

(3)渗透检测

渗透检测在汽车生产中应用多数是作为磁粉检测和涡流检测的一种补充。一些形状非常复杂的零件如变速器壳体、气缸盖等,特别是一些有色金属零件,用磁粉探伤和涡流探伤都是无法实现的,而此时渗透探伤则显示出它特有的优越性。渗透检测根据渗透剂的种类可分为着色渗透和荧光渗透两种形式。而在生产线应用的多为荧光渗透。近年来,随着PC机和计算机的使用,半自动和全自动的渗透探伤线也在汽车生产中得到了应用。

(4)射线检测

利用射线与物质的作用,获得被检测对象的透视图像,常用于检测试件内部的宏观几何缺陷。射线检测主要是用X射线,传统的X射线探伤检测是X射线照相的方法,这种方法很难实现100%的在线检测,只能是对一些零件进行质量抽查,对生产工艺起到一定的控制作用。近年来,随着X射线实时成像技术的应用,使X射线检测真正地应用到了汽车生产中,X射线实时成像系统是将X射线透照工件后,由图像增强器接收,转化为可视图像,再由CCD摄像机摄取图像,送至监视器和计算机图像处理系统。X射线实时成像系统在汽车生产中的应用是十分广泛的。各种钢铸件、铝压铸件,如铝气缸盖、进排气管、各种壳体等都非常适合用该系统进行100%的在线检测。

(5)超声波检测

超声波检测常用来检测材料或零件的内部缺陷,也可用于检测材料的组织结构等,如超声波探伤、超声波测厚、超声波检测球墨铸铁球化率等。在汽车行业,超声波探伤主要是用来检测铸、锻件的内部缺陷。它主要是应用于一些大型铸件、焊缝等的内部缺陷检测,如车轮焊缝、镶圈活塞、转向轴对接焊缝等。超声波探伤在汽车行业的应用相对其他行业较少。这几年,随着数字式超声波仪器的使用,使用超声波检测更具有灵活性,其设备小巧、轻便,非常适用于现场的质量抽查与检验。用超声波声速法进行球墨铸铁的球化率检测,球化率是球铁质量的一个重要的指标,对球化率进行100%无损检测十分重要。

(6)发展趋势

无损检测设备和仪器的智能化和自动化,即在传统的无损检测手段基础上,应用先进的技术使检测水平提高,从而提高检测精度和检测速度,大量采用数值仿真与数值模拟可以完全地排除人为干扰,并自动准确和迅速地将被检测对象的大量信息综合起来进行分析,得到动态图像显示,近年来不断发展的频谱分析系统即为此项技术。开发新的无损检测手段,随着检测项目的增加,需要不断地开发新的无损检测方法。各种无损检测方法的综合运用也是无损检测技术发展的一个方向,如激光全数检测系统,该系统将激光尺寸测量、硬度电磁分选、涡流探伤等综合用于检测零件的各项指标。

9 在线检测技术

生产过程信息化实质上是检测技术、计算机技术和网络技术的融合和综合应用,而作为信息采集和处理的主要手段,检测技术又是基础。在这样的背景下,为适应现代汽车制造业的发展需要,检测技术的地位和作用日显重要。检测技术在制造过程中的应用,有一个演化过程。从早期的最终检验、单一判别,在经历了强化工序间检测以提前发现质量隐患后,又发展到近期的通过较完善的在线检测、统计分析,实施对动态工序的监控。但在商品经济的紧逼下,制造过程面临更高的要求,于是出现了智能化、网络化的监控模式。以下是一些典型实例。

(1)发动机机加工在线检测的智能化模式

发动机工序间所有专用检具的检测结果都输入旁侧的计算机辅助测量仪。计算机辅助测量仪作为一类有很强通用性的产品,同时具有为适应综合检测而必须具备的数据处理功能和进行实时监控所需具有的统计分析功能。后者可对某一项或几项被测参数,通过预置的方式进行统计分析,给出评价工序运行状态的质量信息。在屏幕上不但能显示实测值,而且能反映经数据处理后的各种统计量及有关的曲线、图形。通过切换画面不但可方便、迅速地获取丰富的信息,更能利用数据网络把信息送至车间,甚至企业的质量控制中心。德国Q-DAS公司(数据处理及系统技术公司)推出了商品化软件,它除了具备对生产过程的监控、统计分析能力外,还拥有对测量系统、制造设备和产品的评价功能。Q-DAS公司的软件现已得到国内外众多汽车厂家的欢迎,事实证明,它在促进实现和完善批量生产条件下的信息化制造过程发挥了很大的作用。

(2)整车装配线集中监控系统

现代轿车装配线上的检测、控制环节很多,除反映整车性能状况(如加注、电气、前束、灯光、制动、排放等)的诸多参数在后续“检测线”上测试外,还有很多自动、半自动螺栓拧紧设备,它们在受控状态下完成装配作业,同时可给出表明装配质量的扭矩值、转角值。数据处理——对每一工位的数据按日、周、月、年等进行CP K、合格率、平均值和方差等的运算,能通过图形显示及打印;数据查询——根据整车或发电机代码、出厂日期等查询所有的数据并打印等功能。完善的在线检测手段对监控工序运行和产品制造质量提供了重要的保证,但建立中央集控系统更提升了一个层次。其意义不仅在于大大增强了对工艺过程的监控力度,更重要的是实现轿车制造中的可追溯性。

(3)坐标测量机(CMM)

无论在整车生产还是在零部件生产过程中,坐标测量机的使用范围和应用水平都在不断提高。这几年关节式测量仪发展很快,关节式测量仪又称便携式坐标测量机,它为繁琐的现场测量提供了一条便利的途径,前几年首次进入国内汽车行业后,其使用价值渐为用户所认识。由于构件材料一般选用航空铝合金或高强化碳素纤维,故质量很轻,携带方便。美国Cimcore公司则在不久前开发了Gridlok技术,其原理是在较大区域分布一些圆锥定位体,通过激光测量仪确定它们的位置并将其坐标值储存。在软件的支持下,只要在分布定位座的区域里,即可进行准确的测量和获得完整的图形报告。操作工利用便携式坐标测量机对位于生产现场的大型夹具进行测量,见图7。

(4)齿轮自动检测

长期以来,齿轮的自动检测都停留在双面啮合测量状态,无法评价齿轮的轴向精度指标(如齿向误差),因此有着很大的局限性。而近年基于新原理开发出的新颖检测设备解决了在生产现场对批量齿轮的轴向精度指标的自动测量问题。新原理是被测工件与标准齿轮作无侧隙啮合滚动时,同时测量中心距的变化量和轴线偏摆量;通过对多路测量信号进行处理,同时获取齿轮的径向综合误差和轴向误差(如齿向误差、齿轮锥度等)信息。目前,国外一些厂商已推出产品,国内也已出现根据汽车齿轮厂用户实际需要开发出的相应设备,正在试运行,它能检测齿向偏差、功能齿厚等6项指标,效率达到5 s/件,不但能实现100%快速自动检测,还具备统计分析功能。

(5)激光非接触式粗糙度仪

不久前,推出了一种完全为现场使用而开发的激光非接触式粗糙度仪。它无可动部件,无探针,也不需要预先设置,操作和使用极其简单、方便。在距离被测表面2.5 mm处进行非接触测量时,耗时仅为0.5 s,因此可实现工件粗糙度的快速检测。这种仪器既可作为便携式仪器使用,又可与机床、自动线配合对工件表面进行动态测量或对自动线上零部件的指定位置做100%的检测,真正发挥了在线检测的作用。

(6)双相机移动式三坐标测量系统

该系统将CCD相机与摄像测量技术相结合,采用了一种独创的“智能化目标光源探测法”。被CCD相机探测到的光源(LEDS)嵌在光笔——测杆/探针上,通过三角测量法可准确地测出触点处的空间坐标,见图8。整个测量系统无可动部件,具有相当于CMM的功能,但量程大、精度高,使用简单、灵活,特别适合车间现场对大型覆盖件、车身的检测,以及通过测量为大型工装的修正、调整提供依据。

(7)结构光学三维传感器测量系

车身骨架、大型覆盖件这类被测工件首先由输送机构推入生产线上的测量工位,定位传感器将工件的真实位置送入计算机控制系统中,后者根据已经编制好的测量程序,自动控制每一个在框架上的三维光学传感器,对工件上的各关键部位进行检测。一般固定的传感器数量有10~30个,完成测量仅需20 s左右,见图9。

(8)激光跟踪坐标测量技术

此技术近年来进入了汽车制造业,实现此项技术的激光跟踪测量仪由结构紧凑的跟踪头和控制器组成,前者的核心是一个安装在回转水平轴上的激光头,采用高稳频的氦氖激光器。当将一个普通的目标靶,如一个小钢球放在激光束的前面,仪器的检测系统将采用三维跟踪模式,产生X、Y、Z位置坐标值。它的最大测量距离为35 m,最大跟踪速度为3 m/s,分辨率1μm,系统精度25~50μm。由于仪器采用绝对测量模式,通过激光束锁定光学目标后立即测量,因此用途很广且效率高。可用于汽车厂大型工件检测及工装夹具的安装调整。美国API公司和FARO公司都已有商品化产品,国内也有应用。

(9)机器视觉技术

“机器视觉”又称图像检测技术,它具有非接触、高速度、测量范围大、获得的信息丰富等优点。通过CCD摄像头与光学系统、数字处理系统的结合,可实现不同的检测要求。精密测量是机器视觉一个重要的应用领域,由光源发出的平行光束照射到被测对象的检测部位上,其边缘轮廓经过显微光学镜组,成像在摄像机的面阵CCD像面上,计算机进行图像处理后获得被测对象边缘轮廓的位置。如果使被测对象产生位移,再次测量其边缘轮廓位置,则两次位置之差便是位移量。若被测对象的两条平行的边缘轮廓能处于同一幅图像内,则其二者位置之差即为相应尺寸。应用在汽车电子产品中的接插件、刀具预调测量、工件表面缺陷检测等领域中。

10 汽车装试技术

近年来,国内外主要汽车公司在汽车及总成的装试领域都加大了技术投入和技术创新力度,在装试技术、生产组织和信息管理、物流技术等方面有了较大进步。发展的特点是综合利用现代化高新技术;发展的趋势是柔性化、灵捷化、智能化和信息化。体现在以下这些装配技术中。

(1)虚拟装配

产品虚拟装配可以做到根据产品设计的形状特征、精度特征及产品的装配要求,三维真实地模拟产品的装配过程,以检验产品的可装配性。虚拟装配后要进行干涉检查,以检验零件间是否发生干涉或超过了定义的间隙限制。

福特汽车公司已经将虚拟装配技术应用到新车型的开发之中。系统的硬件设备采用SGI图形工作站、大屏幕显示器、数据手套和头盔等。通过头盔的定位装置跟踪用户头部运动位置,从而改变显示器中的虚拟场景,浏览货架上的零件;通过数据手套检测手的各种动作,实现对虚拟场景中零件的抓取、移动、装配等动作,从而可充分发挥人的主动性、创造性,实现产品装配的最优过程。目前,虚拟装配工具软件有,UGS公司的UG Product Vision、PTC公司的Division Mock Up、IBM公司的Enovia Porta DMU等。

在江西江铃齿轮股份有限公司JC515T1型汽车的变速器开发中,以Pro/Engineer作为虚拟装配体系的软件平台,以Pro/Toolkit作为二次开发工具,开展了较为系统的、全面的虚拟装配技术的应用研究。

(2)模块和模块化装配

各汽车产品生产商在标准的主模块上开展工作,在不同场所设计、制造,局部装配的模块再汇集起来进行最终装配。

美国德尔福公司已实现了按座舱、底盘制动、车门、前端、集成空气/燃油这5种模块进行供货。

神龙公司的东风-雪铁龙和东风-标致品牌系列轿车在产品设计和工艺设计时已采用了模块化的设计思想。沿总装配线布置有仪表、动力、底盘、车门等几大总成模块的分装线。还有一些模块在供应商处装配好后直接供货。

上海大众汽车公司Passat轿车是国内首先采用模块化设计和装配的产品之一。延锋伟世通已采用JIS方式向上海大众与上海通用提供座椅模块,同时很快将为上海通用与上海大众提供座舱模块装配业务,未来将实现五大核心业务的系统开发与模块供货。

(3)AGV技术

AGV(Automated Guided Vehicle)是自动导引小车的英文缩写。根据美国物流协会定义,AGV是指具有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶的运输小车,同时还具有编程装置、安全保护装置及各种移载功能。据报道,“奔驰”汽车公司已采用AGV进行汽车的“定制化生产”,满足多品种(配制),小批量的生产模式,这无疑将成为未来汽车制造的发展方向。

沈阳新松机器人自动化股份有限公司开发的AGV及其控制系统采用激光导航技术,保证了AGV快速运行、精确定位,实现了工作区域内全方位自由行走、自动安全避让等功能。从1992年开始已大规模应用于汽车装配柔性生产系统,实现了发动机、后桥、燃油箱等部件的动态自动化装配。如一汽小红旗总装生产线发动机和后桥的AGV装配系统、金杯客车制造公司发动机、后桥、燃油箱的AGV装配系统等。

(4)BOM技术

BOM顾名思义就是物料清单,也就是通常所说的产品结构。所谓物料,就是指为了产品销售,所有需要列入计划、控制库存、控制成本的一切物的统称。它的范围包括原材料、配方成分、配套件、标准件、毛坯、副产品、在制品、产成品甚至是设备备件、工艺装备或某些能源,是组成BOM的最基本元素。在汽车生产过程中,不同阶段的BOM的内容是不同的,它所起的作用也不同。在研发阶段,BOM就是产品结构;在生产组织阶段,B O M不仅是产品结构,还是材料定额、工时定额等,体现出企业的生产能力。模块化BOM主要应用于多系列、多产品装配制造。根据汽车的功能,把汽车划分成若干个模块,每个模块由若干个零部件组成,零部件分为基本件、特征件和可选件。

(5)多品种混流装配

在装配生产线上,根据有供应链计划器编排出的生产计划、生产排程与排序,通过识别RFID标签中的信息,完成混流生产。德国宝马汽车公司在装配流水线上应用射频卡以尽可能大量地生产用户定制的汽车。宝马汽车的生产是基于用户提出的要求式样而生产的,用户可以从上万种内部和外部选项中选定自己所需车的颜色、发动机型号还有轮胎式样等要求。这样一来,汽车装配流水线上将要装配上百种式样的宝马汽车、如果没有一个高度组织的、复杂的控制系统是很难完成这样复杂的任务的。宝马公司就在其装配流水线上配有RFID系统,他们使用可重复使用的射频卡,该射频卡上可带有详细的汽车所需的所有要求,在每个工作点处都有读写器,这样可以保证汽车在各个流水线位置处能毫不出错地完成装配任务。

(6)螺纹紧固件装配

国外先进的汽车装配企业在螺纹紧固件的装配中都采用了先进的装配工具,可以实现高精度的扭矩或扭矩+转角、屈服点等参数控制,保证了汽车及部件螺纹紧固件的装配质量。如美国CEP(Columbus Engine Plant,哥伦布发动机工厂)在装配车间内有3条生产线,能力为100台/班,设计可达240台/天,目前产量为45台/班。采用12~15人的团队(team)管理方式。各工位上均有图解及文字说明。所用的螺纹紧固件拧紧工具均为电动,不采用气动,以保证精确的拧紧力矩。

11 结束语

这几年,在我国轿车产业大量引进产品的同时,带来了全世界最先进的汽车制造技术,它包括装备、工艺、材料、管理,更可喜的是聪明的中国人完全掌握了这些全世界最先进的汽车制造技术。可以说,我国轿车制造技术已达到了国际先进水平,为我国下一步自主发展轿车事业打下了一个很好的基础。但是大量的先进装备、材料仍依靠进口,这就给我国的装备制造业、材料行业带来了很大的发展空间。当我国自主轿车制造产业用的装备和材料绝大部分能实现国产化的时候,我国自主轿车的性价比将会有更强的竞争力。

节能、降排工作在大型汽车制造企业普遍做得比较好,但在为大型汽车制造企业配套的小型汽车零部件制造企业做得比较差,随着国家法规的提升,这些企业应该加快前进步伐。

示波器技术发展研究论文 篇5

数字荧光示波器DPO(DigitalPhosphorOscillosco-pes)是Tektronix公司新推出的一种示波器平台，它具有数字存储示波器DSO(DigitalStorageOscilloscopes)的各种传统优点，从数据存储到先进的触发功能，样样俱全。同时，它也具有模拟实时示波器.ART(AnalogRealTime)的明暗显示和实时特性，能以数字形式产生显示效果优于模拟示波器CRT(CathodeRayTube)的亮度渐次变化的化学荧光效果。

DPO在示波器技术上有了新的突破，能够实时显示、存储和分析复杂信号，利用三维信息(振幅、时间、及多层次辉度，用不同的辉度显示幅度分量出现的频率)充分展现信号的特征，尤其采用的数字荧光技术，通过多层次辉度或彩色能够显示长时间内信号的变化情况。

DSO的自动测量和波形存储功能曾令许多工程师惊叹不已，但人们不久就发现DSO在测量具有低频调制的高频信号时，由于其无法克服的混叠失真问题，其谬之千里的显示结果又让人想到ART示波器的好处。

DPO不仅具有ART示波器的实时明暗度无混叠显示能力，而且有DSO的自动测量及波形存储功能，在避免二者不足方面，还有很大的改进。主要表现在：

(1)快速波形捕获速率和超强显示能力

数字荧光显示技术的应用使DPO能以不同的灰度或色彩同时显示信号的多幅图像。DPO每秒钟可记录00幅波形，其信号数据比一般的DSO多1000倍，每次可捕获500000幅波形，这种快速波形捕获速率结合高超的显示能力，使DPO具有分析信号任何细节的性能。

(2)连续高速采样能力

通常DSO因处理显示数据在显示两幅波形之间有8ms的停滞时间，即使采用了instavu采样技术的DSO这一时间也只能降低到1.7Us，ART示波器在回扫时间内也不能捕捉波形信息，而DPO能始终以最高采样率对几十万幅波形连续采样，克服了其它示波器存在的停滞时间问题。DPO的采样率一般每秒有几个109次，如此高的采样率允许示波器有更大的带宽。

2DPO的工作原理

数字荧光示波器的原理框图如图l所示，核心部件是由专用集成电路(ASIC)构成的DPX波形成像处理器。

与DSO一样，输入信号首先经放大和A/D变换后得到信号的采样值，采样值经过DPX波形成像处理器的处理后形成一幅具有500x200像素、包含波形三维信息的完整波形图，在不间断捕获过程的情况下，DPX成像处理器每秒向波形显示存储器发送30幅波形图，在微处理器的控制下，根据显示存储器的内容，在显示屏上得到采集到的波形图。实现“信号数字化-图形化-显示”这样一种波形显示方式。与此同时，微处理器以并行方式执行自动测量及运算功能。

由于DPO的数据采集和显示体系分别独立运行，使得示波器能够在处理显示所需数据的同时，保持最高波形捕获速率，这意味着示波器能不间断地捕捉波形的所有细节。

DPX由数据采集器和称为数字荧光器的动态三维数据库组成。它将光栅化功能(波形图像化)与快速波形捕获速率有机地结合在一起，以500x200整数阵列累积信号信息，阵列中的每一个整数都代表DPO显示中的一个像素，其数值的`不同导致显示像点的亮度或色彩不同。随着信号不断地采样，这一阵列也不断得以更新，但与DSO不同，一个显示周期(一幅波形图)完成后，新显示周期的采样值并不冲掉上次显示周期的数据，如果两次采样值具有相同的显示点，则只改变对应阵列点的值，这样多幅波形图就可累积显示。当多幅波形图导致的显示点不同时，阵列中各点的数据就不同，因此波形显示中会出现不同的亮度等级或色彩，重复出现的信号点其显示亮度最高，偶尔出现的其它波形信息会以较低亮度得到显示。

DPO工作时以最大速率连续采样，利用采样之间的最小时间间隔触发和生成一幅幅的波形图，像ART’示波器一样(由于DPO应用深度三维数据库保存灰度信息，过去的波形信息并不丢失)，可以观察到长时间内信号的变化情况。

3DPO的应用

DPO功能强大，可以完成复杂信号的捕获、显示、分析，加上灵活的触发方式和自动数字测量功能使其成为测量领域的佼佼者。常用的TDS3000系列采样率为1.25～5GS/s，带宽为100～500MHz，TDS500/700系列的采样率为2～4GS/s，带宽为0.5～2GHz。DPO有这样优越的性能，当然不会有低廉的价格。为充分发挥DPO的性能，它主要用于复杂信号的检测。

(1)视频应用环境的信号检测

这类测量领域面对的是由快速脉冲组成的长“帧信号”。DSO为了捕获整个信号的包络，只能使用较慢的采样率，但较慢的采样率会因缺少波形数据而产生混叠失真;ART示波器可显示波形轮廓，但不具备测量和分析功能，DPO尤其适合对这类信号的检测。类似的信号如磁盘、光盘等的读出信号。

(2)无线通讯设备中复杂数字调制信号的检测

这类信号的复杂程度表现为非周期性信号，ART。示波器上只能得到无法辨认的模模糊糊的一条光带，DSO因存储深度有限难以提供有价值的信息，此时可发挥DPO的多幅波形捕获能力。

(3)稀有事件重复频率的检测

矿山测量技术发展问题研究 篇6

【摘 要】矿山测量是矿山建设时期和生产时期的重要一环，测量工作及测量成果是为矿山生产服务的。随着测绘科学技术迅速发展，矿山测量也不断创新和发展。本文提出矿山测量应结合采用 GPS、CAD、MAPGIS、CASS 等信息技术来完善和提高矿山测量技术。

【关键词】矿山测量；技术；创新

1.矿山测量的基本理论

矿山测量是一门交叉学科，它的发展、变化密切相关主要涉及3个方面：

一是采矿技术和矿业工程的发展及要求；二是测绘科学技术与仪器设备的发展；三是其它学科的发展与影响，例如地质学、数理科学、环境科学、计算机科学、经济学等。在中国，曾经给矿山测量学科定义为：是矿山地质勘探、设计、建设和生产运营各阶段，研究测定矿山地面、地下点的几何位置，获得矿体、矿山开采和开采沉陷的各种空间几何信息，进行分析和数据处理，编制各种比例尺的矿山地面、地下开采图件，同时研究矿产资源合理开采、开采沉陷及其防护的理论和技术的学科。并且明确它对矿山生产的4个作用，即参谋作用、指导作用、保证作用和监督作用。国际矿山测量协会曾经给矿山测量的任务定义为：

从开发的经济效果评价矿藏的地质条件；矿山权益的调查研究与交涉谈判；矿山测量的施测、记录、存储、计算及矿图绘制；采矿对地表及地下岩层影响的测量与预计；矿床储量的调查和估算；矿山规划等。

2.矿山测量技术的发展和提高

从矿山测量的发展来看，应该强调以下3个方面：

2.1理论创新

矿山测量是门交叉学科，其理论涵盖了相关的各门学科，随着相关学科在理论、技术与应用的不断发展，必将对矿山测量有所启发，从而可以对矿山测量的理论进行突破，通过理论上的创新来推动矿山测量学科的发展。

2.2技术上充实

矿山测量是门技术科学，其应用领域广泛，涉及到矿山生产的各个阶段，应用于矿区生产与管理的各个环节，而且实践中的新问题总在不断产生，并要求有效的解决办法，如何在已有的软硬件的基础上，通过技术的改革和发展，科学、高效地解决出现的问题，就要求进行技术上的充实和完善。

2.3应用实践

矿山测量是一门发展和应用的技术科学，其应用领域随社会发展、矿山生产的发展而处在动态的变化之中，矿山测量既要巩固传统的应用领域，又要不断开拓新的、有潜力的应用领域，这就要求在其应用领域、应用体系、应用模式上都能进行创新。只有通过不断的创新，矿山测量学才能处在不断的发展与进步之中。

3.传统的测量方法在矿山测量中的应用

3.1一般测量

利用全站仪在井下进行一般测量时，为了加快测量速度，可直接设置后视方位、测站坐标及高程，并设置好仪器高及镜站高，直接读取、记录所测点的坐标及高程，从而及时了解掘进进度，指导井下工程按设计进行施工，保证安全作业。为便于检查，须同时记录所测点的方位、平距、高差、垂直角、斜距。井下定中线、腰线时，由于全站仪可直接调出方位和读出距离，省去了很多辅助工作，能方便、准确地现场标定中、腰线。

3.2角度测量

角度测量是井下测量中的重要工作，也是关键的工作。角度测量精度的高低直接影响到方位角的大小，从而影响最弱点和最弱边的误差。利用全站仪内置的重复角度测量模式测量，既能消除正倒镜的2C差，又能及时反映测量误差，避免了来回转换正倒镜。井下角度测量照准方向一般以垂球线为最佳。为了得到最好的背景效果，可在垂球线后而用照明工具透过透明纸进行照明，并把部分反光的照明灯关闭，以便更好地寻找测量目标。

3.3边长测量

传统的井下导线测量边长是2人水平同时拉钢尺，2人读取数字，通常往往因2人力量把握不均，难以读数，此外还有因听错、读错、记错或算错而导致限差不合要求，从而进行多次测量才符合要求，特别是在斜巷（20°～30°）上测量边长难度更大。由于受钢尺长度的影响，限定了导线边长不能超过50m；当测量高级导线边长超过 50m，除必须设中间定转点外，还必须考虑钢尺的各项改正，给测量工作带来很多困难。全站仪的电子测距克服了钢尺测量的诸多缺点，边长远远超过50m，不但减少了测站，而且提高了测量精度。值得注意的是棱镜整平对中后必须对准全站仪测站方向。由于井下受潮湿、温度、能见度、照明亮度等影响，加上垂球线细度问题以及照准方向背景不好，两测量导线点的边长设置，在直线巷道中以≯300m 为宜。

3.4高程测量

井下高程测量一般利用水准仪进行，全站仪通过输入测站高程，量取仪器高和镜站高，直接显示测量未知点的高程。虽然测量的是三角高程，但对指导一般的工程施工，同样可达到快而准的效果，并且可以与水准高程互相检核。

4.新信息技术在矿山工程测量的应用

在矿山坐标系GPS网的控制下测量计算出与公路高程系统差值、及与市规划局独立坐标系的转换参数。

4.1采剥现状与地形测量

过去测地形图时先要在测区范围建立控制点及图根点，然后在图根控制点上架全站仪或经纬仪配合小平板测图。后来发展到外业用全站仪和电子手薄配合地物编码，用大比例测图软件来进行测图，都要求在测站上测四周的地物地貌等碎部点，这些碎部点都必须与测站通视，而且至少要求2～3人操作，在拼图时一旦发现出错还得到野外去重测。现在采用RTK，在一般的地形地势下，设站一次即可测完以10多公里为半径的测区，大大减少传统测量所需的控制点数量和测量仪器的搬站次数，仅需一个操作，在地形地貌碎部点上待1～2s，可以得到该点的三维坐标值。同时输入地物编码，在测量过程中实时知道点位精度，这样使作业速度加快，节省了外业费用，也提高了劳动效率。RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级，并且误差没有累加，数据安全可靠、当一个测区测完后回到室内，由成图软件通过接口，就可以绘制输出所需求的地形图。

4.2钻孔、征地边界、境界线等工程放样

把设计好的点位在实地标定出来，用常规的放样如经纬仪交会放样，全站仪的边角等，一般要放出一个设计好的点时，往往需要来回移动目标，而且要2～3人操作，同时在放样过程中还要求点间通视情况良好，有时放样过程遇到困难的情况要借助于很多方法才能放样，如距离较远时还必须支测点，从而使误差累加影响放样点的精度，采用RTK技术放样时，外业放样效率会大大提高，一个人仅需把设计好的点位坐标输入到电子手薄中，手薄动态直观的显示会自动提醒你走到要放样的位置，既迅速又方便、它可以设置给出两点不通视的放样线上的点、不足之处是不能像全站仪那样现场给定。

4.3土方工程量验收测量

GPS配合南方成图软件形成管理一体化数据链，减少数据转抄、输入等中间环节并实现CAD化。采剥工程平面图的数据采集、填绘更新工作、月底采集碎部点位多，现有人员用以往测量仪器无法实现大型露天矿月工程量验收的需要，目前正在考虑建立单基站CORS系统实现无人值守，用VRS技术提供GPS实时测量数据服务，满足非隐蔽区工程测量等项要求且连续可靠、随着周围相邻地级市单位单基站系统的建立，可共同组网，提高系统覆盖范围和精度，轻松升级成多基站CORS系统。

5.结束语

当今，人类社会正面临着人口、资源、环境和灾害等影响人类生存和社会发展的严重问题。面对这种挑战和机遇同在的关键时代，广大测量科技工作者肩负着历史的责任，每一位测量工作者要破除传统束缚，不考虑体制变动，去面对社会发展的要求，闯向有待认识的新领域。

【参考文献】

计算机技术发展研究 篇7

计算机是一个年轻的领域,也是一个爆发着无穷活力的一个领域,计算机技术的发展将极大地改变人们工作、消费、生活的习惯,推动和促进社会文明的进步与发展。计算机技术的发展已经成为国家综合国力竞争的重要组成部分,成为推动科技进步的重要力量。在此背景下,加强对计算机技术发展的研究有助于我们认识和了解计算机技术发展的历史与现状,从而更好地推动和促进计算机技术的发展。

2. 计算机技术发展历史回顾

1946年2月14日在美国的宾夕法尼亚大学诞生了历史上的第一台电子计算机,名字叫做肯尼亚克,这台计算机是为了导弹的弹道计算设计出来的。20世纪50年代,由于计算机的成本高昂,计算机的主要服务对象是军事部门,包括导弹计算和与军事相关的空间计算等。随着计算机成本的逐步降低,到20世纪60年代和80年代后,计算机除应用于军用单位以外,很多政府部门和大型的科研机构,甚至一些比较有实力的企业部门也开始应用计算机进行管理。因特尔四位CPU微处理器的诞生推动了计算机的进一步发展和推广,1982年诞生了首台个人计算机。个人计算机的发展使得整个计算机的成本快速下降,计算机也从一个只能用于军事部门和有实力的科研或企业部门,转入到一般的小公司和家庭。20世纪90年代开始,很多企业和家庭也使用了计算机。同时计算机向两极分化:一方面是往微、往小、往便宜发展进入家庭;另一个向高、向难、向大发展,仍然运用于军事、科学技术。现在,计算机在互联网、公司、政府机关、家庭等领域得到广泛应用。回顾计算机的发展历史,我们不难发现,计算机技术是一个快速成长、更新和不断实现发展与突破的有生命力的新兴技术,其每次技术的更新都必然带来自身的发展与推广。

3. 计算机技术发展现状

(1)微处理器现状

微处理器的发展大幅度地提高计算机的性能,体现在缩小处理器芯片内晶体管的尺寸和线宽上。缩小微处理器内晶体管尺寸和线宽的基本方法在于改进光刻技术,即使用更短波长的曝光光源,经掩膜曝光,把刻蚀在硅片上的晶体管做得更小,连接晶体管的导线做得更细来实现。目前使用的曝光光源主要是UV(紫外线)。有学者认为现在使用的UV光源对微处理器性能的进一步提高已无能为力,因为当线宽细到0.10Lm或更细时,芯片进一步微型化将会遇到障碍,受到一些制约“首先是线条宽度的限制,条宽接近或小于光的波长时,刻技术将面临失败;第二,电子行为的限制;第三,量子效应的限制等等。这些成为微处理发展的一个新障碍。

(2)纳米电子技术

目前的电子元件对推动计算机技术的发展起的了积极的作用,但随着计算机技术的进一步发展和提升,目前的电子元器件已经不能满足计算机微型化、智能化、超高速化的要求,计算机的发展陷入了集成度和处理速度的双重制约。纳米电子技术很好地解决了这一问题。它有助于解决集成度和处理速度的双重制约。纳米电子技术是一种新的思维方式,不是单纯的尺寸减小。它将是未来计算机技术发展的一个重要方向和趋势。

4. 计算机技术发展趋势预测

计算机已经成为人们办公、生活的必须品,它对人们的生活与工作已经并将继续产生积极的影响和意义。计算机做为一门潜力巨大的技术为了更好地满足人们的需要,未来将呈现微型化、智能化、高速化和多元化的发展趋势,纳米技术、计算机体系机构、网络、软件等将在未来的计算机技术发展中发挥更大的作用。

(1)纳米技术将得到广泛的发展和应用

纳米技术突破了计算机集成和处理速度的双重限制,将是未来计算机发展的一个重要方向。量子计算机的运算速度可达每秒1万亿次,储存容量可达到1万亿亿二进位。再如生物计算机,其集成度极高,存储量超大,处理速度比最快的电子计算机都要高出许多倍。因而纳米技术的进一步发展和应用,将是未来的一个重要方向。

(2)完善多功能的计算机体系结构

计算机的体系结构在不断的变化中,而各种不同系统结构的计算机都有其用武之地。一方面,并行计算成为目前计算机体系结构的一大潮流,对称式多处理器几乎出现在任何类型的巨型机、小型机和服务器中;另一方面,集群系统将成为大型系统的主流特性,无论是UNIX还是Window NT的大型服务器,都将通过集群提供给客户高可靠性和高融合错性。

(3)网络

网络技术在计算机世界扮演着越来越重要的角色。在一定程度上,网络技术已经成为计算机系统的中心,对计算机的普及和功能的延伸发挥着日益重要的影响,在主干网络技术方面,宽带、高速、可选服务已成为主要特性。各种各样的接入技术将在未来得到更快更好的发展,HDSL、ADSL、DSVD和HFC等技术的发展有利于提高话音、图象与数据服务的质量。局域网技术中的100M交换式以逐步走向成熟,并在与ATM局域网的竞争中占有一定的优势。

(4)软件技术

与计算机硬件技术相比较,软件技术受各方面因素尤其是市场因素的影响很大。在操作系统方面,Microsoft的Windows家族已成为工业台式PC的主流操作系统,并进一步向企业工程领域发展。数据库的功能日趋完善,但对数据类型的处理将摆脱只局限于数字、字符等,对多媒体信息的处理也将超越停留在简单的二进制代码文件的存储。程序语言是软件技术的重要组成部分,由于Internet的兴起,各种语言纷纷推出支持Internet的新版本。计算机协同工作技术也是目前软件技术发展的一个方向,它有利于地处分散的一个群体借助计算机网络技术,共同协作完成一项任务。

5. 结束语

计算机技术是一个自我生存能力、自我发展能力极其强大的一门新技术,也是未来将对我们的生产、生活与工作产生极大影响的一门新技术。总结和了解计算机技术发展的历史、现状并对其未来发展进行预测,能够有助于我们进一步发展计算机技术和计算机产业,更好地让计算机技术服务于我们的生产和生活。

参考文献

[1]李安伏,王国富.计算机发展趋势探讨[N].安阳师范学院学报,2000.

[2]高文.计算机技术发展的历史、现状与趋势[J].中国科学基金,2002,1.

[3]张世永,刘松鹏刁培琶.计算机技术发展动态[J].计算机周刊,1997,16.

[4]吕凤岐,林源.计算机技术发展与21世纪的教育革新[N].广西商业高等专科学校学报,2000,9.

[5]吴向农.计算机技术发展与计算机犯罪[J].科技情报开发与经济.2005,10.

[6]郭长侠.论当代经济与计算机技术发展[N].吉林省经济管理干部学院学报,2004,2.

[7]纳米计算机属于第几代[J].华南金融电脑,2001,02.

[8]熊庭刚,卢正鼎.新世纪计算机技术发展展望[J].计算机与数字工程,2001,6.

防火墙技术发展研究 篇8

关键词：包过滤,代理服务,状态检测防火墙,分布式防火墙,嵌入式防火墙

1 引言

由于计算机网络具有开放性、联结形式多样性、共享性等特征,因此,安全问题是网络诞生之日起就面临的一个挑战。防火墙作为目前最成熟、最早产品化的网络安全机制,在保护计算机网络安全中起着至关重要的作用。

防火墙是指设置在可信任网络和不可信任网络之间的一道执行访问控制策略的安全防御系统,它通过监测和控制跨越防火墙的数据来实现对可信任网络的安全保护,简单的概括就是,对网络进行访问控制。

2 防火墙的传统技术

防火墙有包过滤路由器(Packet Filtering Rout)、应用层网关(Application Gateway)两类基本模型,它们涉及的关键技术主要是包过滤[1](Packet Filtering)、代理服务(Proxy Service)[2]。

2.1 包过滤

包过滤是防火墙的初级产品,是一种完全基于网络层的安全技术。工作原理是用户在网络中传输的信息被分割成具有一定大小和长度的“数据包”,每一个数据包的包头中都会包含该数据包的源IP地址、目标IP地址、传输协议、TCP/UDP协议的源端口号、目的端口号、ICMP消息类型等信息,这些包采用存储转发技术逐一发送到目标主机,包过滤防火墙根据定义好的过滤规则检查每个通过它的数据包,以确定其是否与过滤规则相匹配,从而决定是否允许该数据包通过。过滤规则是一个在系统内部设置的访问控制表(Access Control Table),它是根据数据包的包头信息来制定的。

包过滤具有简单实用、实现成本低、运行速快、应用透明而且具有较强的通用性等优点。同时,包过滤技术也存在明显的不足。

1)智能性不强,实时性的有用服务也有可能被拒绝。

2)由于访问控制表中的过滤规则数目不可能无限增加,各种安全要求不可能充分满足,而且随着过滤规则数目的增加,设备及网络性能均会受到很大地影响,从而产生流量瓶颈等问题。

3)是一种基于网络层的安全技术,无法实现用户认证,对基于应用层的威胁无防范能力,如恶意的Java小程序以及电子邮件中附带的病毒等。

4)不能跟踪记录,无法从日志中查找攻击信息。

2.2 代理服务

代理服务是针对数据包过滤的缺点而引入的防火墙技术,它实质上是设置在Internet防火墙网关上有特殊功能的应用层代码,能够对数据流进行监控、过滤、日志(keg)和审计(audit)等,而且能隐藏内部IP地址,能够实现较严格的安全策略,大大提高了网络的安全性。

代理服务器位于客户机与服务器之间,是一个“中继站”,客户机与服务器的通信,通过代理服务器来实现。当客户机需要使用服务器上的数据时,首先将数据请求发给代理服务器,代理服务器再根据这一请求向服务器获取取数据,然后再由代理服务器将数据传输给客户机。每个代理只对已经确定的应用协议提供服务,并且可以采取一些安全策略。这样一来就避免了客户机与服务器的直接连接,使得攻击者更加难以发现网络的真实端口。一般情况下几个代理服务相互无关,即使某个代理服务工作发生问题,只需将它卸载即可,不会影响其它的代理服务模块。

代理防火墙的优点是安全性较高,通过对应用层进行监控,对付基于应用层的侵入和病毒十分有效。其缺点是对网络层的保护较弱,对用户不透明,对系统的性能有较大的影响,而且代理服务器对所有应用实时进行设置,增加了系统管理的复杂度。一旦防火墙发生了问题,被保护的网络与外部网络就无法连接。

3 新一代防火墙

当前网络安全的三大问题是:以拒绝访问(DDOS)为主要目的的网络攻击,以蠕虫(Worm)为主要代表的病毒传播,以垃圾电子邮件(SPAM)为代表的内容控制,这三大安全问题覆盖了网络安全方面的绝大部分问题。传统防火墙基于物理上的拓扑结构,已不能满足网络的发展需要,于是随后出现了以状态检测防火墙(Stateful Inspection Firewall)、分布式防火墙(Distributed Firewall,DFW)、嵌入式防火墙(Embedded Firewall,EFW)为代表的新一代防火墙技术。

3.1 状态检测防火墙

状态检测防火墙采用的是一种基于连接的技术,将属于同一连接的所有包作为一个整体的数据流看待,构成连接状态表,通过规则表与状态表的共同配合,来决定数据流的通过还是拒绝。

当数据包到达防火墙时,状态检测引擎会检测到这是一个发起连接的初始数据包(由SYN标志),防火墙先将这个数据包和规则表里的规则依次进行比较,如果匹配,那么就意味着通过了这个数据连接请求,那么本次会话被记录到状态监测表里。这时需要设置一个时间溢出值,一般将其值设定为60秒。然后防火墙期待一个返回的确认连接的数据包,当接收到此数据包的时候,防火墙将连接的时间溢出值设定为3600秒。如果在检查了所有的规则后,拒绝此次连接,那么该包被丢弃。状态监测表随后检测被放行的数据包,如果匹配,该数据包被放行,反之则被丢弃。其工作流程如图1所示。

当状态监测模块监测到一个FIN(连接终止)或一个RST(连接复位)包的时候,则时间溢出值从3600秒减至50秒。在这个周期内如果没有数据包交换,这个状态检测表项将会被删除,连接被关闭;如果有数据包交换,这个周期会被重新设置到50秒。如果继续通讯,这个连接状态会被继续地以50秒的周期维持下去。这种设计方式可以避免一些DOS攻击,例如,一些人有意地发送一些FIN或RST包来试图阻断这些连接。

状态检测防火墙与传统防火墙相比的优点。

1)安全性高。状态检测防火墙在数据链路层和网络层之间截取数据包,因为数据链路层是网卡工作的真正位置,网络层是协议栈的第一层,这样确保了防火墙能够截取和检查所有通过网络的原始数据包。

2)效率高。通过防火墙的所有数据包都在协议栈的低层处理,这样减少了高层协议头的开销;另外一旦某个连接建立起来,就不用再对这个连接做更多工作,系统可以去处理别的连接,执行效率明显提高。

3)应用广泛。不仅支持基于TCP的应用,而且支持的基于无连接协议的应用(如RPC)和基于的UDP的应用(如WAIS和Archie)等。

3.2 分布式防火墙

Steven M.Bellovin[3]首次提出了分布式防火墙的概念“DFW是这样的一个方案:策略集中订制,在各台主机上执行”。分布式防火墙是一个系统,基本构件如下。

1)网络防火墙(Network Firewall)

网络防火墙只处理与整个内部网络相关的安全问题,规则较少,因而可以高效运行。它主要是用于内部网与外部网之间,以及内部网各子网之间的防护。与传统边界防火墙相比,它增加了对内部子网之间的安全进行防护的功能,这样整个网络的安全防护体系就更加可靠和全面。

2)主机防火墙(Host Firewall)

主机防火墙主要包括包过滤引擎、下载策略模块、上传日志模块、加密认证模块等。它主要是驻留在终端主机中,在应用层对网络中的服务器和用户PC机进行防护,负责策略的实施。它保证网络内部的安全访问,克服了传统防火墙的在此方面的不足。

3)中心管理(Central Managerment)

中心管理是分布式防火墙系统的核心和重要特征之一,负责总体安全策略的策划、管理、分发及日志的汇总。主机防火墙可以根据安全性的不同要求添加布置在网络中的任何需要的位置上,但总体安全策略又是统一策划和管理的。这样防火墙的管理就具有了灵活性。分布式防火墙构件的相互协调作用从根本上解决了传统防火墙的功能单一、不可靠、性能差等的缺点,并能够根据网络需要对整个防火墙进行最佳配置,使得整个网络的运行更加安全,更加有效。

但目前,分布式防火墙还存在着不能对用户完全透明和即插即用等技术瓶颈[4]。

3.3 嵌入式防火墙

由于操作系统自身不完善等原因,目前许多基于软件实现的“防火墙”都是不安全的,存在着被攻击者绕过的可能性。为此,Charles和Tom[5]提出了嵌入式分布式防火墙的方案,简称嵌入式防火墙。嵌入式防火墙网络拓扑结构见图2。

嵌入式防火墙是将防火墙固化在网卡上,所有进出网卡的数据包都受到防火墙安全策略的控制,安全策略的制定和分发是由策略服务器完成。这种基于硬件来实现的防火墙具有不依赖主机操作系统、不能被绕过和管理灵活的特点,是一种更加完善的安全架构,能够有效检测以SYN Flooding为代表的DDOS攻击[6]。

每一个EFW就是一块带有防火墙功能的网络连接卡(Network Interface Card,NIC),NIC在硬件一级实现对网络包的实时过滤,网卡上有自己的处理器和存储区,独立于主机操作系统工作。所有的EFW NIC构成分布式防火墙系统的策略执行组件,策略服务器负责管理这些EFW NIC。内部网络上的每一台PC、工作站或是服务器,包括策略服务器自身,均受到分布式防火墙的保护。然而,使用分布式防火墙并不意味着完全放弃传统边界防护墙。边界防火墙可以作为内部网络对外的第一道屏障,可以有效地将大量的外部攻击抵御于内部网络之外,可以减少内部网络的数据流量和EFW NIC的工作,因此在实际应用中,采用两者结合的方法,可以获得更高的安全性能。

4 结束语

新一代网络技术不断涌现,如IPv6网络、P2P应用、3G网络等等,给防火墙带来新的挑战。而目前的防火墙技术在性能上还存在着诸多问题,未来防火墙必然朝着智能化、多功能化、高速更安全的方向发展。

参考文献

[1]Keith E.Strassberg,Richard J.Gondek,Gary Rollie.防火墙技术大全[M].李昂,译.北京:机械工业出版社,2003.

[2]郝文江.基于防火墙技术的网络安全防护[J].通信技术,2007,40(7):24-26.

[3]Steven M.Bellovin.Distributed Firewalls[OL].http://www.cs.columbia.edu/~smb/papers/distfw.html,1999.

[4]史力力,薛质,王轶骏.分布式防火墙与入侵检测联合系统的设计[J].信息安全与通信保密,2008,2:65-67.

[5]Payne C,Markham T.Architecture and Applications for a Distributed Embedded Firewall[C].New Orleans,Louisiana:17th Annual Com-puter Security Applications Conf,2001.

电力工程技术发展研究 篇9

水力发电工程是在河川筑坝引水至电厂发电, 发电尾水再排回河川。工程所需兴建的主要土建结构物及机电设备包含下列项目: (1) 土建结构物, 包括水库、坝及进水口、头水路 (隧道或明渠) 、沉砂池、平压塔或前池、压力钢管路、电厂 (地上或地下) 及变压器室、尾水路及尾水出口及开关场、控制大楼 (室) 及修理工场; (2) 水工机械, 包括闸阀及压力钢管; (3) 电厂机电相关设备, 包括水轮机及发电机与辅机及其他机电设备。因此, 水力发电工程兴建所需工程技术大致上可归纳为四大类:一般工程技术;水力发电工程核心技术;水电机械设备技术;电厂机电设备技术。另外, 核能、火力发电工程的工程设计技术, 主要可分为下列三项: (1) 循环冷却水及温排水系统的规划设计; (2) 厂房区及附属设备的基桩及基础设计及;相关港湾工程设计技术。

2 供配电工程技术发展

2.1 工程管理技术

另外在确定供电系统之前, 首先要根据供电要求进行负荷分级, 一般分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。还要为电源提供应急电源, 以防不时之需。同的场合用的配电系统也是不同的, 所以在配电时要关注配电场合以确保用电安全性。就事故处理而言, 对事故发生的原因、漏洞进行分析, 防止以后类似事故的发生, 要做到绝对不能在一个地方跌倒两次, 一定要写事故分析报告, 对事故发生的细节、过程、起因都进行详细的记录, 引起事故的相关人员一定要做好检讨工作, 为以后不再发生类似的事故而努力。对于供配电管理这项重要的工作, 工作人员的专业性是很重要的, 所以工作人员要对每天的值班人员、时间、交接班时间、维修检查时间、人员都做好相关的记录, 例如:交接班日志、工作票、工作票登记簿、低压配电室巡检记录表、低压配电室运行月度分析报表、高压配电室巡检记录表、高压配电室巡检记录表、高压配电室运行月度分析报表等等, 同时相关人员也要做好自己的本职工作, 发生意外的话谁都担负不起。

2.2 设备维护技术

就供配电设备的维护技术而言, 在当今科技快速发展的时代, 导入生命周期成本概念, 执行资产管理的维护管理作业, 应从设计、施工阶段开始, 即审慎周详地考量营运后的维修问题及成本, 将设计、施工、检查、检测及维修补强等阶段视为不可分割的一贯作业, 以达成提高 (或维持) 结构机能、延长使用寿命及降低维护管理成本的目的。换而言之, 维护管理应有新思维, 维护管理已不仅是管理者的责任, 设计者与施工者均有责任。就检测新技术而言, 应用非破坏性检测仪器对电力建安企业设施进行安全检测, 不仅可不破坏电力工程企业设施原有的结构安全, 更可迅速施作, 将营运冲击减至最低。从现行的安全维护管理流程来看, 电力工程企业供配电设施维护管理的实施步骤, 一般应从简易的检查开始依序实施 (遭遇紧急状况时除外) , 分为检查、安全检测、维修等三阶段进行。

3 电力工程技术展望

一是电力工程竣工商转后, 如发生运转问题或异常需停机检修, 必将导致严重的发电损失, 因此电力工程的工程设计极为着重安全性及可靠性, 尤其是水力发电厂位在山区承受诸多不确定风险, 工程设计上难免趋向保守, 但为避免设计过度保守的批评, 未来的规划设计应朝向精确设计努力并持续改善及吸收新进技术以提升品质。此外, 设计仍应加重考虑环境生态、水土保持及景观美化。

二是电力工程建厂的发包方式近年来虽已有火力电厂整厂及变电站采用统包模式, 但一般仍以组件 (Component Basis) 分标方式发包最为普遍, 也即所谓的传统设备标发包方式, 因此产生土木、机电及仪控的互相配合与界面整合的需求, 例如设计、采购及施工作业时程配合、各标承包范围及内容的划分、完整性、功能及品质要求一致性等, 常成为计划能否如期如质完工的关键所在。发包方也常倾向由设计顾问负总责, 因此除专案管理技术外, 编拟技术规范及招标文件也极为重要。此外, 依现行区域计划及土地法、水利法、建筑法、环保法、安全卫生法、采购法及行政程序等法规、品质查核制度的规定及要求下, 电力工程设计及监造工作受到多方面的约束, 可以说工程设计也要兼有这种、非工程面的技术, 才能顺利办理工程设计及建造。

三是为增进能源多元化、改善环境品质及国家可持续发展, 再生能源发电的开发利用已成为政府施政的重点策略。我国发电企业除在非抽蓄式水力及垃圾废弃物焚化发电已累积相当多的工程设计技术外, 未来可着重在离岸风力发电技术的加强及提升。此外, 海洋温差发电、潮流发电及波浪发电等也有可能成为未来再生能源发展重点, 除再生能源发电及海床输电的技术外, 相关的海岸及海洋工程的设计及施工技术也须配合研发。

四是重视企业本身累积的可观经验、技术能力与良好信誉的延续: (1) 技术人员的经验传承需要人员共同参与, 从实际工作中吸取或加强技术训练, 二者虽均需花费相当的时间及成本, 代价可能昂贵但是值得的; (2) 技术文件及资料需要整理与保存, 才能成为有用的技术知识宝库, 早期的计划文件资料整理, 应是重点工作之一;早期自行开发的核心电脑程序应随电脑使用环境、程式语言、电脑应用技术而不断演进, 以提高工作效率;加强熟练应用早期工程设计较少涉及的3D数值模拟或分析程序, 如水力发电的进水口、特殊布置的平压塔或水路直、斜井的流况分析、地下厂房安定分析及发电厂的管线及设备防碰撞分析以及水流激发振动的分析等方面均可以采用。

摘要：电力资源是我国经济发展所必不可少的重要能源, 在绿色经济时代的来临, 电力工程技术也有着快速的发展演进。在这种背景下, 文章首先概述了电力工程发展技术, 进而分析了供配电工程技术的发展, 最后对电力工程技术的总体发展进行了展望。

关键词：电力工程,技术,发展

参考文献

[1]国网武汉高压研究院与日本明电舍株式会社共同举办电力新技术交流会[J].高电压技术, 2006 (10) .

[2]严陆光.积极构建我国能源可持续发展体系与发展电力新技术[J].电工电能新技术, 2008 (1) .

[3]曾贤刚, 倪宏宏.我国可再生能源发展的障碍分析与政策选择[J].青海社会科学, 2009 (6) .

齿轮检测技术发展研究 篇10

关键词：齿轮,检测,发展

1 齿轮检测技术是我国齿轮行业发展壮大的重要依据

1.1 齿轮检测是确保齿轮成品性能和质量的关键环节

众所周知, 齿轮传动是近代机器中最常见的一种机械传动, 是机械产品的重要基础零部件。因此, 它已成为许多航空产品、汽车制造企业日常生产中不可缺少的传动部件, 成为保证机器载荷均匀、传动平稳、振动小、噪音低的最佳零件, 也是机器设备接触区和传递动力中所占比重最大的传动形式。目前, 齿轮制造行业较为广泛地采用齿轮测量中心检测锥齿轮。齿轮测量中心具有测量精度高、测量功能多、自动化程度高等优点。在生产实践中, 齿轮加工过程与齿轮检测的关系密不可分, 而齿轮检测对齿轮加工的指导作用也越来越大, 甚至在许多情况下, 如果没有制造过程中的齿轮检测, 就无法制造出合格的齿轮。

1.2 齿轮检测是齿轮在加工制造过程中质量控制的技术保证

齿轮传动装置利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动, 用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。我国齿轮传动装置市场发展迅速, 产品产出持续扩张, 国家产业政策鼓励齿轮传动装置产业向高技术产品方向发展。齿轮系统是各种机器设备中应用最广的传递动力和运动传递的最佳装置, 具有磨损小, 运行效率高的优势。许多汽车上的转向系统就是这种装置的一个完美示例。其动力学行为和工作性能对整个机器有重要影响。因此, 为了提高齿轮的传动效率, 并使整个系统普遍向高速、安全、重载方向发展, 减少在传动过程中带来的振动、变形、噪声、动载荷、动应力等因素, 这不仅可以实现免维护, 而且在整个使用寿命中还可以保持稳定的扭转间隙, 达到高精度的目标。

1.3 齿轮检测是齿轮成品验收的重要依据

齿轮是应用在航空、汽车制造企业中最广泛的传动元件之一。近几十年来, 在齿轮传动装置内部的齿轮传动副乃至齿轮传动系统为对象的动态特性分析方面取得了不少的研究成果, 并逐步运用到齿轮副的动态设计中, 这使得齿轮检测装置市场越来越受到各方的关注。齿形加工和热处理后的精加工是齿轮制造的关键, 也反映了齿轮制造的水平。因此, 我们要不断加强齿轮的检测力度和水平, 不断加强对材料、热处理、加工工艺的研究, 注意减小尺寸、延长使用寿命、减轻重量、降低噪音等, 这也是齿轮成品验收的重要依据。

2 齿轮检测技术发展新思路

2.1 齿轮啮合试验法

齿轮作为传递运动和动力的基础零件, 在工业发展的历程中, 一直发挥着十分重要的作用。随着工业对齿轮性能要求的大幅度提升和生产技术的快速发展, 齿轮的抗弯曲疲劳能力、咬合精度、疲劳能力、耐磨性已经成为工业齿轮技术的主要发展趋势。如今, 齿轮传动是动力传动的一种形式, 广泛应用的高效、高精度数控齿轮加工机床普遍具有齿轮修形加工能力, 为经济可靠地生产高性能的修形齿轮提供了技术保障。为改善硬齿面齿轮的应力分布, 提高齿轮寿命, 降低齿轮箱的振动和噪声, 齿轮修形设计已成为提升硬齿面齿轮传动性能不可或缺的核心技术。对于齿轮传动装置这一复杂弹性结构振动系统, 不仅应从分析和改善其内部传动件的动态特性着手, 更应从动力系统的角度研究其综合动态性能, 进而进行低噪声、低振动的齿轮传动装置的动态设计。既显著提高硬齿面齿轮的传动性能又不额外增加成本。齿轮的质量以工作可靠、寿命长、振动噪声低为准则。除材料热处理硬度因素外, 机械制造精度非常关键。因此, 齿轮啮合试验法成为判断一对齿轮副的回转传动性能的重要方法。

2.2 几何解析测量法

齿轮在机械行业有着广泛的应用。随着齿轮加工制造水平的逐渐提高, 计算机控制与测量技术的不断发展, 齿轮在汽车、直升飞机、机床及电动工具制造业中, 也获得了广泛的应用。近年来, 对齿轮整体误差测量技术的研究也飞速进展, 同时对齿轮检测精度的要求也进一步加大。传统的齿轮测量方法需要对齿轮进行二次或多次拆装, 严重影响了齿轮加工精度, 而且传统测量还存在测量精度低和测量范围小等局限性与不足, 已经不能满足齿轮高精度制造的要求。因此, 我们要采用坐标式几何解析测量法, 以此解决传统齿轮齿距测量方法存在的同步困难、稳定性差、操作复杂等缺点。

2.3 激光检测法

首先, 先用量具粗略地测出被测齿轮齿顶圆直径和齿轮厚度并输入到数据处理及显示系统中, 以供激光位移传感器确定在滑台上的伸缩量和升降臂带动滑台的升降量;其次, 根据粗测的齿轮类型安装激光位移传感器或安装激光位移传感器和转折镜, 大内齿轮和外齿轮安装激光位移传感器, 小内齿轮安装激光位移传感器和转折镜;第三, 安装激光位移传感器或安装激光位移传感器和转折镜后, 进行齿轮的标定检测, 即采用标定环对检测系统参数进行标定;标定时实时采集激光位移d (t) 、升降臂线位移z (t) 、滑台的线位移数L (t) 和角位移旋转系统的角位移, 构成了圆柱坐标系。

2.4 齿轮检测一般分为:

以齿廓、螺旋线和齿距检测为基础的分析式检测, 以综合检测 (双面啮合、单面啮合检测) 为基础的功能式检测, 以及将分析式和综合检测合成一体的齿轮整体误差检测。

当前, 齿轮检测技术已有很大的发展, 在检测原理方面, 实现了由“比较检测”到“啮合运动检测”, 直至“模块化检测”的发展;在技术手段上, 实现了由“机械为主”到“机电结合”, 直至当今的“光一机-电”与“信息技术”综合的集成;在检测结果的处理上, 实现了由“指示表加肉眼读取”到“记录器记录加人工研判”, 直至“计算机自动分析, 并将检测结果反馈到制造系统”的飞跃。

3 结束语

总之, 随着我国航空制造业的迅速发展, 我国齿轮加工工艺技术水平, 装备水平的不断提高及引进技术的消化吸改, 技术改进不断顺利进行, 齿轮制造业也得到了空前快速的发展。因此, 为确保齿轮质量, 我们应不断加强齿轮测量技术和仪器的研究, 满足我国齿轮制造质量检测的迫切需要, 为生产与检测提出更加合理的标准和验收要求, 促进齿轮向高、精、尖发展, 向世界先进水平看齐。

参考文献

[1]李英杰, 支秋玲.采用设计齿形修形技术提高工程机械传动装置性能[J].工程机械, 2012, 3.

[2]孔勤建.我国风电齿轮箱行业自主创新发展中的问题与对策[J].风能, 2011, 7.