机械制造工艺与装备

关键词： 工装 装备 工艺 通用

机械制造工艺与装备（精选九篇）

机械制造工艺与装备 篇1

设计工装夹具, 必须遵循一系列原则, 除要求高效率和高精度外, 还必须操作、维修方便、耐用、调整少, 工件互换性、标准化等等。但在试制及小量生产中, 成本成了主要目标, 上述原则有的必须摒弃, 有的则不能过分强调。因为这种夹具生产过程短, 用廉价材料就可以满足其要求及寿命。例如, 使用型钢可以获得很好的效果, 而型钢的机加工量少, 强度和刚度也很好。另外, 也以尽量采用标准的、市面上买得到的夹具元件, 也可以用现成的卡盘和平口钳等改装拼组成临时夹具。事实上, 在车间和角落里拣一些废旧材料, 往往就能搭拼成一些廉价的工装夹具, 而且效果也很好。

现以钻孔工装模夹具为例, 我公司加工的骑马螺丝压板为六面体扁长平形的工件, 要钻四只孔, 图1~图5展示了其钻孔模夹具的演变过程。

最简单、最省钱、最原始的钻夹具是一种样板夹具, 也叫“钻孔样板”。这种临时夹具是先用一件工件或相同外廓尺寸的钢板按要求钻孔后做样板钻模, 见图1。它通常和工件一样或比工件薄, 虽然其厚度尺寸有时不得不小于最大孔的直径。把它准确地和工件夹在一起就能以钻孔样板上的孔作导向孔, 钻出工件上的孔。

到了小批量试产, 工作量增加, 这种钻夹具就要作一些改进。例如, 钢板可进行表面硬化, 以延长夹具的使用寿命并保证钻孔的精度。如果工件数量更多, 则可以使用钻套, 如图2, 还可以改进, 即加上定位元件, 以提高加工精度和速度, 如图3、图4、图5所示。

从工件的外廓进行定位, 有时并不适用于各批工件, 图6是当无法从外轮廓进行定位时进行钻孔的简单例子。它是先在工件上钻出一个孔, 插上销子, 再钻另一个孔, 再插上销子定位后再行加工。

这种夹具可以通过采用永久性的夹紧装置使之得到进一步改进, 如图7所示。在廉价的工装夹具里, 这种夹紧装置往往就是要几只螺丝螺母及几片钢板。它与机械的, 气、液传动的夹紧装置比较, 操作起来虽然要慢得很多, 但价钱便宜并可以多次重复使用。图8是对于帽形工件用楔子夹紧的廉价钻孔夹具, 如钻开式轴承座工件等。图8A是振筛式脱粒机工件图, 图8B是夹紧状况。图9是壳状工件或轴类零件的端面进行钻孔的模具, 它的内径与工件外径一般以滑动配合为主, 当在工件上钻出一个孔后, 立即插入一根定位销柱, 使之定紧位置, 然后再钻出其它所有的孔。类似的夹具还有如图10所示, 它是一个带有标准钻套和轴芯的盘形钻模, 用定心柱销插入工件预先加工好的孔作为定位并加以固定。

以上几种钻孔夹具, 钻头的作用力都是把工件压紧在钻的工作台上。还有一些被称为“台式钻夹具”的工装, 如图11、图12所示, 它是一种用支撑块托起来的钻孔模夹具, 适用于不能直接平放在钻床工作台上的工件, 如耕整机操纵支座零件等。

图13是一种应急搭成的钻夹具, 它是由垫块、钻模和一般的V形铁组成。固定V形铁的同时也就是工件的定位挡块。还有很多种适用于小工件的临时夹具只用几只标准元件很快就能拼搭而成的夹具。图14是把两块平行铁固定在钻床工作台上, 再加上钻模板和垫块临时搭成的模夹具。垫块也就是工件的定位挡块。工件钻出一个孔后, 调头就可以钻出另一个孔。

用普通的车床三爪卡盘固定在钻床的工作台上也可以应急搭成一个自动定心的通用钻夹具。种种方法形式很多, 略以述之……

设计任何工艺装备, 不仅要高效率和高精度地生产出零件, 也要考虑是否经济。在大量生产中, 工装夹具的费用可以分摊到许多工件头上, 所以问题不大, 但在少量生产的产品试制阶段, 工装夹具的设计就要力求快速、省时、省料、省工、使产品快速占领市场。

摘要：介绍快速设计制造工艺装备的不同方法, 提高生产过程的高质量和高效率。

机械制造工艺与装备 篇2

模具：是指利用其本身特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。模具的技术要求

1模具零件应具有较高的强度、刚度、耐磨性、耐冲击性、淬透性和较好的切削加工性。2模具零件的形状、尺寸精度要求高，表面粗糙度数值要求低。3模具零件的标准化。4模具凸、凹模之间应具有合理的间隙。

模具制造特点1模具属于非定型产品，每一副模具均有其不同的技术要求及加工方法。2模具一般根据用户的合同或生产产品的需要来组织生产，其任务来源的随机性强，计划性差。3模具零件加工属于单件小批生产4模具加工大都使用通用机床，而很少使用专用机床。6模具零件需反复修配、调整。7考虑模具在工作过程中磨损及热胀冷缩的影响，在模具零件加工中常常有意识地控制模具零件的取值方向。模具制造的工作内容

1编制工艺文件2二类工具的设计和工艺编制3处理加工现场技术问题4参加试模和鉴定工作 模具制造的工艺规程编制的过程为

1分析模具工艺性2确定毛坯形式3进行二类工具的设计和工艺编制4填写工艺规程内容 毛坯种类：铸件、锻件、各类型材及焊接件等。模具设计时应考虑的问题

1模具设计必须满足使用要求，结构尽可能简单2合理设计模具精度3综合考虑模具的结构工艺性4考虑生产条件.模具设计时，应1尽可能采用标准化设计2便于在机床上定位、装夹3零件应有足够的刚度4减少加工困难5采用镶拼结构6减少和避免热处理变形和开裂7便于装配8便于刃磨、维修、调整和更换损件。

模具加工方法有：机械加工、特种加工、塑性加工、铸造、焊接

机械加工优点：生产率高，加工精度高，缺点：复杂形状工件加工速度慢，硬材料难加工。

特种加工：加工情况与材料硬度无关2工具与工件不接触，不施加机械力3可加工各种形状复杂的零件4易于实现过程自动化。塑性加工：优点：模具型面不需精加工，制模速度快，省料，复杂形状型面形状准确。缺点：压制后的模具淬火时会变形。铸造优点：易铸造出复杂的零件缺点：耐磨性差，精度差。

普通车削装夹方法1采用四爪单动卡盘装夹2采用花盘装夹（角铁、方头螺栓、V形铁、平压板、平垫铁、平衡铁）成形车削方法1球面的车削2成形车刀车削3仿形车削

利用回转工作台进行立铣加工圆弧的加工方式：加工时，先将铣床主轴中心对正回转工作台的中心，然后安装工件，使圆弧中心与回转工作台的中心重合。移动工作台，转动回转工作台即可进行加工。加工时注意回转工作台的转动角度。（三轴合一）

仿形铣床加工过程：加工时，仿形销始终和靠模表面接触。由于靠模表面的形状作用，就会使仿形销产生轴线运动，并通过机床随动系统来驱动机床的驱动装置，使铣刀跟随仿形销作相应的轴向移动，从而使铣刀加工出和靠模表面一致的成形表面。（靠模、触头、铣刀）加工方式1平面轮廓仿形2立体轮廓仿形（水平分行、垂直分行）仿形销的尺寸应稍大于铣刀尺寸，仿形销材料:硬铝、黄铜、塑料或木材等 靠模材料：石膏、木材、塑料、铝合金、铸铁、铜板等 磨削加工

成形磨削的方法1成形砂轮、2成形夹具（正弦精密平口钳、正弦磁力台、正弦分中夹具、万能夹具）3数控磨床、光学曲线磨床 数控成形磨的方法1用成形砂轮磨削2仿形磨削3复合磨削 坐标磨床3个运动1主轴行星运动2砂轮自转3往复运动 坐标磨削方法1内孔、外圆、锥孔、其他线面、异形孔

第一章

1模具：它以其自身的特殊形状通过一定的方式使原材料成型

2模具制造： 在一定的制造装备和制造工艺条件下，直接对模具零件草料进行加工以改变其形状，尺寸，相对位置和性质，使之成为符合要求的零件，再将这些零件经配合，定位，连接与固定装配成为模具的过程

3模具的技术要求：a 模具零件具有较高的强度，刚度，耐磨性，耐冲击性，淬透性和较好的切削加工性b 模具零件的形状，尺寸精度要求高，表面粗糙度数值要求低c模具零件的标准化d模具凸凹模之间应具有合理的间隙 模具的制造特点：a 模具属于非定型产品，每副模具均有其不同的技术要求及加工方法 b模具一般根据用户的合同或生产产品的需要来组织生产，其任务来源的随机性强，计划性差c 模具零件加工属于单件小批量生产d 模具形状复杂，加工精度高 e模具零件加工过程复杂，加工周期长f模具零件需反复修配，调整 g 考虑模具在工作过程中的磨损及热胀冷缩的影响，在模具零件加工中常常有意识的控制模具零件的取值方向

5就加工工艺过程将，模具加工具有以下特点：a不用或少用专用工具，尽量采用通用，夹具b原则上采用通用刀具 c尽可能采用通用量具检验 d模具加

工大都使用通用机床，而很少使用专用机床

6模具制造工艺规程编制的过程为：a分析模具的工艺性b确定毛坯形式 c 进行二类工具的设计和工艺编制d填写工艺规程内容 7模具的特点：a制造精度高b制造周期短c使用寿命长d模具成本低 8模具主要加工方法：机械加工，特种加工，塑性加工，铸造，焊接 9毛坯的种类：铸件，锻件，各种型材及焊接件

10选择毛坯考虑因素：a模具图纸的规定b模具零件的结构形状和几何尺寸c生产批量d模具零件的材料及对材料组织和力学性能的要求 第二章

1精车的尺寸精度可达到IT8~IT6，表面粗糙度为Ra1.6~0.8 2仿形车削：采用仿形装置使车到在纵向走刀的同时，又按预定的轨迹横向走刀，通过纵向走刀和横向走刀的复合运动，完成，模具零件的复杂旋转曲面的内外形加工

3洗削加工的精度可达到IT10~IT8，表面粗糙度Ra1.6~0.40 仿形洗削：根据预先加工好的样板模型为仿形依据，加工时触头在样板上移动，刀具做同步运动，洗削出于样板一样的模具形状 4仿形加工方式：平面轮廓仿形，立体轮廓仿形

5平面轮廓仿形：洗削时仿形销沿着靠模的外形运动，不做轴向运动，主要加工轮廓仿形复杂，深度不变的型腔

6立体轮廓仿形：按照铣刀切削的运动路线可分为水平分行和垂直分行a水平分形：工工作台做水平移动，铣刀进行切削，切削到型腔端头时主轴箱在垂直方向作一紧给运动，然后工作台再做反向水平进给，反复直至加工出所需型腔表面 b 垂直分形：切削时机床主轴做连续的垂直进给，到达型腔端部时 机床工作台在水平反向做一次水平横向进给，然后主轴在做反向进给

7靠模：仿形加工前预先准备好靠模，靠模是仿形加工中的重要组成部分，它的形状，尺寸，位置精度及表面强度和硬度都直接影响仿形加工质量 8仿形销的重量尽可能轻，过重容易引起机床的随动系统失常，因此一般使用硬铝，黄铜，塑料或木材等 9磨削加工能磨淬硬钢，硬质合金等 精度可达到IT6~IT4 表面粗糙度Ra1.6~0.2 10成型磨削：成型磨削是把复杂的零件的轮廓分为若干个线段和圆弧，然后逐段磨削。当精加工模具中凸模，型芯，镶拼凹模型腔等具有复杂截面形状时，采用成型磨削

11成型砂轮磨削法：利用工具将砂轮修整成与工件型面完全吻合的相反面，以此磨削工件，从而获得所需形状的加工方法

12成型夹具磨削法：将工件置于成型夹具上，利用夹具调整工件位置，使工件在磨削过程中作定量移动，由此获得所需形状的加工方法(正弦精密平口钳，正弦磁力台，正弦分中夹具，万能夹具)13万能夹具在进行磨削时，由于零件的设计尺寸不能直接利用于万能夹具十字托板带动工件回转中心移动，也不能直接用于回转尺寸和角度的测量，因此需将工件的设计尺寸换为工艺尺寸

14坐标磨床三运动：砂轮自转，主轴行星运动，往复运动

15坐标磨床是一种精度高的加工方法，主要用于淬火后的工件和高硬度的孔和孔系以及成型表面的磨削 16模具零件深孔主要由两类：一类为冷却水道孔和加热器孔，一类为推杆孔

17深孔加工方法有：a在加工中小型塑料模具的冷却水道孔和加热器孔时，可用加长钻头在立式钻床或摇臂床上进行b对于中大型模具的深孔加工，为降低加工成本，可采用摇臂钻床或专用深孔钻床来完成c若深孔较长且精度要求较低，可采用先划线后两面对钻的加工方法 第三章

1电火花加工：又称放电加工，是指在一定介质中，通过工具电极和工件电极间脉冲放电时的腐竹作用对工件加工的一种工艺方法 2电火花成型加工的基本条件：a脉冲电源b足够的放电能量c绝缘介质d间隙 电火花加工的加工过程可分为介质击穿和通道的形成，能量转换，分布和传递，电极产物的抛出及间隙介质消电离等

4工作液循环过滤系统的作用是使一定压力的工作液流经放电间隙，将电蚀产物排出，并对使用过的工作液进行过滤和净化，有冲油式和抽油式两种 5电火花加工的加工质量指标有，加工速度，加工精度，加工表面质量以及对电极相对损耗 6影响电火花加工速度有：电规准，极性效应，工件材料的热学性质，工作液，排屑等

7工作液的作用：a介质作用，既形成火花击穿放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙绝缘状态b压缩放电通道，提高火花放电能量密度c帮助抛出和排除电蚀产物d冷却作用

8影响加工密度的主要因素：a尺寸精度 b形状精度

9影响加工表面质量的主要因素：a表面粗糙度b表面变质层c显微裂纹

10减小电极损耗的措施：a正确选择加工极性b利用吸附效应建立炭黑保护层c选用合适的材料做电极 11采用脉冲精加工时选用正极加工，而较长脉冲进行粗中加工时采用负极加工 型腔模电火花加工方法主要有 ：单电极平动加工法，多电极更换加工法及分解电极加工法 脉冲电源直接影响电火花加工的生产率、表面质量、加工精度、加工过程的稳定性和电极损耗等工艺 14 单电极平动法只需一个成形电极，一次装夹定位，但对于棱角要求高的型腔，其加工精度难以保证。多电极更换加工法仿形精度高，尤其适用于尖角、窄缝多的型腔模的加工，但这种工艺方法对电极重复制造精度要求高，电极更换时装夹及重复定位精度也难以保证，因此一般只用于精密型腔的加工。

16分解电极加工法可根据主、副型腔不同的加工条件选择不同的加工规准，从而提高加工速度和改善加工表面质量；同时还可以简化电极制造，便于电极修整，缺点主型腔的副型腔间的精确定位较难解决。

线切割与电火花相比有1不需制造专用电极，可降低模具成本，缩短生产周期，2能用很细的丝电极加工出复杂、细小的通孔和外表面3加工过程中，电极损耗小（一般可忽略），可获得较高的加工精度。4由于丝电极直径很小，蚀除量少，对于贵重金属的加工更有意义。5自动化程度高，操作使用简便，工件加工周期短成本低。6可以一模两用加工工件作为凹模，切割下来的坯料作为凸模。1.凸模类零件加工特点：

(1)一般模具中，凸模都有两部分组成，即工作部分和配合部分；(2)凸模加工一般是外形加工；

(3)当加工有强度要求的凸模时，凸模表面不允许出现影响强度的沟槽，各连接部分应采用圆弧过渡；(4)塑料模具中，为了使塑件容易从凸模上脱下，凸模往往带有一定的脱模斜度(0.25~1)。2.凹模类零件加工特点：

(1)凹模加工一般是内型加工，加工难度大；

(2)凹模淬火前，其上所有的螺钉孔.销钉孔以及其他非内腔加工部分均应先加工好，否则会增加加工成本甚至无法加工；(3)为了降低加工难度，减少热处理的变形，防止淬火开裂，凹模类零件经常采用镶拼结构；

(4)若凹模内腔最终不由机械加工方法获得，在淬火前也应由机械加工方法出内腔的大致形状，以保证热处理零件的淬透性，减少精加工工作量；(5)加工塑料膜一类的模具时，由于模架已预先加工好，加工内腔时，必须保证内腔中心与导柱或导套孔以及相对位置一致，否则模具无法和模。3.异形凸模由于其形状要求特殊，加工难度大，常用电火花线切割加工与成形磨削加工。4.异形凹模加工更为复杂，难度更大，最常用的加工方法是铣削或电加工。5.模架加工：

(1)概述：为了保证模具工作时凸凹模之间的正确定位.导向及配合间隙，常常使用标准模架。使用标准模架，可以保证模具的正常工作，还可以缩短模具的制造周期，降低成本，减少劳动强度，延长模具的使用寿命。(2)种类：一般都是由模座及导向机构组合而成。

(3)模架的技术要求：模架上下模座间的平行度要求《IT7；导柱导套对上下模板间的垂直度要求《IT6；模座上下表面Ra1.6~0.4um，导柱导套配合面Ra0.4~0.1um;6.1 模具装备就是将模具零件组合在一起，形成模具的过程。模具装备的内容包括：选择装备基准；组建的装备。调整；零部件的修配·调整；检验和试模等。

模具装备的精度要求：（1）相关零件的位置精度，如定位销孔与型孔的位置精度，上下模之间及动定模之间的位置精度，型腔.型孔与型芯之间的位置精度等。（2）相关零件的运动精度，如导柱和导套的配合状态，送料装置的送料精度等。（3）相关零件的配合精度，如间隙配合.过度配合的实际状态等。（4）相关零件的接触精度，如分型面的接触状态，弯曲模和拉深模上下成形表面的一致性。（5）标准件的互换。模具装备的工艺方法：（1）互换法（2）修配法（3）调整发 6.2 模具零件的紧固方法

（1）紧固件固定法：通常由定位销和螺钉将零件连接（2）压入法：特点是连接牢固可靠，用于卸料力较大的冲载凸模的装配。（3）铆接法：在凸模上沿外轮廓开一条槽，槽深可视模具工作情况而定，然后将模具装入固定板，最后环绕凸模用固定板材料挤紧凸模。（4）热套法：模套与凹模块的配合采用较大的过盈量。当过盁配合的连接只起到固定作用时，过盁量应小些 当连接有增加预应力是，过盈量应大些。（5）焊接法：主要用于硬质合金凸凹模的装备，焊料为黄铜，焊后缓冷。（6）低熔点合金法：低熔点合金是在冷凝时体积膨胀，利用这一特性来固定零件。（7）环氧树脂粘结法：硬化后对金属和非金属有很强的粘结力，连接强度高化学稳定好，收缩率小粘结方法简单。但硬度低不耐高温，一般低于100度。（8）无机粘结法：有氢氧化铝的磷酸溶液于氧化铜粉末定量混合制成，粘结强度较高良好的耐磨性但收冲击能力差，不耐酸碱。6.3 模具间隙的控制方法

（1）垫片法（2）镀铜法（3）透光法（4）涂层法（5）测量法....精度最高...（6）工艺尺寸法（7）工艺定位器法：适合复合模（8)工艺定位孔法 6.5 冷冲模装配的技术要求：（1）装配好的冲模，其闭合高度应符合设计要求。（2）模柄（浮动模柄除外）装入上模座后，其轴心线对上模座上平面的垂直度误差在全长范围内不大于0.05mm。（3）凸凹模的配合间隙应符合技术要求，沿整个刃口轮廓应均匀一致。（4）定位装置要保证定位正确可靠。（5）卸料及推件装置活动灵活正确，出料孔畅通无阻，保证制件及废料不卡在冲模内。（6）模具应在生产的条件下进行试验，冲出的制件应符合设计要求。

弯曲模的装备要点：一般情况下，弯曲模的装配精度要低于冲载模，但弯曲时弯曲件因为材料回弹在成形后形状会发生变化。由于影响回弹的因素很多，很难精确计算，因此制造模具时，常要按试模时的回弹值修正凸凹模的形状。为了修正，弯曲模的凸凹模在试模合格后才热处理。有些弯曲件的毛胚尺寸要经过试模后才确定，所以弯曲的调整工作比一般冲载模复杂。

拉深模：拉深时，由于材料要在模具表面滑动，所以拉深凸凹的工作表面粗糙度应小，端部要求有光滑的圆角过度。由于拉深时材料变形复杂，拉深出的制件不一定合格，因此试模后常常对模具进行修整。拉深模装备时必须安排试装.试冲工序。根据试冲得来的毛胚尺寸来制造落料模。

塑料模的装配特点：零件的加工和装配常常是同步进行的。装配基准：当动、定模在合模后有正确的配合要求，互相间易于对中，以其主要工作零件最为额装配基准；当塑料件结构形状使型芯、型腔在合模后很难找正相对位置，通常先装好导柱、导套作为模具的装配基准

组件的装配：1型芯和型腔与模板的装配（埋入式型芯结构、螺钉固定式型芯与固定板的装配、螺钉固定式型芯的调整、单件圆形整体型腔凹模镶入法、多型腔凹模的镶入2过盈配合零件的装配3推杆的装配与修整4推杆的装配与修磨5埋入式推板的装配6斜导柱抽芯机构的装配

推杆装配要求：1推杆的导向段与型腔推杆孔的配合间隙要正确（H8/f8）2推杆在推杆孔中往复运动应平稳，无卡滞；3推杆和复位杆端面应分别与型腔表面和分型面平齐

斜导柱抽芯机构装配步骤：装配型芯组件；安装导块；安装定模板锁楔；闭模检查；镗导柱孔；松开模具，安装斜导柱；修整滑块上的导柱孔为圆环状；镶侧型芯

模具调试的目的 ：（1）鉴定模具的质量。（2）帮助确定产品的成形条件和工艺规程。（3）帮助确定成形零件毛坯形状、尺寸及用料标准（4）帮助确定工艺和模具设计中的某些尺寸（5）通过调试，发现问题，解决问题，积累经验。

冲裁模调试要点：（1）模具闭合高度调试。模具应与冲压设备配合好，保证模具应有的闭合高度和开启高度。（2）导向机构的调试。导柱、导套要有好的配合精度，保证模具运动平稳、可靠。（3）凸、凹模刃口及间隙调试。刃口锋利，间隙要均匀。（4）定位装置的调试。定位要准确、可靠。（5）卸料及出件装置的调试。卸料及出件要通畅，不能出现卡住现象。

试模后模具的验收：塑件质量检查及应对策略（1）尺寸、表面粗糙度应符合图纸要求。（2）形状完整无缺，表面平滑光亮，不允许有各种成型缺陷及弊病。（3）顶杆残留凹痕不得过深，一般不超过0.5mm，可视部位不超过0.2mm，不存在顶出不良和脱模不了等缺陷。（4）飞边不超过规定要求。（5）保证塑件质量稳定。

生产过程是将原材料或半成品转变成为成品的各有关劳动过程的总和。生产过程主要包括：生产技术准备过程、毛坯制造过程、零件的各种加工过程、产品的装配过程、各种生产服务活动。工艺过程:在生产过程中，对于那些使原材料成为成品的直接有关的过程。

机械加工工艺过程:用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为产品零件的那部分工艺过程。机械加工工艺规程即为将合理的机械加工工艺过程确定后，以文字和图表形式作为加工的技术文件。

机械加工工艺过程是又若干个按顺序排列的工序组成，而每一个工序又可依次细分为安装、工位、工步和走刀。

工序: 一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点，对一个工件（或同时几个）所连续完成的那部分工艺过程。划分的依据：工作地点不变、加工对象不变、加工连续完成定位 工件在机床商占据一个正确的位置，称为定位。装夹：工件定位后再予以夹紧的过程成为装夹。安装：工件在经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。一道工序 可能有几次安装。工位:在工件的一次安装中，通过分度（或位移）装置，使工件相对机床床身变换加工位置，我们把每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工位。工步:在一个工位中，加工表面、切削工具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的加工，称为一个工步。走刀：在一个工序内切削在加工表面上切一次所完成的工步内容。生产纲领：工厂制造产品（或零件）的年产量，计算方法N=Qn（1+a+B）。生产类型：大量生产、成批生产、单件生产。工艺规程是记述毛坯加工成为零件的一种工艺文件，它简要规定了零件加工的顺序、选用机床、工具、工序的技术要求及必要的操作方法等。

制订工艺规程的原则：以最少的劳动量和最低的费用，可靠地加工出符合图样及技术要求的零件。技术上的先进性经济上的合理性有良好的劳动条件 制订工艺规程的步骤：

1、模具零件工艺性分析

2、确定生产类型

3、确定毛坯的种类和尺寸

4、拟定零件的加工工艺路线

5、确定各工序内容

6、选择工艺装备

7、确定切削用量及时间定额

8、填写工艺文件

零件的技术要求分析：主要加工表面尺寸精度、几何形状精度、表面之间的相互位置精度、零件表面质量、零件材料、热处理要求及其它要求 模具零件毛坯形式：铸件、锻件、原型材、焊接件、冲压件等。

工艺阶段按性质分：粗加工、半精加工、精加工、光整加工阶段。工艺过程划分阶段的作用：1.保证产品质量 2.合理使用设备3.便于热处理工序的安排4.便于及时发现毛坯缺陷和保护已加工表面

基准：零件上用于确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。按照其作用不同可分为设计基准和工艺基准。设计基准：零件图上用于确定其它点、线、面的基准。工艺基准：零件在加工装配过程中所使用的基准。按用途不同可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。定位基准加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所用的基准。按其作用不同又可分为粗基准、精基准和附加基准。测量基准零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准。装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准

工件安装的方式：直接找正法、划线找正法、采用夹具安装。模具制造多属于单件小批生产，常采用直接找正和划线找正安装方式直接找正法：在工件直接装在机床上后，用千分表或划针，以目测法校正工件的正确位置，一边校正一边找正，直至符合要求。划线找正法 ：在机床上用划针按毛坯或半成品上所划的线来找正工件，使其获得正确位置的一种方法。采用夹具安装：夹具在机床上相对刀具的位置，在工件未安装前已预先调整好，在成批和大量生产中广泛应用。

粗基准的选择：选不加工表面做粗基准，以保证加工表面和不加工表面之间的相对位置要求，同时可以在一次安装下加工更多的表面；选重要表面为粗基准，因为重要表面一般都要求余量均匀；选加工余量小，较准确的，光洁的、面积较大的毛面做粗基准。同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次！

精基准的选择：基准重合原则基准重合，加工精度容易保证。基准统一原则 采用基准统一原则，能用同一基面加工大多数表面，有利于保证各表面的相互位置要求，避免基准转换带来的误差，而且简化夹具设计和制造。互为基准原则 采用互为基准原则，可提高加工表面间的相互位置精度。自为基准原则精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，这时应尽可能用加工表面自身为精基准

工艺路线拟定的主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案。选择合理的定位基准，确定表面加工方法、加工阶段划分、工序集中与分散和加工顺序等

表面加工方法的选择：保证加工表面的加工精度和表面粗糙度要求；考虑工件材料的性质；合理选择表面加工方法；充分利用现有设备

工序集中：使每个工序中包含尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少。特点：工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于采用高效率机床，节省安装工件的时间，减少搬动次数。应用：高效的自动化机床（如加工中心，单件小批量多品种加工）

工序分散:将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长。特点：工序分散可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整、对刀也比较容易，对操作工人的技术水平要求较低。应用：流水线、自动化生产形式、组合机床、大批量生产

切削加工顺序的安排:先粗后精保护已加工表面;先主后次可减少主要表面加工的残余应力;基面先行为精度较高的表面提供精基准;先面后孔平面定位可靠、稳固

热处理工序的安排:预先热处理改善加工性能;最终热处理改善材料性能

加工余量的概念（加工总余量与工序余量）毛坯尺寸与零件设计尺寸之差成为加工总余量。每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。余量过大：不仅浪费金属，而且增加切削时机床和刀具的负荷。余量过小：则难以修正前一工序误差，难以达道本工序的精度要求和表面质量要求。单边余量零件非对称结构的非对称表面，其加工余量一般为单边余量双边余量 零件对称结构的对称表面，其工余量为双边余量

人体标注原则：被包容尺寸指实体尺寸，如轴的外径，长方体的长、宽、高。其最大尺寸作为工序尺寸的基本尺寸（公称尺寸），上偏差为零。包容尺寸指非实体尺寸，如孔的直径，槽的宽度。其最小尺寸作为工序尺寸的基本尺寸（公称尺寸），下偏差为零。毛坯尺寸按双向对称偏差的形式标注：采用“入体标注原则”，可确保孔小轴大，这样表示，是为了使工件以公称基本尺寸为目标尺寸加工时，仍有可切除余量，避免过切产生废品。影响加工余量的因素：上道工序尺寸公差；上道工序表面粗糙度；上道工序空间误差；本工序装夹误差

工序尺寸与公差的确定确定各加工工序的加工余量；从终加工工序开始到第二道工序，依次加上每道工序余量，可分别得到各工序基本尺寸；除终加工工序外，其它各加工工序采用加工经济精度确定工序尺寸公差；填写工序尺寸，并按“人体原则”标注工序尺寸公差。工艺装备的选择:夹具的选择、刀具的选择、量具的选择

机床的选择:机床的主要规格尺寸应与零件的外轮廓尺寸相适应。机床的生产率与加工零件的生产类型相适应。机床的选择还应结合现场的实际情况 模具制造精度主要体现在模具工作零件的精度和相关零部件的配合精度。零件的机械加工质量包括零件的加工精度和加工表面质量两方面。机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数与理想（设计）几何参数的符合程度。它包括三个内容：尺寸精度、形状精度、位置精度 工艺系统误差：在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件就构成了一个完整的系统，称之为工艺系统。由工艺系统引起的误差称为原始误差。影响模具精度的主要因素：制件的精度；模具加工技术手段的水平；模具装配钳工的技术水平；模具制造的生产方式和管理水平

影响零件制造精度的因素：

1、工艺系统的几何误差对加工精度的影响①加工原理误差：调整误差：试切法、调整法；机床误差：机床导轨导向误差、机床主轴的回转误差②夹具制造误差与磨损③刀具的制造误差与磨损。

2、工艺系统受力变形引起的加工误差①工艺系统刚度对加工精度的影响：切削力作用点位置变化引起的工件形状误差；切削力大小变化引起的加工误差；夹紧力和重力引起的加工误差②减小工艺系统受力对加工精度影响的措施：提供系统刚度；减小载荷及其变化；减小工件残余应力引起的变形

3、工艺系统受力变形引起的加工误差

4、工艺系统热变形对加工精度的影响：工件热变形对加工精度的影响；刀具热变形对加工精度的影响；机床热变形对加工精度的影响。提高加工精度的措施误差预防技术、误差补偿技术

模具零件表面质量：加工表面质量的含义1表面的几何特征：表面粗糙度；表面波度；表面加工纹理；伤痕2表面力学物理性能：表面层加工硬化；表面层金相组织的变化；表面残余应力

零件表面质量对零件使用性能的影响耐磨性；疲劳强度；耐腐蚀性

影响表面质量的因素及改善途径：1影响加工表面几何特征的因素及其改进措施①切削加工后的表面粗糙度取决于切屑残留面积的高度，影响其高度的因素主要包括：刀尖圆弧半径；主偏角；副偏角；进给量；因此，合理选择切削液，适当增大刀具前角，提高刀具的刃磨质量，合理安排热处理工序，均能有效地减小表面粗糙度。2磨削加工后的表面粗糙度：几何因素的影响；表面层金属的塑性变形的影响

模具生产周期是指从接受模具订货任务开始到模具试模鉴定后交付合格模具所用的时间。影响模具生产周期的主要因素有：模具技术和生产的标准化程度；模具企业的专门化程度；模具生产技术手段的现代化；模具生产经营和管理水平

模具成本指企业为生产和销售模具所支付费用的总和。影响模具生产成本的主要因素有：模具结构的复杂程度和模具功能高低；模具精度高低；模具材料的选择；模具加工设备；模具标准化程度的企业生产的专门化程度

模具寿命是指模具在保证加工产品零件质量的前提下，所能加工的制件的总数量。影响模具生产成本的主要因素有：模具结构；模具材料；模具加工质量；模具工作状态；产品零件状况

模具零件的类型：平板类零件：上下模座、固定板；轴类零件：凸模、导柱、导套；孔类零件：凹模；标准件 模具零件的加工面：平面；孔：光孔、螺纹孔、异形孔；回转面：异形轴、圆柱面（内圆、外圆）

模具零件的加工特点：生产类型：单件小批；加工精度：尺寸精度、位置精度和表面精度较高；加工表面：异形表面占模具加工工作量的70％～80％ 车削加工：1加工对象回转面、平面；板类、盘类零件2加工机床卧式车床；立式车床；3加工精度IT6～IT8；Ra=1.6～0.8um车削加工在模具加工中的应用圆盘类、轴类；局部圆弧面；回转曲面

铣削加工铣削加工在模具加工中的应用：铣削成型面；带圆弧的型面与型槽；带孔间尺寸要求的孔

钻削加工1加工对象孔；带孔零件2加工机床摇臂钻床、卧式镗床3加工精度钻IT10，镗IT10～IT8钻3.2um，镗1.6um 刨削加工1加工对象平面、斜面、异形面；板类零件2加工机床牛头刨床；龙门刨床3加工精度IT10；Ra=1.6um 磨削加工1加工对象平面、内圆、外圆；板类、轴类、孔类零件2加工机床内圆磨床；外圆磨床；平面磨床3加工精度IT7～IT5；Ra=0.8～0.2um模板平面精加工；凹凸型面精加工

仿形加工的控制方式及工作原理：1液压式仿形机构；电控式仿形机构2仿形加工的优缺点：简化了复杂曲面的加工工艺；扩大了靠模的选取范围；仿形有误差；加工效率高

坐标镗床加工内容镗孔、扩孔、铰孔、精密划线、精密测量加工精度孔尺寸精度：IT7～IT6表面粗糙度：

坐标磨床的磨削方法磨削外圆；磨削内孔；磨削锥孔；磨削侧面、台阶、台阶孔；插磨型槽；磨削异形孔（分段磨削）

坐标尺寸换算1换算目的工件按设计要求标注的尺寸与坐标机床加工要求不相一致，需要将设计尺寸换算成加工尺寸。2基准选择矩形件：粗加工采用角侧基准，精加工采用孔基准；圆盘件：粗精加工都采用孔基准3尺寸标注：尺寸值标在侧面；尺寸大小以坐标值为据；公差范围小数点个数表达 成形磨削是将零件上的轮廓线分解成若干直线与圆弧，然后按照一定的顺序逐段磨削，使之达到图样的技术要求。

数控加工基本概念1.数控数字控制是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方法。数控机床就是采用数控技术的机床。2.数控加工数字加工是指在数控机床上进行零件切削加工的一种工艺方法。

数控机床的组成（1）控制介质（2）数控装置（3）伺服系统（4）机床本体

数控机床分类（1）金属切削类：加工中心；卧式数控铣床；立式数控铣床（2）金属成形类、数控冲床数控卷簧机（3）特种加工类：快速成形、线切割、电火花（4）其它类型：三坐标测量机、数控雕刻机

数控加工的特点与应用1.数控加工的特点1）加工精度高定位精度0.005重复精度0.002（2）自动化程度高、生产效率高（3）适应性强只需改变程序就可改变加工品种（4）有利于生产管理现代化CIMS、FMS、MRP（5）减轻劳动强度ATCAPC（6）成本高2.数控加工的应用：适合多品种、中小批量以及结构形状复杂、加工精度高，需要频繁改型的产品零件。

程序编制是指从零件图样到制成介质的过程。1.确定工艺过程2.运动轨迹的坐标值计算编写加工程序单3.制备控制介质4.程序校验和首件试切 机床原点（M）又称机床零点，是机床上一个固定点，由机床生产厂在设计机床时确定。机床原点是机床坐标系的原点，同时也是其它坐标系的基准点。机床坐标系是以机床原点为坐标原点的坐标系机床参考点（R）是由机床制造厂人为定义的点，它与机床原点之间的坐标位置是固定，通常由精密限位开关来设置。工件原点（P）又称工件零点或编程零点，是为编制加工程序而定义的点。工件坐标系是以工件零点为坐标系原点建立的坐标系。起刀点是指刀具起始运动的刀位点，即程序开始执行时的刀位点。刀位点即刀具的基准点，如圆柱铣刀的底面中心，球头刀中心，车刀与镗刀的理论刀尖。

G90绝对坐标尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出(默认)。G91增量坐标尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出。G92预置寄存指令是按照程序规定的尺寸字值

工件加工选择定位基准的基本要求（1）所选基准应保证工件定位准确，装卸方便，夹紧可靠；（2）所选基准与各加工部位间的各个尺寸计算简单；（3）保证各项加工精度

选择定位基准应遵循的原则：（1）基准重合（设计基准与定位基准重合）；（2）基准不重合，应进行尺寸链换算，保证加工精度；（3）一次装夹能够完成全部关键部位的加工；（4）保证尽可能多的加工内容；（5）定位基准与对刀基准重合；（6）基准统一原则。

数控铣削加工的内容（1）工件上的曲线轮廓表面（2）空间曲线（3）形状复杂、尺寸繁多、画线与检测困难的部位（4）能在一次装夹中顺带铣出的表面或形状（5）内外凹槽（6）数控加工效率高的加工内容

数控铣削加工工艺分析

（一）零件图形分析

1、检查零件图的完整性和正确性

2、检查自动编程时的零件数学模型

（二）零件结构共性分析及处理

1、零件图纸上的尺寸标注应使编程方便

2、分析零件的变形情况，保证获得要求的加工精度

3、保证基准统一原则

4、尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸

（三）零件毛坯的工艺性分析

1、毛坯应有充分、稳定的加工余量

2、分析毛坯的装夹适应性

3、分析毛坯的变形，余量大小及均匀性 铣削工艺的工步顺序安排的一般原则：先粗后精；先远后近；内外交叉；保证工件加工刚度原则；同一把刀能加工内容连续加工原则

孔加工的常用方法选择：对于直径大于φ30mm的已铸出或锻出的毛坯孔的孔加工，一般采用粗镗——半精镗——孔口倒角——精镗的加工方案；孔径较大的可采用立铣刀粗铣——精铣加工方案；孔中空刀槽可用锯片铣刀在孔半精镗之后、精镗之前铣削完成，也可用镗刀进行单刀镗削，但单刀镗削效率较低；对于直径小于φ30mm无底孔的孔加工，通常采用锪平端面——打中心孔——钻——扩——孔口倒角——铰加工方案，对有同轴度要求的小孔，需采用锪平端面——打中心孔——钻——半精镗—— 孔口倒角——精镗(或铰)加工方案

电火花加工的基本原理就式利用工件与电极之间的脉冲放电时电腐蚀现象，并有控制地去除材料，以达到一定形状、尺寸和表面粗糙度要求。电火加工的物理本质：介质击穿与放电通道的形成；能量的转换、分布与传递；电极材料的抛出；极间介质的消电离。

电火花加工条件：工具电极和工件之间必须保持一定的间隙；极间放电电流密度要足够高；极间应该是瞬时脉冲性的；每一次放电结束后能及时消电离恢复其介电性能

电火花加工特点:1尺寸精度一般可达0.03mm高精度加工可达0.003mm2表面粗糙度一般可达0.8mm高精度加工可达0.04mm3加工效率：30～3000mm3/min 4适用范围从数微米的孔、槽到数米的超大型模具、工件等，如各种类型的孔、各种类型的型腔。

影响电火花加工速度的基本因素:1极性效应现象在电火花加工时，相同材料(如用钢电极加工钢)两电极的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极的蚀除量大.2脉冲参数对电蚀量的影响电火花加工过程中腐蚀金属的量(即电蚀量)与单个脉冲能量、脉冲效率等电参数密切相关。要提高电蚀量，应增加平均放电电流、脉冲宽度及提高脉冲频率。3脉冲宽度对电蚀量的影响4材料热力学常数对电蚀量的影响5电规准是指电火花加工时选用的电加工参数，主要有脉冲宽度ti(μs)、脉冲间隙to(μs)及峰值电流Ip等参数

电火花穿孔加工一般应用于冲裁模具加工、粉末冶金模具加工、拉丝模具加工、螺纹加工等。用“反打正用”的方法实行加工，同时要注意电极的损耗。模具电火花穿孔加工:凹模的尺寸精度主要靠工具电极来保证，因此，对工具电极的精度和表面粗糙度都应有一定的要求。火花间隙值δ主要取决于脉冲参数与机床的精度。

电火花加工工艺方法 1间接法是指在模具电火花加工中，凸模与加工凹模用的电极分开制造，首先根据凹模尺寸设计电极，然后制造电极，进行凹模加工，再根据间隙要求来配制凸模。优点是：(1)可以自由选择电极材料，电加工性能好。(2)因为凸模是根据凹模另外进行配制，所以凸模和凹模的配合间隙与放电间隙无关。缺点是：电极与凸模分开制造，配合间隙难以保证均匀。2直接法适合于加工冲模，是指将凸模长度适当增加，先作为电极加工凹模，然后将端部损耗的部分去除直接成为凸模。优点是：1)可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。2)无须另外制作电极。3)无须修配工作，生产率较高。缺点是：1)电极材料不能自由选择。2)电极和冲头连在一起，尺寸较长，磨削时较困难。3混合法也适用于加工冲模，是指将电火花加工性能良好的电极材料与冲头材料粘结在一起，共同用线切割或磨削成型，然后用电火花性能好的一端作为加工端。特点是：(1)可以自由选择电极材料，电加工性能好。(2)无须另外制作电极。(3)无须修配工作，生产率较高。(4)电极一定要粘结在冲头的非刃口端 4阶梯工具电极加工法在冷冲模具电火花成型加工中极为普遍，其应用方面有两种：(1)无预孔或加工余量较大时，可以将工具电极制作为阶梯状，分为工具电极段和凸模段。粗加工时，采用工具电极相对损耗小、加工速度高的电规准加工。精加工采用凸模段，可采用类似于直接法的方法进行加工，以达到凸凹模配合的技术要求。(2)在加工小间隙、无间隙的冷冲模具时，配合间隙小于最小的电火花加工放电间隙，用凸模作为精加工段是不能实现加工的，则可将凸模加长后，再加工或腐蚀成阶梯状，使阶梯的精加工段与凸模有均匀的尺寸差，通过加工规准对放电间隙尺寸的控制，使加工后符合凸凹模配合的技术要求

电极的结构形式:1整体式电极由一整块材料制成，若电极尺寸较大，则在内部设置减轻孔及多个冲油孔2 镶拼式电极是将形状复杂而制造困难的电极分成几块来加工，然后再镶拼成整体的电极。在制造中应保证各电极分块之间的位置准确，配合要紧密牢固。3组合电极是将若干个小电极组装在电极固定板上，可一次性同时完成多个成型表面电火花加工的电极。

电极设计（1）电极精度电极的尺寸精度应是型腔相应部分公差的1/2～2/3。表面粗糙度应比凹模低一级，并且平行度、直线度应在0.01/100mm。（2）电极尺寸电极的尺寸包括垂直尺寸和水平尺寸。电极平行于机床主轴线方向上的尺寸称为电极的垂直尺寸，电极的水平尺寸是指与机床主轴轴线相垂直的横截面尺寸。（3）电极的截面尺寸

电极的制造工艺（1）主要采用电火花线切割加工工艺（2）对于形状较简单，如圆柱形等，可采用普通机械加工，然后进行成形磨削。工件的准备（1）工件预加工（2）热处理（3）其它工序：如除锈去磁。

型腔电火花加工工艺特点:型腔电火花加工属于三维曲面加工，其基本原理与型孔电火花加工相同要求:电极损耗小;金属腐蚀量大;工作液循环不流畅、排屑困难;电火花机床应备有平动头、深度测量仪、电极重复定位等装置

型腔电极的制造工艺（1）以数控加工为主（2）形状简单、规则的可考虑采用普通加工方法（3）形状特别复杂、有细微结构（文字、尖角），可采用电铸成形或挤压成形加工。工件的准备（1）工件预加工（2）热处理（预加工之后、电火花之前）（3）其它工序：如除锈去磁

电极的装夹1简单小型电极或整体式电极采用标准套筒夹具 和标准钻夹头。尺寸较大可用标准螺纹夹头。2镶拼式电极的装夹比较复杂，一般先用连接板将几块电极拼接成所需的整体，或用聚氯乙烯醋酸溶液或环氧树脂粘合然后再用机械方法固定。3由于石墨较脆，故不宜攻螺孔，因此可用螺栓或压板将电极固定于连接板上4不论是整体的或拼合的电极，都应使石墨压制时的施压方向与电火花加工时的进给方向垂直。电极夹具作用是把工具电极装夹固定在主轴上，并能调节电极的轴线与主轴轴线重合或平行。

石墨电极装夹时的拼合不论是整体的或拼合的石墨电极，都应使石墨压制时的施压方向与电火花加工时的进给方向垂直。

电火花线切割特点:不需要制造电极;可加工形状复杂、小圆角的工件加工精度高：Ra1.6～0.8μm，加工精度± 0.01；基本上不需要电规准转换，生产效率高；不能加工盲孔类及阶梯成形类表面

电化学加工的基本原理：利用电化学反应原理进行加工的工艺称为电化学加工。根据反应原理的不同分为：阳极溶解法；阴极沉积法；复合加工法 超声波加工是利用振动频率超过16000Hz的工具头，通过悬浮液磨料对工件进行成型加工的一种方法。特点1特别适合加工各种硬脆材料，能加工半导体、非导体的脆硬材料，如玻璃、石英、宝石、锗、硅甚至金刚石等。2对工具材料要求不高，但韧性要好3不需要使工具和工件作比较复杂的相对运动4工件表面的宏观切削力很小，切削热也很小，不会引起变形和烧伤，Ra可达0.8～0.1μm，加工精度可达0.05～0.02 mm5生产率较低。应用于型(腔)孔加工、切割加工、清洗、焊接等方面。

机械制造工艺与装备 篇3

关键词：机械加工 工艺及装备 改革方向

随着我国工业化的进程不断加快，就业的机会越来越多，特别是机械加工技术工人的需求量越来越大。但由于中职学生自身的种种问题，还有职业院校培养成来的学生与企业所需技术工人存在着无法衔接的现象，因此当学生走向企业时，出现了“企业进行二次培训”和“学生经过实习期才能成为正式职工”的情况，进而造成社会招工与学生上岗区别不大的现象，因此，学校办学的优势就很难体现。我们必须要做出相应的改变来使得我们培养出的学生适应企业的要求。通过几年来的不断摸索，发现改革的关键是机械实践内容要适当的加大比例，而机械加工工艺及装备是机械加工专业学生学习的核心部分，因而我们的改革关键便是机械加工工艺及装备的课程改革。

一、机械机械加工工艺及装备课程的特点

机械加工工艺及装备是一门专业基础课，其实践性较强。其以机械加工工艺为主线，把金属切削机床原理与刀具、机床夹具和机械加工工艺等三门专业课结合在一起，教材的内容比较精炼，把三门教材的交叉部分有侧重点删除，既保证了教学的内容，又减少了教学重复所浪费的时间。但本教材中理论太多，可操作性不与我们实际中职学生又有一定差距，给我们的教学带来了一定的难度。特别是刀具部分的理论内容较多，且又有比较大的学习难度，学生不易接受。夹具和机械加工工艺都是为实际的操作做铺垫的，传统的讲解已经无法使得中职学生接受。故机械加工工艺及装备需要具体的实习环节来增强。

二、中职学生的状况

从严格的意义上来讲中职学生是九年教育的不适应者。近几年来，一方面由于高校的不断的扩招，使得生源的需求量不断的增加，另一方面由于我国目前的生源在不断的锐减，造成大学的升学率在逐年的攀升，使得很多基础稍好初中毕业的学生，绝大部分选择了升入高中以获得有升入高校的机会。而剩下的，一部分辍学进入社会，而另一部分则选择了中职学校，因而中职学生的整体文化素质较低。如今的社会在一定的程度上流传着读书无用论，特别是农村。近年来农民工外出务工每月所得的薪酬在不断的增加，而刚毕业的大中专生工资水平还不及他们的高，这种思想也影响到了孩子。而另一方面恰好相反，他们“望子成龍，望女成凤”，从而给孩子的心理带来了巨大的压力，日久孩子的心理便产生不愉快的，进而形成不良的习惯。对学习产生抵触的情绪，久而久之厌学的情况便日益加深。

中职生的年龄一般在14~18周岁之间，他们的人生观和世界观大都未形成，正是由于他们没有树立观念，因而他们没有任何的学习目标，更不谈有任何的学习动力了。他们的入学只是换了一个地方去更好地玩而已。更有甚者，有的家长认为孩子的年龄太小，不愿意孩子太早的就业，只是把孩子送到学校让学校代为管理，至于孩子学习与不学习他们认为那不是很重要的。

九年义务的教育主要是以学生的理论学习为主，辅以一些基本的技能知识。在教育的过程中，他们的自尊心受到了很大的刺激，他们认为自己较之那些理论成绩好的学生有着天生的差距，进而更不愿意去学习理论知识。但是他们大多在入学的时候，家长灌以学习一技之长的思想，因而在他们的思想里更愿意动手去进行实际操作。在教学的过程中尽量把理论知识的讲授穿插在实操或产教中，但基本的理论教学也必须穿插其中。

三、课程改革方向

根据机械加工工艺及装备和中职学生的特点，提出理实一体化教学方法。所谓的理实一体化教学就是让老师带领学生通过设置教学课题，把理论和实践结合起来，理实相互渗透。边教、边学、边做，达到把理论知识运用于实践的过程，甚至可以接企业的一些加工任务，直接加工产品，从而激发学生的学习兴趣，使学生的动手能力和专业能力得到很大的提高，达到我们的教学目的。具体的做法如下：

1、通过讲解的方式来传达理论知识

在机械加工工艺及装备中有很多的理论知识需要掌握。通过讲述、分析、设疑和解疑的教学手段，是的学生在短时间内获得较多的理论知识。在讲解的过程中由浅入深、举例论证，使得学生更易接受。如在讲解机械加工工艺规程基本理论工艺过程概念，通过设疑的方式来进行教学。

拿出一张零件的图纸，提问图中的零件是如何加工出来的？给学生一定的时间进行思考，让学生来说明图中零件的加工过程。进而引出定义：采用机械加工的而方法，直接改变毛坯的尺寸、形状、位置和表面质量使之成为成品或半成品的过程。学生很自然的理解和接受了概念。

2、运用幻灯片、录像和实物给学生们演示，使之直观的掌握所学内容演示有很强的直观性，我们在教学的过程中，可以先演示，在讲解，边演示、边讲解或先讲解，在演示。在讲述到刀具、机床、机床夹具等课程的时候，我们可以带领着学生来到实习的现场，进行现场的教学，达到边教边学的目的。在教学的过程中我们不可能具有所有的实物或模型，我们可以采用幻灯片或录像的方式来弥补其中的缺失部分。不管是用实物还是幻灯片和录像，都要在课前做好充分的准备，在教学中注意引导学生观察他们的重点，以便于教学正确引导。

3、通过实操的方式，巩固所学内容

中职学生有较强的动手欲望，故在校内实习工厂中，有针对性的设置一些的课题，采取老师先演示，激发学生的兴趣，引导他们动手进行练习。在学生进行操作的时候，老师要结合理论知识给学生们讲解操作的步骤、方法和要点，把所学知识运用到实际的操作中去。有条件的可以多提供给学生们实习的机会，以便于知识的巩固。在给提供给学生实习机会的同时，更要激发学生们积极向上的学习精神。作为学校可以举办实操的技能比赛，提高学生技能，同时还要大力弘扬获得名次的同学，让有能力的学生参加市、省甚至全国性的技能大赛，让学生引起足够的重视，做到以赛促学，形成良好的风气。学校要全面实行“双证”教育，要求学生一定要获得职业技能等级证书，才能上岗就业，否则将推迟，以此来推动学生加强对知识的学习。通过技能大赛、技能等级证书的获得，学生对于掌握机械加工工艺的知识便是顺理成章了。

4、利用产教结合的办法，提升学生加工的技能

产教结合是理实一体化的最高模式，与实习有着一定的区别，他们虽都为实际的操作，但是产教结合要有产品，要能满足实际的需要。所谓的产教就是把生产和教学有机的结合起来，把产溶于教、教溶于产。通过对零件的加工来掌握整个机械加工工艺的过程以及其中涉及到的刀具和夹具。例如：下图的零件毛坯为棒料件ΦL×K

首先是加工工艺路线的制定，通过分析该零件主要的加工部分为螺纹、锥面和锥面上的孔，锥面上的孔一定要放在锥面加工之前，否则孔的加工可能无法完成。问题的关键在螺纹的加工和锥面加工的顺序，若先加工锥面，则无法定位进行螺纹的加工。故加工的顺序是先加工螺纹退到槽，再加工螺纹，其次加工孔，最后加工锥面。加工工艺的顺序确定后，最关键是锥面的加工中需要的夹具。确定夹具后，那就是刀具的选择。以上的工作完成后便是零件的加工，其中包括刀具、夹具和零件的装夹，以及零件在机床上的加工过程。从以上可以看出，一个零件的加工包括了机械加工工艺及装备的所涵盖的所有的内容。通过零件的实际加工可以让学生，自己动手去操作完成一个零件的加工的整个过程，加深和巩固了对机械加工工艺知识的理解。达到了很好的教学效果。

教学改革是一项系统而又复杂的工程，机械加工工艺及装备亦不例外。对于目前中职教育中所面临的问题和中职学生的实际情况而言，我们必须对现在的课程教学进行改革，才能使得我们培养的机械专业学生真正的与企业对接，不需要所谓的二次培训，从而完成我们职业教育人应做的事。

参考文献：

[1]朱淑萍．机械加工工艺及装备．机械工业出版社．2009年第2版．

[2]尚先云．浅谈高职教育的“产教结合”与“校企合作”．科技情报 开发与经济．2006（13）．

[3]毛春雷．中职学生现状分析与对策思考．卫生职业教育．2009（14）．

[4]唐世林，柯吉友．机械加工技术．北京理工大学出版社．2009年第一版．

载货车纵梁的制造工艺及装备 篇4

载货汽车纵梁是各种轻型、中型及重型载货汽车车架的主要构件, 载货汽车车架一般由左右两根纵梁和几根横梁组成, 车架作为整个汽车的基体, 是组装发动机、传动系统、悬架、转向系统等各部件的骨架, 承受来自车身内外的各种载荷作用。同时, 由于载货车车架的结构尺寸较大, 各部件之间的装配工艺比较严格, 其结构形式及加工工艺直接影响到重型载货汽车的品质。

在车架的主要构成部件中, 左右纵梁是整个车架的主体, 是汽车其他部件的装配基础, 同时也是汽车的关键承载部件。车型的多样化和发动机等核心部件的改型等因素造成车架纵梁的形状、尺寸和孔的大小及数量、分布等都有不同程度的差别, 同时由于载货汽车的承重要求造成其纵梁材料一般较厚、尺寸较长 (几乎与整车相当) , 所以载货汽车纵梁的制造工艺极为复杂, 其制造成本相对也比较高。

随着汽车工业的飞速发展及科技的不断进步, 纵梁的制造工艺及相应工装设备也不断改进和优化。随之涌现出各种柔性化的纵梁制造技术及工艺, 汽车纵梁的生产方式逐渐由“单一品种、大批量、小批次”向“多品种、小批量、多批次”转变, 本文主要对现代载货汽车纵梁的制造工艺及相应的加工设备做简要论述。

制造工艺及装备

随着汽车工业的日益发展, 载货汽车纵梁的数量和品种也不断增加, 纵梁的制造工艺和加工设备也不断创新和完善。总体来说, 载货汽车纵梁的制造工艺主要分为3个工序内容:落料、孔加工和成形加工。其整体制造工艺流程则为上述三种工序内容的部分或全部组合。

1. 各工序内容及相应加工设备

(1) 落料。一般汽车厂直接采购的原材料钢板都是大块板料 (见图1) , 需要根据不同的产品将板料加工出所需的形状和尺寸, 此工序即为落料。根据加工设备的不同, 落料工序主要分为剪切落料、模具落料和切割落料三种形式。

剪切落料的设备是剪板机 (见图2) , 根据其加工板料长度的不同, 有3m、6m、8m和12m等不同规格;剪板机无需开发模具, 在设备规格允许范围内可获得不同厚度、长度和宽度规格的料片;但剪板机只能下矩形料片, 只适用于等截面U形梁的生产, 对于变截面梁则不适用。

模具落料的设备是大型压力机, 一般压力机吨位高达3 000~6 000t (见图3) , 可根据不同产品的需要来设计不同规格的模具进行落料, 可用于落异形料片, 且生产效率很高。但这种大型压力机以及大型模具的投资费用巨大, 若车型稳定、产量又多, 模具费用按产量分摊后也较经济。

切割落料的设备主要是各种形式的切割机, 如等离子切割机和激光切割机等, 可根据需要切割出任意板料外形, 柔性化程度很高, 但切割效率比较低, 且切割质量一般。目前, 该工艺方法多用于做剪切落料的补充工序, 用以切割出变截面梁板料的不规则外形部分。

三种形式的落料工艺对比见表1。

(2) 孔加工。车架作为整个载货汽车的基体, 其上需组装发动机、传动系统、悬架、转向系统等各种部件, 这就需要在纵梁上加工所需的装配及定位孔。一般单根纵梁的孔数量多达200~300个, 因此, 纵梁的孔加工是纵梁制造过程中不可或缺的重要工序内容。根据加工设备不同, 孔加工工艺分为3种:钻孔、模具冲孔和数控冲孔。

钻孔的加工设备主要是摇臂钻床、大型数控钻床等, 一些中小型载货汽车制造厂家多采用钻模板/摇臂钻划线钻孔工艺, 该工艺投资虽低, 但工人劳动强度很高, 且效率低, 制孔精度差, 应用逐渐减少, 目前主要用于对其他孔加工设备不便加工的孔或漏孔进行补钻。数控钻床虽然柔性化程度较高, 但生产效率比较低, 应用也不多。

模具冲孔的设备为大型压力机, 一般可与前述落料工序同时完成, 生产效率较高, 但因模具的开发周期较长和费用较大, 不利于产品的升级换代。

数控冲孔的设备主要是数控冲孔生产线, 是现代比较流行的一种高柔性化、高生产效率、投资较少的新型纵梁孔加工工艺, 该项技术在20世纪80年代率先应用于欧洲汽车工业, 2000年开始引进我国。生产线主要由上料、对中、送进、冲孔和下料等部分组成 (见图4) , 最初的生产线冲孔主机为1台平板冲, 其模具结构由转塔式逐渐发展为直列式;后期主机数量由单台增加为多台, 冲孔功能也由简单的平板冲发展为三面冲, 前者适用于平板上的孔加工, 后者适用于U形梁腹面及两翼面共三面上的孔加工, 故称为“三面冲”。现在的数控冲孔生产线已经发展为平板冲、平兼腹冲、三面冲以及冲割复合生产线等多样化的结构形式。该生产线的高柔性化, 非常适用于目前汽车行业的多品种、少批量的生产组织形式, 也促进载货汽车行业走上了快速发展的快车道。

3种形式的孔加工工艺对比见表2。

(3) 成形加工。成形加工是将板料加工成最终的几何形状, 根据加工设备的不同主要分为模具成形、辊压成形和折弯成形。

模具成形是采用大型压力机, 与前述落料及冲孔工序类似, 可根据产品形状开发相应的成形模具, 等截面梁和变截面梁均能加工, 适用范围比较广, 但不利于产品的更新换代。

辊压成形则是采用辊压专用生产线, 是将定宽板材卷料经在线校平、辊压成形和定长切断, 使之成为所需的U形等截面梁。辊压成形的柔性化程度非常高, 可以在设备技术参数范围内加工不同板厚、腹宽、翼高等多种规格的U形纵梁, 但只能加工等截面直形梁。由于辊压生产线的投资较大, 且生产线较长, 完全打破了原来传统的纵梁加工工艺布局, 目前该工艺在汽车制造厂的应用还不是很普遍, 部分采用此工艺的汽车企业不是自己加工, 而是直接采购钢厂成形好的U形钢材。

折弯成形主要采用折弯机, 由于生产效率较低, 现在一般与辊压线配合使用, 主要用于对U形等截面直纵梁进行前端的弯头折弯加工, 即沿纵向折弯成前宽后窄的车架形状, 以弥补辊压线的成形缺陷。

各工艺的主要优缺点见表3。

2. 工艺流程

载货汽车纵梁的制造工艺流程为上述3种工序内容的部分或全部组合, 随着各工序的加工方法及相应工装设备不断更新, 各大汽车制造厂也在根据自身实际情况对工艺流程进行同步调整。根据孔加工和成形加工的顺序不同, 现代载货汽车纵梁的制造工艺流程主要有以下两种:

(1) 成形前加工孔。典型工艺流程为:剪板机剪切落料→ (等离子/激光切割不规则外形部分) →模具冲孔/数控冲孔 (平板冲) →模具成形。该工艺流程采用剪板机落料、模具成形, 下料后的等离子切割工序可根据变截面梁产品的需要以获得端头不规则外形部分, 因而能够满足等截面和变截面两种产品结构的生产, 生产效率高, 适合大批量生产;孔加工方面, 模具冲孔和数控平板冲孔两种方式并行存在, 前者主要用于少数成熟车型的纵梁产品, 后者主要用于变化较快的小批量的纵梁产品。

(2) 成形后加工孔。典型工艺流程为:开卷→辊压成形→数控冲孔 (三面冲) → (弯曲) 。该工艺流程完全打破了原有的生产工艺布局, 采用了辊压及三面冲等高柔性化设备, 基本不受产品变动的影响, 为各种变形产品的问世提供了极为方便的保障。由于辊压及三面冲设备的局限性, 该工艺流程主要用于等截面梁的生产, 可在线尾增加一套折弯机, 将U形等截面直形梁前端沿纵向折成前宽后窄的车架形状。随着纵梁辊压成形工艺及三面冲孔生产线技术的不断成熟, 越来越多的汽车制造厂开始选用此类工艺流程。

以上两种工艺流程各有优缺点, 前者由于是在平板上进行孔加工, 操作比较方便, 但孔的精度在成形后容易产生偏差;后者在成形后再加工孔, 孔的精度得到了保证, 但孔加工的方位由原来的一个面变为三个面, 加工工艺比较复杂。

结语

近几年来, 我国汽车市场高需求量以及车型的多元化, 要求汽车厂必须缩短产品开发周期, 加快新产品的投放, 以扩大市场份额;而汽车的同质化又要求汽车厂必须降低制造成本, 才能获得最大化的利益。数控冲孔生产线、辊压线等高柔性化的设备为汽车厂加快产品开发提供了便利, 为获得更大的利益, 还需各大汽车厂从产品设计、生产制造等方面严格控制成本。以纵梁产品为例, 目前我国的纵梁产品中等截面梁和变截面梁两种形式并存, 尤其是在重载货汽车车型中, 变截面梁产品仍然占据主导地位, 而变截面梁的复杂性决定了其制造成本较高。因此, 简化产品结构, 优化制造工艺, 以及工装设备的柔性化、高效化将是未来载货汽车纵梁制造技术发展的趋势。

另外, 随着汽车轻量化要求的不断提高, 纵梁板材的强度级别逐渐提升, 对纵梁的加工设备也提出了更高的要求。以平板数控冲孔生产线为例, 冲孔主机的压力吨位已由早期的120t提升至现在的160t、200t, 这进一步对设备的结构形式和液压系统等提出了严峻考验。

机械制造工艺与装备 篇5

关键词：电机制造工艺;装备质量检测;性能

人类社会的长期发展和生存离不开制造业，作为社会物质的主要来源，一个国家综合国力的体现就在制造业，而科学的进步也离不开制造业的长远发展，在电机制造企业中，电机制造的工艺装备应严格进行质量检测，将合格的能够投入到安全生产中的电机设备投入到市场中，让用户放心地使用。在电力设备快速发展的今天，电机制造工艺装备的质量检测方法也多种多样。电机制造工艺装备的主要顺序

电机制造工艺中的转子和机座的连接是靠端盖完成的，这也是电机制造中重要的零件之一。端盖所发挥的作用在电机制造工艺装备中发挥广泛，不仅能够对电机的内部结构起到相应的保护作用，而且能够对电机内部的滚动轴承起到校准定子和转子位置的作用。对于端盖的薄壁容易变形的特点，在电机制造加工中应先将定子和转子之间的连接零件做到精度和密度的检测，从而有效减少电机中各个设备由于装卸造成的对精密度的影响，对于轴承表面和止口的粗糙程度而言，端盖的加工工序是比较简单的，其中最主要的就是在车削和钻孔这两项，在进行质量检测的过程中应注意端盖的薄厚程度，对于力量和尺度的把握一定要做到与电机运行时相类似，在小的电机端盖上进行定心卡盘夹紧力操作上应搭配工艺上的外圆，采用多钻周或立式钻床进行钻孔，对于大中型的端盖应用摇臂钻床进行钻孔。在通常状况下，端盖的加工需要多于10种以上的工序。从机座的电机中支撑点和固定子铁芯点来看，都会在轴承的端盖结构中起到保护作用。从工艺的角度上来说，分离的钢板焊接机座和有底脚的机座分别是以固定的端盖、吊环螺栓孔和接线盒的机座整体加工而成的。在对机座进行加工时应以严格的质量检测方法进行全面检测，对于机座中零件的薄厚程度、同轴承度的影响会引起不必要的变形，在底脚的平面定位和止口的定位上由转轴和铸铝转子铁心构成转子。作为电机的主要零部件之一，转轴是支撑电机中各个零部件转动的绝对连接点，也是按照定子的相对位置对转动零部件进行确定的唯一零件，转轴作为更重要的一点因素还是由于转矩的传递、功率输出的主要零件。电机制造工艺装备过程中的主要检测方法及性能

2.1 电机制造工艺过程中的主要检测方法

电机质量往往是影响电机工艺的最大因素，在电机的性能上和装配质量上都会对电机的整体装配工艺产生影响。电机性能的好坏对于电机制造工艺来说非常重要，在电机的综合性能指标上和集中工艺指标上都会产生较大影响，不同的电机性能会有不同的工艺装配特点，这种情况下要具体情况进行具体分析。在电机制造中，很多高质量的电机加工都受到多方面的影响，这些都是决定电机质量好坏的重要因素。在细节上，小的零部件中的尺寸差异都会让电机的质量和使用寿命减少，在严重时还会直接导致电机停止工作。对电动机的质量而言，定子槽和铁心内部圆周的磨损也是导致电机工作效率降低、温度升高的直接因素。

2.2电机制造工艺过程中的性能检测

定子铁心的外圆设计应使气隙大于综合设计值，这使得定子的漏抗和谐波漏抗值不断减小，从而使电机的总漏抗值不断减小，这就是电流增大的直接引起原因。当气隙的磁力和空载电流增大后，电动机的功率就会降低，使电流和定子的磨损率增大，导致温度升高，使用效率降低。

当转子铁心外圆尺寸车大时，会使气隙小于设计值，导致定子谐波漏抗和转子谐波漏抗增大，因而电机总漏抗增大，结果使异步电动机的启动转矩和最大转矩降低，满载时电抗电流增大，转子电流和转子铜损也增大，效率低、温升高、转差率增大。铁心有效长度的减小是由于定子和转子铁心的轴发生偏移，这样不仅会导致空载电流增大，而且会影响功率因数。在封闭式的电机机座内，内切圆表面的粗糙程度越大或缺陷多能够让定子铁心和机座的接触面不够，从而导致电热阻的增大，在电机温度持续升高的情况下，机座的止口和端盖轴承室的止口部位都会加工等大的尺寸，使电机装配困难，出现运转不灵活或抱死的情况。而轴承室和轴承挡的尺寸精度和形位公差超差则会直接引起轴承内外的圆周变形，产生较大的震动和噪声，使轴承的磨损程度变大，温度持续升高。对于同步发电机而言，气隙变小，同步的抗压变大，短路会变小，发电机的电压变化率增大，使电机的并联运行稳定性变差，对于转子表面的损耗增加，效率会降低。结语

综上所述，科技的不断发展创新为电机制造工艺带来了新的发展机会，电机工艺装备应用的行业广泛，不断以推动的模式向前发展。在电机工艺发展中，最终是以电能量和电磁能量互相交换而形成的，这不仅是一项机械设备的基本特征，更是一个导电、导磁等特殊工艺的特征。因此，作为电机制造工艺装备的技术人员，应严格把握质量观，对每一个出厂的电机制造设备都进行严格的质量检测，不断地更新和完善电机制造中的缺失和失误，只有这样才能够真正做到对企业务实，对用户负责。

参考文献：

设计思维与装备制造的工业设计 篇6

余隋怀：第一个特点是洞察用户的需求。我们制造的产品都有终级的用户，设计思维强调的是洞察用户需求，即发现出用户潜在的需求；第二个特点是设计的产品在市场上如何生存，即如何使产品满足市场的需求；第三个特点就是技术的可行性，即考虑设计的产品在技术上如何实现。

设计思维的这三个特点是由美国IDEO总裁TIM BROWN提出的，他认为设计必须考虑人、市场与技术三者之间的关系，即追求三者的最佳平衡，并不是过于侧重某一方面。他强调：“以造型艺术或视觉为主导的设计还远远算不上一个优秀的设计”，我认为是有一定道理的。

《设计通讯》：您认为设计思维可以在装备设计中起到什么作用？

余隋怀：现在美国在推行设计思维，就是使其在企业中发挥创新作用。我认为，首先是在装备制造企业在创新机制的构建方面作用极大。现在我们的企业都强调创新，但是如何创新，如何运用一个创新机制去创新，研究得还很不够。他山之石可以攻玉，我们应该把美国人提出的创新思维方法引入到我们的装备制造企业，目前我们的企业在创新机制构建方面做得还不完善，所以设计思维可以发挥很大的作用。

第二点，设计思维注重解决复杂问题。装备制造业的产品特点基本都是结构比较复杂，设计到制造过程比较漫长，涉及的技术也比较多。那么，设计思维所强调的组成跨学科团队去解决复杂问题的能力，恰恰可以在这个领域凸显出来。设计思维有助于装备制造能力的提升。

第三点，设计思维有一套成熟的、快速的、有效的研发原则，这对于装备制造产品的研发、定型和量产方面，也会发挥作用。

《设计通讯》：您指出我国工业设计过多地重视轻工产品，与装备制造业脱节，原因是什么？

余隋怀：中国工业设计的从业人员构成来源复杂，有纯艺术的，有工业设计专业的，也有纯工科的。最早从事工业设计的院校，大部分是偏向轻工的。装备制造业的特点是研发周期很长，所包含的技术难度高，结构复杂，涉及的学科很多。如果是以纯视觉艺术为主导的设计，很难胜任完成这么多环节的设计任务。装备制造业应用工业设计，会涉及多种学科，如果狭隘地把工业设计只是当作造型艺术来做的话，很难深入到这个行业。所以我们看到，至今为止，能深入到这个行业从事工业设计的院校并不多，很可能这是历史原因造成的。

《设计通讯》：当前工业设计服务装备制造的水平如何？还应在哪些方面做出努力？

余隋怀：我个人认为，现在处于初期水平，刚刚进入到这个行业，任重而道远。那么努力的方向呢？我觉得最先能够突破的是从人机工程设计这个方向，因为装备制造业在这个方面是完全接受的。如果仅仅从美学的角度切入，他们是不完全认可的，会认为这样的作用和价值很小。所以我们看到中国的高校和一些研究团队，在装备制造业工业设计应用中产生比较好效果的，几乎都是从人机工程应用开始的。比如我们做过的航空、航天、航海装备的工业设计，以及东南大学的高铁座椅的工业设计，都是集中在人机工程设计方面，这是比较容易努力的一个方向。当条件具备，我们就可以运用设计思维再去拓展，最后达到全面的工业设计应用展开，这是我个人认为的努力方向。

《设计通讯》：您认为工业设计与工程设计是怎样一种关系？

余隋怀：工业设计关注的是从概念到产品再到商品的全过程，工程设计关注的是设计概念“物”的实现过程，是整个设计过程中不能跳开的环节，他们是彼此依托的，不能偏废。不能说，我做工业设计的，只给企业一张效果图让企业去做，这种模式在很多企业已经被完全否定了。我去过很多的企业，他们对这种做法是非常不满意的，这种做法大大影响了我们工业设计的普及。工业设计与工程设计的关系必须是双向的融合，不要彼此对立排斥，彼此融合才能产生更完美的产品。我们一直持一种观点，如果我们把一个设计的概念抛给企业，让企业实现从概念到产品这一漫长过程，以现在大部分企业所具有的技术水平来判断，那企业所承受的风险太大了。所以工业设计方案必须具备一定的技术可行性，这就要求工业设计必须与工程设计紧密结合，工业设计师和工程师应该组成一个团队，共同研发产品，这样产品的成功率就非常大。我们做产学研项目就是这样做的，工业设计师与工程师不会产生很大的矛盾，大家彼此都在学习对方的优点，最后达到了最佳的效果。

《设计通讯》：您认为工业设计师用怎样的方法可以做到技术与艺术相融合？

余隋怀：第一，工业设计师与工程师共同组成团队，必要时还要与销售人员相结合，甚至组成跨学科的团队，让工程师知道设计中艺术的价值，设计师也要虚心了解工程实现过程中对艺术带来的约束，学会彼此尊重。第二，还要学会妥协。好的设计，必须是人、技术以及市场之间达到最佳的平衡。不能过多地强调某一方的优势，只有在这样的平衡下，技术与艺术才能真正做到相融。所以，平衡这一点，是我特别强调的，这也是我们在长期的工作中得到的由衷体会。

《设计通讯》：有观点认为工业设计应重视科学方法论，您怎么看’

机械制造工艺与装备 篇7

装备制造业作为满足国民经济各部门发展需要而提供各种技术装备的产业,是衡量国家国际竞争力的重要标志,是决定国家在经济全球化进程中国际分工地位的关键因素[1,2]。黑龙江省是我国的老工业基地之一,也是我国装备制造业的重要基地,经过50多年的建设特别是近20年的发展,已成为基础雄厚、特色突出的装备制造业基地,在国民经济建设和国防建设中占有十分重要的地位。然而,随着技术进步的加速和国际竞争的加剧,创新所带来的赢利周期将不断缩短,赢利空间不断被挤压,技术创新,尤其是工艺创新,对装备制造业竞争力的作用越来越明显,甚至起决定作用。工艺创新能力的强弱成为当前决定装备制造业企业市场地位和成长潜力的基本因素[3]。因此,如何抓住机遇提升黑龙江省装备制造业工艺创新能力,加快黑龙江省装备制造业发展的进程,具有重要的现实意义和深远的历史意义。

1 黑龙江省装备制造业工艺创新能力现状分析

自从国家实施东北老工业基地振兴战略以来,黑龙江省给予装备制造业充分的重视,加之国家良好政策的扶持,目前黑龙江省装备制造业发展速度加快[4,5]。2010年上半年,黑龙江省装备制造行业完成投资同比增长68.6%,主营业务收入同比增长15.5%,其中重点联系的30户装备制造企业一半以上主营业务收入增长超过20%[6]。从全行业各项经济指标来看,装备制造业对黑龙江省经济的拉动作用明显加强,在全省工业经济中的位置不断提升。

(1) 工艺技术改造力度加大。

从投资力度来看,全行业每年固定资产投资达到300亿元以上。逐年推进一批重点项目,发展高端装备制造业,支持优势装备制造业通过工艺创新提高核心竞争力。通过工艺技术改造,在风电、核电等新能源装备、高档数控机床、交通运输装备、现代农机装备及重型装备、基础功能部件等方面形成规模优势。组织重大工艺技术装备研制,支持高新技术产品和新兴装备的产业化,建设国家级装备制造业示范基地。推进非公有装备制造大项目建设。

(2) 工艺装备研制水平提高。

黑龙江省装备制造业经过几十年的发展,形成了较强的工艺装备设计制造能力。基础机械方面,自主设计制造超大型数控立/卧车、五轴联动重型数控车床及重型压力机械等。重型机械方面,可以提供先进的成套或关键技术装备运用于国内石化、矿山、铁路、冶金和航空等行业。发电设备方面,能够成套设计制造世界最大的700MW水电机组、世界当代水平的600MW级超临界火电机组,基本具备制造1000MW级超临界核电机组和火电机组主要设备能力。

(3) 工艺创新推动作用增强。

黑龙江省装备制造业以技术创新尤其是工艺创新作为企业发展的推动力,大力开发新产品、新工艺,使得企业核心竞争力不断增强。近年来,齐重数控装备股份有限公司、齐齐哈尔二机床有限责任公司依靠自主工艺创新提升产品竞争力,打破了西方发达国家技术垄断,成功进军海外高端市场。作为亚洲最大的重型机器制造企业,中国第一重型机械集团拥有完整工艺研发、设计、制造的强大综合工艺创新体系,生产技术装备的精度和制造能力达到国际先进水平,具备炼钢、铸造、锻造、焊接、热处理、机械加工、装配、检测计量和包装发运等配套齐全的先进生产装备和能力。

2 黑龙江省装备制造业工艺创新能力存在的问题

尽管黑龙江省装备制造业的活力和动力有所增强,但在新型工业化建设和振兴装备制造业的要求方面,与世界和国家先进水平相比,其工艺创新能力仍显得非常薄弱,主要体现在以下几个方面:

(1) 工艺创新意识尚不强烈。黑龙江省委、省政府从建立和完善区域创新体系、制定产业政策、加强公共服务、优化环境入手,加大投入,引导社会资源向工艺创新的产业倾斜,先后出台了《黑龙江省科学技术进步条例》、《黑龙江省促进科技成果转化条例》等科技法规规章。在吸引人才、改善创业环境、促进科技创新、加快高新技术产业发展等方面出台了一系列的优惠政策和鼓励措施。初步形成了从人才激励、研究开发、成果转化到知识产权保护等科技创新全过程的政策法规体系。虽然黑龙江省在工艺创新方面不断优化环境,但全社会工艺创新气氛并不浓重,加剧了装备制造业对工艺创新的忽视。目前,我国许多省市纷纷倡导创新理念、发展创新经济、引进创新战略,不断加大建设创新型强省宣传力度,在全社会营造勇于创新、尊重创新和激励创新的文化氛围。而黑龙江省在这方面的认识和行动却显得迟缓,缺乏敢为人先、敢冒风险、敢于创新、勇于竞争和宽容失败的文化精神[7]。有相当一部分人不敢冒风险,害怕失败;也有很多人创新意识不强,依赖性很强;一些技术企业的科研经费也没有按规定提留和使用,科技创新投入力度小,工艺创新能力薄弱;有些目前在国内具有一定竞争优势的企业或集团安于现状,对科技投入重视不够,工艺创新意识淡薄。

(2) 工艺创新力量尚不强劲。目前,黑龙江省大多数装备制造业企业工艺创新自主研发能力薄弱,尚未成为技术创新的主体,对科技成果的需求不够旺盛[8],尤其是中小企业工艺创新自主研发能力更为薄弱,产品档次低、更新换代缓慢,缺少高技术含量、高附加值的产品。企业研发机构不完善,大多数企业缺少具有工艺创新自主知识产权的产品和技术储备。哈市汽车工业尽管与国外合作开发新车型,拥有知识产权,但在设备和技术引进中,工艺技术很难买到,造成了企业无法真正消化吸收引进技术,导致实际工艺创新设计能力却严重依赖外方。哈航集团、哈电站集团等大企业集团在黑龙江省高技术产业发展的地位举足轻重,但缺乏工艺自主核心技术开发能力,仍需引进高端技术。产学研联系不够紧密,许多企业对于和大学、大所合作缺乏主动,难以实现优势互补、强强联合。

(3) 工艺创新发展尚不协调。长期以来,黑龙江省装备制造业企业一直热衷于产品创新而忽视工艺创新,或以产品创新代替工艺创新,对产品创新与工艺创新之间关系的认识很模糊。这样不仅导致装备制造业企业的技术成果吸收能力弱、技术引进效益差,而且造成装备制造业企业工艺落后、资源消耗高、产品质量差、效益低,最终因生产技术“瓶颈”或效益不高使得装备制造业企业产品创新不能实现,进而缺乏应有的竞争力。由于大部分装备制造业企业不太注重产品创新与工艺创新之间的协调,重产品创新轻工艺创新,导致装备制造业企业技术创新不能顺利完成。

(4) 工艺创新体系尚不完善。近年来,黑龙江省为加快推进科技创新,在构建科技创新体系方面加大了工作力度。省政府清理并制定出台了《关于加快高新技术产业发展的若干规定》等多项科技法规、规章和政策,初步形成了人才激励、研究开发、成果转化和知识产权保护等科技创新政策法规体系。调整充实了省校(所)合作委员会,建立了省领导联系大学、大所制度,产学研合作进一步发展。但从总体上看,黑龙江省区域创新体系尚不完善,功能作用还没有得到很好的发挥。目前,主要表现在政府的组织和协调作用发挥得不够充分,一些科技创新政策落实不够到位,工艺创新的信息平台作用发挥得不够好,中介组织、金融机构和风险投资机构的支撑保障作用不够有力,区域科技创新体系的分工社会化、机制市场化、服务系统化发展缓慢等方面。

(5) 工艺创新作用尚不明显。由于传统计划经济的长期影响,黑龙江省科技管理体制中部门间、地区间、企业间的条块分割目前仍较严重,科技创新与经济发展之间相互协调、相互促进的局面尚未形成。科技与经济相脱节、“两层皮”的问题仍然没有从根本上得到解决,科技成果转化能力弱,特别是科技工艺创新对经济社会发展的引领作用亟待增强。“十五”以来,尽管在黑龙江省区域内取得的科技成果逐年增加,但科技成果的转化率却不高,仅为20%左右[9]。2009年,黑龙江省装备制造业产值达到1288.6亿元[10],增幅虽然较快,但装备制造业产值占全省工业总产值的比重仍然只有26.7%,与国内先进城市的差距较大。

3 提升黑龙江省装备制造业工艺创新能力对策建议

3.1 创建有利于工艺创新的体制、机制环境

将工艺创新纳入企业发展战略与发展规划中,强化战略管理与规划管理,加强对装备制造业企业工艺创新工作的指导,从总体上把握工艺创新的目标和重点。结合国民经济发展规划和黑龙江省制造业实际,充分发挥现有优势,整合现有资源,建立一个既能发挥区域创新主体内在活力,又能实现区域内科技资源共享;既能发挥市场机制配置资源,又能提升区域工艺创新能力的创新体系。完善企业业绩考核体系,建立企业工艺创新指标评价体系和分配激励机制。当前,要通过突出工艺创新加强区域创新体系建设,建立技术研发中心与产业化平台,通过技术集成、技术扩散、技术溢出,实现技术共享,形成不同形式的产业集群和创新集群等等。通过建立完善的工艺创新体系,营造有利于工艺创新的环境,将不断提高黑龙江省装备制造业整体竞争优势,推动黑龙江省社会与经济的全面发展。

3.2 协调税收金融,出台工艺创新政策

工艺创新过程是不确知的,往往伴随着风险,不仅需要资金投入,更需要国家优惠政策的支持,以保证工艺创新活动的开展。例如,美国企业每年用于技术开发新增投入的30%-50%可以抵扣企业所得税;日本企业研发投入最高可享受20%的税收抵扣,大大提高了企业工艺创新的积极性[11]。因此,要借鉴国际经验,充分利用《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》的各项优惠政策,并建立实施细则,尽快完善健全鼓励工艺创新的政策体系。①加大财政支持工艺创新力度。财政要建立稳定的有利于工艺创新的研发投入增长机制,有效整合各方资金,支持创新型企业发展。②制定优惠的财税政策。成立财政担保公司,发挥政府投资的放大效应;对企业工艺创新研发投入允许以较大比例直接抵扣税收。③实施金融扶持政策。金融机构要增加信贷品种,完善装备制造业企业的贷款担保体系,建立工艺创新风险投资机制。对由财政信用担保基金(资金)担保的创新型企业,按3-5倍放大贷款额度;对创新型企业高新技术产业化项目的科研类固定资产投入贷款,政府从发展高新技术产业专项资金中,每年安排500万元给予贴息。要积极探索企业通过联保、互保实行捆绑申请贷款等方法,以争取更多的银行资金支持工艺创新。

3.3 注重队伍建设,吸纳工艺创新人才

人才是提高工艺创新能力的关键。要制定人才队伍建设的总体战略和政策以满足工艺创新的总体需要,尽快建成一支规模宏大、结构合理、素质较高的创新型人才队伍。具备条件的大学要整合相关力量,加强工艺创新人才培养;大学要与企业、科研院所加强合作,联合培育一批年富力强、具有创造性的重大装备研制和系统设计的中青年科技人才、管理人才和高级技工。完善工艺创新科技人才激励机制,设立专项基金用于重点支持工艺创新活动。要采用多种形式引进人才,及时收集全球人才信息,要以科技项目和人才计划吸引优秀人才,在重要岗位公开招聘国际一流人才,在此基础上制定人才引进政策。邀请“海外咨询专家”参与重大项目、课题和工程的立项、评估,不断促进本土工艺创新的良性发展。

3.4 重视知识产权,保护工艺创新专利

鼓励工艺创新的开展需要有完善的知识产权制度。要强化工艺创新知识产权管理和保护,把知识产权战略纳入工艺创新体系建设。①把完善工艺创新知识产权制度提到重要议事日程,综合运用经济、法律和行政手段,切实保护工艺创新知识产权,引导企业、科研院所和大学采取有效措施,增强全社会的创新精神和创造活力。②大力加强对工艺创新知识产权法律实施的检查、监督工作,同时采取有效措施保障发明人依法享有相应奖酬的权力,构建工艺创新知识产权的激励机制,有效调动广大发明人实施专利的积极性。③根据企业发展需要,通过引进、消化、吸收、再创新,开发出一批围绕原核心专利的包围网,适时转让或许可他人实施,提高工艺创新知识产权的运营水平,以获得更大的发展空间。可以为专利的转让开发创造条件牵线,建立知识产权孵化器的形式,解决专利技术的产业化问题,还可以通过建立一些专利申请基金的机构,资助企业支付专利申请费和专利年费。

3.5 建立以企业技术中心为核心的工艺创新体系

建立企业技术中心对于黑龙江省装备制造业来说尤为重要。纵观世界装备制造业巨头的发展史,可以发现,他们对企业技术中心的设立和建设十分重视。为引导企业大力开展战略性超前研究,开发具有自主知识产权的产品和技术,培育核心竞争能力,应大力加强装备制造业企业技术中心的建立和建设。企业技术中心是企业工艺创新的动力源,为了保证该动力源的持续创新能力,应该首先保证企业技术中心在工艺创新体系中的核心地位;其次提升技术中心的质量,提高技术中心的效率;最后研究确定企业的工艺创新战略和建立良好的工艺创新机制。只有这样才能保证黑龙江省装备制造业工艺创新的可持续性以及工艺创新能力的提升。

3.6 注重产品创新与工艺创新的协调发展

企业产品创新与工艺创新的协调组合观正日益引起产业界的重视。越来越多的研究表明,企业的产品创新与工艺创新之间存在着明显的交互作用。产品创新决定工艺创新,但又受制于工艺环境;产品创新的实现需要有先进的工艺作为保障,它们之间存在着一定的相关性,相互依赖,相互促进。只有协调发展产品创新与工艺创新,才能使二者均达到最大效应。产品创新与工艺创新的协调发展是企业技术创新成败的关键。因此,注重产品创新与工艺创新的协调发展,不但有利于装备制造业企业产品创新的进行,同时有利于装备制造业企业工艺创新的实现,进而实现二者共同进步的双赢效果。另外,政府应大力支持装备制造业企业两种创新的协调发展,特别是财政方面的支持,以保证装备制造业企业在优越的环境下顺利开展双重创新。

4 结语

在“十二五”规划开局之年的背景下,本文根据可持续发展观点,针对目前黑龙江省装备制造业工艺创新能力存在的问题,提出了黑龙江省装备制造业提升工艺创新能力的发展对策,目的是为黑龙江省装备制造业企业自身制定工艺创新发展战略提供理论依据和具体参考路径。装备制造业要想开展具有好的效果的工艺创新,政府与装备制造业企业就要互相配合。政府能创造良好的环境,为装备制造业企业进行工艺创新提供条件;而企业自身也应找出企业自身工艺创新存在的问题,针对问题寻求相应的对策,主动利用好创新环境。与此同时,装备制造业企业可以开发一些由政府支持的工艺创新,如绿色工艺创新等,充分利用好政府提供的优惠政策。只有这样,才能保证工艺创新的顺利开展,进而对于提高黑龙江省装备制造业的竞争力及推动黑龙江省装备制造业的改造和升级具有重要的现实指导意义。

摘要：在对黑龙江省装备制造业工艺创新能力现状进行分析的基础上,归纳黑龙江省装备制造业工艺创新能力存在的问题,并针对具体问题提出提升黑龙江省装备制造业工艺创新能力的对策建议。

关键词：装备制造业,工艺创新能力,对策研究

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机械制造工艺与装备 篇8

制造业是人类社会赖以生存和发展的基础, 是社会物质财富的主要来源, 其发展水平是一个国家综合国力的具体体现。随着科学技术的进步, 以及电力设备的广泛应用, 电机在国民经济发展中发挥着越来越重要的作用。

1 电机制造工艺装备

在考虑电机结构时, 除要考虑如何满足运行性能的要求外, 还应考虑电机生产的经济效益。电机的结构对电机的加工工时和生产成本影响很大。每一个零件都可以有几种不同的结构方案, 即使在一种方案中, 其加工精度、表面粗糙度, 加工余量、材料选择、零件形状的确定等, 都对生产工时和制造成本有很大影响。在确定结构方案时还应考虑到尽量缩短生产周期, 同时应尽量采用标准件、通用件、标准工艺装备以及利用现有的工艺装备等, 以期获得更好的经济效果。因为在电机结构确定的同时, 常常是工艺方案也随之而定了。所以在设计一台电机 (特别是大电机) 寸, 设计人员的工作和工艺人员的工作应该是自始至终密切配合, 平行交叉地进行。因此设计人员和工艺人员都应该深人生产实际, 结合工厂的生产条件确定切实可行的工艺原则, 作为设计和工艺的指导思想。决不可生硬地照搬, 哪怕是别人的成功经验, 如果不结合本厂实际情况, 也可能给生产带来损失。

2 电机制造的主要工序

端盖作为联接转子与机座的结构零件, 是重要的零件之一。其一方面需要对电机内部构造起到相应的保护作用;另一方面还要通过安放于端盖内的滚动轴承来确保定子与转子的相对位置。端盖壁薄容易变形的结构特点, 使得其加工时装夹相对比较困难。由于其作为定子与转子之间的联接件, 需要依靠止口和轴承室的精度配合来对电机气隙的准确性加以保证, 而且要求尽量避免或减少装卸磨损对精度的影响, 所以止口与轴承室表面粗糙度均应较低。端盖的加工过程是比较简单的, 基本上是需要车削与钻孔两项, 但由于端盖是易变形的薄壁零件, 过大的切削量或过大的夹紧力都可能使端盖的尺寸超差或变形, 因此车削通常分为粗车、精车两道工序, 使用不同的夹紧力, 在不同精度等级的车床上进行加工。小型电机端盖通常使用三爪自定心卡盘夹紧端盖上的工艺搭子外圆, 采用多轴钻床或立式钻床进行钻孔, 中大型端盖则采用摇臂钻床进行钻孔。通常情况下, 端盖加工需要车工、钳工、电焊、风割和铣工等十余道工序。

机座在电机中起着支撑和固定定子铁芯的作用, 同时, 在轴承端盖式结构中, 通过其与端盖的配合起到保护电机绕组和支撑转子的作用。机座的结构类型较多, 有铸钢机座、铸铁机座、整体形机座和分离形机座等。从制造工艺看, 具有代表性的是分离形钢板焊接机座和有底脚的整体形铸铁机座两种。两端止口、底脚孔、铁芯挡外圆, 以及固定端盖、吊环用的螺栓孔和接线盒等是机座上需要加工的主要部位。在加工机座时, 应当对各主要加工面的质量要求加以综合考虑, 才能最终确定零件的装夹方式。如果装夹方式不正确, 必然会对加工后零件的壁厚、止口与内圆的同轴度产生影响, 引起不良的变形。通常机座有以底脚平面定位和以止口定位两种加工方案。

转轴和铸铝转子铁芯构成转子。转轴是电机的重要零件之一, 其支撑着各种转动零部件的重量并确定转动零部件对定子的相对位置, 更为重要的是, 转轴还是传递转矩、输出机械功率的主要零件。中小型电机的转轴通常选用热轧圆钢作为毛坯, 其直径宜按转轴的最大直径与加工余量相加来进行选择, 因此, 转轴的切削量是较大的。

3 电机制造工艺装备的质量检测方法及性能

电机制造当中工艺波动因素往往对电机的质量影响很大, 一方面影响电机运行性能, 另一方面影响电机的装配质量。电机制造工艺对电机性能指标影响比较复杂, 常常电机的一项性能指标与几种工艺波动因素有关联, 对于不同种类的电机又各有其不同的特点, 必须根据具体情况进行分析。电机制造中, 机座、端盖、轴和定、转子铁心等加工质量高, 是电机质量优良的重要因素。如果加工这些零部件时尺寸发生误差, 则电机质量会降低, 严重时, 电机将无法运行。对异步电动机, 车定子铁心内圆或锉定子槽, 将会导致铁损增加、效率降低、温度增高。当转子铁心外圆尺寸较小时, 会使气隙大于设计值, 将导致定子谐波漏抗和转子谐波漏抗减小, 电机总漏抗随着减小, 因而起动电流增大。同时, 也导致气隙磁动势和空载电流增大, 功率因数降低, 定子电流和定子铜损增大、效率降低、温升增高。当转子铁心外圆尺寸车大时, 会使气隙小于设计值, 导致定子谐波漏抗和转子谐波漏抗增大, 因而电机总漏抗增大, 结果使异步电动机的起动转矩和最大转矩降低, 满载时电抗电流增大, 转子电流和转子铜损也增大, 效率低、温升高、转差率增大。当机座止口、端盖轴承室和止口、轴承挡、定子铁心内圆与转子铁心外圆等处的圆柱度、同轴度和端面跳动偏差过大时, 会造成气隙不均匀, 使电机产生单边磁拉力, 引起振动和噪声, 严重时, 将使转子外圆与定子内孔相擦, 电机发生局部烧伤。当定子与转子铁心间发生轴向偏移时, 会引起铁心有效长度减小, 将导致空载电流增大, 功率因数降低。当普通封闭式电机机座内圆表面粗糙度偏大或缺陷过多, 使得定子铁心与机座接触不良、热阻增大, 将导致电机温升增高。机座止口、端盖轴承室和止口、轴承挡等部位加工尺寸超差, 使电机装配困难、运转不灵活或抱死。轴承室和轴承挡的尺寸精度与形位公差超差, 将使滚动轴承内外圆变形, 产生振动与噪声, 轴承摩擦损耗变大, 轴承温升增高。对于同步发电机, 若气隙偏小, 同步电抗将偏大, 短路比变小, 发电机的电压变化率增大;并联运行稳定性较差;转子表面损耗增加;效率降低。若气隙沿周边分布发生偏差, 将导致线电压波形畸变, 输电线路损耗增大。对于直流电机, 若气隙偏大, 将使励磁电流和励磁损耗增加, 效率降低。若气隙偏小, 则电枢反应增强, 引起发电机或电动机性能波动。若定子与转子的同轴度偏差过大, 将使电枢绕组产生环流, 杂散铜损增加;而且电流换向困难, 换向器上出现严重火花。

参考文献

[1]戴军, 李琳红.多相异步电机设计和制造上的探讨[J].上海大中型电机, 2007 (4) .[1]戴军, 李琳红.多相异步电机设计和制造上的探讨[J].上海大中型电机, 2007 (4) .

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机械制造工艺与装备 篇9

关键词：农业机械化；玉米；收获；技术；装备

中图分类号：S233.73 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）10-0048-03

随着科学技术的不断进步，玉米作为我国三大主要粮食作物之一，其综合利用价值更是不断升高，成为能源、化工、饲料、视频等领域的重要原料。在这样的形势背景下，迫切需要玉米不断增加其单位面积产量以及收获效率。然而由于我国幅员辽阔，玉米种植带分布在平原、丘陵、高原等不同地理环境，纵跨多个气候带，多样的地貌与气候造成各个地区采用了不同的种植农艺，这无疑加大了玉米机械化收获难度，迫切需要进行技术革新，以帮助玉米机械化收获突破技术瓶颈。因此，研究探讨玉米机械化收获技术与装备具有尤为重要的意義和作用。

1 我国玉米机械化收获技术研究现状

由于我国玉米种植区域大，因此造成各个地区玉米种植农艺差异性较大，而且与国外相比，收获的玉米籽粒有着较高的含水率，导致国外发达国家采用的一些先进收获技术与装备仅在我国部分地区适用。在20世纪60年代初，我国对玉米联合收获技术与装备开始进行自主研发。随着社会经济的不断发展，许多地区出现了用工成本不断升高及农村大量青壮劳动力外出打工的情况，新的形势背景促使玉米产业必须不断提升玉米机械化收获水平。在国家不断通过相关政策、资金等形式加大扶持力度的情况下，目前我国已经有上百家生产单位从事玉米联合收获技术与装备研发工作，生产的机型涵盖玉米收获与茎秆回收全过程，共有20～30种产品。

2 玉米机械化收获装备的主要类型

2.1 牵引式玉米联合收获机

牵引式玉米联合收获机是我国最早自主研发出来的机型，如黑龙江省赵光机械厂生产销售的4YW-2型牵引式玉米联合收割机。牵引式玉米联合收获机一般配置的是辊式摘穗装置，且配套的拖拉机要求其动力至少在40 kW以上，能够一次性完成玉米收获及秸秆切碎还田等作业。其优点是制造成本低、工作性能稳定、可靠性高，而且还可以与拖拉机实现分离，显著提高了拖拉机的综合利用率。其最大缺点就在于整个机组太长，在作业时需要人工先进行开道，否则收获机无法实现顺利转弯，导致该机型无法在小地块使用，仅能在大农场等大地块进行作业；此外其秸秆切碎还田效果也较差。

2.2 背负式玉米联合收获机

背负式玉米联合收获机代表机型有山东五征集团有限公司生产销售的4YWA-2背负式玉米联合收割机和荣成市海山机械制造有限公司生产销售的海山4YQW-2B玉米联合收获机。按收获行数的不同，这种机型又分为多行、两行、单行等类型，搭配不同的动力。除部分机型的割台为板式摘穗台以外，其他多为辊式摘穗机构，能够一次性完成果穗摘取、收集和秸秆粉碎还田等作业。其优点是售价不高，而且能够一机多用，因此具有较高的综合利用价值，比较受农户、机手欢迎。其不足之处在于驾驶室较为简陋，进行玉米收获作业时舒适性比较差；与拖拉机进行组装时也比较费时费力。

2.3 自走式玉米联合收获机

自走式玉米联合收获机是今后我国玉米收获机发展的主力机型，代表机型有河北中农博远农业装备有限公司生产销售的4YZ-3-自走式玉米联合收获机和山东宁联机械制造有限公司生产销售的宁联4YZ-3C型自走式玉米联合收获机。其主要性能及特点如下：摘穗装置采用先进的拉茎辊结构，摘穗可靠，果穗及籽粒损失极小；选用双向输出的发动机为动力机构，主动力与行走动力分开操作；实现了对收获区内玉米的不对行收获，极大降低了收获不适行距时造成的漏收损失，适应我国各地玉米不同种植模式；果穗箱采用液压翻转卸粮，直接卸至三轮、拖拉机车斗，方便快捷；驾驶台工作梯采用可旋转结构，操作员上下时工作梯位于整机左侧，人员上下可将工作梯旋转至轮胎后侧空间，增强机具通过性。

2.4 互换割台式玉米收获机

互换割台式玉米收获机能够通过互换割台实现玉米与小麦的机械化收获作业，如山东科乐收金亿农业机械有限公司根据市场和用户需求研制开发的自有创新品牌——春雨4YZ-3自走式玉米联合收获机。其优点是操作轻便灵活、结构紧凑轻巧、收获效率高、作业性能佳。这种机型充分利用处于闲置状态的小麦收获机，只需更换割台和粮箱等部件，既可以机械化收获小麦，又可以机械化收获玉米，一年两季收获，实现一机两用，大大提高了收获机的利用效率，有助于农民、机手缩短投资回收期，是发家致富保丰收的好帮手，具有较广的应用市场。

3 收获机主要部件优化改进设计研究

3.1 喂入结构

为了满足玉米植株因高度不同而产生的不同收获要求，應将割台优化改进为能够手动调整高度。玉米收获机的分禾装置安装在割台的前端，起到分禾、收拢玉米植株的作用，为了提高玉米收获机对玉米种植行距变化的适应能力，应对分禾装置进行优化改进，通过加大分禾开度，在缩短纵向长度的同时实现收获机行距适应能力的提高。为了提高玉米收获机对玉米植株茎秆粗细不同的适应性，应将摘穗辊间隙优化改进为可调，而且调整摘穗辊工作间隙还能够有效降低玉米果穗与籽粒的损伤率。

3.2 摘穗装置

摘穗装置不仅是割台的关键部件，同时也是玉米收获机的核心部件，其性能直接决定了玉米收获机的收获效率与效果（如会对果穗含杂率、籽粒损失率、果穗破损率造成重要影响）。按结构型式的不同，摘穗装置分为摘穗板与拉茎辊组合式、卧式摘穗辊、立式摘穗辊。摘穗板与拉茎辊组合式的优点是果穗损伤率低、籽粒破碎率小、可靠性高、稳定性强，缺点是果穗含杂率相对较高，因此在后期还需要进行额外的除杂工作。卧式摘穗辊的优点是功率耗用低，对玉米植株茎秆粗细不同有很强的适应性，玉米茎秆受挤压变形程度小、果穗含杂率较低，缺点是果穗损伤率高、籽粒损失率高。立式摘穗辊的优点是果穗损伤率低、籽粒损失率小，缺点是当玉米秸秆较大及茎秆粗细不同的时候，很容易将玉米茎秆拉断，堵塞摘穗装置，且果穗含杂率较高。可见，不论是哪种结构型式的摘穗装置，其优化改进应当从茎秆粗细适应性强、果穗损伤率低、籽粒损失率小、果穗含杂率低等几个方面入手。

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3.3 粉碎还田装置

玉米收获机的秸秆粉碎还田装置主要由定刀、粉碎动刀、壳体、刀辊等部件构成，其中粉碎动刀是最为核心的部件。粉碎动刀常用的类型有直式、锤爪式、弯式3种。锤爪式动刀的优点是强度高、惯性大，有很强的玉米秸秆抓取能力，而且切碎的秸秆长度均匀。弯式动刀的优点是结构简单、刃口锋利，有利于秸秆切碎作业。直式动刀同時具备了直式、锤爪式动刀两者的优点，因此玉米收获机的秸秆粉碎还田装置应优先选择直式动刀。秸秆粉碎还田装置挂接在玉米收获机割台的后下部，质量较大，而且与摘穗台一起升降，因此在对粉碎还田装置进行优化改进时，可以考虑采用两侧挂接与割台固定，利用杠杆原理让秸秆粉碎还田装置将自身质量作用于玉米收获机的割台上，这样既不会对收获机各机构间的运动造成影响，也不会对收获机各个部件的强度造成影响。

4 结语

综上所述，我国玉米种植农艺的多样性决定了玉米机械化收获技术与装备的复杂性与多样性。因此，我国的玉米机械化收获技术与装备应当积极借鉴国外发达国家的先进发展经验，多采用电子信息、智能控制及液压等技术，不断提高玉米联合收获机的适应性与可靠性，促使我国玉米机械化收获装备逐渐向作业环境舒适化、实践操作便捷化、装备控制智能化方向发展。与此同时，还应结合我国各地玉米种植农艺多样化、农艺与农机融合度不高的现实，针对各个地区不同的情况，因地制宜地研究开发适合当地的玉米联合收获装备。例如：内蒙西部、山西、陕西、新疆等地区应对柔性脱粒技术予以重点突破，实现玉米籽粒的直接收获；黄淮海地区由于玉米种植模式复杂多样，应重点研究开发不分行收获技术与装备。

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