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机械加工技术论文范文1
关键词:机械加工;精度;几何形状;工艺系统;误差
一、机械加工精度
1、机械加工精度的含义及内容
加工精度是指零件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值与理想值相符合的程度,而它们之间的偏离程度则称为加工误差。加工精度在数值上通过加工误差的大小来表示。零件的几何参数包括几何形状、尺寸和相互位置三个方面,故加工精度包括:(1)尺寸精度。尺寸精度用来限制加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的范围。(2)几何形状精度。几何形状精度用来限制加工表面宏观几何形状误差,如圆度、圆柱度、平面度、直线度等。(3)相互位置精度。相互位置精度用来限制加工表面与其基准间的相互位置误差,如平行度、垂直度、同轴度、位置度零件各差来表示的要求和允许用专门的符明。
在相同中的各种因对准确和完足产品的工加工方法,的生产条件下所加工出来的一批零件,由于加工素的影响,其尺寸、形状和表面相互位置不会绝全一致,总是存在一定的加工误差。同时,从满作要求的公差范围的前提下,要采取合理的经济以提高机械加工的生产率和经济性。
2、影响加工精度的原始误差
机械加工中,多方面的因素都对工艺系统产生影响,从而造成各种各样的原始误差。这些原始误差,一部分与工艺系统本身的结构状态有关,一部分与切削过程有关。按照这些误差的性质可归纳为以下四个方面:(1)工艺系统的几何误差。工艺系统的几何误差包括加工方法的原理误差,机床的几何误差、调整误差,刀具和夹具的制造误差,工件的装夹误差以及工艺系统磨损所引起的误差。(2)工艺系统受力变形所引起的误差。(3)工艺系统热变形所引起的误差。(4)工件的残余应力引起的误差。
3、机械加工误差的分类
(1)系统误差与随机误差。从误差是否被人们掌握来分,误差可分为系统误差和随机误差(又称偶然误差)。凡是误差的大小和方向均已被掌握的,则为系统误差。系统误差又分为常值系统误差和变值系统误差。常值系统误差的数值是不变的。如机床、夹具、刀具和量具的制造误差都是常值误差。变值系统误差是误差的大小和方向按一定规律变化,可按线性变化,也可按非线性变化。如刀具在正常磨损时,其磨损值与时间成线性正比关系,它是线性变值系统误差;而刀具受热伸长,其伸长量和时间就是非线性变值系统误差。凡是没有被掌握误差规律的,则为随机误差。
(2)静态误差、切削状态误差与动态误差。从误差是否与切削状态有关来分,可分为静态误差与切削状态误差。工艺系统在不切削状态下所出现的误差,通常称为静态误差,如机床的几何精度和传动精度等。工艺系统在切削状态下所出现的误差,通常称为切削状态误差,如机房;在切削时的受力变形和受热变形等。工艺系统在有振动的状态下所出现的误差,称为动态误差。
二、工艺系统的几何误差
1、加工原理误差
加工原理误差是由于采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工所产生的误差。通常,为了获得规定的加工表面,刀具和工件之间必须实现准确的成形运动,机械加工中称为加工原理。理论上应采用理想的加工原理和完全准确的成形运动以获得精确的零件表面。但在实践中,完全精确的加工原理常常很难实现,有时加工效率很低;有时会使机床或刀具的结构极为复杂,制造困难;有时由于结构环节多,造成机床传动中的误差增加,或使机床刚度和制造精度很难保证。因此,采用近似的加工原理以获得较高的加工精度是保证加工质量和提高生产率以及经济性的有效工艺措施。
例如,齿轮滚齿加工用的滚刀有两种原理误差,一是近似造型原理误差,即由于制造上的困难,采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆;二是由于滚刀刀刃数有限,所切出的齿形实际上是一条折线而不是光滑的渐开线,但由此造成的齿形误差远比由滚刀制造和刃磨误差引起的齿形误差小得多,故忽略不计。又如模数铣刀成形铣削齿轮,模数相同而齿数不同的齿轮,齿形参数是不同的。理论上,同一模数,不同齿数的齿轮就要用相应的一把齿形刀具加工。实际上,为精简刀具数量,常用一把模数铣刀加工某一齿数范围的齿轮,也采用了近似刀刃轮廓。
2、机床的几何误差
(1)主轴回转运动误差的概念。机床主轴的回转精度,对工件的加工精度有直接影响。所谓主轴的回转精度是指主轴的实际回转轴线相对其平均回转轴线的漂移。
瞬时速度为零。实际上,由于主轴部件在加工、装配过程中的各种误差和回转时的受力、受热等因素,使主轴在每一瞬时回转轴心线的空间位置处于变动状态,造成轴线漂移,也就是存在着回转误差。超级秘书网
主轴的回转误差可分为三种基本情况:轴向窜动——瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向的轴向运动,如图l(a)所示。径向跳动——瞬时回转轴线始终平行于平均回转轴线方向的径向运动,如图l(b)所示。角度摆动——瞬时回转轴线与平均回转轴线成一倾斜角度,交点位置固定不变的。
(a)轴向窜动;(b)径向跳动;(c)角度摆动动,如图1(c)所示。角度摆动主要影响工件的形状精度,车外圆时,会产生锥形;镗孔时,将使孔呈椭圆形。实际上,主轴工作时,其回转运动误差常常是以上三种基本形式的合成运动造成的。
(2)主轴回转运动误差的影响因素。影响主轴回转精度的主要因素是主轴轴颈的误差、轴承的误差、轴承的间隙、与轴承配合零件的误差及主轴系统的径向不等刚度和热变形等。主轴采用滑动轴承时,主轴轴颈和轴承孔的圆度误差和波度对主轴回转精度有直接影响,但对不同类型的机床其影响的因素也各不相同。
参考文献:
[1]郑渝.机械结构损伤检测方法研究[D];太原理工大学;2004年
机械加工技术论文范文2
所谓的数控技术，简单来讲就是指采用电脑程序控制机器的方法。主要是指通过采用数字信息，按工作人员事先编好的程式对机械加工进行控制。它主要包括：计算机技术、传感检测技术、自动化控制技术、传统及现代的机械制造技术以及网络信息技术。数控技术是一种综合性技术，把数控技术用于机械加工，能够有效地对机械设备进行数字化控制。这主要是运用计算机控制系统进行预先编程，在运行过程中利用计算机辅助软件执行繁琐的数据存储和运算处理，在很大程度上提高了机械加工的精准度与自动化，提高了机械加工的效率。
2数控技术在机械加工机床设备中的作用
2.1数控技术在机械加工中的作用
伴随着现代工业及信息技术的发展，机械加工技术和工艺不断进步，从而推动了机械加工设备的更新换代和机械加工控制系统的更新升级。由于数控技术在机械加工中的应用，出现了数控技术机械设备机壳的毛坯制造。数控气割技术的使用轻易地解决了单间下料等诸多问题，数控气割技术通过保持压缩接触面积的均匀，很好地满足了密封功能的要求。这些使得产品内外环凸凹曲面的加工精度得到提高，实现了毛坯料到成品过程的持续加工。因数控镗铣床编程加工已与机械设备有机结合起来，首先通过预先编程的齿形子程序，然后进行机械加工和结合角度偏置，这能使产品满足生产要求并进行无差异化生产，更好地满足各种精度要求，极大地提高了机械设备加工效率，还能实现生产计算机控制一体化。
2.2数控技术在机床设备中的作用
机床设备是机械加工中的重中之重，因此，在机械加工过程中机床设备的控制技术是非常重要的。为满足现代机械加工业的发展需求，拥有控制系统的机床设备是现代机电一体化的关键。数控技术是现代机床设备的灵魂和核心。通过在机床上使用计算机控制系统，能够对机床的加工过程进行控制，不仅保证了产品的高质量要求，还极大地提高了机床的使用效率与生产效率。它用数字化的代码来表示加工零件的工艺和几何信息，也就是运用计算机编程将刀具与工件间的相对位移以及进给速度编排在计算机控制系统上，由计算机发出控制指令使机床按控制要求运行。无需对机床进行人工参与与调整，只需向计算机控制系统编入新的加工程序，就能改变加工零件，这是数控机床的最大特点。
3数控技术在机械加工机床中的发展趋势
3.1数控技术的性能发展趋势
现如今，我国的数控技术在机械加工领域中得到了广泛的应用，数控技术的作用已不容置疑，它不仅推动了机械加工行业的持可续发展，还提升了我国的综合国力。数控机床的性能正朝着高速高精高效化、柔性化、实时智能化发展。高速高精高效化：随着高速RISC芯片、多CPU控制系统的运用以及机床性能的改善，明显提高了机床的高速高精高效化。柔性化：主要表现在数控技术具有较强的可塑性和较好的可操作性。模块化的设计，能满足生产流程的不同需求。实时智能化：利用实时系统和人工智能相结合实现人类智能行为的模拟，使高科技手段有效运用。
3.2数控技术的功能发展趋势
为解决数控技术发展中面临的多种技术与非技术问题，数控技术在功能上得到了很大的发展，主要表现在用户界面图形化、科学计算可视化、插补和补偿方式多样化以及内装高性能PLC。用户界面图形化：用户界面是使用者和数控系统的对话连接。能够根据客户的知识接受能力和要求，加大对客户界面的开发。用户界面图形化能够实现蓝图编程和快速编程、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放等功能。科学计算可视化：能够高效处理和解释数据，直接使用可视信息如动画、图像等。用于CAD/CAM，如参数自动设定、自动编程、刀具管理数据的动态处理等。插补和补偿方式多样化：有2D+2螺旋插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、极坐标插补等多种插补方式。补偿方式有极坐标插补、螺距和测量系统误差补偿、象限误差补偿、以及相反点计算的刀具半径补偿等。内装高性能PLC：可用高级语言编程或梯形图，提供在线调试和在线帮助功能。用户在车床铣床的标准PLC用户程序基础上修改自己需要的程序，能够建立自己的应用程序。
4数控机床的主要增效途径
目前，我国数控机床的自动化生产设备及生产工艺还存在一定的问题，主要表现在：数控机床生产设备加工切削参数不太合理、与数控机床相关的知识库和工艺数据库缺乏、在自动化的制造中缺乏先进的管理系统。这些问题增加了数控机床加工过程中的准备时间、等待时间和故障调试时间，从而降低了数控机床的生产效率。通过对国内数控机床的现状了解，提出了提高数控机床效率的有效途径。
4.1提高数控机床的自动化程度在数控机床加工过程中，通过柔性生产线，以及柔性制造单元等数控加工技术，逐步提高数控技术的自动化程度。这样可以减少数控机床加工中的准备时间、等待时间和故障调试时间，从而缩减了加工所需要的总时间。由此，在机械加工过程中加工零件的连续性以及自动化程度得到提高，进而提高了数控机床的生产总效率。
4.2逐步优化加工过程通过机械加工生产过程的持续优化实现数控机床的加工，努力改进现有的生产和管理方式、刀具的自动配送、机械设备的管理以及机械零件的制造执行系统等，积极学习国外先进的数控技术水平，逐步优化加工过程。这能有效提高数控机床设备的完整性和开动率，使数控机床得到高效管理和有序运用。
4.3优化加工工艺以及加工设计保证加工零部件的质量以及缩减机械加工的时间，是提高数控机床的加工效率，实现优化数控机床加工工艺的基础。通过使用较为先进的刀具或者性能高的数控机床设备能够完成数控加工机床的模拟仿真秀。运用先进的技术努力优化数控机床加工工艺和加工设计，实现优化控制系统装置。通过提高数控机床的切削效率和主轴的加工效率，能够保证数控机床的加工性能。
5结束语
机械加工技术论文范文3
关键词：双轴加速度传感器，ADXL210E，三维鼠标
一、引言
ADXL210E是美国模拟器件公司生产的含有用多晶硅表面微机械加工技术制作的传感器的两坐标轴加速度计单片集成电路。论文写作，ADXL210E。ADXL210E是一种低成本，低功耗，完整2轴加速度传感器，该电路可以测量诸如振动这样的动态加速度和重力之类的静态加速度，测量范围为±10g。ADXL210E的占空因数输出在没有A/D转换器或胶着逻辑（Gluelogic）的情况下，可通过微处理器直接测量。论文写作，ADXL210E。事实上，器件的占空因数（即脉冲宽度与周期之比值）正比于加速度。论文写作，ADXL210E。ADXL210E常用于两轴倾斜传感器、信息家电、报警和移动探测器及汽车安全等领域。
其性能特点如下：
（1）利用3V～5.25V的单电源工作，电源电流低于0.6mA；
（2）集成了两坐标轴采用多晶硅精细机械加工技术制作的传感器；
（3）经占空因数输出端可直接与低成本的微控制器接口；
（4）加速度计的带宽可由引脚XFILT和引脚YFILT上的电容器（CX、CY）设定；（5）满度测量范围为±10g，在60Hz下的分辨力是2mg；
（6）占空因数周期T2由引脚2上的电阻器RSET设定（T2=RXET（Ω）/125MΩ）。（7）有专门设计的数字输出，通过占空因数滤波或者利用引脚XFILT与引脚YFILT输出，也可提供模拟输出。
二、基本结构与原理
ADXL210E采用尺寸为5mm×5mm×2mm的8引脚LCC型封装，引脚排列如图1所示。各个引脚的功能见表1。
图1 ADXL210E引脚排列图
表1 ADXL210E的引脚功能
机械加工技术论文范文4
【关键词】失效零件；再制造；机械加工
在21世纪人们最关心的话题莫过于保护地球，保护环境，确保社会经济的可持续发展。具有节能环保特色的再制造工程可使废弃资源中还仅存的价值得到最大限度的利用，从而有效的缓解了资源浪费问题，降低废弃产品对环境的破坏，是处理废弃机电产品的有效方法。将那些退役的机械设备进行拆解后，有许多零件因各种因素的影响失去了原有的尺寸及性能，导致其不能再次正常使用。而采用先进的再制造加工技术对那些失去性能的零部件进行有效的再制造，能很好的降低原材料及新备件的损耗，减低了成本的投入，关键时刻还能解决缺乏从国外进口一些必要备件的问题。
1 简述再制造加工
所谓的再制造加工指的就是在几何尺寸以及性能方面对废弃失效的零部件进行恢复和升级的过程。一般情况下，其分为两种方法，机械加工方法和表面工程技术方法。实际上很多失去功效的金属零件都可以采取再制造加工工艺恢复其原有的性能。此外，通过表面工程技术的处理，还可以使这些被处理过的零件性能达到甚至超过新零件的性能。比如：对曲轴进行修复可采取离子热喷技术，由于轴颈耐磨性能得到了提高，因此使得其使用寿命可以超过新轴的寿命；对发动机阀门采取等离子堆修复技术，修复后的使用寿命可达到新品的2倍以上。
2 我国再制造技术的发展现状
自1999年6月，在西安首度发表了“表面工程与再制造技术”的学术论文，国内就提出了“再制造”的概念，距今已有13年了。目前情况下，我国高度重视再制造产业，相关的鼓励政策不断出台，稳步进行再制造示范工作，使得我国的再制造产业在理论与技术等方面取得显著成果。高等院校以及企业对再制造技术的理论及实际技术进行了不断的深入探讨，这就更加促进了再制造技术的发展。
3 满足再制造加工所必须的条件
不是所有的失效废弃零件拆除后都可以进行再制造技工恢复的，其实需要满足一定条件才能进行再制造的。主要表现在以下几个方面：
（1）时代在发展，对环境保护的重视程度越来越重，因此那些失去效力的零件本身就必须符合环保要求，对于那些在环保中就禁止使用的有害物质是绝对不允许再次使用的。因此对于那些在原加工过程中允许使用而在再制造中就可能出现的不允许使用的物质的零件就不允许使用再制造技术。对失效零件进行再制造则需要涉及到多种学科的基础理论，例如：金属材料学、电化学、摩擦学以及焊接学等等，其加工制造技术的专业性非常强，不可能存在一种万能的技术。
（2）再制造所需的成本必须明显低于制造新部件的成本才能使用该技术。进行再制造加工的主要是那些价值较高的核心部件，而对于低值易耗部件一般采取直接更换的方法，而如果出现即使再加工也无法得到该零件的情况时，这时也需要使用再加工来完成对整体的再造。
（3）必须确保对零件进行再制造后的使用寿命能再维持最少一个生命周期，方可进行再制造加工工艺，这样再制造出的产品性能才能保障不低于新品的要求。
（4）必须对将要进行再制造的零件与原件在配合精度、表面粗糙度、硬度及强度刚度等方面进行技术探讨。
4 再制造加工方法的分类与选择
常用的加工方法如图所示：
在选择工艺时要考虑一下几点：（1）工艺对材质的适应性；（2）恢复覆层可修补的厚度；（3）结合的强度；（4）恢复层的耐磨性；（5）对疲劳强度的影响；（6）环保性。
5 机械加工恢复法
5.1 再制造修理尺寸法
对失效件进行再制造后其尺寸达到原设计尺寸的要求，这种方法称之为标准尺寸再制造恢复法。通常利用表面工程处理技术就可以实现。对于原来的设计尺寸不要可以考虑，直接采取切削加工或者别的方法从形状、位置、表面粗糙度和其他技术方面进行恢复使其获得一个新的尺寸，这种方法称之为再制造的修理尺寸。在使用此方法时主要内容就是去除表面层的厚度，首要注意的是在进行再制造后的各种性能能够满足需要。例如一般情况下其减小量低于原尺寸的10%。此法作为国内外最常用的再制造生产方法，其工作量最小，而且操作简单，经济效益好，还可以将零件的使用寿命恢复到原值，特别是针对那些贵重的零件其意义非凡。
5.2 钳工再制造恢复法
这种方法既是一种独立的恢复手段，也可作为其他再造法，同时此法也是恢复零件中最基本、最广泛应用、最主要的工艺方法。
5.3 镶加零件法
针对于那些相互配合的零件出现磨损后，通常可以在结构和强度都允许的条件下通过镶加一个新的零件来对磨损和修复去掉的部分进行补偿，从而将愿配合精度进行修复，此法就是镶加零件法。
5.4 换位法
对于在使用过程中出现一边磨损较严重，而对称的一边相对磨损较小的，可以在结构允许且不具备彻底对零件进行修复的条件下，可以考虑将未磨损的一边换个方向安装继续使用，此法就是换位法。
6 结束语
除了以上叙述的方法之外，还有局部更换法，塑性变形法等都是比较良好的再制造方法，无论是哪一种机械加工恢复法，其最主要的原则是相同都是确保恢复后的零件能够满足零件性能及产品质量要求，确保再制造出来的产品能够保障使用寿命在一个周期以上。
参考文献：
[1]邵泽锋.失效零件再制造加工技术[J].河南科技，2010（20）.
机械加工技术论文范文5
关键词：机械制造 绿色制造 绿色设计 绿色产品
引 言
机械制造业作为我国经济发展的支柱和核心产业，其行业发展对我国国民经济及社会的发展都发挥着重要的推动作用。但是，在推动经济发展的同时，也造成了环境的污染和破坏。在20世纪，人类社会生产力以前所未有的速度迅猛发展，与此同时，地球的生态环境也在以前所未有的速度急剧恶化。物质文明的发展所带来的损害，令人们反省过去漠视环境的保护的后果，从宏观到微观，环境保护意识已经渗透到人类生产、生活、生存的方方面面。此外，随着人类社会的发展和进步， 经济、资源、市场、政治及军事等方面的激烈竞争，使得人们对自然资源的利用极尽所能。人们在越来越充分地利用自然的同时，其实也给人类生命和财产的安全， 生产、生活必不可少的自然资源，造成了越来越多而且越来越严重的隐患。近年来，运输工具与机械设备（如汽车、飞机、列车、船舶等）日益向大型、重载和高速方面发展，消耗与使用了大量的原材料与能源。
在此背景下，绿色理念正是为了防范制造业发展所带来的负面影响而全面实施的新的发展战略理念。在绿色理念的贯穿下，开发及应用机械制造技术成为机械制造行业贯彻可持续发展战略的必由之路。已经颁布实施的ISO9000 系列国际质量标准和ISO14000 国际环保标准为制造业提出了一个新的课题，就是快速实现制造的绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程（绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理）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，同时原材料和能源的利用效率能达到最高。制造实质上是人类社会可持续发展战略在现代制造业的体现，也是未来制造业自动化系统必须考虑的重要问题。
一、绿色制造的国内外发展现状
（一）国外发展
绿色制造相关内容最早可追溯到20世纪30年代，但直到1996年才由美国制造工程师学会（SME）在其发表的关于绿色制造的专门蓝皮书中比较系统地提出绿色制造的概念、内涵和基本内容。1998年SME 在国际互联网上发表了绿色制造的发展趋势的网上主题报告，对绿色制造的重要性和相关问题作了进一步的介绍。
近年来，西方国家绿色制造及其相关问题的研究相当活跃，尤其是在美国、加拿大、德国等发达国家。在美国，包括国家重点实验室和国家研究中心，以及著名的麻省理工学院和加州大学，绿色制造研究规模庞大。卡奈基梅隆大学的绿色设计研究所从事绿色设计、管理、制造、法规制定等的研究和教育工作， 并与政府、企业、基金会等广泛合作。加州大学伯克利分校不仅设立了关于环境意识设计和制造的研究机构，而且还在国际互联网上建立了可系统查询的绿色制造专门网页。许多企业也进行了大量研究。1996年在美国SME 学会召开的绿色制造研究圆桌会议上，来自企业界的代表占大多数。美国AT&T公司还在企业技术学报上发表了许多有关绿色制造的研究论文。美国国家科学基金会也对绿色制造研究高度重视。如美国国家科学基金会1999年资助课题报告会所资助的与绿色制造相关的研究课题多达十余项。加拿大Windsor 大学建立了环境意识设计和制造实验室（ ECDM Lab）和基于网上信息库，出版《国际环境意识设计与制造杂志》，对环境意识制造中的环境性设计、生命周期分析等进行了深入研究。在欧洲，国际生产工程学会CIRP 近几年每年均有许多论文对绿色制造相关问题进行研究。英国可持续中心（The Center for Sustainable Design） 对生态设计、可持续性产品设计等进行了集中研究，并出版《可持续生产设计杂志》。总之，绿色制造的研究己在全世界迅速展开。特别是近年来国际标准化组织ISO的环境管理体系ISO14000系列标准，大大推动了绿色制造的迅速发展。
（二）国内发展
目前，我国的机械制造业大多采用的还是高投入的粗放型发展模式，资源和能源消耗大，效率低，“三废”排放量大，环境污染严重。在各类产品的加工过程中，所产生的各类污染物相当惊人。另外，传统制造业一般是纯粹从经济效益的角度去实施制造过程的，在设计产品时着力考虑产品的功能与品质，制造产品时片面追求高效益和低成本，注重的是如何以最低的成本高效率地产出产品，加上不断涌现的新颖高效的先进制造技术，推动了制造业的快速发展，产品更新换代周期不断缩短，加速了材料的消耗和工艺装备的淘汰；同时也产生了更多的废弃物，从而使人类赖以生存的环境不堪重负，严重制约了社会经济及人类文明的可持续发展。
我国近年来在绿色制造及相关领域也进行了大量的研究。国家自然科学基金和国家863 计划/ CIMS 主题均支持了一定数量的绿色制造研究课题，并己取得了一定研究成果。国内一些高校和科研机构对绿色制造的理论体系、专题技术等进行了大量的研究。1996 年成立了国家环保总局华夏环境管理体系审核中心， 专门负责IS014000 系列标准在我国的实施。ISO14000 环境管理体系标准己引起了我国众多企业的高度重视，至今己有包括厦门ABB 开关有限公司、青岛海尔电冰箱股份有限公司等多家企业获得ISO14000 标准认证。
二、 绿色设计
研究表明，产品性能70%～80%是在设计阶段形成的，而设计本身的成本，仅为产品总成本的10%。产品的设计阶段造成的对生态环境的破坏程度，远远大于由设计过程本身所造成的对生态环境的破坏。因此只有在设计的初期阶段，按照绿色产品的特点规划、设计产品、即进行绿色设计，才能保证产品最终的“绿色”。因此，要想从根本上解决问题，只有从设计阶段着手，才能最终实现从粗放型向集约型的发展模式转变，实现国民经济持续、健康、稳定发展。
在传统设计过程中，设计人员主要是根据产品的性能、品质和成本要求等指标进行设计，对产品的维护性、拆卸性、回收性、淘汰废弃产品的处理及处置，以及对生态环境考虑得较少，甚至根本就不考虑。这样生产出来得产品，会影响人类的生活品质和生态环境，造成资源和能源的大量浪费，影响其发展的持续性。
绿色设计是这样一种设计，即在产品的整个寿命周期内（ 设计、制造、运输、销售、使用或消费、废弃处理），着重考虑产品的环境属性（自然资源的利用、对环境和人的影响、可拆卸性、可回收性、可重复利用性等），并将其作为设计目标， 在满足环境目标要求的同时，并行地考虑并保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等。简言之，绿色设计是指以高效利用资源和能源获得绿色产品为目的的设计。
绿色设计是绿色制造中的关键技术，绿色设计的一个重要趋势就是与并行工程结合， 形成一种新的产品设计和开发模式——绿色并行工程。绿色并行工程又称为绿色并行设计， 是现代绿色产品设计和开发的新模式。它是一个系统方法，以集成的、并行的方式设计产品及其生命周期全过程，力求使产品开发人员在设计开始就考虑到产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素， 如质量、成本、用户要求、环境影响、资源消耗状况等。
绿色产品设计，主要涉及以下方面的内容：
（1）环境保护。主要考虑产品生命周期内对环境所产生的影响。
（2）工作条件。在产品的设计阶段考虑产品在制造、使用和废弃/回收再生过程中诸如噪音、振动、热、化学物质以及点辐射等对人的健康的损害。
（3）资源优化。不仅研究在制造过程中物资和能量的有效利用，还要研究在销售、使用和废弃/回收再生过程中物资和能量的有效利用。
（4）产品成本。在产品成本核算的过程中，不仅要考虑设计、制造和销售成本的核算，还有考虑包括使用和废弃/回收再生过程中用户和社会所承担的成本。
三、绿色制造流程
（一） 绿色制造工艺技术
绿色制造工艺技术是以传统工艺技术为基础，并结合环境科学、材料科学、能源科学、控制技术等新技术的先进制造工艺技术。从节约资源的工艺技术方面来说， 在机械加工中， 绿色制造工艺技术主要应用在少无切屑加工技术、干式加工技术、新型特种加工技术3个方面。
1、干式加工
干切削加工方法有很多种，如干车削、干铣削、干钻削、干式螺纹加工、干式齿轮加工等。干式加工就是在加工过程中不用冷却液的加工工艺。这种工艺方法从原理上讲并不新。且已在生产中有较长时间的应用（如铸铁的干铣削等），但其内涵却与以往有很大不同。因为这里的干式加工已不仅局限于铸铁材料的加工。而是力图在所有材料加工及所有加工方法中均采用干式加工。就目
前来看，干式加工范围还较为有限，但其研究和应用已成为加工领域的一个新热点。近年来.美国在制造业广泛采用了干式加工。在欧洲已有一半的企业采用了干切削加工技术，尤其在德国，应用更为广泛。准干式加工或最少切削液切削加工是一种介于湿式加工与干式加工之间的加工技术。准干式加工是将压缩空气和少量切削液混合气化后喷射到加工区，对刀具与工件之间进行的加工部位进行。它所使用的切削液很少，约占湿加工的六万分之一，但其效果却十分明显。它弥补了完全干式加工应用范围的局限性和完全湿式加工的诸多不足，结合了两者的优点.既满足了加工的要求，又使与切削液有关的费用降至最低.并可取得与完全干式加工相同的效果。准干式切削技术只要使用适当，刀具、工件和切削必然是干燥的，因而可避免切削液的处理过程。
2、刀具技术
干式加工对刀具材料要求很高，它要求材料要具有很高的红硬性和热韧性，良好的耐磨性耐热冲击和抗粘结性，现在立方氮化硼、聚晶金刚石、超细晶粒硬质合金等超硬材料已经广泛应用于干切削。经研究表明，高速钢和硬质合金经过PVD涂层处理后也可以用于干切削。在对刀具的几何参数和结构设计时。要满足干切削对断屑和排屑的要求。对韧性材料的加工来说，断屑是很关键的，目前车刀三维曲面断屑槽方面的设计制造技术已经比较成熟，可针对不同的工件材料和切削用量很快设计出相应的断屑槽结构与尺寸，并能大大提高切屑折断能力和对切屑流动方向的控制能力。
3、机床技术
干式加工在切削区域会产生大量的切削热，如果不及时散热，会使机床受热不均而产生热变形，这个热变形就成为影响工件加工精度的一个重要因素。因此机床应配置循环冷却系统，带走切削热量，并在结构上有良好的隔热措施。实验表明，干式切削理想的条件应该是在高速切削条件下进行.这样可以减少传到工件、刀具和机床上的热量。干切削时产生的切屑是干燥的。这样可以尽可能地将干切削机床设计成立轴和倾斜式床身。工作台上的倾斜盖板用绝热材料制成.在机床上配置过滤系统排出灰尘.对机床主要部位进行隔离。
（二）实现绿色机械加工的主要途径
1、 网络化
制造的网络化， 特别是基于Internet/ Intranet 的制造已成为重要的发展趋势。作为机械制造重要基础的绿色机械加工也需要大力推进网络化。通过企业局域网将各个分散的加工中心、数控设备等联接起来， 可便于机械加工控制中心对整个加工进程进行总体监控， 同时还可与企业中的工程设计系统、管理信息系统等各子系统实现集成， 便于优化决策。
2、 信息化
绿色机械加工的追求目标是实现整体最优化加工， 即从系统的观点出发， 全面考虑企业和整个社会的综合成本， 综合分析不同的材料、零部件、设备等加工因素， 优化选择冷却方式、冷却介质及用量、加工参数等， 确定最合理的加工方案， 以实现加工时间少、生产效益高、环境污染小、综合成本低的目标。信息化是实施绿色机械加工的关键要素及有效手段。为实现整体最优化加工， 需要建立加工设备、切削刀具、切削液、切削用量、工件材料、环境、能源等相关资料的机械加工数据库， 采用有限元法、神经网络、人工智能等先进技术对各种绿色机械加工方法（ 如高速切削、干切削、硬切削、MQL 等） 进行建模、仿真、虚拟加工和决策， 并通过Intranet 与企业的其它数据库系统互联共享， 实现并行设计与生产。
3、柔性化
现代生产方式已由大批量、单一品种生产逐渐转变为小批量、多品种生产， 要求生产企业能够根据市场变化作出敏捷反应， 快速适应市场需求。绿色机械加工的柔性包括机器柔性、工艺柔性、运行柔性和扩展柔性。加工系统应能实现快速重构， 对新产品开发及产品更新换代具有快速响应能力， 以最小成本和最短时间适应加工任务及环境的变化。
四、绿色产品
（一） 绿色产品的定义及特征
根据绿色设计的要求， 最终产品应该是绿色产品。绿色产品则是指在具有特定功能的前提下，对环境（包括其中的动、植物）和人体健康不造成危害的产品。例如，作为绿色产品的绿色汽车应该满足以下条件：
（1） 在车型开发之前应该建立基于环境因素的设计规范，以保证制造装配过程、产品的运输销售过程、消费者使用过程、回收再生过程都不会引起的环境问题。
（2） 在生产制造过程中不得对环境产生损害，包括噪声、振动、热、化学物质、电辐射等等。
（3） 汽车的能耗要低，效率要高，对环境影响要少。
（4） 汽车报废时要能够方便地拆卸和回收。
（二）基于生命周期视角的绿色产品开发过程分析
首先，开发过程要对生命周期内的产品有清晰的决策目标。在传统的产品开发中，开发目标主要集中于最终产品和制造过程中的质量Q、成本C、时间T，使开发出的产品质量尽可能高，成本尽可能低，制造时间尽可能短。绿
色产品开发的目标则在此基础上有所扩展，即除了质量、成本、时间这3项外，还重视环保方面的因素，这方面包括两个目标：资源消耗R和污染排放P。绿色产品开发中要考虑使产品在制造、使用过程中的资源消耗和污染排放最小化。资源消耗主要包括：原材料消耗、能源消耗、制造中的物料消耗、包装消耗、运输中的能源消耗、使用中的能源消耗等。污染排放则包括：废弃物、废水、废气、粉尘排放、噪声干扰等。这5个目标应该作为绿色产品开发过程中创意筛选、方案选择、工艺设计以及每一个决策环节所要考虑的因素和追求的目标，并作为产品开发人员思考的主线与原则。
其次，在绿色产品开发中最好采用并行工程（CE.Concurrent Engineering）的开发模式。并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化工作模式。我们知道，新产品开发必须经过一系列阶段，包括创意来源——方案遴选——概念与产品测试——试产——正式投放市场。长期以来的一种模式是各个阶段呈顺序或串行方式进行，这种开发模式的缺陷是设计阶段无法预见或考察后续制造过程中可能出现的问题，导致设计与制造脱节”1。而在并行工程的模式下产品开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期（从概念形成到产品报废）内各阶段的因素（如功能、制造、装配、质量、成本、能耗、环保等），并强调各部门的协同工作，综合考虑各相关因素的影响，使后续环节中可能出现的问题在设计的早期阶段就被发现，以避免或减少那些导致方案运行到后期不得不返工的设计错误。它要求绿色企业必须关注其产品生命周期的各个阶段，主要包括产品设计、制造和回收，并对每一过程进行优化。运用并行工程进行绿色产品开发不仅能缩短研发周期、减少研发及制造费用，还能充分考虑产品全生命周期内的各项因素，从而提高产品的质量、绿色度，更好地满足顾客需求，增强产品的竞争能力。可见。并行工程理念本身也包含了绿色产品开发所要求的对产品全生命周期因素的考虑，绿色产品开发对应用并行工程模式具有较强的契合度和需求度。
绿色产品的开发尤其要考虑其生命周期内的资源消耗和污染排放。为了达到减少资源消耗和污染排放这两个环保目标，必须在开发阶段进行产
品生命周期内的分析和设计。这种分析的工具就是生命周期评估（LCA，Life Cycle Assessment）。IS014040环境管理TC 207 SC5将其定义为：汇总和评估一个产品（或服务）体系在其整个生命周期内的所有投入及产出对环境造成的直接的和潜在的影响的方法。生命周期评估包括以下4个阶段：①目的与范围确定（Goal and Scope Definition）。将生命周期评估研究的目的及
范围予以清楚地确定，使其与预期的应用相一致；②清单分析（Inventory Analysis）。编制一份与所研究的产品系统有关的投入产出清单，包含资料搜集及运算，以便量化一个产品系统的相关投入与产出，这些投入与产出包括资源的使用及对空气、水体及土地的污染排放等；③影响评估（Impact Assessment）。采用生命周期清单分析的结果，来评估与这些投入产出相关的潜在环境影响；④解释说明（Interpretation）。将清单分析及影响评估所发现的与研究目的有关的结果合并在一起，形成结论与建议。生命周期评估要对生命周期内的每个阶段进行评估，其评估结果又对每个阶段具有指导意义。它不仅能显示当前产品的状况，还能提供未来开发方案的改进方向。因此生命周期分析应该持续地进行，而不是只在一个产品开发项目里进行。在产品生命周期分析的基础上，结合企业的战略对产品进行生命周期的设计，主要包括：绿色材料设计、绿色工艺设计、绿色包装设计、回收处理设计、面向产品使用的设计哺]。其中每一个技术方案的确定都应该以生命周期评估的结果为基础，同时结合企业的产品战略，制定出当前采取的方案和未来改进的方向。例如，企业当前的产品在市场上占据领先地位，而且尚未面临政策性限制和市场壁垒等环保压力，那么近期的开发方案可以优先考虑降低成本、提高质量、增加柔性等方面，根据生命周期评估的绿色改进方向确定未来一段时间内提升产品绿色性的方案。再如，产品处于市场追随者地位的企业，在近期的开发方案上应该大幅度提高产品的绿色性，开发出差异化产品，从而提高产品竞争力，抢占市场份额，在短期内可以允许成本提高等其它因素的影响，在未来的改进方案中再解决这些问题。
五、结语
随着人类对环境污染问题的重视度的提高，机械制造企业需转换产业运行方式。现代机械制造业应实施可持续发展的发展模式，从而适应全球化经济的发展要求。在技术领域中，随着绿色理念的渗入及技术的进步，绿色制造技术的进步对社会和经济具有重大的意义。因此，我国的机械制造业应抓住发展机遇，把握现代机械制造技术的发展动向，使我国的机械制造业得到持续稳定的进步与发展。■
参考文献
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[2] 宋小欣.基于绿色制造的机械加工生产模式的研究[J].机械，2004（S1）.
[3] 刘飞，李聪波.基于产品生命周期主线的绿色制造技术内涵及技术体系框架[J].机械工程学报，2009，45（12）：115-120.
机械加工技术论文范文6
论文摘要:对机械加工生产线在节拍时间、柔性化进展、加工精度、综合自动化程度、可靠性和利用率等方面的进步和发展进行了阐述。并对其未来发展趋势进行了分析、展望。
从二十世纪20年代开始，随着汽车、滚动轴承、小型电动机和缝纫机等工业发展，机械加工制造中开始出现自动线，最早出现的是组合机床自动线。机械加工制造业中有铸造、锻造、冲压、热处理、焊接、切削加工和机械装配等自动线，也有包括不同性质的工序，如毛坯制造、加工、装配、检验和包装等的综合自动线。
采用自动线进行生产的产品应有足够大的产量；产品设计和工艺应先进、稳定、可靠，并在较长时间内保持基本不变。在大批、大量生产中采用自动线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，缩减生产占地面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。
一、机械加工生产线的发展状况
在汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域，组合机床生产线仍是大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产加工的关键装备，也是不可替代的主要加工设备。现针对组合机床生产线来说明一下国内机械加工生产线的发展情况。
现代组合机床生产线作为机电一体化产品，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械组件等技术的综合反映。我国传统的组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，近年来随着数控技术、电子技术、计算机技术等的发展，组合机床的机械结构和控制系统也发生了翻天覆地的变化。
1.节拍时间进一步缩短。早期的生产线要实现短的节拍，往往要采用并列的双工位或设置双线的办法。现在主要是通过缩短基本时间和辅助时间来实现的。缩短基本时间的主要途径是采用新的刀具材料和新颖刀具，以通过提高切削速度和进给速度来缩短基本时间。缩短辅助时间主要是缩短包括工件输送、加工模块快速引进以及加工模块由快进转换为工进后至刀具切入工件所花的时间。目前，随行夹具高速输送装置常用的有电液比例阀控制的或摆线驱动的输送装置。
2.柔性化进展迅速。数控组合机床的出现，不仅完全改变了过去那种由继电器电路组成的组合机床的控制系统，而且也使组合机床机械结构乃至通用部件标准发生了或正在发生着巨大的变化。传统意义上的组合机床刚性自动线和生产线，也具有了一定的柔性。由数控加工模块组成的柔性组合机床和柔性自动线，可通过应用和改变数控程序来实现自动换刀、自动更换多轴箱和改变加工行程、工作循环、切削参数以及加工位置等，以适应变型品种的加工。
单坐标加工模块由数控滑台和主轴部件（或多轴箱，包括可换多轴箱）组成。双坐标加工模块由数控十字滑台和主轴部件组成，例如数控双坐标铣削模块。
多轴加工模块是又一种重要模块，主要用于加工箱体和盘类工件的柔性组合机床和柔性自动线。这类模块有多种不同的结构形式，但基本上可分为自动换箱式多轴加工模块、转塔式多轴加工模块和回转工作台式多轴加工模块。自动换箱式模块由于可在专门设置的多轴箱库中储存较多的多轴箱，故可用来加工较多不同品种的工件。而转塔式和回转工作台式多轴加工模块，由于在转塔头和回转工作台上允许装的多轴箱数量有限，所以这种加工模块只能实现有限品种的加工。
除上述各种CNC加工模块外，机器人和伺服驱动的夹具也是柔性组合机床和柔性自动线的重要部件。特别在柔性自动线上，目前已较普遍地采用龙门式空架机器人进行工件的自动上下料，用于工件的转位或翻转。为搬运不同的工件，可在自动线旁设置手爪库，以实现手爪的自动更换。夹具配备伺服驱动装置，以适应工件族内不同工件的自动夹紧。
3.加工精度日益提高。为了满足用户对工件加工精度的高要求，除了进一步提高主轴部件、镗杆、夹具（包括镗模）的精度，采用新的专用刀具，优化切削工艺过程，采用刀具尺寸测量控制系统和控制机床及工件的热变形等一系列措施外，目前，空心工具锥柄（HSK）和过程统计质量控制（SPC）的应用已成为自动线提高和监控加工精度的新的重要技术手段。空心工具锥柄是一种采用径向（锥面）和轴向（端面）双向定位的新颖工具，其优点是具有较高的抗弯刚度、扭转刚度和很高的重复精度。SPC是基于工序能力的用于监控工件加工质量的一种方法。目前，在自动线上这种质量保证系统愈来愈多地被用来对整个生产过程中的加工质量进行连续监控。
4.可靠性和利用率不断改善和提高。为提高加工过程的可靠性、利用率和工件的加工质量，采用过程监控，对其各组成设备的功能、加工过程和工件加工质量进行监控，以便快速识别故障、快速进行故障诊断和早期预报加工偏差，使操作人员和维修人员能及时地进行干预，以缩短设备调试周期、减少设备停机时间和避免加工质量偏差。
故障诊断技术中的基于知识的故障诊断技术，可对自动线运行中产生的所有故障进行诊断（而不是局限于诊断最常出现的故障），确定故障部位及其原因，这为迅速排除故障赢得了时间，从而显著地缩短自动线的调试时间和停机时间。
当前，自动线的控制技术已由集中控制方式转向分散控制方式。根据对这种新的控制模式的研究表明，采用分散控制系统要比采用集中控制系统可节省费用。这主要是由于分散控制系统可减少电缆敷设费用（采用总线系统）、减少电气保养维修费（由于提高了透明度）、省去控制柜台架（分散控制系统的控制柜直接设置在自动线的加工工位上）和无需设置集中冷却装置等。此外，这种分散控制系统由于总体配置简单，有利于加快自动线的投入运行，并由于一目了然的结构配置，在产生故障时很容易确定故障的部位。最后，分散控制系统的模块化和标准化也有利于降低成本和提高透明度。
二、机械加工生产线的发展趋势
随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床生产线，因此，组合机床生产线的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。
