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关键词:游丝;手表;热处理;轧制;3J53
中图分类号:TG15文献标识码: A 文章编号:
游丝是一种很细的弹簧。通常以钢作为材质,盘绕在摆轮周围。游丝有效长度的变化决定了摆轮的惯性力矩与振幅周期。用金属细丝经冷轧、绕丝、定形而成的阿基米德螺旋状盘簧,是一种能产生反作用力矩的弹性元件。游丝按用途可分为测量游丝和接触游丝,测量游丝用于钟表与摆轮组成振动系统,获得一定的振动周期,以达到精确计时的目的。接触游丝则常用于百分表和千分表等仪表机构,其作用是使齿轮在传动时始终保持单向啮合,消除齿轮侧隙可能产生的传动空程。
手表的质量好坏关键是手表走时的稳定性,其稳定性主要取决于手表的核心部件---游丝,因此游丝的生产至关重要,我们在生产中应抓住以下几点:
1.原材料的要求
游丝的原材料是3J53,他是一种恒弹性合金材料,其化学成分见表1.
表1
其材料是从钢厂直接采购,因此需要彼此合作,对冶炼有特殊要求,首先使用真空炉冶炼,再用电渣炉重熔,然后用真空自耗炉重熔,这样可使合金中的氧化物、硫化物和氮化物夹杂量大大减少,这样做虽然材料成本高些,但就游丝整体生产而言,其材料成本占游丝的生产成本很小,因此材料一定要用好的。
2.原料的入厂检验
3J53原料是以Φ0.8盘圆丝料进厂,进厂后严格检查表面,应无裂纹、耳子、严重的凹痕、鳞屑、毛刺、裂边存在。同时取样做抗拉强度实验,抗拉强度一般在140kg/mm2以上为合格。
3. 固熔处理
工艺为1000~1050℃下6~7分钟,本厂固熔炉是盐浴炉,冷却液是盐水。固熔后的抗拉强度为70kg/mm2,做固熔处理有三个目的,一是熔解组织中的化合物,使其回熔到晶体中去并固定在晶体中;二是通过处理将原拉拔过程中造成的金属组织中的微裂纹进行修复,使其组织结构均匀;三是软化,为拉丝做好准备。
4. 拉丝处理
拉拔丝主要是改变丝径,但只是这样认为就是错误的,会误导操作者以最大形变量进行拉拔,往往为了提高速度认为拉不断就行,熟不知这样做是对材料的最大破坏,导致晶格破碎,位错交割过量,出现微裂纹,以至于最终游丝质量不稳定。卷进角离散度大,给切外端合档造成困难,因此我们不主张拉拔丝工序进行计件工资。
根据我们多年来的生产经验,我们认为拉拔丝的断面收缩率应该在9~11%为宜,这样虽然拉拔道次增加,成本增加,但是游丝的质量大大的提高,等时性明显提高。
5.轧制处理
拉丝后进行轧制压扁,此工序除了要求尺寸达到要求,更重要的是丝面的平行。轧辊的调整,要将两个轧辊调平行,因为轧扁后的尺寸较小,所以不宜调整。我们用了一个最简单且实用的方法解决了这个问题,既将两根丝材同时轧入轧辊中,调整两边下压量使轧辊平行,如图1。单丝调整容易出现楔字形,丝材不饱满,双丝调整可保证丝面平行,材料饱满。
图1:单丝调整双丝调整
6. 定型处理
定型顾名思义是固定形状,通过加热使形状完全符合阿基米德螺线,定型制度的确定是保证游丝质量的重要因素,我们认为低温长时间定型是可取的。因为低温可以提高游丝的刚性,刚性好的游丝对手表的六面走时有好处。另外,有许多人用定型温度来调整卷进角,我们认为是不对的,因为那样高温时就有可能破坏游丝的刚性,虽然游丝能用,但会使手表的等时性变差。因此我们的原则是在保证固定形状的条件下,最大限度的调低温度,以保证游丝的刚性,而调整卷进角大小的问题尽可能的不要在定型工序调整,前几道工序做好了就会保证。我们经过多年的时间和探讨,定型条件为740℃下40分钟,高温取出后风冷至常温。
7. 内桩的选择
内桩是游丝和摆轮的连接体,内桩的形状及加工精度对摆轮系统有一定的影响,通常内桩是圆内桩和三角桩。圆内桩因其装丝复杂,稳定性差等原因已不被使用,三角桩克提高生产效率,降低了对工人技术熟练程度要求。同时改善了手表的位差和等时性。但是因三角桩的加工精度要求很高,形状复杂,一般设备达不到要求,现今国内中低端手表使用的三角状加工设备全部是80年代从瑞士引进的特制T3自动车床,直到如今国产的自动车床也无法达到可以生产三角桩的能力,因此三角桩本身应有的优点显示不出来。直至近几年四角桩的出现使这一问题得到了解决,如图2,它使得游丝装配简单,平度好,由于采用焊接所以牢固度高,有效直径小所以稳定性强,四角桩不仅具有三角桩的优点更重要的是它的平衡性特别好,而且加工难度低,精度相对低,只要同轴度好,四瓣均匀就可以达到要求。
8. 结论
游丝是手表的心脏,他的质量决定手表的走时准确性,经过多年的总结,我们认为原料成分的准确及冶炼工艺的稳定不可从简,冷加工阶段要科学的拉拔,不能以拉不断为制造标准,该工序不可以计件工资,轧制工序要调平行上下轧辊使轧出的丝上下面平行,丝材饱满。定型温度采用较低的温度,保证游丝的刚性,切不可用定型温度来调整卷进角。四角桩因其独特的优点将取代圆内桩、三角桩。
参考文献:
英文名称:China Metal Forming Equipment & Manufacturing Technology
主管单位:
主办单位:中国机床工具工业协会;济南铸造锻压机械研究所
出版周期:双月刊
出版地址:山东省济南市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1672-0121
国内刊号:37-1392/TG
邮发代号:24-7
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1966
期刊收录:
核心期刊:
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
联系方式
期刊简介
《锻压装备与制造技术》(双月刊)创刊于1966年,由中国机床工具工业协会与济南铸造锻压机械研究所共同主办,中央级期刊,是我国锻压行业科技成果、产品信息交流的重要园地。1981年以来曾多次荣获机械工业部优秀科技成果奖;1992年荣获机械电子工业部优秀科技期刊一等奖;国家科技期刊二等奖;历届山东省科技期刊质量等级优秀级期刊;历届华东地区优秀期刊。
摘 要:迅猛发展的制造业,一方面推动经济的增长,另一方面也导致了多种问题,比如,资源渐渐枯竭,地球环境也加速恶化等。相比传统的制造业而言,绿色制造更现代化,这种制造模式综合制造业对自然环境的影响以及对资源的利用效率,绿色制造的目标是要保证产品的设计、制造、运输、使用等过程,能有最高的资源利用率,同时对环境的影响最小。绿色制造技术的基础是绿色制造工艺技术,因此,在机械制造业中,要不断应用绿色制造工艺技术,利用有限的资源创造最大的价值。
关键词:机械制造;绿色制造技术;应用
一、绿色制造技术的含义和分类
绿色制造技术是指要保证产品的功能、质量和成本,综合考虑环境影响和资源利用效率的现代制造模式。是在传统的技术基础上发展演变而来的,结合了材料科学、控制技术、表面技术等。根据这种制造模式的目标可以将绿色制造技术划分为三种类型:节约资源型、节省能源型以及环保型。
一是节约资源型技术。该技术是以节约资源为主,指的是在生产过程中对工艺系统组成进行简化以致节省原材料消耗。实现这种技术可以从两个方面着手,一个是设计,即利用减少零件的数量、减轻零件的重量、优化设计等方法将原材料的利用率达到最大。另一个是工艺,即利用优化毛坯制造技术、少无切屑加工技术、优化下料技术、新型特种加工技术等众多方法将材料的消耗减少。
二是节省能源型技术。该技术指的是在机械制造的生产过程中,着重降低能量损耗。截至目前,主要采用减磨、降耗或采用低能耗工艺等方法。
三是环保型工艺技术。该技术是指采用一定的技术,尽可能减少生产过程中产生的各种废液、废渣、废气等污染物,尽量减少对环境和操作者的影响以及危害。针对这种技术,目前常用的方法是在工艺设计阶段进行控制,增加末端治理技术,积极预防污染的产生。
全球的不可再生资源越来越多的被人们利用,给人们的生存和生产都带来很大的影响,甚至阻碍其发展,因此,基于可持续发展的战略,在机械制造中采用绿色制造技术显得必不可少。
二、绿色制造技术在机械制造中的应用
绿色制造技术在机械制造中进行应用的过程主要有以下几个阶段。
(一)绿色材料选择
材料是进行设计的第一步。人们在产品设计中进行材料的选择时,很多时候主要考虑材料的各种性能和作用,常常忽略其对环境的影响,因此在制造和使用产品的过程中也对环境造成了极大的危害。另外,由于对材料的回收以及循环利用考虑较少,很多产品成为废品之后回收利用率都比较低,这也造成了极大的资源浪费。因此,进行产品设计的第一部就是要考虑选择什么样的材料,怎样选择材料。
要改进传统技术的材料选择问题,一个重要方面就是利用绿色材料。即在选择材料时要以满足设计性能为基础,其次要尽量在选择加工中无污染或污染较少并且易于回收的材料,减轻对环境的压力。随着环境的不断恶化以及人们的环保意识不断增强,在选择材料时这个要求也越来越突出。
(二)绿色设计
设计过程只机械制造的关键。传统的设计方法大多是为产品的功能进行设计,对于资源的再生、利用、环境的影响都考虑得比较少。而绿色设计的关键是为生产而设计以及为环境而设计,这两者紧密相连,综合产品的可行性以及回收特性。在绿色设计中,主要有以下几个方面需要考虑。
(1)产品简化
一种产品结构越复杂,其生产工艺、产品的运输以及管理都会变得更加复杂,同时还会造成生产、材料等多方面的浪费。因此在进行产品设计时,对于起装饰作用的部件应该尽量简化,尽可能使用多功能部件将产品结构进行简化,一方面节省原材料,另一方面减少浪费以及环境污染。
(2)采用工艺方法
在设计时应尽量避免会产生危害作用和物质的方法,比如传统的镀层或涂覆层的金属难于处理,在燃烧时其中的高分子材料会产生有毒气体,严重污染环境等。鉴于以上考虑,在绿色设计中,需要考虑到在废弃后产品零件带来的难以处理的工艺问题,以此减少工艺设计对环境的影响以及对材料的浪费。
(3)产品的可拆卸性
在进行产品设计时,保证零件易于装配是一个考虑的方面,另外也要考虑到部件的可拆卸性,若产品的拆卸性不好,则有可能造成部件的拆卸费用比部件的回收价值大,使回收得不偿失等问题。因此,在设计过程中可以选择连接与分离都方便的方式,比如用嵌接结构替代焊接结构等,目的是为了保证要求重复使用或回收的零件在拆卸过程中能安全分离。
(4)回收利用设计
回收再利用的核心就是要做到原材料的循环以及零部件的再利用。一般的废弃产品回收处理有几个层次:整台产品进行整修翻新后的重复使用;零部件进行整修翻新后的重复使用;将材料回炉进行重新熔炼后的重复使用。对于一些无法利用的或者被掩埋的或者被焚烧的材料都属于资源浪费,这些都是可以回收重复利用的。因此,在设计阶段要不断考虑回收问题,不仅可以保护环境,还能提高经济效益。
(三)绿色管理
为了保证经济与环境的发展相适应,在管理上绿色化也必不可少。首先是推行一些必要的质量标准以及法规条文,迫使企业采取必要的环保措施。比如现有的ISO14000系列的环境管理体系标准,就是着眼于绿色管理。在大环境下,各个企业要根据自己的实际情况,推出适应的环保措施,并且根据企业中环保措施的实施结果,建立一套完善的管理体系,以促进绿色技术在机械制造业中的应用。
三、结语
在机械制造中,绿色制造技术是资源与能源的科学合理,减少资源和能源的浪费,从而降低生产过程对环境造成的污染和破坏。综合考虑到机械制造业的经济效益和社会效益,使用先进制造技术。绿色制造技术的充分利用,在机械制造过程中,为了保护环境,提高生产资源的利用率,从而提高机械制造业提高经济效益、社会效益、提高机械制造业的竞争力。
参考文献
[1] 王清超,郑明杨,钱庆镇.机械制造工艺在绿色制造理念下的研究[J].科技资讯,2010(28).
[2] 王B,王国荣,刘清友绿色制造工艺技术应用研究[J].机械,2003(S1).
关键词:先进制造技术 RPM技术 现代设计技术
中图分类号:TU741 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)04(a)-0105-02
机械系统设计及制造技术是把机器看作具有特定功能的、相互间存在有机联系的统一体。机械系统设计从系统的观点来进行机器的设计,并从使用效果为终结点来制造,将会有利于机器设计及制造的创新性、多样化和综合最优化。
先进制造技术,简称AMT,即Advanced Manufacturing Technology,是美国于80年代提出。当时,各国制造业面临复杂多变的外部环境,传统的制造技术变得越来越不适应快速变化的环境,先进的制造技术,尤其是计算机技术和信息技术在制造业中广泛应用,美国根据本国制造业的挑战与机遇,为了加强其制造业的竞争能力和促进国民经济增长提出先进制造技术这一专有名词,一经提出,立即获得欧洲各国、日本及亚洲新兴工业化国家的响应。
先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代化系统管理等方面的成果,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,以实现优质、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称。
对先进制造技术的研究可分为四大领域,分别是:现代设计技术,先进制造工艺,自动化技术,系统管理技术。
现代设计技术是根据产品功能要求和市场竞争(时间、质量、价格等)的需要,应用现代技术科学知识,经过设计人员创造性思维、规划和决策,制定可以用于制造的方案,并使方案付诸实施的技术。现代设计技术使产品设计建立在科学工作者的基础上。随着科学工作者技术落后的不断发展,其设计范畴也不断地扩大,从单纯的产品设计扩展到全寿命周期设计,包括考虑环境因素的绿色设计;在设计的组织方式上,从传统的顺序设计方式过渡到并行设计方式;在设计手段上,从传统的手工设计向现代化计算机辅助设计过渡。
先进制造工艺技术是先进制造技术的核心和基础。它是机械制造工艺不断变化和发展后所形成的制造工艺技术,包括了常规工艺经优化后的工艺,以及不断出现和发展的新型加工方法。其主要技术体系由先进成形加工技术、表面工程技术等技术构成及先进制造加工技术。在此重点提一下快速原型制造技术。快速原型/零件制造(Rapid Prototype/Part Manufacturing,简称RPM)技术是20世纪后期起源于美国,并很快发展起来的一种先进制造技术,RPM技术是近20年来制造技术领域的一次重大突破。RPM技术是综合利用CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术及激光技术的技术集成以实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。RPM技术采用(软件)离散/(材料)堆积的原理而制造零件通过离散获得堆积的顺序、路径、限制和方式,通过堆积材料“叠加”起来形成三维实体。离散/堆积的工作过程由CAD模型开始,先将CAD模型离散化,沿某一方向(常取Z向)切成许多层面,即分层(属信息处理过程),然后在分层信息控制下顺序加工各片层并层层结合,堆积出三维零件,该零件作为CAD模型的物理体现与之对应,此为物理过程。RPM技术中,物理堆积过程具体是通过采用粘结、熔结、聚合作用或化学反应等手段,逐层可选择地固化树脂、切割薄片、烧结粉末、材料熔覆或材料喷洒等方式来实现的,从而快速堆积制作出所要求形状的零件(或模型)。各种RPM技术的过程流都包括CAD模型建立、前处理(如生成STL文件格式,将模型分层切片)、快速原型过程(原型制作)和后处理(如去除支架、清理表面、固化处理)等四个步骤。快速成形原理如(图1)示所示。
RPM技术的内涵即其成形机理和工艺控制与传统成形方式有很大差别,主要表现在:RPM不是使用一般意义上的模具或刀具,而是利用光、热、电等物理手段(其中激光是经常应用的)实现材料的转移与堆积;原型是通过堆积不断增大,其力学性能不但取决于成形材料本身,而且与成形中所施加的能量大小及施加方式有密切关系;在成形工艺控制方面,需要对多个坐标进行精确的动态控制。能量在成形物理过程中是一个极为关键因素,在以往的去除成形(切削磨削加工)和受迫成形(铸造锻压)中,能量是被动地供给的,一般无须对加工能量进行精确的预测与控制,而在离散/堆积类型的RPM中,单元体(分层体)制造中能量是主动地供给的,需要准确地预测与控制,对成形中的能量形式、强度、分布、供给方式以及变化等进行有效的控制,从而经由单元体的制造而完成成形。
目前,国外有几种典型和较成熟的商品化RPM技术,如光固化立体成形,叠层实体制造,选择性激光烧结,熔融沉积成形,三维印刷工艺等。
快速成型技术即可用于产品的概念设计、功能测试等方面,又可直接用于工件设计、模具设计和制造等领域,RPM技术在汽车、电子、家电、医疗、航空航天、工艺品制作以及玩具等行业有着广泛的应用。快速成型技术应用于产品加工时不用刀具,不需要前期投入专门安装,在逆向工程(Reverse Engineering)中有着广泛的应用。快速成型制造技术可实现低成本、高生产率和短周期的生产特点。从设计和工艺的角度出发可以设计形状复杂的零件,无需受时间、成本、可制造性方面的限制。
RPM技术系统的设计过程是一个创造性过程,同时也是一个不断完善的反复过程。进行系统设计时必须遵循两个基本原则。
(1)目标集中原则:在一个时间阶段内思考和解决的问题不能太多,否则会干扰主要问题的解决。
(2)满足目标原则:要求所设计出的新系统能满足系统的目标要求,使所设计的系统达到预期的目的。
(图2)为系统设计步骤的框图,表示了系统设计的概要内容。
在系统设计完成之后,对于结构和内容比较复杂的系统,为了进一步确定它的可信程度,往往采用系统仿真技术,对系统的各组成结构的性质及其相互关系建立具有一定逻辑关系和数学性质的仿真模型,根据仿真模型对系统进行定量分析,以获得鉴定所需的信息。
制造自动化技术是先进制造技术的重要组成部分,主要是指制造系统开放式智能体系结构优化与调度理论、生产过程和设备自动化技术以及产品研究与开发过程自动化技术等。它包括数控技术、工业机器人、柔性制造系统、计算机集成制造系统、传感技术、自动检测及信号识别技术、过程设备工况监测与控制等。系统管理技术包括先进制造生产模式、集成管理技术、生产组织方法等。
随着机械制造技术的不断深入发展,将会越来越多的融入更高的人工智能技术,这需要我们机械制造从业者和研究者投入更多的心血和精力。
结语
先进制造技术对于机械制造来说是一种革命,这种变革所带来的效果是非常巨大的,比如,应用了先进制造技术可以使普通机床成为数控机床乃至加工中心;但先进制造技术还需充分利用计算机技术、传感技术和可控驱动元件特性,以实现机械系统的现代化、智能化和自动化。
参考文献
[1] 翁世修,吴振华.机械制造技术基础[M].上海:上海交通大学出版社,2012.
[2] 王先逵.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,2011.
关键词:机械制造;特点;发展趋势;
中图分类号:TH16 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2014)-08-00-01
随着社会的不断进步,机械制造技术也获得快速的发展,具有精密化、智能化、清洁化以及集成化的特点。就目前而言,计算机、传感、自动化、新材料以及管理等技术与传统的机械制造技术进行结合,保证成为一体,在发展过程中,形成物质流、信息流和能量流的整体系统工程,不断保证生产规模的扩大和追求最佳的经济技术效果,实现机械制造过程中管理的简化和合理化,促进不断采用最新的生产方式。
一、现代机械制造技术发展的国内外现状
从国外发展情况来看,发达国家的机械水平已经相当高,在进行实际的设计过程中,一般采油工计算机辅助和仿真等方法,同时对企业管理的方法和手段也日趋规范化和科学化,尤其在机械加工技术方面实现全面的自动化,采用数控技术和自动引导小车等技术。发达国家主要制造了一系列新的系统,主要包括计算机集成制造、智能制造以及敏捷制造和并行工程等系统。
(一)计算机集成制造系统主要建立在自动化、信息技术等基础上,有效利用计算机软件,把企业内部的生产较为分散的自动化系统集成起来,在很大程度上可以提高机械制造的效率。在利用计算机集成系统过程中,要注意以下几个方面,在功能方面来讲,要做好市场预测、产品设计、加工技术以及制造管理和售后服务等,这比传统机械企业自动化服务的范围要大的多,系统非常复杂。这种计算机集成主要以信息和功能,在很大程度上可以有效不断缩短产品开发、保证产品质量,降低工程投资等。
(二)智能制造系统。这种系统主要把模糊推理等人工智能技术广泛的应用到制造系统,最大限度解决实际中遇到的复杂问题,提高机械制造的水平和技术。人工智能系统是智能制造系统的核心技术,可以节省大量的人力和物力以及财力,提高解决实际技术问题的能。
(三)并行工程。并行工程,也可以称为同步或者同期工程,主要对传统的机械产品进行串行的开发,这种系统主要要求开发过程中要考虑到产品的周期,具体包括机械产品的质量、成本、因素、计划以及用户的要求等,保证各方能够协调工作。保证产品开发的各个阶段具有一定顺序性和并行性,保证在进行机械产品设计开发的过程中,及时发现其中存在的问题,最大限度的减少产品的研究、开发和生产周期,保证产品的质量,提高企业的经济效益。
(四)敏捷制造又称为灵捷、迅速和灵活指导,就是将柔性生产、熟练掌握生产技术进行集成,实现对劳动力的灵活管理,能够有效的无法预见的市场消费潜力做出比较迅速的反映。进行敏捷制造的工作原理,就是利用计算机网络和信息集成结构,实现标准化和专业化的生产,采用竞争合作的原则。
二、机械指导技术的发展趋势
就目前而言,机械指导技术发展主要朝着精密加工、微细加工以及纳米技术方向和高度自动化方向的发展,以敏捷制造和CIMS等为主。超精密加工设备正朝着高精度、高速度、多功能、高复合以及智能、安全、环保方向发展,在很大程度上突破了传统的格局,不断降低噪音、油污和粉尘等危害。同时随着全球经济、科技、信息的迅速发展,机械制造朝着全球化、虚拟化以及绿色化的方向反战。
(一)全球化。近些年来,全球化趋势不断加强,机械制造国际化经营越来越受到欢迎,但是也面临着许多的问题和挑战,导致有的企业倒闭或者被兼并。另一方面,由于计算机网络技术的不断发展,不断丰富机械制造企业相互之间的信息交流、产品开发以及经营管理,最大限度地增加了国际的市场竞争,因此机械制造全球化的技术基础就是实现网络化、标准化以及集成化,这给机械制造企业带来革命性的变革,保证产品设计、材料选购、机械制造以及产品的开拓和销售可以跨国跨地区的进行流通,真正实现全球化。
(二)虚拟化。虚拟化就是指在实际的机械制造过程中采用虚拟技术,可以大大降低机械产品开发的风险,提升产品的开发速度,保证机械产品的结构和性能能够达到相关标准和要求,不断对投资成本进行优化,具体可以采用运动仿真、动力学、造型设计、人机工程学等。在进行机械制造过程中,要采用模拟和检验技术,促进检验的加工方法、可加工性和合理性,保证机械产品的质量,优化机械产品生产质量,实现最大的经济效益,做好机械产品的设计计划、具体的生产组织管理和车间调度以及物流链的设计等。虚拟化最为关键和重要的就是进行计算机仿真,通过一些软件对真实的系统进行模拟,保证机械产品设计的质量和合理性,避免出现不必要的错误和缺陷,保证机械产品的质量。
(三)绿色化。在进行机械产品设计过程中,要严格按照ISO9000系列国家质量标准进行设计,保证实现机械产品的绿色化,具体包括绿色设计、材料、设备、工艺、技术、包装以及管理等,不断生产处绿色产品,包括最后在产品使用后经过绿色处理后保证能够回收利用。因为采用绿色设计和生产可以在很大程度上减少对环境的破坏,提高机械制造原料和能源的利用率,体现了人类社会的可持续发展,实现制造业的自动化。具体可以采用以下几项技术,精密机械的成形技术主要铸造、焊接以及塑性加工技术,精密的铸造、锻压、热塑性成形以及切割等技术。无切削液加工被广泛的应用在机械加工汗液,在很大程度上解决了冷却液带来的一系列问题。ROM技术突破了传统加工技术的的原则,而是采用添加和累计的方法,具有分层实体制造和熔化沉积制造等技术。以上机械绿色制造工艺的应用,在很大程度上减少原料和能源的消耗,同时建少了产品开发的成本,降低企业的投资成本。
综上所述,在进行现代机械制造过程中,要不断采用先进节能的技术,促进机械制造的可持续发展。
参考文献:
[1]李云飞.机械制造技术专业校企合作人才培养模式研究[D].沈阳师范大学2013
关键词:先进制造;自动化技术;信息技术
先进制造技术是在传统制造的基础上不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术等方面的成果,它不是一般单指加工过程的工艺方法,而是横跨多个学科,包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术,涉及到设计、工艺、加工自动化、管理及特种加工等多个领域,并逐步融合与集成。
一、先进制造技术产生背景
先进制造技术计划是美国根据本国制造业面临的挑战和机遇,为增强制造业的竞争力和促进国家经济增长,首先提出了先进制造技术的概念。此后,欧洲各国、日本以及亚洲新兴工业化国家如韩国等也相继作出响应。人们往往用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。
二、先进制造技术的关键技术
一是成组技术。在机械制造工程中,成组技术是计算机辅助制造的基础,将成组哲理用于设计、制造和管理等整个生产系统,改变多品种小批量生产方式,获得最大的经济效益。
二是敏捷制造。敏捷制造是借助于计算机网络和信息集成基础结构,构造有多个企业参加的“VM”环境,以竞争合作的原则,在虚拟制造环境下动态选择合作伙伴,组成面向任务的虚拟公司,进行快速和最佳生产。
三是并行工程。并行工程(CE)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的工作模式。在传统的串行开发过程中,设计中的问题或不足,要分别在加工、装配或售后服务中才能被发现,然后再修改设计,改进加工、装配或售后服务(包括维修服务)。而并行工程就是将设计、工艺和制造结合在一起,利用计算机互联网并行作业,大大缩短生产周期。
四是快速成型技术。快速成型技术是利用所要制造零件的三维CAD模型数据直接生成产品原型,并且可以方便地修改CAD模型后重新制造产品原型。随着计算机技术的决速发展和三维CAD软件应用的不断推广,越来越多的产品基于三维CAD设计开发,使得快速成型技术的广泛应用成为可能。快速成形技术已广泛应用于宇航、航空、汽车、通讯、医疗、电子、家电、玩具、军事装备、工业造型(雕刻)、建筑模型、机械行业等领域。
五是虚拟制造技术。虚拟制造技术以计算机支持的建模、仿真技术为前提,对设计、加工制造、装配等全过程进行统一建模,在产品设计阶段,实时并行模拟出产品未来制造全过程及其对产品设计的影响,预测出产品的性能、产品的制造技术、产品的可制造性与可装配性,从而更有效地、更经济地灵活组织生产,使工厂和车间的设计布局更合理、有效,以达到产品开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最高化。
六是智能制造。智能制造(IM)是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。它强调通过“智能设备”和“自治控制”来构造新一代的智能制造系统模式。因此,智能制造技术的研究开发对于提高生产效率与产品品质、降低成本,提高制造业市场应变能力、国家经济实力和国民生活水平,具有重要意义。
三、常见先进制造加工技术
一是精密、超精密加工技术。它是指对工件表面材料进行去除,使工件的尺寸、表面性能达到产品要求而采取的技术措施。当前,纳米加工技术代表了制造技术的最高精度水平,超精密加工的材料已有金属扩大到了非金属领域。根据加工的尺寸精度和表面粗糙度,精度加工可大致分为精密加工、超精密加工和纳米加工。
二是精密成型制造技术。它是指工件成型后只需少量加工或无须加工就可用做零件的成型技术。它是由多种高新技术与传统的毛坯成型技术融合而成的综合技术,正在从近净成型工艺向净成型工艺的方向发展。
三是特种加工技术。它是指利用电、磁、声、光、化学等能量及其组合施加在工件的被加工部位上,从而达到材料去除、变形、改变性能等目的的非传统加工技术。
四是表面工程技术。它是指采用物理、化学、金属学、高分子化学、电学、光学和机械学等技术及其组合,提高产品表面耐磨、耐蚀、耐热、耐辐射、抗疲劳等性能的各项技术。表面工程技术主要包括热处理、表面改性、制模和涂层等技术。
我国制造科学技术有日新月异的变化和发展,为了迎接新的挑战,必须认清制造技术的发展趋势,缩短与先进国家的差距,使我国生产的产品无论是质量、效率,还是品种,都有较强的市场竞争力,因此,对先进制造技术研究和实施是刻不容缓的重要任务,以实现我国机械制造业跨入世界先进的行列。
参考文献:
关键词:艺 设计 木材干燥 特点
中图分类号:T61 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)07(c)-0224-01
木质家具制造涉及面比较广,材料、结构、加工、设计、设备、木材干燥等内容。不同的家具材料具有不同加工属性,因此不同材质的家具需要采用不同的结构,不同设备或工具及不同的制造工艺和设计理念来完成制造。
要进行木质家具制造就必须对材料处理妥当,木材干燥技术是必须把握的。木材经正确的干燥处理后,可以防止开裂变形和腐朽变质;可以提高木材强度,改善加工性能;可以减轻木材重量便于运输。因此,木材干燥是合理利用木材、节约木材的重要技术措施,是木材加工设计生产中一道不可缺少的重要工序。
工艺设计是制造中一项重要内容,它涉及产能计算、生产方式确定、工艺路线设计、设备选型、生产车间面积计算、设备布局、材料利用率计算、物料车间内运输等。合理的工艺设计能够帮助企业提高生产效率、减少浪费,同时还能起到保证产品质量的作用,更主要对于企业未来发展有帮助。
1 木材干燥的意义
木材干燥就是在控制介质温度和相对湿度的条件下,对木材加热,是木材内部水分向表层移动、表层水分向外界蒸发,逐步从木材中排除水分的过程。为了达到有效的干燥质量,必须控制干燥介质的温度、湿度,采用合理的干燥工艺和操作方法。目前采用较为普遍的方法是对流干燥的方法。主要意义如下。
(1)提高木材和木制品使用的稳定性。
(2)提高木材和木制零件的强度。
(3)预防木材的降等和腐朽。
(4)减少木材的重量。
2 材料基础
在制造过程中,我们应该掌握典型的天然锯材的物理和化学相关性能,包括别称和主要产地,了解国家锯材标准;掌握人造板材种类、结构特点、规格尺寸,以及其物理和化学性能等。
2.1 天然锯材
(1)典型适合家具的树种有:水曲木、榆木、黄波罗、柞木、楸木、桦木、椴木、栲木、楠木、柚木、花梨木、桃花心木、酸枝木、橡木、赤杨、白杨、橡胶木等,其中红木类为珍贵树种,适合制造高档家具。
红木是多种名贵木材的总称。江浙及北方称红木为紫榆,广东称之为“酸枝”,产于印度、泰国、缅甸、越南、老挝等东南亚国家,系黄檀属珍贵树种之一,红木有新老之分,其中老红木近似紫檀,但光泽较暗,颜色较淡,质地致密也较逊,有香气,次于黄花梨分郁。新红木颜色为赤黄,有花纹,且似黄花梨,主要以进口为主。
2.2 人造板材
(1)人造板材主要以:刨花板、中密度板、胶合板、集成材、单板层积材、细木工板等为主。
3 制造工艺设计
3.1 家居产品特点
家具产品结构不同,其生产方式也不完全相同。通常家具产品构造分为实木框架结构和板式结构两大类。
实木框架类结构家具生产需要的加工设备与板式家具生产需要设备完全不同,两者面对的原材料和连接方式也完全不同。
板式家具生产机械设备自动化和数控化程度高。
板式家具加工机械的加工精度远高于实木加工机械。
实木框架家具原材料各向异性,且明显高于板式家具用材。
实木框架家具的结构常见为榫卯结构,而板式家具连接方式标准圆棒榫或三合一连接等。
板式家具结构适合流水作业。
3.2 工艺设计路线
确定产品信息制定生产计划原辅材料计算车间或工段划分工艺路线工艺卡片编制设备选型设备数量计算设备负荷平衡与调整设备布局车间规则其他相关资料
3.3 设计的步骤与方法
(1)产品设计的审定与修改:从标准化和机械化设计着手,完成目标产品结构尺寸、零部件通用化、接合方式和机械方式的审核,修改不合理部分。
(2)原材料的计算:根据目标产品零部件组成,计算出每种规格板材用量,连接件用量、五金配件用量等,以及折算成标准板材用量、再根据目标产量,将上述数据折算成某一生产周期的总需求量。
(3)研究并确定加工方案所需考虑因素:在保证产品质量的前提下,最大限度的节约原材料,提高木材的利用率。提高生产过程的机械化程度,减少劳动消耗,在大量生产的情况下,可能考虑适当采用流水生产线。缩短生产周期,加速流动资金的周转。在保证加工质量前提下,应优先选择常用设备。为了减轻工人的劳动强度,尽可能考虑运输机械化。平衡各设备的产能,减少瓶颈工序。减少企业投资,降低产品成本。
4 家具设计的影响
家具设计是家具价值连中的重要环节。家具设计与家具制造密切相关,不同的家具设计要有不同的制作手段与之相适应,同样家具制造的发展又为家具设计提供了可能性。
家具设计经历了三个阶段。第一阶段:改革开放前,家具设计以木匠或消费者自发改良为主,其实根本谈不上创新;第二阶段:改革开放后,家具设计主要以模仿为主,即广东模仿香港或国外,内地模仿广东;第三阶段:20世纪90年代后期,全国涌现了越来越多的家具设计公司,开始了家具自主创新阶段,为了家具制造企业提供全套的外观设计、技术图纸和技术资料,有的还提供包装图纸,从而促进了家具制造业的发展。
自主设计的发展必定带来自主研发的发展,因此促进了家具产品与现有家具制造技术的融合,同时也促进了现有家具制造的提升,为家具企业在世界家居界占有一席之地打下了基础。
5 结语
木质家具工艺主要是研究材料利用率、设备产能、产能平衡、工艺路线优化、加工技术、物流控制等方面,其目的是实现提高生产率,降低成本,提高材料的利用率,挖掘设备潜能和扩大其使用范围,提高和保证木制品的产品质量,合理的工艺设计及设备选型,同时研究采用新工艺来适应新型木制品的加工需要。
随着人们生活水平的提高、国民经济和科学技术的发展,自然资源的减少,木质家具制造工艺设计在节约资源的基础上,也要与时俱进,实践创新。
参考文献
[1] 李军.木质家具制造学[M].中国轻工业出版社,2011,9.
生态园区已成为继经济技术开发区、技术产业园后的第三代园区建设模式。其中,能源规划是实现生态园区能源系统建设目标的基础,也是实现园区其他各项建设指标的保证。立足能源与环境的可持续发展,一些中国企业正在“重新定义能源”,并以生态园区为实验基地,依托能源科技创新,建立一个全新的能源体系和能源状态,从而通过技术创新“制造”能源。
“泛能网”构建生态园区
近年来,关于生态园区、能源生态城的说法不绝于耳,但很多人并不清楚真正意义上的生态园区。这种新型的能源生态城概念不仅强调环境的生态,更关注能源的生态。也就是说,更多考虑的是能源的循环,对能量实现梯级利用、余能最大回收,对能源全生命周期进行智能化管理,实现“能源的综合利用”,并最终将能源全部“榨干吃净”。
举个例子,用煤发电的有效温度在1000~1300℃之间,如果继续沿用传统的利用方式,1000℃之下和1300℃以上的煤炭能量就被白白浪费了。这导致能源利用效率低下,同时还会产生极大的环境污染。
“过去,能源是单一的生产,造成效率低下的本质是能源、资源和职能的过度浪费,未被开发的资源错位。对此,我们提出了一个概念,就是泛能网技术。它是实现能量流、信息流和非能源物质流相互耦合的智能协同网络化技术,关注能源生产、应用、储运和再生的全过程。”新奥集团首席技术官甘中学博士表示,新奥志在建立真正的新能源体系,打造“能源新常态”。
根据甘中学的描述,基于泛能网技术,我们可以看到生态园区的内能源将呈现一种“智慧”状态:在园区内天然气、太阳能、气电联产、煤气化生产、微藻生物能源、地热等多种能源生产方式并存,以最佳方式保障整个城市的能源稳定供应。城市中的泛能站,则将天然气、电能转化为汽、电、热等能量,并根据不同消费载体的能源用量、时间段、使用形式等,实现能源的优化补给和调度。而这些调度、优化、传输、使用、流转等环节,都能在泛能服务平台上一览无余。
这样的画面,未来将会在中德生态园中真实上演。中德生态园控制性能源详细规划由新奥集团编制,它是利用泛能网技术将能源、资源和信息耦合在一起,实现区域内的节能减排和可持续发展。在中德生态园的泛能网规划中,我们将建设一个大型的能源供应站,在各个小区再建一些小型的泛能站,实现1拖N的整体能源供应系统,保证整个能源系统的稳定。
新奥泛能技术中心技术人员以办公和居民用电系统举例说明:居民用电系统晚上负荷高,白天负荷则接近于零;而办公用电恰与之相反。原有的居民区与办公区需要分别建设1个100万千瓦时的配电设施才能满足用电需要,而利用泛能网技术,完全可以各建一个50万千瓦时的配电设施,根据白天居民区用电少而办公区用电多的特点,可以把居民区盈余能量传送到办公区,夜晚则做反向传送,将办公区盈余能量传回到居民区,如此可以在降低能源设施建设成本的前提下,满足两个不同区域的用能需求,从而在总体上减少能源浪费。
技术创新“制造”能源
在化石能源面临枯竭的警钟下,如何利用技术创新“制造”能源,成为所有政府和能源企业必须思考的问题。
事实上,能显著达到节能减排效果的“能效改进”本身即是一种新的能源。来自国际能源署的报告显示,工业部门消耗了世界1/3的能源,而工业部门中高达1/4的能耗可以通过应用节能技术和行为优化来加以避免。以新奥泛能网技术为代表的能效改进工程,在应用端解决了能源的高效利用问题,在一定意义上等于“增加了”能源。这些被称为没有“剪彩”的能效改进工程,虽然不是一种直接性的可再生能源,但是它的意义却丝毫不亚于新能源的开发。
当然,能效改进并不能彻底解决能源枯竭的问题,如何在能源生产端找更好的新型能源和替代能源?新奥通过不断创新和探索,形成了清洁能源循环生产技术。这是一系列以煤为基础的清洁转化技术总称,主要包括地下气化、煤催化气化及微藻生物吸碳技术等。煤炭通过催化气化和地下气化两种方式,被转化为合成气,这种合成气可以直接用于发电,或转化为甲烷(天然气的主要成分)等产品,转化过程中产生的二氧化碳、废水等物质,通过微藻生物吸碳技术吸收利用,又可以转化为生物柴油、化工原料及其他高附加值产品。
中国煤炭资源最为丰富,然而也面临品质不高的现实。新奥的这些技术不仅实现了煤的全价开发和清洁利用,促进了化石能源和可再生能源的融合、转化,而且在提高可再生能源使用比例的同时,也降低了煤生产与利用过程中二氧化碳等温室气体的排放。
①机械制造是一种综合性、一体化的技术,提高制造业的整体水平,为企业带来更高的经济效益和社会效益,促进机械制造业的发展,为机械制造业带来更高的综合效益;②机械制造技术能够提高机械产品的市场竞争力。提高生产率是在市场竞争中取得优势地位的关键,现代机械制造技术是时间、成本、质量三要素的统一;③现代机械制造技术结合了多种高新技术,是一种完善的系统工程,能够便利地进行信息、能量和物质的交换。④现代机械制造技术是提高国家竞争力的关键技术。虽然我国在近年来不断研发与引进先进的制造技术,但是与国外发达国家相比仍有很大的差距。工业发达国家已经实现了机械制造系统的自动化,并研制出了敏捷制造、并行工程和计算机集成制造等一系列的制造系统。我国的机械制造水平远远落后于发达国家,表现在:一是体制和机制落后。发达国家的机械制造已经实现了自动化和智能化,通过计算机进行管理,摆脱了传统的生产模式,在组织管理、技术发展等方面取得了很大地进步。但我国的计算机技术仅仅是在一些规模较大的企业中运用,只是起到了辅助管理的作用,很多中小企业仍然沿用传统的管理模式,生产效率较低。二是设计方法落后。很多发达国家不断运用新的设计方法、设计数据和准则,计算机技术得到了普遍的推广,在现代机械制造领域实现了无图纸设计生产。我国的设计方法仍然比较落后,虽然CAD/CAM等技术得到了一定程度的推广,但也仅仅是在一些大型的机械制造企业中得到了运用。
2现代机械制造技术的发展趋势
(1)虚拟化。现代机械制造技术发展的虚拟化表现在两个方面,即设计中的拟实技术和制造中的虚拟技术。现代机械制造技术朝着虚拟化的方向发展可以加快产品开发速度,降低在开发过程中的风险。具体说来,拟实技术通过对产品结构和性能进行分析,实现产品性能的优化,降低成本。拟实技术的应用过程包括产品干涉检验、运动仿真、动力学分析、人机工程学分析等方面。制造中的虚拟技术是在产品生产过程中对产品的可加工性、加工的合理性进行模拟和检验,为制造工艺的优化奠定基础,同时也可以保证产品的质量与生产周期。对机械制造的生产环节进行建模和仿真。(2)全球化。全球化是目前机械制造技术的主要发展方向,也是二十一世纪制造业的必然发展趋势。随着市场竞争环境的日趋激烈,很多知名度很高的企业在竞争中倒闭或者被兼并,但是也有很多企业在激烈的市场竞争环境下取得了成功,国际化经营是这些企业取得成功的因素之一。现代机械制造技术全球化发展的技术基础是网络技术和集成化、标准化技术。随着网络技术的不断发展与普及,给现代机械制造业带来了革命性的变革。网络技术为企业提供了信息交流的平台,同时也成为企业开发产品与经营管理的重要手段,实现了经营管理的国际化,使机械制造企业的国际市场竞争更为激烈。网络技术成为企业发展的动力,使企业的生产经营活动国际化,成为现代机械制造技术的国际化发展的重要技术支持。现代机械制造技术全球化发展的第二个技术支持是机械制造的标准化与集成化。异地制造是实现机械制造全球化发展的重要因素,要实现机械制造技术的异地制造必须实现产品信息、产品功能、生产过程集成化。标准化是集成化的基础,同时也是集成化的关键,只有实现了机械制造的标准化才可能实现全球化。(3)绿色化。近年来,随着环保理念日益深入人心,现代机械制造也面临着环境保护这一崭新的课题。现代机械制造技术需要考虑到工业生产的环境效益,实现生产过程的绿色化。要实现生产过程的绿色化,必须在生产过程中贯彻环保理念,实现绿色设计、绿色设备、绿色材料、绿色工艺和绿色包装。同时,现代机械制造业的生产管理也要绿色化,这样才能够最大限度地降低现代机械制造工业对环境造成的危害,提高能源和原材料的利用效率。如何充分利用资源,实现生产过程的绿色化是现代机械制造业面临的重大课题。只有发展绿色制造技术才能够促进人类社会的可持续发展,为子孙后代谋福祉。绿色制造技术主要包括以下3个方面:①精密成形技术。精密成形技术包括精密铸造、精密锻压、精密热塑成形、精密焊接和切割等方面。②无切削液加工。在现代机械制造技术中,无切削液加工可以简化机械加工工艺,建设生产成本,并能够解决废液排放和回收等问题。③快速成形技术。RPM(快速原型零件制造技术)能够运用添加和累计的原理,对传统加工技术是一个重大的突破。通过上述技术的运用,能够提高能源和原材料的利用效率,同时也能够降低制造成本,实现生产过程的绿色化。