机械制造加工设备模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇机械制造加工设备，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

电火花加工设备分为五大类：电火花穿孔成型加工机床；电火花线切割机床；电火花磨削螺纹加工机床；电火花表面强化机；电火花刻字装置等。应用最广、数量最多的是电火花线切割机床和电火花成型机床。尽管电火花加工机床类型较多，都包含四个基本部分。

1、脉冲电源

将工频交流电或者直流电流转换成具有一定频率的单项脉冲电流的脉冲电源，是电火花加工用的脉冲电源，用来向电极的放电间会放出大量的对金属产生蚀除的能力。脉冲电源在对技术的经济指标有着很大的影响力，如，在对在对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工具电极消耗等脉冲电源的种类有很多，可以分为RC、PLC线路脉冲电源，电子管、闸流管脉冲电源和晶体管、可控硅脉冲电源等三类。脉冲电源不一样的它的脉冲宽度和在应用上是不一样的，它是根据加工对象和需要加工的要求合理的选择。

由两个回路组成的充电回路RC线路，它是脉冲电源也是最基本路线，由直流电源E，充电电阻R（调节充电速度，同时限流防止电流过大转变为电弧放电，又称限流电阻）和电容器C组成；另一个回路是放电回路，由电容器C、工件电极和工具电极及放电间隙组成。电容器有时候会进行充电有的时候在放电，一弛一张，所以就会叫做张弛式脉冲电源。

在利用率上，RC线路脉冲电源其利用率比较低，是因为在许多地方电能转换成了热能；在生产率上，电容器放电的时间短，充电的时间远远的超过了放电的时间。RLC的出现是为了将RC线路脉冲电源的缺点弥补，是将有着空气隙的铁心电感L放入充电回路当中组成RLC。限流电阻R可以分为，一部分电阻用来作为限制短路电流，剩下的另一部分则作为电感L代替。虽然纯电阻的电阻值在直流电路当中很小，但是在交流电和脉冲电流当中有着抵抗性，可以作为限流将因发热使得消耗的电能大大的减少，因此RLC线路脉冲电源的在利用率上相比会比RC的线路高，能够达到百分之八十到百分之九十之间，即使在实际的应用当中也能够达到百分之六十到半分之八十之间。将电容器C在充电的时间大大的缩短也就是将脉冲间歇时间大大的缩短，也就是将脉冲率大大的提高。

RC、RLC线路脉冲电源它的电源为张弛式脉冲电源，线路安全可靠又简单，在成本上的低价，在技术上的易懂好掌握。它的缺点是：对工具磨损的厉害，生产效率不高，在进行工作的时候其稳定能力差，（其中，RLC线路较RC线路电能利用率高，脉冲间歇系数较小），由于张弛式脉冲电源，它电容器储存的电量教少使得放电的时间短，在生产量上很难到达高要求高标准，对机器的损耗也是非常的高的长脉冲，并且这样的电源它自己并没有单独的形成和发生脉冲，只是依靠在电极间工作液对脉冲进行击穿和消电离使得其能够让电流导通和切断。若是间隙太过于狭窄，使得间隙当中电蚀产物受到的污染以及对外排除的状况都能成为对脉冲参数的重要影响，脉冲的频率、宽度、能量稳定性不强，并且通过限流电阻要和直流电始终接通的放电间隙，没有开关原件的隔离所以放电这种情况能够随时发生，还能够转换为电弧放电。面多这些问题，经过分析研究，研发出能够有着独立的脉冲的电源，能够互相之间没有联系的脉冲电源，如闸流管式、电子管式、晶闸管式、晶体管式等，这就会把电极间隙物理状态参数变化对其的影响就会降到最低。

目前。因一些特殊要求出现了各种的多种的脉冲电源，这些脉冲电源的出现，能够将脉冲的利用率大大的提高并能够速度快、耗能低和在加工上能够稳定持续工作等，这些脉冲电源，如高、低压复合脉冲电源，多回路脉冲电源，自适应控制脉冲电源，高频分组和梳形波脉冲电源等。

2、工作液及其循环过滤系统

电火花加工在工作液中进行。工作液需具有绝缘、压缩通道、产生局部髙压、冷却、消电离等作用。

工作液循环过滤系统包括工作液（煤油）箱、电动机、泵、过滤装置、工作液槽、油杯、管道、阀门以及测量仪表等。放电间隙中的电蚀产物不仅能够自然扩散，还可以经过定期的抬刀以及在工具的使用过程当中附加的震动之外，一般多会采取强迫的手段进行循环的办法将其排除，以免间隙中电蚀产物过多，引起已加工过的侧表面间“二次放电”，影响加工精度。除此之外会有一部分的热量被带走。

为了保持工作液的干净，不影响其加工的性能，就会进行过滤或者是净化，具体办法是：自然沉淀法。此法速度太慢，周期太长，只用于单件、小批量加工。介质过滤法。常用黄砂、木屑、棉纱头、过滤纸、硅藻土、活性炭等为过滤介质，各有优缺点。但对中小形工件、加工用量不大时，一般都能满足过滤要求，可就地取材，因地制宜。其中过滤纸效率较高，性能较好。高压静电过滤、离心过滤等。因技术上比较复杂，采用较少。

3、间隙自动调节系统

在电火花运作的过程当中，需要在工件和工具两者之间需要有着一定的距离，也就是放电间隙。因为工件一直在受到腐蚀除，工具也会有着消耗破损，使得在间隙之间会不断的将间隙拉大。要给工具电极及时的补进才能够将继续的工作。电火花加工机床的自动调节系统在加工过程中使工具慢慢进给，维持间隙在一个合理的平均放电间隙范围内。

自动调节系统由由测量、比较和放大的环节和执行环节构成。测量环节测量与放电间隙成比例的参数。弛张式脉冲电源测量电流、电压变化信号；独立式脉冲电源检测击穿电压和击穿延时变化信号。把电参数传给比较环节，测量参数与预先给定值比较，输出控制信号。经放大器放大后传输给电-机械转换器，使主轴运动调节放电间隙。

在电火花成形机床当中作为最重要的部件，主轴头有着自动执行系统。对主轴头其结构需要简单，要求传动链、传动间热变形都是需要短和小的，并且在精度和刚度上要有着足够的应用，能够满足自动调节系统的高要求能够承受高载荷的要求。由进给系统、导向防扭机构、电极装夹及其调节环节是组成主轴头的主要组成分，目前，我过在生产电火花成形机床采用的主轴头，一般都采用液压主轴头。

参考文献

[1]王先逵.机械制造工艺学（上册）.北京：清华大学出版社，1989.

篇2

中图分类号：TD40 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）25-0051-02

煤炭作为社会发展和经济发展的源动力，为人民的生产生活提供了能源支持，也成为了国民经济的重要支柱之一，并且随着经济的发展，城市化进程的推进，人们对能源的需求量越来越大，作为最重要的能源，煤炭的需求量也日趋增大，对煤炭开采和生产的技术要求也越来越高。而煤炭开采过程中的机械设备是决定煤矿开采效率和开采效果的重要因素。对煤矿机电设备进行改造的目的是为了提高煤矿机械的安全性能、生产效率和适应市场的需求和煤矿实际生产的需求。例如当前煤矿支架的制造厂家如百花齐放，竞争十分激烈，要想取得产品优势，占据市场份额，就必须对产品从安全性、稳定性、性价比等各个方面进行改造，提高产品的各项性能才能取得客户的信赖。例如一些支架生产厂家通过改造液压支架的灵活性和准确程度，提高了产品质量，使煤矿企业主或管理者更倾向于采购新型经过改造后的支架。

1 煤矿机械的应用与发展趋势

我国许多煤炭企业的机电设备都是20世纪七八十年代的产品，这些设备有的已经超出了它的使用寿命，但有的企业为了节省费用，只能让设备超期服役，设备上的许多安全部件已经老化失效，极有可能给安全生产埋下祸根。国家相关标准规范落后，强制标准的普及实施不够，我国许多行业的标准及规范不能及时更新，导致机电设备的生产制造、安装和使用中都缺少全面的安全保护。总体上讲，我国煤炭装备比较落后，机械化程度较低、自动化程度低，大型成套设备在我国煤矿企业中应用较少。尤其是中小型煤矿由于企业自身运营成本和自身经济实力的限制，难以及时更新机械设备，导致设备老化严重，许多设备超期服役，而且由于维修、保养不到位，导致机械设备故障频发，甚至不断发生安全事故。在此情况下，我国煤炭开采的效率很低，大量优质煤矿资源浪费严重，制约了我国产能的进一步提高。国外的煤矿机械设备发展历史悠久，自动化、集成化、大型化发展趋势明显，目前主要有以德国德伯特、美国久谊、德国艾克夫为第一集团的采矿设备制造公司，生产了多种型号的自动化、重型化工业产品，美国玖宜为澳大利亚巴塔那煤矿设计制作的自动割煤机和自动移动支架是自动化煤矿机械行业的极具现代化的工业产品。

2 我国煤矿机械加工改造与发展

我国的煤矿企业随着多年的发展，也逐渐形成了区域性的产业，形成了一些比较具有竞争力的集团公司，这些大型的煤矿企业主要以央企、国企等为主，包括中国神华集团、兖州矿业集团、焦煤集团等大型集团公司。这些集团公司财力雄厚，加上人才较多与国内、国际大型的煤矿机械加工制造行业设备制造商有密切合作，因此设备装备水平相对较高，但由于体制因素加上管理落后，设备老化程度严重。而国内的大部分中小型煤矿的装备水平极低，生产工艺十分落后，许多个体煤矿和私人煤矿还采取人工的方式开采，这种原始的开采方式不仅效率极低，而且造成了大量的资源浪费。

目前，我国煤矿机械的产品改造与研发开始呈现出信息化、数字化、集成化的现代化趋势。数字化、数控化作为现代煤矿机械的核心技术，在新产品中被广泛应用。产品开发数字化的基本构思是利用数字对产品开发过程中的各种信息，包括图形、数据、知识、技能等，进行定量表达、存储、处理和控制，从而实现以快速市场响应和创新开发为目标的全局优化运算。机械加工制造中的计算机辅助设计、计算机辅助制造技术已经在煤矿机械加工制造领域被广泛应用，同时产品开发中广泛应用到了数字建模技术、仿真模拟和动态分析技术，提高了煤矿机械改造的效率、降低了改造成本。我国矿山机械制造公司对矿业机械中的焊接结构容易变形的问题进行了深入研究，解决了采矿机械的结构件在焊接后的变形矫正问题。工程师通过在结构件的顶板或底板中采取点状加热方式改善了焊接变形的问题，提高了采矿机械的机械加工精度，提高了设备的安全系数和可靠性。

3 我国煤矿机械设备管理

为使煤矿机电设备的管理工作由具备专业技术基础的人员担任，企业等设备归属单位应当加大对煤矿机电设备管理工作人员的人才培养机制和培养力度，通过多层次的专业培训使煤矿机电设备管理人员的技术能力和综合素养不断提高，同时应当立足企业内部，挑选优秀的煤矿机电设备管理人才，并加以培养，好的煤矿机电设备管理人才能使煤矿机电设备发挥最大的功效，同时能够减少不必要的能源消耗和浪费，并延长煤矿机电设备的使用寿命，使设备长时间处于良好的状态。同时企业应当通过适当的引导，宣传设备的安全操作规程和设备维修维护技巧。提高煤矿机电设备维修维护人员的综合素养包括提高煤矿机电设备管理人员的维修技术水平、设备管理理念和设备维护的综合素养。煤矿机电设备的技术性强，专业程度较高，因此煤矿机电设备的管理工作必须由具备专业技术能力的人员来承担，煤矿机电设备的管理人员必须十分熟悉设备的功能、特点、保养规则和存在的缺陷等等技术要素，煤矿机电设备才能发挥其全部功效，提高劳动生产效率和无故障周期，降低煤矿机电设备的维护费用，同时保障使用者的安全和设备自身安全。

4 结语

总之，煤矿机械加工制造行业应当与时俱进，根据现代煤矿生产的实际需求不断改进煤矿机械的安全性能和工作效率。同时煤矿机械管理人员应当科学管理、维修、保养煤矿机械设备，通过科学的设备管理，提高设备的工作效率，延长设备的使用寿命，发挥机械设备的潜力。

参考文献

[1] 王浩黔.现代摩擦焊在煤矿机械加工的应用与探索

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二、煤矿机械加工制造行业设备的改造

(一)数控切割机的改造

在煤矿机械加工制造行业中，数控切割机是非常重要的机械设备，它能够对结构原件进行一定程度的切割，从而使得原件更加符合设计的要求。原有的数控切割机的工作效率比较低，而且在对原件进行切割之后，还需要耗费很多人工对切割的废料进行分拣。所以，切割工艺的效率比较低，无法进一步满足煤矿企业的加工制造需求。在对数控切割机进行改造之后，其切割出的产品不仅能够保证切割的弧度更加光滑，而且还能够保证产品的质量和外观;同时，在对数控切割机进行改造之后，可以进一步提高工人的工作效率，减少人工划线和打磨等步骤，从而降低工人的工作量，进一步提高他们的工作效率。对数控切割机的改造是煤矿机械加工制造行业向着自动化方向迈进的重要一步，也为其他设备的改造提供了重要的参考。

(二)焊接机械设备的改进

焊接工艺是我国煤矿加工制造行业中的重要工艺，很多生产和加工的步骤都需要焊接机械设备的焊接。但是，原有的焊接机械设备在进行焊接的过程中，往往会由于元件的受热不均匀，造成焊接点变形的现象出现，这也是煤矿机械加工制造行业发展过程中的重要难题。但是，随着焊接机械设备的不断改进，这一问题得到了有效的解决:在新型的焊接机械中主要是对焊接的火焰进行了矫正，使其能够在焊接过程中对火力进行均衡分布，这样焊接处受热比较均匀，变形或者断裂现象明显减少，可以更好地保持焊接处的形状，从而提高焊接点的质量。除此之外，当原来的焊接处出现变形的现象之后，还可以采用蜂窝加热的方式或者是线性加热的方式进行矫正，能够更好地维护焊接处的形状。通过大量的实践验证，这两种变形矫正方式能够有效地解决焊接点出现的变形现象。

(三)箱型井架的改造

随着煤矿企业的不断发展，焊接工艺和其他加工工艺都得到了有效的提高，再加上箱型井架原料质量的不断提高，能够促进箱型井架的不断改造。在对箱型井架进行改造之后，不仅改变了箱型井架的结构，而且使得箱型井架的质量也得到了进一步提高。很多箱型井架采用了特大型的箱型结构件构成，其尺寸、重量和高度相比以前的井架都有了很大的提高，能够更好地支持大型煤矿机械加工制造行业的需要;而且，由于加工工艺的不断提高，使得箱型井架连接处之间的误差比较小，能够严格遵守设计过程中的各项参数，从而更好地保证了箱型井架的质量。

(四)煤矿机械设备自动化改造

随着科学技术的不断发展，煤矿企业中的机械设备也在向着自动化的方向改造，能够更好地节约人力和物力资源，降低煤矿机械加工制造行业的生产产品。其中比较典型的改造示例为:目前很多煤矿企业的机械设备都可以进行智能设定、存储和控制，不仅改变了传统的操作流程，而且使得机械设备的自动化程度得到了进一步提高。同时，很多与煤矿机械设备自动化相关的技术正在不断发展，例如:计算机技术和仿真技术等应用，能够为煤矿机械设备的自动化发展提供更多的技术支持，从而不断促进煤矿机械设备的改造和发展。

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新设备、新材料、新工艺、新技术的不断运用，推动了经济建设的迅速发展和科学技术的进步，机械设备的安全管理工作显得尤其重要。机械制造加工企业就是追求优良的设备，良好的技术性能，及所生产的产品的品质，机械加工设备的责任和机械加工设备维修水映机械制造加工设备的使用状况、原材料以及本身的损耗。机械制造加工设备进行安全管理减少消耗，以优质的工作效率，机器、材料、能源的低消耗为思路。以机械制造加工设备合理维修、养护，减少磨损，降低故障，达到最佳状态。

一、基本原则及基本任务

1.基本原则

机械制造加工设备的安全管理与维修就是要把机械制造设备操作人员的安全意识放在首位；对于高精密的机械制造设备要随时进行保养达到设备的最佳状态。

2.基本任务

在企业内部建立操作流程、操作人员标准化管理体系，对设备进行标准化、常态化的维修养护。对操作人员制定机械制造加工设备的安检、维修、养护工作，按照标准化操作进行生产。做到人人懂安全，人人讲安全，人人都有安全意识，把危险消灭在萌芽状态。安全、高效地制造出优质的产品。

二、故障分析

故障演变过程：任何事物的演变都有一个过程和原因，机械制造加工设备在使用过程中也难免会出现故障，在出现故障前，也会有一些不易察觉的表面现象。但是操作人员常年的使用设备会感觉的到。比如声音、热度、局部变形、运行速度、加工出来的产品误差增大，出现异常现象都是设备故障的前兆。操作人员一定要对设备细心观察，适时维修养护。现代机械制造加工设备的安全管理与维修已经进入了一个新的历史阶段，利用计算机信息管理等手段一改过去的啥时出现停机等致命故障再进行大修的方针，转变成设备进行入厂时间、运行时间、更换时间的管理，在运行短时间内进行预防性小修，以避免出现致命性停机，造成费时、费力、费资的大修。

三、机械加工设备的管理和维修

加强点检管理：加强对机械加工设备的管理和维护，掌握时间结点，把机械加工以预防性维护保养为主，把隐患消灭在萌芽状态。机械加工设备的管理应以四个方面入手。①人。在机械制造业的生产中，人仍然是占主要的成分。在企业生产的所有人员中，责任心的高低对于企业制造产品的好坏有着重要的关系。如果企业中的生产人员，都能够切实的履行自己的职责，做到安全生产，注重生产过程中的每一个细节部分，那么对于企业的效益也是大有裨益的。②机械。机械的生产制造，根据工厂的生产条件、工艺选对设备，保证生产安全。③原材料。原材料的选择，保证生产产品的安全。④外界条件。主要包括机械加工时所有的工作流程和相关的工作顺序。这些对于制造的质量保证也有着巨大的关系。

四、安全性设计的人性化

关于机械安全、在机床产品制造过程中，重视金属切割、锻压和用电等安全，机床的安全设计是头等大事，操作工人全面、牢固地掌握机床安全操作规程常识和机床保养维护知识；养成安全生产和文明生产的好习惯；养成良好的职业道德和严明的劳动纪律，敬业爱岗、吃苦耐劳、爱护设备。例如：机床使用的电源为380V，车削时卡盘与工件都是高速旋转的，车刀与工件相接触会产生铁屑，稍有疏忽，就会发生人身事故。所以，安全尤为重要。必须先学习车间规章制度、机床安全操作规程，在实习过程中时刻把安全放在第一位，时时处处严格遵守安全操作规程和各项规章制度，严禁在车间打闹、避免人身事故发生。开车前，传动手柄、变速手柄位置是否正确，防止损坏机床，启动后，应使主轴低速空转1～2分钟，使油散布到各需要之处，等车床运转正常后才能工作。另外提供先进安全可靠的技术措施，运用新技术、新工艺、新材料，真正做到“治之于未乱，防患于未然。”以往新购买或检修机器后，必须经过测试，预防、维护、定期检查。机械加工设备在使用期间按照规定日常维护和维修，严禁带病运行。

五、安全性设计的常态化

领导带头提高对安全管理重要性的认识，加大安全检查力度，增强检查人员和技术人员沟通。从教育入手，使员工增强安全意识，提高责任意识，创建一个安全生产环境，购置先进机器，引入高素质人才。当“工作的安全性”成为人们择业和提高职业生活品质的重要因素时，要“以人为本”，要注重对人的保护。机械设备的安全性设计、措施，在科技发展中得到落实及完善。

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中图分类号：TH122；TH16 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0259-01

引言

机械设备制造标准化的实现极大的促进了机械制造行业的发展，同时也对于合理的掌控其品质有非常关键的意义。不过在具体的活动中，一些单位等都通常要用目前的标准中所没有的装置，而这些装置目前相关部门并未有严格的规定阐述，所以，针对这种形式，厂家只可以结合顾客的需求进行设计和生产制造。对于生产单位来讲，因为本身不具备对于此类装置开展活动的设备，所以，此时唯一能做的就是结合目前的装置开展活动，进而通过手工的方式对其组装应用。很显然在此过程中其品质必然会或多或少的存在一些问题。生产单位的生产水平以及工作者的具体素养等对产品的品质有着非常大的关联。所以，要认真地做好其品质控制活动，只有认真的控制具体的步骤，才可以确保得到的商品合理。

1 机械设计标准控制的基本内容

现代化机械制造企业已经不适合再使用以前的机械设计标准，需要在之前标准的基础上做出很大的更新，这是必须面临的形势。因为我国整体生产方式由粗犷开放型转向细致加工型，朝着现代化方向更进，机械设计制造也应当面临更高的要求，同时还要体现出环保理念。因此机械设计标准，主要通过两个方面进行设计。

在机械设计及安全标准方面，树立机械设计安全理念。首先就是保障设备安全及其科技先进性，使用符合或者过于国家标准的机械设备，引入科学方式进行维护，保证其机械装备正常服役年限。其次，机械设备设计生产的原材料必须坚固可靠，预防在运行中可能对工作人员或设备自身产生伤害，提高机械设备的安全性。接着，设计师要重视对机械安全事故的评析，对发生过的机械事故案例整合学习，对机械设备之外的安全问题发出警示警告，对操作人员进行人性化、安全性提示。最后，机械设计需要体现以人为本的理念，需要不断进行简单化、智能化，避免工作人员在具体操作中出现使用疲劳的现象。

在机械设计绿色设计标准方面。现代企业设计必须具有环保理念，否则绝对不会长期持续发展下去，被政府或者其他绿色机械制造企业所取缔。这也是我国现代市场竞争机制、资源整合的要求。绿色设计产品理念，也是现代化机械制造应当贯彻的机械设计标准。绿色设计在机械产品中分为三大类：（1）资源属性绿色设计；（2）生态环境属性绿色设计；（3）对人健康影响的基本属性。绿色设计理念，贯穿机械设计的始终，在各个阶段都有不同的绿色设计标准。

在物料准备阶段，机械设计初期就必须体现绿色环保的观念。选择材料时，优选无公害、环境友好、没有污染、能够循环利用的材料。坚决抵制高污染原材料的使用。在结构设计阶段，需要保障设计产品质量的前提下，对机械设计产品使用材料也应当体现出节约成本特点，降低物料使用量。具体的设计，压缩机械设计产品的质量体积，极少零部件的使用，以保障质量、减少成本的策略实现结构设计的绿色环保。在机械制造阶段，减少“三废”排放，降低操作难度，提高对资源的利用率。在产品使用阶段，通过对外包装以及消费情况的控制，展现绿色设计理念。包装方面除了便于搬运拆卸，还应减少使用包装材料，对消费者，也应当提出环保使用的建议，在包装上进行重点提醒。

2 机械制造质量控制措施

2.1利用高精度的加工设备

目前，越来越多加工机床采用了可靠性比较高的传感器检测机构以及越来越先进的控制结构，让加工的精度有效地提高，并且在加工过程当中能够实时的检测加工的状态并修正和补偿误差。这样就可以有效地对零件的质量进行改善，让零件的精度提高，让零件尺寸的分布范围减少。但由于购置这些加工设备的费用非常昂贵，我国很多企业还没有使用这些加工设备的条件。

2.2工序产品的检查与控制

在进行机械产品制造的过程中，一定要加强对机械制造产品的工序的检查与控制，一般情况下，机械制造产品的基本工序都是由铸造、锻造、加工、焊接、组装等有效工序组成的，在进行机械制造加工的过程中，一定要对各项工序的生产要求和质量加以控制，保障各项工序都符合机械制造产品的生产要求，在生产前，要对各项工序的步骤加以核验，对各个工序的生产机械进行核对，保障生产参数与实际的生产需求一致，如果发现问题，及时解决，以免造成严重的后果。

与此同时，在进行机械制造加工的过程中，一定要对加工过程中的各项生产过程进行监督检查，检查机械加工人员是否按照加工程序进行机械产品的加工，是否保障每一项加工工序在合格后才进行下一步的工作，尤其是一些重要零部件的生产是否符合图纸设计和加工需求，在检查的过程中，要对各个工序进行抽检、复检，确保不合格的零部件不能流入到机械制造过程中，不合格的零件经检修合格后才可使用，要根据制造单位的需求进行整改，这样才能够保障机械制造产品的质量。

2.3设备主要部件组装的精度控制

设备的组装的精度一般都是由部件的组装精度进行控制的。部件组装时要求零件清洗干净，配备必要的组装工具，为了确保部件的组装精度，甚至还需要组装的外部环境也要清洁，有必要时重要部件组装还要在恒温的环境下进行。对于部件来说，组装完成之后，要进行检测。在公司以前的设备制作中，屏面加工设备的主轴传动部件、行列式加工设备的工作台、屏封接面加工设备的主轴和研磨臂等都作为重要部件，对其组装精度进行检测、控制，包括旋转部位的径向跳动、端面跳动的数据，工作台上的滚轮间距等。

2.4设备整体组装的质量控制

在完成所有零部件加工后，将各分散的部件进行组装，形成完整的台套设备。但在组装过程中，组装的精度是影响设备质量的主要因素，甚至会导致设备无法正常使用。因此，在组装设备零部件时，特别注意清洁零部件的外部杂质，包括铁屑、焊渣、粉尘、油渍等。此外，设备组装完毕后，应当对组装质量进行检验，确认设备是否符合技术要求。比如空载试机、负载试机、联动试机，并根据实际生产进行调节运行参数，确保设备的良好运行。

3 结语

产品的质量控制可以分成三个部分，分别是产品检验、制造过程的质量控制以及产品工艺的设计改进。产品的检验工作并不能够让机械制造的质量得到提升，只能够发现不及格的产品；而制造过程的质量控制可以让产品达到设计标准，符合设计要求，从而让使用的要求得到满足；产品工艺设计的改进能够让机械制造的缺陷有效的减少，减少对制造过程中控制盒质量监测的依赖。综上所述，要想让机械产品符合使用要求，首先要做好设计，其次是在制造过程中做好质量控制工作，而检验则是让产品质量得到保证的重要手段。

参考文献

[1]蒋云飞.机械制造技术研究[J]机械制造业的发展，2014，（8）.

[2]张明翠.于国富.吕英俊等.浅谈先进制造技术与机械制造工艺特征及对策分析[J].军民两用技术与产品，2015，（14）：133-134.

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引言

机械制造一定程度彰显着一个国家的生产力水平，因此长期以来机械制造工艺与精密加工行业都得到国家社会的热点关注。现代机械加工工艺分别有：典型零件加工工艺、机器装配工艺基础、机床夹具设计基础及工艺过程质量控制等，其中以控制流程与工艺生产为典型现代机械加工工艺。在精密加工技术方面，精密加工技术受环境、机床、刀具及工艺等重要影响，由此表明了现代制造工艺与精密加工技术是相互交叉的[1]。

1.机械制造与精密加工技术概述

1.1现代机械制造工艺的优势

现如今科学技术飞速发展，为机械制造与精密加工技术研发创造了良好的契机，现代机械制造工艺表现出综合性强、全面性强及竞争性强等多种优势。其中，综合性强表现于伴随科学技术的推陈出新，现代机械制造工艺与精密加工技术相互间不同先进技术相辅相成的结合应用，大量的工业制成品都呈现出强有力人性化的特征；全面性强表现于自机械制造内容出发，现代机械制造技术已经囊括了制造环节、包装设计、产品研发、产品销售及售后服务等多个全面步骤，现代企业正常运营受每一个步骤紧密联系程度直接影响；竞争性强表现于现代机械制造市场竞争已由国内范围市场竞争转变成国际范围市场竞争，一个企业乃至一个国家若想要在现在机械制造竞争中占据有利位置，就务必要不断提升自身工业制成品的市场竞争优势[2]。

1.2精密加工技术分类

现如今信息技术飞速提升，不同社会领域均被科学技术一定程度涵盖，机械制造也不例外，不同种类的精密加工技术被广泛应用于现代机械制造中。这些精密加工技术分别包括，精密切削技术、微细加工技术、超精密研磨技术、模具成型技术以及纳米技术等[3]。

2.精密超精密加工技术在微机械制造中的应用

当前一些企业为了达到企业发展的目的，不惜以耗费大量能源作为代价，从而导致资源过多的浪费及生态环境严重破坏。为了解决这一问题，我国颁布了关于制造行业开展绿色改革的相关政策，以满足可持续发展战略前提开展技术更新，即提升现如今机械制造工艺技术迫在眉睫。

2.1微型加工设计制造技术

2.1.1主轴部件

微型加工设备中以微型主轴为重要的核心部件，支承元件部分通过选取高精度气体静压轴承、高精度微小滚动轴承等，驱动元件部分选取自装式微小直流电极确保主轴回转的高精度与高转速，同时需要令主轴各系统元件转化成有限元模型，有限元分析主轴系统动静态状况，在这一前提条件下，采用优化设计原理对主轴系统展开结构优化设计，以达到主轴不仅能够符合性能要求，还能够维持经重量、低耗能的目的。

2.1.2进给部件

双向进给部件同样是微型加工设备中一个重要的部件。通过应用常规滚珠丝杠定位方案，能够将定位精度处于0.1μm。另一种可行方案为选取二维X-Y微动工作台，驱动元件选取双向压电陶瓷，作用于制动弹性步骤，结合位移提升理念促使位移提升，达到双向各100μm行程微量进给的目的，定位精度同样为0.1μm[3]。

2.1.3导轨部件

微型加工设备重要的部件还有进给导轨部件，通过选取液体静压导轨、气体静压导轨等导轨部件，能够有效确保进给导轨的精度。

2.1.4微细切削与磨削

为了确保微细切削环节测量开展的有效性，应当开发引用一组一体化微小刀架，这一刀架不仅应当附带夹持刀具功效，还应当有着微切削刀测量的作用，以对切削环节展开实时的监管控制。在一体化微小刀架应用前提下，开展一体化微小刀架精密切削铜、铝等金属的实验，结合加工实践行为，考核、测评微型加工设备的整体性能情况。另一方面还可以采用超精密磨床、ELID技术对微小部件开展超精密磨削测验[4]。

2.2微型装配

根据微小部件的属性特征，对其定位装置及装夹展开研究分析，以展开精确定位控制系统研究[5]。

3.结束语

总而言之，现代机械制造工艺内容十分丰富，千变万化，本次文章仅仅分析了其中一部分内容，就大局观角度出发，现代机械制造工艺存在三大重点构成因素，分别是效率显著提升的加工水平全面脱离传统的加工机制；完全现代机械化加工技术，有效脱离人力输出前提；生产流水线促进促进加工速率提升，加快了现代机械制造率，这三大重点因素属于现代机械制造工艺不可或缺的步骤。而在精密加工技术应用方面，其是一种环节具体化操作，现代机械制造工艺与其整体环节是呈现相辅相成关系的，因此若想要实现机械制造工艺与精密加工技术应用的可持续发现，就务必要利用其相互促进这一点。

参考文献：

[1]陆雪君，王爱玲. 浅谈现代机械制造工艺与精密加工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（30）：116-118.

[2]仲健维. 浅谈精密加工在机械制造中的应用[J].黑龙江科技信息，2010，（12）：214-215.

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机械制造需要必要的加工设备，但是一般的机械制造厂中的金属切削机床工作量很大，它的工作量大约是机械工程量总量的50%.机械加工设备的性能会直接关系到机械制品的质量，而机械制品又与国民经济和物质文化成正比，所以必须对机械加工设备予以重视。

1机械加工设备管理常见的问题

1.1管理环节薄弱

一般而言，机械制作是为了达到一定的经济目的，所以，机械制造企业并不重视加工机械的维修和管理。不但相关管理方面的制度有所欠缺，而且，机械制造企业中缺少素质较高的专业管理人员，使得相关机械的寿命大大降低，开展维护管理比较难，且对企业的效益非常不利。

1.2没有合理地使用机械加工设备

在机械的实际生产中，因为生产管理人员机械知识欠缺，将一些机械加工设备用在了不该用的地方，一些机械之间并不匹配，最终影响了机械的正常工作。并且很多机械生产人员在生产操作时没有按照相关的机械加工规范标准进行，使得加工设备出现故障的概率大大提高。就目前而言，机械加工企业中的很多人员都没有参加过相关的专业培训，专业素质比较低，其中一些人员虽然参加了培训，但是因为所培训的内容并不适用，也不能发挥应有的作用。这些情况都使机械加工设备不能顺利、正常地开展工作，最终出现了较多的故障。

1.3没有保养好机械加工设备

因为机械加工企业都侧重抓经济效益，而忽视了机械设备的管理和保养，使得企业员工在使用机械时也忽视了机械的维护和保养。企业中的很多员工都觉得机械加工设备保不保养都无所谓，只要不出现很大的问题就行。在某些时候就算知道设备需要维护保养，但是因为想赶工，还是出现了机械设备超负荷工作的现象。

2机械加工设备的维修和管理对策分析

2.1加强机械设备的日常维护和检查

要保证机械设备的正常工作，就一定要做好平时的维护与检查包括：①做好设备的保养，结合维修计划清理设备，并及时更换已破损的零件设备；②注意每隔一段时间对相关机械进行检修，要制订一个科学而合理的检修计划，并在实际开展检修时根据实际情况进行规划，确保定期实施设备停产和检修；③在设备运行的过程中开展维修，即在设备开展工作的过程中进行检修，比方说在设备正常工作时将信号指示灯进行更换等；④临时性的停机检修，即当机械设备发生突发故障时，必须停机对其进行检修，看问题到底出在哪里；⑤对设备进行适当的调整，主要就是指微调设备中的部分零件，比方说调整电机传动皮带的张力等。除了做好平时的检修工作以外，还要重视常规检查工作，例如，检查机械设备是不是能在一定的时间里完成既定的生产数量，能不能满足相关的额定技术性能；检查机械有没有出现升温过快、振动或者漏油等非正常的情况，确保机械加工设备能够正常、稳定地运行。

2.2构建完善的维修保养体系

2.2.1制订健全的机械保养和维修制度

在实际生产过程中，一定要结合机械设备实际状况和生产需要，尽量确保机械加工设备具有较长的使用寿命，使得维修机械在生产与作业上可以实现平衡。通过科学的调整措施，确保编制出完善而合理的维修进度计划。编制时，一定要充分考虑生产因素的影响作用，并在此基础上每隔一段时间进行必要的保养，制订科学合、理的修理计划。如果是生产旺季，一定要将保养工作穿插在其中，可以根据实际情况延后或者提前。

2.2.2成立相关的机械设备组

成立相关的机械设备组，并确保配套足够的维修人员。所采购的配件会直接关系到维修成本以及工作进度等，所以在选择配件时，一定要充分结合具体情况，指派专业技术过硬、具有较强组织能力的人员进行相关的配件采购与机械维修。

2.3提高维护修理人员的素质

企业必须组建高素质的机械加工设备维护修理队伍，并将高学历的专业人员吸引进来，最终保证企业设备维修工作得以顺利、快速地开展，确保机械设备的工作性能满足相关的标准规范。

2.3.1对维修人员的要求

首先，维修人员必须热爱机械设备的修理工作，对修理工作有一种特殊的喜爱。其次，他们必须具备一定的车、钳、铣设备操作经历，而且，其中需要一项工种技能要达到至少高级工水平。再次，必须有吃苦耐劳的工作精神，还要有团队合作精神。最后，相关人员必须对企业生产产品的性质及工作流程有深刻的认识，还要熟知装配工艺方面的知识。

2.3.2强化专业技能培训

根据各车间生产设备的性质、规模要求，选择一定数量、年龄结构合理的人员配制，建立适合本企业生产设备维护所需的培训机制，聘请专业技术人员和具有多年设备维修经验的专家授课。建立稳定的培训机制，实行严格的管理，制订严谨的授课教学程序、完善的考评制度以及科学、灵活的激励制度。从企业对设备管理的实际出发，结合不同生产车间的具体情况，实行一定的奖励办法，使这项工作扎扎实实地展开。

2.4做好相关设备的管理工作

应该完善车间设备的管理机构。制订有针对性的管理规章制度，做到责任到人。针对各设备的工作条件和性质使用正确的方式，确保剂量适当，并结合工作实际，定期修改补充。相关的技术人员的现场经验必须丰富，专业知识必须扎实，且要经过相关的知识培训。做好维护工作，预防设备发生漏油事故。做到定点、定时、定质、定量、定人进行作业，并控制好入库、发放与加油等环节，切实做好设备管理工作。同时，要加强治漏技术攻关，最大限度地避免能源浪费和对环境的污染，以确保安全、文明生产的良好环境.综上所述，要将机械加工设备的性能发挥到最好，就一定要做好相关设备的维修与管理工作，不但要落实好相关的使用维修管理规定，还要结合企业的实际情况，优化管理制度，提升机械操作和维修人员的专业技术素养，并做好平时的维修管理工作，借助先进的诊断技术将机械的病损问题消灭在萌芽状态。

作者:韦力 单位:广西机电职业技术学院

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前言

在工业繁荣发展的过程中，工业领域发生了一场变革，主要集中在国防领域、航空领域、医疗领域以及电子领域，这些领域在变革的过程中，对精密微小零件的要求越来越高，为了充分的满足要求，在进行微小零件加工时，应用了微机械，由此也促使现代装备加工向着微小化的方向发展。超精密微机械制造技术作为有效的微小零件加工技术，在工业中得到了广泛的应用。

1 超精密加工的特点

超精密加工技术兴起于20世纪60年代，具备非常高的加工精度，随着超精密加工的发展，加工尺寸的精度已经达到了纳米级。在超精密加工技术不断发展完善的过程中，具备了越来越多的特点，具体说来，主要包含以下几个方面：第一，“进化”加工原则，“进化”加工有两种方式，一种是直接式，一种是间接式，在直接式进化加工中，所使用的设备及工具精度都比工件的精度低，经过相应的加工工艺以及特殊工艺装备处理之后，完成工件的加工，一般来说，单件、小批量工件的生产适合用此种形式的进化加工，而在间接式进化加工中，在直接式的基础上进行，从而将第二代工作母机生产出来，之后，工件的加工借助母机来完成，在批量生产中，此种方式非常适合[1]；第二，微量切削机理，此种切削机理有别于传统的切削机理，在进行切削工作时，在晶粒内进行而且晶粒要比背吃刀量大；第三，广泛的应用新方法，随着工件加工技术的发展以及加工要求的提升，传统切削和磨削方法的局限性逐渐的显露出来，其加工精度已经达到了极限，而超精密加工在应用了特种加工、复合加工等新方法之后，超越了精度极限，促使加工精度越来越高；第四，形成综合制造工艺，工件的加工需要满足一定的加工要求，基于此，在进行加工时，工件的材料、加工方法、设备、工具、测试手段等都需要进行综合的考虑，这样才能保证工件加工的质量，由此一来，工件加工的复杂程度就变得很高，加工难度也比较大，超精密加工技术中将这些因素综合起来，形成了综合制造工艺；第五，与高新技术产品紧密结合，超精密加工技术在加工的过程中，使用的设备价格都比较昂贵，因此，基本不会形成系列，通常是针对某一个特定的产品来进行设计，这就需要与高新技术产品紧密结合，提升设计的科学性，保证加工的质量与精度；第六，与自动化技术联系紧密，超精密加工技术在进行加工时，与自动化技术相结合，在控制、检测等方面实现了自动化，减少工作人员的使用，避免了人的因素的影响，提升了加工的质量[2]；第七，加工与检测一体化，在超精密加工中，精密检测是必不可少的一个环节，具备关键性的作用，通常来说，在加工的工程中就实现了精密检测，提升了加工与检测的效率。

2 超精密微机械制造技术

2.1 微机械加工设备技术

对于超精密微机械制造技术，国内外都非常重视其发展，并且在研究的过程中都取得了比较好的成就。在微机械加工设备技术方面，国外的各国中，日本的技术水平是处于领先水平的，其所研制出来的超高精密微机械加工机床，实现了3D复杂自由曲面的加工，这样一来，在超精密微机械工件切削加工中，面临的难题便迎刃而解。除日本外，国外很多国家的微机械加工设备技术都已经发展的比较好，比如德国，在微切铣削技术的研究方面，取得了比较大的进展，在淬火钢、硬铝材料的微型零件中，就可以利用此种技术进行切削，同时，德国的研究人员还研制出来微小型的加工系统，这样一来，在进行微小零件加工时，大型机械无法完成的事情就可以利用这个微小型的加工系统来完成。此外，德国还对单个零件的生产从经济性及生辰两个方面进行了研究，从而研制出来小型化设备，在小批量零件生产中得到了很好地应用。

同国外相比，国内的研究成果比较少，尽管如此，我国在微机械加工设备技术方面的研究好是取得了一定的效果。对于此项技术的研究，多是由我国的大学来进行，研究的主要方向便是微小制造系统以及微小切削技术，现如今，已经取得了一定的研究成果。哈尔滨工业大学经过大量的研究之后，生产出了微小型超精密三轴联动数控铣床，在这个机床中，采用了直径比较小的进口刀具，实现了微小切削[3]；而在北京理工大学的研究中，研制出了微小型的车铣加工系统，在进行微小型零件加工时，所具备的定位精度非常好，已经与国际的水平持平。此外，我国在进行研究的过程中，还开发出了微摩擦磨损测试仪，此测试仪同时还具备微小型切削功能，经过我国多年的研究，为超精密微机械制造技术的发展奠定了坚实的基础。

2.2 微切削加工技术

在微切削加工技术中，不止加工零件、刀具要实现微小化，整个加工过程同样需要实现微小化，这是微切削加工技术发展过程中所必须要解决的一个问题，基于此，在进行研究的过程中，要研究整个微切削过程，对微切削机理进行深入的理解并准确的把握，进而有效的将微切削加工的参数、工艺等确定，提升微切削加工系统设计的科学性，最终促使加工出来的工件和工具具备非常高的精度，而且使用寿命也比较长[4]。实际上，切削形成的过程是一个动态的过程，而且具备非线性的特征，通过对这个过程科学的研究，可以有效地提升切削力预测的准确性。在微切削过程中，具备切削极限，如果切削的深度并未达到最小的切削极限，那么切削形成就会比较困难，因此，在切削时，要准确的确定最小的切削极限。对于不同的零件材料来说，所具备的最小切削极限是不相同的，为了准确的对其进行确定，就需要建立起相应的模型，要保证构建的模型适应每种零件材料。此外，刀具刃口、刀具变形、刀具磨损等因素也会对最小切削极限产生影响，在进行确定时，还需要综合考虑这些方面的因素，以便于提升确定的准确性进而有效的提升微切削的有效性，促进切削形成。

3 结束语

在当前工业领域发展的过程中，超精密微机械制造技术是一项十分重要的技术。对于此项技术的研究，国内外都十分的重视，均已经研制出了相应的微机械制造设备以及微小型加工系统，从而很好地完成了微小零件的加工，促进了工业领域的发展。我国与国外的研究相比，还存在很大一段差距，而这差距也正是未来我国超精密微机械制造技术发展的方向，随着该项加工技术不断地发展完善，其将会具备非常广阔的应用及发展前景。

参考文献

[1]王丽滨，杨畅.浅谈我国机械制造技术的现状与未来[J].企业导报，2013（1）.

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加强企业能效评价、提高制造系统能量效率已成为制造业的当务之急。例如，美国能源部专门设立了以提高制造企业生产过程的能量效率作为首要目标的工业评价中心(industrialassessmentcenters，IAC)。该中心依托美国29所高校，与美国工业部门联手，已在15000多家美国企业中实施了工业能源审计和工业评价建议项目[3]。

机械制造业是制造业的重要组成部分。但过去人们总认为单台机械设备能量消耗不大，特别是与钢铁、化工等流程领域的设备相比较，能耗相对较小，因而学术界对其重视不够，导致其研究不够。

近年来，随着机械制造业能源消耗问题和环境影响问题的日益严峻，学术界和企业界均对机械制造业能量消耗问题进行了重新分析和认识。以机床为例，多篇文献的分析结果均表明[4]：机床量大面广，能量消耗总量巨大，并且有效能量利用率很低，因而节能潜力很大。不仅如此，美国麻省理工学院Gutowski[5]的研究结果表明，机床能量消耗所带来的CO2等的环境排放也是令人震惊的。

因此，近年来，机械制造系统能效评价问题引起了学术界的广泛重视。如2009年9月，在爱尔兰都柏林大学召开了第26届国际制造会议(internationalmanufacturingconference，IMC26)，将“能源效率与低碳制造”作为会议主题，提出“为了确保制造业创新与发展，必须准确评价制造过程与系统的能量消耗状况”[6]。2011年8月，第28届IMC会议再次强调能量消耗优化对可持续发展的重要性，并设有一个能量监控和分析的分会场，专门讨论制造过程的能量消耗评价和改善研究[7]。此外，第18届CIRP生命周期工程国际会议论文集《制造可持续性的全球本土解决方案》中提出，将能效分析作为制造可持续性实现的重要技术手段[8]。2010年10月26日，国际标准化委员会(ISO)了《Environmentalevaluationofmachinetools—Part1：Energy-savingdesignmethodologyformachinetools(ISO14955-1)》的草案，并于2012年4月30日了投票稿；由此可以预见，不久的将来，机床的能耗指标将成为机床产品的一个重要评价指标[9]。

综上所述，机械制造系统的能效评价研究已经在国际上兴起。但是，现有的研究还比较分散，且由于机械制造系统具有涉及面广和制造过程复杂等特点，因此机械制造系统的能效评价中的许多问题还有待解决。因此，本文在多年研究的基础上，参考国内外大量文献，对机械制造系统能效评价的特点、研究现状及发展趋势进行了综述。

1机械制造系统能效评价的特点

制造系统能效评价包括制造系统能量消耗状态及能量消耗过程的分析评价以及在此基础上对能量效率的评价。

机械制造系统是由切削加工、压力加工、铸造、焊接、特种加工、热处理、覆盖层、装配与包装和其他等9类工艺[10]及其相应设备构成的将原材料(含半成品)转变为产品或半成品的输入输出系统。从能量消耗的角度看，机械制造系统是由机床(切削加工机床、压力加工机床)、铸造设备等机械设备及其相应的工艺过程为能量消耗主体的制造系统。

机械制造系统能耗主体构成的多样性及复杂性、能量消耗状态及能量消耗过程的动态变化性及随机性、机械产品的生命周期能耗特性等多方面原因，使得机械制造系统能效评价相对于化工、冶金等制造系统的能效评价要复杂和困难得多。因此，首先对机械制造系统能效评价的复杂特点进行分析。

1.1机械制造系统能量消耗的多能量源特性

机械制造系统涉及多种机械设备，其中加工设备就有九大类，辅助设备也有运输设备、检测设备、照明设备等多种，每种设备又由多个能量消耗源组成。以普通车床为例，普通车床包括主传动系统、冷却系统、刀架快速移动系统、照明和信号灯系统等。而数控机床就复杂得多，如YD31125CNC6数控滚齿机包括主传动系统、进给系统、液压系统、静压系统、冲屑系统、冷却系统等多个能量消耗系统，每个能量消耗系统又由多个能量消耗源组成，见表1。机械制造系统能量消耗的多能量源特点意味着能效的深化评价需面向多能量源进行。

表1YD31125CNC6数控滚齿机能量源下载原表

表1YD31125CNC6数控滚齿机能量源

1.2机械制造系统能量消耗状态及能量效率的层次分布特性

机械制造系统是产品生产的复杂载体，跨越产品、车间、任务、制造单元和生产设备等不同层次，每个层次的能量消耗都有其基本特征。如设备层能耗是机械制造系统的主体，而车间层除了加工设备消耗能量以外，一些辅助设备也要消耗能量。对于产品能耗而言，则要考虑从原材料准备，零部件生产，产品组装、使用到回收处理等所有阶段的产品全生命周期过程能耗。机械制造系统能量消耗状态的层次分布情况如图1所示。因此，机械制造系统能量消耗状态以及能量效率也存在层次分布特性。

图1机械制造系统能量消耗状态的层次分布

图1机械制造系统能量消耗状态的层次分布下载原图

1.3机械制造系统能量消耗过程及瞬态能量效率的复杂多变性

某一时段内机械制造系统的能量消耗呈现复杂的动态变化特性。仅以其中的机床能量消耗过程为例：图2所示为某机床加工一个简单工件的能量消耗过程，其工序参数见表1。可以看出，机械加工设备的能量消耗变化体现在以下三个方面：一是机床启动过程的功率变化；二是不同加工工序能量消耗规律各异；三是每道加工工序的输入功率随时间发生的变化。机械加工设备能耗过程的动态变化直接造成机械制造系统能耗过程及其瞬态能量效率复杂多变。

1.4机械制造系统能量消耗及能效评价的产品生命周期过程特性

机械产品的能量消耗贯穿于产品从原材料准备到零部件生产，产品组装、运输、使用和回收处理的整个生命周期，如图3所示。机械产品(例如汽车、机床等)在生命周期各阶段均需能量支撑；同时，机械制造产品在生命周期不同阶段的能量消耗特性大不相同，需要对每个阶段的能量特性进行深入分析。因此，机械制造系统能效评价需考虑产品生命周期全过程的能量消耗和能量效率问题。

2机械制造系统的能效评价的研究现状

2.1机械制造系统能效评价内容的研究现状

现有的机械制造系统能效评价的研究内容可以归结为三类：一是机械制造系统总体能效评价；二是产品能效评价；三是机械设备和工艺能效评价。

2.1.1机械制造系统总体能效评价

机械制造系统总体能效评价是对机械制造系统的综合能量消耗效率进行评价，一般以生产企业的整体能耗作为研究对象。比较成功的制造系统能效评价实践是美国IAC的评价体系。IAC的评价内容[3]包括：能量和废弃物成本评价、电能评价、热能评价、能源的原动机评价、冷却系统评价、供热通风与空气调节系统评价和废弃物评价等。

中国国家质检总局和国家标准化委员会共同的《企业能量平衡通则》和《综合能耗计算通则》为企业进行能量评价提供了一种框架体系[12]，通过计算综合能耗、单位产值综合能耗、产品单位产量综合能耗、产品单位产量可比综合能耗等指标来分析企业的能效水平[13]。

2.1.2产品能效评价

产品能效评价是指对产品的生产和生命周期过程的能量消耗效率进行评价。产品能效评价应面向从原材料准备到零部件制造、产品装配再到产品回收利用的产品全生命周期过程。产品能量包括直接能量和间接能量两类，其中，直接能量是指产品制造过程各种加工工艺消耗的能量；间接能量是指加工产品所需物料的内含能[14]。不同地区能源制备过程有所不同，造成能源内含能不同，因此，对产品能效评价有必要考虑全球制造背景下能源内含能对制造过程和原材料选择的影响[15]。

2.1.3机械设备和工艺能效评价

机械设备和工艺能耗是机械制造系统能量消耗的主体，其能量消耗过程及能效评价也最为复杂，是目前国际上研究的热点问题。机械设备和工艺能效评价是对设备运行过程的能量分布和能量利用率以及加工工艺的有效产出率等指标进行分析评价。一般认为，机械加工设备能耗分为固定能耗和可变能耗[16-18]；有效能量占设备总能量的比重可能会较低，如图4所示。而且，不同的加工参数和刀具路径会影响机械加工过程的能量消耗[19-22]，不同加工工艺的能耗特性呈现不同态势[23]。

对机械设备和工艺进行能效评价时，能量数据的获取是关键。常用的数据获取方法是在线监测[24-25]。虽然在理论研究中，可以通过加工实验得到能耗分析所需数据，但是往往一台设备的能量构成分析就需要基于十几组甚至几十组实验，这在工程应用上缺乏可行性。数据获取困难成为阻碍企业有效实施能效评估的主要障碍之一[26]。

2.2机械制造系统能量效率评价指标的研究现状

机械制造系统的能量效率评价指标包括瞬时能量效率指标和过程能量效率指标。

2.2.1瞬时能量效率指标

瞬时能量效率是指机械制造系统在某一时刻的有效能量变化率与输入能量变化率的比值。对于主要消耗电能的机械制造系统，其瞬时能量效率为有效输出功率与输入功率的比值。例如，对于金属切削机床，有效能量一般理解为直接对工件进行切削加工的能量，其瞬时能量效率为

式中，Pc(t)为切削功率；Pt(t)为总输入功率。

2.2.2过程能量效率指标

机械制造系统过程能量效率是指某个制造过程或某个时间段的有效能量或有效产出与输入能量的关系。可见，过程能量效率指标包括有效能量和有效产出两种定义法。

(1)有效能量定义法。

机械制造系统过程能量效率的有效能量定义是指某个制造过程或某个时间段的有效能量与系统消耗能量的比值。例如，一个工件的切削加工过程的能量效率E可定义为工件加工过程的有效能量和消耗总能量的比值[23]，即

式中，E为能量效率；Ec为有效能量；Et为系统消耗能量；T为系统运行时间。

(2)有效产出定义法。

过程能量效率的有效产出定义又称“比能”定义。比能(specificenergyconsumption，SEC)RSEC是系统消耗能量与系统有效产出的比值，即

式中，Ei为输入能量；Eo为输出能量；Oe为有效产出，包括有效经济、物质产出量(如材料切除体积、产品个数等)。

3机械制造系统能效评价的发展趋势

(1)机械制造系统能效评价指标完整体系的建立。

机械制造系统是产品生产的复杂载体，跨越产品、车间、任务、制造单元和生产设备等不同层次，每个层次的能量消耗都有其基本特征。机械制造系统的能效评价也应具有明显的层次性，可分为产品层、车间层、任务层、制造单元层和设备层；每个层次都有其能效指标或指标体系。而且，考虑到制造过程能量消耗的不确定性，对其能效评价要符合过程特性，即，既要分析机械制造系统能量消耗状态，又要评价其能量消耗过程。进一步讲，针对过程能量效率评价，结合有效能量指标和比能指标，从不同角度反映机械制造系统的能效。

(2)机械制造系统能效评价基础数据库的建立。

机械制造系统能量消耗指标的计算需要基于大量基础数据，特别是各种工艺和各种设备及其各种状态的能耗基础数据，这就需要建立机械制造系统能效评价的基础数据库。基础数据库的建立需要基于大量实验，包括各种设备在各种加工条件下的空载实验和加工实验，工作量巨大。基础数据库的建立将为能量效率的深度评价和生产设备的节能性运行、工艺路线节能性优化、工艺参数节能性优化等节能措施分析奠定基础。

(3)机械产品和制造任务能量消耗的定额化。

通过机械制造系统能量消耗评价，建立各种制造任务的能量消耗定额，可为企业高效节能生产战略决策提供基础数据，也可为政府和行业制定能耗定额标准、强化节能措施提供基础数据。所谓能量消耗定额是指在一定的条件下，为生产单位产品或完成单位工作量，合理消耗能源的数量标准。科学的能量消耗定额能够反映制造过程中能源消耗的客观规律，是能源利用率考核和提高的依据。由前文所述机械制造系统能量消耗的四大特点可知，机械产品和制造任务的能量消耗定额问题特别复杂，尚有待深入研究。

(4)机械制造系统能效评价的标准化。

机械制造系统能效评价过程的标准化包括能量消耗边界划分的标准化和评价方法及评价流程的标准化。边界划分对能量效率分析影响很大，同一制造任务，由于分析边界不一样，计算出来的能量消耗量会有数量级的区别。目前虽然已有一些典型产品和加工工艺的能量消耗量参考数据，但是对边界的划分不统一，给工业企业应用带来不便。此外，一套标准的能效评价方法及评价流程有助于能效评价推广，方便广大企业开展能效自我评价和优化。

(5)机械制造系统能效评价和提升的信息化支持平台的开发。

机械制造系统能效评价和节能优化运行涉及信息量大，模型、过程和方法复杂，因此，需要信息化平台的支持。平台的底层模块应包括数据库、知识库、方法库；中间层模块应包括各种应用模块，如能效评价支持系统、生产设备的节能性运行方法及支持系统、工艺路线节能性优化方法、工艺参数节能性优化方法及支持系统等；顶层模块应有交互式的友好操作界面，能够支持各种具体应用。

4结论

(1)机械制造系统能效评价具有能量消耗的多能量源特性、能量消耗状态及能量效率的层次分布特性、能量消耗过程及瞬态能量效率的复杂多变性、能量消耗及能效评价的产品生命周期过程特性四大特点。

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1.前言

自动化的设计制造是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感检测技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，在多功能、高质量、高可靠性，低能耗的意义上实现特定功能价值并使整个系统最优化的系统工程技术，在现在工业生产中有着重要的应用。

2.机械制造及自动化技术概论

2.1 机械制造及自动化技术基本理论

任何制造过程都是由若干工序组成的。而在一个工序中，又包含着若干种基本动作。如传动动作、上下料动作、换刀动作、切削动作以及检验动作等。此外，还有操纵和管理这些基本动作的操纵动作，如开动和关闭传动机构的动作等。这些动作可以手动来完成，也可以用机器来完成。当执行制造过程的基本动作是由机器（机械）代替人力劳动来完成时这就是机械化。在一个工序中，如果所有的基本动作都机械化了，并且使若干个辅助动作也自动化起来，而工人所要做的工作只是对这一工序作总的操纵和监督，就称为工序自动化。

2.2机械制造自动化的主要内容和作用

机械制造过程中的自动化技术主要有：

（1）机械加工自动化技术，包含上下料自动化技术，装夹自动化技术、换刀自动化技术、加工自动化技术和零部件检验自动化技术等。

（2）装配自动化技术，包含零部件供应自动化技术和装配过程自动化技术等。

（3）质量控制自动化技术，包含零部件检测自动化技术、产品检测自动化和刀具检测自动化技术等。

（4）物料储运过程自动化技术，包含工件储运自动化技术、刀具储运自动化技术和其它物料储运自动化技术等。

3.机械制造及自动化技术发展历史和方向

机械化生产最早开始于19世纪末期，而在20世纪中叶的时候，开始出现了自动化车床；1947年，美国福特汽车公司采用了机械加工自动化线，标志了机械制造自动化及自动化技术进入大规模应用阶段，到了20世纪80年代开始计算机集成制造系统，至此机械自动化技术进入一个新时代。

随着计算机及软件技术的高速发展，机制制造及其自动化的将向着智能化，系统化的方向发展，具体表现在：

（1）机电一体化：机电一体化就是机械自动化的发展和延伸，传统的机械产品只有向机电一体化方向发展，才是机械工业发展的唯一出路。

（2）智能化：智能化是21世纪机械自动化技术发展的一个重要发展方向，使机械制造具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得更高的控制目标。

（3）模块化：模块化是一项重要而又艰巨的工程。研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机械自动化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。

（4）网络化：20世纪90年代，计算机技术的突出成就是网络技术。利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里充分享受各种高技术带来的便利和快乐。

（5）微型化：微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机械自动化向微观领域发展的趋势。

（6）环保化：工业的发达给人们生活带来了巨大的变化。一方面，物质丰富，生活舒适：另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染，于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。

（7）人格化：未来的机械自动化更加注重产品与人的关系，机械自动化的人格化有两层含义。一层是机械自动化产品的最终使用对象是人，另一层是模仿生物机理、研制各种机械自动化产品.

4.机械制造及自动化技术的应用研究

柔性加工是机械制造及自动化技术的一个重要应用。柔性制造系统是由计算机控制系统和物流系统连接起来并具有一系列自动化加工设备和辅助设备，加工对象、工艺过程、工序内容和生产节拍等可自动调整的高度自动化制造系统。

柔性制造系统（FMS）是数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速调整，适用于多品种、中小批量生产。软性制造系统是由加工系统、物理系统和控制与管理系统3大部分组成软性制造系统是一个复杂的、大型制造控制系统，其硬件主要包括：

（1）两台以上的数控机床或加工中心以及其他加工设备，包括测量机、清洗机、动平衡机、各种特种加工设备等。

（2）一套能自动装卸的运输系统，包括刀具储运和工件及原材料储运。具体结构可采用传输带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘站等。

（3）一套计算机控制系统及信息通信网络。

柔性制造是高新技术产业的一个重要应用系统，在技术研究，产品开发等领域起着重要的作用。

5.总结

机械制造及其自动化技术有着较长的发展基础和里程，整个技术随着计算机、软件和信息技术的发展，而快速更新，向着智能化、系统化方向发展，得到了广泛的重视与应用。柔性制造系统，是机械制造及自动化的一个重要应用领域，带来了巨大的经济效益。