机械工程博士论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇机械工程博士论文，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

记者昨天联系上了南京理工大学的相关工作人员，校方表示，目前周建伟博士毕业的事情经过机械学院的老师和他本人的沟通，已经圆满解决。学校承诺让周建伟在春节前毕业。这位工作人员说，并不存在导师不让周建伟毕业这回事，只是学生因为找到了工作后比较心急，要求立即答辩。学校的博士毕业也有一定的时间表安排，要按部就班地来。

记者随后联系到了周建伟的导师，这位博导还没有听完记者的问题，就在电话里咆哮着说：“我不想谈这个事情。”说完就挂了电话。记者还发了短信给这位博导，想听听他的说法，但直到记者发稿时，也没有收到他的任何回复。

读博只为逃避现实压力

据了解，周建伟从武汉理工大学本科毕业后，先在南京广州路上一家软件公司工作了五年，后因感到工作的压力太大，于是考上了南航车辆工程的研究生，3年研究生毕业后，周建伟又辗转到南理工的机械工程学院继续攻读车辆工程系的博士。

熟悉周建伟的同学说，周建伟的性格还算开朗，不像是那种想不开的人，平时大家聊天的时候，他聊过为什么要读博的想法。他说工作的压力比学习的压力要大得多，他本科毕业后每个月的工资近5000块钱，但他觉得在私营企业工作没有保障，5000多元的收入在付完房租、水电以及平常的应酬后所剩无几。

这位博士同学说，大家听了他的话后都觉得不能理解，博士的月收入连补贴加上导师发的工资，也就900左右，怎么能和5000元比呢？周建伟则有着这样的解释：900多块钱如果不谈恋爱自己开销也够了，博士毕业后如果能到高校里工作，除了工资之外，学校还会给安家费30万元，科研启动经费5到10万元，这些都包括在收入之内，比在软件公司工作压力小多了。读博士也是对现实工作压力的一种逃避吧。

博士就是替导师打工

篇2

中图分类号：G72 文献标识码：A

工程博士专业学位研究生教育是适应我国现代化建设对高层次工程技术人才需要而设置的，是将高层次的人才培养与国家重大需求相结合的一种新型专业学位。工程博士专业学位的设置对提升学校专业学位办学层次、完善学位授权体系结构具有极其重要的意义。面对这种新型的专业学位类型，华中科技大学机械学院（以下简称“学院”）试图探索行之有效的工程博士培养质量保障体系。

一、加强培养过程的规范化管理

对于培养单位来说，规范管理主要是在工程博士教育过程中明确培养目标，建立科学的管理体系，从而达到不断提高教育质量的目的。学院秉承“育人为本、创新是魂、责任以行”的办学理念，针对工程博士教育的特殊性，制定了一系列的管理规章制度，有效保证了工程博士的教育质量。

（一）从学术方面到实际应用能力，明确工程博士的培养目标

知识方面：应该具备机械工程领域坚实宽广的理论基础和系统深入的专业知识；

能力方面：要具有科技开拓创新精神和独立研究的能力，对新技术具有敏锐的洞察力；能够引领企业在技术进步和技术创新中不断前进，持续推动企业的技术进步；

素质方面：具有相对专业的领导能力、组织能力和沟通能力，团结并能领导企业的研发团队，实现企业的组织创新；具有对市场的适应能力以及对企业生产发展的改革能力。

成果方面：在推动产业发展和工程技术进步方面要做出创造性成果。

（二）从硬件到软件，注重导师团队的建设

目前，学院拥有数字制造装备与技术国家重点实验室、制造装备数字化国家工程研究中心、国家数控系统工程技术研究中心、国家CAD支撑软件工程技术研究中心、教育部制造技术国际标准研究中心等5个国家级研究平台；拥有国家工科机械基础课程教学基地、国家机械实验教学示范中心等2个国家级基础教学平台；拥有2个国家级教学团队和拥有机械基础课程实验中心、机械学科专业课程实验中心、先进制造与装备技术综合实验中心等3个教学科研实验平台。

除此之外，学院教师队伍中有20多人次分别担任国家“973”项目首席科学家、“863”重点项目负责人、重大专项负责人。学院专门从这些专业教师中选聘承担过国家重大专项的教授、博导担任工程博士的导师。无论是硬件还是软件环境，学院都为工程博士的教育质量保驾护航。

二、探索建立适应工程博士教育特点的课程体系

博士生的课程学习阶段担负着夯实基础、拓宽视野的重要作用，是博士生进行后续课题研究、论文写作的前提和基础。学院根据培养对象的特点和培养目标设计了个性化的工程博士专业学位课程体系，实行多学科交叉培养。学院为此特开设了以下学位要求课程：先进制造工程学、现代设计学、现代优化方法及应用、计算制造工程学、现代管理理论与方法。学生在其课程学习期间， 除校级公共必修课程与跨一级学科选修课程外， 在自己的专业领域从学院设置的学科课程中选修2～3门专业课程进行学习。

依托高档数控机床与基础制造装备、极大规模集成电路制造装备与成套工艺等国家重大专项招收的先进制造工程领域工程博士生，必须实质性地参与国家科技重大专项的研究，是为了服务国家重大专项需求。学院专门为工程博士开设了《先进制造工程学》课程，该课程强调信息学科与传统机械制造学科的融合，要求教师以精密技术和自动化为核心，以制造学科为基础，以数字化装备、汽车工业及信息产业为支撑， 加强先进制造技术在信息产业、生命科学、环境工程等领域中的应用及教学， 并要求逐步加大应用性案例教学的比重。典型科研案例讲座关键在于注重学科交叉，着眼于科研方法的创新、研究思路的拓展， 这种案例教学法近年来在国外的一些博士课程中广泛采用， 并已证明有助于学生创新思维的形成，从而提高工程博士生的综合科研素质。特色课程《先进制造工程学》不仅涵盖了学院的优势与特色专业领域，而且依托学院在机械制造学科发展上的经验和探索，凝炼了众多学科专业博士生导师多年科研成果和学科经验，使得该课程成为工程博士专业学习逐步向科研创新能力培养转化的桥梁。

工程博士各专题课程的设置是根据学科发展动态变化的，具体内容由各授课教师策划。近年来，数字制造及微纳制造技术已成为先进制造领域的热门，这在授课教师开设的专题讲座上也得到了充分体现。例如，学院在《先进制造工程学》博士生专业课程中设置的专题讲座有：数字化制造与智能控制类专题讲座、微纳制造类专题讲座、其它先进制造类专题讲座。这些学术专题讲座主要突出一个“新”字，包括本学科最新科研动态、学科领域国内外最新研究进展或前沿性问题的新发现、新学说，以及教师本人的最新科研进展。该课程对学生专业领域创新思维培养是具有一定效果的。

由于工程博士的培养目标是要培养引领企业技术创新的工程技术领域的领军人才，因此与学历博士生相比，工程博士的课程体系还专门增加了15个学分的实践环节，其中，专业课程实习实践4个学分、专业设计3个学分、工业实习8个学分。为工程博士量身定置的实践环节学习年限要求不少于3年，单从时间上看，这在工程博士培养年限中占了相当大的比重，更凸显出工程博士在培养过程中注重工程实践能力的拔高。

三、严把工程博士学位论文关

工程博士的培养实行学校与企业的双导师制，由双方组成指导小组共同指导工程博士生的学位论文。与学历博士相比，工程博士更注重实际科研能力的培养，而工程博士学位论文是这种能力的综合体现，并且最能反映工程博士培养质量的高低，所以，学院拟从以下3个方面保证学位论文的质量：

（一）学位论文的选题与开题

学位论文的选题应在课程学习阶段后期或结束时启动。校、企导师组根据学员的自身条件、企业的实际需求以及企业的未来发展方向，指导学生正确选题；学生在对学位论文的选题进行调研和可行性论证的基础上，形成书面开题报告。开题报告由培养单位组织导师及来自企业的专家进行审议，重点考察学员拟进行的学位论文研究是否有可能达到机械工程领域工程博士专业学位论文的水准。

（二）学位论文中期考核

论文中期考核安排在开题报告后约一年左右进行。学员根据论文研究进展完成如下内容的考核报告：论文研究进展情况、存在问题分析、拟作调整的内容及方案、工作计划调整等等。在研究过程中允许对论文研究范畴作适当调整或补充，凡对开题报告内容不存在颠覆性的改变，则可继续论文研究工作，否则应重新开题。

（三）学位论文的评审

为了保证和提高博士学位论文质量，学院经过多年的探索和实践，从1999年开始就在院系一级试行博士学位论文双盲预审制度。博士学位论文双盲预审指的是评阅人、论文作者及与作者相关的一些信息均予以匿名，然后在博士学位论文正式提交审核之前，所在学院的研究生主管部门对论文所做的最后一次把关。多年的探索充分证明了推行双盲预审制度确实对提高博士学位论文的质量起到了非常有效和不可低估的作用。因此，学院决定沿用博士学位论文双盲预审制度来控制工程博士的学位论文。

四、结语

与学历博士相比，工程博士的答辩增加了论文评阅专家、答辩委员会成员，这在一定程度上提高了工程博士最后答辩管理的监控力度。总之，学院从工程博士的招生到培养以及最后的学位授予，都建立了一系列切实可行的培养质量保障管理条例。尽管如此，工程博士专业学位是我国研究生教育领域的一个新生事物，亟待提高与完善，以便工程博士培养更适应企业的需要和社会的发展。

参考文献

[1]程宜.《先进制造工程学》博士生特色课程建设的探索与实践[J].理工高教研究，2009，（5）.

[2]范巍.中国博士发展质量调查[J].学位与研究生教育，2011，（1）.

篇3

生物机械工程，融合了生物学、机械学和电子学等多项学科，目的是发明能植入或接入身体的机器，让机器帮助残缺的身体执行正常的生理功能，让残障人士实现身体的“自愈”，重新融入正常的社会生活。休·赫尔便是该领域的领军人物之一。

“下面，我们欢迎来自MIT的休·赫尔教授（Hugh Herr）。”

在掌声中，休·赫尔大步流星走上台去。他身材修长，礼貌地与主持人握手，然后走向演讲台的中央。如果不是已经知道他受过截肢手术，鲜有人会关心他深灰色的裤子里到底有什么异样。在一些演讲中，他会挽起自己的裤子，让观众看到他的机械腿：“多么漂亮和性感。”他称呼自己是“由钛、硅和碳以及各种零部件组成的生物”。

休·赫尔教授是MIT媒体实验室（MediaLab）生物机械工程研究所主任，研究人与机器如何融合；也是“智行（iWalk）”公司的联合创始人和首席科技官。他还有个身份，一名狂热的登山爱好者——即使在他失去双腿之后，仍是。

改变命运的登山事故

休·赫尔早早地便展现出了自己非凡的登山天赋。

在17岁事故发生之前，他已经因为登山而闻名全美。媒体报道他的运动成绩，称赞他为当时最优秀的登山运动员之一。1982年，发生在新罕布什尔州华盛顿山的一场暴风雪，将休·赫尔的人生轨迹彻底改变。在那场暴风雪中，他与一同登山的朋友迷失了方向，坠入峡谷，两人在山中度过了3个温度接近-30℃的寒夜。一直到第四天，他们才被发现并救出。“我根本顾不上管自己的身体状况。”这是因为休·赫尔得知，在营救他们的过程中，一名志愿者因为雪崩不幸罹难，“救援人员因为我而牺牲，这样的噩耗快要将我击垮。”

一个医疗小组为保住这位登山天才的双腿，对休·赫尔进行了数月的治疗。但是，因为严重冻伤，休·赫尔双腿膝盖以下仍然全部被截去。“在手术之前，我已经做好失去双腿的心理准备。但当我从术后麻醉醒来，望向我的腿，我仍然很惊讶——我的腿只剩下这么一点点。”

医生同时对休·赫尔的登山生涯宣判了死刑。此前休·赫尔一直觉得，登山就是他生命的意义。“我对自己说，现在，我面临着两个选择。”一个，是任自己堕入绝望的深渊，自怨自艾，感叹命运的不公；另一个，是尽最大的努力，让生命驶入充满正能量的轨道。“我决定，一定要在有生之年做出有价值的事情，这才是对为我献出生命的人最好的纪念。”

休·赫尔说，在这种潜在的强大情感支撑下，他得以离开病床，并重新挑战山巅。

从头再来设计假肢

仅仅数月之后，休·赫尔就干了一件医生们断言不可能的事情：重新攀登。他凭借自己设计的假肢，爬出了比事故前更好的登山成绩。

双腿健全时的休·赫尔是一个“冷漠”的学生，他并不是什么机械狂热分子。他专注于机械修理，仅仅是因为那给他腾出了更多登山的时间。 然而事故之后，机械方面的知识突然变得“有用”了。“我第一次‘穿’上假肢的时候，身体疼痛，而且很不灵活。”那时休·赫尔已经学了一些制作方法，便开始对假肢进行改良。带他重回登山运动的那套假肢，有坚硬“脚趾”，可以站在硬币大小的岩石表面上。

被截去双腿，让休·赫尔对数学和科技的掌控能力显现了出来。他着了迷奋发钻研，先是在麻省理工学院获得了机械工程硕士学位，后在哈佛大学取得生物物理学博士学位，并在做生物医学器械博士后的时候，开始研究仿生腿的假肢机器人系统。“如何延续我的梦想？我给出的答案是，依靠科技。”

在写博士论文期间，赫尔的双手无法正常工作，于是他把铅笔嵌在墨镜框上，戴着墨镜，用脑袋打字。曾与赫尔一同在哈佛大学共事过的教授克拉姆回忆说：“他当时快要累瘫了。每走一步，他都在想着如何把假肢做得更好。”

为了让假肢更好，在媒体实验室内，休·赫尔也是这里各项发明的“试用者”。他的一位学生回忆道，在最近一次实验中，新设计的一只假肢肢槽突然破裂，休·赫尔迅速抓住了旁边的杠子才没有摔倒。然后，他单腿蹦到最近的椅子上，坐下，和学生一起分析问题到底出在哪里。“在谈话中我们仍彼此开着玩笑，几分钟过后，我回到电脑前，开始改进我的设计。”学生说，赫尔老师是名勇敢的实验者。不断尝试、改进，无腿教授休·赫尔比健全人更能够体察出假肢的好坏。

27年来，为了给自己一双更好的腿，休·赫尔也设计了各种各样的假肢。“当我还在和我的新身体打交道时，我把自己的腿看成一个巨大的鞋。一个人的鞋柜里可以有很多鞋子，所以一个人也可以有很多不同功能的假肢。”休·赫尔的衣柜里便挂着这“很多不同功能”的假肢——有的用来奔跑；有的用来走路并带有防水功能；有的专为征服陡峭的岩壁或冰墙设计，带有可以楔入细小石缝的脚趾——这显然已经超过了人腿本身的功能……“经常有人问我，如果有一位仁慈的天使愿意满足你一个愿望，你会祈祷你的双腿回来吗？”休·赫尔给出的答案是——当然不。“我的仿生腿已经成为我认知的一部分，”他说，“而且我会造出比人腿更好的腿来。”

改变残疾定义

残疾人可以拥有比正常人更好的腿？休·赫尔认为，这绝非天方夜谈。

篇4

每天清晨天刚微亮，在清华大学南面的中老年网球场上，就有不少老同志开始打网球，如此的运动，他们风雨无阻地已经坚持了几十年。在这个健康、团结、快乐的集体中，有一位白发长者：他是这个老年团队中年龄最大(82岁)、球龄最短(10年)、球艺进步最快(这是球友们公认的)、坚持最好的(几乎不请假)的好队员。要问这位长者是谁?他就是中国科学院院士，清华大学工程力学系教授黄克智先生。

黄克智院士今年82岁，他从40岁开始坚持每天清晨跑步，一跑就跑了26年，累计里程估计已绕地球好几圈了。当他66岁时，有人劝他老年人锻炼方式以太极拳最适宜，于是他66岁开始学习太极拳，并把杨氏、陈氏等各式太极拳都学了一遍，这样坚持了几年，他又发现太极拳对他来说运动量不够，虽然自己已到70高龄，但精力还是非常充沛，体力也比一般同龄人要好。于是黄克智又想给自己加码，换个运动量大些的锻炼方式――在古稀之年，他参加清华大学初级游泳班，和一批孙子辈的小学生们在同一个游泳池内接受从零开始的训练；游了2年，他又感到不满意，这次可不是锻炼的方式，而是时间不合适(因为清华游泳池只有中午对老年人开放)，游泳一次几乎要花掉他3个小时的工作时间，这让他觉得时间上付出太多，必须另找出路。于是在72岁高龄时，黄克智又干了一件让人吃惊的事―学习打网球。从那时起，他每天坚持，至今已10年有余。按照黄克智自己的说法：“这是我最后一次选择，网球给了我极大的快乐，那就是健康与友谊。打网球，这也是我最满意的一次选择。”

自从坚持打网球以来，黄克智自己觉得受益匪浅。体重减轻了，大肚子消失了，原有的三高老年病(高脂血症、高血压，高血糖)都控制住了。虽已82高龄，但他精力充沛，目前仍在教学、科研第一线满负荷地工作。当黄克智尝到了坚持锻炼的甜头，他就觉得必须把这件事告诉年轻人，让他们认识到坚持锻炼，注重健康要从年轻时做起。于是他一方面教育自己在国外的两个儿子，要求他们每天锻炼。现在在美国当教授的儿子，也和他一样带着妻子每天坚持锻炼1小时；黄克智自己早晨和夫人(77岁)每天打网球1小时，他们真可称得上模范的锻炼之家了。另一方面，黄克智动员工作组里的年轻人参加锻炼。介绍他们参加网协，帮助他们联系球场；起步时，帮他们配置球拍、网球；亲自上场检查他们出席情况，有时他自己也会充当教练。

自从打网球以来，黄克智夫妇感到晚年生活十分充实。这是一个非常快乐、和谐的团队。真如他自己所说：“打球增强了我的体质，增加了快乐，增进了友谊，保证了我精力充沛的一天工作。”

健康是工作成就的保证

现在许多同志，人未老，心先老，只要一退休，就认为自己的一切都快结束，手脚懒了，不愿动了，头脑懒了，不再考虑问题了，于是真的很快出现老态了，并且各种老年病也相继而来了。在黄克智身上永远看不到“老的心态”――他自己从不服老。黄克智的一生，是不停学习、不停研究新科学技术的一生。

他的生活十分规律：清晨4点半起床就开始工作1.0～1.5小时，然后迎着晨曦前往球场锻炼1小时。出一身大汗，回家洗澡，吃早点，然后休息半小时，上午9～12时开始工作。午睡1.0～1.5小时后，下午3～6时工作，傍晚6～7时散步。晚上除了特别任务，黄克智一般不工作，弹1小时钢琴，晚10点开始准备休息。目前他的生活非常单一，除了工作就是打球，对于社会上的花花绿绿新闻，从不关心。他常劝有些年轻人，要看准目标，努力地、安心地工作；要做到功到自然成，不要太刻意地去追求回报，否则自己活得很累，别人还不见得对你很认可。

由于黄克智一生不懈地努力，他的工作成绩显善培养了77位研究生(两位已当上中科院院士，两个学生获百篇优秀博士论文奖)，获得过40余项国内外学术奖；出版过7部教材与专著，300多篇学术论文。他自己在学习上从不满足，永远要向新的学科领域进军。平均每10年他都要更换一个新的学科方向(而且在每一个学科方向都作出了出色的成果)，紧紧跟上国际先进水平。在上世纪60年代，黄克智主要研究壳体理论；70年代研究压力容器；在改革开放后，他主要研究断裂力学、宏细观力学等新领域；80年代黄克智研究智能材料相变力学，成功地与他的学生根据热力学、细观力学和材料相变物理机制提出了一个新的相变本构模型，解释了屈服应力依赖于温度曲线在转变温度处的异常现象，并应用于陶瓷的相变增韧。70岁以后，他转向了微米力学和纳米尺度力学的研究，并在这两个领域的研究中，与合作者发现或创造了很多新的知识和理论。他在国际顶级力学杂志中发表的论文，多次在每年超过9000篇力学论文中被引用率位列前10名，获得美国机械工程师协会(ASME)2004年唯一Melville大奖。80岁以后的他，又开始转向可伸展电子元件的力学，我们相信他在这方面也一定会取得好的成果!

由于在科研和教学过程中的突出表现，黄克智连续获得了多项奖励，包括清华大学2004―2005年度首届突出贡献奖，“首届孺子牛金球杰出奖”，“国家普通高校优秀教学成果特等奖”，“国家自然科学二等、三等奖(各两项)”等奖项。在80华诞之际，黄克智荣获“2007年中国十大教育英才”称号，2008年11月5日，黄克智又荣获第四届全国老教授协会“科教兴国贡献奖”。

篇5

0引言

脊柱作为人体骨骼的重要部分，起着"承上启下"的作用，它支撑着头部，又连接着人体的盆骨，是整个人体的中轴支柱，因此其结构特征和作用显得极其重要[53]。脊柱主要具有支撑体重、传递载荷、运动、保护及造血等功能[54]。脊柱主要由椎骨、椎间盘、小关节、关节囊等组成。随着脊柱疾病的日益年轻化及严重化，脊柱疾病的研究显得十分必要，通过查阅文献可知，采用有限元法，研究脊柱力学特性，是可行的。建立完整的脊柱模型是有限元法的前提，但脊柱的结构及外形相对复杂， 要获得准确的有限元模型比较困难，由于脊柱在结构及各部位之间的相对运动关系都与机械零部件有相似之处，因此，本文根据人体脊柱的数据，将脊柱的各个部位简化成一个个机械零件，利用Solid edge软件，建立脊柱的机械简化模型。

1脊柱的解剖结构特征

脊柱处于人体背部中间位置，主要由7块颈椎、12块胸椎、5块腰椎、5节融合骶椎和3-4节融合的尾椎以及连接各椎骨的椎间盘、处于椎骨后方的小关节、关节囊、韧带和肌肉组织等组成。

1.1椎骨的结构特征

人体脊柱主要由颈椎段、胸椎段、腰椎段和骶椎段组成。脊柱的每块椎骨组成是一致的，都是由一块椎体和一块椎弓组成的，椎弓通过椎弓根与椎体连接在一起，椎弓根部分一般比较细，椎体和椎弓之间形成的孔为椎孔，脊柱从上之下的每一个锥孔依次连接，形成椎管，保护着脊髓。

1.2小关节的结构特征

脊柱的每两块椎骨之间通过上面椎骨的下关节突和下面椎骨的上关节突连接起来，构成处于椎体后部的关节囊关节，临床上又名小关节。

1.3椎间盘的结构特征

除了小关节之外，椎间盘也是连接相邻椎体不可或缺的结构，椎间盘位于上下椎骨的椎体之间，正常人体一般有24块椎间盘，高度约占人体脊柱总高度的30%。由上下软骨终板、纤维环和中间的髓核构成，软骨终板通常由透明软骨构成，厚度小于1mm；纤维环由胶原纤维构成的25个同心环状结构组成；

1.4关节囊的结构特征

关节囊是指生长在小关节周围的结缔组织，由外面的纤维层和里面的滑膜层组成，纤维层由结缔组织构成，坚硬而不乏韧性，具有良好的延伸性，滑膜层能够分泌一定的滑夜，对关节运动起着一定的作用，可以减小摩擦，减低小关节的损伤率。

1.5肋骨的结构特征

肋骨作为人体整个胸腔的构架，起着保护肝脏、心脏及肺部等重要器官的作用。正常人体共有12对肋骨，左右对称。肋骨后端与胸椎骨连在一起，前端借助软骨与胸骨长在一起的第1-7根肋骨称为真肋；第8-12根肋骨叫做假肋，其中第8-10根肋骨借肋软骨与上一根肋骨的软骨相连，形成肋弓，第11、12根肋骨前端游离，又称浮肋。

2 Solid edge软件介绍

Solid Edge是美国EDS公司的中端CAD-PDM产品，具有强大的功能模块和广泛的适用范围，是目前最优秀的三维机械设计软件之一。其卓越的性能、优异的实体和曲面造型功能、专业化的设计环境和有口皆碑的易学易用性，赢得了业界广泛的赞誉。Solid Edge功能强大，方便易用，物美价廉，可以说是中小企业进行计算机三维机械设计的首选。Solid Edge主要功能模块包括：零件设计、装配设计、钣金设计、焊接设计、工程制图、管道与线缆设计、干涉分析及测量工具、运动模拟、 虚拟现实、机构运动仿真、数据转换、INSIGHT PDM、二次开发接口、CREAT 3D（二维转三维）、工程设计手册、网络、特征识别等。因此，本文选用Solid Edge建立脊柱的机械简化模型。

3脊柱机械简化模型的建立

根据上述部分的真实结构，保持各个结构之间的连接关系和相对位置，查阅成年男性脊柱腰骶段外形结构数据，将椎骨、椎间盘、关节囊和肋骨简化，表1为成年男性脊柱结构参数。在Solid edge软件界面下，图1为椎间盘及关节囊的机械简化模型、图2为肋骨与椎骨的机械简化模型，且保持了肋骨与椎骨之间的连接关系，由于人体脊柱不同节段结构几乎相同，考虑到工作量及电脑性能，本文建立了脊柱部分结构的简化模型。图3为本文建立的脊柱部分结构的机械简化模型。

表1为成年男性脊柱腰骶段结构参数

图1 椎间盘及关节囊的机械简化模型

图2 椎肋骨及椎骨的机械简化模型

图3 脊柱部分结构的机械简化模型

参考文献：

[1]赵迪.成人退变性脊柱侧凸有限元模型的建立及后路三维矫形生物力学研究[博士论文].湖南，中南大学，2010

篇6

中图分类号：S624文献标识码： A

Several improvment ofGuarantee ability for Perfuming and charging equipment

Zhao mei-sheng

1、LingLingcigarette factory hunan tobacco industry CO.LTD

Keyword:Controloftemputure , Prevent errors, Quality

Abstract:Improvement forthedefectof Perfuming and charging equipment.Improve the controlabilitywith improvementofcontrolmode.Improve theequepmentability of Prevent errors.To achieve the purpose of Prevention of quality accident

前言：现在烟草行业香料厨房系统，加热罐较多的采用夹层加热温度控制的稳定性有待提高，设备无防错的功能。我们为提高此系统的工艺保障能力进行了针对性的研究，提出并实施相应的改进措施。

一、容易发生的问题

1、糖料的配置与贮存过程需要保持60℃左右的温度，为保持此温度要设置一套升温与控温系统。现系统是采用蒸汽夹层加热的方式，这种加热的方式具有升温快的特点，但由于夹层中的蒸汽继续与罐体进行热交换，导致很大的升温惯性。从而导致温度超过工艺允许的±5℃允差范围。

2、现场操作人员由于失误或疏忽导致加香加料的比例设置错误，糖香料的牌号与现场生产的牌号不一致导致批次牌号施加了错误的糖香料，从而导致批次性材料报废，造成重大的损失。

二、改进措施

1、温度控制的技术改进及效果验证

针对温度控制超差的问题，目前我们的控制模式有两种，一种是通过蒸汽盘管对贮存罐加热，一种是通过罐体夹层直接通蒸汽加热。这两种模式各有利弊，通过蒸汽盘管对罐体加热效率低，但稳定性好。通过罐体夹层加热效率高，但温度控制不稳。为了既保证效率又能控制稳定，我们选择夹层加热的罐体进行温度控制改进，具体做法在接近温度设定值时（一般差两度左右）关闭加热蒸气，同时通过控制球阀向夹层注入压缩空气，将夹层中的蒸汽吹出，达到温度控制稳定的目的。如果夹层中的蒸汽没有有效排出，通过热交换将有较大的温升（料液不超过一半液位时表现更为明显，达到10℃左右）具体见改进示意图与温度控制效果对比表。

A : 压空吹扫温度控制示意图

B：料液贮存罐改进后，料液温度变化数据跟踪如下表

日期 料液温度变化（℃） 备注

3月2日 1～3 深度保养后开机，对料液进行升温。

3月4日 1～3 深度保养后开机，对料液进行升温。

3月6日 2～4 单休卡料，料液液位偏少。

3月9日 1～3 深度保养后开机，对料液进行升温。

3月11日 1～3 深度保养后开机，对料液进行升温。

3月13日 2～4 单休卡料，料液液位偏少。

3月16日 1～3 深度保养后开机，对料液进行升温。

3月18日 1～3 深度保养后开机，对料液进行升温。

3月20日 2～4 单休卡料，料液液位偏少。

3月25日 2～4 月底卡料，料液液位偏少。

注：改进前，深度保养后开机，对料液进行升温，料液温度变化3～7℃；单双休卡料或月底卡料，料液液位偏少，料液温度变化4～10℃。

2、防呆法的技术改进

操作人员在操作过程中，或多或少受情绪和精神状态的影响，于是在操作过程中使操作人员象使用傻瓜相机一样得心应手。我们总结了几种操作人员参数设置错误可能导致的质量问题：

1）调制罐或贮存罐的温度设置错误，有时操作人员由于数字或小数点按错导致温度超标，我们通过软件按照工艺参数进行识别，超过工艺参数设定范畴参数设置无效，并在界面上予以提示，达到防错的目的

2）对现场牌号与使用糖料牌号不一致可能造成的批次糖料使用错误，因为现场牌号与中控系统是一致的，但香料厨房的贮存罐的选用是人为操作的，如果选罐错误，那么整批烟叶都错加糖料，我们通过远程数据的传送，将现场的牌号与香料厨房的贮存罐牌号进行对比，如不一致则出现报警，在没过料之前将现场设备停止。调制罐调制好后输送料到贮存管进行牌号对比，如贮存罐有料并有牌号且不一致则不能输送到贮存罐。

3）各牌号的加香加料比例不一致，如操作工疏忽可能比例设置错误导致加香比例错误。为防止此类问题，根据工艺控制要求比例与品牌捆绑，如选择牌号比例不对，则会报错，此段设备则不能运行。

三、结论

1、通过对罐体加热系统的改进，很好的解决了原系统升温惯性的问题，提高了温度控制稳定性问题。

2、通过对防错软件的开发，彻底杜绝了操作工出错的可能性，防止了质量问题与事故的发生。提高了糖香料厨房设备对质量控制的保证能力。

参考文献

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2009年当选中国工程院院士。

“扎扎实实做事，踏踏实实做人”，是周玉说得最多的一句话。“无论做什么事情，都要老老实实，不要投机，一分勤力一分酬。”周玉淡淡而坚定地说。对于此次当选院士，他说：这要感谢国家、感谢学校、感谢前辈、感谢导师和自己的团队，没有大环境及大家的支持就不会有今天的结果。

周玉的“勤”

1978年，周玉考入哈工大金属材料及热处理专业学习。1984年，周玉从金属材料及热处理专业硕士毕业后留校任教。1985年，周玉开始在职攻读博士学位，师从著名材料学家、中国工程院院士雷廷权教授。从此，周玉开始了他的陶瓷人生。

1986年6月，雷廷权教授为周玉确定了陶瓷材料研究的博士论文研究方向，并与日本东北大学著名陶瓷专家佐久间健人教授取得联系。1987年，周玉作为国家教委中日联合培养的博士生，来到了东京大学。见过佐久教授的第二天他就开始了实验工作。周玉工作十分勤奋，每天早出晚归。实验室晚上的电压比较稳定，有利于电子显微镜观测，许多重要的实验周玉就在夜晚完成，有时通宵达旦。

由于在国内准备充分，国内外导师悉心指导，再加上勤奋的工作，仅用一年多的时间，周玉就完成了博士学位论文的儿乎全部试验工作，受到了双方导师的好评。

1988年10月，周玉回国的日期到了。当一些中国学生为回国还是留在日本而痛苦抉择时，周玉带着自己的全部实验结果资料按时回到了母校。

回忆起这件事，周玉说，当时我没有想什么，只觉得时间到了，就回来吧!日本的科研环境和条件虽然比较优越，但母校哈工大有我的老师、同事，他们替我承担着我应该承担的任务，让我出国学习。母校有我的学生，还有我的工作、我的责任。

回国后，周玉充分利用自己对电子透射显微技术的技能，同时发挥金属材料专业对相变研究和微观组织结构分析的特长来研究陶瓷材料的相变，与硅酸盐专业相互补充。在涉及高温区的c-t相变和低温区的t-m相变两个方面，主要研究了相变过程、化学成分和热处理工艺等对相变及其产物微观组织结构的影响规律与机理。

对于自己在氧化锆基陶瓷领域的研究带来的国际影响是周玉开始时没有想到的。1991年，世界著名的美国《陶瓷学报》高度评价并且刊登了他从事的氧化锆基陶瓷无扩散相变方面的论文。英国的《材料科学学报》、《国际陶瓷》、《机械工程学报》、《硅酸盐学报》、《航空学报》也分别刊登了周玉关于氧化锆基陶瓷研究的多篇论文。

周玉的“聚”

金属材料及热处理教研室第一代主任雷廷权院士，学术成果享誉国内外，是出名的“伯乐”。1997年5月，周玉继杨德庄教授后担任了第三任教研室主任。

周玉用个人的人格魅力感召凝聚着特种陶瓷研究所团队中的每位成员。目前研究所的许多老师都是因为周玉的热情相约而留了下来。1996年，贾德昌在攻读博士学位期间提前留校了。当时，博士生找工作非常容易，很多同学不愿意留校，贾德昌也找好了北京一家研究院。周玉觉得在课题组的建设中，急需一个像贾德昌这样的助手，希望他留下来工作。贾德昌说：“当时，周老师找我谈话后。我觉得虽然条件艰苦了一些，但能和周老师一起从事先进陶瓷材料方面的科研工作有挑战、有意思，就义无反顾地留下了。”也正如周玉所希望的，他日后成了课题组科研及管理的骨干，并逐渐成长为所里多功能航天防热陶瓷复合材料及应用研究方向的带头人。

洪堡学者、黑龙江省杰出青年基金获得者、教育部“新世纪优秀人才支持计划”人选者叶枫教授是雷廷权院士的博士生，毕业后到西北工业大学张立同院士手下作博士后，1999年到德国卡尔斯鲁厄大学陶瓷研究所作洪堡学者，2002年又在日本产业技术综合研究所JSPS作高级访问科学家。2004年，正当叶枫教授在国外项目即将结束，面临是继续在国外打拼还是回国效力的抉择时，周玉教授及时和他取得联系，向他介绍了学校良好的发展环境，说研究所的后续发展需要他的加盟，动员他回校效力。于是，叶枫在结束相关的合同后，很快就登上了归国的航班，成为黑龙江省最早回国工作的洪堡学者之一，成为所里塞隆陶瓷及其复合材料研究方向的带头人。

同样被周玉教授吸引回国的还有归国洪堡学者、教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选者欧阳家虎教授，他曾在美国、德国、日本留学工作，在高温陶瓷涂层方面取得了不少成果。2004年，周玉教授利用到日本开会的机会同欧阳家虎见了面，动员他回校效力。在周玉的鼓励下，2005年，欧阳家虎重新回到了阔别已久的哈工大。欧阳家虎回校当年就申请了一项国家自然科学基金，2006年又申请了一项“863”项目，已经进入了工作状态，成为所里热障涂层和高温自陶瓷涂层研究方向的带头人。

在周玉的推动下，在雷廷权院士和周玉1985年创建的材料科学系陶瓷材料课题组的基础上，哈工大特种陶瓷研究所于2002年5月成立了。现在特陶所主要从事新型航天防热材料、先进结构陶瓷、信息功能陶瓷、纳米材料、生物材料等方面的科研与教学工作。特陶所先后承担国家自然科学基金、国家“863计划”、国家高新工程及航天工业部门科研项目40余项。出版专著／教材7部，500余篇(SCI收录350余篇、EI收录350余篇)，论著被引用2600余次；获国家和省部级科技奖励10余项、申报国家专利50余项(已授权10余项)；培养博士40余名、硕士96名，出站博士后3名；毕业生遍及美、英、澳等国及国内著名高校、研究所和大中型企业，绝大多数已成为所在单位的中坚力量。

特种陶瓷研究所副所长贾德昌教授非常感慨地说：“当时包括雷廷权院士、周玉教授，整个课题组一张桌儿就能坐下，现在整个所已有师生近百人，其中教授5人、副教授6人，博士生导师6人；这里有‘中国青年科学家奖’获得者、国家级有突出贡献的中青年专家，省级优秀中青年专家、国家杰出青年科学基金获得者，教育部跨世纪及新世纪优秀人才支持计划

入选者、归国洪堡学者等等……”

2008年1月，特种陶瓷研究所入选国防科工委优秀科技创新团队。

周玉的“智”

从最初的先进陶瓷材料相变与韧化研究，到防热复合材料设计、制备、抗热震和耐烧蚀性能研究及其在航天防热部件上的应用研究，周玉不断拓展着课题组和自己的研究方向，而这正是周玉不断智克难关、时刻把握科学和尖端工程应用前沿的结果。

1992年12月，当周玉的课题组从事设计研制项目后，面临着一个新的考验。设计部门提出的设计要求十分苛刻：短短的一两秒钟内，气动热使防热部件表面要由室温乃至零下几十度升到很高温度，防热部件面临的热冲击非常恶劣，同时还要经受高温速气流的冲刷烧蚀。

先进陶瓷材料与传统的金属材料相比在耐高温、耐烧蚀方面得天独厚，但如何提高抗热震性，是摆在课题组面前必须解决的关键问题。

从1992年冬开始，周玉的课题组饱尝了--失败的痛苦。挑战不仅来自技术难度大，更来自于对研究人员毅力和心理因素的考验。“尤其是在发动机震耳欲聋的怒吼声中，透过观察窗眼见自己煞费苦心制成的样件，一下子就被高温高压燃气流吹得炸裂粉碎的时候，心都要跟着碎裂了，对身心真是一种摧残和蹂躏!”参与项目的贾德昌这样说。

周玉意识到了这种心理上的危机，他鼓励课题组人员要有信心。参与项目的温广武教授说：“当我们都感到成功那么遥远的时候，周玉老师却十分自信。他说，必须要有自信，只要方向对头，方案正确，就一定能够成功。他那种乐观的态度和拼搏的精神感染了大家。”在雷廷权院士的共同指导下，从材料体系的选择优化，到制备工艺与材料性能之间的关系，再到一次性部件的热压成型的完成，多少个日日夜夜的实验与重复，多少次肯定与否定……

冬去春来，寒暑易节。1995年9月，经过大量有规律的实验和严格的科学筛选，努力终于有了回报。

利用他们的科研成果的陶瓷基复合材料制造出的航天器防热部件模拟件，先后5批次通过小样、中样及1：1样件的地面模拟试验，达到了预研的设计要求，最后被确定为惟一方案。相关成果获得了1996年航天工业总公司科技进步一等奖。

在配套研制阶段，从初样到中样、再到正样，由于设计方案变化，设计部门不断提出一个又一个新的技术要求：由不透波到透波又回到不透波，足寸由小到大……在周玉的骷领下，课题组不断地改进和修正实验方案，终于克服了产品在批量化生产过程中存在的增强相均匀分散、构件烧结成型、抑制基体析晶、构件机械加工、产品无损检测等多项技术难关……产品又先后多次顺利通过地面台架试验，并最终通过多次实际飞行考核。在此基础上，课题组进行了深入研究，相关产品获得正式应用，获得较高评价。因此，上述成果获得2005年国家技术发明二等奖。

“教学科研要强调投入产出比，在提高成果水平和创新上下功夫。要把工作重心由争取经费的数额转移到高质量地完成任务、出高水平的成果上。”由以量取胜，到以质称雄，当许多人还沉浸在成绩中时，周玉等教师却在思索教学、科研中普遍存在的一个深层次问题。学校的教学科研成果水平较高，但出类拔萃、能够“问鼎中原”的一流成果却相对较少。如何出“问鼎中原”的一流成果呢?周玉思索着。正是这样的思索，让周玉带着课题组取得了一个又一个成果。

周玉的“勇”

“当初我们课题组实验室还在机械楼地下室时，对面实验室的隔壁就是学校的配电房。有一次，大家正在做实验，突然听见外面有人喊失火了。当时，正好在实验室的周玉老师，还在大家发愣的时候，二话没说，抄起灭火器，跳出对面屋的窗户，冲进了往外冒烟的隔壁配电房……”周玉的勇敢至今仍让贾德昌记忆犹新。而周玉的勇敢却不仅仅表现在生活中，在科研中，他更是敢于迎接挑战。

鸡西柳毛碳素公司有亚洲最大的优质天然石墨矿。20世纪90年代初，经过国内专家充分论证，公司确立了生产天然石墨电极、代替人工石墨电极的构想。为实现这个振兴地方经济的计划，鸡西市政府和民间共计筹措了资金约1.2亿元。然而生产线建成后，生产出的天然石墨电极却不合格。企业陷入了困境，心急火燎地派人四处求援。国内许多高校、科研院所以及俄、德等国的专家都对这项生产技术难题束手无策。

1997年下半年的某一天，碳素公司的代表焦急地来到哈工大，找到了周玉。当时，周玉课题组的几个重要的科研项目正处在攻关阶段，任务十分紧。他详细了解情况后对公司代表说；“让我们试试吧，我们会利用掌握的所有技术能力，尽最大的努力解决这个问题，但是我们没有十足的把握!”

接下了这个项目就等于埋藏下一个潜在的危机。如果这个项目失败，势必对课题组的信誉造成一定的负面影响。

周玉对课题组人员说：“如果这个项目搞成功了，就会给鸡西多少工人带来工作和希望，给地方带来多少财政收入啊!科研工作者不能忘记自己的使命，我们身上同样肩负着重大的社会责任!”

在周玉的指导下，课题组从1997年9月开始接手这个项目，经过一年多艰苦的技术攻关，终于在提高导电性和抗氧化性等方面取得了突破，胜利完成了项目的预期目标。虽然后来由于种种原因，项目未能顺利投入中试，他也深表遗憾。但他勇往直前、不畏艰险的精神还是深深打动了合作组双方的每位成员。

周玉的“勇”还表现在他敢于承担重责，在国际学术舞台充分展示中国学者的风范。作为我国陶瓷界的知名年轻学者的代表之一，周玉在国际陶瓷界具有一定的影响力。他多次应邀参加国际学术会议并担任组织／学术委员会主席、委员或作邀请报告，包括连续4次担任亚太断裂与强度国际会议(APCFS)组织／学术委员会委员，并担任APCFS 2006大会主席、APCFS 2009副主席；分别在第8届环太平洋陶瓷与玻璃技术国际会议、2008年第9届国际能源与环境陶瓷材料及构件研讨会等国际会议上作邀请报告。

周玉的“严”

采访周玉的学生时，他们反映最多的是周玉老师的“严”。

周玉十分信任学生，没有太多的框框，他经常和学生一起制定实验方案，然后让学生自己动手去独立完成。周玉对学生要求十分严格，他定期检查学生的课题进展情况，如果学生没有按时完成任务，他就会给予严厉批评。

当论文工作接近后期的时候，他勉励教导学生，越到后期，越是收获的“季节”，但不能急于收秋，要乘胜追击打歼灭战，以求论文的成果和自身科研能力的提高获得最好效果。周玉的博士生冯海波在论文初稿完成后提出答辩要求。看了冯海波的论文，周玉提出，你的论文还有很大的挖掘空间，如果再深入分析一下，效果会更好!后来，冯海波通过努力钻研，论文最后获得校优秀论文

周玉“严”，但更善于因材施教。他的博士生、2007年入学的孙振淋告诉笔者，他非常感谢他的导师周玉老师和贾德昌老师。他的论文是关于用化学法制备一种耐高温抗氧化的新型陶瓷材料方面的。前一年多的时间一直在失败一探索一失败中徘徊，结果并不理想。但两位导师不仅没有给他压力，而且还经常鼓励他。孙振淋还记得2008年的一次组内汇报，由于没有经验，孙振淋报告作得不好，但周玉鼓励他说：“这种材料，在一个相对低的温度下能够长期使用，也是有成果的!”这句话让他备受鼓舞。孙振淋说：“这句话我会记住一辈子!”目前，经过不断探索，他的论文已经有了头绪。此后，孙振淋又作了一次报告，周玉提出了中肯的意见和建议，认为他在方法和稳定性等方面做得比较好，但要进一步研究工艺的可重复性、材料的抗氧化性、应用前景……周玉的教导让孙振淋很受启发。

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.058

0 前言

目前，车辆碰撞安全性问题也成了一大隐患，主动安全防护措施已难以提供充分的安全保障，小型轻量化的被动安全防护装置例如吸能器也越来越受到人们的重视，车辆在事故发生的瞬间通过吸能减震装置将巨大的撞击动能耗散，从而最大可能地保护乘员生命安全的目的。该技术的发展对于提高我国轨道车辆的安全性能具有不可忽视的现实意义。

1 吸能器技术原理

交通车辆碰撞时常发生，显然，应该设计出能够忍受碰撞冲击的结构，结构轻量化和高的吸能减震能力已经成为当今的发展趋势，所以各种吸能器相继产生。目前，车辆用吸能器主要分为以下几类：（1）薄壁金属管吸能器，薄壁金属管是传统的吸能结构，其主要是通过圆形管道消耗动能的常见方法就是通过两个板之间的圆形管道的塑形变形来吸收冲击能的，这取决于金属管的几何物理特性、加载条件等因素。它具有结构简单、工作可靠等优点；（2）切削式吸能器，其是一个非常复杂的能量转换和物料消耗的非线性过程，切削式吸能器就是利用这一原理吸收车辆碰撞能量的；（3）胀管式和缩管式吸能器，其是由两种不同的圆环组成。将外部冲击的能量转换为胀环或缩环的弹塑性变形及摩擦热能，从而达到缓冲吸能的目的，它具有结构简单、缓冲力平稳、适应工作环境能力强等优点；（4）金属蜂窝吸能器，对于金属蜂窝吸能器主要是应用金属蜂窝的塑形变形从而达到缓冲吸能的目的。金属蜂窝吸能结构具有工作可靠、质量轻、压缩变形能力大且变形可控等优点，在各种防撞结构中有广泛的应用；（5）泡沫铝填充结构吸能器，对于泡沫状材料是蜂窝状材料的三维形式，最近泡沫金属作为一种新型高级的材料，具有密度小、耐热性好、抗冲击、良好的剪切和断裂强度等优点，在吸能方面上有很大的潜能，（6）碳纤维吸能器，碳纤维吸能器是利用编织纤维的强韧性吸能的，具有缓冲吸能效果优良、缓冲吸能效率高、工作可靠等无可比拟的优点，其吸能效率甚至高于金属材料4-5倍，目前碳纤维吸能器在赛车领域具有广阔的应用。

2 车用吸能器专利基础状况分析

2.1 全球范围车用吸能器专利分析

2.1.1 各国申请量统计与分析

在SIPOABS对分类号F16F7/12下的专利进行统计，得到关于车用吸能器位居前10名的各国专利的申请量，如图1所示。从图1可以看出，该技术在德国的申请量最大，此外，除了车辆吸能器，德国在车辆其它结构方面的技术基本上都是属于世界领先的，其次为欧洲、美国，而我国车辆技术研究相对较落后，中国的申请量排在第9位。

2.1.2 申请人所在国申请量统计与分析

在SIPOABS对分类号F16F7/12下的专利进行统计，得到关于车用吸能器专利的申请人所在国的申请量，如图2所示，德国的申请量是最大的，其次依次为美国，日本和法国，该四强在国际上都属于汽车技术研究大国，且遥遥领先于其它国家。

2.1.3 申请量发展趋势

在SIPOABS中，对上述F16F7/12分类号下的有关车辆专利采用年份进行统计，得到专利申请量随年份的变化趋势，如图3所示，在1995年到2004 年十年间该项技术呈现发展的黄金时期，申请量也达到了高峰，随后的2005年至今，申请量下降很快，说明该技术已经基本成熟，需要在更广的思路上对其进行探索。

2.1.4 主要申请人统计与分析

在SIPOABS中，对上述分类号下的专利依据申请人进行统计，取前10位排名如图4所示，其中美国的ENERGY ABSORPTION SYSTEM INC公司的申请量最大。其次为日本的丰田和本田公司，除了该三个公司，其它公司的申请量上下波动并不是很大，相对较为平稳，由此可见，美国的ENERGY ABSORPTION SYSTEM INC公司对该方面的投入较大。排名第二和第三的分别为日本的本田和丰田汽车集团，该两家汽车集团的汽车产量和规模也名列世界十大汽车厂家之列，属于全球化名牌企业，其技术研发实力也不容小觑。

3 总结

通过前面章节对车辆吸能器的相关技术原理、专利分布的分析，一方面对其现有的技术有了整体的把握，对吸能器的研究具有重大的参考意义。

参考文献：

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中图分类号:TG156文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0005-02

在传统的机械制造过程中,人们为了降低切削温度、延长刀具使用寿命、改善加工质量和提高生产率,通常浇注大量的切削液。切削液在给人们带来利益的同时,也带来了一系列的负面影响,主要表现在如下三个方面:首先,切削液会造成环境污染,切削液在使用过程中挥发、飞溅及渗漏会造成生产现场环境恶化,使用完的切削液如未经处理或处理不当直接排放会污染水、土壤和空气,影响动植物的生长,破坏生态环境;其次,切削液的购买、管理、使用、处理及废弃排放需消耗大量的能源和资源;再次,危害工人健康。目前广泛使用的切削液或多或少都含有对人体有害的化学成分,例如亚硝酸盐、铬酸盐、氯化合物等。在高速或重载切削条件下,切削液破碎、汽化或发生化学反应,形成烟雾,释放有害气体和油雾,使得车间内空气污浊,引发操作工人肺部与呼吸道的多种疾病,甚至是癌症。面对降低成本,改善条件和保护环境的要求,“绿色切削”越来越受到人们的青睐,其中最小量技术MQL应用最为广泛,是现代高新技术发展趋势之一。

一、MQL技术的作用原理和特点

MQL切削技术的实现原理是利用喷嘴将压缩空气和微量的环保型切削液混合雾化后喷射到加工区,对加工区提供精确量的悬浮微粒,即悬浮微粒的直径被保持到精确公差范围内以保持最佳润湿和属性,对刀具和工件进行冷却,减小刀具和工件之间的摩擦,抑制温升,提高切削性能,如图1所示。MQL加工技术,具有一系列优越性:(1)MQL技术所使用的切削液用量极少,一般为0.03～0.2L/h,而一台典型的加工中心在进行传统浇注式切削时,切削液用量高达20～100L/min,为MQL切削液用量的几万倍左右;(2)MQL技术所使用的切削液为环保型切削液,减少对人员和环境的危害;(3)切屑上几乎无油,清洁和干净的切屑经过压缩还可以回收使用,不会污染环境。加工后的工件上附着的油很少,简化工件清洗工序,或大幅度延长清洗剂的寿命;(4)省去消耗大量能耗的冷却循环系统;(5)不需要切削液管理;(6)安装方便;(7)提高生产率和加工质量。综合考虑加工成本、生产效率、环境保护和劳动者健康等方面,MQL是一种综合优化的切削加工方法。

二、MQL技术的研究和应用

20世纪90年代,美国W・Donald等学者对切削加工中有关切削液的适量问题进行了研究,在满足加工要求的条件下,对切削液的浓度、工件材料、刀具类型等进行观察,并对切削力、刀具磨损和表面粗糙度进行分析,得出了最适当的切削液用量。近十几年来,在各国学者和工程师的努力下,MQL技术得到了深入的研究和广泛应用:

巴西的Durval U.Braga等学者对铝-硅合金A356进行了钻削试验,比较传统浇注式切削(切削液:浓度4%的乳化液,流量:2.4m3/h)和MQL切削(切削液:矿物油,流量:10mL/h,空气压力/流量:4.5×105Pa/72m3h-1)的加工效果。MQL可以获得比传统浇注式切削更小的表面粗糙度,相同的刀具寿命。

ELID(Electrolytic In-process Dressing)是一种超精密镜面磨削技术,日本的Y.Pan等学者为了减少磨削液对环境污染的影响,将MQL技术应用于ELID磨削中(磨削液流量:49mL/min,

27mL/min,6.4mL/min,空气压力:0.2MPa)。结果表明,通过MQL可以实现稳定环保的ELID磨削。

美国的C.Ju等学者对MQL的加工经济性进行了研究,与传统浇注式切削相比,MQL可节约20%的制造成本。

在传统钻削铝-钛多层复合板时,由于钻削切屑的摩擦磨损作用,会导致铝板孔呈喇叭形,质量难以保证。我国王成勇等学者将最小技术应用于钻削多层复合板,结果表明,MQL技术能保证孔的加工质量。

三、MQL技术的关键点

(一)MQL喷雾系统

要进行MQL切削加工,其前提是配置相应的MQL切削液喷雾装置,简单地说,就是精密控制切削液量的喷液装置。目前世界上主要应用两种供液系统,每种系统分别有两种形式,如图2所示。(1)外置式供液系统:将切削液送入高压喷射系统并与气体混合雾化,然后通过喷嘴将雾滴尺寸达微米级的气雾连续不断地喷射到切削区,对刀具进行冷却和;(2)内置式供液系统:通过主轴和刀具中的孔道直接将冷却气雾送至切削区域,进行冷却和。根据加工需要,可将两种冷却方式配合使用,以获得最佳冷却效果。

在应用外置式供液系统时,切削液雾滴性质随喷嘴与切削区方位、距离的不同而不同,进而影响切削加工质量。从喷嘴中喷出后的切削液雾滴颗粒在运行到切削区的过程中受到气体宏观流动和湍流脉动的强烈影响,从而不断地与周围流场进行质量、动量和能量交换,使得其运行速度和颗粒大小不断地发生变化。如果喷嘴对准前刀面,雾滴逆着切屑流动的方向注入,渗透效果不佳。如果喷嘴对准后刀面,会受到后刀面处负压区气流场的卷吸作用,使切削液进入切削区较为容易。如果喷嘴对准刀刃两侧,会受到切削区周围气流场的有利载入作用,也可以取得良好的加工效果。因此,在实际切削加工过程中,喷嘴通常应位于后刀面或刀具侧面处。此外,喷嘴距切削区的距离也是影响加工效果的一个重要因素,雾滴从喷嘴喷出后到达切削区,与刀具、工作接触,出现喷雾撞壁现象。如果喷嘴距切削区距离过短,雾滴撞壁速度过高,则易反弹,不利于渗透,如果距离过长,雾滴撞壁速度过低,不能冲破切削区周围气流场的阻碍,也不利其进行切削区。只有距离恰当时,雾滴的速度和大小适中,切削液才能沉积在壁面进而渗透,才能起到良好的冷却效果。

当钻削、铰孔和攻丝等长度/直径比较大时,使用内置式供液系统比较合适。不管刀具的位置如何,刀刃上不断有切削液的供给。正因为如此,内置式供液系统适用于不同尺寸的刀具。在深孔钻削中,大的长度/直径比使内置式供液系统成为绝对必要。但是当刀具或工件转速较高时,切削液雾滴易粘在管壁上,并不能到达切削点。此时,可采用双管道系统或将主轴内雾液通道改为非回转结构,以抑制离心力的作用。

(二)MQL切削液

应用于MQL加工的切削液与传统浇注式加工的切削液有着本质的不同,MQL中所使用的切削液除了应具备传统切削液的冷却、、清洗、防锈等功能外,还应具备无毒、不伤害操作者、不污染环境及不容易腐败变质等性能。其可生物降解性、氧化安定性、储存稳定性、冷却性等指标均远远优于传统切削液。目前MQL切削加工中常用的切削液为合成酯和植物油。

(三)切削液的最佳用量

应用MQL技术是在保证有效的前提下,尽可能减少切削液的用量,提高切削液利用的有效性。因此,切削液用量的确定是MQL技术中的核心问题。切削过程中的属于边界,边界的效果与油量密切相关。对切削区进行有效,并不是切削液越多越好,而是存在一定的量值范围,目前在实际应用通常切削液用量通常选为0.03～0.2L/h。

(四)切削用量

在切削过程中,切削液要起到有效的作用,切削液所形成的边界膜必须保持一定的温度。边界膜的强度受切削区的温度、载荷、化学变化多种因素影响。当切削区的压力、温度、摩擦副的相对运动速度超过了一定的范围,则边界膜不断磨损、破裂并脱落,失效,摩擦副处于无的干切削状态。因此,要保证的有效性,必须使切削区的温度、压力控制在一定的范围内,而切削区的温度、压力反过来又受到切削液的冷却效果、工艺参数的选取的影响,这也就是说切削区的温度、压力与切削液的冷却效果、切削参数的选取相互牵连,相互制约。由此可见,要取得良好的切削效果,切削用量的选择十分重要。实验研究表明:在MQL中,较高的切削速度,较低的进给速度,较小的切削深度有利于良好的表面质量。

四、结语

MQL技术可以用极微量的切削液代替传统的需浇注大量切削液的浇注式切削,减少与切削液相关的费用和工艺,保护环境和工人健康,实现绿色加工,它将是现代高新技术的发展趋势之一,在制造业具有广阔的工程应用前景和良好的社会经济效益。

参考文献

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[2]李新龙,何宁,李亮.绿色切削中的MQL技术[J].航空精密制造技术,2005,(2).

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[6]陈日曜.金属切削原理(第二版)[M].北京:机械工业出版社,1994.

篇10

工作对象的最基本素材便是数据。黄国华经常和同事们说，我们的报告需要有灵魂，那就不仅仅是把数据简单地摆出来，必须要像艺术一样有创作性，要让数据出思想。

工作之初，黄国华组织完成的统计分析报告，经海关总署报国务院，逐渐成为影响外贸政策的重要依据。“成就感由此而生，组织撰写分析报告的干劲就更足了了。”

好的统计报告要不刻板、有思想而又清晰精炼，出这样的报告是黄国华的长项，这源于他“文理兼修”的学生时代的锻炼与积累。1988年，黄国华考入北京科技大学，学的是机械工程，完全的工科专业。但同时他又是学校文学社的风云人物，典型的文学青年，诗歌、小说、散文经常在文学杂志上发表。1992年考入中国人民大学，跨专业地学了统计学。统计是经济学中与理工科较近的专业，黄国华的选择是不想彻底弃理从文，他还是要文理兼具。期间，边读书边做兼职记者。通过对企业、企业家的采访，他一方面用当下的社会现象来印证所学理论，另一方面也用所学理论来剖析社会现状。这是他理论学习尽快升华的过程。

黄国华来自湖北农村，成长的年代正是农村经历重大改革的时期，因此对农村的经济变化比较了解，但对城市相对陌生，无论是经济现状还是生活本身。通过采访，增加接触社会的机会，让他对都市经济和社会发展的认识也越来越清晰。

和所有经历过这个时期的人一样，大学和研究生这七年，是他知识、学识与对社会认知全面成长的时期。文理并进，黄国华主动锻炼了自己既严谨又灵活的思维习惯，不散漫又不拘泥。“更重要的是形成了视野开阔的世界观的基础。”除却年少激情和内心挥洒的需求，对文学、文字的热爱让黄国华在统计学的学习与工作中，更勇于创新、开拓，甚至漫卷不羁。

1995年，黄国华毕业的时候，市场经济快速发展，社会对人才的渴求明显。市场中人才缺乏，名牌大学的硕士，有很多可以选择的职业道路，比如出国，跨国公司、大国企，部委公务员等。对改革开放有所认识的黄国华认为，开放必将是我国长久坚持的大方向，海关系统可以接触对外开放的最前沿信息，因此，他选择了海关。

刚到海关总署统计司的时候，尽管计算机已经有所应用，但传统工作方式依然占主流，不少人单手单指在键盘上动作，做的也就是打字写报告的工作。而数据的电子化、网络化都远没有普及，查询、分析功能更是困难。不过，黄国华还是积极写报告，出研究统计分析的产品。真正能够将快速发展的计算机技术与数据挖掘工作结合起来，实现人机互动，并取得显著成果，还要到本世纪之初。

1998年，黄国华有机会去日本学习。那是一个由国际货币基金组织在东京举办的，面向全球招生的专业学习课程，在中国只录取了六人。当时，黄国华以满分的考试成绩，成为其中一员。国际专家授课，黄国华全面系统地接触了西方的经济学和政策科学理论，这与他在研究生期间学习的带有计划经济转型时期的经济学内容有很大不同。新知识只是收获之一，更重要的是开阔了视野。世纪初的日本正延续着经济辉煌，日本的社会以及国际化的课堂，都让黄国华斩获颇丰。

2000年，日本的学业结束。在职业道路上，黄国华再次面临艰难选择。与研究生毕业时的选择有所不同的是，这次更突出物质的诱惑。这个时期，正是跨国公司在中国快速发展的阶段，企业对高端人才的需求迫切。像黄国华这样有外贸工作经验、有经济学专业背景，有对国内进出口企业和市场数年的了解，确实是企业需求的最佳人选。不过，最终黄国华还是放弃了留在国外和跨国公司的机会，继续回到海关统计司工作。2001年，中国正式加入WTO，他更加坚信，进出口统计分析、监测预警等对中国经济发展意义愈加重大。海关统计能做什么？必须做什么？这是当时黄国华不断思考的问题。

监测预警，是他思考的一个火花。2002年，中国海关开始独立开发进出口监测预警系统，黄国华是这一项目的组织者和主要完成人。“在项目建设之初，希望能够得到美欧等发达国家和地区的技术和经验支持，但被婉拒了。”黄国华说。因此，这套系统完全由海关自行开发设计，三年后建成并运行。采集基础数据，通过统计描述、分析集成、模型运算，发出市场预警信号，准确及时有效。运行之后，迅速成为对外贸易行业最重要的数据源和权威的分析信息。对国家宏观调控和外贸行业企业来说，这套监测预警系统意义重大。目前，第二期也正在着手开发。

期间，黄国华取得了中国人民大学经济学博士的学历和学位，其博士论文便是《国家进出口预警理论及实践》。

在此基础上，中国海关又建立了监测预警应急机制，在全国各地建立起立体的监钡4分析网络，对外贸进出口进行实时监测，快速反应，科学预测和动态预警。

海关统计对外贸形势的分析报告独家、专业、权威，得到其他部委的广泛认可和媒体的关注，影响力越来越大。2008年金融危机后，海关统计分析报告预测2009年出口将下降16%左右，一时轰动。媒体大都认为海关统计有些耸人听闻，因为人们对金融危机的影响估计不足，或者认为外贸增长一般会保持与GDP同步。但事实上，最终2009年的出口确实下降了16.0%。

“今年，我们将会中国外贸出口先导指数，具有很强的前瞻性，就如同外贸领域的天气预报，是企业、行业、政府制定战略规划、措施政策的重要参考和依据。”黄国华信赖这些数据以及由此而来的分析预测。

在进出口监测预警系统建设期间的2003年10月，黄国华开始任统计处副处长，2006年4月升任处长。在这样的岗位上，他更强调团队的力量。这些年，全国海关培养了一支强大的“统计分析队伍”，专兼职人员达1080人，专业小组人员75，应急机制小组46人。