第一篇：机械工程师论文机械工程师论文下载：棉花膜下滴灌技术在农三师的应用
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棉花膜下滴灌技术在农三师的应用
摘要：新疆生产建设兵团农三师自2000年开始发展棉花膜下滴灌技术以来，经历了小附管轮灌模式和支管轮灌模式，文中从思想认识上、工程设计上、运行管理上简单地分析了目前农三师滴灌技术存在问题。
关键词：棉花膜下滴灌技术；轮灌模式；灌水定额
一、垦区内发展滴灌技术的必要性
新疆生产建设兵团农三师地处我国西北边陲，天山南麓中段，东南濒临塔克拉玛干大沙漠，北靠天山南支脉，西北为帕米尔高原，南为喀喇昆仑山，属于塔里木盆地西北边缘地带。年降雨量34.1~78mm，年蒸发量2030.8~3216mm，属极端干旱的纯灌溉型的绿洲农业区。垦区内现有灌溉面积150万亩，主要以棉花、小麦和果树为主。农三师所属范围内地下水资源较为贫乏，农业用水主要引自叶尔羌河、提兹那甫河和克孜河。
由于农三师地处欧亚大陆腹地，干旱少雨，蒸发强烈，属暖温带内陆性干旱气候，在农业生产上依靠灌溉，而各团场所处地理位置均处于河流下游，近年来水资源供需矛盾加剧，农三师可引用的地表水总量逐年减少，为保证农业生产不受影响，节水成为关键。
二、滴灌技术发展过程
棉花膜下滴灌技术自2000年从兵团引进到农三师以来，以其优越的节水、节地、增产的特点，在师属各农业团场迅速得到大力推广。
该技术引进初期，采用小附管轮灌模式进行灌溉，由于该模式显著的亩投资低的特点在农三师各团场内得到大面积推广；随着社会经济的发展，该技术因轮灌组多而造成田间开关阀门劳动量大的弊端逐渐显露出来，为解决用户对滴灌系统中存在的运行操作问题，自2003年起，农三师从兵团引进了支管轮灌模式，该模式对轮灌模式进行了改进，亩投资较高，但其以大大减少了田间劳动量的优势被广大的职工群众所接受。截止2009年底，农三师棉花播种面积约75万亩，采用棉花膜下滴灌技术进行灌溉的棉花面积达50余万亩，其中近3/4的滴灌工程采用的是支管轮灌技术。
三、存在的问题
部分滴灌工程建成后由于未按照科学进行灌溉和设计要求的方式运行，加之管理不善，没有达到预期的节水增效效果，影响了滴灌系统效益的发挥，具体主要表现在以下几个方面：
（1）思想认识上
①需正确认识“水多产量多”的概念
由于团场内广大职工甚至于包括部分领导在内的绝大多数人存在对“水多产量多”概念的错误认识，以及对滴灌技术没有系统的认识，在滴灌技术应用上没有严格控制灌水定额，普遍存在灌水定额大、灌水周期长的问题，不仅造成水量的浪费，相应的运行费用也随之增加。
根据多年的试验资料和应用情况可以知道，在常规地面灌溉条件
下，棉花产量与全生育期耗水量之间呈现出较好的二次抛物线关系式，就是说，在地面灌条件下，棉花产量随着灌水量的增加，产量先是逐渐增加的，但产量达到一定高度后，随着灌水量的进一步增加，棉花产量是逐渐降低的。而滴灌条件下，棉花产量与全生育期耗水量之间则呈现出一种直线关系，即随着耗水量的增加而线性增大，其主要原因是在滴头流量一定的情况下，采用小定额多次数的“少吃多餐”式的灌溉制度，在满足棉花适时适量灌水要求的同时，可有效地提高田间灌水效率。由于滴灌灌溉为小定额频繁灌水，即使灌溉定额大些，由于每次的灌水量较小，也不会对棉花根系生长的土壤环境造成不利的影响。也就是说，在滴灌条件下，可以做到棉花生长发育过程中土壤水肥气热的合理协调，可以始终保证棉花的根系处于一个最佳的生长环境，加上农艺措施的合理运用，最终棉花将获得好的效益。
②转变浇地为浇作物的观念
浇地就是所采用的各种常规灌溉方法，即漫灌等，其特点是对作物的浇水量和浇水时期无法做到随心所欲。浇作物则不同，它可以根据作物的需水规律和需水量，完全可以由种植户自己决定：什么时期浇，浇多长时间，浇多大量。棉花膜下滴灌技术和产品就基本上实现了棉花从浇地到浇作物方式上的转变，使理想变为现实。由于对滴灌技术认识和理解不到位，传统的浇地的这种灌溉方法根深蒂固，无论是使用者还是领导者都应该转变观念，从思想的深处认识到浇地的不合理性和浇作物的科学性，使作物适时适量进行灌溉。
（2）工程设计上
滴灌技术的应用和滴灌系统的建设比较复杂，要求有精细的设计才能达到预期的目的。滴灌条件下土壤水量分布是不同于传统地面灌溉方式的，在滴灌设计中，应结合土壤质地进行合理选择滴灌带：粘性土和壤土应适当加大滴头布置间距或减小滴头流量，延长灌水时间；沙壤土和砂性土应减小滴头布置间距或增大滴头流量，减小灌水时间，以获得理想的水量，保证作物在最佳的环境中生长。
（3）运行管理上
在运行管理上主要存在两个问题：
①采用滴灌灌溉方法时，棉农唯恐棉花受旱，在铺设滴灌带时不按设计选用滴头流量进行安装，随意更换滴灌带规格，加大滴头流量，导致棉花增产幅度不大和灌溉水量的浪费，灌溉不均匀现象发生，造成滴灌棉花投入增加和效益不好，出现增产不增效的现象，直接影响到棉农对膜下滴灌棉花种植的积极性。
②从目前运行的滴灌系统上看，滴灌系统普遍存在灌水定额偏大的问题在同一作物的不同生育期其所需灌水量是不相同的，棉花基本上是前期小，即播种出苗和现蕾耗水量比较小，从现蕾开始，棉花耗水量增大，到开花吐絮期，达到了耗水的顶峰，接着耗水量又减小。这种规律也和棉花各生育阶段的外部生长环境和形态是相符合的。棉花苗期和吐絮拔杆期是棉花需水非关键期，现蕾和开花期是棉花生长需水关键期，其中开花期因营养生长和生殖生长并重，对产量形成影
响性很大，是灌水关键期。
滴灌系统设计时只考虑了作物高峰耗水期及时地给土壤补充水分，保证作物在最大需水量时的最大灌水量，即满足作物生长期最高需水要求，而对于各不同生育期的灌水量并没有给出设计。团场职工由于缺乏对滴灌知识的了解，存在对滴灌这一灌溉方法认识不足，在运行管理时，在棉花不同生育期，没有按需供水，凭借以往大水漫灌时的灌水经验进行灌溉，延长灌水时间，甚至在滴灌系统田间地面出现地表径流现象，没有科学地按照棉花各不同生育阶段需水的规律进行适时适量地灌溉，势必造成不必要的水量浪废，甚至达不到预期的产量。
③滴灌系统的运行管理和技术应用，虽然已引起各级领导的高度重视，但是还存在尚未完全引起基层干部和职工重视的现实，各单位虽然都建立了规章和制度，但在执行过程中，缺少有效的监督、检查和指导。
由于滴灌工程亩投资高，而团场经济较为薄弱，在多数滴灌系统设计中轮灌上没有做到相邻灌水小区“捆绑灌溉”，由此滴灌系统的管理难度相对增大，部分团场对应用滴灌技术的指导和检查督促工作力度不够，滴灌系统管理人员为便于操作，随意调整轮灌支管顺序和数量，未按设计进行轮灌，造成灌溉不均匀现象发生。
四、滴灌技术展望
经过几年的滴灌技术实践和应用，滴灌技术研究已取得许多成果。实用且便于推广的自动化技术研究初步方案：对于支管轮灌模式在支管入口处设置控制设备即可；对于附管轮灌模式的地块，可通过采取滴灌系统布置形式的改变，由原附管轮灌改造成支管轮灌，将原来田间所有的小区控制球阀全部取消，在支管入口处设置控制设备，最大限度的减少田间滴灌系统管理的复杂程度，达到自动化控制目的。通过应用简易自动设备（首部设备采用自动变频装置来确保系统恒压供水和运行过程中需要的点片灌溉，过滤设备采用自动反冲洗装置来减少首部管理复杂带来的不便，田间根据各单位实际来确定自动设备的应用），以达到解决目前管理人员素质低，滴灌系统控制面积大和运行压力不稳定等现实存在的问题。为此，要在今后的滴灌技术应用和发展上，必须加大技术创新力度的研究，必须解决好滴灌技术综合配套水平低、技术骨干队伍青黄不接的问题。
第二篇：机械工程师论文
浅谈中国模具现状
摘要：本文根据我国注塑模具，同日本注塑模具进行比对分析，并通过比较，以个人见解希望为提高中国的模具行业的整体水平给一点参考。同时希望中国对于日本要依照取其精华去其糟粕为原则，强我中华。
关键词：注塑模具
随着中国模具技术的不断提高，日本已失去了大部分模具在中国市场的竞争力，份额已大大缩减，只蜷缩在了极个别的高技术的模具领域，因为中国的加工水平与日本还有差距，再加上竞争激烈，中国企业利润微薄，无力开展大量的研发工作。但这只是时间问题，中国企业一定能全面超越日本企业。对于日本这样一个自然资源严重匮乏的国家来说，人的创造力是唯一的资源。只有依靠人不断创造出新的产品，日本才能够在这个全球化的时代得以生存和发展，从这个意义上来说，把制造业称为日本的立国之本是恰如其分的。正是因为如此，中国模具行业的繁荣，才会如此刺激日本产业界的神经。有着丰富资源的中国如果掌握了制造业的精髓，并能不断将其升华，那么日本生存的根基就会受到动摇。为了应对来自中国的威胁，日本模具企业绞尽脑汁。由于具有技术上的优势，因而充分发挥日本模具企业高、精、尖的技术特点，就成了普遍的共识。日本政策研究学院教授桥本久义认为，一般来说中国模具与日本模具相比是“1/3的成本、1/2的质量”。也就是说，根据质量要求的不同，一部分用户会满足于“1/3的成本、1/2的质量”，另一部分则不会。这就是日本模具行业在面对中国同行竞争时自信的根本。本文希望透过对比，给在模具行业的中国机械工程师一个参考，如何提高我国的模具技术及质量给出一些参考意见。从模具的设计、精度、寿命、使用、保养及维护方面列出中日模具的比对。
1.1 中日模具设计比照。
1.1.1模具的选材
（一）满足工作条件要求
1．耐磨性
坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。
硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。
2．强韧性
模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模
具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。
模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。
3．疲劳断裂性能
模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。
模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。
4．高温性能
当模具的工作温度较高进，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。
5．耐冷热疲劳性能
有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。
6．耐蚀性
有些模具如塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素，受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加剧磨损失效。
（二）满足工艺性能要求
模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。
1．可锻性
具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。
2．退火工艺性
球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高。
3．切削加工性
切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度低。
4．氧化、脱碳敏感性
高温加热时抗氧化怀能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。
5．淬硬性
淬火后具有均匀而高的表面硬度。
6．淬透性
淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。
7．淬火变形开裂倾向
常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。
8．可磨削性
砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。
（三）满足经济性要求
在给模具选材是，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。因此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。
以上为国内厂商的选择标准和项目。其实在此基础上，日本更注重按照产品的需求来选择材料，如果一个产品寿命是5年，选用10年~20年都可使用的材质，是根本不必要的浪费；相反，如果为了经济和加工选择了低要求的材料，没有用到5年已经要报废了，结果又开一套，导致费用的double。这些都是不必要的浪费。所以根据产品的特性需求选择是更高一筹的选择。
1.1.2模具的设计
从设计方面模流分析，中国和日本差异不大。但中国更注重模具的形状设计，形状设计和实际的基本一致，没有考虑到材料的膨胀和变形及收缩比率。所以往往注塑的成品同实际公差比较大。另外中国的模具行业发展比较晚，导致设计经验不足。从而设计是过分依赖于国标，没有考虑实际的使用的相关内容。也没有详细的针对性的经验标准的传承文件及技术公告。新手也比较多。依据个人的认知设计和传承，往往都是部分的经验值及专业性的内容流失。例如：设计PBT,PET等易产生废气的材料的模具时，按照中国国标的板厚设计的，当使用一段时间后，会产生很多毛边。大部分是因为板厚不足，导致模板变形形成缝隙。注塑成型时产生，在模腔产生的气体附在结合缝隙处。新的模具使用时为弹性变形，产品不会产生毛边，但使用一段时间后，这种弹性变形已经变成塑性变形时，产品开始产生毛边。并且这种毛边去除困难。产品的品质无法使用。
1.2 模具的精度和寿命模具精度的内容包括四个方面:尺寸精度、形状精度、位置精度、表面精度。由于模具在工作时分上模、下模两部分，故在四种精度中以上、下模间相互位置精度最为重要。
模具精度是为制品精度服务的,高精度的制品必须由更高精度的模具来保证,模具精度一般须高于制件精度2级或者2级以上。
据了解在世界模具产业竞争日趋白炽化的今天，各国的模具产业为了提高自身的竞争力，使尽浑身解数。为了提高日本模具产业的竞争力，目前，日本正在加紧研发高精度长寿命模具，增加使用模具成型工件的次数，增加模具的使用寿命。
如果日本模具生产企业能够普遍的提高模具的精度和使用寿命，便可减少下游模具使用行业的修补及更换模具的费用运行成本。这样就能够降低加工所耗费的总成本，使世界模具采购商更加青睐日本模具。因此，高精度长寿命或成日本模具产业的最大竞争力。
在这种趋势的推动下，日本NAGASEINTEGREX公司提出了制造高精度模具用于量产的方案，并开发了高精度研磨模具的平面研磨机等。使用这些机床，可对经过淬火处理后的机械构造用碳钢S45C工件进行表面粗糙度（Ra）控制在平均为11nm、最大高度（Rz）为103nm水平的高精度镜面加工。而且，用普通的模具钢也可获得同等的精度。
1.3 模具的使用和保养
首先，模具的寿命和保养频率是成正比的。中国目前的使用，只要模具没有发现问题，不会特意对模具进行拆卸和保养。但这种做法非常危险，当发现问题以后再进行维修时，发现模具已经不能回复为原来使用状态。导致产品的品质越来越差，会大大减少模具使用寿命。因此需要对模具制定合理的保养和维护计划。例如：经常使用的模具，按照模次来制定保养计划；非经常使用的模具，也要按照时间制定保养计划。普遍认为不使用的模具不需要保养，这是个错误的认知，因为所用到的润滑油等是有保质期的，所以不使用模具也要定期保养。
2、从从事模具行业人员的认知和专研的态度做对比。
中国的从业人员，往往被大量的生产所累，只是为了制造而制造，没有对模具的实际产品和设计相结合，将经验得来的相关内容进行整理和存档，从而可以很好的传承相应的经验和检讨不足之处，也避免了设计不足重复的发生。
日本的从业人员，一般在此行业都会从业几十年，更多的将生产的经验整理变成技术传承，并且不断的研制怎样才能一次性设计和生产出更好的模具。中国的从业人员当有十几年的经验已经算是经验充足的人员，但马上会为了急于赚钱而另立门户进行模具的生产和加工。大部分人缺乏敬业和专研精神。
本文按照对比的方式说明现有的中国模具行业的现状，希望在三十年后，中国模具行业能追比日本，并具有大批的专业人员带领模具行业走向高精尖的道路。
第三篇：机械中级工程师论文
机械工程师通常指的是从事机械行业专业人士，我们最常说的机械工程师，指的是职称，也就是中级工程师。下面小编整理了机械中级工程师论文，供大家参考！
机械中级工程师论文：浅谈我国机械制造发展现状和前景趋势
摘要 机械制造的技术水平是衡量国家的现代化发展进度的有效指标之一，是每一个国家国民经济的重要组成部分。随着全球经济一体化的不断发展，各行业间的竞争也在不断加剧，国际市场竞争现象越演越烈，如何将高科技融入机械制造中，增强企业的市场竞争力成为了我国机械制造业面临的巨大挑战。
关键词 机械制造技术；特点；现状；趋势机械制造技术的特点
1.1 机械制造的系统性
机械制造技术主要包括了计算机技术、自动化技术、感应技术、信息管理技术以及新开发材料技术的运用，特别是对产品的设计，销售网络、组织管理等等方面已经具有相当成熟的现代技术运用。机械制造技术需要将传统的制造加工技术与现代科技技术进行有机结合，从而将制造技术贯穿于整个生产制造过程。
1.2 机械制造的综合性
机械制造技术不仅局限于机械加工制造的本身过程，它的产品面向整个市场，并且涉及到产品设计、开发、加工、销售以及售后的各个环节，并形成一个完整的体系。机械制造的终极追求是产品投放进市场后的应用情况，先进的机械制造技术可以提高企业的行业竞争力，提升企业的经济效益，并能够推动一个国家的经济发展，从而实现社会效益与经济效益的双赢。
1.3 现代机械制造技术体现了市场竞争要素
市场竞争力的核心就是产品生产率，随着经济市场化的不断发展，全球经济一体化的发展速度也越来越快，制造业的市场竞争矛盾已经逐渐向质量、时间和成本三者综合考虑的矛盾。先进的制造业技术可以将三者进行有效结合，从而提升制造企业的核心市场竞争力。我国机械自动化技术发展的现状
2.1 管理模式落后
在工业发达的国家，管理模式已经逐渐实现计算机系统代替人为管理，并且尤其重视对体制的改革和生产流水线模式的更新。已经全面提出了精益生产、高效生产、准时生产的管理思想，但由于我国进入信息时代时间较短，对于先进管理模式还处于正在发展的阶段，对计算机管理模式的运用并不广泛，还是以人为管理为主的管理模式。
2.2 自动化技术落后
与国外的先进制造技术相比较，我国还存在着许多不足之处，首先，我国还没有掌握自动化的核心技术，设计的产品方案相对较为落后，仅仅是简单利用自动化技术，目前还无法真正做到将机电进行有机结合；其次，我国使用的机械自动化还是传统的加工方式，并且，已有的自动化的设备数量太少，导致我国自动化整体水平较低；第三，我国的计算机应用技术还相对较为落后，还不能有效利用计算机技术，机械自动化发展进度较为缓慢；最后，我国的机械种类选择的局限性比较大，质量也无法达到国际普遍执行的标准，使用的范围也不够普遍、广泛。因此，我国的机械自动化还处在初级阶段，随着中国制造2025的不断推进，发展潜力巨大。机械制造自动化技术的发展前景与趋势
3.1 机械制造自动化技术和网络化融合随着互联网技术的不断发展，市场环境也发生了相应的转变。将机械制造自动化技术融入网络化是工业机电设备一体化发展的主要趋势。网络技术普及的市场大环境下，监视技术与远程控制技术也得到了迅猛发展，远程控制的终端设备就是机械制造的产品，因此，将机械自动化融入网络化发展是势在必行的，这有利于提升企业的市场竞争力。除此之外，局域网络技术还将运用到大量的家电设备中，逐步渗入人们的生活，人们利用计算机技术就可以实现足不出户的生活模式，正常与外界进行交流和沟通，给人们的生活带来了很大的便利，同时，这也是机械制造自动化技术的主要发展趋势之一。
3.2 以智能化为依托，发展实用型机械自动化技术
人类的社会进步一直伴随对智能的开发，机械制造自动化技术的发展也会随着人类社会进步的脚步进行智能化发展。智能化的机械制造自动化技术是与传统机械制造自动化最大的区别，也是工业一体化发展的主要方向。具体体现在控制论的基础上运用生理学、运筹学、心理学以及计算机科学进行人工智能模拟、自动编程、人机接口和对话，在加工过程中对所涉及的问题进行分析、判断、决策，从而取代部分人类脑力劳动，对人类的职能进行收集，从而达到更高的控制目标。机械制造自动化技术向智能化层次的发展是未来机械制造业的发展趋势之一。我国的智能化机械自动化技术应当以企业的生产和发展实际需要作为导向，采取与之相应的自动化方式进行生产，只有将企业发展需求作为核心原则进行机械自动化技术发展，才能将机械自动化技术产生的利益最大化，从而取得高效地经济效益和社会效益。
3.3 以新材料为支撑，进行绿色化发展
随着社会环境受到各方的关注，绿色化发展是工业改革的必经之路。传统工业发展需要耗费大量的资源，依靠掠夺环境资源进行自我发展，但地球上的能源有限，不能满足人类持续发展的需求，因此，工业发展必须走绿色发展道路，从而改变高投入低收入的局面，必须高效利用有限的资源走可持续的绿色发展道路，是机械自动化技术发展面临和迫切需要解决的问题。我国的机械制造业给我国生态环境带来了巨大影响，所以，必须保持生态环境与机械制造发展的平衡，才能走可持续发展道路。
3.4 光机电一体化发展
将计算机技术、光学技术、微电子技术、控制技术及机械技术交叉融合的光机电一体化发展是现阶段很多高新企业以及高新设备的基础，光机电一体化技术是实现机械一体化产品的基础，采用光机电一体化技术能够生产出高功能水平、高附加价值的机械产品，光机电一体化技术中的激光技术、传感检测技术、光能驱动等等均是机械制造自动化技术发展的主要趋势之一。结语
机械自动化产业在我国具有十分重要的地位，机械自动化技术可以直接影响我国机械制造业的发展水平，我国目前正处于工业发展的繁荣时期，对机械制造的产品需求还在持续加大，但是落后的生产技术限制了我国机械产品输出，因此，应当不断吸收国外的先进生产技术。同时，随着科学技术的不断发展，自动化技术被不断应用在机械制造生产活动中，极大程度地提高机械制造的效率和产品质量。我国应当根据实际情况进行机械自动化的发展和研究，只有自主创新，才能实现经济效益最大化。
第四篇：纳米材料在机械上应用 论文
纳米材料在机械上的应用
摘 要： 本文介绍纳米技术的兴起；纳米材料的特性；纳米技术在机械工程中的运用；与传统机械工程相比，纳米技术带来的优势；纳米加工的关键技术及其在微型机械和微型机电系统的应用。
关键词： 纳米技术；纳米材料；机械；纳米加工；微型机械
机械是现在社会的基础，是社会的一大支柱。机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。
纳米技术的兴起
自从1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议上，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支开始，纳米技术便一步一步进入人们的生活。纳米科技是研究由尺寸在0．1～100nm之间的物质组成的体系运动规律和相互作用，以及实际应用中的技术问题的科学技术。从材料的结构层次来说，它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。
纳米技术不是一门单一的新型学科或者技术，它广泛应用于各类学科中，其中在机械工程中的应用对于机械工程学科的技术变革起到了不可估量的作用。纳米技术运用到机械方面尤其是产生了微型机械技术已经成为21世纪研究的核心技术，很多国家在纳米技术上开始了越来越多的研究，在机械工程方面对于纳米技术的应用也越来越多。
纳米材料的特性
1、力学性质
高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强 度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。
2、热学性质
纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能。
3、电学性质
由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成功研制出了室温下的单电子晶体管。随着单电子晶体管研究的深入进展，已经成功研制出由碳纳米管组成的逻辑电路。
纳米技术的优势
相对于传统机械工程来说，也正是因为纳米技术有很多优势才能取得这样显著的成果。
1、纳米技术的尺寸效应
纳米技术的主要效果之一便是缩小了传统尺寸的单位，将毫米进化为纳米，一纳米相当于十亿分之一米。纳米技术应用在机械中，可以大大降低机械的体积，从而形成了新型机械——微型机械。这种不是传统机械单纯地在尺度上微小型化，而通常是指可以成批制作的集合微机构、微驱动器、微能源以及微传感器和控制电路、信号处理装置等于一体的微型机电系统。他们大部分都是运用纳米技术的成果，因而它远远超出了传统机械的概念和范畴，而是基于现代科学技术，并作为整个纳米科技重要组成部分和用一种崭新的思维方式与技术路线指导下的产物。
2、纳米技术使材料多元化，应用多元化
纳米技术是原材料形成更微小的形态，功能也更加强大，不仅能改良传统材料，又能源源不断地产生出新的材料。磁性液体密封技术便是证明，利用磁性液体可以被磁场控制的特性，将纳米单位的液体置于磁场之内，从而达到密封的效果。同时在材料运用中可将微量的元素融入到基础材料中，达到更好的效果。纳米复合氧化锆是成功应用在工业上的纳米材料，这种材料提高了材料的耐高温性能和导氧及储氧功能，因此广泛运用于汽车发动机系统中。
3、纳米材料摩擦性能
纳米技术最显著的特性就是其擦性能，在机械中，各种轴承等都存在着摩擦，但是纳米材料的出现，使得各类机械结构尺寸便小，同时对于过小的零件，摩擦力便显的尤为重要，摩擦力如果相对较大，则零件便会造成磨损。但是纳米技术也同样克服了这一问题，现已出现纳米材料几乎无摩擦的状态。美国科学家研制的这种微型纳米轴承可在运动是无磨损和撕裂，达到了理想的效果。
4、纳米技术节能效果
纳米技术实现了“小材大用”，带来的又一优势便是节能和环保。在纳米技术的应用中，产生了很多新型材料，它们减少了很多不必要的消耗，使得传统的机械工程中需要的大量材料迅速降低，对于原材料的节约起到了惊人的效果。德国不莱梅应用物理所已研制成功并且申请了一项专利，即用纳米Ag代替微米Ag制成导电胶，可节省Ag粉50％，用这种导电胶焊接金属和陶瓷，涂层不需太厚，而且涂层表面平整，效果理想。
微型纳米轴承
传统的轴承的体积比较大，其摩擦力也仅仅能够靠润滑来进行减少，但是，仍然不能够将摩擦力进行避免。美国的科学家对其进行了研究，并且研制出来一种没有摩擦的微型纳米轴承，微型纳米轴承主要包括以下两个特点：第一，微型。微型纳米轴承的直径仅仅为一根头发直径的万分之一，其应用到机电系统微型的轴承只有l nlTl，为微型机械千分之一的大小。第二，摩擦力极小。如果轴承的体积很小，那么，套在一起管子之间摩擦力就会将微型轴承弱点暴露出来，在其产生的摩擦力很大的时候，会导致微型轴承无法使用。通常制造的微型机械轴承与这种纳米轴承相比较，摩擦力仅仅是其最小值千分之一。
微型机器人
在工业制造领域，微型机器人可以适应精密微细操作．尤其在电子元器件的制造与面。美国迈特公刮最近设计出一种用于组装纳米制造系统的微型机器人，这种机器人的长度约为5mm，研究人员称．假设能利用纳米制造技术使这种机器人的体积不断缩小，其最终的体积不会超过灰尘的微粒。[j本三菱公司也开发了一种微型工业机器人，该机器人采用了5节闭式连杆机构．实现手臂的轻量化与高刚性，其动作速度及精度完全可以赶上专用机器人。往复上下方向25ram，水平方向100mm的拾取动作，所需时间缩短到0 28s。另外，通过采用闭式连杆机构与高刚性减速机，实现了比以往机器人高100*的位置重复精度(±5nm)．可适应于精密微细操作。
纳米分子电动机
美国IBM公司瑞士苏黎士实验室与瑞士巴塞尔大学的研究人员发现DNA能够被用来弯曲直径不及头发丝的五卜分之一的硅原子构成的“悬臂”。他们装配的这种小“悬臂”一端固定．另一端则可以上下弯曲，顶端则粘有单股DNA链。DNA自然形成双螺旋结构，双链被分开后，它们会力图重新组合。当研究人员将带有单股DNA链的“悬臂”置于含有与之对应的单股DNA链的溶液中，这两个链就会自动配对结合在一起，小“悬臂”在这种力的作用下开始弯曲。研究人员利用这种生物力学技术制造带有纳米级阀门的微型胶囊(纳米分子电动机)。通过控制这种驱动力来控制阀门的开合，可以将精确剂量的药物传送到身体的需要部位来达到治疗的臼的。
合成永磁体
永磁材料是机械化学法最有前途的应用之一，许多稀土永磁合金可由元素粉合成。德国西门子公司用机械化学法制备出Nd15 fe77 B8永磁体 随后以金属为原材料利用机械化学法制备出SmCo5 Nd2 fe14Ca3C2 Sm2Co17等稀土永磁材料。大多数的工作是从Sm2 O3 SmCl 3或Smf 3前驱体与Co Ca 进行机械化学合成SmCo5 获得的组成是非晶的SmCo 相和副产品CaO 经热处理晶化成SmCo5 这是集精炼 合金化和粉末制造为一体的低温制造过程 是一种低成本制造稀土永磁的技术。
合成储氢材料
储氢材料作为一种新型的功能材料它能够储存氢并在需要的时候将氢释放出来 迄今为止研究人员已开发出了稀土系.Ti Fe 系.r 系和Mg 系等多个系列的储氢合金 机械化学法在制备金属纳米晶储氢材料方面有以下主要优点从原理上讲可以任意调配材料组成。合成许多难以用常规的熔炼或其他方法制备的新型纳米晶储氢合金材料 机械化学球磨过程能在氢气氛下完成直接获得储氢态合金材料能有效降低其后续吸放氢反应的活化能 工艺过程简单制备的储氢材料一般为超细粉末使用时不需再粉碎且在充放氢过程中的抗粉化能力好 因此关于机械合金化纳米晶储氢材料的研究近几年来相当活跃。由于机械化学对Mg 基储氢合金动力学性能的改善各国的许多研究人员继续致力于用机械化学法提高储氢合金特别是Mg 基储氢合金的性能 其中一个重要的方面是关于将Mg 基储氢合金用于Ni MH 电池 如能获得成功Ni MH 电池的水平将会大大提高近几年来哈尔滨工业大学在机械化学合成纳米晶Mg 基储氢材料方面也做了较多工作先后制备和研究了纳米晶Mg2 Ni Cu Mg 氧化物 Mg 氯化物等系列的新型储氢材料9 取得了较大研究进展。
纳米技术足近十多年来逐步发展起来的一门前沿、综台性交叉的新学科．它的迅猛发展将引发2l世纪的工业革命。因此，目前所有发达国家的政府和企业都在对纳米技术的研发进行大量的投入，试图抢占这21世纪科技战略制高点，从而在世界竞争中保持优势。最近，我国政府也明确提出了将新材料和纳米技术的进展作为“十五”规划中科技进步和创新的重要任务．这为我国2l世纪初纳米技术的快速发展奠定了重要基础。相信在21世纪，纳米产品将广泛应用于各个领域，它给人类生活方式和生活质量的全面提高所带来的影响将可能超过计算机给人类带来的影响。
纳米材料的应用前景展望
经过几十年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生；用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用；分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。
纳米技术目前从整体上看虽然仍然处于实验研究和小规模生产阶段，但从历史的角度看：上世纪70年代重视微米 科技的国家如今都已成为发达国家。当今重视发展纳米技术的国家很可能在21世纪成为先进国家。纳米技术对我们既是严峻的挑战，又是难得的机遇。必须加倍重视纳米技术和纳米基础理论的研究，为我国在21世纪实现经济腾飞奠定坚实的基础。整个人类社会将因纳米技术的发展和商业化而产生根本性的变革。
结束语
纳米材料在机械工程中改变甚至颠覆了传统模式的运转，显示了其强大的科技含量，但是在其运用中，我们仍有很多方面亟待解决如何准确表征纳米材料的各种精细结构；怎样从结构上分析、解释纳米材料的新特性；能否利用某种标准来预测微区尺寸减少到多大时，材料表现出特殊的性能等等。对于这些问题，我们仍需深入研究，以便纳米技术更好地服务于机械工程领域。
参 考 文 献
1)苑国良 纳米技术在机械中的应用 [期刊论文]-机械制造 2005（43）
2)闫超 纳米技术在机械工程中的应用浅谈 [期刊论文]-价值工程 2010（29）3)敖小宝，游誉林 纳米技术在微型机械中的应用 [期刊论文]-机械制造及自动化 2005（34）
4)王祥 纳米技术在制导、导航和控制领域应用的前景分析 [期刊论文]-国际太空 2004（4）5)李振波，李疆，刘北英 基于单片机的数字微加速度计静态测试平台设计 [期刊论文]-传感器与微系统 2009（2）
6)陈建农，方永耕 水轮机及辅助设备运行及维修 河海大学出版社 1991 7)张兰娣，温秀梅 纳米加工技术及其应用 [期刊论文]-河北建筑工程学院学报 2003（21）
8)吴拓 开发机械制造的新领域 [期刊论文]-西江大学学报 2000（2）9)袁哲俊，谢大刚 纳米技术的最新发展 [期刊论文]-2000（5）
10)蔡敢为，王文龙，刘平，朱从云 为机械动力学研究 [期刊论文]-湘潭矿业学院学报 2002（17）
11)杨元华，陈时锦，程凯 微结构光学元件的应用与制造 [期刊论文]-纳米技术与精密工程 2005（3）
第五篇：进口设备的维修与实践探讨 机械工程师论文
进口设备的维修与实践探讨
摘 要：进口数控机床的维修与保养在保证设备的连续生产和设备的加工精度等方面一直是一个比较令人关注的项目，本论文结合沪东重机股份有限公司一台数控龙门铣的移装与大修改造，就进口设备的维修与实践提出了自己的经验，并进行了探讨。
关键词：数控龙门铣 传动齿轮箱 装配 精度 主轴 1.概述
设备在使用过程中，产生的振动、摩擦、磨损，是造成设备精度不断降低的主要因素，对设备的使用寿命和产品加工带来严重后果。因此，在设备运行一段时期，出现了相关症状，经检测验证后，进行合理的修理和改造是必须的。
我公司的一台数控龙门铣，1985年引进，1986年投入使用，该机床的数控系统为西门子的8ME(工作台面3500*12700mm)，制造厂为德国WALDRICH SIEGEN公司，使用至今已近二十年，是加工船用柴油机三大件的重要设备之一。近几年来，该设备出现故障率高，更换件多，系统故障难消除的症状，已无法保证正常的连续生产。为此，公司组织专家进行分析、论证，结论是必须进行修理、改造，以保证设备的正常运行、加工精度和设备的先进性。
本论文结合该设备移装、大修、改造过程，着重讨论了设备的X轴传动齿轮箱和主轴部分的修理，对进口大型设备的维修和实践进行探讨。
2.X轴传动齿轮箱的修理
X轴传动齿轮箱的结构见图一。该机床的X轴采用的是静压蜗杆与表面铸塑蜗母条传动，传动精度很高，是机床传动副的重要组成部分。
在X轴传动齿轮箱的修理中，根据工作经验可以分成两个主要的过程，一是传动齿轮箱的拆装过程；二是传动齿轮箱的装配过程。
• X轴传动齿轮箱的拆装过程
对X轴传动齿轮箱的拆解工作要小心谨慎，工作过程中不能使用凿子、锤子等牵强蛮干，以免损坏其它的零件，造成设备不必要的损失。其次对拆下的零件逐一用煤油进行清洗，用专用工具检查、测量，更换所有已损坏的或磨损严重的零件，如轴承、齿轮、密封、键等，同时仔细检查更换件的配合情况。待一切准备工作就绪，即可正式进入装配阶段。
• X轴传动齿轮箱的装配过程
装配过程首先是将装有伞齿轮的Ⅰ轴预装到滑套1内，调整测量两圆柱滚子轴承30216A(FAG)之间的内隔圈2(Φ90*Φ80)和外隔圈3(Φ140*Φ125)厚度，并对隔圈厚度进行配磨，保证Ⅰ轴在滑套内轴向窜动量在0.03mm范围内；然后把Ⅱ轴安装到齿轮箱内，并在端部利用端盖螺孔采用滑块定位，便于Ⅱ轴的轴向间隙能够调整。再正式装入Ⅰ轴，调整Ⅰ轴和Ⅱ轴上的两只圆锥齿轮，要特别注意齿轮的啮合情况，要求啮合印痕落在齿面中间位臵，并达到齿面长的2/3，确保齿轮啮合达到正确位臵。调整好齿轮副后，旋转Ⅰ轴，使之转动0.15mm时就能带上Ⅱ轴，并松滑无滞凝。
接着安装Ⅲ轴和蜗杆总成。静压蜗杆总成由蜗杆本体齿轮、推力轴承和配油盘等组成。为保证蜗杆的轴向间隙，特地加工了两个除长度尺寸不同外，其余尺寸均相同的安装工具，具体见图二调整工具。然后根据图三蜗杆轴向间隙调整示意图一步步调整间隙。
首先将蜗杆端部的螺母6和轴向挡圈4拆下；将长的调整工具1按图示安装在蜗杆上，顶住推力轴承2，并通过螺杆7对长调整工具1施加0.5 KN的轴向压力。接着测出轴套3外端面A与推力轴承2的外端面B的位移差。然后拆下轴套3，按测得的数值加上0.1 mm，配磨其长度，确保A面低于B面0.1 mm。
然后把推力轴承和配磨好的轴套重新安装到蜗杆上，再装妥轴向挡圈4，并安装上短的调整工具5，同时对其施加60KN的预紧力，紧接着将螺母6装妥拧紧。
最后卸去预载装臵，固定好螺母。
通过以上一系列的步骤确保蜗杆的轴向间隙在0.005 mm的范围内。同时要求蜗杆所有液压、润滑面均不能出现泄漏。最后调整Ⅲ轴的偏心套，使Ⅱ轴和蜗杆传动结合面的间隙达到旋转Ⅰ轴时手感平稳、轻松、无滞阻感。这样X轴齿轮箱的修理才算结束。
图一 X轴传动齿轮箱的结构图
图二 调整工具
图三 蜗杆轴向间隙调整示意图
3.主轴的修理
零件的加工精度主要取决于刀具与工件相对运动的稳定性，要求机器的主轴在较高转速下，有高的回转精度，所以除高质量的主轴，高精度的主轴承外，高质量的装配工艺对保证加工精度是至关重要的，对主轴的修理就是要满足以上三个方面的要求。
主轴的修理工艺过程与X轴传动齿轮箱大致相同，主轴的结构见图四。
与换下的轴承的内径是否符合，当然这不仅仅是指大的尺寸，关键是指公差情况，因为轴与轴承的配合情况关系到运转时轴承的温升。另外主轴如果进行修磨后，在轴承档位臵必须标出径向跳动量的最大点和最小点，因为高精度的轴承对其的径向跳动也有表示，这样在安装时将轴承的最大点对准轴的最小点，轴承的最小点对准轴的最大点，这在维修中称之为补差法。
然后进行主轴部件的预装工作，首先把垫圈2放入主轴上调整主轴承内圈，达到准确要求后，将主轴承装入主轴，加上一定的预紧力，然后用千分表的表头对准轴承外圈及轴承端面，用手拉转轴承外圈，控制其径向跳动及端面跳动最大值在0.005mm以内(新机床该值为0.002mm)，随后用块规测量垫圈1的厚度，值为8.585mm，按该尺寸配磨垫圈1。再将主轴承拆下，将配磨好的垫圈
1、件2和压盖3装入主轴，把主轴承重新装入主轴并拧紧螺母5进行固定。接着装入垫片
6、平面轴承
7、隔圈8，垫片9内有6根弹簧，给两只平面轴承以预紧力，仔细装入垫片
9、平面轴承10和垫圈11后，拧紧螺母12。然后安装轴承13，并把螺母14拧紧。正确安装完上述零部件后，检查轴承径向间隙，因为在机床主轴中，游隙的大小直接影响主轴的运动精度，从而直接影响加工的质量，在此使其控制在0.005mm内。接着安装主轴中的卡爪15，先将定型弹簧片装入与卡爪的连接轴15A上，用10MPa的压力把定型弹簧片压缩，并用螺母固定锁紧，将内爪15装入主轴中心孔内固定。最后安装四只T型螺钉，装妥后，用手动泵泵至12MPa，检测T型螺钉的液压部件是否有泄露现象。
待一切正常后，将方滑枕倒臵，主轴尽量吊水平，然后从滑枕下口慢慢装入方滑枕内，等到位后用螺栓固定好。
图四 主轴结构图
4.精度测试
本机床经修理、安装并调试结束后，对机床的几何精度进行了检测。经检验，所有的精度都达到新机出厂时的精度范围内，比如主轴锥孔径向跳动为0.002mm，主轴的径向跳动为0.005mm等等。现在机床已交付车间，投入了繁忙的柴油机产品的生产中。5.经验与探讨
大型数控龙门铣床是数控机床中复杂程度与技术含量均较高的设备，往往代表了一个时期的机床水平。以往，用户一般只进行普通的保养及故障检修，比较大的修理往往委托原制造厂或专业厂进行。我们通过这次大修改造，不仅使机床的静态精度与性能得到提升，大修
后该机床的所有精度检测数据全部达到该机床出厂的精度标准。最重要的是通过这次大修改造锻炼了自己的队伍，大大提高了工程技术人员和技术工人的综合技术素质，并对机床的构造与机床性能加深了了解，增加了人与机床的亲和力。
我们将在认真总结这次大修改造的基础上，进一步认真探讨对一些重大关键设备进行大修改造的途径和方案。
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