毕业设计
面向并行工程的机械产品的CAD/CAPP的关键技术研究
院（系）名称黄河科技学院
专业名称机械设计与制造学生姓名申选
学号060605531
指导老师李鹏
2009年4月
目录
第1章绪论 (1)
1.1课题研究的背景及意义 (1)
1.2课题相关的国内外研究现状 (1)
1.3本课题研究的目的及主要内容 (3)
1.4课题支撑 (3)
1.5本章小结 (3)
第2章面向并行工程的机械产品CAD/CAPP的理论研究 (4)
2.1CAD/CAPP技术发展概述 (4)
2.2机械产品并行设计的理论分析 (6)
2.3基于并行工程的零件可制造性的理论分析 (7)
2.4并行工程下零件的可制造性评价 (8)
2.5面向并行工程的CAD/CAPP关键技术 (10)
2.6本章小结 (12)
第3章CAD/CAPP系统集成关键技术研究 (12)
3.1特征技术 (12)
3.2零件特征信息提取 (14)
3.3基于STEP的CAO/CAPP信息集成 (21)
3.4STEP的信息处理 (23)
3.5本章小结 (25)
第4章产品CAD三维参数化设计子系统 (26)
的设计与实现 (26)
4.1面向客户定制的产品定制信息 (26)
4.2面向客户定制的运行实例 (27)
4.3参数化设计概述 (28)
4.4齿轮以O三维参数化子系统设计 (29)
4.5本章小结 (35)
第5章产品CAPP子系统的设计与实现 (35)
5.1知识库的建立及动态管理系统 (36)
5.2专家系统推理机的设计 (38)
5.3CAPPW ORKS的运行实例 (40)
5.4本章小结 (42)
第6章总结与展望 (44)
6.1总结 (44)
6.2展望 (44)
参考文献 (45)
致谢 (46)
摘要
市场需求的快速变化和全球经济一体化极大地拓展了制造活动的深度和广度，产品价值结构、生产成本和响应速度越来越取决于制造信息和知识，信息因素正迅速成为制约现代制造系统的主导因素，这对制造科学提出了新的要求。在制造业信息化的大背景下，现代企业对各种应用系统提出了信息集成的要求，产品设计的CAD和工艺设计的CAPP长期以来都是处在各自发展起来的信息孤岛状态。研究如何实现CAD与CAPP真正信息集成具有重要意义。本文在现有的产品设计软件基础上，通过开发新的模块，增强此类软件的CAD与CAPP功能，减少了在设计过程中不必要的人机交互操作，从而提高该软件在一些特殊场合的智能化设计能力;同时，研究了在并行工程的环境下如何利用特征技术将原有离散孤立的CAD与CAPP系统进行集成，以达到设计和制造过程中的信息共享与交互。产品开发人员在产品研发一开始就考虑产品整个生命周期中从产品概念形成到产品报的所有因素，其中包括质量、成本、进度计划和用户要求等因素，这样可以提高产品一次性制造成功率，降低成本，缩短产品开发周期，增强产品竞争力。为此，主要做了以下工作:
1.在分析产品并行开发过程特点的基础上，提出了产品并行设计系统的总体结构和并行环境下零件可制造性能设计框架。
2.以特征信息为载体，研究了基于STEP标准的CAD/CAPP集成的关键技
术和实现手段。
3.研究了采用VB对Solidwokrs进行二次开发关键技术的方法，调用SolidwokrsAPI函数，提取Soildwokrs操作平台下的特征树中所有特征信息，将提取的信息导入数据库，供CAPP调用。
4.研究开发了面向客户定制的产品信息模块，并以齿轮产品为例，实现了相应的参数化CAD模块的开发;将开发出的CAD模块嵌入到Solidwokrs软件中，实现了应用程序的菜单扩展。
5.探讨了CAPP系统自动从STEP文件获取几何信息和工艺信息，经过推理专家系统，自动产生零件的机械加工工艺过程;给出了Solidworks平台上的CAPPworkS工艺设计实例。
关键词:并行工程，参数化设计，特征技术，信息
ABSTRACT
Fast changes of Market demands and global economic integration have influenced the depth and breadth of manufacturing activities enormously. The value structure of products, production cost and responsive speed are more and more decided by the manufacturing information and knowledge. And the information is rapidly become the leading factor to restrict the modern manufacturing system; therefore this phenomenon calls for the new requests to manufacturing science and technology.
Under the background of the informalization for manufacture industry, the information integration for many kinds of application systems is requested in a modern enterprise. CAD for product design and CAPP for technological design are the isolated information islands for long time since they were developed respectively. Therefore, it is very important to study the information integration of CAD and CAPP.
Base on the existing software for product design, by means of developing one new module, the functions of CAD and CAPP are strengthened by the author, the unnecessary man-machine interaction operation is also reduced in the design process, and therefore the intelligent designing capacity of this software is enhanced in some special occasions. Simultaneously, by means of characteristics technology under concurrent engineering environment, the integration of isolated CAD and CAPP is studied for the information sharing and alternation in the product designing and manufacturing process.
At the beginning of developing new products, engineers should consider all factors which are effective for these products from their conceptive designing stage to discarded stage, and include the quality, cost, progress plan and user requests in entire product life cycle. Therefore, the success ratio in product manufacturing can be improved, the cost and developing cycle reduced, and the competitive ability of products also enhanced.
The author has mainly completed the following works:
1 .Base on the analysis of the characteristics in product concurrent exploitation, the overall structure of product concurrent designing system is proposed, andde signing frame for the manufacturing feasibility of its accessories under the parallel environment also presented.
2. To take characteristic intOrmation as the carrier, the key technologies and realizing method for CAD/CAPP integration have studied base on STEP standard.
3. By means of VB, the key technologies in re-developing Solidworks are studied. Using API function of Solidworks, all characteristic information in characteristic tree under the operating platform of Solidworks is extracted. The extractive information is inducted into the database and applied by CAPP.
4. The product information module for customers is researched. Taking a gear product as the example, a corresponding module of the parametric CAD has developed. Embedding this CAD module in Solidworks system, its applied procedure menu is expanded.
5. The machine-finishing technical process has been discussed and by means of the
expert system, this process is realized by CAPP system automatically to gain the geometry information and the craft information from STEP documents, and produce the accessories. At the same time, a CAPPworks technological design example has been given based on the Solidworks platform.
Key Words: Concurrent Engineering, Parametric Design, Characteristic Technology Information Sharing
第1章绪论
1.1课题研究的背景及意义
为了在激烈的市场竞争中占有一席之地，现代企业不断地改变经营策略。20世纪70年代以前，企业间竞争的焦点是生产规模和产品成本;从20世纪80年代开始，竞争焦点转向如何满足客户要求和综合的上市时间(T)、产品质量(Q)、产品成本(C)和售后服务(S)指标;20世纪90年代之后，市场竞争主要围绕能满足客户需求地新产品的竞争而展开。今天的企业依靠一项或几项独占性技术构成的新产品就能获得高额利润「]l。因此在这个以消费者需求为导向的时代，如何敏捷地利用技术提供的可能性及时抓住市场对新产品需求的机遇，通过产品开发降低成本、提高质量和快速响应顾客不断变化的需求是企业提高竞争力的重要途径。
在制造业信息化的大背景下，现代企业对各种应用系统提出了信息集成的要求。产品设计的CAD和工艺设计的CAPP长期以来都是各自发展起来的信息孤岛。研究如何实现CAD与CAPP信息集成具有重要意义。在现有商品化软件的基础上，通过开发新的模块，增强此类软件的CAD与CA即功能，可以减少在设计过程中不必要的人机交互操作，从而提高该软件在一些特殊场合的智能化设计能力。同时，研究在并行工程的环境下如何利用特征技术将原有离散孤立的CAD与CAPP系统进行集成，将可以达到设计和制造过程中的信息共享与交互。
产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求，这样可以提高产品一次性制造成功率，降低成本，缩短产品开发周期，增强产品竞争力。
1.2课题相关的国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
首先来看并行工程的研究现状:
并行工程的定义:1988年美国国家防御分析研究所(DIAes-~InsttiuteofDeefnseAnalyze)完整地提出了并一行工程(CE一ConeurrentEngineering)的概念，即“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法〔6〕。这种方法要求产.品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计，划和用户要求。”井行_}_程的目标为提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间。并行行工程在实现__上述目标中，主要通过以下方法:设计质量改进—使早期生产中工程变更次数减少50%以上;产品设计及其相关过程并行一使产品开发周期缩短40%一60%;产品设计及其制造过程一体化一使制造成本降低30%一40%〔气并行工程的研究现状:并行工程在美国、德国、日本等一些国家中己得到广泛应用，其领域包括汽车、飞机、计算机、机械、电子等行业。例如:瑞士的ABB在开发火车运输系统时建立了支持并行工程的计算机系统，把交货期由过去的3到4年，缩短到现在的3到18个月;美国佛杰尼亚大学并行工程研究中心应用并行工程开发新型飞机，使机翼的开发周期缩短60%(由以往的18个月减至7个月);美国Mercury计算机联合开发公司在开发40一
MHzIntd1860微处理芯片时，运用并行工程方法，使产品从开始设计到被消费者检验合格由原来125天减少到90天;美国HP公司采用并行工程方法设计制造的54600型 100一MHz波段示波器，在性能及价格上都优于亚洲最好的产品，研制周期却缩短了1/3;美国的爱国者防空导弹系统也是80年代后期运用并行工程方法迅速研制成功的。美国波音公司在1994年向全世界宣布，波音777飞机采用并行工程的方法，大量使用CAD/CAM技术，实现了无纸化生产，试飞一次成功，并且比按传统方法生产节约时间近50%。德国西门子公司下属的公共通讯网络集团
(simensAo，PubliceommunicationNetwoGro)在开发复杂电子系统的核心子系统过程中，采用了并行工程的方法，取得了显著的效果，在仿真阶段共提出320份报告，发现并纠正了许多错误。
对于CAD/CAPP的研究，国外起步较早。早在60年代末，人们就开始了CAPP 的研究与开发，最早研究CAPP技术的有挪威及前苏联等。但在CAPP发展史上具有里程碑意义的产品是设在美国的国际性组织以M一1于1976年开发的CAD(CAM一IsAutomated Proceos Planning)。发达工业业国家十分重视CAD/CAPP技术的研究与应用，美国的班CE计划投入巨资建立高校和研究机构联合的ACD/CAPP工程研究基地，日本的工MS计划、欧洲的EPSRIT工I&III计划都进行了
CAD/CAPP研究。国外一些著名的企业通过实施以D/CAPP取得了显著的效益，洛克西德公司于1992年开始的新型号导弹，采用CAD/CAPP的方法，将开发周期从5年缩短到2年:法国的航空发动机公司自1990年以来，将航空发动机开发时间从54个月，缩短到1992年的2l个月和1998年的36个月。其中美国最大民航喷气飞机制造基地波谱公司在90年代，针对波音777大型民用客机的研制，采用了CAD/CAPP技术，进行了以国际流行的CATIA三维实体造型系统为核心的同构CAD/CAM系统的信息集成。
1.2.2国内研究现状
对于并行工程的研究，国内把它作为CIMS发展的一个新阶段，得到了一些企业的广为关注，其研究已于明年底被列为国家863计划自动化领域的重点研究内容。在国家科技部和863/CIMS主题专家组的领导下，1995年7月由清华大学、华中理工大学、北京航空航天大学、上海交通大学和航天工业总公司二院5个单位人员组成了“863CIMS关键技术攻关并行工程”的技术攻关队伍，以航天总公司二院的复杂结构件为应用背景，开展并行工程关键技术的研究与应用。经过近两年的攻关，终于取得了重大进展。该项目在应用上有特色，在某些关键技术上已经达到国际先进水平，目前，该项目已经通过鉴定。长峰科技集团将并行工程应用在复杂系统产品的设计上，齐齐哈尔车辆厂将之用在铁路货车设计上，南京金城集团将之应用在摩托车系列产品上等等，都显著提高了经济效益〔6〕。
对于CAD/CAPP的研究，在从国内来看，最早开发的CAPP系统是同济大学的修订式OTJICA即系统和西北工业大学的创成式以S0系统，其完成时间都在80年代初。国内最早开展CADC/APP/CAM智能集成化研究与原型系统开发的是清华大学(用于国家CMIS实验工程的箱体类零件，1957一1993年)与西北工业大学(用于国家C工MS实验工程的回转体零件，1987一1993年)，而第一个有重要实用价值并取得突出社会和经济效益的智能集成化FA一CAD/CAPPCIMA系统则是由西北工业大学、航空部625所在成都飞机工业公司开发的(1991一1994年)。其中，由西北工业大学开发的FA一CA即分系统是完全自动决策的创成式专家系统，该智能集
成系统己从原来的工作站平台移植到微机windwos平台(1998一2000年)
1.3本课题研究的目的及主要内容
本课题研究工作目的是:利用三维参数化设计软件和二次开发语言，对机械产品进行参数化特征建模，通过该模型，提取和输出零件几何信息、工艺信息，在CAPP系统中对提取到的信息进行加工，然后根据工艺数据库中的规则以及加工条件信息生成合理的工艺规程，最后输出该零件的工序卡片，从而以特征为载体实现设计与制造之间的信息共享与交换。在此过程中充分利用并行工程的思想，从一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求，达到提高产品一次性制造成功率，降低成本的目的。为此，本课题着重研究了以下几个方面的内容，共分六章，内容如下: 第一章阐述了课题研究的背景和意义，与课题相关的国内外研究现状和本课题研究的日的和主要内容等。
第二章从CAD/CAPP技术发展的历程和方向出发，分析了基于并行工程的零件可制造性的理论和设计框架，明确了面向并行工程关键技术。
第三章针对上一章的提及的关键技术，论述了基于国际标准STEP，建立相应的以特征为载体的零件信息模型，从而实现CAD与CAPP信息共享，实现集成的关键技术。
第四章以齿轮零件为例，研究开发了面向客户定制的信息模块。基于Solidworks为平台，以VB为开发工具，详细设计了产品CAD三维参数化设计子系统。
第五章阐述了产品CAPP系统的知识库结构、制定、建立和管理，分析了产生式规则的特点，介绍了推理机的推理过程及工作原理，并以传动轴为例，给出了CAPPWorkS环境下该产品的工艺设计界面和加工工艺卡片。
第六章是全文工作的总结和展望。
1.4课题支撑
国家重点科技攻关计划项目:支持网络制造的协同交互与资源共享平台研究与产业化。(项目编号:ZOO3BAIO3C)
1.5本章小结
本章主要阐述了课题研究的目的意义，与课题相关的国内外研究现状和本课题研究的主要内容等。
第2章面向并行工程的机械产品CAD/CAPP的理论研究2.1 CAD/CAPP技术发展概述
2.1.1 CAD技术的发展历程和发展方向
CAD(Compute:aidedDesig:)即计算机辅助设计技术，开始于20世纪60 年代。早期的CAD系统主要用于绘图，其技术特征是利用解析几何的方法定义有关点、线、面等因素。
第二代CAD系统在技术上有了较大的发展，主要是二维交互绘图系统及三维集合造型系统，在几何造型方面分别采用了三维线框模型、曲面模型和实体模型，采用实体几何构造法(CGS法)和边界表示法(B一erp法)，并在系统内部采用了数据库技术。
第三代CAD系统始于80年代中期，在建模方法上分别出现了特征建模和基于约束的参数化和变量化建模方法，从此出现了各种特征建模系统以及二维三维的参数化设计系统，而且出现了这两种建模方法互换融合的系统。这种系统的优点是在二维与三维模型之间及以M系统之间有内部统一的数据结构及共同的数据库，做到了二维三维模型修改时的相互关联。
现在，CAD技术正经历着由传统技术向现代技术的转变。现代CAD技术是指能在大系统环境下，支持产品自动化设计的设计理论和方法、设计环境、设计工具和相关技术的总称。能使设计工作实现集成化、网络化和智能化，达到提高产品设计质量、降低产品成本和缩短设计周期的目的。因此现代CAD技术的发展方向有:
(1)以D系统的集成化。并行工程环境下的产品设计要求各设计过程以共享信息平台为基础，在设计过程中能进行即时信息交互，因而作为产品设计的先导，CAD系统必须同CAPP，CAM，CAE，DFX等系统进行信息集成。
(2)ACD系统的可视化。CAD系统设计的可视化是为了使设计更具有真实感，使设计的产品更能尽善尽美。设计者建立一个虚拟环境，让自己处于设计的虚拟环境中。
(3)CAD系统的智能化。传统的CAD系统缺乏综合能力和选择能力，要求用户具有较高的专业知识和丰富的实践经验，这给设计带来了许多局限。因而现代CAD 系统必须具有人工智能的功能要求。
(4)CAD系统的网络化。网络技术的突飞猛进为CAD系统实现不同地点不同时间的设计提供了工程信息的共享，为协同设计的ACD系统提供了前提条件。
2.1.2CAPP技术的发展历程和发展方向
CAPP的开发、研制是从60年代末开始的，在制造自动化领域，CAPP的发展是最迟的部分。世界上最早研究CAPP的国家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AUTOPROS;1973年正式推出商品化的AUTOPROS 系统。在CAPP发展史上具有里程碑意义的是CAM一I于1976年推出的CAM一I’sAutomatedPorecssPlnnanig系统。取其字首的第一个字母，称为CAPP系统。目
前对CAPP这个缩写法虽然还有不同的解释，但把CAPP称为计算机辅助工艺过程设计己经成为公认的释义。
CAPP(eomputeraidedproeessplnnaing，计算机辅助工艺过程设计)的作用是利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订，把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件。它是通过向计算机输入被加工零件的几何信息(形状、尺寸等)和工艺信息(材料、热处理、批量等)，由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。
计算机辅助工艺过程设计也常被译为计算机辅助工艺规划。国际生产工程研究会(CIRP)提出了计算机辅助规划（CAP一ocmPuteraiddePlnnaing)、计算机自动工艺过程设计(CApp一eoute，·uatomatedprocessplnnaing)等名称，CAPP一词强调了工艺过程自动设计。实际上国外常用的一些，如制造规划(mnuaafcturnigplnnaing)、材料处理(materialproe(。ssing)、工艺工程印roeessengineering)以及加工路线安排(mahcineornig)等在很大程度上都是指工艺过程设计。计算机辅助工艺规划属于工程分析与设计范畴，是重要的生产准备工作之一。
由于计算机集成制造系统(CIMS一eomputerintegratedmnauafcturingsystem)的出现，计算机辅助工艺规划上与计算机辅助设计(CAD一ocmputeraideddesign)相接，下与计算机辅助制造(CAM一ocmPuteralddemnauafcturing)相连，是连接设计与制造之间的桥梁，设计信息只能通过工艺设计才能生成制造信息，设计只能通过工艺设计才能与制造实现功能和信息的集成。由此可见CAPP在实现生产自动化中的重要地位。
一个CAPP系统，可以完成以下的基本功能:
自动选择毛坯和材料;
自动选择加工方法;
自动选择机床: 自动选择装夹定位方法(基准和夹具);
自动选择刀具、量具;
自动确定切削用量和制造公差;
自动确定工时定额;
自动编制工艺过程的工作文件(工艺过程卡、工序卡等) 。
CAPP的出现，为缩短生产准备周期，提高工艺文件质量，并使广大工艺人员繁琐和重复的劳动中解放出来提供了一条切实可行的途径，CAPP系统的使用，不仅可以大大提高工艺规程的生产速度和质量，而且CAPP系统对操作人员的工艺设计水平的要求大大降低，即使一般技术水平的工艺人员也能借助于CAPP系统设计出较高质量的工艺规程。与传统的工艺规程设计方法相比，采用CAPP技术不仅可以提高设计速度达到优化设计，而且还可以克服加工工艺的不一致性、质量不稳定等缺点。
工艺设计的难度很大，经验知识很多，不同企业其工艺环境、工艺要求、工艺设计思想也不相同，因而很难实现统一的以即系统，软件开发人员和工艺设计人员都在为实现统一的CAPP系统努力。目前，CAPP系统有:检索式、派生式、创成式、智能式、基于实例的CA即系统等。
CAPP系统从20世纪60年代中期开发以来，已研制出很多CAPP系统，有不少以即系统已投入实际使用，而且在企业中发挥了重要作用。其中回转类零件的CAPP 技术最为成熟，为单件小批量生产的工艺设计带来了方便，实现了工艺设计的电子化。国内于20世纪80年代初开始这项研究，已经开发许多CAPP系统(如武汉
的开目CAPP，华中InteCAPP等)。
近年来，CAPP的发展趋势体现‘:在并行工程思想的指导下实现CAD/CA即/CMA 的全面集成，进一步发挥CAPP在整个生产活动中的信息功能调节作用。这包括与产品设计实现双向的信息交换与传送，与生产计划调度系统实现有效集成，与质量控制系统建立内在联系等。
并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技术支持下，将原来分别进行的工作在时间和空间上交叉、重迭，充分利用了原有技术，并吸收了当前迅速发展的计算机技术、信息技术的优秀成果，使其成为先进制造技术中的基础。并行工程的技术难题之一就是建模:在并行工程中产品的设计阶段就考虑制造因素，使得产品设计和工艺设计同时进行，因此，无论在产品的初期方案设计或详细设计阶段都要及时地进行产品可加工性及可装配性的评价并生成合适的工艺，这就必然涉及到从实制造资源角度评价所涉及产品的制造工艺性能，同时还要工厂、车间、工段的生产能力、设备布局及负荷情况等，这样制造环境的数据和知一识模型就是达到并守_J几必不可少的部分。传统的CAPP不具一备与产.显:设计一并行交互的能力不能对产品或零件进行可制造性评价并反馈结果，为实现计算机辅助并行工程，面向并行工程的CAPP是关键。为了达到这一目的，零件信息模型应是一个动态的数据结构，设计者可以在设计中的任何阶段将设计结果移交工艺评价模块，并根据评价结果修改模型或继续设计;该模型应将零件功能与零件特征间建立一种映射关系;此模型还应便于多知识源的协同处理，一般可采用“黑板结构”，即一组负责相应功能的知识源系统在“管理者”的协调控制下，对领域黑板上的当前零件信息模型进行操作。
2.2机械产品并行设计的理论分析
以齿轮产品为例，尤其是可靠性和其他性能要求极高的航空动力传输用齿轮产品的开发，是一项涉及到多类设计人员协同工作的系统工程，目前针对具有明显并行设计特点和协同设计功能要求的齿轮设计制造业网络运行系统还没有建立，基于网络面向并行工程的齿轮协同设计系统的开发和相关的研究成果也没有正式的报道。笔者在这方面进行了初步开发和研究，从总体上对面向并行工程的齿轮设计系统进行了理论分析。
并行环境下的CAD/CAPP与传统的CAD/CAPP具有显著的区别:
(l)并行设计的CAD/CAPP必须在产品的设计阶段进行可制造性分析。通过产品结构工艺性评价和可加工性评价，在生成工艺计划的同时提供改进设计方面的信息反馈，使产品设计更为合理。
(2)并行设计中CAD与CAPP之间的双向信息交互通讯具有动态随机性。在产品设计的任何时候。CAPP随时对CAD的设计合理性作出评价，并将改进意见反馈给CAD即时改进当前状态下的设计。根据对并行工程环境及齿轮产品设计和工艺的分析，将面向并行工程的齿轮CAD/CAPP系统总体结构功能设计。
基于DPM框架的并行协同设计接口与CAD，CAM等交接信息，进行前置处理、进程控制或过程控制等，实现CAD与CAPP之间双向信息通讯和冲突协调。前置处理从CAD中提取零件的特征信信息，将零件特征赋于参数化信息，进行特征信息的提取。将零件设计特征域的几何特征、精度特征、材料特征、技术特征等转换成制造特征域的制造信息。过程控制对过程进行管理使数据一致，交换容易实现。通过特征信息实现产品在设计阶段得到制造工艺信息。
并行设计环境下的CAD/CAPP系统根据零件特征信息模型，按预订的规则对工序和工步的组合排序，选择机床和刀、夹、量具，确定切削用量，计算每个工序
的机动和辅助时阿，从后置处理中，提取出零件的形状特征信息及精度特征信息，最后生成所需的技术和数据.
2.3基于并行工程的零件可制造性的理论分析
制造性能设计(DMF)或称面向制造设计，是并行工程中的一个重要概念，是一种面向产品制造与装配的设计方法，即体现了可生产性原则的设计方法，包括零件制造性能设计(DFF)和产品装配设计(DFA)两方面的内容。按DAF方法设计产品，可以减少不必要的零、部件，提高装配效率和减少装配成本;而DFF则使零件的设计(材料、形状、尺寸公差及表面完整性等)与现有制造技术相兼容，并对工时和成本作出优化判断。这里研究的内容是DMF中的DFF部分，即零件的可制造性能设计。对于零件的可制造性目前无统一的严格定义，在不同的环境下，从不同的角度分析有不同的含义，如可理解的能代表制造性能主要方面的是:兼容性、障碍性、可达性、复杂性、标准化和有效性。其基本意义是:在相对资源环境下，以满足功能要求为前提，以相对较低的生产成本、最短的制造时间、最易实现的技术操作为依据的可制造性能。由此可见，零件的可制造性能设计(DFF)早日的基木思想着重产况，开发至进入市场的时间、产品质量和成本，其功能是检查零件设计与现有制造过程的兼容性，即分析零件的材料，几何形状，尺寸和公差与现有制造条件的兼容性。生产实践表明一个零件的可制造性很大程度上受材料性能、几何形状、尺寸公差和现有加工方法等的影响，其中，零件材料和几何形状是最关键的可制造性因素。零件材料对产品性能、制造设备和成本有较大的影响;零件的几何形状(或几何特征)决定制造设备和制造成本，较简单的几何形状或通用特征将具有较低的生产成本;每一产品设计中都要确定尺寸公差、形状公差和表面质量，它直接影响加工方法的选择和成本的高低。因此，在设计一个产品的零件时，应考虑对制造过程有影响的因素:几何特征、材料、有效的制造资源、产品质量和
其它要求等
2.4并行工程下零件的可制造性评价
并行工程环境中，通过避免设计错误和取消难以加工的特征，显著地减少开发一个新产品的上市时间(T)，提高产品质量(Q)，降低成本工和提高产品售后服务质量(S)。零件的可制造性能设计是实现并行工程这一目标的重要保证。前已述及，影响可制造性的因素很多，且其中的大多数因素是在设计阶段确定的，所以在它们被确定以前必须进行评价，使在设计以后的各个环节中出现的制造问题能够及时反馈到设计部门得到修改，避免返工。鉴于此，工程下的零件制造性能设计框架如图2一2所示:
2.4.1结构工艺性
结构工艺性是机械零部件设计过程中必须考虑的问题，其评价主要是从零部件制造角度出发，对零件结构进行检验，以保证零件结构有良好的工艺性。其中包括热处理工艺性，特征组合工艺性。
热处理工艺性评价的实现方法:根据热处理对零件结构工艺性的基本要求，对回转类零件中一些常见的热处理工艺性问题进行分析，按照基于特征的零件设计特点，总结出一些分析回转体零件中的热处理工艺性的方法，如:
If热处理方式是淬火)
If(轴类零件)
{
If((L/D)12)or(D外圆柱/d内圆柱)
{
If(辅特征有键槽)
{
应存在相应的工艺槽;
否则记录结果于堆栈;
}
特征组合工艺性评价的实现方法:根据回转类零件主、辅特征的组合特点，目前将特征组合工艺性评价局限在相邻主特征的接合出的过渡情况检查上。方法是:
If(主特征DI需要磨削)
If(主特征标识号(工D一)l或(ID+l)不为零)
{
If(dID一1大于dID+l大于dID)
{
If(!相邻主特征的接合处存在相应的越程槽)
返回组合特征的工艺性不合理原因;
2.4.2加工工艺性
切削加工工艺性评价的实现方法
在零件的切削加工过程中，都希望所设计的零件结构便于简化加工，以减少刀只的调整和装夹，避免不必要的辅助序，这主要是要求同一零件上的同类型的辅助特征的属性尽可能一致。在第二部分中，采用了面向对象的思想建立了基于特征的零件模型，因此，为了评价的方便，在基类—特征类中声明了一个虚拟函数(virtualfunctino)，该虚拟函数Euq滋被基类对象Object的元函数(Fr1endfuncti。n)。pe:at。r一(Object&，Object&)调用，具体形式如下:
VirtualintEqual(Objeel&ob)
{
If(特征类型相同)
{
If(特征属性一致)
Returnl;//返回特征一致
ReturnO//返回特征不一致
2.4.3零件尺寸标注的合理性实现方法:
为了判断零件中的主特征是否有过定位或欠定位，整个尺寸链可用下图来表示。当尺寸链为一棵树时，尺寸链正确;若有环存在时，为过定位;若为森林(即多棵树)时，表示为欠定位。
为了确定是否存在过定位，就需要检验图中是否有环。
算法:删去那些正确的定位的节点(只被定位一次的节点)，剩下的就是过定位的节点。
CheekoverDim
输入:尺寸图
输出:过定位节点
{
While(1) //循环
{
找图中只有一条边的节点;
If(没有找到)
Break //跳出循环
将找到的节点及连接边删除;
}
If(有剩下的节点)
{
返回这些节点 //过定位节点
}
}
例:过定位的尺寸图如图2一3所示。①循环后得到图C;②循环后得到图;d ③循环时，跳出循环(无节点可删除);④剩下的节点1，2，3，4为过定位节点。
2.5面向并行工程的CAD/CAPP关键技术
为了在并行环境下运行CAFP，有一些关键技术需要解决。
1、面向并行工程的零件信息模型
为了从根本上改变信息流的.串行流动，必须首先从零件模型入手，建立能被各个功能模块动态操作的模型，从而使各种并行活动成为可能。
(1)零件功能要求信息零件功能是指在其产品或部件中发挥的作用，要求是指设计要求。总功能可以分解为多个功能Ft={f，，fZ，…，fn}，如一根传动轴，可以表示为:传动=定位，支撑，联接传动件，…}。对设计要求可以分级，如“必须达到”和“希望达到”，同时可以分成技术要求、经济要求等类别。这样经过分解、分级及分类，可将总设计目的映射转化为具体的用特征描述的结构形状。当然，各特征类与功能之间是多对多的关系，因此，作为建模的支撑，必须建立功能与特征结构之间的模糊关系知识库。
(2)零件几何工艺特征零件几何工艺特征即零件的几何形状、尺寸、精度、公差、材料及热处理要求等。可以建立以形状特征二叉树为主，其余特征附于其上的零件模型，具有灵活方便的特点。
2、零件可制造性评价的内容和评价指标
从工艺角度指导设计是并行工程的一个基本要求，能由常规的CAPP系统顺利地生成某套工艺方案，并不意味着与制造有关的问题都得到了解决。可制造性评价是对设计的零件进行一系列检查，以确定零件是否可以和易于加工。零件的结构尺寸与精度要求最终决定加工方法和加工设备，所以可制造性评价是针对零件的结构、尺寸与精度要求来进行的。零件的可制造性评价分为结构评价、尺寸分析及精度合理性评价等三个部分。结构评价是针对形状特征之间的的相容性进行
的，这种特征相容性来自几何与工艺两个方面，形状特征几何相容性要求零件几何上合理，工艺相容性能保证零件制造活动的顺利进行。零件尺寸包括定性尺寸与定位尺寸两大类，定性尺寸一度量了单个形状特征的“大小”，它包含在形状特征之中;定位尺寸形状特初之问的相对位胃关系，与加工过程的定位、装夹、测量有密切的关系，尺寸分析将着重于定位尺寸，对于轴类零件则是其轴向尺寸链。精度合理性评价分析形状特征精度属性的经济性与相容性，经济性评价是从功能出发，确定最经济的精度等级及公差、表面粗糙度等;相容性表现在形状特征的不同精度要求之间，也就是形状特征的尺寸公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度之间应有一定的协调关系。另一方面，零件的可制造性也受到制造资源环境、工艺可行性和可检验性等的约束。
因此，在确定可制造性评价指标时应考虑:一是就零件的材料、毛坯类型、尺寸及加工方法，确定有无合适的加工设备和条件;二是评价零件的结构、尺寸、精度等能否在现有的设备条件下被合理的制造出来。它们受到机床、夹具、刀具、材料、量具等因素的制约。
而对于可制造性评价策略，借助分层规划方法，使用抽象化操作(Absrtaction)概念，即应用面向对象技术，将抽象的特征类与相应的评价领域知识操作封装起来，在接收到具体的零件特征信息后，将其实例化，调用相应的知识库模块进行可制造性、工艺可行性、制造资源可利用性和质量可检验性等评价。
3、面向并行工程环境的CAPP知识模型
在生产实践中，零件的机加工工艺方案往往不是唯一的，如何选择经济且能符合设备使用状况的方案，是面向并行工程的CAPP系统提出的又一新要求。CAPP 知识库应包含功能与特征模型、加工方法、制造资源(如机床设备、刀具、夹具、量具等)、工艺规则(如切削参数、工艺排序等)和工艺评价知识等。CAPP知识模型将支撑工艺设计和可制造性评价，同时对设计中出现的与制造相关的问题及相应修改建议进行描述。其知识构成见下例:加工方法选择框架
固定槽规则号: “2”
条件槽加工对象，hole，，最大孔径刀，“55，;工件材料，setel，
表面淬火，no;最大表面粗糙度R，“0.8一1.6，，;最高加工精度IT，8一6
结论槽推荐加工方法链:“钻、粗铰、精铰”
IF:(加工对象:“hole”)(特征)号:“02”)(所选加__〔方法:“钻”)(设备选择结果:
“none，，)(原因:“D。2>D。ax、.床”)
THEN:(①评价结果:“第02号特征hole直径偏大，没有合适的钻床”)
(①修改建议:a.“将直径改小，不大于D钻床”，b.“考虑改用镗孔”)
4面向并行工程的制造资源环境模型
功能要求映射出的零件特征模型只有适应于一定的制造环境才能被加工成实际的零件，因此，建立独立于设计环境之外的制造资源环境模型，是解决常规CAPP 系统缺乏应变能力的有效方法。这时如果制造资源状况发生变化，需要修改制造资源模型中的数据，就能使设计系统在新的制造资源环境约束下正常工作。
为了满足并行设计的要求，制造资源环境模型应该是一个规范、统一的模型，包括静态信息(如机床设备、刀具、夹具、量具等管理信息和特征信息等)和动态信息(机床加工状况、机床负荷率等)。
5、并行工程中知识协同的方法
多知识源协同作业是并行工程的特色之一。最大限度地满足产品需求，是并行工程的目标，但是其间不可避免地会遇到各种矛盾与冲突，求同存异、统一意见是协同作业的基本原则。
6、并行设计的知识库/数据库管理系统
多知识源管理在并行设计中十分重要。为了便于知识的扩充与修改，有必要设计一个知识库/数据库管理系统，并使其具有自动化或半自动化进行扩充与修改知识的能力
2.6本章小结
本章详细论述了CAD/CAPP技术的发展历程及发展趋势，并对基于并行工程的齿轮产品CAD/CAPP作了理论分析，给出了齿轮CAD/CAPP系统总体结构，并对并行工程环境下的一个重要概念DMF做了剖析，提出一个了零件制造性能设计框架。
第3章CAD/CAPP系统集成关键技术研究
CAD/CAPP系统集成的实现方法，目前较为成熟是基于国际标准STEP，建立管理信息、形状特征信息、精度信息、技术信息等零件信息模型;系统经过特征识别，自动产生STEP文件;CAPP系统自动从STEP文件获取几何信息和工艺信息，经过推理专家系统，自动产生零件的机械加工工艺过程。
3.1特征技术
现有的CAD/CAPP系统普遍存在着以下三个问题:
(l)集成度不高:由于各个系统或一个系统内部的分系统是分别研制的，缺乏
统一的数据模型与通信的约定，以致形成信息“孤岛”，不同环节之间的数据不能完全实现共享与交换，需要专门约定或人工参与。
(2)数据不全:现有的CAD系统只注重零件几何外形设计和表示，而缺乏像尺寸、公差、装配、材料以及功能说明这样的加工和其他生产环节必需的信息，不能满足CAPP，CMA系统对制造加工工艺的需求。
(3)描述的信息层次低:实体造型描述的是低层次的几何、拓扑信息(点、线、面、体)，而产品设计及加工.中需要描述功能结构、加工形状、设计基准等高层次的信息，如凸台、槽、筋板等。
特征技术是解决CAD/CAPP集成的最主要途径。特征包含了几何信息和非几何信息。从设计观点看，特征是由几何和拓扑元素组成的形状特性;从制造的观点看，特征表示与制造相关的形状和技术属性;从构造CAD/CAPP集成化产品信息模型的目的出发，从并行工程的观点来看，特征是技术人员对产品及其零件所关心的部分，是一组与零件的描述相关的信息集合。目前尚无统一的特征分类方法。下图将特征分为形状特征、材料特征、精度特征、工艺特征等。
形状特征有不同的分类方法，可以将各种槽、凹坑、.凹台、孔、壳、壁等为形状特石:也可以从某类零件出发，用统计归纳及组技术的思想制定一套规范化的特征图库，并以形状特征为载体，加上精度、工艺、材料等信息进行造型恻。
(1)形状特征:用于描述有一定工程意义的几何形状信息，是非几何特征(精度特征、材料特征)的载体，非几;何特征作为属性或约束附加在形状特征的组成要素上。
(2)精度特征:用于描述几何形状和尺寸的许可变动量或误差，如尺寸公差、几何公差(形位公差)、表面粗糙度等。
(3)装配特征:用于表达零件在装配过程中需使用的信息。
(4)材料特征:用于描述材料的类型与性能及热处理等信息。
(5)性能分析特征:用于表达零件在性能分析时所使用的信息，如有限元网络划分等。
(6)附加特征:用于表达一些与上述特征无关的其他信息，如用于描述零件设计的GT(成组技术)码等管理信息特征。
基于特征的零件信息建模技术采用了具有一定工程意义的特征作为基本构造单元，使得整个信息模型具有丰富的语义，并能提供高层次的产品信息来完整、全面地描述产品信息模型。特征建模与几何建模是相互联系的，几何建模提供了面向几何的产品信息的表现形式，特征建模提供了连接工程知识和几何信息的工具。特征向下细分需要几何建模提供产品几何形状信息，向上则反映工程语义的高层次信息。
特征技术是实现CAD/CAPP/CAM信息集成的关键技术，主要的技术包括基于几何建模的自动特征识别、基于预定义特征的特征造型和实现特征集在不同应用间转换的特征映射。
(1)特征识别
特征识别是利用几何造型系统所提供的数据模型，对几何模型进行解释，从而识别面向应用的特征，再将特征参数或精度信息等添加到所识别的零部件特征中去，形成特征模型。这种特征识别方法对含有少量特征的简单零件是可行的，但对于复杂产品，尤其是特征之间相互关系较为复杂的产品，特征的识别十分困难。
(2)特征造型
特征造型技术是为了在设计阶段能够捕捉除了产品几何拓扑信息以外的设计和制造意图的高层次描述而产生的，通常采用参数化的特征来描述物体的几何形状及其功能关系。每个特征与一组属性相联系，设计师能直接利用功能特征进行高层次运算和操作，如倒角、加筋、开槽、打孔等来设计好产品模型。这种基于特征的设计一方法从一开始就把特征融合到产品模型中，并试图提供更丰富的产品信息，与后续过程实现信息共享和集成。在工程应用一种简一单可行的方法是在现有商品化软件的基础上构造特征造型系统，建立用户定义的特征库。设计人员按照预先定义的特征来建立产品信息模型，使得产品设计过程成为特征库的特征实例化过程，以实例化的特征为基本单元，建立零件信息模型。这种方法的特征表示一致性好，便于特征识别与提取。
(3)特征映射
虽然特征识别或特征造型解决了基于特征的信息建模问题，但特征是与其应用密切相关的。在不同的应用领域有不同的特征描述与定义方法，一个几何元素在不同的应用中可能被视为不同的特征。因此，对CAD/CAPP集成系统来讲，必须能将设计特征自动的转换为针对特定应用的特征，这就需要进行特征映射
3.2零件特征信息提取
3.2.1零件的特征建模
CAD特征建模系统的功能是进行零件的三维造型设计，使零件CAD模型具有工艺设计所需的几何信息与工艺信息，并向CAPP系统提供所需的零件信息。目前，在我国CAD市场上比较流行的三维CAD软件有solidworkS、so1idEdge、UG、Pro/E、MDT、IDEAS等。其中，SolidworkS是一套完全基于windows平台的全参数化特征造型软件，它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、高性能的复杂装配和自动生成二维工程图。同时它也是一个CAD/CAE/以M的通用集成系统，集成了设计、分析、加工和数据管理的整个过程。solidworks是一种非常优秀的三维机
械设计软件，其易学易用，全中文界面的优点使广大工程技术人员爱不释手本文采用solidworks为支撑平台。
由于SolidworkS有它的局限性，不可能完全满足特定企业的特殊要求。例如，由于该软件是外国人写的，不适合中国的国标(如标题栏、明细表、放大图的标注、剖视图的标注、装配图的序号等)，也没有适合我国国标的标准件库。因此，为了适合特定企业的特殊需求，形成企业自己的特色，使Solidwokrs在我国的企业中有效的发挥作用，并使常用的或重复的任务自动化，提高效率，就必须对其进行本地化和专业化的二次开发工作。为了方便用户进行二次开发，Solidwo:ks提供了几百个AP工(应用程序接口AppliCationP:ogramInterfaCe)函数，这些AP工函数使Solidwo众S的OLE(对象的嵌入与链接Object LinkingandEmbedding)或COM(组件对象模型Component Object Model)接口，用户可以使用VB\VBA\VC\De_Lphi等高级语台‘对SolidworkS进行二次开发，建立适合用户需要的、专用的solidworkS功能模块。利用特征技术来实现CAD/CAPP的集成，以特征造型软件SolidwokrS建立产品信息模型。SoldiWorkS在形状特征定义范围内对特征进行了分类:有拉伸类、扫描类、放样类、旋转类，这几类形成零件的基体特征。旋转切除、拉伸切除等形成零件的槽、孔等几何特征。此外还有圆周阵列、径向阵列等形成组合特征。利用SoldiWorkS建立一个产品模型有很多方法.为了便于几描述工艺信息。从工艺设计角度对零件进行建模。目前基于特征的三维实体造型软件构造的模型都只包含零件的几何特征。几何特征信息包括零件实体的几何和拓扑信息。这些为CAPP进行工艺规程设计提供了最基本的数据。但CAPP 除了需要几何和拓扑信息外，还需要零件的工艺信息，如材料特征信息(包括材料种类和硬度等)和精度特征信息(包括尺寸形位公差和表而粗糙度等)。
对于原来己作了三维CAD建模的零件，可以通过人机交互方式输入零件有关工艺信息，SoldiwbkrS提供了自定义属性函数，通过函数MdeelDoc2.Addeustom(eonfiguration，Fie{ldNmae，FieldType，FieldValue)可以将零件的工艺信息添加到零件的模型文件里，同时保存到数据库的零件表中供后续CAPP系统使用
3.2.2零件特征信息模型
零件特征信息模型包括零件层信息、特征层信息和几何层信息三部分。零件特征信息模型是以特征信息为基础，是总体信息模型、精度模型、材料模型、工艺模型的有机组合。是一个多层次数据结构。零件的总体信息包括零件名称、零件图号、材料牌号、毛坯类型、未标注粗糙度、设计者、设计时间、热处理方式等。零件的特征信息包括特征代码、特征名称、形状特征参数、尺寸及公差、形位公差、表而粗糙度、硬度和定位尺寸等几何层信息是指与加工联系不紧的底层几何信息。零件特征信息模型见下图:
技术创新是工程机械发展的灵魂 摘要：根据国内外工程机械行业的发展背景，意识到工程机械行业进行技术创新的重要性和迫切性，我国的工程机械行业必须抓住机遇自主创新，提高自身的行业竞争力。未来工程机械的发展趋向可归纳为“五化”，具体说：筑养路机械自动化、装载机一机多用化、挖掘机遥控化、推土机系列化、超重机多功能化；工程机械自主创新体系建设还应深化制度改革，建立相关机制，即科学、高效的决策管理机制；积极开展以企业为主的自主创新，布置一些产学研相结合的课题攻关任务，基本上由工程机械企业结合新产品开发提出一些重大而紧迫的课题，邀请相关学校和研究院所参加，配合攻关；积极恢复和筹建工程机械行业中一些小行业的技术中心、科研中心和试验中心；人才是自主创新的关键。我国工程机械行业要自主创新，就必须有一大批有魄力、有经验、有创新意识、善于攻关、积极进取的人才。技术创新是工程机械行业快速稳定发展的灵魂。 关键词：工程机械技术创新自主创新 Technological innovation is the soul of development of construction machinery Abstract:Based on the development of domestic and foreign construction machinery, the urgency and the importance of the technical innovation of Construction Machinery have been convinced. China's construction machinery industry must seize the opportunity of independent innovation; enhance their competitiveness in the industry. The future trend of construction machinery can be summarized as five aspects, more specifically; Road Machinery is automated, a shovel loader has several uses, excavators own the advance of remote control, bulldozers are universal, cranes are multifunction. The system reform of independent innovation of construction machinery should be deepening. A number of research tasks about independent innovation must be arranged actively. Creative talents should be cultivated. Some small industry, research centers and test center were restored and built positively. Technological innovation is the soul of development of construction machinery. Keywords: Construction Machinery; technology innovation; independent innovation;
课程设计说明书题目： 学生姓名： 学号： 院（系）： 专业： 指导教师： 2010 年月日
目录 2.计算生产纲领，确定生产类型。···················- 1 - 3.零件的工艺分析··························- 1 - 4.确定毛坯·····························- 2 - 4.1确定毛坯种类························- 2 - 4.2确定加工余量，毛坯尺寸及公差················- 2 - 5.工艺规程设计···························- 4 - 5.1定位基准选择························- 4 - 5.2确定工艺路线························- 4 - 5.2.1表面加工方法选择···················- 5 - 5.2.2工艺路线的确定····················- 5 - 5.3.机械加工余量，工序尺寸及公差的确定·············- 6 - 5.4 加工设备及工艺装备的选择··················- 9 - 5.4.1 机床的选择······················- 9 - 1.工序1是锯断，选用G72弓锯床···············- 9 - 2.工序2. 3.5.6.7，为粗车和半精车阶段，各工序的工步数也不多，小批量生 产，选择普通卧式机床就满足要求，而且零件的尺寸不大，选用经济，最常见的C6132A型卧式机床。·······················- 9 - 3.工序8为铣削，工序简单，应选用常用机床，因此选X62W型铣床。 - 9 - 4.工序11.12.13是磨削，选用M1332E/75C外圆磨床进行。····- 9 - 5.4.2 夹具的选择······················- 9 - 5.4.3 刀具的选择······················- 9 - 5.4.4 量具的选择······················- 9 - 5.5 切削用量及时间定额的确定·················- 10 - 6. 设计心得体会··························- 11 - 7. 参考文献····························- 12 -
安全管理编号：YTO-FS-PD312 石油机械绿色设计通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
石油机械绿色设计通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 可持续发展要求石油机械采用绿色设计的方法, 提高资源利用率, 减少对环境的影响。如何在石油机械制造之中，降低能耗，提高设备的可用性具有非常重要的意义。该文对石油机械的绿色设计与制造进行了研究，希望该文的研究可以推动我国石油机械的绿色制造的发展。 石油机械的能耗和污染往往比较高，在石油机械工作过程之中，往往伴随着废水、废气、噪声等环境污染。同时，石油机械也是高能耗设备，同时由于石油机械的特殊结构，使得石油机械往往出现热辐射、泄漏等现象。因此，如何在石油机械中应用绿色和制造具有非常重要的意义。在我国石油机械设备生产行业中，在设备设计制造应用绿色制造和绿色设计理念，并没有得到高度重视[1]。很多石油机械生产企业依然采用高投入、高能耗、高污染的发展模式。因此，如何在石油机械制造之中，降低能耗，提高设备的可用性具有非常重要的意义。 1.石油机械产品绿色制造的概念一般来说，石油机械产品绿色设计的基本内涵主要分为以下几个方面。
机械工程与科技创新
机械创新设计技术结课论文 摘要 传统机械机械零部件的设计和应用中存在腐蚀、磨损、疲劳断裂、表面剥落、拆后重装失准、加工费时、废料过多、不够人性化等一系列问题,由于运用了新材料、新的热处理和化学处理工艺及新的表面处理技术,腐蚀、磨损、表面剥落等问题在一定程度上获得了解决。但疲劳断裂、拆后重装失准、加工废时和 废料过多等问题解决得还远远不够。为了解械零部件设计和应用中仍然存在的问题我们需要开动脑筋进行大胆创新。 关键词机械零部件创新思维创新方向创新方法 一．机械零部件的设计现状 机械机械零部件设计是人类为了实现某种预期的目标而进行的一种创造性活动。传统机械机械零部件设计的特点是以长期经验积累为基础，通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图表、标准及规范作为依据，运用条件性
计算或类比等方法进行设计。那样的设计不免会带来一些问题。腐蚀、磨损、疲劳断裂、表面剥落、拆后重装失准、加工费时、废料过多、不够人性化等就是传统机械零部件设计制造和应用中出现的问题。这一方面是由于当时缺乏先进工艺和先进设备。另一方面也由于设计人员创新水平还不够高。当代的机械零部件设计和应用中，由于运用了新材料、新的热处理和化学处理工艺及新的表面处理技术。腐蚀、磨损、表面剥落等问题在一定程度上获得了解决。但疲劳断裂、拆后重装失准、加工废时和废料过多等问题解决得还远远不够。为了解决机械零部件设计和应用中仍然存在的问，我们需要开动脑筋，进行大胆创新。 二．机械零部件的创新思维 1.类比思维设计新零部件 类比思维就是基于某一个相同点，将外观、性质、用途不完全相同甚至完全不同的事物进行比较分析，从而找出能够达到目的的最佳方案。如飞机与鸟类，飞机与蜻蜒，由鸟的飞行运动制成了飞机机翼与鸟翅的类比，飞机高速飞行时机
机械产品综合课程设计 南京xxx大学 机械工程学院 2013年9月 电动葫芦设计
一、概述 电动葫芦是一种起重机械设备，它可安装在钢轨上，亦可配在某些起重机械上使用(如电动单梁桥式起重机、龙门起重机、摇臂起重机等)。由于它具有体积小、重量轻、结构紧凑和操作方便等优点，因此是厂矿、码头、仓库等常用的起重设备之一。 电动葫芦以起重量为0.5～5t、起重高度为30m以下者居多。如图4-1所示的电动葫芦主要由电动机(带制动器)、减速器、钢丝绳及卷筒、导绳器、吊钩及滑轮、行车机构和操纵按钮等组成。 图4-1 电动葫芦 1-减速器；2-行车机构；3-电动机；4-导绳器；5-钢丝绳及卷筒；6-操纵按钮；7-吊钩及滑轮电动葫芦起升机构如图4-2所示。它由电动机通过联轴器直接带动齿轮减速器的输入轴，通过齿轮减速器末级大齿轮带动输出轴(空心轴)，驱动卷筒转动，从而使吊钩起升或下降，其传动系统如图4-3所示。 图4-2 电动葫芦起升机构示意图 1-减速器，2-输出轴，3-输入轴，4-联轴器，5-电动机，6-制动器；7-弹簧，8-钢丝绳：9-卷筒
图4-3 电动葫芦起升机构传动系统 如图4-2所示，齿轮减速器具有三级斜齿圆柱齿轮传动。为便于装拆，通常制成部件，并通过螺栓固紧在卷筒的外壳上。为使结构紧凑和降低重量，每级小齿轮的齿数选得较少，所有齿轮均用强度较高、并经热处理的合金钢制成。 图4-4为齿轮减速器的装配图。减速器的输入轴I和中间轴Ⅱ、Ⅲ均为齿轮轴，输出轴Ⅳ是空心轴，末级大齿轮和卷筒通过花键和轴相联。为了尽可能减小该轴左端轴承的径向尺寸，一般采用滚针轴承作支承。 电动机采用特制的锥形转子电动机。如图4-2所示，它的一端装有常闭型锥形摩擦盘制动器。当电动机通电时，由于转子的磁力作用，使电动机转子向右作轴向移动，制动弹簧7被压缩，制动轮离开制动器的锥面，失去制动作用，电动机即开始转动，同时卷筒作相应的转动。当电动机断电时，轴向磁力消失，制动轮在弹簧力作用下向左作轴向移动，使制动器锥面接合，产生制动力矩，使整机停止运动。 二、设计计算 设计电动葫芦齿轮减速器，一般已知条件为：起重量Q(t)、起升速度v(m／min)、起升高度H(m)、电动葫芦工作类型及工作环境等。对起重机械，按其载荷特性和工作忙闲程度，一般分为轻级、中级、重级和特重级。对电动葫芦一般取为中级，其相应负荷持续率JC％值为25％。部分电动葫芦及其减速器主要 参数见表4-1和表4-2。
第一讲 1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联？创新设计方法:充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点：强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖。独特的设计方法，获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。现代设计:以计算机为工具，运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。 常规设计：常规设计是以应用公式、图标为先导，已成熟的技术为基础，借助设计经验等常规方法进行设计 关联： 机械常规设计始终是最基本的机械设计方法，在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。 创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段，提高了设计过程的效率，但没有脱离常规设计的思维。 2.现代创新人才应具备那些基本素质？ (1) 具备必须的基础知识和专业知识 (2) 不断进取与追求的精神 (3) 合理的创新思维方式（突破传统定式） (4) 善于捕捉瞬间的灵感（创新的必备条件） (5) 掌握一定的创新技法 3.学习机械创新设计的内容有那些？ 1.机构的创新设计 2.机构应用创新设计 3.机构组合设计产生新机构系统 4.机械结构的创新设计 5.利用反求原理进行创新设计 6.利用仿生原理进行创新设计 第二讲 1简述创造性思维四大特性
(方法的开放性；过程的自觉性；解决问题的顿悟性；结果的独特性)。 影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些？ (1)天赋能力：与生俱来的所有神经元 (2)生活实践：后天实践活动具有的重大意义 (3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练 2．了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。 概念：有目的的将复杂对象分解，提取核心技 术，并利用于其他新事物。 特征：1）与综合创造原理对立，但不矛盾； 2）冲破事物原有形态的限制，在分离中产生新的技术价值； 3）实质上综合法与分离法两者无明显界限，实践中常常相互贯穿，共同促成新事物。 实施途径：1）基于结构的分解；2）基于特性、原理的列举分离 第三讲 1．学习创造原理的基础知识有什么实际意义？ 2．物场三要素是指什么？（两个物与一个场）比较完全物场（三个要素齐全的场）、不完全物场（三要素中有两个要素存在的场）、非物场（三要素中仅有一个要素的场）的异同。 3．列举三种所熟悉的创造理论，简述其实施的基本途径。 （1）物场要素变换：电磁场取代机械场 （2）物场要素补建：超声波加工（特种加工工艺） 第四讲 1、实施群体集智法应遵循哪些原则？提出自己运用此法的技巧。（要求从不同角度提两点） 1.自由思考原则：解放思想、消除顾虑 2.延迟评判原则：过早的结论会压制不同的 想法，可能扼杀有创造性的萌芽 3.以量求质原则：相关统计表明，一批设想 的价值含量与总数量成非线性正比。 4.综合改善原则：充分利用信息的增值。 ２．为什么设问探求法特别强调“善于提问”？简述所学的九种基本提问。 ●学习者的基本技能 ●创造者分析、解决问题的基础 ①有无其他用途;②能否借用（直接）;③能否改变使用（间接）;④能否扩大（改良）; ⑤能否缩小（改良）;⑥能否代用;⑦能否重新调整;⑧能否颠倒;⑨能否组合
《乒乓球自动发球捡球一体机》论文院系工程技术学院 专业年级机械制造及其自动化2010级 组长：林妍雯学号：222010322210252 组员：杨仁孛学号：222010322210251 李静学号：222010322210253 罗欢学号：222010322210250 蒋雅茜学号：299201022220001 2013 年 4 月21 日
摘要：为了使练习者能更好地学习乒乓球技术以达到健身和训练的目的，本文针对乒乓球发球的特点，从总体上设计了一种新型的乒乓球发球捡球一体机。本文综述了国内外乒乓球发球机、捡球机的现状，对已有发球机、捡球机的机械结构进行分析，根据所需实现的功能，提出了改进的设计方案。针对该发球机发球装置的缺陷，采用对转双轮的发球原理，使其能够实现旋转球和不旋球的发射;考虑原摆动装置的机械结构繁琐，不宜进行自动控制，对其进行了改进设计;此外，增加设计了升降装置，使发球功能更完善。根据乒乓球飞行过程的受力分析建立了数学模型，分析了控制落球点各参数的合理取值范围，得出其相互制约关系。论述了该自动乒乓球发球机的设计思想、工作原理、结构特点及控制系统，并详细介绍了该控制系统的设计过程，具体包括外围设备的选择、电动机的选择、PWM 驱动器的选择等，论证说明了该控制系统的可靠性。改进后设计的乒乓球发球机是一种新型的、性价比高的自动型发球机，它可以发出各种适合练习者需要的球，利用计算机对各种球的速度、角度、旋转进行控制，以满足练习者的不同技术需求。同时设置了随机发球模式，对发球速度、发球角度和发球高度等参数进行随机化，实现落球点的随机变化。同时通过中间装置，即管道的两端分别与捡球机储球盒和发球机轮盘连接。即可实现发球与捡球一体化。 关键词：乒乓球发球机，对转双轮，运动分析，发球模式、捡球机、中间装置 绪论 尽管自动乒乓球发球机在我国起步比较晚，但对其的研究很有重要的现实意义。体育事业在我国正在蓬勃发展，尤其是随着我国运动员在奥运会中连续取得佳绩，极大地调动了全国人民投入体育运动的热情。乒乓球运动作为我国的国球，受到人们的广泛喜爱，更急需研究开发一种能够适应各种训练场所的器材。正是在这种情况下，研究乒乓球发球机是极其必要的。 1.引言 现代社会，随着物质生活水平的提高，人们越来越重视生命质量和生活质量。据统计，运动消费作为一种绿色消费，近几年来在我国人民日常消费中所占比例呈增长趋势。可以预见，全民性的健身运动热潮不仅不会减弱，而且将愈演愈烈，健身器材的市场需求也将会不断扩大。而乒乓球作为我国的国球，
机械工程自动化技术的创新应用 摘要：本文在分析机械工程应用的大背景下，介绍了机械工程自动化技术的意 义与现状，并对影响因素与发展前景进行了探讨。 关键词：机械工程及自动化;概述;问题;措施;发展前景; 加强自动化技术在机械工程行业的应用,能推动机械工程行业的长效、稳定发展。但是根据目前我国机械工程发展形势来看,机械工程处于初步发展阶段,需要 深入研究机械工程及自动化技术,推动机械工程及自动化朝着实用性、环保性和经 济性方向发展。 机械工程及自动化是指在机械制造业中运用自动化技术,利用自动化技术提高 材料生产和加工效率,提升产品质量。在20世纪80年代之前,机械制造业的发展 一直处于摸索阶段,还未采用先进的科学技术,直到瓦特蒸汽机的出现,人们才开始 将先进科学技术应用在机械工程中。设备和工具使用、材料生产等方面都涉及到 机械工程及自动化技术。比如,在将风能、潮汐能、电能、原子能以及热能等能量 转化为机械使用的动力能量时,需要采用自动化技术;重工业和轻工业中机械使用 也会涉及到自动化技术。我国机械制造业发展滞后,自动化水平较低,所以,需要不 断创新机械工程及自动化理念,提高自动化技术水平。 1创新机械工程及自动化技术的意义 1)有助于培养创新型人才。培养具备创新能力的优秀人才,是创新和发展机械 工程及自动化的重要条件。高素质人才是开展机械工程活动的重要载体,只有储备 充足的高素质人才,才能推动机械工程及自动化创新。因此,有关部门需要加强对 人才培养的重视,开展各种有效培训。创新和发展机械工程及自动化,有助于培养 创新型人才,并且可以在具体实践中不断提升这些人才的实践能力和应用知识能力,不断提升自我,从而更好地为机械工程及自动化创新事业服务。 2)有助于增强机械制造业的整体实力,提高其经济效益和社会效益。随着经济 全球化趋势的加强,我国市场逐渐与国际市场接轨,因此,机械制造业必须将机械工 程和自动化技术结合起来,提升自身整体实力才能在国际市场上占有一席之地。首先,发展机械工程的目的是生产产品,而科学技术是产品生产的有效工具,将机械工 程和自动化技术结合起来,充分利用先进科技生产出更多高质量产品,更好地满足 人们的实际需求。其次,创新和发展机械工程及自动化,有助于提升我国机械制造 业的国际竞争力。在知识经济时代背景下,科技创新是发展的核心,大力研发和创 新机械工程及自动化,有助于保持民族活力。对于机械制造业而言,将机械工程和 自动化技术结合起来,创新和开发机械工程及自动化,有助于提升机械制造企业在 国内外市场上的竞争力,提高企业经济效益和社会效益,实现企业的可持续发展。 2机械工程及自动化技术发展现状以及制约因素 目前,我国机械工程及自动化技术还处于单自动化、刚性自动化发展阶段,而西方发达国家的机械工程及自动化技术已经发展到柔性化、集成化和智能化阶段。 我国许多机械制造企业所采取的管理模式比较落后,而发达国家在机械工程及自动 化生产管理方面,采取的是计算机全程控制管理模式,并且在机械管理、工业组织 以及机械生产模式等方面不断创新。而我国机械工程及自动化发展过程中还存在 许多问题,制约着机械工程及自动化的进一步发展。制约因素包括:技术人员匮乏、自动化技术落后、机械工程及自动化管理水平不高、自动化应用范围较窄、机械 工程及自动化技术方面的资金投入不足等。 3提升机械工程自动化水平的措施
技术创新春来早 一年之计在于春。 创新是一个民族进步的灵魂，创新是企业具有竞争力，创新也是企业学习的结果。 在当今市场急剧变化的时代,创新则生。我们伴着春的步伐，迎来了4车间全面停机改造的时刻。根据公司领导部署和要求，4车间改造与创新的指导理念是，以思维革新求突破，以技术创新求发展，即更有效的提升设备保障能力，进一步发挥设备效能，使这些老的成型设备再现青春活力，也是我们一直在不断追求和永恒的探索。 “没有思路就没有出路” ，创新是进步的灵魂，是保持永续发展的动力。同样，成型车间也大力倡导“没有技术的领先，只有思维的领先”，鼓励员工跳出思维的禁锢，打破传统观念，大胆创新。并注重与外部的联系与交流，及时了解外部动态，掌握新技术、新材料、新方法。近两年来，我们遵循“系统思考、大胆设计、小心求证、柔性操作、风险防范”的方针。大胆的对进口设备、进口技术提出挑战，在技术上大刀阔斧的创新，依靠技术进步，使设备的装备素质得到不断的提升，增强了生产后劲，促进企业生产持续发展。 针对PM5N、KDF2设备原制冷系统故障频次、零部件采购周期长、价格高，且返修困难的情况，制冷效果不稳定，影响产品质量，在2002年对此进行了技术改造，取消原设
备上的单独制冷系统，采用集中化模块制冷，智能控制，很好的解决了制冷效果不稳定、故障率高的问题。目前，运行近两年来，通过预防维修，集中化模块制冷处于“零”故障运行。 大力运用变频调速技术，如PM5N、KDF2开松部分的独立驱动改造、KDF2甘油独立驱动改造、PM5N盘纸独立驱动改造等等，采用变频调速电机替代以前的机械传动部件、无级变速器与皮带传动、或齿轮传动，大大减小了传动间隙误差及跳动误差，并采用PLC控制。运行更平稳、更可靠，大大提高了质量保证能力与安全性能。维修也更简单，故障率也大为降低。譬如，开松部分的独立驱动改造，故障停台时间由改造前的平均11小时/台/月下降到了改造后的0.05小时/台/月。 其它如PM5N中线胶系统的改进、PM5N风力系统改进、PM5N数显圆周改进、KDF2热熔胶系统改进、KDF2长度变更改进等均取得很好的成效，消除了设备缺陷、提高了设备的保障能力。近两年来，共进行各项改进近30项。通过一系列的技术改造更新，现有成型设备的技术素质得到了强有力的补偿，生产能力、生产产品质量控制保障能力、安全保障能力、设备效能等都得到较大的提升，维修成本及生产产品制造成本大大降低。 二、完善制度管理，提高设备管理水平
机械专业导论论文集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
机械设计制造专业导论论文 刘汇鑫机械143 摘要：机械设计制造及其自动化专业的学生主要学习机械学、微电子技术和控制论的基本理论和方法，受到现代机械工程是的基本训练，具有从事港口起重港口起重运输机械与控制或流体传动与控制活模具成型等方面的能力。本专业的主干学科为力学和机械工程，主要实践性教学环节包括军训、金工等。关键词：机械设计制造及其自动化专业知识大学生活机械行业是一个国家的基础性和支柱性产业，在国民经济中占有极其重要的地位，它与上游产业（如钢铁、煤炭、有色等）和下游产业（如住房、日用消费品等）关系密切，具有很强的拉动能力。而机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个研究领域。也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段。没有强大的机械制造业，就不可能实现国民经济的工业化、现代化和信息化。 下面对机械设计制造及其自动化技术给予论述和展望。 一、世界的机械制造业 (一)从经济上看 世界机械制造业作为世界经济的一个重要组成部分，其发展状况与其所处的外围环境有着紧密的关系，并受制于经济周期变动的影响，既表现为对经济周期的敏感性，又表现出一定的滞后性。上世纪90年代至今，世界性机械制造业突出表现为在大波动中发展，显示其在国民经济尤其是在工业发展中的特殊地位，是防止经济“泡沫化”的基础；机械制造业贸易呈现极强的地区性，发达国家和发展中国家之间存在很大的贸易差距，发达国家在机械生产和贸易领域继续其霸主地位。从美国、日本、德国等发达国家重视装备制造业的发展情况来看，不仅在于其在本国工业中生产、出口、积累、就业等方面的贡献率均占前列，更在于装备制造业为新技术、新产品的开发和生产提供重要的物质技术，是经济高级化不可或缺的战略性产业。 （二）从技术上看 机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。环境保护的压力和信息技术的广泛应用给机械制造自动化技术的发展带来新的机遇和挑战，高技术化、信息化、绿色化、全球化成为发展的总趋势。二、我国的机械制造业 (一)我国机械制造业现状 新中国成立以来，经过近半个世纪的发展，特别是改革开放20多年来，机械制造业广泛应用微电子技术，采用先进制造技术，培育高新技术产业，增强了发展后劲；企业的产品结构、技术结构有了较大调整，用微电子改造传统产业取得较大进展；掌握了一批重大技术装备及重大成套设备的核心、关键技术，为国民经济各部门服务的本领不断增强。通过技术改造，一批先进的新型、高效、高精度制造工艺技术在机械制造业中得到广泛应用。“九五”、 undefined “十五”期间是机械制造业推进结构调整，转变经济增长方式，实现稳定、持续发展的重要时期，机械制造业的改革与发展取得了重大成就：一大批重要产品技术水平明显提高，企业技术创新能力不断增强，为国民经济建设提供了大量的技术装备；一些重
基于机械产品绿色设计与开发策略研究 发表时间：2019-02-19T10:45:47.013Z 来源：《基层建设》2018年第36期作者：李建华 [导读] 摘要：随着社会的不断发展，人们越来越关注低碳、环保与可持续发展等。 中山佳维电子有限公司广东省中山市 528403 摘要：随着社会的不断发展，人们越来越关注低碳、环保与可持续发展等。机械产品在生产和使用的过程中，会产生大量的工业废液、废气和废弃物。尤其是我国目前仍采用高投入的粗放型发展模式，资源和能源消耗大，效益低，环境污染严重，这种发展模式给制造业的发展带来了严峻的挑战，也成为制约中国制造业发展的瓶颈。 关键词：机械产品；绿色设计；开发策略 引言 人们生活水平越来越高，人们的环保意识也变得更加强烈，对于绿色产品具有较大的需求量。我国发展过程中，机械制造业属于重要的部分，要想保障生产出来的产品符合大众需求，就要重视绿色设计的重要性。当前社会已经高度关注机械制造业引发的环境问题，绿色设计理念也符合我国的发展需求。 1.概述机械设计制造中绿色设计理念 1.1概念。绿色设计指的就是在生产过程中充分考虑到产品环境属性，保证产品实现可拆卸、可回收等要求，满足产品质量和功能等基本要求之后，需要考虑产品的环境属性等。绿色设计要减少环境污染和能源消耗，实现产品回收再利用。绿色设计理念符合我国的可持续发展理念，是社会发展的趋势。在工业化发展初期，人们过于注重经济利益，付出了巨大的环境代价，于是人们开始逐渐重视绿色设计理念。为了促进经济建设获得良好的结构，更好的贯彻科学发展观，开始利用绿色设计指导工业化发展。 1.2机械设计制造的绿色理念。机械设计制造发展初期，人们过于重视利润和效率，忽视了环境保护，浪费了大量的资源。在机械设计制造加工过程中，绿色设计理念对于其中每个环节都提出了很高的要求。首先设计是机械生产的第一个步骤，机械的设计要求比较高，因为产品的内部结构和尺寸等方面都具有密切的联系，因此需要通过精密的计算才可以保障产品质量。利用绿色理念，设计者需要综合各种因素，减少消耗材料，此外设计者需要通过长远的眼光，结合当前利益和长远利益。 2.针对基于绿色理念的机械产品设计关键技术的研究 2.1绿色机械产品数据库 绿色机械产品数据库主要是机械产品生命周期中和经济、技术、环境相关的数据，比如说，机械产品制造与装配涉及的数据、原材料的成分数据、材料的人工讲解时间、各种原材料对自然环境的影响数据、机械产品在使用过程中产生附加物的数量与质量、机械产品设计的有效经验等。在机械产品设计的过程中，建立绿色机械产品数据库，既可以在很大程度上提升设计的进度与质量，又可以改善机械产品的设计技术与流程。 2.2绿色机械产品成本的分析与处理 绿色机械产品的成本分析是产品设计中不可缺少的组成部分，在绿色机械产品的设计过程中起着重要的作用。它不同于传统机械产品设计的成本分析。在成本分析过程中，考虑了产品的拆卸、污染物的更换、机械产品的回收和特种材料的成本。企业机械产品的附加值直接取决于机械产品的成本，在很大程度上优化了机械产品的设计和成本分配。 2.3绿色机械产品中材料的选择与管理 绿色机械产品中绿色材料的选择主要有以下四个标准：一是材料对自然环境的破坏与污染少；二是运用这种材料设计出的机械产品具有更好的使用功能；三是对能源与资源的消耗少；四是可以在最大程度上得到循环再利用或者降解循环利用。 对于机械产品中的绿色材料进行科学管理，需要做到以下四点：一是要坚持选择容易回收、耗能低、污染少的原材料，尽量避免使用辐射性强、有毒的原材料；二是要将选择好的材料做标记，对不同性能或者种类的原材料要分类管理，以免将无毒的材料与有毒的材料放在一起，引起交叉感染；三是对于在使用的一些机械产品要做好回收工作，一些不可回收再利用的材料要采取特殊的国将其处理，从而减少对自然生态环境的影响；四是要利用先进的计算机技术建立材料信息数据库，对于一些具有特殊性能的材料数据要认真存储，以便以后的查询与使用。 2.4绿色机械产品的制造与装配 在绿色机械产品的制造和装配过程中，应坚持三个原则：一是尽量减少制造和装配过程中的废物和污染物排放；二是采用先进的生产技术改进机械产品的生产工艺，提高产品的性能；三是优化机械产品的制造和装配过程。 2.5绿色机械产品的回收设计 在绿色机械产品的循环设计过程中，应遵循以下四条原则：一是坚持模块化、系统化原则，二是选择可更新的零部件。第三是减少机械产品原料的种类和性能，第四是对可重复使用的零件和材料进行重新分类。 3.绿色理念在机械设计制造中的应用 3.1健康环保的绿色制造材料 绿色设计的主要内容是在机械设计和制造过程中选择健康、环保的材料，并在选材过程中考虑材料与材料的安全性、经济性和兼容性。最重要的考虑是材料的使用是否会污染环境。传统的机械制造材料主要是钳子、汞等有害化学品。这些材料不仅对环境造成严重污染，而且回收利用率低。因此，要实现绿色机械设计与制造的目的，就必须科学合理地选择机械制造材料，从机械制造的源头出发，从绿色理念入手。在机械设计和制造中，绿色材料的选择首先要满足产品基本性能的要求，保证材料的实用性，无论它们是否具有耐高温、耐腐蚀、耐冲击等基本性能。避免选择危害人类健康的有毒原料。其次，要加强绿色环保材料的管理，注重对不同类型材料的分类管理。对物料进行动态管理，仔细检查材料的性能，特别是材料进入实际生产过程后，应及时回收和处理生产后的残余物和废品。 3.2绿色理念的设计方案 目前，绿色设计的概念有很多设计方案和技术，但常见的设计方案有三种：可拆卸设计、模块化设计和生命周期设计。可拆卸性设计是指对产品进行定期拆卸，主要是为了后期的维护和产品的再利用设计，但只能在不影响产品功能的情况下进行。模块化设计是对产品模块进行重组的新系统。它主要考虑产品的模块和功能，既可以提高零件的回收效率，又可以实现产品的更新换代。生命周期设计主要考虑
机械工程技术创新的有效措施探讨 发表时间：2017-10-25T10:05:46.417Z 来源：《基层建设》2017年第17期作者：田俊卿 [导读] 摘要：随着社会经济的不断进步和科技水平的不断提高，导致机械工程行业的竞争变得更加激烈。 山东天元安装工程有限公司山东临沂 276000 摘要：随着社会经济的不断进步和科技水平的不断提高，导致机械工程行业的竞争变得更加激烈。进入21世纪以来，我国的机械工程技术在工业经济的发展中一直占据着重要地位，同时也对我国的经济发展起了不可替代的重要作用。但是伴随着全球市场的相互融合以及市场经济一体化进程的加深，我国的机械工程需要承担的市场压力便不断增大。因此，想要在日益激烈的市场中仍然能够占据一席之地，则需不断提高技术创新水平。本文重点探讨了机械工程技术创新的发展及应用，以期为机械工程的发展提供具有价值的参考建议。 关键词：机械工程；技术创新；应用 近些年，在国内经济快速发展的形势下，我国机械工程也呈现了较快的发展，不过相对于发达国家的机械企业而言，我国的机械企业尚且存在一定的差距。关键问题在于，我国技术过多依赖引进，对机械工程技术的自主研发及创新力度显得较为滞后[1]。 一、机械工程技术创新的方向分析 1.1 工业化方向 市场调查，工艺设计等重要部分组成了现代机械技术，同时也会通过有效的市场调研、生产评估、销售服务等过程，将其各个职能部门紧密的联系在一起去，所获得的销售效果便是机械工程创新所应价值的重要表现。通过工业化的机械工程的创新，可以提高企业的相关竞争力，使得重视技术创新的企业获得更加广阔的发展空间[2]。工业化的创新发展，不仅可以提升企业的竞争力和综合实力，使企业获得快速发展，并为企业创造一个良好的内部发展环境。 1.2 集成化方向 集成化应用技术只有得到最根本的重视，才能够使我国的机械工程制造水平获得整体提升，然而想要实现这一目标，则需要先进的信息技术的支持。通过集成化技术的应用，可以将企业的生产要素紧密的联系到一起，组成一个全新的生产流程和整体，不仅可以使企业所制造的产品更加实用，同时通过新技术的使用和对自身行业的技术完善，还能够使得企业的综合实力不断提高，市场竞争力也随之增大，从而在激烈的市场竞争之中，仍然可以获得稳定的发展。 1.3 现代化方向 机械工程发展要紧跟时代的脚步，尽可能做到现代化和智能化，改良传统制造工艺，以及更换传统的制造设备，从而发现更为先进的机械生产加工技术，然而这一技术不仅对传统机械加工效率是一个质的飞跃[3]。就这一点而言，想要实现国内企业制造模式的现代化和智能化发展转型，必须将传统的机械技术与新兴的高新技术手段紧密结合起来，才能够相辅相成，提高工作效率和收益。 二、机械工程创新模式的具体分析 2.1 虚拟化模式 社会科技迅猛发展，各种新兴技术层数不穷，在这样的一个时代背景下，机械工程技术的创新应该紧跟时代，做到与时俱进，通过信息利用和计算机的使用，以及仿真技术的引进等方法，来为机械工程虚拟化应用提供基本的技术保障。然而，机械工程技术在依靠虚拟化技术进步的同时，需要足够重视先进的虚拟仿真技术。其对于机械创新技术的发展起着极大的作用，不仅可以为机械制造过程中遇到的一系列问题提供技术保障，同时通过这门技术，也可以使的相关问题得到科学的解决。通过提高产品的生产效率，降低企业的生产成本，提高企业的市场竞争力，从而让相关企业的综合实力不断提升。 2.2 智能化模式 机械工程的技术创新进程重要的不仅仅是单纯的技术上的突破，更重要的是让先进的技术与人工智能合理的结合，从而来取代一些人为的操作，不仅可以提高生产效率，同时也可以降低企业的生产成本。更重要的是，通过人工智能生产，可以避免许多人为操作中的难以避免的操作失误损失，从而使企业管理以及在技术改进过程中遇到的突发性问题得到更加有效的解决，提高改进进程[4]。 2.3 集成化模式 通过让各企业加强对集成化技术的应用，可以整体提高我国的机械工程企业的制造效率，再运用一些科学手段和先进的集成信息技术，来使企业达到发展目标，实现经济增长和技术进步。然而，理论应用于生产的过程中，集成化技术会将企业的生产要素通过一个科学的手段进行重新整合，进而重新形成一个整体。企业在这样的进程中，不仅会提高自身产品制造的实用性和有效性，从而提高企业的生产效率和敬意收益。企业的服务态度，自动化技术的应用改进，生产效率水平等都会得到具体的改进，通过一次一次的技术改进，使企业的综合竞争力得到增强。 三、机械工程技术创新策略分析 3.1 基础策略 机械工程的创新过程，需要扎实的专业理论知识与熟练的技能作为基础。同时，更加重要的是拥有一定的创新意识、创新能力以及创新执行力等。然而，如果想在创新的基础上，提高创新意识的执行力度，则就需要培养具有相关创新方向的新型人才。所以，人才的培养过程往往也被包含在机械工程发展进步的过程当中。 在国际经济一体化的进程当中，我国的机械工程技术的发展也受到较大的竞争压力，如果想要获得更好的发展情况和改进的程度，则需要直面这些困难与压力，同时加强技术的更新换代，积极地引进和学习发达国家的一些新的更为搞笑的技术和设备，积极通过先进的途径培养出一批高素质的创新人才，或者引进高薪技术创新人才，进而才可以提高企业的创新可能性，使得企业的机械工程与自动化技术与相关的科学技术进行整合，加快机械工程创新的进程与力度，并使企业在创新中获得更大的经济收益和行业竞争力。 3.2 创新策略 （1）合作创新。顾名思义，通过企业与高等院校以及科研机构的相互联系，开展一些相关的科研活动，通过资源共享以及技术交流，获得创新可能性以及创新的能力。然而在合作的基础上，需要首先明确的就是双方的目标与预期，从而在创新的进程中，双方可以一起进行协商投入，共同承担风险，共同分享成果，这种创新的模式在国外的一些企业中得到了广泛的运用。 （2）模仿创新。简单而言，模仿创新就是根据已有的，优于自身的，竞争力较大的生产模式中采取对于自己有改进意义的技术，进
河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日
目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一
步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势
国外轮式装载机新技术的应用 Application of new technology of wheel loader 摘要 装载机是工程建设中土石方施工的主要机种之一，其作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便。但是，在当今发展变化迅速的时代，传统的装载机工作效率低、工作环境差、可操作性的差、系统稳定性低等一系列缺点日益突出，已越来越不能满足工程建设中的需要。因此，对传统装载机的改进就显得尤其重要。目前，在机械创新技术较为先进的国外通过将新技术应用到传统的装载机上，开发出具有新技术的新型轮式装载机，改进了传统装载机的不足，提高了工作效率，改善了经济效益，并促进了新技术的应用与发展，为世界国民建设和各国国家发展做出了贡献。 Abstract The loader is one of the main model in the construction engineering construction conditions, the operating speed, high efficiency, good mobility, easy operation. However, in today's rapidly changing era, the traditional working efficiency is low, the working environment is poor, poor operability, low stability of the system a series of drawbacks have become increasingly prominent, has become increasingly unable to meet the needs of engineering construction. Therefore, the improvement of the traditional loader is particularly important. At present, in the machinery innovation technology more advanced foreign countries through the new technology will be applied to the loader traditions, developed a new type of wheel loader with a new technology, has improved the shortcomings of traditional loaders, improve work efficiency, improve economic efficiency, and promote the development and application of new technology, make the contribution to the world of national construction and national development. 关键词装载机；新技术；工作效率；经济效益 Key word:Loader;New technique;Work efficiency;Economic benefits