组合专机-刘文日--钻孔组合机床设计
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大连水产学院本科毕业论文(设计) 毕业设计大连水产学院本科学生毕业设计工作计划题 目 钻孔组合机床设计 学生姓名 刘文日 学号 20090938 1 本科毕业设计(论文)选题审批表题目名称题目性质工程设计理论研究实验研究计算机软件综合论文其它题目来源科研题目 生产现场教学 其它自拟题目选题理由: 指导教师意见: 签名: 年 月 日院(系)领导小组意见: 签名: 年 月 日备注:2 本科毕业设计(论文)任务书题目1、毕业设计(论文)应达到的目的:2、毕业设计(论文)的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):3、对毕业设计(论文)成果的要求包括图表、实物等硬件要求2 本科毕业设计(论文)任务书4、主要参考文献5、毕业设计(论文)工作进度计划:序号设计(论文)工作进度日期(起止周数)1开题报告2实施研究3完成初稿4修改定稿5成绩评定6答 辩指导教师(签字)日期年 月 日教研室意见:年 月 日学生(签字): 接受任务时间: 年 月 日注:任务书由指导教师填写。 3 本科毕业设计(论文)开题报告题目1、本课题的研究意义,国内外研究现状、水平和发展趋势。起重机作为许多行业中日常生产必不可少的关键和重要设备,其工作的可靠性、安全性、先进性一直受到人们的高度重视。但是由于受传统机械制造工艺的限制,改革开放前30年国内机械行业所用起重机基本上是在原苏联的模式下做的一些小型的改进和发展。随着国内改革开放政策的不断深入,大量国外先进技术的引入,现代化的起重机也发生了较大的变化。由于其巨大的用途和其广泛的应用,起重机对国民经济的发展和制造业的进步起着无可替代的作用,因而,研究并制造先进、优越的起重机将有利于社会各行业,特别是机械、桥梁、建筑等行业的发展,减轻人们的劳动强度,提高搬运、装卸、生产的自动化程度,创造出合理而方便快捷的有机物流系统,从而大大提高生产力水平!2、本课题的基本内容,预计可能遇到的困难,提出解决问题的方法和措施 本课题的基本内容是对50/10t双梁桥式起重机大车运行机构及主梁进行设计计算。这里需要先提出2至3个起重机大车运行机构及主梁方案,然后分析确定方案,接着对大车运行机构及主梁的各部件进行计算选择或者设计,之后再绘制出相关的工程图和控制系统图等。在设计过程中可能遇到的饿困难是本设计的大车运行机构一些部件的选择计算和主梁的设计计算部分过于复杂。要解决此问题可以请教指导老师或者采用经验法计算选择,以达到顺利完成设计的目的。报告人签名: 年 月 日3、本课题拟采用的研究手段(途径)和可行性分析 先参观了解生产实际中的桥式起重机的使用和工作原理,查阅一些有关起重机设计制造的一些重要资料,认真分析桥式起重机的相关参数和性能指标,然后明确设计思路,从而确定设计方案,最后在采用类比和经验的方法进行可行性分析,充分地考虑本设计的合理性和现实性以及经济性的指标,尽量让设计出来的桥式起重机能满足更多更大的工作要求,并有足够大的安全系数。3 本科毕业设计(论文)开题报告4、进度计划序号日期进度安排12345678910115、指导教师意见(对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测)指导教师(签字): 年 月 日6、教研室意见教研室主任(签字): 年 月 日说明:开题报告应根据教师下发的毕业设计(论文)任务书,在教师的指导下由学生独立撰写,在毕业设计开始后两周内完成。4 本科毕业设计(论文)指导教师工作记录(由指导老师填写与学生见面、电话、网上指导的主要内容,原则上一周填写一次。)指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名4 本科毕业设计(论文)指导教师工作记录(由指导老师填写与学生见面、电话、网上指导的主要内容,原则上一周填写一次。)指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名4 本科毕业设计(论文)指导教师工作记录(由指导老师填写与学生见面、电话、网上指导的主要内容,原则上一周填写一次。)指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名4 本科毕业设计(论文)指导教师工作记录(由指导老师填写与学生见面、电话、网上指导的主要内容,原则上一周填写一次。)指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名指导记录:填写时间: 年 月 日教师签名学生签名5 本科毕业设计(论文)中期检查记录学生填写前期工作小结完成的主要工作及质量,存在的问题和拟解决的方法:指导情况指导教师坚持每周指导,认真负责,要求严格指导教师指导不够,要求欠严格学生签名 年 月 日指导教师填写对学生完成任务情况的评价按计划完成预定的工作内容完成质量:好 一般 差未按计划完成预定的工作内容,主要原因: 指导情况坚持每周指导,学生积极寻求和接受指导学生寻求和接受指导主动性不够教师签名 年 月 日院(系)中期检查领导小组填写对学生学习的评价按计划完成预定的工作内容完成质量:好 一般 差未按计划完成预定的工作内容对指导教师工作的评价坚持每周指导,认真负责,要求严格,指导记录填写详实、规范坚持每周指导,认真负责,指导记录填写不详实、欠规范未坚持每周指导整改意见 检查小组负责人(签字) 年 月 日6 本科毕业设计(论文)指导教师成绩评审表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律,工作刻苦努力,具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与毕业设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务,工作量饱满。能力水平45%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题,能正确处理实验数据,能对课题进行理论分析,得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研;能提出并较好地论述课题的实施方案;有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06实验(设计)能力10能正确设计实验方案,独立进行装置安装、调试、操作等实验工作,数据正确、可靠。07计算能力5具有较强的数据运算与处理能力。08外文应用能力5能按学校规定结合设计(论文)阅读、翻译一定量的本专业外文资料,翻译准确、通顺、文字流畅,有外文摘要和外文书目。09计算机应用能力5能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。10对实验结果的分析能力(或综合分析能力、技术经济分析能力)5具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量35%11插图(或图纸)质量、篇幅5符合本专业规定要求。12论文(或设计说明书)撰写水平10综述简练完整,有见解;立论正确,论述充分,结论严谨合理;实验正确,分析处理科学。13论文(或设计)的实用性与科学性5具有科学性,有一定的实用价值。14论文(或设计)规范化程度5文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,图表完备、整洁、正确;用语格式、图表、数据、各种资料的运用及引用都要规范化。15创新10对前人工作有改进或突破,或有独特见解。是否达到答辩要求成绩指导教师评语指导教师签名: 年月日7 本科毕业设计(论文)评阅人成绩评审表题目名称评分项目分值得分评价内涵选题质量20%01选题符合专业培养目标7符合培养目标,体现学科、专业特点和教学计划中对能力知识结构的基本要求,达到毕业设计综合训练的目的。02题目难易度、工作量6题目贴切,有较强科学性,难易度适中,题目规模适当。03与生产、科研、实验室建设等实际的结合程序7符合本学科的发展,解决生产、科研和实验室的建设等任务中出现的工程实际问题,具有一定的科学意义和实际价值。能力水平45%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题,能正确处理实验数据,能对课题进行理论分析,得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研;能提出并较好地论述课题的实施方案;有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06实验(设计)能力10能正确设计实验方案,独立进行装置安装、调试、操作等实验工作,数据正确、可靠。07计算能力5具有较强的数据运算与处理能力。08外文应用能力5能按学校规定结合设计(论文)阅读、翻译一定量的本专业外文资料,翻译准确、通顺、文字流畅,有外文摘要和外文书目。09计算机应用能力5能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。10对实验结果的分析能力(或综合分析能力、技术经济分析能力)5具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量35%11插图(或图纸)质量、篇幅5符合本专业规定要求。12论文(或设计说明书)撰写水平10综述简练完整,有见解;立论正确,论述充分,结论严谨合理;实验正确,分析处理科学。13论文(或设计)的实用性与科学性5具有科学性,有一定的实用价值。14论文(或设计)规范化程度5文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,图表完备、整洁、正确;用语格式、图表、数据、各种资料的运用及引用都要规范化。15创新10对前人工作有改进或突破,或有独特见解。是否达到答辩要求成绩评阅人评语 评阅人(签名): 年月日7 本科毕业设计(论文)评阅人成绩评审表题目名称评分项目分值得分评价内涵选题质量20%01选题符合专业培养目标7符合培养目标,体现学科、专业特点和教学计划中对能力知识结构的基本要求,达到毕业设计综合训练的目的。02题目难易度、工作量6题目贴切,有较强科学性,难易度适中,题目规模适当。03与生产、科研、实验室建设等实际的结合程序7符合本学科的发展,解决生产、科研和实验室的建设等任务中出现的工程实际问题,具有一定的科学意义和实际价值。能力水平45%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题,能正确处理实验数据,能对课题进行理论分析,得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研;能提出并较好地论述课题的实施方案;有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06实验(设计)能力10能正确设计实验方案,独立进行装置安装、调试、操作等实验工作,数据正确、可靠。07计算能力5具有较强的数据运算与处理能力。08外文应用能力5能按学校规定结合设计(论文)阅读、翻译一定量的本专业外文资料,翻译准确、通顺、文字流畅,有外文摘要和外文书目。09计算机应用能力5能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。10对实验结果的分析能力(或综合分析能力、技术经济分析能力)5具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量35%11插图(或图纸)质量、篇幅5符合本专业规定要求。12论文(或设计说明书)撰写水平10综述简练完整,有见解;立论正确,论述充分,结论严谨合理;实验正确,分析处理科学。13论文(或设计)的实用性与科学性5具有科学性,有一定的实用价值。14论文(或设计)规范化程度5文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,图表完备、整洁、正确;用语格式、图表、数据、各种资料的运用及引用都要规范化。15创新10对前人工作有改进或突破,或有独特见解。是否达到答辩要求成绩评阅人评语 评阅人(签名): 年月日8 本科毕业设计(论文)答辩记录表(由记录人使用)题目名称姓 名学号专业指导教师职称答辩小组名单姓名性别职称职务其他答辩记录:记录人(签字):年 月 日9 本科毕业设计(论文)答辩成绩评审表(答辩小组用)题目名称姓 名学号专业评分项目分值得分评价内涵01答辩准备5准备充分02陈述表达10思路清晰;语言表达准确,概念清楚,论点正确; 03选题5符合本学科的发展和培养目标,体现学科、专业特点和教学计划中对能力知识结构的基本要求,达到毕业设计(论文)综合训练的目的。04设计(论文)思路15分析归纳合理,方案论证充分,实验方法科学。05主要完成情况30圆满完成规定任务,工作量饱满,难度较大,具备综合运用所学知识和技能,有分析、解决实际问题的能力,论文(设计)有应用价值。06回答专家提问10回答问题有理论根据,基本概念清楚,主要问题回答准确、深入,有逻辑性。07论文书写质量10条理清楚,文理通顺,用语符合技术规范;图表完备、整洁、正确,书写格式规范08文献查阅5合理使用各种检索工具,能独立检索文献资料。09创新10对前人工作有改进或突破,或有独特见解,有一定的应用价值。成 绩答辩小组评语组长(签字):年月日10 本科毕业设计(论文)成绩评定表(答辩委员会用)题目名称姓名学号专业评分项目评定成绩各项成绩所占比例实际得分指导教师评分30%评阅人评分评阅人130%评阅人2答辩小组评分40%成绩等级结论是否同意毕业设计(论文)通过同意 不同意(重新修改重新答辩)院(系)答辩委员会主任签字: 年 月 日 院(系)公章:说明:1. 毕业设计(论文)的成绩应由指导教师、评阅人、答辩小组三部分的评分组成。2.成绩折算标准:优=90分、良=80分、中=70分、及格=60分、不及格60分。17攀枝花学院 Panzhihua University 本科毕业设计(论文) 工作记录及成绩评定册 (理工类用) 题 目: 钻孔组合机床设计 学生姓名: 代发强 学号:200310621027 所在院(系 ): 机电工程学院 专 业: 机械设计制造及自动化 班 级: 2003 级 1 班 指 导 教 师: 周汝忠 职称: 教授 助理指导教师: 职称: 2007 年 5 月 15 日 目 录 1 本科毕业设计(论文)选题审批表 1 2 本科毕业设计(论文)任务书 2 3 本科毕业设计(论文)开题报告 4 4 本科毕业设计(论文)指导老师工作记录 6 5 本科毕业设计(论文)中期检查记录 10 6 本科毕业设计(论文)指导教师成绩评审表 11 7 本科毕业设计(论文)评阅人成绩评审表 12 8 本科毕业设计(论文)答辩记录表 14 9 本科毕业设计(论文)答辩成绩评审表 15 10 本科毕业设计(论文)成绩评定表 16 攀枝花学院本科毕业设计(论文)钻孔组合机床设计学生姓名: 代 发 强 学生学号: 200310621027 院(系): 机电工程学院 年级专业: 03机制一班 指导教师: 周汝忠 教授 助理指导教师: 二七年四月攀枝花学院本科毕业设计(论文) 致谢攀枝花学院毕业设计(论文)摘 要制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱,其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。而制造业的生产能力主要取决于制造装备机床的先进程度。本文对减速器箱盖连接孔的加工工艺进行了详细的分析,就其孔的加工提出了“一次装夹,多工位加工,达到产品图样的精度要求”的思路。根据这一思路设计了钻孔组合机床设计。该组合机床由立柱、立柱底座、中间底座、液压滑台、动力箱、多轴箱等组成。本文对各部分的设计进行了详细的计算和论证。关键词:组合机床,离合器压盘,主轴箱,夹具AbstractThe Manufacture is an important support of economic development in a country or area. Its level of development stands for the economic power, technical and scientific level, living standard and national defensive power of the country or area. While the capability of production in trade of manufacture mostly depends on the advanced producing equipmentmachine tool .This paper has carried out detailed analysis for the case cover processing technology of gear reducer that joins hole, the processing for its hole have put forward the train of thought of once pack folder, work position is processed , reach the precision requirement of product pattern .According to this train of thought , have designed the four-axle first work drilling machine of bit alignment.This paper presents the design and calculating of each part of this machine tool.Keyword: Modular machine tool, Clutch plate 目 录摘要 Abstract 1 绪论 11.1 机床在国民经济的地位及其发展简史11.2组合机床的国内、外现状 21.2.1 国内组合机床现状31.2.2 国外组合机床现状41.3机床设计的目的、内容、要求51.3.1设计的目的51.3.2设计内容51.3.3设计要求61.4机床的设计步骤61.4.1调查研究61.4.2拟定方案61.4.3工作图设计62 组合机床的总体设计 82.1 组合机床方案的制定82.1.1 制定工艺方案82.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案82.2 确定切削用量及选择刀具102.2.1 确定工序间余量102.2.2 选择切削用量102.2.3 确定切削刀、切削扭矩、切削功率112.2.4 选择刀具结构11 2.3 “三图一卡”的编制122.3.1 被加工零件工序图 122.3.2 加工示意图132.3.3 机床联系尺寸图172.3.4 生产率计算卡202.4 多轴箱的设计222.4.1 绘制多轴箱设计原始依据图222.4.2 主轴、齿轮模数的选择232.4.3 多轴箱的传动设计232.4.4 绘制传动系统图252.4.5 传动零件的校核262.5 确定机械重块平衡机构302.6 液压系统322.6.1 Z轴液压泵的确定322.6.2 轴液压动力的确定332.6.3 拟定液压系统图343 夹具设计363.1机床夹具的概述36 3.1.1机床夹具的组成363.1.2机床夹具的类型 363.2 工件机构特373.3 工件定位方案和定位元件的设计373.4 夹紧方案和夹紧元件的设计 373.5 夹具的性能及优点 373.6 夹具体的设计 383.7 误差分析与计算 383.8 夹具精度分析计算 393.9 夹具设计及操作的简要说明 404 结论41参考文献42致谢43附件1:机床夹具零件图、多轴箱装配图、联系尺寸总图及被加工零件工序图附件2:工作记录及成绩评定册IV攀枝花学院毕业设计(论文)英文原文New Trends and Problems in Material Processing Machine Design TheoryWANG Ai-lun ,DUAN Ji-an ,HUANG Ming-hui ,ZHONG Jue(College of Mechanical & Electronic Engineering ,Central South University ,Changsha 410083 ,Hunan China)Abstract :Based on reviewing the historical background, prospecting for the development trend ,analyzing the complicacy and mechanism and summing up some achievements and experiences in scientific research , several new problems and the possible direction of development in material processing technology and machine are proposed ,such as ,producing new concept materials possessing some specific and extraovdinary properties by means of integrating and coalescing conelative frontier science and technology ;and thereafter a brief discussion is given.Keywords: interface; extraordinary physical field; procession machine ; function material1The Time Background of Material Processing MachineIn the long span of history of human progress ,many tools ,machines and methods were created and a variety of materials with different properties were processed. Materials and its processing have become one of pillar and driving force of mankind progress. In pace with multi - polar competition in current world and peoples striving perseveringly for happier life ,material function goes beyond unceasingly mens knowledge and imagination ,for example ,cryptic function material ,semiconductor material ,energy material ,vibration - absorptive material , super - strength aluminum alloy accounting for 70 percent of application of aeronautics and space ,metal foil of 45m ,deep drawing plate with anisotropy below 1 percent ,electronic aluminum foil with micro - orientation up to 95 percent ,heat resisting aluminum alloy with super strong specific strength used in aeronautics ,space and deep sea ,etc. 1 ,2 Thus several important development trends with distinct time features in material processing domain are shaped up as follows :(1) Creating material processing machine with extraordinary physical field for processing material with special texture structures and functions. For example ,applications of thermal energy and mechanical energy are breaking through unceasingly technology limit ,and some non - tradition energy ,such as microwave ,chemical energy , bioenergy , etc. , are introduced into material processing procedure one after another ,so that some material processing machines with extraordinary energy circumstance are produced.(2) Breaking through traditional physical limits and integrating melting ,solidifying ,plastic deformation and heat treatment to obtain special function of material and cut down expenses3 . For example ,near - net shaping material processing technology , such as fast rolling , spraying deposition ,over - plastic molding , injection molding , high energy beam ,etc ,is applied.(3) Material processing process is forged ahead in the direction of high speed ,heavy - duty and high accuracy online control ,for instance , the rolling speed goes up to 130 ms - 1 ,the deformation pressure rises up to 300 MPa ,accuracy of dimension up to 0.1m ,accuracy of shape up to 0. 1 I ,strength accuracy comes up to 0.1 MPa. For these reasons ,it is necessary for material processing machine design theory to integrate and coalesce ingeniously correlative frontier science and technology to create and produce some new concept material processing machine with following functions.2Due Functions of New Concept Material Processing Machine(1) To have the ability to produce and bear extraordinary physical field and transmit extraordinary energy flow with the aim of providing extraordinary physical circumstances necessary for new concept material processing. For example ,high gradient temperature field with the speed of cool - down of work interface which exceeds 104106 Ks - 1 , line wave and pulse complex exerted in solidifying - deforming area , super - strength contact stress field of material forming interface ,turbulent flow field of molten metal with very big flakiness ratio ,low frequency magnetic field with random frequency ,microwave field for powder metal heating ,ultrasonic field for large volume solidifying ,etc. 4 ,are applied.(2) To have the ability to work in critical state so that high stability and ideal performance of processing machine is ensured under the circumstance of reinforced technological condition and multi - field coupling operation. For example ,chatter suppressing capability of fast ultra - thin rolling under the condition of boundary lubricating state5 ,the capability of self - excited vibration suppressing under the condition of special friction state ,synergism stability and disturbance stability of flexible connecting parallel shaft with multi - driving system ,etc. 4 ,are ensured.(3) To have the ability to accurately control the material processing in order to obtain low loss ,high efficiency and high quality of material processing. For example , super - high accuracy on - line monitor of products form ,on line monitor and on - line adjustment of products texture and properties ,precision coordination control of multi - procedure , on - line monitor of micro - orientation of metal plastic deformation ,etc. 4 ,are ensured. Some products accuracy index may be enumerated as follows : dimensional accuracy coming to 0.1m , microstructure uniformity to crystal lattice ,strength error to 0.1 MPa ,etc. 4 In short ,only by new concept material processing machine with extraordinary function being designed and made , can special function material be processed.3 Science Problems and Study Contents of Metal Material Processing MachineUnder the Circumstance of Extraordinary Physical FieldIn view of these facts and background mentioned above ,several new research topics can be advanced as follows.3. 1 Coupling Heat Transfer Mechanism of Multi - Phase Interface Temperature - Stress FieldA brand - new microstructure can be obtained through continuously large deformation and fast solidifying when melting metal is in critical state of liquid solid. At this very moment ,high density heat flow and dynamic heat resistance are present in material processing circumstance6 ,7 . A basic theory problem of designing this kind of machine is to study mechanism of heat transmittance and energy conversion ,and to establish mathematical model .3. 2 Friction Constraint Mechanism of Plastic Flow Interface of Material Processing MachineThe coupling between operation mechanism and workpiece is very complicated because plastic flow is present in processing interface. The interface state , determined by velocity , load thermodynamic process , elasticity of operation mechanism ,plasticity of workpiece ,dynamic behaviour of interface sticking - sliding and partial hydrodynamic lubrication ,etc ,affect and form friction constraints mechanism peculiar to material processing machine ,because these constraints present strong non - linearity ;and under certain circumstances ,the constraints may be destroyed or mismatched instantaneously and thus dynamic instability is resulted in. Thus following problems can be put forward : Mechanism of“spectre chatter”arose from sticking - sliding friction and partial hydrodynamic lubrication in rolling interface , instability condition and mechanism of constraint between smooth surface and rotating body under the circumstance of high speed ,heavy - duty and boundary lubrication , Lubrication film absorption mechanism and physical chemistry behaviour of interface of unceasingly regenerative surface ,the relationship between rheological characteristic and machine operation parameters.3. 3 Multi - Body Non - Linear Contact Mechanism Under the Condition of Extra - High Pressure FieldTo build the super strength pressure field on large area is one of basic function of material processing machine , and it is also necessary to form by once large - size structure element (such as spacecraft , intercontinental vehicles ,car and large - scale aeroplane etc) . The ability to build super strong pressure field is one of important feature and the base of independent national defense. Under the circumstance of super strength pressure field ,multi - body strong nonhertz contact and non - linear friction will be produced ,thus local permanent deformation and degrading of element accuracy may be led. New theory foundation of design of machine with super strength pressure field will be furnished through study of multi - body strong non - hertz contact mechanism , multi - body non - linear friction mechanism (such as providing force - displacement mixed solving process of three - dimension multi - body) .3. 4 Load Distribution Law in Multi - Sliding Pair With Structure Bias LoadWith regard to statically indeterminate structure ,load distribution of constraint point is determined by deformation compatibility condition. However ,concerning some plane large - size statically indeterminate structure with sliding degree of freedom in third dimension ,load distribution can not be determined by deformation compatibility condition. Thus new theory basis will be provided by analyzing of contact behaviour and mechanism of sliding pair (such as creep ,force of friction ,integral deformation compatibility condition ,etc) .3. 5 Coupling Mechanism and Stability of Multi - Physical Fields in Material Processing SystemsIn the wake of system function becoming more and more diversified , conventional technology limits in material processing machine is being broke through unceasingly ,system structure also becomes increasingly complicated ,and system performance becomes increasingly multi - causal . For example ,any instantaneous state of roller in fast rolling mills is affected by elastic deformation ,plastic flow ,heat transfer process , hydro - dynamic lubrication process ,interface physical chemistry molecular state and so on5 . In addition ,electromechanical coupling in processing system have already gone beyond conventional concept ,for instance ,some singular point phenomenon (such as micro - variable can be transformed into macro - variable) ,are present ,thus roller operation instability may be led by perturbation8 . Therefore ,this subject will study the interaction mechanism of multi - physical field and the influence on processing system stability and processing material quality started with analysis of micro - state of executive body.3. 6 Multi - Technology Integration and Coalescence of Accurate ControlThe material processing machine ,which operate under the circumstance of extraordinary physical field ,is a complicated large - scale system ,and some parameters of the system vary on feasible field boundary ;thereby ,to keep under accurate control and adjustment of multi field circumstance ,multi - dimension coordination ,multi - energy conversion , multi - level information transfer ,interface multi - process coupling ,etc. is of much significance. Since a variety of multi - interaction exists in control model ,it is necessary to establish integration framework of coordination work according to decoupling of control model ,so as to accurate control based on the multi - technology integration and coalescence is realized.3. 7 Quasi - Reality Design and Concurrent Design Based on Knowledge Innovation SystemsDigitalization and visualization of material processing technology will promote immediately the quality of design, operation and control . Therefore optimization of material processing technology and material processing machine by means of realization of virtual simulation of processing procedure through quasi - reality design and concurrent design is one of our pressing study subjects.3. 8 Mechanical Behavior of Special Function Materials in the Extraordinary Physical FieldMany key elements and parts in material processing machine are often under the circumstance of super strong force field ,temperature field ,electronic magnetic field and flow field ,and must have the functions of constructing special physical interface. However ,it is difficult for common single - substance material such as metal ,ceramic polymer ,etc. to have both high index of single property and excellent overall quality. Therefore we need to use certain material with new functions for key position9 ,for instance ,multi - dimension function gradient material with ultrahigh physical property ,multi - dimension function gradient material with intelligence. For these reasons ,it is necessary to study basic law and mechanism of these kind of function material mentioned above ,for instance ,stress (strain) distribution function ,failure mechanism and design criteria of material under the circumstance of extraordinary physical field ,static (dynamic) stiffness and damping ,digitalization design and visualization design of processing system made of gradient function material ,etc ,so that the general mechanics law of element which is under the circumstance of extraordinary physical field and made of anisotropy multi - dimension gradient function material is obtained. Nowadays ,material processing science and technology is forging rapidly ahead. A forward - looking study aiming at key technology problem of material processing machine will provide theory and technology reserve for manufacturing science and industry of 21st century.英文翻译材料制备机械设计理论中的新趋势和新问题王艾伦,段吉安,黄明辉,钟 掘(中南大学机电工程学院,湖南长沙 410083)摘 要:在全面综述材料制备机械技术及设备发展动态的基础上,提出了研究领域的几个新问题和发展方向,如通过集成和融合现代相关前沿科学和技术,生产具有超常和特殊性能的新概念材料等,并进行了简要分析和讨论.关键词:界面;超常物理场;制备机械;功能材料1机械材料加工的时代背景在人类进步的一段长时间范围内,许多工具、机械和方法被提出来;不同的原料用不同的工具来加工。原料及其处理过程已经变成了推动人类进步不可缺的一部份。在当前世界中日益激烈的竞争和人们追求幸福生活的今天,物质的功能已经远远超出了人类现有的并不断增长的知识及想象。例如:神秘原料功能,半导体材料,原料能量有吸力的材料,在航空领域中占有70%份额的强力铝合金45um的薄金属片,用各向异性深冲压金属板在1%以下;电子铝箔与强耐热铝合金已经被应用到航空、宇宙及深海领域中,等等;在原料加工加工领域中不同的时间段里,材料重要发展趋势就这样形成了:(1)在特殊的物理领域里制造原料加工机械,是为了能有特殊的质地结构和辅助性的加工功能。例如:运用热能和机械能能够突破科学技术的极限,将一些不常用的能量,例如:微波、化学能、生物能等等,一个接一个的被引入到材料加工中来,因此一些加工特殊能量原材料的加工设备就被制造出来了。(2)突破传统的物质限制,将溶化、凝固、造型一体化,然后加热得到具有特殊功能的原料,这样就可以降低加工费用。例如:材料加工整形技术,比如像快速翻滚,喷雾处理、塑胶成型、喷射造型法、高能量射束等等被应用。(3)原料加工处理正在向高速、重载和高精度在线控制方向上迈进。例如:轧制速度达到130m/s,压力变形已达到300MPa,尺寸精度达到了0.1um,成型精度已达到0.1i;浓度精度已达到0.1MPa。由于这些原因,原料加工机械设备设计理论将科学与技术相关联的领域有机的结合起来设计生产一中新概念材料加工设备是可能的。2对于新概念材料加工设备的期望功能(1)要有能力生产具有特殊物质的领域;能传送那些对于新概念材料加工在特定的物质环境下是非常必要的特殊能流。例如:在高温环境下能使那些高温波或者脉冲以超过104106K/s的速度冷却下来;将外表面的凝固、变形合成一体,然后在将超强接触面应力重新组合成新的分界面;融化的大金属薄片的湍流;随机的低频率磁场用于金属末加热的微波、用于大量凝固的超声波等等都已经被应用了。(2)有能力在临界状态下工作,因此高稳定性和理想性能的处理设备是在加强技术条件和室外操作的保证。例如:禁止在润滑状态下边界上的摇晃;在特有的摩擦状态下的抗震能力;有韧性的连接管的合力稳定性和干扰稳定性与轴相比更易驱动系统。(3)有能力精确的控制原料加工而获得低损耗、高功率、高性能的原料加工。例如:精确的在线监测产品成型;在线监测和在线调整产品品质和器具还有在线控制金属、塑胶成型的程序。产品的精确度指数可以列举如下:宏观上精确度可达到0.1um,微观上的晶状体结构非常均匀,浓度误差在0.1MPa 。简而言之,拥有特别功能的新概念原料加工设备应该被设计和生产出来。这样的话,那些特别性能的原料就能被处理加工了。3在特殊的物理领域和环境下金属材料加工设备的问题和需要学习的内容由于这些原因和以上提到的背景,如下的一些新的研究主题应该被改进:3.1 连接传热装置和温度应力场的相界面当融化金属处于液体和固体的临界状态时通过连续的变形和快速凝固,一种全新的微观结构可以被获得。在这个非常时刻,高浓度的热流和动态的热阻力在材料加工处理中成了主要事项。关于设计这个设备的基本理论问题是要学习核心传动系统合能量转化和建立数学模型。3.2 材料加工设备表面粘流摩擦力的抑制操作装置和工件的连接是相当复杂的因为粘流阻挡了加工表面界面态由周转速度、热力学处理工作量、操作装置的弹性、工件的可塑性、滑性界面的动态行为、局部水力的润滑油等等来决定。它们影响着材料加工设备抗摩擦装置的成型。因为它们会会强制其产生很大的非线性,这种强制会在瞬间被损坏或者是失谐,最后会导致动态不稳定性。因此提出了以下的问题:机械装置的噪声可能在晃动的界面引起滑动摩擦、不稳定状态;在高速、重载和边界润滑状态下在光滑表面和旋转式喷灌器之间的装置抑制。润滑油薄膜吸收装置和不断再生的表面的物理化学行为;流变学的特征和操作参数之间的关系。3.3 在高压场条件下非线性接触式机械装置在大范围内组建一个超强力压力场是材料加工设备的一个基本功能。当然形成一个大结构的元素也是可能的(例如太空船、大陆洲际间的交通工具、汽车、飞机)。组建一个超强压力场是最重要的特征之一,也是保卫国家独立最基本的装备。在强压力场环境下,接触式和非线性摩擦将会产生;因此将会导致局部的永久的变形和不好的因素。在强压力场下设计过程中,将会涉及到设备的设计新理论,例如:非接触式、非线性摩擦机构。3.4 负荷分配规律关于超静定结构,抑制点的负荷分配规律由相容性条件决定。虽然,关于那些大尺寸的、不定的、静止的结构在真实空间中是自由变化的,但负荷分配规律是不能决定相容性条件。因此新的基础理论由分析接触行为和变形装置获得(例如:摩擦力、变形相容性条件,等等)。3.5 耦合装置和在材料加工系统中物理领域内的稳定性随着系统的功能越来越多元化;许多限制材料加工进度的传统技术正在不断的被改善;系统结构也逐渐变得越来越复杂,系统性能变得越来越好。例如:钢扎厂的快速瞬间反转受弹性形变、粘流、散热处理、水动力润滑处理的,物理化学分子状态的影响。另外,机电的耦合在处理系统中已经超出了传统的概念;例如,一些奇特的现象(微小的变化可以引起很大的变化)已经出现;因此,滚筒操作的不稳定性可能会导致混乱。所以,这个主题将会在机械装置的物理领域中,在处理系统稳定性的影响和加工助剂质量上被提及和充分关注;3.6 技术综合和合并精准的控制在特定的物理条件下进行操作的材料加工设备是一个相当复杂系统,一些系统的参数在领域的边界上也是可以改变的;因此在领域环境下精确的控制与调整,调和尺寸,能量转换,信息传递,界面耦合等等是非常重要的。因为在控制模型中多种交互作用的存在,根据退耦控制模型而建立综合框架是必要的;精确的控制基于综合技术。3.7 优化的和创新的设计基于创新的知识材料加工技术能促进产品的设计质量的提高。最优化的材料加工技术和材料加工设备意味着实现实质的仿真通过类似的设计和一致的设计是我们学习的主题。3.8 在特殊的领域里机械装置的特殊功能和应用一些重要的元素和部分在材料加工设备中常常在强力场、温度场、电磁场和流场中工作,有建造特别物理界面的功能;虽然对那些普通单一的物质象金属、陶瓷等拥有单一的高指数和卓越的总质量是很困难的。因此我们需要在重要部位采用具有新功能的原料;例如:尺度功能有倾向的材料是想当可贵的。由于这些原因,学习基本法律和以上提到的具有这些功能的机械装置;例如:强调分配功能、破坏机理和在特定领域中的设计标准,静态(动态)的硬度和阻尼,模糊设计和明朗设计处理系统构成了有斜度的材料,等等。今天,材料加工科学和技术正在快速的向前发展;把学习的目标瞄准材料加工设备的技术问题将会为21世纪的制造业提供技术支持。- 55 -
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