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机械工程导论论文
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怀着激动的心情来到重庆大学，着实让我感到欣喜。既是对大学生活初次触摸的快乐，亦是对美好未来的一份憧憬。我绝对不会因为选择机械而后悔，相反我还会感到自豪，因为机械是好专业，有美好的前景。再说我很喜欢机械信我以后会有一丁点的成就。
说实话我开始对机械知之甚少，所以我满腔热情地走进机械工程导论的第一堂课。一开始陈小安教授带着我们徜徉于机械的历史长河里，一路走来，让我们大概地了解了世界机械的发展，更是对中国的机械历史有了相对更深的了解。我们的先人们创造了一路机械辉煌而从第一次工业革命后，我国的机械就与世界机械脱轨，落后啦！看着故人们创造的机械产品如指南车，地震仪等，在那时可是代表了最先进的机械水平。再看那指南车的设计图与工作原理，其中的创造性和制作水平的精湛深深地折服了我，又听陈教授说现在还未能复原指南车，更是让我慨叹啊！慨叹先人们的超强智慧，慨叹我国古代机械的先进。如此，新一代的我们只能不增强自信心，现在努力学习科学文化知识，为中华之伟大崛起而奋斗！
看如今，虽然我现在已是制造大国，但不是制造强国，而我们的制造水平与世界发达国家如美国、日本等相比很大的差距。主要表现在制造工艺装备的落后，低水平生产力严重过剩，高水平生产力严重不足，产品质量和技术不高，技术开发能力不强，基础元器件和基础工艺不过关，劳动生产率低下，科技技术严重不足，技术创新能力十分薄弱，产业结构不尽合理，体制不能适应形势的发展需求等。我们承认我们的劣势，但我们绝对毫无气馁，我们仍然斗志昂扬，信心百倍，改变我们的劣势，让我国的机械在质与量上都屹立于世界先进制造之林。
随后陈教授向我们展示了一些图片和视频，让我们看到了现代机械制造工业与研究的缩影。特别是当我看到机床的机械手和刀具自动的、灵活和有条不紊的运动时，我心中很少兴奋。通过查阅资料，我了解到数控技术是指用数字量与字符发出指令实现自动控制的技术它是制造业实现自动化、柔性化和集成化生产的基础。我了解到数控机床的工作原理：现将加工的需件有关的信息，即弓箭的工件与刀具的想到轨迹的尺寸参数，窃削用量以及各种辅助操作等加工信息用规定的文字和数字以及符号组成代码，按一定的格式编写程序，然后将加工程序输入到数控装置，经过数控装置的处理和运算，按各个坐标轴的移动分量送到各轴的驱动电路，经过转换和放大，用于伺服电动机的驱动，带动各轴的运动，并进行反馈控制，使刀具、工件和辅助装置严格按照程序规定的顺序、轨迹参数有条不紊地运作，从而加工出所需的工件。这让我深刻地到以前的自己是多么的孤陋寡闻以及对现代科学技术的敬畏和向往，有了向往就有了动力。
第二堂课始终洋溢着幽默与活跃的气氛，足以看出张根宝教授的幽默天赋和高于八斗的才华。然后就讲到了一些机械的知识，我印象最深的是他讲到的生命周期。看着那张生命周期的简练的树状图，可以看出它的丰富内涵。从社会的需求和灵感开始，到设计、制造、检测、运作、销售和维护，最后到这件机械产品的死亡以至到报废
后的回收再利用，包含了多少的专业知识啊！当时我就想象未来的我和他人合作完成一件机械产品，而后体验我们产品的生命周期的历程，这不也是在享受生命吗？也许它看起来很小或很不起眼，但是你可以看出它背后的心血和包含的丰富知识吗？心中又是一阵热血沸腾啊！
其后张教授又谈到现代机械工业的发展方向和他自己的研究方向。现代机械朝着巨型化、微型化、高速、高载、高精度和绿色化方向发展，他着重强调他研究的绿色化方向。的确，自从上个世纪工业的发展，现在的环境问题越来越严重，污染日益加重，我们的机械是绝对脱不了关系的。再者现在随着世界的发展和人口的剧增，地球的各种资源不断的减少，有些资源甚至已经开发殆尽了，资源问题是世界性的难题。故此机械业应尽一份义务，应和世界的需要，朝着绿色化的方向发展。如此，便有了绿色理念，绿色创想，绿色设计，绿色制造，绿色生产和绿色处理等新的研究方向。就我个人而言，似乎又一股潜在的力量推动着我我对绿色机械和回收再利用有极大的兴趣和热情。我想有可能的话我以后会从事绿色化方向的研究。
然后他又提到先进的制造技术，目前先进制造技术包含有先进的制作工艺技术和先进的制造自动化技术。而先进的制作工艺技术又含有特种加工、超精密加工、微机械制造和超高速切削。而先进的制造自动化技术有：数控技术，工业机器人，柔性制造系统、计算机集成制造系统，智能制造系统。先进制造技术代表了现代机械的前沿，也是我们以后的研究方向。教授们的介绍为我们指明我们的未来，不愧是导论啊！
以机械故障诊断为研究方向的谢教授，他的研究着实让我大开眼界，眼前为之一亮。他谈到了故障诊断的重要性。如果将机械与人相比，我们的谢教授就是医生，他为机械“望、闻、问、切”，对机械的毛病进行预测、诊断与治疗。如此，可以大大地减少生产成本和资源的浪费，并大大地提高了产品的质量和生产效率，我们就可以很形象地理解到故障诊断的重要性了。并且他以自身的研究和工作经历向我们展示了机械故障诊断的一些基础知识以及它的作用。通过传感器对运行的机器进行定时地收集数据，然后通过计算机和人的分析，剔除干扰信息，保留与机械性能有关的信息，再进行分析如机器的震动与波动，从而得出机器的性能与工作状态。如此便可以预知机器的故障，检测出故障发生的具**置从而进行及时的诊治。这些都是在很短的时间内完成的，极大地提高了效率，为社会带来了巨大的效益。在最后他向我们的大学学习做了一些提示和指导。他很坚定地说大学最重要的不是要获得最好的成绩，而是形成一套属于自己的行之有效的解决问题的方法。是啊，一套自己的有系统性的方法是多么的重要啊！如此我们未来的路将会平坦得很多。在谢教授的点拨下，我更加深切地体会到大学与高中的不同，大学更加重要、更加丰富，与我们的未来联系得更紧密。希望四年以后我也能形成一套属于自己的、有效的、系统的解决问题的办法。我会努力，我也充满自信地走过大学的四年生活。
一堂课比一堂课精彩啊！最后由鄢萍教授完美地结尾。鄢教授向我们介绍了一套又一套的有关机械的系统，虽然内容基本上对我们来说太难了，但却向我们展示了机械的深度。但同时我也认识到我国在这方面的研究还并不成熟，正处于强烈探索中。可见这是现代机械的前沿科学，也是我们这一代人的研究方向。随后鄢教授向我们介绍了她所在的研究所，从她介绍的一些情况可以了解到研究所设施齐全，取得很多的成绩。并热情地欢迎我们以后有机会到研究所去做小助手，提升我们的研究能力。我是一个从小就喜欢研究的人，所以我很想以后有机会就去研究所去体验体验，为以后的研究生涯（也许）打下基础。
最近我读了《智慧的钥匙――钱学森论系统科学》，虽然大多都看不懂，但还是硬着头皮读了下去，从中也了解到一些系统科学的思想。其中系统工程是组织管理系统的技术，他从整体出发，根据总体目标的需要，以系统方法为核心并综合运用有关科学理论方法，以计算机为工具，进行系统结构、环境与功能分析与综合，包括系统建模、仿真、分析、优化、运行与评估，以求得最好的或满意的系统方法并付诸实施。我个人觉得将系统科学的理念并结合机械自身的特点研究出一套系统，一定是一套最好的或令人满意的科学的系统。
上完这四堂精彩而生动的机械工程导论课，让我对机械有了更深的了解，对我的未来也有了更加美好的憧憬。故而下定决心，充充实实地、丰丰富富地走好大学这珍贵的四年。
这篇不知道合你不 雕塑曲面体混流式叶片的多轴联动数控加工编程技术 摘要：转轮叶片是水轮机能量转换的关键部件，也是最难加工的零件，目前多轴联动数控加工是解决该类大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和高效率加工的最重要环节。本文介绍混流式水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到转轮叶片三维造型、刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。通过对这些技术的链接和研究，开发实现了大型叶片的多轴联动加工。 关键词：数控编程 引言 水轮机是水力发电的原动机，水轮机转轮叶片的制造，转轮的优劣，对水电站机组的安全、可靠性、经济性运行有着巨大的影响。水轮机转轮叶片是非常复杂的雕塑面体。在大中型机组制造工艺上，长期以来采用的“砂型铸造—— —砂轮铲磨——立体样板检测 —的制造工艺，不能有效地保证叶片型面的准确性和制造质量。目前采用五轴联动数控加工技术是当今机械加工中的尖端高技术。大型复杂曲面零件的数控加工编程则是实现其数字化制造的最重要的技术基础，其数控编程技术是一个数字化仿真评价及优化过程。其 关键技术包括：复杂形状零件的三维造型及定位，五 轴联动刀位轨迹规划和计算，加工雕塑曲面体的刀轴 控制技术，切削仿真及干涉检验，以及后处理技术等。 大型复杂曲面的多轴联动数控编程技术使雕塑曲面体 转轮叶片的多轴数控加工成为可能，这将大大推动我 国水轮机行业的发展和进步，为我国水电设备制造业 向着先进制造技术发展奠定基础。 " 大型混流式水轮机叶片的多轴数控加工编程过程大型复杂曲面零件的五轴联动数控编程比普通零件编程要复杂得多，针对混流式叶片体积大并且型面曲率变化大的特点，通过分析加工要求进行工艺设计，确定加工方案，选择合适的机床、刀具、夹具，确定合理的走刀路线及切削用量等；建立叶片的几何模型、计算加工过程中的刀具相对于叶片的运动轨迹，然后进行叶片的切削仿真以及机床的运动仿真，反复修改加工参数、刀具参数和刀轴控制方案，直到仿真结果确无干涉碰撞发生，则按照机床数控系统可接受的程序格式进行后处理，生成叶片加工程序。其具体编程过程如图-所示。 图-大型混流式叶片的五轴联动数控加工编程流程!"! 混流式水轮机叶片的三维几何建模 混流式叶片这一复杂雕塑曲面体由正面、背面、与上冠相接的带状回转面、与下环相接的带状回转面、 大， 可编写一个.*/0程序读入这些三维坐标点，然后采用双三次多补片曲面片通过自由形式特征的通过曲线的方法进行曲面造型，如图1所示。叶片的毛坯形状可从设计数据点进行偏置计算处理，或者从三维测量得到的点云集方式确定对叶片的各个曲面分别进行"234$曲面造型，并缝合成实体。 !"# 叶片加工工艺规划 加工方案和加工参数的选择决定着数控加工的效率和质量。我们根据要加工叶片的结构和特点可选择大型龙门移动式五坐标数控铣镗床，根据三点定位原理经大量的研究分析，决定在加工背面是采用通用的带球形的可调支撑，配以叶片焊接的定位销对叶片定位，在叶片上焊接必要的工艺块，采用一些通用的拉紧装置来装夹。加工正面时，采用在加工背面时配合铣出的和背面型面完全一致的胎具，将叶片背面放入胎具，利用焊接的工艺块进行调整找正，仍然采用通用的拉压装置进行装夹。由于叶片由多张曲面组合而 成，为了解决加工过程中的碰撞问题，我们采用沿流线 走刀，对于叶片的正背面进行分区域加工，根据曲面各 处曲率的不同采用不同直径的刀具、不同的刀轴控制方 式来加工。对每个面一般分多次粗铣和一次精铣。在机 床与工件和夹具不碰撞和不干涉情况下，尽量采用大直 径曲面面铣刀，以提高加工效率。叶片正背面我们选用 刀具直径!-56曲面面铣刀粗铣、!-16曲面面铣刀精铣， 叶片头部曲面采用!76的曲面面铣刀加工，出水边采用!76螺旋玉米立铣刀五轴联动侧铣。根据后续仿真情况 反复做刀位编辑，以寻求合理的加工方案。在满足加工 要求、机床正常运行和一定的刀具寿命的前提下尽可能 的提高加工效率。 !"$叶片五轴联动加工刀位轨迹的生成 针对大型混流式叶片各曲面的特点，进行合理的刀 位轨迹规划和计算，是使所生成的刀位轨迹无干涉、无 碰撞、稳定性好、编程效率高的关键。由于五轴加工的 刀具位置和刀具轴线方向是变化的，因此五轴加工的是 由工件坐标系中的刀位点位置矢量和刀具轴线方向矢量 组成，刀轴可通过前倾角和倾斜角来控制，于是我们可 根据曲面在切削点处的局部坐标计算出刀位矢量和刀轴 矢量。从加工效率、 表面质量和切削工 艺性能来看，选择 沿叶片造型的参数 线作为铣削加工的 方向分多次粗铣和 一次精铣，然后划 分加工区域，定义 与机床有关的参数， 根据以上所选叶片 的加工部位、装夹 图, 混流式叶片的刀轨生成 定位方式、机床、 刀具及切削参数和余量分布情况将叶片分为多个组合面 分别进行加工。通过对曲面曲率的分布情况的分析对于 不同的区域采用不同的面铣刀。粗加工给出每次加工的 余量，精加工采用同一直径的铣刀，根据粗糙度要求给 定残余高度，根据具体情况选择切削类型、切削参数、 刀轴方向、进退刀方式等参数，生成的刀位轨迹如图, 所示。但是对于像叶片这样的曲率变化很大而又不均匀 的雕塑曲面零件我们还要根据情况作大量的刀位编辑， 并且必须进一步通过切削仿真做干涉和碰撞检查修改和 编辑刀轨。 !"#叶片五轴联动数控加工仿真 数控加工仿真通过软件模拟加工环境、刀具路径 与材料切除过程来检验并优化加工程序。在计算机上 仿真验证多轴联动加工的刀具轨迹，辅助进行加工刀 具干涉检查和机床与叶片的碰撞检查，取代试切削或 试加工过程，可大大地降低制造成本，并缩短研制周 期，避免加工设备与叶片和夹具等的碰撞，保证加工 过程的安全。加工零件的"!代码在投入实际的加工之 前通常需要进行试切，水轮机叶片是非常复杂的雕塑 曲面体，开发利用数控加工仿真技术是其成功采用五 轴联动数控加工的关键。在此，我们首先进行工艺系 统分析，明确机床!"!系统型号、机床结构形式和尺 寸、机床运动原理和机床坐标系统。用三维!,-软件建 立机床运动部件和固定部件的实体几何模型，并转换 成仿真软件可用的格式，然后建立刀具库，在仿真软 件中新建用户文件，设置所用!"!系统，并建立机床运 动模型，即部件树，添加各部件的几何模型，并准确 定位，最后设置机床参数。 接下来将叶片模型变换到 加工位置计算出刀具轨迹，再以此轨迹进行叶片切削 过程、刀位轨迹和机床运动的三维动态仿真。这样就 可以清楚的监控到叶片加工过程中的过切与欠切、刀 杆和联接系统与叶片、机床各运动部件与叶片和夹具 间的干涉碰撞，从而保证了数控编程的质量，减少了 试切的工作量和劳动强度，提高了编程的一次成功率， 缩短了产品设计和加工周期，大大提高生产效率。如 在数控加工行业进行推广，可产生巨大的经济和社会 效益。叶片的切削仿真如图.所示，叶片的机床加工仿 真如图/所示。 图. 混流式叶片的切削仿真图/ 混流式叶片的机床加工仿真 !"$叶片刀位轨迹的后置处理 后置处理是数控编程的一个重要内容，它将我们前 面生成的刀位数据转换成适合具体机床的数据。后处理 最基本的两个要素就是刀轨数据和后处理器。我们应首 先了解龙门移动式五坐标数控铣镗床的结构、机床配备的附属设备、机床具备的功能及功能实现的方式和机床 配备的数控系统，熟悉该系统的"!编程包括功能代码 的组成、含义。然后应用通用后置处理器导向模板，根 据以上掌握的知识，开发定制专用后置处理器。然后将 我们已得刀位源文件进行输入转换成可控制机床加工的 "!代码。 % 结束语 复杂曲面的多轴联动数控编程是一涉及到众多领域 知识的复杂流程，是数字化仿真及优化的过程。本文介 绍的大型水轮机叶片的多轴联动编程技术，已用于工程 实际大型叶片的数控编程中，实现了大型转轮叶片的五 轴联动数控加工的刀位轨迹计算和加工仿真，保证了后 续数控加工的质量和效率，已作为大型水轮机叶片五轴 联动数控加工的编程工具用于实际生产中。
