电火花下切割加工在实际生产加工中应用非常广泛，特别是在冲压模具加工中是最为理想的加工设备，在加工过程中加工参数的调整时影响工件质量的重要因素。我为大家整理的电火花加工技术论文，希望你们喜欢。
电火花加工技术论文篇一
浅谈电火花线切割加工工艺
摘要：文章针对电火花线切割加工的工艺及对工件材料的预处理、穿丝孔的加工进行了分析，明确了线切割加工前工件的预处理方法，对实际工件的线切割加工路线设计起到了指导作用。
关键词：退磁处理;预处理;穿丝孔;线切割;电火花加工
中图分类号：TG661文献标识码：A文章编号：1009-2374(2014)22-0131-02电火花加工是利用能量密度很高的电火花，使工件材料熔化、气化和蒸发而去除的一种特种加工方法。电火花线切割加工是电火花加工中的一种，利用金属丝做线状电极，对工件进行切割。下面对线切割加工中的工艺问题进行分析。
1工件材料的预处理
锻造和淬火的工件材料在加工前需要进行预处理。锻打的淬火后的材料会有不同的残余应力。在大面积去除切割和切断加工中，由于残余应力的相对平衡受到破坏，在加工过程中应力会释放，从而导致工件变形，达不到尺寸精度要求。淬火不当的材料还会在加工中出现裂纹。因此这样的材料在线切割加工前，一般应进行低温回火处理。
经过热处理的工件，需将工件上电极丝起割处的热处理残余物、氧化皮和锈斑清除。因为这些残余物不导电，电极丝极容易产生断丝、烧丝或者使工件表面出现深痕，严重时使电极丝离开加工轨迹，造成工件报废。若工件需要机械加工的方法(如车削、铣削等)加工外形及定位面，应注意棱边倒角，孔口倒角。以磨削加工定位面，需对工件材料进行消磁处理。
2穿丝孔的加工
穿丝孔是电极丝相对工件运动的起点，同时也是程序执行的起点，一般选在工件上的基准点处。
2.1穿丝孔(又称工艺孔)的作用
(1)用于加工凹模。凹模类封闭工件在切割前必须具有穿丝孔，以保证工件的完整性。(2)减小凸模加工中的变形量，防止因材料变形而发生夹丝、断丝现象。(3)作为定位基准，保证被加工部位与其他部位的位置精度。对于前两个作用来说，穿丝孔的加工精度要求不需过高。但是对于第三个作用来说，就必须考虑其加工精度。
2.2穿丝孔的位置
穿丝孔的轮廓和加工零件轮廓的最小距离与工件的厚度有关。工件越厚，则最小距离越大，一般不小于3mm。对于凸模类、凹模类工件，穿丝孔轮廓到工件的加工轮廓的最短距离≥3mm。对于凸模类工件，为减小变形，工件的加工轮廓到坯料侧面的距离≥5mm，工件的加工轮廓到坯料尖角处的距离≥8mm。线切割加工用的坯料在热处理时，表面冷却快，内部冷却慢，形成热处理后坯料的金相组织不一致，产生内应力，并且越靠近边角处，应力变化越大。所以，线切割的图形轮廓应尽量避开坯料边角处，避免变形影响工件精度，一般让出8～10mm。对于凸模还应留出足够的夹持余量。
选取穿丝孔时，应遵循以下原则：
加工凹模(型孔类工件)：(1)小的型孔切割，穿丝孔设在型孔中心。在切割中、小孔形凹模类工件时，穿丝孔应选在凹型的中心位置最为方便。因为这样既能使穿丝孔的加工位置准确，又能便于控制坐标轨迹的计算。(2)大的型孔切割(或凸型工件)，穿丝孔设在靠近加工轨迹的边角处或者已知坐标尺寸的交点上，以便简化运算过程。在切割凸型工件或大孔形凹型工件，穿丝孔不宜选择凹型的中心，因为这样将使无用行程的切割路径较长。所以此类切割一般选择起割点附近为好。(3)多型孔切割，每个型孔都有各自独立的穿丝孔。
加工凸模(轮廓类工件)：(1)凸型工件(或大的型孔)切割，穿丝孔在靠近加工轨迹的边角处，即起割点附近。穿丝孔的位置可选在加工图形的拐角附近，以便简化编程运算，缩短切入时的切割行程。(2)封闭式切割，而非开放式切割，否则破坏残余内应力的平衡状态，引起变形。如图1(a)所示，许多模具制造者在切割凸模类外轮廓工件时，常常直接从材料的侧面切入，在切入处产生缺口，残余应力从缺口处向外释放，容易使凸模变形。为了避免变形，在淬火前先在模坯上打出穿丝孔，孔径为3～10mm，工件淬火后从模坯内部对凸模进行封闭式切割。(3)由外向内切割。如图1(b)所示，对于零件，特别是凸模类工件，切割方向可采用由外向内切割。切割方向应该有利于保证工件在切割过程中的刚度以及避开应力变形影响。采用由外向内切割方式，即先切割远离装夹部位的加工轨迹，再切割靠近装夹部位的加工轨迹。如果采用由内向外切割，坯料与工件的主要连接部位被太早地割离，剩余的材料被夹持部位少，工件刚性大大降低，极易产生变形，从而影响加工精度。
(a)封闭式切割(b)由外向内切割
在选择穿丝孔位置时，还应该注意以下问题：(1)孔可能打歪。如图2，如果穿丝孔的轮廓和工件的加工轮廓的最小距离过小，则有可能导致工件报废。反之如果穿丝孔与工件的加工轨迹的最小距离过大，则会增加切割行程。(2)清理毛刺。穿丝孔加工完成后，和工件一样需要预处理，需要清理毛刺，以避免加工中产生短路而导致加工不能正常进行。
(a)穿丝孔与加工轨迹太近(b)穿丝孔与加工轨迹太远
2.3穿丝孔的尺寸
为了加工容易，穿丝孔的直径不宜过小或过大，一般选择3～10mm。孔径最好选整数值，以便简化用其作为加工基准的运算。
如果因为零件加工轮廓等方面的原因导致穿丝孔的直径必须很小，那么在打穿丝孔时要很小心，尽量避免打歪或者尽可能减小穿丝孔的深度。如图3所示，图a直接用电火花打孔机打孔，操作较困难;图b是在不影响使用的情况下，设计先将底部铣削出一个较大的底孔来减小穿丝孔的深度，从而降低打孔的难度。这种方法在加工注塑模的推杆孔等零件时常常应用。
2.4穿丝孔的制造
穿丝孔可以用铣床、钻床进行铣削、钻削加工淬火前的工件，也可以用电火花穿孔机电火花加工孔径小、硬度大、淬火后的工件。
穿丝孔作为加工基准时，它的位置精度和尺寸精度要等于或高于工件要求的精度。因此加工穿丝孔要用钻、铣、镗、铰等较精密的机械加工方法，并在具有较精密坐标工作台的机床上加工，以保证其位置精度和尺寸精度。
当材料余量很小时，使穿丝孔的尺寸受到限制而无法用机械方法加工时，可用电火花高速打孔机加工。加工出的穿丝孔直径一般为￠0.5～￠3mm，深径比可达20以上。
3结语
通过对工件材料的预处理和穿丝孔的作用、位置、尺寸、制造方法分析，明确了线切割加工前工件的预处理方法，指导了实际工件的线切割加工路径要素设置。
参考文献
[1] 高速走丝线切割机床操作与实例[M].北京：国防工业出版社，2010.
[2] 王敏.探析项目教学法在模具钳工教学中的应用[J].现代交际，2013，(3).
[3] 特种加工技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011.
作者简介：梁天宇(1978―)，女，吉林四平人，大连职业技术学院讲师，硕士，研究方向：冲压模具、压铸模具、电加工技术等。
电火花加工技术论文篇二
电火花线切割加工参数分析
[摘要]电火花下切割加工在实际生产加工中应用非常广泛，特别是在冲压模具加工中是最为理想的加工设备，在加工过程中加工参数的调整时影响工件质量的重要因素。本文是通过总结实践经验，重点分析了电参数与非电参数的调整与设置，从而达到更为合理的加工质量。
[关键词] 质量 电参数 非电参数
电加工又称电火花加工，也有称为电脉冲加工的，它是一种直接利用热能和电能进行加工的工艺。电火花加工与金属切削加工的原理完全不同，在加工过程中，工具和工件不接触，而是靠工具和工件之间的脉冲性火花放电，产生局部、瞬时的高温把金属材料逐步蚀除掉。由于放电过程可见到火花，所以称为电火花加工。在加工过程中影响工件加工质量的因素有很多，其中加工参数是影响加工质量的主要因素，下面我主要从电参数和非电参数两个主要方面为大家进行分析：
一、电参数
电参数主要包括：脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压、短路峰值电流、放电波形、加工极性 、进给速度 。 1、脉冲宽度Ti的影响，增加脉冲宽度，切割速度提高，表面粗糙度变差。(增加脉冲宽度，则单脉冲放电能量增加，当Ti>40μs，加工速度增加不多，而电极丝损耗却增大)。[通常Ti为1～60μs，脉冲频率为10～100KHz]
2、脉冲间隔To的影响，减小脉冲间隔，切割速度提高，表面粗糙度稍有增大，但太小，放电产物来不及排除，间隙间不能充分消除电离，未回复绝缘状态，易造成烧伤工件或断丝。 [一般To=4～8Ti，工件增厚，to增加] 脉间为脉宽的5～9倍，短路电流随脉宽量大小的变化而变化，切割越厚，脉间倍频越大，300mm以上达9倍; 3、开路电压Ui的影响，开路电压峰值提高，加工电流增大，切割速度提高，表面粗糙度差(高电压使加工间隙变大，有利于放电产物排除，提高加工稳定性和脉冲利用率，但造成电极丝振动，降低加工精度，加大电极丝损耗)，电压：一般金属为1H，只有半导体材料或多次切割小电流时可为2H;
4、短路峰值电流Is的影响，增加短路峰值电流，切割速度提高，表面粗糙度会变差，(短路峰值电流大，相应的加工电流大，脉冲能量大，放电痕变大，且电极丝损耗大，从而使加工精度降低。
(一般情况下，Is<40A，平均加工电流I<5A);
5、放电波形的影响，电压波形前沿上升较缓，电极丝损耗较小，但不利于脉冲宽度变窄，波形不易形成，降低切割速度。
6、加工极性的影响，线切割加工因脉冲宽度较窄，所以用正极加工，即工件接正极，电极丝接负极，(选用正脉冲波)，反接会降低切割速度甚至不能进行切割，并且电极丝损耗大。
二、非电参数
非电参数主要包括：机械传动精度 、电极丝及其走丝速度 、工件厚度的影响 、工件材料的影响 、工作液的影响 、导轮参数及位置对锥度加工精度 ;
1、机械传动精度的影响，传动精度高，加工效果好;
坐标工作台传动精度的影响，坐标工作台传动精度很大程度上决定线切割的尺寸加工精度，其主要取决于四个因素：
(1)传动机构部件的精度(丝杆、螺母、齿轮、蜗杆、导轨等);
(2)配合间隙(丝杆副、齿轮副、蜗轮副及键等的配合间隙);
装配精度(主要是丝杆与螺母的三线对中，齿轮的均匀配合涡轮蜗杆的吻合相切，纵横向两拖板的丝杆与导轨的平行度两拖板导轨间的垂直度);
(3)机床工作环境(温度、湿度、防尘、震动等)。坐标工作台传动精度差，移动的浮动量就大，导致放电间隙经常发生短路或开路现象，使加工不稳定，常在加工表面留下放电痕迹，甚至出现锯齿状条痕，加工精度和表面粗糙度差。同时脉冲利用率低，降低加工速度，严重时造成断丝。
2、 走丝机构传动精度的影响，电极丝在放电加工区域移动的平稳程度，取决于走丝机构的传动精度，走丝不平稳、速度不均匀，影响加工效果和丝的使用寿命，走丝速度越快，对加工的影响越大。
电极丝运动位置由导轮决定，主要由三方面造成：
(1)导轮有径向跳动或轴向窜动，导致电极丝振动，振幅与导轮跳动或窜动正相关。实际上，上下导轮的跳动(窜动)可能同时存在的，运动相对复杂，但可以从工件的上下锥度来判断导轮是否有跳动，是哪一个导轮或什么方向上跳动大(在电极丝切割方向里侧的工件对应尺寸较小一端的导轮在跳动或跳动幅度更大，同理，在电极丝切割方向外侧对应尺寸(较小)一端的导轮在跳动或跳动幅度(更大)，导轮有轴向窜动时也有类似的后果。
(2)导轮的V形槽的圆角半径因磨损超过电极丝时，将不能保证电极丝精确位置，通常磨损是不对称的，磨损越深，抖动越大;两导轮轴线不平行，或V形槽的不在同一平面内，电极丝运动时不是靠在同一侧面上，使电极丝正反方向不是靠在同一侧面上，加工平面上产生反向条纹。V形槽磨损主要原因有：电极丝高速正反方向运动;导轮轴承安装不灵活，密封不好，运动阻力大;反向时，导轮不能立即跟随反向;放电产物硬度高;
(3)储丝筒振动，引起电极丝振动，要保证储丝筒同心度。
3、电极丝及其走丝速度的影响
(1)电极丝材料的影响，常用电极丝材料有钼丝、钨丝、钨钼丝，常用规格为Ф0.10～0.30mm.
(2)电极丝直径的影响，电极丝直径小，则承受电流小，切缝窄，不利于排屑和稳定加工，切割速度低;电极丝直径过大，切缝大，熔蚀量大，切割阻力相应加大，不利于提高速度，因此，电极丝直径要适中。最常用为Ф0.12～0.18mm。
(3)电极丝上丝，紧丝的影响，电极丝上丝，紧丝的好坏直接影响电极丝的张力。电极丝过松，抖动大;过紧，张力大，振动小，放电效率相对高，可提高速度，但易断丝。
(4)走丝速度的影响，走丝速度高，则电极丝热应力小，减少断丝和短路的几率，可相应提高切割速度，但电极丝抖动大，对导轮的V形槽磨损大，影响切割精度，电极丝寿命减短。
4、工件厚度的影响，工件的切割厚度薄，有利于排屑和消电离，加工稳定性好，但工件太薄，放电脉冲利用率低，效率低，且电极丝易产生抖动，影响精度;工件厚，工作液，难于进入和充满放电间隙，排屑差，易发生短路，影响精度，加工稳定性差，降低切割速度;但电极丝抖动小，又有利于提高加工速度和精度。因此注意根据工件厚度选择脉冲间隔和脉冲宽度。
5、工件材料的影响，工件材料不同，其熔点， 汽化点，热导率不同，切割速度不同。
6、工作液的影响，增大工作液压力和流速，排除蚀除物容易;过高，会引起电极丝的振动;过低不利于排屑，易短路，不能及时带走熔蚀热，烧伤工件，发生断丝等。维持层流(直线流动)为限。
7、导轮参数及位置对锥度加工精度的影响
在锥度加工时，导轮参数及导轮相对工件的位置对加工精度会产生直接的影响(切入位置偏差)。包括：上下导轮的距离(Z轴高度)，用Hc-c表示;下导轮中心到工件底面的距离，Hb表示;工件厚度;导轮半径R。
作者简介：张东伟，男，汉族，吉林白城人，2009年毕业于太原科技大学材料成型专业，工学学士，助理讲师。
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中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免要滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发、就地生产和就地销售，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。 为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。 1.2 在商品化上狠下工夫 近几年我国数控产品虽然发展很快，但真正在市场上站住脚的却不多。就数控系统而言，国产货仍未真正被广大机床厂所接受，因此出现国产数控系统用于旧机床改造的例子较多，而装备新机床的却很少，机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。这当然不是说旧机床的数控化改造不重要，而是说明从商品的角度看，我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。 影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外，更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。以往，一些数控技术和产品的研究、开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标（如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等），而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。从而出现某些产品鉴定时的水平都很高，甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意，最后丧失了信誉，打不开市场。这说明，高指标、高性能的样机型的产品离用户真正需要的实用、可靠的商品是有相当大的距离的，将一个高指标、高性能的产品变为一个有市场的商品还需作出大量艰苦的努力。 另一方面，数控系统和数控机床不像家电类产品那样易于大批量生产，应用环境也不那么简单。数控产品是在生产环境中使用，面临的是五花八门的工艺问题。如果开发部门对这些问题掌握得不透，就难以将产品设计得很完善。而且数控产品的某些问题在开发、试用，甚至鉴定时都难以发现。这就造成，同样型号的数控机床在有的用户那儿运行得很好，而在别的用户那儿却表现欠佳。或者同样型号的数控机床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件时却不尽人意。出现这种情况，有时是用户操作人员的水平问题，但有时就是数控产品本身潜在问题的暴露。为解决这一问题，国外一些公司设立了专门机构来测试考验自己的产品，如为考验新开发的数控系统，厂家自己设计和从生产实际中收集了大量零件程序，让数控系统运行各种各样的程序，一旦发现问题，即立即反馈给开发部门予以解决。经过这样的测试考验过程后，数控系统的潜在问题就大为减少。以往，我们的产品就很少进行这样严格的全面的自我测试考验。好些问题要等到用户去给我们挑出来。这样，即使一个小问题也将严重影响国产数控产品的声誉。 因此，我们应充分重视上述问题，在商品化上切实狠下工夫，将其作为数控产业的主干来抓，贯穿于技术研究、产品开发、试制、生产等的全过程中，从而将我们已有的技术水平较高的数控产品变成真正有市场的好商品。 1.3 将管理和营销作为产业发展重点 经过20来年市场风雨的冲击，国人已越来越认识到，技术固然重要，但在市场经济的环境下，要在激烈的全球竞争中获胜，管理和营销就显得更为重要。例如，我国台湾生产的数控机床不但占领了大陆市场的相当大的份额，而且还打进了美国市场。是台湾数控机床的技术和质量超过美国了吗？显然不是。那他们靠的是什么？重要的一条就是在企业管理和产品营销上下了工夫。而我们长期以来把主要精力放在开发技术和提高水平上，忽视了经营管理、市场开拓、产品营销等方面的工作，结果在新技术、新产品开发出来以后，在产品质量提高以后，企业仍然处于产品销售不畅的困境〔1〕。国内外的经验说明，数控产品的竞争力不仅取决于技术，更取决于经营管理能力和营销能力。 因此，从现在起我们应将管理和营销作为产业发展重点，真正摆脱计划经济时代所遗留下来的思维方式和工作习惯的束缚，建立适应市场的高效、灵敏的运行机制和有效的激励机制。通过这种机制，一方面切实加强企业管理，激发企业负责人和广大职工的负责精神、创造精神和献身精神，努力提高产品的竞争能力；另一方面充分调动企业内外、行业内外一切积极因素，大力加强市场开拓力度，奋力打通营销渠道。可以坚信，有过硬竞争力的产品，再加上北京开关厂那样的“找、挣、钻、抢”精神，我们就一定能在市场竞争中取得胜利。 1.4 大力加强技术支持和服务 数控系统和数控机床作为典型的高技术产品，对用户的技术支持和服务是相当重要的。以前国产数控产品丧失信誉的原因，除可靠性问题外，另一大问题就是缺乏有力的技术支持和服务。用户花了很多钱买的数控机床或数控系统，一旦出现问题却叫天天不应，叫地地不灵，以后谁还敢买我们的产品。因此，应将对用户的技术支持和服务当成重要的日常工作来抓，使我们在市场上向纵深挺进时，有一个强大后方。因此，为了取得数控产品市场竞争的全面胜利，必须建立以技术支持和服务为核心的强大后方。当然，为赢得主动，后方也须主动出击。目前，利用先进的信息技术手段（如网络和多媒体），将为建立新一代立体化的技术支持和服务体系开辟新的途径。 1.5 坚持可持续发展道路 可持续发展是下一世纪企业发展的重要战略，我国数控产业要有大的发展也必须坚持走可持续发展的道路。绿色是实现可持续发展的重要途径，其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发，加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化，主要战略措施应考虑以下几方面：①有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。如减少数控机床的铸件结构，消除铸造对环境的污染；将数控机床主轴的润滑以油气润滑、喷油润滑等取代油雾润滑，减少对生产环境的污染；在精密数控机床及其运行环境的温度控制中取消氟利昂制冷的恒温技术；以电传动代替机械传动，减少噪声污染。②大幅度降低资源消耗和能源消耗。如以软件代替硬件，从而减少硬件制造的资源和能源消耗及污染，并减少产品寿命结束后硬件装置的拆卸回收问题；以永磁驱动代替感应驱动，提高效率和功率因数，节约能源；以电传动代替机械传动，提高效率，减少能源消耗。③加强用数控技术改造传统机床。这既符合运用信息技术和自动化技术改造传统产业，使传统产业生产技术和装备现代化这一产业可持续发展的目标得以实现，又可取得巨大的经济效益。我国拥有普通机床数百万台，加强用数控技术改造传统机床将成为下世纪我国数控领域的重要发展方向。④大力发展绿色数控机床。绿色数控机床应是材料消耗少、能耗低、无污染，寿命长且便于拆卸回收的新型机床。例如，以并联结构代替串联结构就是开发绿色数控机床的一条途径，这是因为并联结构机床消耗的金属材料仅为常规串联结构机床的几分之一，其加工量也比常规机床大幅度减少，特别是消除了大型结构件的铸造，这将显著降低机床制造过程中的能源消耗和对环境的污染。此外，并联结构机床有利于采用电传动，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。 国际标准化组织制定了ISO14000环境管理标准，全球环境问题“法律化”的趋势正在进一步发展，可持续发展将成为企业通向国际市场的通行证〔2〕。因此，我们的数控产品要在下一世纪走向国际市场，我们的企业就必须“从我做起，从现在做起”。 2 技术途径 2.1 发展具有中国特色的新一代PC数控系统 数控系统是各类数控装备的核心，因此通过科技创新首先发展具有中国特色的新型数控系统，将是推动数控产业化进程的有效技术途径。 实践证明，10年来我们所走的PC数控道路是完全正确的。PC机（包括工业PC）产量大、价格便宜，技术进步和性能提高很快，且可靠性高（工业PC主机的MTBF已达30年〔3〕）。因此，以其作为数控系统的软硬件平台不但可以大幅度提高数控系统的性能价格比，而且还可充分利用通用微机已有软硬件资源和分享计算机领域的最新成果，如大容量存储器、高分辨率彩色显示器、多媒体信息交换、联网通讯等。此外，以通用微机作为数控平台还可获得快速的技术进步，当PC机升级换代时，数控系统也可相应升级换代，从而长期保持技术上的优势，在竞争中立于不败之地。 目前，PC数控系统的体系结构有2种主要形式：（1）专用数控加PC前端的复合式结构；（2）通用PC加位控卡的递阶式结构。另外还有一种正在发展的数字化分布式结构。其方案是将由DSP等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与数控装置连接起来，组成一完整的数控系统。这种系统虽然性能很好，但由于开发和生产成本太高，近期难以被国内广大用户所接受。我们认为，上述结构并不是符合中国国情的最好方案，适合中国国情的应是将所有数控功能全软件化的集成式结构，因为这种结构的硬件规模最小，不但有利于降低系统成本，而且更重要的是可以有效提高系统的可靠性。 几十年的经验表明，可靠性好坏是国产数控系统能否发展的关键。虽然影响数控系统可靠性的因素很多，但过大的硬件规模和较低的硬件制造工艺水平往往对可靠性造成最大的威胁。以往，国产数控系统在总体设计时由于种种原因的限制，不得不选用技术指标不太高的普通CPU，这样，为完成数控的复杂功能往往需要由多个CPU来组成系统，有时还需另加一些专用或通用硬件电路来实现数控系统的一些高实时性功能（如细插补、位置伺服控制等），从而造成系统硬件规模庞大。对于数控系统这种批量不大的产品，在国内现有工艺条件下，很难从硬件制造的角度保证系统的可靠性，因而使得国产数控系统在生产现场的表现不佳，对国产数控系统的形象和声誉造成严重影响，使得不少用户现在还心有余悸。 因此，我们在开发新型数控系统时，应优先选用新型高性能CPU（如高主频的Pentium II、Pentium III等）作为系统的运算和控制核心，并尽量用软件来实现数控的所有功能。这样，可大幅度减小系统硬件的规模。此外，还应在软件设计、电源设计、接插件设计与选用、接地与屏蔽设计和施工等方面采用强抗扰高可靠性设计与制造技术，从而全面提高系统的可靠性。 由于一个新型高性能CPU可以代替数十个普通CPU（如80286、80386等），因此，在基于高性能CPU的PC平台上不仅可以完成数控系统的基本功能（如信息处理、刀补计算、插补计算、加减速控制等）和开关量控制功能（内装PLC），而且还可以完成伺服控制功能。这样，以前由DSP完成的数字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量变换控制等）均可由PC中的CPU完成，从而实现内装式伺服控制，这不仅有效缩小了数控部分的硬件规模，而且还大幅度缩小了伺服控制部分硬件规模。 这种具有内装PLC和内装伺服控制的全软件化集成式数控系统，其硬件规模将达到最小化，整个数控系统除一个PC平台外，剩下的只有驱动机床运动的功率接口和反馈接口。这既有效提高了系统可靠性，又消除了信息传递瓶颈，提高了系统性能，同时还可显著降低系统成本，使系统（包括电机）售价将可降至现有数控系统的一半左右。显然，这种高性能、高可靠性、低成本的新型数控系统将具有极强的竞争力，有望为开创中国数控的新局面作出贡献。 此外，集成化PC数控系统还有一大优点，就是容易实现开放式结构。这是因为，这种系统的硬件本身已经是完全开放的，构成开放式数控系统的工作完全在软件上，只要制定好标准和协议，从信息处理、轨迹插补、加减速控制、开关量控制到伺服控制都可以实现开放，从而可大大方便用户的使用。 2.2 推进数控功能部件的专业化生产 解决数控系统问题后，如何实现数控机床的模块化设计与制造便是我国机床制造企业快速响应市场需求，在竞争中获胜的另一关键。要实现数控机床的模块化设计制造，必须解决数控机床功能部件的专业化生产问题。目前我国在这方面离实际需求还有相当大的差距。因此，在今后的若干年内，我们必须大力促进数控机床功能部件的开发和专业化生产。其要点如下： (1)新型永磁电主轴单元 电主轴已成为国际市场上最热门的数控机床功能部件。但目前这类产品几乎都为感应异步型，存在以下突出问题：①转子上存在绕组，有大电流流过，因此转子发热严重，直接影响主轴精度；②低速出力小且转矩脉动大，难以满足宽范围切削要求；③效率和功率因素低，不仅电机体积和重量大而且要求逆变器容量大、耗能多；④控制系统复杂、成本高。 因此，利用我国稀土永磁材料的优势，开发新型大功率、高效率、宽调速范围永磁同步型交流电主轴单元，将可有效解决现有电主轴存在的问题，形成具有中国特色的新一代电主轴产品。由于永磁电主轴的机械结构和控制系统都较感应异步型电主轴简单，因此易于进行专业化大规模生产。当然，这还要攻克主轴支承（陶瓷轴承、流体动静压轴承、磁悬浮轴承）技术、高精度高速动平衡技术、高速驱动、检测与控制技术、高可靠性安全保证技术等关键技术。 (2)廉价的高性能伺服系统 目前，一套进给交流伺服系统（驱动器+电机）的价格一般都在万元以上，主轴伺服系统的价格高达数万元，已成为降低国产数控机床成本的一大障碍。因此，应配合新型集成化国产数控系统的发展，大力开发廉价的高性能内装式伺服系统。由于内装式伺服的硬件部分只有电机和功率接口，充分利用我国的永磁资源优势，通过专业化生产可以把电机的造价降下来，而采用智能化的IPM模块作为功率接口也很便宜，因此将内装式进给伺服的价格控制在数千元以内，将内装式主轴伺服的价格控制在2万元以内，将是完全可能的。 (3)直线交流伺服系统 直线交流伺服系统是下一世纪数控机床不可缺少的功能部件，目前我国还没有成熟产品，因此应加强研究、开发和推广应用。考虑到常规机床的防磁问题较难解决，而并联机床的防磁相对容易，因此可为常规结构机床开发感应异步型直线电机，为并联结构机床开发永磁同步型直线电机，从而扬长避短，构成符合实际应用要求的新型高速高精度进给系统。在此基础上，可进一步开发将驱动与支承合二为一的磁悬浮工作台。 (4)零传动数控转台与摆头 数控转台与摆头是多坐标数控机床的关键部件，传统的采用高精度蜗杆蜗轮等传动的转台与摆头不仅制造难度大、成本高，而且难以达到高速加工所需的速度和精度，因而必须另辟蹊径开发新型零传动（无机械传动链）数控转台和摆头，以促进我国高速高精度多坐标数控机床的发展。 (5)高速高精度检测装置 高速高精度是下世纪数控机床发展的主题，这不但需要高性能的控制和驱动，同时还需要高品质的检测环节，因此应在现有技术基础上，进一步开发0.1 μm以上精度的高速(60 m/min以上)线位移传感器和100万脉冲/r的角位移传感器，此类技术国外对我国是封锁的。 2.3 加速数控机床的全国产化，打好市场翻身仗 数控产业化的最终成功将体现在数控机床的全国产化和市场占有率上。在上述总体战略指导下，采取抓两头（低价位数控机床和高速高效数控机床）、带中间（普通数控机床）、促重型（重型关键装备）的方针，将是在国内市场上快速收复失地，在国际市场上稳步进军，最终打赢国产数控机床市场翻身仗的一种有效战术和策略。关于普通数控机床的发展已有许多文章作了专门论述，因此下面仅就低价位数控机床、高速高效数控机床和重型数控机床的发展问题作一讨论。 (1)大力发展低价位数控机床 低价位机床是功能满足用户要求(无功能浪费)、技术指标适中、可靠性好、价格便宜的普及型数控机床。这类机床已成为国际市场上数控机床的发展趋势之一，也是国内众多用户渴求的产品，其市场前景相当广阔。然而，如果采用国外数控系统（包括伺服）按照传统思路来发展低价位机床，是很难将价格降至广大用户所能接受的水平的。因此，采用本文提出的新型集成化国产数控系统来发展高性能的低价位数控机床，将是一条最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此构成的全国产普及型数控车床的售价完全可以控制在10万元以内，三坐标数控铣床可控制在15万元左右，加工中心可控制在20万元左右。此价位的国产数控机床将是具有较强竞争力的。 (2)加速开发高速高效数控机床 高速高效是数控机床发展的另一大潮流。发展高速高效数控机床的技术途径可有以下几条：①通过提高切削速度和进给速度，从而达到成倍提高生产效率，有效提高零件的表面加工质量和加工精度并解决常规加工难以解决的某些特殊材料（如铝钛合金、模具钢、淬硬钢）和特殊形状零件（如复杂薄壁零件）的高效加工问题。②通过工艺复合，减少工件的安装次数，有效缩短搬运和装夹时间。例如，将五面五轴加工中心与立车复合构成万能加工中心，可实现一次装卡完成零件的大部分（或全部）加工。③采用高速高精度圆周铣加工孔和以螺旋轨迹插补实现不钻底孔的直接攻丝等新加工方法，大幅度减少换刀次数，提高加工效率。④为数控机床开发智能寻位加工功能，消除对精密夹具和人工找正的依赖，有效缩短单件小批加工的准备时间。 在我国现实条件下如果沿用传统思路是难以实现上述途径的，因此，必须立足国情，结合实际勇于创新，大胆探索新的道路。 考虑到常规数控机床在总体结构上基本上采用工件和刀具沿各自导轨共同运动的方案，一方面由于机床传动环节刚性不足和导轨中的摩擦阻力较大，使运动部件难以获得高的进给速度；另一方面由于工件、夹具和工作台的总质量比较大，使之难以获得高的加速度。此外，传统机床结构是一种串联开链结构，组成环节多、结构复杂，并且由于存在悬臂部件和环节间的联接间隙，不容易获得高的总体刚度，因此难以适应高速高效加工的特殊要求。为此，开发国产高速高效数控机床时，可采用工件固定，以直线电机组成并联短链直接驱动主轴和刀具运动、将高速高精度传动与高刚度支撑合二为一的适合于高速高效加工中心的新型结构。采用该结构的高速高效数控机床不但速度高、刚度高，如果在传动与控制上处理得当，可以达到比常规机床更高的加工精度和加工质量，而且具有机械结构简单，零部件通用化、标准化程度高，制造成本低，易于经济化批量生产等显著优点。因此，沿此思路发展高速高效数控机床将是一条符合国情、易于取得成功的道路。 (3)突破重型数控机床的设计制造技术 重型数控机床（特别是多坐标重型数控机床）是国民经济和国防生产中的重大关键设备，属于战略物资，真正先进的重型数控机床国外是不可能卖给我们的，因此，在我国下世纪数控产品的发展中必须依靠自己的力量进行解决。发展重型数控机床必须有过硬的基础，我们在数控机床国产化的进程中应不断总结经验，加强基础技术和关键技术研究，充分发挥我国产学研相结合的优势，各部门通力合作、共同努力，争取在下世纪初取得突破性进展。 目前，在发展重型数控机床中除需加强基础理论研究外，还应加强其关键技术研究。例如，重型机床的控制就是需要加以特殊解决的关键问题。因重型机床加工的工件特别昂贵不允许报废，为了确保机床工作可靠，在数控系统中可采用双（或多）CPU冗余工作方案，以确保运算和控制的绝对正确，并在出现故障时自动诊断、自动修复或自动替补，确保加工不出问题。此外，在电源上可采取双蓄电池供电的全隔离供电方案，即一组电池在给系统供电时，可对另一组电池进行充电，电网与控制系统是完全隔离的。这就彻底消除了重型车间中电网电压波动厉害、干扰严重对数控系统造成的影响，从而有效保证系统的可靠性。又如，重型数控机床的驱动也是一大关键问题。当行程长度超过5 m，普通滚珠丝杆就难以胜任大负荷的传动，因此目前一般采用预加负载的双齿轮-齿条机构、静压蜗杆-蜗母条机构、四足（或双足）爬行进给机构等来实现长行程传动。但这些方案存在结构复杂、速度和加速度低、动态性能差、难以达到高精度、维护保养复杂等问题。为此可发展阵列式高效直线电机直接驱动技术和空间并联机构驱动技术，以新的途径来解决重型数控机床的高速、高精度驱动问题。除此之外，机床结构的优化设计、长行程精密检测、重力变形补偿、切削力变形补偿、热变形补偿等也是重型数控机床中必须解决的关键问题，必须予以充分重视。 3 结语 制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。 我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！ 作者简介 周凯男，1954年生。清华大学（北京市 100084）精密仪器与机械学系副教授、工学博士。主要从事数控技术、机电控制工程、制造科学与制造系统等方面的研究工作。取得科研成果15项。发表论文70余篇。 参考文献 1 杨皖苏，严鸿和.机械科学与技术,1997，26(4):1～6 2 陈玉祥.中国机械工程, 1998，9(5):1～4 3 周延佑.中国机械工程,1998，9(5): 5～24
机电一体化论文范文
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论文题目：
机电一体化专业教学模式研究
摘要：
本文主要研究的是职业院校机电一体化技术专业人才培养，通过探索一体化教学模式，研究了课程体系、教学设计、师资队伍、教学场地、教学评价等的一体化内容，形成了较为成熟的具有机电专业特色的教学模式。
关键词：
机电一体化；职业院校；教学模式
研究机电一体化专业的一体化教学模式，有很强的现实意义。因为，从目前来看，国内研究一体化教学，普遍关注某门具体课程的一体化教学实施，对专业定位模糊和对新技术发展跟踪不够的机电一体化专业而言，课程之间相互割裂，该专业的教学模式、人才培养方案、课程体系等滞后于社会对人才的实际需求，严重削弱了一体化教学模式的整体效益。
1、一体化教学模式
我国职业教育在现代教学模式的研究中借鉴了国外先进的教学模式，引进了现代科学技术的新理论、新成果，逐步形成了例如产教结合模式、产学研结合模式等教学模式。对一体化教学模式而言，教学信息的传递是将知识传授、技能训练和能力培养融于一体，并进行了有机组合，同步进行；同时避免学生在认识和实践环节的不一致。采用一体化教学模式可以将理论与实践融于一体进行教学，形象、直观，使学生由被动接受变为主动认知。这种方式打破了普通教育的传统教学模式即“以教师为中心，以教室为阵地”，强化实训实习的教学功能，并与企业、行业紧密结合，走产学结合的道路。
2、一体化教学模式实施
在专业建设各环节中，教学实施过程承载着专业建设的思想与目标，最能体现人的能动性，也是保障教学质量的最关键的环节。为此，我课题组以机电一体化专业人才培养为载体，探索课程体系一体化、教学场地一体化、教学设计一体化、师资队伍一体化、教学评价一体化等内容。通过探索与实践，形成了成熟的融知识传授和能力培养于一体的教学模式。
2.1一体化课程体系
（1）基本结构。构建一体化课程体系的灵魂是科学地序化与整合。课程体系充分考虑培养学生的可持续发展能力，依据机电一体化专业定位，将理论与实践进行优化整合，分析确定了典型工作任务、专业行动领域及学习领域，对学习领域科学整合，让学生在完成具体工作项目的过程中构建相关理论知识，并发展相关职业能力，形成了机电一体化专业一体化课程体系。
（2）工学交替人才培养模式。根据机电一体化技术的专业定位，实施校企合作，构建符合职业能力形成规律的职业教育模式，建立了工学交替人才培养模式。
（3）校企合作，突出岗位工作的针对性和职业发展的适应性。课程内容要充分体现专业特色和职业性，行业、企业专家或技术人员必须共同参与课程体系的构建。尤其是在行动领域确定、课程内容设置、岗位工作调研、工作任务归纳等方面，必须广泛征求行业、企业专家的'意见，并进行论证。
2.2一体化教学设计
一体化教学设计是教学三要素为一体的教学方案设计。即基于学生主动行动的“学”、教师支持和咨询意义的“教”、为完成工作任务而设定的“学习情境”等。基本流程为：根据选定的学习领域课程，通过教学过程分析，将其分解为融“教、学、做”于一体的学习情境；根据不同的项目和任务，结合学生特点，选用适当的教学方法，将理论与实作合为整体；采取分层次教学，在每个项目中分不同的阶段，逐段升级，并针对不同学生的理解能力，对每一个项目进行分层次考核。
2.3一体化师资队伍
建立一支把专业理论与生产实际有机地结合起来的高素质的“双师型”师资队伍，能够高效实施教学。实施一体化教学模式，要求教师不但教学行家，也是生产好手，要有扎实的理论知识，还必须要有丰富的实践经验，具有解决生产实际问题的能力。能将各种知识、技能相互渗透和融合，更好地达到教学目标。我院机电一体化专业的师资队伍建设，组成了15人教学团队，具有专业带头人1人、骨干教师4人，聘请校外兼任教师10人。专业理论课教师到实习教学队伍中去，课程教材从静态向动态转变，了解实习教学的各个环节、手段和特点，参与学生的实习指导，提高了教师的动手能力和指导学生训练的教学能力。先后派4名骨干教师到企业锻炼，增加了教师的实践经验，与行业企业需求协调发展，有利于“双师”素质的提升。
2.4一体化教学场地
一体化教学要有硬件设备和学习环境与之相适应。按照一体化设计原则，必须融教室、车间、实训、鉴定于一体，将教学环境工厂化，使专业教室具有多种功能，例如多媒体教学、实物展示、演练实训、技能鉴定等，营造良好的职业氛围。我院机电一体化专业依托校企合作，具有鲜明特色的机电一体化实训基地。根据实践能力培养要求，在现有条件的基础上，将实训基地内所有的实训室进行优化整合，成为机电工程基础实训中心、综合能力实训中心和创新能力培养中心；引进企业生产设备以及车间布局，引入企业管理模式，在一体化教室中设置理论教学区、资料查询区、小组工作讨论区、实验实训区等，建成生产性实训基地，实现实训设备与生产设备一致，教室与企业现场合一。
2.5一体化教学评价
为了达到一体化教学的理想效果，我院机电教研室坚持知识考核与能力考核并重的原则，采用形式多样化的考核方式，学生成绩评定以职业岗位能力为重点，将课程学习与职业资格认证相结合，建立了一套科学、可行的教学检查、评价制度，充分体现了以实训为中心的考核体系，全面考查学生的综合职业能力。要求学生通过学习专业核心课程，参加“机电一体化职业技能高级认证”等考试，并取得职业资格证书，掌握本专业所要求的核心专业知识和专业技能。
3、结语
我院机电一体化专业通过一体化教学设计的实施，将理论与实作合为整体。充分发挥了专业一体化整体设计的优势，形成了较为成熟的具有机电专业特色的教学模式，增强了一体化教学改革的整体效益。
参考文献:
[1]李茹,张容.高职机电一体化专业教学模式研究与实践[J].天津职业大学学报,2006,04.
[2]张庆臣.高职机电一体化技术专业人才培养方案制定中的几个问题及其思考[J].教育教学研究,2011,51.
[3]汪卫星,叶刘琴.高职院校的教学模式改革与实践[J].广西科学院学报,2011,08.
论文题目：
专科机电一体化专业课程设置
高等职业教育可分为研究生、本科、专科教育，其中最多的是专科教育。机电一体化技术专业培养德、智、体、美全面发展，具有创业、创新精神和良好职业道德的高等专门人才，掌握机械技术和电气技术的基础理论和专业知识；具备相应实践技能以及较强的实际工作能力，熟练进行机电一体化产品和设备的应用、维护、安装、调试、销售及管理的第一线高等技术应用型人才。
高等职业教育以适应社会需要为目标，以培养技术应用能力为主线来设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案。强调理论教学和实践训练并重，毕业生具有直接上岗工作的能力。同时，许多学校按劳动和社会保障部门有关职业技能考核标准，对学生实施职业技能考核鉴定，使学生毕业时能同时获得相应的学历证书和职业资格证书。因此此类专业学生有很好的就业前景。为了机电专业学生能更好的吸取专业知识，提高学生们的动手能力，更好适应与满足市场需要，对在校时的课程设置应该逐步改革。
一、教学计划的改革
以往的教学计划没有针对性，千篇一律都是运用本科生教育的教学计划。使高职专科的课程偏向于普通高校，理论偏多一些，操作性偏少一些。高职专科的培养目标应该更多是动手能力，所以教学计划应该与普通高校区分开，要设定毕业时要达到的学生目标、三年的总计划、学年的总计划、学期的计划，使学生毕业时能独立完成关于机电产品和设备的一些操作。使教学计划更具体化、人性化，改掉以往的以课程为主的教学计划，改为以培养目标为主的教学计划。
二、培养目标的设定
1、按机电产品的分类确定培养目标
机电一体化产品种类繁多，目前还在不断扩展，但仍可以按产品的功能划分为以下几类。数控机械类——数控机械类主要产品为数控机床、工业机器人、发动机控制系统和自动洗衣机等。其特点为执行机构是机械装置。电子设备类——电子设备类主要产品为电火花加工机床、线切割加工机床、超声波缝纫机和激光测量仪等。其特点为执行机构是电子装置。机电结合类——机电结合类主要产品为自动探伤机、形状识别装置和扫描仪、自动售货机等。其特点为执行机构是机械和电子装置的有机结合。电液伺服类——电液伺服类主要产品为机电一体化的伺服装置。其特点为执行机构是液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。信息控制类——信息控制类主要产品为电报机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机以及复印机、传真机等办公自动化设备。在这些分类中，拿出几个市场需求大的方向，平均分配学生来学习自己的目标。这些培养目标的设定必须包含所用到的基础课程的知识，从而学生在完成目标的过程中学会基础知识，提高动手能力与完成任务的能力。
2、按就业岗位的定位培养目标
高职院校学生的就业方向很明确，并且校企合作是必然趋势。在校期间直接定岗定位培养学生，会更鲜明化培养目标，既提高了设定培养目标的针对性，企业也减少了培养毕业生的时间与精力。企业定岗、学校设定培养目标必须合理化、人性化、专业化，使学生在学习过程中，学到各基础知识，不要片面化。
三、课程讲授的范围
以往讲课不是针对于总教学计划，而是针对每个课程。每个课程的教学计划与总培养目标没有协调性与连贯性。导致学生学完之后无法运用到实际，缺乏动手能力与创新能力。所以确定总教学计划与培养目标之后，每个老师应该是负责培养毕业时所要达到的目标，而不是每一个片面的课程。所以学校应该改革授课的片面性，教学任务不是学时，应该是负责的学生质量，把自己负责的学生毕业时能达到我们的培养目标才是完成任务。
总而言之，课程设置应该适合高职专科培养人才的需要，把学生培养成应用性、技术性。德智体全面发展的社会所需要的人才。所以高职专科的课程设置的改革指日可待。
