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1CAD技术的发展
CAD(ComputerAidedDesign)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和产品数据管理技术（ProductDataManagement，PDM）及计算机集成制造系统（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一体。
产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(IntelligentCAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。
以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。
2三维CAD技术在机械设计中的优点
通过实际应用三维CAD系统软件,笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点:
2.1零件设计更加方便
使用三维CAD系统,可以装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来,使人一目了然。
2.2装配零件更加直观
在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确即予以显示,另外,零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,及时对设计进行更改,避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。
2.3缩短了机械设计周期
采用三维CAD技术,机械设计时间缩短了近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。
2.4提高机械产品的技术含量和质量
由于机械产品与信息技术相融合,同时采用CADCIMS组织生产,机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。
3CAD技术在机械设计中的应用
3.1零件与装配图的实体生成
3.1.1零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种,即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中,都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中,系统提供了六种基本体系,即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件,可通过对其进行结构分析,将其分解成若干基本体,对基本体进行三维实体造型,之后再对其进行交、并、差等布尔运算,便可得出零件的三维实体模型。
对于有些复杂的零件,往往难以分解成若干个基本体,使组合或分解后产生的基本体过多,导致成型困难。所以,仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此,可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓,然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”,进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。
3.1.2实体装配图的生成。在零件实体构造完成后,利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”,这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。
3.2模具CAD/CAM的集成制造
随着科学技术的不断发展,制造行业的生产技术不断提高,从普通机床到数控机床和加工中心,从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE,制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时,模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等,几乎覆盖了整个现代制造技术。
一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础,进行统一管理,而实体造型是工程数据的主要来源之一。
3.3机械CAE软件的应用
机械CAE系统的主要功能是:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型问题后,才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。
4CAD前沿技术与发展趋势
4.1图形交互技术
CAD软件是产品创新的工具,务求易学好用,得心应手。一个友好的、智能化的工作环境可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。因此,智能化图标菜单、“拖放式”造型、动态导航器等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，笔输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术也正在研究之中。
4.2智能CAD技术
CAD/CAM系统应用逐步深入,逐渐提出智能化需求.设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来,现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造,这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。
4.3虚拟现实技术
虚拟现实技术在CAD中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题,及早看到新产品的外形,从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之前发现并解决问题,从而降低产品成本.虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向.另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋势。
参考文献
[1]黄森彬主编.机械设计基础.高等教育出版社.
[2]荣涵锐.新编机械设计CAD技术基础〔M〕.北京:机械工业出版社,2002.
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为了防止产品在加工时出现失误，所以，应在加工环节注重运用计量技术。检测产品是为了更好地指导生产，以促进机加工模式的改变，只有运用计量技术才能有效带动加工工程的改进。目前，我国在机械产品检测时运用的最多的就是计量技术，其主要是利用各种计量仪器来完成。严格按照仪器操作方法进行测量，才能使计量技术的作用真正发挥出来。计量技术能准确地为产品提供精确数据，检测出产品存在的问题，因为它是通过大量的仪器来进行检测的，其精确度高，检测效果好。在机械生产企业中，产品的质量是一个企业的命脉，只有保证了产品质量，企业的信誉度才能得到提高，企业才能长久地持续发展下去。计量技术运用在机械产品检测中，为企业可持续发展提供了保障，在一定程度上为企业带来经济效益和社会效益，并带动了我国民经济发展。
2.1正确选择仪器
在进行仪器选择时，一定要考虑到产品的各个因素，避免在测验时出现误差，若仪器选择不正确，势必会影响整个检测过程，及影响生产人员对产品的正确判断。机械制造行业一般采用几何计量仪器来进行检测，其主要包括：游标卡尺、线位移动光栅尺、光波干涉仪、量块、一般线纹尺、角度测量仪、通止规、百分尺、千分尺等。应根据检测产品实际需要来进行选择，如图1所示。
2.2检测操作
精度对于机械产品来说至关重要，不能有丝毫误差，因此在操作时应严格按照相关检测标准进行操作，这样才能保证几何参数精度，才能最大程度提高产品质量水平。在仪器选定后，检测人员要熟读并掌握每项仪器的操作方法，避免在操作过程中，因人为失误导致产品出现误差。如选用的游标卡尺来测量尺寸时，应先弄清仪器的刻度值、量程等。除此之外，还要注意读入尺寸数据应考虑到角度问题，并对其进行控制，尽量保持平视，避免俯视、仰视等观测，以保证产品的检测的精准度，避免造成数据误差。
3产品计量操作注意事项
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伴随现代工业技术的进步，液压零配件的精密化程度不断提高，但是配件与配件之间的孔隙是客观存在的，理论上无法消除，其对细微颗粒的敏感程度也越来越高。此外，再加上煤矿机械设备专业技术人才的匮乏，包括现有的检测手段与仪器过于陈旧，导致煤矿机械设备不断出现各方面的故障。追本溯源，其症结在于所用的油存在质量问题，而现有的油滤设备无法起到预期的作用，导致大量存在杂质以及被污染的油在煤矿机械设备当中使用，引发机械的运行故障。鉴于此，必须要配备先进的油滤设备，保证油油品的清洁性合格，尽量降低污染油质的情况。
2明确代用油的指标
整体而言，不同品牌以及种类的油，其性能指标的差异非常明显，并且如果两种油混合使用，其内的物质可能会产生剧烈的化学反应，甚至是凝结成为细微的颗粒，对煤矿机械设备的性能造成不利的影响。鉴于此，在使用油的过程当中，要求杜绝混合使用的问题。如果需要更换油，必须要将进行全面的分析，明确两种油的配方的差异性以及是否会产生不良的化学反应等。此外，代用油需要严格尊遵循既定的代用原原则，即是要求选用性能指标相似并且是同一类型的油。尤其需要注意代用油的黏度指标，要求前后所用的两种油的黏度差异＜1.0%，并且代用油的黏度允许稍高于原来的油，而不允许低于原来的油，以满足“以高带低”的油代用基本原则。除此之外，还需要兼顾煤矿机械设备实际的工作环境以及温度等自然因素，综合考虑，进一步明确代用油的具体指标。
3选用具有针对性的油
正确选择油是保证煤矿机械设备正常运转的关键要素之一，也是油使用的重要前提条件，有助于充分发挥油的理想功效。在选择油之时，需要注意如下的几点问题：
（1）严格按照煤矿机械设备的实际情况
包括已使用的时长、具体的运行环境、机械设备的型号等基本参数选择具有针对性的油。例如：如果煤矿机械设备的正常使用时间在一年以上，可选择黏稠度较低的油。如果其运行环境粉尘量较大，可选择相对黏稠的油，以便形成强度更高的油膜。
（2）保证所选用的油的油脂品质合格
同时还要考虑到油性能指标方面的客观差异，包括油的闪点、倾点、针入度等具体参数。一般而言，油产品的外观包装会详细地列举出油的性能指标，煤矿机械设备的运维人员可将其作为参考。
（3）在选择油的过程当中
经济性也是不得不考虑的重要因素之一，要求选用物美价廉，并且性价比高的油产品，摒弃一味选用昂贵的油的传统做法，需要根据煤矿机械设备的实际情况而定，选择性能指标合格并且符合经济性原则的油。
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1）规章制度不完善。
近些年，数控机床取得了一定的发，但是针对某些方面仍然存在一定的问题，一些设备与零件仍然存在很大的问题，在实际的工作之中数控机床还没有制定合理科学的规章制度保障数控机床的正常工作，这是影响数控机床发展最为主要的因素之一。
2）编制程序有失规范。
数控机床与传统机床相比较最为突出的有点就是增加了数字与计算机控制的部分，这就必然需要相关软件的支撑，由此可见，软件的编制程序对于提高数控机床机械技术加工效率也有着十分重要的理论意义与现实价值。程序的编制在很大程度上可以对数控机床机械技术加工效率产生最为直接的影响。
3提高数控机床机械技术加工效率的策略
3.1软件系统
1）专业操作人员。
在实际的工作之中，专业的操作人员对于提高控机床机械技术加工效率有着十分重要的作用，他们是对数控机床软件进行实际操作的人员，其专业能力与业务素养对于控机床机械技术加工效率有着直接的关系。因此，加工企业应该充分的重视数控机床操作人员业务能力的提高。具体的实施方式有很多，其中比较重要的方式可以分为以下几种：①加工企业应该针对操作人员进行定期的培训，不断的提高他们的综合素质与业务能力，让员工掌握相关的理论知识与注意事项；②应该不断引进相关的专业人才整体提高数控机床操作人员的整体素质，保障数控机床机械技术加工效率的提高。
2）进一步规范操作流程。
与普通机床相比，数控机床在的操作流程更加复杂，操作工艺相对较多。因此，在实际的工作之中，为了进一步提高数控机床机械技术加工效率，我们应该严格的规范数控机床的操作流程，减少数控机床工作之中的冗杂流程，制度严格的工作步骤与检验步骤，真正实现数控机床工作的科学化与规范化，以此来提高数控机床机械技术加工效率。
3）创新管理模式。
数控机床有着其自身的特点，其中最为突出的特点就是需要进行科学的管理，只有这样才能更好的发挥数控机床的优势，促进加工企业的不断发展与进步。因此，在实际的工作之中一定要注重数控机床管理模式的创新，对不同工艺的数控机床制定不同的管理模式，实现管理模式的与时俱进，只有这样才能更好的促进数控机床机械技术加工效率的提高。
3.2硬件方面
在提高数控机床机械技术加工效率过程中最为重要的方式就是注重硬件方面措施的采取，要充分的分析数控机床的工作特点，针对其具体的工作环境采取相应的措施，在实际的工作中需要注意的方面很多其中比较重要的方面主要是以下几个方面。
1）恒定的电网供电水平。
数控机床依靠科技技术与电脑尖端技术，对电网供电系统有着极为苛刻的限制。就目前应用较为广泛的数控机床来说，其装置内部欠压保护装置的报警系统在不稳定的电网系统中很难维持恒定的工作状态，要解决这个问题最直接的办法就是根据运行中数控机床的自身特性，有方向有策略的针对的配置交流稳压器，以减少高峰及低谷时段供电不稳定对整个加工高效所产生的后果。
2）加强对设备选型的研究。
在实际的工作中，我们应该注重加强数控机床设备选型的研究，尤其是针对数控系统方面也更是需要重视。在具体的工作之中，应该根据工作的具体环境和具体条件，结合生产的产品等因素对设备的型号进行选择。另外，一个加工企业购买多种控机床的过程中应该买一个厂家出产额设备，方便维修，有利于工艺之间的连接，从而实现数控机床机械技术加工效率的提高。
3）做好机床的维护和管理。
数控机床的管理与维护对于保障数控机床正常工作，提高数控机床的使用寿命有着极其重要的作用与价值。机床是对数控机床进行维护和保养最为重要的方式之一，要结合机床实际的工作环境与工作状态，对机床进行适当的保养。另外，还应该针对不同型号的机床选择不同的油，只有这样才能保障机床的正常工作，提高数控机床机械技术加工效率。
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一、先进制造技术的特点
（一）是面向21世纪的技术
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了过去制造技术中的有效要素，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群，它是具有明确范畴的新的技术领域，是面向21世纪的技术。
（二）是面向工业应用的技术
先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果，其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。
（三）是驾驭生产过程的系统工程
先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
（四）是面向全球竞争的技术
20世纪80年代以来，市场的全球化有了进一步的发展，发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场，倾销产品，输出资本。随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越激烈，先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此，一个国家的先进制造技术，它的主体应该具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。
（五）是市场竞争三要素的统一
在20世纪70年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此，市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后，制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来，使三者达到了统一。
二、先进机械制造技术的发展现状
近年来，我国的制造业不断采用先进制造技术，但与工业发达国家相比，仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
（一）管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数小型企业仍处于经验管理阶段。
（二）设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则，采用新的设计方法，广泛采用计算机辅助设计技术(CAD/CAM)，大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。
（三）制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高，尚在开发、掌握之中。
（四）自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS），实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。
三、我国先进机械制造技术的发展趋势
（一）全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈，例如在机械制造业中，国内外已有不少企业，甚至是知名度很高的企业，在这种无情的竞争中纷纷落败，有的倒闭，有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业，不得不扩展新的市场；另一方面，网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展，这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用，已成为全球化制造业发展的动力，全球化制造的第一个技术基础是网络化，网络通讯技术使制造的全球化得以实现。（二）网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及，给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外，网络通讯技术的快速发展，加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习，推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。
（三）虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真，通过仿真软件来模拟真实系统，以保证产品设计和产品工艺的合理性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。
（四）自动化。自动化是一个动态概念，目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
（五）绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响，同时使原材料和能源的利用效率达到最高。
四、结语
制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之,在我国研究和发展先进制造技术势在必行。
参考文献：
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在长期的《表面改性技术》教学过程中，我们一直致力于教学方法的改革，以求达到最佳的教学效果。当今的本科教学强调素质教育，其教学结构是学教并重，即"主导－主体"教学模式。这种教学模式的核心在于既要发挥教师的指导作用，又要充分体现学生的主体作用。据此，我们对《表面改性技术》课程教学方法及手段进行了多方面的改革:
2．1采取“研究性教学和研究性学习”的教学方法
从研究问题入手，将“原理－设备－工艺－工程”的知识构建过程展现出来，同时提出新的问题，组织学生展开思考和研讨，引导学生把所学知识与煤矿设备工程实际紧密结合，变单向传输式教学为双向互动式教学，变以强调理论内容为主的灌输式讲授为探究理论研究过程为主的引导式讲授，实现真正意义上的“双主”教学。
2．2积极组织学生开展研讨活动
例如在学习有关热喷涂的内容时，以井下带式输送机底托架热喷涂铝加封孔剂处理可大幅提高使用寿命为例，让学生进行讨论，帮助、引导学生从材料的选择、涂层的结构以及喷涂工艺流程、实施过程等各个方面进行考虑、分析，并提出解决的方法。这样，通过启发式教学，不仅可以巩固所学知识，而且可以帮助学生学会从多方位、多角度去思考问题，去了解煤矿机械的使用情况，有利于调动学生的学习积极性。
2．3理论结合实际
加强校外实践基地建设《表面改性技术》课程是一门理论性与实践性相结合的课程，学生在学习过程中往往对煤矿机械表面处理工艺的理解不深入。为此，我们通过学生参加实践，组织现场教学，把理论与生产实际相结合，极大地提高了教学效果。例如，我们在江苏中矿大正表面工程技术有限公司以及郑州煤矿机械集团股份有限公司建立了校外实践基地，从而使学生的实践活动常态化。江苏中矿大正表面工程技术有限公司是国内表面工程领域的龙头企业，主要从事钢结构长效防腐涂装、缆索涂装工程、电厂特种表面处理、机械零件表面修复等，是国内热喷涂领域首家通过ISO9001质量体系认证的企业。郑州煤矿机械集团股份有限公司是中国领先的煤炭综采综掘设备制造商，是国内最大的液压支架制造商。企业被科学技术部、国务院国资委和中华全国总工会授予“国家创新型企业”称号，同时被国家五部委共同认定为国家级的企业技术中心。
2．4利用多媒体技术、结合英文教材
开展双语教学采用现代化教学手段可以节省时间，而且生动、直观、动态地展示各种表面技术的原理、工艺流程等，化抽象知识为具体知识。我们在教学媒体现代化建设中坚持走立体化建设之路，形成以教材、电子教案、多媒体CAI课件及网络学习系统为一体的立体化教学体系，为课程的教学提供了内容丰富、高质量的教学媒体资源。除PPT外，还利用动画、视频等进行辅助教学。如我们依靠自身力量开发了等离子喷涂法原理、电弧喷涂原理、化学气相沉积、粉末火焰喷涂、离子束沉积、真空镀膜、金属蒸镀等25套动画模拟示意图，这些辅助教学手段生动、直观、动态地展示了各种技术的原理、工艺流程，化抽象知识为具体知识，极大地激发了学生的学习热情。2011年，教学团队建立了《表面改性技术》课程网站，并已将教学大纲、实验教学大纲、实验指导书、英文教材、教学课件、教学录像、视频、动画等资料上传至网站供学生参考，网站还开辟有“答疑园地”栏目，团队的全体教师通过这一栏目答疑、批改作业、安排和指导实验。经运行使用，学生普遍反映良好。另外，从2004年开始，我们致力于英文教材《IntroductionofSurfaceEngineering》的编写及双语课件的开发，并适时地开展了双语教学，形成了自己的特色。
2．5设置实验环节，提高能力培养
《表面改性技术》课程涉及的表面处理工艺种类多，主要有热渗镀技术、热喷涂技术、堆焊技术、化学转化膜技术、气相沉积技术、“三束改性”等。每一种表面技术都有其特点，而且相互独立。根据我院实验室的条件，我们开设了热喷涂、热喷涂涂层性能表征、等离子化学气相沉积DLC膜、等离子化学气相沉积DLC膜的表征、离子注入改性等实验，力求做到使学生对相关工艺与设备有深入了解，并能进行操作，为今后从事相关工作打下良好基础。总之，经过长期不断的教学改革和实践，《表面改性技术》课程教学安排更趋合理，内容不断深化，学生学习兴趣浓厚，能够将课堂上所学理论知识应用到科研与生产实际中，学生的动手能力及创新意识明显提高，教学效果显著。
3教材建设
本课程是重要的技术基础课，又是培养发展创新能力的一门举足轻重的课程，是材料科学与工程专业学生进行综合工程素质教育和现代技术教育的重要阵地。结合煤矿机械行业背景及材料专业特点，教学团队编著并出版了教材《材料表面工程技术》，编印了英文教材《IntroductionofSurfaceEngineering》以及实验教材《材料改性实验》，同时自编课程讲义和教案。目前，《材料表面工程技术》作为高等教育(矿业)“十二五”规划教材已编写完成，并将于近期出版。此外，我们对教材内容在以下方面进行了调整。(1)着重介绍每章要点，便于学生预习和复习。注意和后续课程教学内容的分工、衔接和配合。增加英文专业名词，为今后学习外文资料奠定基础。(2)部分章节设立课堂讨论环节，列举大量实例，增加与学生的互动，便于学生理解掌握知识点。例如:对掘进机、采煤机中的矿用截齿，在使用过程中承受高的压应力、剪切应力、冲击载荷以及温度变化，因而极易磨损。通常采用热喷涂、等离子熔覆、激光熔覆、堆焊耐磨焊条、等离子束表面冶金、钎焊－热处理一体化等表面改性技术提高其耐磨性。对煤矿综采工作面的液压支架而言，由于矿井特殊的环境，因而对支架立柱、千斤顶表面、油缸、活塞等产生强烈的腐蚀，最终导致支架失效。常采用的表面处理技术有:化学热处理，如渗铝、渗铬、渗硼、硼铝共渗等，电镀锌、铜、铬、镍，化学镀镍、磷化，堆焊以及热喷涂锌铝合金层等。对于煤矿罐道，一般采用普通碳钢制造，其传统的表面处理方法包括:涂料防腐、热浸镀锌、热喷涂锌+涂料防腐等。(3)针对近几年发展起来的新的煤矿机械表面处理技术如达克罗表面处理、Q－P－Q盐浴复合处理技术，阴极氧化法等进行简明扼要地讲解，以扩大学生的知识面。
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2.1数控技术在机床加工中的应用
机械加工中,机床的应用比例很大。各种各样的模具生产都是由机床来完成的。传统的机床生产,模具的精度控制很难实现自动化,因此,生产出的模具合格率较低,材料利用率低。而数控化技术在机床上应用后,实现了机床全自动化机电一体制,这种机电一体化加工生产技术能保证产品的质量。
2.2数控技术在煤矿机械加工中的应用
煤矿机械具有特殊性,是专用的机械设备,由于其工作环境复杂多变,对安全系统要求较高,煤矿机械加工过程要求精细化程度高。而传统机械加工很难实现其精度的要求。而且,煤矿机械更新换代较快,应用领域单一,所以生产加工量小,下料难。数控技术得到应用后,设备下料切割采用数控技术,改变了过去的工作模式,切割效率得到成倍提高,切割质量高,提高了材料的利用率,降低了设备的生产成本。同时,数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置,它允许对构件的实际轮廓进行程序控制,好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调切切缝的补偿值来精确控制毛还件的加工余量。
2.3数控技术在工业生产中的应用
工业生产过程中,难免会有恶劣的工作环境存在,如高温、高压、操作空间狭小,操作高度过高等。这些危险的工作环境极大地增加了工作人员的工作危险性。而数控技术的应用后,工业生产上类似的恶劣环境完全编入数控程序,使工业生产危险性得到极大改善。在实际的生产过程当中,应用数控技术之后,生产过程可以由计算机系统全程控制。只要预先输入各种生产程序和产品参数,则计算机系统便能够依照指令实现真正意义上的无人自动化生产。即便是在生产过程当中出现了故障或者问题,系统会根据错误的等级来决定是否继续进行生产,同时采用有关的保护性护理措施,并向管理者报警。除此之外,机械加式中数控技术的应用还有很多,如航空设备的生产、机器人系统的生产、汽车工业的生产、石油机械的生产、国家武器装备的生产以及建筑机械、农业机械等领域,应用数控技术后,无一不推动了行业的快速良性发展。
3机械加工中数控技术的应用趋势
随着新的智能化技术的发展,机械加工中数控技术的发展同样朝向智能化方向发展。主要表现在加工过程的自适应控制和工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算等;操作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等。另外,随着数字技术的不断进步,机械加工也面临着新的市场需求,特别是人们对精细化的要求也越来越高,于是高速度、高精加工技术成为必然的趋势。
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工程机械的发动机就像人的心脏，是机械的生命之源，心脏不好，其身体状况可想而知。但是，我国工程机械的出口产品，基本都选用进口发动机，这似乎已成为业内不成文的规矩。为什么？国产发动机还不能达到国外用户的要求。
据调查，国内用户对于排放、噪声等问题，要求并不是很苛刻，除上海、广州、深圳等地要求要高一点外，国内其他用户最关心的问题是柴油耗量、机油耗量和使用可靠性。因此，在国内销售的机械采用国产发动机的比较多，但是，即使在国内用户中，是否采用进口发动机，也已经成为衡量一台机械档次高低的标准。
如果是出口到欧盟、北美以及澳大利亚等市场的产品，其要求就完全不同了，如排放指标、噪声、振动、可靠性等方面，都有很严格的要求。据专家介绍，发动机是工程机械所有系统中对环境影响最大的部件，尤其在振动、噪声和排放指标方面。随着国外用户对工程机械性能要求的不断提高，传统的减振技术已不能满足要求，采用新的减振技术势在必行。今后，一方面要应用现代设计方法和手段，采用先进制造技术，提高发动机的设计制造水平，从而减少或消除发动机工作过程中所产生的有害激振力；另一方面要采用各种控制有效的工程机械发动机减振系统，从而减少发动机振动对工程机械性能的影响，提高我国工程机械产品在国际市场上的竞争能力。
专家指出，现在国产发动机和进口发动机的技术水平差距比较大，如果国产水平不提高，进口量将越来越大。从一些事例来看，国际上的五大工程机械跨国公司，他们都建立了自己的发动机系统，确保整机技术水平。所以国内工程机械行业能不能在国际市场站稳脚跟，能不能把国内市场进一步保护好，发动机是非常重要的。目前，一些国际知名企业想进一步加强与国内企业在发动机方面的合作，比如美国的卡特彼勒、康明斯、帕金斯、沃尔沃等公司，这都为国内企业学习国外的先进技术提供了机遇。
国外企业仍在领跑
去年的慕尼黑国际建筑机械和设备、建材机械及工程车辆展览会后，就有业内专家感叹，人家的技术发展太快了，我们要想追赶不是一朝一夕、一两家企业就能完成的。
据介绍，工程机械技术发展的主要方向是实现工程机械信息化，突出机械要具有智能信息处理功能，即“工程机械信息化”概念，开发新一代智能IT工程机械。智能信息处理技术是当前工程机械亟待发展的新技术。集成电路、微处理器、微型计算机及电子监控技术等在国外工程机械产品上都已广泛应用，一些节能新技术得到了推广，工程机械的可靠性、安全性、舒适性、环保性能受到高度重视，并向大型化和微型化方向发展。目前国外工程机械电子控制产品已逐步形成系列化、模块化、标准化。许多世界知名公司在结合自己产品特点的基础上，充分运用当代先进的微电子技术成果，开发出了自己的控制器，并形成系列化、模块化的软硬件集成。
在今年美国拉斯维加斯工程机械博览会上，国际一流的工程建筑机械制造商和零部件生产企业，带去了最新的先进设备和基础件。据介绍，很多企业都展示了先进的控制技术，如在工程机械中采用电子控制变速、转向、电子故障自动诊断、监控技术，发动机电喷射降低油耗，减少发动机排出废气的有害物，有效地保护环境。另外，新材料、新技术不断出现并被广泛应用，例如采用工程塑料代替钢板，大大降低了成本，采用新型涂装材料和工艺提高外观质量。操作控制技术、电子技术都处于领先水平。以卡特彼勒为代表的大公司将计算机技术支持系统搬到展台作为一大亮点进行展示，该系统可以对售出设备进行实时监控，包括故障模式的检测、设备运行情况监测、重大故障的本部帮助等，处处为用户着想，极具人性化。
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工艺由于航空发动机制造过程中出现资源浪费等现象，亟待提高制造技术手段，更大范围地采用现阶段各类成熟的先进制造技术。主要体现在：
2.1采取资源节约型工艺技术采取资源节约型工艺技术是目前航空发动机制造技术的主要发展趋势，传统的加工技术以消耗不可再生金属材料的时代已经不能适应现代航空事业发展的要求，当前高性能航空发动机采用了大量的新型结构件，由于毛坯结构的变化，其制坯方法也发生了重大变化。精铸件、精锻件、单晶和定向凝固精铸件毛坯将取代传统的大余量毛坯。传统意义的锻件将由77%降至33%，精铸件由18%增至44%以上，粉末冶金件由3%增至8%，复合材料构件由4%增至15%。
2.2降低能耗型工艺技术在航空发动机生产过程中，需要消耗大量的自然资源，随着自然资源的日益紧张，积极采取低能耗工艺技术是发展现代航空技术的重要内容。降低能耗工艺技术主要包括：一是在发动机生产技术上实施节能措施。比如改善发动机的风扇工作性能参数、提高发动机的工作效率等。二是从生产工艺方面入手，改变传统的生产工艺，加大节能型生产工艺技术的应用。三是积极利用先进的生产材料，比如当前我国的飞机发动机采用了高温合金材料，国内GH4169合金主要采用两联工艺(VIM+VAR)生产，棒材采用快速水压机开坯生产，盘锻件采用快速水压机自由锻制坯，在锤或水压机上采用包套模锻工艺或在等温数控液压机上采用近等温锻工艺生产。四是优化发动机生产的管理技术。通过强化加工过程的管理，提高工作效率，避免出现人为因素的失误而导致的资源浪费现象。例如在生产加工发动机零部件时一定要按照规范的标准对机床参数进行设置，避免因为人为的粗心而导致的零部件出现报废。
2.3环境保护型工艺技术航空飞行器对环境污染严重，其主要体现在：一是巨大噪音，对人们的生活产生巨大的影响；二是废气污染，研究发现，航空器在飞行过程中产生的凝结尾迹会形成卷云(一种高空云)，这种云会阻碍地球表面热辐射的散发，进而加剧全球气候变暖。因此需要采取具有高阻尼降噪性能、节能环保的新型材料，并从工艺角度避免切削加工的过程中造成的污染。
3选择绿色制造技术的切削液系统
在航空发动机零件制造过程中需要利用切削加工零部件，为提高切削的工作效率，往往会应用切削液，但是切削液的使用会对环境构成污染，同时在清除加工零件切削液时也会产生“二次污染”。同时应用切削液也会无形之中增加生产成本。因此采用减少切削液的使用、绿色切削液的选择、优化切削液系统以减少切削液的环境污染以及资源浪费等问题已成为绿色制造领域的研究热点之一。
3.1面向绿色制造的切削液供给系统一是采取对数量的喷嘴。传统的切削液供给主要是由单一的喷嘴装置实现，主要是通过喷嘴向刀具、工件的喷洒过滤之后返回到供液箱内，这样的喷洒模式需要消耗大量的切削液，如果采取一个喷嘴的话就需要保证切削液的容量，避免因为切削液容量的不足而产生切削温度过热的现象。采取多个喷嘴，可以实现切削量的使用效率，他们就能够更好地渗透到切削区，保证切削工作效率的最大化。二是通过外喷雾冷却方法。外部喷雾冷却方式就是通过雾喷装置将切削液以雾状的形式喷射到加工的零件上，从而降低加工过程中的温度，实践证明使用雾喷技术可以大大降低切削液的使用量，提高航空发动机制造、修理企业的经济效益。
3.2面向绿色制造技术的切削液选择切削液虽然能够大大提高切削工件的质量，但是如果不能合理的应用切削量，就会造成环境的污染，切削液对环境的污染主要表现在：一是对生态环境的影响。切削液一旦流入生态环境中，不仅会对水资源构成污染，也会影响土壤的成分。二是对人体身体健康的威胁。切削液中添加的某些成分对人体的影响是巨大的，一旦切削液被人所吸收产生的严重后果就是中毒。因此根据不同的加工工艺要求选择合适的切削液是节约发动机制造企业生产成本，降低对环境污染的有效措施。
3.3绿色切削液的开发与应用一是要积极地改善切削液的成分，根据航空发动机性能的要求，选择具有环保、可再生资源作为切削液的主要构成原料，比如在不影响发动机零件性能的基础上可以采取植物油作为切削液的主要成分。二是积极创新切削液的添加剂成分。比如开发研究硼酸酯类添加剂、钼酸盐系缓蚀剂、新型防腐杀菌剂等。三是开发传统切削液的替代品。传统的以油脂为主的切削液具有处理不方便，对环境影响大的缺陷，而液氮则具有挥发性，其在使用后能够快速的挥发，其不会产生任何的污染，而且液氮的制冷效果也要高于传统的切削液。
4面向绿色制造技术的机床和刀具系统
4.1面向绿色制造技术的机床设备随着航空发动机性能的不断提高，对制造航空发动机的机床设备要求也越来越严格，尤其是在高科技信息时代背景下，要求航空发动机的机床设备也要具备高端科技化技术：首先由于发动机的零部件原件的强度不断提高，因此需要切削机床必须有足够高的刚性，以此提高机床加工的工作效率。同时机床的冷却应采用喷雾、冷风或压缩空气。其次利用MQL技术对机床结构改进。实施MQL技术是提高机床排屑性能的重要技术。
4.2面向绿色制造技术的刀具技术首先要选择适合发动机零件加工的刀具。加工刀具的材质要符合加工零件材质的要求，要根据不同的加工原料采取相应的刀具，比如钨钻类适合用于加工铸铁、有色金属等短切屑的工件。而钨钴钛类由于存在少量硬度更高而韧性稍逊的钛化物，更合适加工钢件等长切屑的工件。同样刀具的不同涂层材质对加工原料的影响也是不同的，例如氮化钛涂层可增加刀具表面的硬度和耐磨性，降低摩擦系数，减少积屑瘤的产生，延长刀具寿命。其次加强废旧硬质合金刀片再利用。提高废弃刀具的回收利用是降低生产成本，提高企业经济效益的重要手段。最后，研制适合干切削加工的刀具材料。由于速干式切割的过程中会产生大量的热能，大大降低刀具的使用寿命，因此刀具要具有耐高温性、耐磨性、高强度和高冲击韧性。当然对刀具表面进行涂层处理实际上也会产生很好的效果，通过涂抹可以在刀具与零件加工过程中形成一种隔热层，进而有效避免刀具因为受热而出现磨损较大的现象出现。
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近年来，机械工业企业自主开发创新能力有所增强，1997年科技人员总数达48万人，技术开发经费支出达85亿元，占全行业销售收入的0.62%，有57家大型企业建立了国家级技术中心，有9%的企业建立了专门技术开发机构，行业整体技术水平有了明显进步，主要表现在：为国民经济提供成套技术装备和汽车的能力有较大提高；产品结构正向合理化方向发展。
尽管机械工业的综合技术水平近几年有了大幅度提高，但与工业发达国家相比，仍存在着阶段性的差距。主要问题在于：
1．科技进步对机械工业增长的贡献率目前仅为34%，先进国家高达70%以上。
2．产品设计技术、制造工艺及装备、制造过程自动化技术、管理技术落后，是制约机械产品水平的主要因素。
3．机械产品技术水平不高，达到80年代末、90年代初国际先进水平的仅占18%，达到80年代中期国际水平的占27%，其余产品均在80年代以前的水平线上。
从总体上看，机械工业技术开发能力和技术基础薄弱，发展后劲不足；技术来源主要依靠引进国外技术，对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化吸收仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。
（二）技术发展的总体目标
以数控机床、电力电子应用及自动化技术、大型农业机械和施工机械、轿车关键技术、环保装备五个方面作为重点，以发展和应用先进制造技术为手段，以高新技术和产品的产业化为突破口，以提高企业技术创新能力和竞争力为目标，提高企业技术创新水平。到2001年，提供1000种具有自主知识产权和较大市场需求潜力的产品。主要产品品种的40%达到90年代初国际水平，5%达到国际先进水平，90%的重点骨干企业产品标准接近或达到国际先进企业标准。
（三）技术发展的方向和重点
1．以数控机床为代表的基础机械
数控机床是先进制造业的基础机械，是最典型的多品种、小批量、高技术含量的机电一体化产品。目前世界数控机床年产量超过15万台，品种超过1500种。1997年我国数控机床产量已达9051台（占机床总产值20%以上），但由于国产数控机床不能满足市场需求，在国内市场上的占有率逐年下降，每年仍需大量进口数控机床，进口额度大幅度增加。1996年进口达13924台（价值12.46亿美元）。
目前我国数控机床技术发展中存在的主要问题是：
（1）产品成熟度差，可靠性不高
国外数控系统平均无故障时间（MTBF）在10000小时以上，国内自主开发的数控系统仅3000～5000小时；整机平均无故障工作时间国外达800小时以上，国内最好只有300小时。
（2）产品品种少，不能满足市场需求
国外数控机床品种已达到1500种，国内只有500多种,且性能水平低，高速、高效、高精度产品几乎没有。
（3）创新能力低，市场竞争力不强
生产数控机床的企业虽达百余家，但大多数都未能形成规模生产，企业效益差，创新能力低，制造成本高，产品市场竞争能力不强。
（4）数控机床行业的专业化零配件及部件的协作生产配套体系不健全，大多数企业都是“大而全、小而全”的结构模式。
近期我国在数控机床的发展方面，要采取跟踪高级型、发展普及型、扩大经济型，以普及型为主的策略，重点发展：
（1）经济适用、量大面广的产品
经济适用的普及型数控车床、加工中心、数控铣床。
（2）高速、高效和专用、成套数控机床
高速、高效数控车床及加工中心；高效数控锻压成套装备，其中包括，可自动换头冲压机床、复合式柔性冲压中心、四边折弯机等；大型精密模具数控成套装备，其中包括数控仿型铣床及龙门式数控铣床、智能化电加工机床等。
（3）数控机床专业化配套系统
新一代数控及伺服系统系列产品；数控机床高速主轴、电主轴电机系列产品；数控机床机械手、刀库及动力刀架系列产品；数控机床高速配套零部件及辅件系列产品；其中包括，高速滚珠丝杆、高速陶瓷轴承、高速防护装置等系列产品。
发展目标：
（1）扶植重点企业开发经济适用、量大面广的数控机床并形成批量生产，使这些企业产品的市场占有率有明显提高，成为名牌产品；
（2）发展数十种高速、高效、专用、成套数控机床系列新品种，以满足汽车、农机、航空、模具等行业的需求；
（3）数控机床关键配套产品：数控系统，满足国内数控机床50%的配套需求；高速主轴及电主轴年产达千套；机械手、刀库、动力刀架及数控机床高速配套零部件、辅件系列产品满足国内50%的配套需求。
2．电力电子应用及自动化技术
电力电子技术是集微电子、计算机和自动化技术于一体的综合技术，是节能节材的最佳技术之一。目前，国外电力电子技术已经发展到以IGBT为代表的第三代，并向智能电力电子时展，我国现在仍处于以晶闸管为代表的第二代。国内电力电子市场品种满足率仅35%，新产品市场基本上被国外产品占领。
现场总线智能仪表和总线式自动测试系统是集自动化技术、计算机技术和通信技术于一体的新一代自动化仪表系统，已成为世界范围自动化技术发展的热点，是当代工业自动化的主要标志。我国仍处于由模拟式仪表系统向数字式仪表系统过渡的模数混合式仪表系统阶段，水平落后10～15年，因此在低技术产品市场上还占有80%左右份额，但在高技术产品市场的占有率不到60%，新产品市场几乎全为国外产品占领。
因此，抓住当前时机在2～3年内以IGBT，现场总线智能仪表和自动测试系统为突破，攻克重点技术和产品，并实现产业化。这一领域重点发展：
（1）IGBT器件及其装置，大功率晶闸管及其装置
研制新一代双极晶体管IGBT、高品质大电流IGBT等大功率晶闸管制造技术，并开发变频调速装置、逆变开关电源、大容量整滤源等的工程应用。
（2）现场总线智能仪表
研制开发变送、执行、配套等类现场总线仪表。产品产业化技术开发、并开展示范工程的应用研究。
（3）自动测仪系统和设备
开发总线式自动测试系统的基础产品，形成适度规模，同时建立用于机电产品和社会公益事业的典型自动测试系统，做好示范和推广应用。
3.大型农业机械和施工机械
（1）农业机械
工业发达国家农机产品在不断采用新技术的基础上，正向高效、节能、保护农业环境方向发展。目前我国已能生产14大类、3000多个品种的农机产品，但是产品的综合技术水平仅相当于国外70年代水平。主要问题在于：
1）产品水平不高，品种不全综合技术经济指标落后，可靠性差，寿命短。以拖拉机为例，MTBF值国外可以达到330小时以上，而我国仅100余小时。品种上：大型缺，小型杂，不成系列。
2）产品生产达到经济规模的少，重复生产、小规模生产，难以保证质量。
农机领域重点发展：
1）促进农业生产产业化的大中型拖拉机及配套农具拖拉机平均无故障时间从110小时提高到300小时以上；
2）联合收割机联合收割机可靠性系数从0.5～0.7提高到0.9以上；
3）主要农产品加工机械（含烘干仓储机械）农村产业化和中西部地区脱贫致富需要的农产品深加工机械；
4）节水灌溉设备喷、滴灌设备将灌溉水的有效利用率由大水漫灌的40%提高到80%以上。
农机产品的使用可靠性及寿命指标普遍提高一倍以上，主要产品的技术标准与国际标准接轨。
（2）施工机械
施工机械是国民经济大型工程项目建设必须的关键设备。我国已初步具备16个大类，3100多个品种规格产品的生产能力，部分产品已开始进入国际市场。但与国民经济发展要求和国际先进水平相比较，差距还是很大。一是产品的综合技术水平不高，尤其是产品的质量、寿命、可靠性、安全舒适性等指标以及机电一体化等高新技术的应用与国外先进水平还有很大的差距；二是产品结构性短缺，成套服务能力差，远不能满足需要，如路面施工机械基本上还要靠进口；三是大部分企业生产规模小，制约着行业经济效益的进一步提高。
施工机械重点发展：
1）推土机、液压挖掘机、轮式装载机；
2）汽车起重机、大型叉车；
3）摊铺机、压路机；
4）无开挖式管道铺设机；
5）江河湖库清淤设备。
发展目标：
大型工程机械可靠性指标达到400小时，寿命指标达到10000小时。
4．轿车关键技术
我国汽车工业长期以卡车为主要产品，改革开放以后，轿车产品得到了快速发展。1998年轿车产量达到52万辆。
我国汽车工业存在的主要问题：
（1）重复建设严重，造成无序竞争，难以集中形成实力，发挥规模效益。
（2）自主开发能力薄弱，大多数企业“九五”期间仍偏重于对生产环节进行改造，包括多数中外合资的零部件企业对产品开发能力建设几乎没有投入。目前，国内对轿车产品尚不具备自主开发能力，机电一体化的高新技术零部件产品还必须引进技术。
近期轿车重点发展：
（1）经济型轿车
以轿车车身为突破口，利用技贸结合、与国外公司合作等方式，先抓车身联合研制，并建立经济型轿车的公用设计数据库，与CAS、CAD、CAE、CAM等技术结合，形成我国汽车工业在经济型轿车方面的自主开发能力。
（2）轿车动力总成
消化吸收引进技术，与国外有实力的企业进行合资、合作、联合开发，在国产汽油机上普及电控燃油喷射技术（EMS），并研究开发缸内直喷（GDI）技术，开发应用电控机械变速器（AMT）技术。
（3）轿车关键零部件
以机电一体化汽车电子部件为突破口，从引进技术、合资入手，在保证高起点、大批量、专业化生产的同时，要集中力量抓紧下一代新产品的研制开发和应用，重点是电控防抱死制动系统（ABS）、安全气囊（AirBag）、高效稳定的汽车尾气三元催化转换器，并达到与整车同步或超前发展。
（4）高附加值专用汽车和客车
重点开发各类高性能专用底盘。对专用汽车以低底盘车辆和沙漠越野车辆为主；客车以低地板城市客车为主，要求具有良好的动力性、操纵性、舒适性和低污染。
5．环保装备
环保产业是防治环境污染、改善生态环境、促进资源优化配置、支持资源综合利用的支柱产业。全世界环保机械的年销售额约2000亿美元，集中于美国、欧州、日本等经济发达国家。我国环保机械行业基础弱、起步晚，年产值仅100多亿人民币。随着各方面对环境保护的日益重视，可持续发展战略的实施，市场需求不断增长，环保机械将成为机械工业新的经济增长点。
环保机械行业主要差距在于：
（1）产品结构不合理，品种少
初级产品所占比重较大，具有当代水平的机电一体化产品少，急需的大型成套设备不能满足现实市场需求。在目前3000多种环保机械产品中，约有五分之一的产品由于性能、可靠性、适用性、结构设计等原因，应该限制生产或限期淘汰。大型烟气脱硫、脱氮成套设备、大型城市污水处理厂成套设备、大型城市垃圾处理厂成套设备目前主要依赖进口，高浓度有机废水、难降解工业废水处理
技术及设备发展缓慢。
（2）产品质量、技术水平比国际先进水平落后20年
相当多的产品没有行业或国家标准，产品规格型号、基本性能参数不统一，质量检测无依据。
（3）生产企业规模小、开发能力薄弱
规模小、装备条件差、检测手段不全的中小企业占全行业企业总数的78%。年产值在3000万元以上的企业仅占全行业的3.2%，并且主要集中在电除尘器、袋式除尘器等少数几种产品生产领域。
近期环保机械重点发展：
（1）烟气脱硫设备
循环流化床锅炉及炉内脱硫脱硝技术（CFPBC、PFBC技术）、大型整体煤气化燃气蒸汽联合循环技术及装备（IGCC技术）。
（2）城市污水处理成套设备
活性污泥法、氧化沟法、移动曝气法为主体的城市污水处理成套设备，以日处理10～25万吨污水处理厂为目标，提供污水处理成套设备、污泥利用和处置成套设备、控制和监测系统。
（3）城市固体垃圾处理和综合利用装备
城市生活垃圾分类、焚烧、堆肥技术及装备，以日处理100吨、300吨处理厂为目标，提供垃圾处理成套装备。
（4）环境监测仪器
便携式多功能多参数水质监测仪、12种总量控制的污染物监测仪、大气环境污染监测仪器和系统以及水处理过程自动控制系统等。提高产品档次、水平、可靠性和精度。
主要目标：
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1、机械加工精度的含义及内容
加工精度是指零件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值与理想值相符合的程度,而它们之间的偏离程度则称为加工误差。加工精度在数值上通过加工误差的大小来表示。零件的几何参数包括几何形状、尺寸和相互位置三个方面,故加工精度包括:(1)尺寸精度。尺寸精度用来限制加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的范围。(2)几何形状精度。几何形状精度用来限制加工表面宏观几何形状误差,如圆度、圆柱度、平面度、直线度等。(3)相互位置精度。相互位置精度用来限制加工表面与其基准间的相互位置误差,如平行度、垂直度、同轴度、位置度零件各差来表示的要求和允许用专门的符明。
在相同中的各种因对准确和完足产品的工加工方法,的生产条件下所加工出来的一批零件,由于加工素的影响,其尺寸、形状和表面相互位置不会绝全一致,总是存在一定的加工误差。同时,从满作要求的公差范围的前提下,要采取合理的经济以提高机械加工的生产率和经济性。
2、影响加工精度的原始误差
机械加工中,多方面的因素都对工艺系统产生影响,从而造成各种各样的原始误差。这些原始误差,一部分与工艺系统本身的结构状态有关,一部分与切削过程有关。按照这些误差的性质可归纳为以下四个方面:(1)工艺系统的几何误差。工艺系统的几何误差包括加工方法的原理误差,机床的几何误差、调整误差,刀具和夹具的制造误差,工件的装夹误差以及工艺系统磨损所引起的误差。(2)工艺系统受力变形所引起的误差。(3)工艺系统热变形所引起的误差。(4)工件的残余应力引起的误差。
3、机械加工误差的分类
(1)系统误差与随机误差。从误差是否被人们掌握来分,误差可分为系统误差和随机误差(又称偶然误差)。凡是误差的大小和方向均已被掌握的,则为系统误差。系统误差又分为常值系统误差和变值系统误差。常值系统误差的数值是不变的。如机床、夹具、刀具和量具的制造误差都是常值误差。变值系统误差是误差的大小和方向按一定规律变化,可按线性变化,也可按非线性变化。如刀具在正常磨损时,其磨损值与时间成线性正比关系,它是线性变值系统误差;而刀具受热伸长,其伸长量和时间就是非线性变值系统误差。凡是没有被掌握误差规律的,则为随机误差。
(2)静态误差、切削状态误差与动态误差。从误差是否与切削状态有关来分,可分为静态误差与切削状态误差。工艺系统在不切削状态下所出现的误差,通常称为静态误差,如机床的几何精度和传动精度等。工艺系统在切削状态下所出现的误差,通常称为切削状态误差,如机房;在切削时的受力变形和受热变形等。工艺系统在有振动的状态下所出现的误差,称为动态误差。
二、工艺系统的几何误差
1、加工原理误差
加工原理误差是由于采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工所产生的误差。通常,为了获得规定的加工表面,刀具和工件之间必须实现准确的成形运动,机械加工中称为加工原理。理论上应采用理想的加工原理和完全准确的成形运动以获得精确的零件表面。但在实践中,完全精确的加工原理常常很难实现,有时加工效率很低;有时会使机床或刀具的结构极为复杂,制造困难;有时由于结构环节多,造成机床传动中的误差增加,或使机床刚度和制造精度很难保证。因此,采用近似的加工原理以获得较高的加工精度是保证加工质量和提高生产率以及经济性的有效工艺措施。
例如,齿轮滚齿加工用的滚刀有两种原理误差,一是近似造型原理误差,即由于制造上的困难,采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆;二是由于滚刀刀刃数有限,所切出的齿形实际上是一条折线而不是光滑的渐开线,但由此造成的齿形误差远比由滚刀制造和刃磨误差引起的齿形误差小得多,故忽略不计。又如模数铣刀成形铣削齿轮,模数相同而齿数不同的齿轮,齿形参数是不同的。理论上,同一模数,不同齿数的齿轮就要用相应的一把齿形刀具加工。实际上,为精简刀具数量,常用一把模数铣刀加工某一齿数范围的齿轮,也采用了近似刀刃轮廓。
2、机床的几何误差
(1)主轴回转运动误差的概念。机床主轴的回转精度,对工件的加工精度有直接影响。所谓主轴的回转精度是指主轴的实际回转轴线相对其平均回转轴线的漂移。
瞬时速度为零。实际上,由于主轴部件在加工、装配过程中的各种误差和回转时的受力、受热等因素,使主轴在每一瞬时回转轴心线的空间位置处于变动状态,造成轴线漂移,也就是存在着回转误差。超级秘书网
主轴的回转误差可分为三种基本情况:轴向窜动——瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向的轴向运动,如图l(a)所示。径向跳动——瞬时回转轴线始终平行于平均回转轴线方向的径向运动,如图l(b)所示。角度摆动——瞬时回转轴线与平均回转轴线成一倾斜角度,交点位置固定不变的。
(a)轴向窜动;(b)径向跳动;(c)角度摆动动,如图1(c)所示。角度摆动主要影响工件的形状精度,车外圆时,会产生锥形;镗孔时,将使孔呈椭圆形。实际上,主轴工作时,其回转运动误差常常是以上三种基本形式的合成运动造成的。
(2)主轴回转运动误差的影响因素。影响主轴回转精度的主要因素是主轴轴颈的误差、轴承的误差、轴承的间隙、与轴承配合零件的误差及主轴系统的径向不等刚度和热变形等。主轴采用滑动轴承时,主轴轴颈和轴承孔的圆度误差和波度对主轴回转精度有直接影响,但对不同类型的机床其影响的因素也各不相同。
参考文献:
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20世纪90年代初，随着CIMS技术的大力推广应用，包括有CIMS实验工程中心和7个开放实验室的研究环境已建成。在全国范围内，部署了CIMS的若干研究项目，诸如CIMS软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略，CIMS总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果，获得不同程度的进展。但因大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD和管理信息系统，底层基础自动化还十分薄弱，数控机床由于编程复杂，还没有真正发挥作用。因此，与工业发达国家相比，我国的制造业仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
目前，我国已加入WTO，机械制造业面临着巨大的挑战与新的机遇。因此，我国机械制造业不能单纯的沿着20世纪凸轮及其机构为基础采用专用机床、专用夹具、专用刀具组成的流水式生产线——刚性自动化发展。而是要全面拓展，面向五化发展，即全球化、网络化、虚拟化、自动化、绿色化。
二、机械制造技术的特点
做好基础自动化的工作仍是我国制造企业一项十分紧迫而艰巨的任务。但加工中心无论是数量还是利用率都很低。可编程控制器的使用并不普及，工业机器人的应用还很有限。因此，我们要立足于我国的实际情况，在看到国际上制造业发展趋势的同时扎扎实实地做好基础工作。
1.机械制造技术是一个系统工程
先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
2.机械制造技术是一个综合性技术
先进制造技术应用的目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。因此，它并不限于制造过程本身，它涉及产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。以便提高制造业的综合经济效益和社会效益。
3.机械制造技术是市场竞争要素的统一体
市场竞争的核心是如何提高生产率。随着市场全球化的进一步发展，20世纪80年代以后，制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来，使三者达到了统一。
4.机械制造技术是一个世界性技术
20世纪80年代以来，随着全球市场的形成，发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场，倾销产品，输出资本，使得市场竞争变得越来越激烈，为适应这种激烈的市场竞争，一个国家的先进制造技术应具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。同时，机械制造技术是面向21世纪的技术，应与现代高新技术相结合，应是有明确范畴的新的技术领域。
三、我国机械制造技术的发展方向
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了过去制造技术中的有效要素，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。
20世纪80年代，随着扫描显微镜的发明和使用，人类认识世界和改造世界的能力进入纳米尺度，纳米技术是指实现纳米级精度，是一种在纳米尺度上研究原子和分子结构，物质特性及相互作用与运动，并运用这种技术为人类服务的高新技术，纳米技术对制造业产生了很大的影响，其应用范围将非常广泛，包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米装配技术和纳米测量技术等。
超精密加工的加工精度在2000年已达到纳米级，在21世纪初开发的分子束生长技术、离子注入技术和材料合成、扫描隧道工程（STE）可使加工精度达到0.0003～0.0001μm，现在精密工程正向其终极目标——原子级精度的加工逼近，也就是说，可以做到移动原子级别的加工。
现代机械制造技术的发展主要表现在两个方向上：一是精密工程技术，以超精密加工的前沿部分、微细加工、纳米技术为代表，将进入微型机械电子技术和微型机器人的时代；二是机械制造的高度自动化，以CIMS和敏捷制造等的进一步发展为代表。
1.精密成形技术成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等。精密成形技术包括：精密铸造（湿膜精密成形铸造、刚型精密成形铸造、高精度造芯）、精密锻压（冷湿精密成形、精密冲裁）、精密热塑性成形、精密焊接与切割等。
2.无切削液加工无切削液加工的主要应用领域是机械加工行业，无切削液加工简化了工艺、减少了成本并消除了冷却液带来的一系列问题，如废液排放和回收等等。
3.快速成形技术快速原型零件制造技术（RPM），其设计突破了传统加工技术所采用的材料去除的原则，而采用添加、累积的原理。其代表性技术有分层实体制造（LOM），熔化沉积制造（FDM）等等。
由于以上工艺和技术不仅减少了原材料和能源的耗用量或缩短了开发周期、减少了成本，而且有些工艺的改进对环境起到保护作用，因此被称为绿色制造工艺。绿色制造是人类社会可持续发展在制造业中的体现。这一切除了工艺革新外，还必须依靠信息技术，通过计算机的模拟、仿真，才能实现。
四、结论
现代制造技术是现代技术和工业创新的集成，是国家制造业的水平的主要标志，也是国家工业的基础和支柱。随着社会的发展，人们对产品的要求也发生了很大变化，要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求，就必须采用先进的机械制造技术。因此，我们应抓住机遇，了解我国机械制造技术的发展现状，把握现代机械制造技术的发展趋势，使我国现代制造业与世界发达国家站在同一起跑线上。
【摘要】机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。本文对我国机械制造技术的现状及技术特点进行分析，并简述了21世纪机械制造技术的发展方向。
【关键词】机械制造技术特点发展方向
参考文献：
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1.2原理
在机械制造中，数控技术属于一种高新技术，而这种技术的应用也是对计算机技术、精密测算、自动控制等综合使用的重要体现。从结构方面而言，数控技术的主要构成部分是现代数控系统，而要想利用这种系统对不同的机械设备进行控制，论机械制造中数控技术应用孙响英双峰县职业中专417700需要依靠存储程序来实现。现代数控系统（CNC系统）作为构成数控技术的主要部分，该系统主要包括CNC装置、输入和输出装置、速度控制单元及软件等多个部分，而其中最为重要的部分是CNC装置。CNC系统中的CNC装置属于一种特殊的电子计算机，这种装置的使用是为了利用硬件对软件的运行进行合理的控制，以便保证软件的运行效果。在机械制造中，数控技术的应用原理是将机床加工信息输入到CNC系统中，再经由电子计算机输出到驱动电路。另外，在数控技术的应用过程中，机械制造人员需要对该过程进行实时控制，以便保证对机械制造过程的控制能够更加精准，机械制造的质量和效率能够得到有效的提升。
2数控技术在机械制造中的应用
随着科学技术的不断创新，以及机械市场的激烈化发展，数控技术在生活中各个行业也得到了更为广泛的应用，而这主要体现在以下几个行业中的应用。
2.1机械设备
在机械制造中，机械设备是基础条件，但其所起的作用却极为重要。数控技术在机械制造中的应用可以使机床加工得到更好地控制，而数控机床的应用是指利用数字化方式对机械零件加工工艺的各种信息进行处理，并以代码的方式对机械制造过程进行管理，以便确保机械制造过程能够真正实现机电一体化管理。在机械制造中，数控技术的应用是利用计算机对机床进行控制，以使机械制造的精度和效率能够得到有效提升，并真正实现自动化操作。利用数控技术对机床进行控制的优势在于零件加工过程比较简便，不像传统操作方式那样复杂，制造人员只要将零件加工信息输入到存储程序中，就可以实现自动化操作。由此可以看出，数控技术在机械制造中的应用，不仅能够提高机械制造的质量及设备的运行效率，也能够对机械制造过程进行合理的简化，而这对增强机械设备的可控性有很大帮助。
2.2工业生产
市场竞争的激烈化发展也现代工业生产增加了很大的难度，而对工业生产而言，数控技术的应用可以使机械设备完成机械操作人员在恶劣工作环境下无法完成的任务。同时，数控技术在工业生产中的应用不仅能够提升机械设备的运行效率，也能够提高工业产品的生产质量。比如汽车零件的生产由数控机械进行控制，可以有效的提高汽车零件生产的质量。汽车齿轮需要依据设计的图纸及实验所得的数据进行生产，利用数控技术控制汽车齿轮的生产，可以提高汽车齿轮的契合度，也能够提升数控机械生产汽车齿轮的精准度。在工业生产中，数控技术包含的控制单元是由计算机构成，而将工业生产程序输入数控技术包含的现代数控系统中，并利用计算机将指令输送给驱动单元，及时检测指令输出情况，以便保证工业生产的质量和效率。假如在数控技术应用中，操作人员存在错误操作，传感装置会及时将信息反馈给控制单元，从而确保控制单元能够及时的采取保护措施。一般情况下，执行控制单元保护措施的结构主要是由机械原件和伺服系统构成。此外，在工业生产中，数控技术的使用不仅能够减轻机械操作人员的工作压力，也能够提高工业产品的生产质量和效率，这对提升工业生产安全性有很大帮助。比如，在汽车零部件生产中，高速电主轴的HVM800型卧式加工中心的转速最高可达到24000r/min，而工作台在不到1s行程就可以达到1m，这不仅提高了汽车零部件生产的效率，也在一定程度上增加了汽车制造企业所获得的经济利益。
2.3煤矿机械
煤矿开采必须使用的设备是采煤机，而当前煤矿开采所使用的采煤机的改良速度比较快，且具备品种多、批量小等特点，这也代表着采煤机生产技术比较简单，往往是采用焊件生产。在煤矿机械的焊件下料中，传统机械制造技术很难得到煤矿机械制造要求，而如今所使用的数控气割技术是利用龙骨板程序进行采煤机焊件下料，这可以有效的提高采煤机焊件下料的安全性。
