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(1)切料切料是将卷料分切成工装所需要的尺寸,以便最合理利用材料。(2)预处理清除金属表面污染物,如油类,蜡,脂类和其它有机物,以及锈,氧化物,污垢,污染性粒子等无机物。不同的污染物通常需采用不同的清洗剂来处理。油类,蜡,脂类和其它有机物通常采用氯化烃气态/碱洗以皂化脂肪酸酯/用含有阴离子或非离子的浸润剂、除垢剂、“助洗剂(”如硅酸钠,它呈碱性,起缓冲作用)和螯合剂(软化水)的乳化液清洗;轻有机物污染通常采用用含有阳离子浸润剂和磷酸盐“助洗剂”的酸性乳化液清洗;有机物和微粒则采用碱性、中性、酸性的阳极或阴极电解清洗;锈,氧化物和无机污染物采用中性乳化液清洗/酸性水溶液清洗来溶解不溶性的污染物(3)光刻胶涂履光刻胶涂履是指在金属表面涂盖一层感光油墨,其方法有多种,如离心涂覆、浸涂、网印、帘幕、滚涂等,目前通常采用滚涂的方法,效率高,质量好。光刻胶包括正性湿膜,负性湿膜,正性干膜,负性干膜。最常用的是负性湿膜,具有价格低廉,精密度高等优点。(4)曝光曝光是指将金属工件放置于两层菲林中,利用抽真空把之夹紧,经过UV光照射曝光,使照射过的光刻胶发生交联聚合反应,膜硬化而不被显影液影响,从而实现精密图形转移至金属板上。(5)显影显影是指通过浸涤或涂喷特定显影剂,把未曝光部分光刻胶溶解,剩下塑化部份。(6)蚀刻金属板放入蚀刻机中,通过一定压力,浓度,温度等方式对金属进行局部快速蚀刻,以获取需要图形。(7)去膜蚀刻完毕,使用强碱去除感光胶,使用工件表面清洁。(8)检验将工件进行分离并依据检验标准检验出货,变到成品。3光化蚀刻的影响因素对于FeCl3蚀刻液(1)蚀刻速度随时间的变化由实验可知,蚀刻时间小于60s时,蚀刻速度随蚀刻时间的增加迅速减小;而蚀刻时间超过60s之后,随着蚀刻时间的继续增加,蚀刻速度下降的,趋势非常缓慢。这是因为Cu在FeC1
2溶液中的蚀刻
机制是扩散控制机制,包括Fe3+从溶液中通过扩散层向Cu表面的扩散和蚀刻产物从蚀刻表面向溶液中的扩散。在蚀刻进行前,Cu表面没有CuCl钝化膜。随着蚀刻的进行,表面的钝化膜开始形成,并在很短的时间(60s)内在局部形成并覆盖整个表面。因此,当蚀刻时间在60s内,随蚀刻时间加长,蚀刻速度急剧下降,蚀刻速度主要由Fe3+向蚀刻表面的扩散控制。而蚀刻时间超过60s之后,Cu表面钝化膜已经完整形成,蚀刻速度主要由Fe3+通过钝化膜的扩散控制,同时也伴随钝化膜的增厚,蚀刻速度下降的趋势大为减缓。(2)FeCl3蚀刻液密度(比重)的影响FeCl3蚀刻液的密度(比重)也是影响其蚀刻速度的主要参数之一。一开始随着蚀刻液密度的上升,蚀刻速度也逐渐加快;当密度达到约1.2g/cm3时,蚀刻速度达到最大值;蚀刻液密度继续增大时,蚀刻速度又逐渐下降。因此,在操作过程中要严格控制蚀刻液的密度(比重)。(3)蚀刻速度随溶铜量的变化FeC13蚀刻液中,由于铜的不断溶解,溶液蚀刻能力将有下降。当蚀刻液溶铜量低于20g/L时,溶液蚀刻速度处于一个稳定的高水平;溶铜量超过20g/L,蚀刻速度开始下降;当蚀刻液中溶铜量达到60g/L,蚀刻速度又趋于一个稳定的低水平,相当于高水平的50%左右。(4)HCl的加入量对蚀刻速度的影响加入的HCl的作用与所蚀刻的金属材料的不同相关。例如,当蚀刻304不锈钢时,HCl的加入降低了蚀刻速率,这是因为在金属表面生成了扩散阻挡层。因此,必须仔细控制HCl的加入量。而当蚀刻Cu时,研究结果表明,HCl的加入量对蚀刻速率的影响不明显。因此,当蚀刻不同材料时,必须对其中HCl的加入量各自考虑。(5)氯化物添加量对蚀刻速度的影响添加KClNaCl对蚀刻速度有较大的影响。随着蚀刻液中KCl的添加,蚀刻速度明显升高,溶液中KCl的添加量达到0.4~0.6mol时(500mL蚀刻液),蚀刻速度达到最大值,与未添加KCl比较,蚀刻速度提高了25%左右;之后,随KCl的添加量增加蚀刻速度开始下降。而添加NaCl具有不同的影响,蚀刻速度随添加量增加而下降,当添加量达到0.6mo(l500mL蚀刻液)以后,蚀刻速度趋于稳定,蚀刻速度大约为未添加NaCI时的80%。由此可见,阳离子对于FeCl3蚀刻液的蚀刻速度也具有不同的效果。
3光化学蚀刻质量的控制
3.1侧蚀
影响侧蚀的主要因素:(1)蚀刻方式:浸泡或鼓泡式蚀刻侧蚀严重,喷淋和溅射式较轻微。(2)蚀刻速度:蚀刻速度慢会造成严重的侧蚀。(3)蚀刻液的密度:蚀刻液的密度越高,蚀刻速度越慢。
3.2基材绝缘电阻
蚀刻后,溶液残留在基材上会使导线间的绝缘电阻降低。对于酸性CuCl2蚀刻液,蚀刻后基材表面可能残留铜和亚铜的盐类,它们都不溶于水。去除方法为用5~10%的HCl漂洗,然后水洗,或采用机械刷洗方法。对于碱性CuCl2蚀刻液,产生的原因主要是蚀刻后水洗不及时、彻底。对于FeCl3蚀刻液,基材表面会吸附和残留FeCl3的络合盐,在水洗时发生水解,经干燥形成氧化铁复盐。去除方法为用5~10%的盐酸或草酸漂洗,然后水洗。
3.3抗蚀层耐蚀性
抗蚀层不耐蚀刻液的原因是干燥不够或固化不彻底。干膜耐酸性蚀刻液的能力很强,一般不会出现被破坏的现象。但是,如果铜基底清洁处理不良、干膜结合力差,也会出现局部破坏。当碱性蚀刻液的pH值大于8.5时,干膜可能出现脱落现象。聚乙烯醇抗蚀层主要用于FeCl3蚀刻液。当其固化不彻底或蚀刻液的盐酸含量较高时可能被破坏。若其用于酸性CuCl2蚀刻液,如果其分子量较低,热聚合温度低,也可能脱胶。4.4蚀刻系数要增大蚀刻系数,可以采用以下方法:(1)用喷射或溅射蚀刻方式,增大垂直方向的蚀刻作用力,提高垂直蚀刻速度。(2)利用分阶段蚀刻的方法或在蚀刻液中加入侧蚀保护添加剂,尽量减小侧蚀。
4光化学蚀刻液再生
4.1FeCl3蚀刻液的再生
(1)Cl2再生法2FeCl2+Cl22FeCl3(2)NaClO3再生法6FeCl2+NaClO3+6HCl6FeCl3+NaCl+3H2O(3)臭氧再生法2FeCl2+2HCl+O32FeCl3+H2O+O2(4)电解再生法
4.2酸性CuCl2蚀刻液的再生
关键词:玻璃钢面板;制造工艺;复合型材料;建筑行业;优越性;先进性
近年来,随着我国市场经济快速发展,工艺水平不断提升,材料工程技术日益成熟,玻璃钢面板应用变得越来越广泛。玻璃钢作为一种新型的复合材料,其被广泛应用于各行领域,例如玻璃钢面板材料被广泛应用于家电制造、船舶制造、汽车、制造零件以及玻璃纤维增强塑料等方面。近年来,国家加强了金属消耗管理和控制,很多材料消耗考虑到节约问题,发明新型节能材料势在必行。本文针对玻璃钢面板制造工艺进行研究,比较性地分析了玻璃钢面板的优越性和先进性,探讨了玻璃钢面板新技术的发展趋势。
1玻璃钢面板工艺简介
玻璃钢(FRP)即通常所说的纤维强化塑料,指的是环氧树脂、增强不饱和聚酯、酚醛树脂基体。玻璃钢主要以玻璃纤维或者制品作为增强材料的增强塑料。玻璃钢具有质轻、坚硬、不导电、机械性能较高、耐腐蚀等特性,其能够替代钢材制造机械零件。近年来,玻璃钢技术发展日益成熟,作为塑料基的增强材料,玻璃纤维已经扩大到了很多方面。各种类型的纤维材料制成增强塑料,导致了增强塑料的类型逐渐增多,而玻璃钢材料逐渐成为了新型增强塑料的一部分。随着人们对于环境卫生要求越来越高,新型材料的安全性、环保性、节能性等均被很多制造企业所看重,而玻璃钢面板很好地满足了这些条件。
2玻璃钢面板的优越性比较研究概述
玻璃钢面板被广泛应用于各行各业,而且其优越性比较突出,下面将针对电器市场上的玻璃钢面板和不锈钢面板的燃气灶性能进行比较,分析出玻璃面板的优越性。
2.1材质比较
不锈钢属于耐空气、水以及蒸汽等弱腐蚀介质和酸碱盐侵蚀的化学腐蚀钢材。不锈钢经过多年使用之后还可能保持原来的模样,其耐用程度很高,但是钢材的消耗相当大,不锈钢的燃气灶所有器件均需要金属,甚至螺丝钉都需要钢材。玻璃钢面板属于一种预应力玻璃,为了提升玻璃钢的强度,通常会采用化学方法和物理方法来挤压玻璃,玻璃承受外力之前要抵消表层应力,进而提升玻璃钢的承载能力。玻璃钢面板的材质主要是由硅元素构成的,其元素储量在地球上非常庞大,因此材料易取、方便生产。
2.2安全性比较
不锈钢的燃气灶在工作的时候,其灶头温度相当高,而且燃气灶不锈钢面板的隔热问题经过特殊处理得以解决。因此即使燃气灶工作时间相当长,面板的温度也仍然如常温一样。玻璃钢面的燃气灶出现过爆炸事件,因此很多用户非常担心玻璃钢面板的安全性。玻璃钢面板本身不具备爆炸条件,但是用户在使用过程中操作不当则很容易引起爆炸。值得注意的是,玻璃钢燃气灶必须定期清理灶圈杂质,避免出现火孔堵塞问题,平日做好玻璃钢面板的清理和养护工作,如此便可有效预防玻璃钢燃气灶爆炸。
2.3清洁性能比较
不锈钢面板清洁上可以使用抹布和清洁剂进行清洗便可直接去除油污,但是抹布擦拭之后不锈钢面板很可能留下水渍,影响不锈钢面板的美观程度。玻璃钢面板的清洁和不锈钢的清洁方法一样,但是即使清理过程中遗留水渍也不会影响面板的美观度,而且玻璃钢面板在清洁上较之不锈钢面板的清洁更加容易简单且不影响美观。综上所述,不锈钢面板和玻璃钢面板在燃气灶中的应用各自具有其独特的优势,因此在进行选择的时候要根据实际情况选择材质。玻璃钢面板的应用变得越来越广泛,其优越性体现在很多方面,而且在不同的行业领域应用不一样,本次仅针对燃气灶应用优越性方面进行二者比较,由于篇幅关系其他领域应用不做赘述。
3玻璃钢面板制造工艺流程以及技术
玻璃钢面板制造生产的时候,具有完整的生产工艺流程:模具清理玻璃纤维制品裁剪抛光涂刷脱模剂配料涂刷胶衣层铺层检查检验以及测试。其中模具清理作为玻璃钢面板制作的工艺准备阶段,尺寸检查和表面加工必须在该阶段完成。尺寸检验的时候应将误差控制在5%之内,模具的结构形成形状必须要符合图纸要求;表面加工主要是针对模具平面加工,确保成品玻璃钢面板经过模具糊制完成之后表面能够光洁、平整。玻璃纤维制品裁剪时,需要开展裁剪前检查,确保玻璃纤维制品必须要无褶皱、无缺陷、无潮湿、无变霉等情况,裁剪必须要按照规定的布纹方向进行,且裁剪的尺寸要与设计保障一致。抛光涂刷脱模剂操作在玻璃钢面板制作的时候必不可少,通过抛光可以使得表面变得光洁,而涂刷脱模剂则为后期工件脱模打基础。配料要求玻璃钢面板制作时必须按照手糊工艺操作规程,应使用厂家提供的原料进行配比,配料过程中应注意配料的温度适中,配方配料要满足要求。胶衣层涂刷过程中应限制涂刷的厚度,涂刷必须要保障涂料均匀,胶衣层的厚度为250~500g/m2。铺层操作时,要求玻璃纤维不能够出现变霉、弯曲变形、褶皱、潮湿等缺陷,否则不能够进行转序;铺层操作时要严格控制树脂用量,确保涂敷均匀。检验检查以及测试作为玻璃钢面板制作的最后流程,那么在进行检查的时候必须要开展固化情况检查、糊制作业完成之后检查,并完成成品检验以及热性能测试等操作。
4玻璃钢面板制造新技术展望
随着科学技术的发展,新型技术在工业生产中迎来了极大的挑战和机遇。我国面板厂商的生产能力随着市场份额的增加,其生产量、销售量也在逐渐增加。虽然玻璃钢面板行业也呈现出增长态势,但是和世界其他玻璃钢面板生产企业来比,还仍然属于初级起步阶段。经过多年的发展,我国玻璃钢板面在电器行业、汽车行业、建筑行业以及手机行业的应用比较广泛。玻璃钢面板在电器行业中的应用分为彩晶玻璃面板和钢化玻璃面板两种形式,彩晶玻璃面板是最近几年出来的新型材料,其在家电配件行业应用率还较低,很多还是应用的白板玻璃面板,而钢化玻璃则更多被应用于黑白家电玻璃配件。钢化玻璃在汽车行业的应用也相当广泛,20世纪50年代将玻璃钢应用于企业制造,其主要作为车用的潜在材料。经过长时间的发展,20世纪80年代实现了玻璃钢汽车零部件的批量制造和研制,其已经成为了车用材料之一,涵盖了GMT、SMC、手糊等工艺,这些工艺选择较为灵活且投资少、工艺门槛低,被国内汽车生产商逐步掌握。
5结语
随着玻璃钢面板制造工艺日益成熟,其在国内的应用变得越来越广泛,玻璃钢面板材料作为一种新型的复合材料,符合环保和节能要求,因此玻璃钢面板的发展潜力巨大。本文针对玻璃钢面板制造工艺相关问题进行研究,从基础认识到工艺施工进行详细介绍,希望能够为广大读者提供玻璃钢面板制造与发展相关研究交流。
作者:马伟 单位:中车四方车辆有限公司
参考文献
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关键词:磁性液体;应用;制造;超声波
CharacterandApplicationsofMagnetsLiquids
Abstract:Inthispaper,theapplicationsandcharacteristicofmagnetsliquidisalsogiven.
Keywords:magnetsliquids;applications;manufacture;ultrasonicwave
1引言
磁性液体最初是1965年美国宇航局为了解决太空服头盔转动密封的技术难题而率先研制成功的。宇航员进入太空所穿宇航服的一个关键部位--颈部,必须用液体磁性材料制作。颈部是宇航帽与宇航服连接之处,既要让宇航员的头部能够自由转动,又要密封度高。如果密封不够,宇航服里的氧气泄漏,宇航员生命受到威胁。这个连接部位,若用固体物质显然太硬,而一般液体物质密度不够,惟有液体的纳米磁性材料符合要求。
所谓磁性液体(MagneticLiquids),并非是指液态的磁性材料(物质处于液态的温度都高于其居里温度,所以目前还没有液态的磁性材料),而是把用表面活性剂处理过的纳米级超细磁性微粒高度分散于基液中形成的一种均匀胶体溶液。该溶液在重力和磁场作用下也不会出现凝聚和沉淀现象,具有固体的磁性和液体的流动性,因此具有许多独特的性质,在电子、仪表、机械、化工、环境、医疗等行业领域都具有独特而广泛的应用。根据用途不同,可以选用不同基液的产品。
2磁性液体的分类
磁性液体按材料、超微粒的制作、分散方法等不同,分为以下几类:
(1)铁氧体型磁性液体主要以金属氧化物作为磁性微粒,以水、碳氢化合物、矿物油、精制油、二酯基液、透平油氟醚油等为基液。
(2)金属型磁性液体以金属或合金作为微粒,按基液的不同分为非导体型和导体型。非导体型金属磁液一般以甲苯或煤油为基液,导体型则以非磁性金属膜(或合金膜)去覆盖磁性金属微粒。
(3)复合型磁性液体他是以普通磁性液体和非磁性微粒复合形成的一种新型磁性液体。
3磁性液体的性质
由于磁性液体同时具有磁性和流动性,因此具有许多独特的磁学、流体力学、光学和声学特性。
磁性液体表现为超顺磁性,本征矫顽力为0,没有剩磁;在外磁场下,磁性液体被磁化,满足修正的伯努利方程。与常规伯努利方程相比,添加了一项磁性能,使磁性液体具有其他流体所没有的、与磁性相关联的新性质:例如磁性液体的表观密度随外磁场强度的增加而增大。
当光通过稀释的磁性液体时,会产生光的双折射效应与双向色性现象。当磁性液体被磁化时,使相对于磁场方向具有光的各向异性,偏振光的电矢量平行于外磁场方向比垂直于外磁场方向吸收更多,具有更高的折射率。磁场有关,呈各向异性;磁性液体在交变场中具有磁导率频散、磁粘滞性等现象。
4磁性液体的制作方法
(1)获得磁性液体的基本条件
①颗粒尺寸应小于某一临界尺寸,该临界尺寸在10nm以下。
②颗粒在溶剂中应达到一定的表面活性化要求,从而即使在范德瓦尔斯等各种能量的作用下,也不发生凝聚。
(2)磁性液体的制作工艺
以磁性氧化物超微粒子的制作工艺为例
磁性氧化物化学稳定,容易制成粉末,用途广泛。磁性液体用氧化物的粒径绝大多数应分布在10nm以下。一般是以磁铁矿等铁氧体氧化物为主体,由金属盐类水溶液通过共沉淀法制成纳米级超微粒。以磁铁矿(Fe2O3·2Fe3O4)为例,就是在Fe2+和Fe3+的浓度比为1∶2的铁盐溶液中加入碱溶液,例如NaOH溶液,使其析出Fe2O3·2Fe3O4。在反应过程中,通过调整溶液温度、铁盐浓度、碱的中和过剩量、反应时间等,可以对颗粒尺寸进行控制。
此外,下述方法也可获得氧化物超微颗粒:
①将固相反应得到的铁氧体在含有表面活性剂的油中进行长时间的球磨。
②使铁氧体构成金属的醇盐,并把他溶于乙醇等溶剂中,加水分解获得。
③利用等离子体、弧光等使金属蒸发,在含有适量氧的稀薄气体中凝聚获得
5磁性液体的应用
(1)磁性液体原被称为“磁流体”,也有称为“磁液”的。磁性液体应用最广泛的是磁性密封技术,尤其在要求真空、防尘、或封气体等特殊环境中的动态密封最为适用。在高保真扬声器、电机阻尼、磁性传感器等方面磁性液体均具有独特的应用。
磁性液体密封原理磁性液体旋转轴动密封是一种非接触式密封(即动件和静件没有直接接触),其工作原理是:由环状永磁体,导磁极靴和导磁转轴构成闭合磁路,利用永磁体中的磁能,在转轴与极靴极齿顶端的齿形间隙中产生强弱相间的非均匀磁场,将磁性液体紧紧吸住,形成磁性液体“O”型密封环,把间隙堵死,从而达到密封的目的。如图1和图2所示。
主要特点:
①无磨损,因为磁性液体具有液体的性质,并且由于基液具有性,所以还可起作用。
②密封度好,用于真空时可以达10~5Pa。
③无泄漏。
(2)磁性液体真空密封连接器是一种能够在2个相对封闭的空间内提供相互的可靠旋转连接的装置。全系列的设计使其在多种场合得到广泛应用,例如单晶硅炉、各类镀膜设备、气相沉积、液晶再生、半导体刻蚀系统等超高真空系统和设备。如图3所示。磁性液体真空密封连接器组件根据各类常用真空设备使用的真空旋转轴连接器技术参数设计制造,可直接替代相应的真空密封连接器使用,基本不需对原设备进行改造。
(3)磁性微粉是各类磁性器件的主要原料,现代通讯,信息等的发展使诸如电感等磁性器件向超微化方向发展,因而对磁性微粉这类材料的需求更为严格。
Fe3O4是目前使用极广泛的磁性材料,如图4所示,近年的研究对其在磁性纪录等方面应用取得了不少突破,其纳米化产品效能如吸波效应、催化作用等,人们也正在进行大量的试验,应用前景十分广阔。
主要技术指标:
平均粒径:10~30nm晶型:γ形
(4)磁性液体阻尼器,磁性液体的表观性质在磁场作用下会发生较大的改变,例如密度、粘滞性等,因为磁场的作用,磁性液体可以定位在一定区域内,磁性液体这些和磁性有关的独特性质,可以利用磁性液体制作高性能的阻尼器件。他是由一个非磁性的惯性块、一个安装了磁性体的轮圈以及一定量的磁性液体组成。其基本原理就是在轮圈与非磁性惯性块的间隙中注入磁性液体,利用磁性体的强力磁场作用,使磁性液体在非磁性惯性块和磁性体之间形成一层磁性液体层,从而使该非磁性惯性块悬浮在磁性液体层上。这样就使磁性液体既具有了液体滑动轴承的功效,又由于磁场的作用而无泄漏之忧。同时磁性液体的粘性作用又产生了最佳的阻尼效果。在实际应用时将轮圈与步进电机的转轴固定,当电机加速或减速时,由于非磁性惯性块的惯性作用使其稳定时间大幅度地缩短,同样也可抑制电机在其共振频域的振幅。当电机匀速转动时,由于轮圈和非磁性块是同时回转的,因此几乎没有能量损失。
(5)磁性液体轴承电机,现代硬盘技术的飞速发展,硬盘转速的提高对电机性能提出了更高的要求,目前,希捷等专业硬盘厂商已经在其主流产品使用了磁性液体轴承电机来满足硬盘驱动器高转速、高稳定、低噪音的要求。
磁性液体轴承是利用被磁场固定在电机转轴部位的磁性液体,旋转时形成的液体膜使电机转轴悬浮并自动定中,电机运转时,电机轴与电机其他部件没有直接接触,这样电机工作时的磨损小、噪音低,如使用了SoftSonicTMFDB(流体轴承)的SeagateBarracuda(r)ATAIV,其声强仅为20dB,并且还是现在市场主流硬盘内部数据传输率最高的产品。
磁性液体轴承电机可以应用在多种需要高速稳定运转的场合,例如激光打印机,转速可以达到10000~30000rpm,噪音仅35dB左右。
6结语
此外,磁性液体还广泛应用于电声器件、选矿、工业废液处理、热交换、磁回路传热器、生物磁等方面,随着对磁性液体理化性质的深入认识,以及对超微磁性粒子、稳定剂和载液的深入研究,稳定性更好、性能更高的实用化磁流体将不断出现,并将在更多领域发挥重要作用。
参考文献
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1.制作程序以及技术程序。
关于机器生产技术,制作程序具体是指原材料通过机器设备和劳动力的劳动转化为可以在市场上进行销售的商品。这一程序的内容比较丰富:制造工作开始实施的准备工作;原料与毛坯等材料的准备工作;半成品生产的基本操作;附加工作的具体实施环节;商品的包装设计工作以及需要注意的工作细节问题。然而技术程序是指在具体的工作当中通过更改需要制造的商品的大小、样式的方式,促进程序的多方面操作完善,例如半成品的有关内容、机器的相关问题、热处理的具体操作等具体工作。具体来说,机器生产技术程序是指用机器生产方式对已经经过加工的半成品进行操作,促进商品生产的完成。这些由多个步骤构成的商品生产程序是商品生产的基本步骤和环节。
2.零件装夹。
零件在进行生产之前,要先把工件放置在床或夹具的准确位置上,这一程序就是固定位置,并且为了能够确保位置的准确性,还要把零件夹紧进行稳固,这个程序就是夹紧,所以这两个步骤综合起来就是装夹。机器生产技术的零件装夹是不是科学对零件的生产品质有着很大程度上的影响,并且还会对商品的生产速度、生产成本以及安全性产生直接作用。普遍来讲,在机器生产技术中最常运用的零件装夹模式主要包含直接找正式、划线找正式以及用夹具装夹式。
3.定位。
作对于有效到达零部件的质量要求具有重要的作用,零件的定位方法有很多种,应该根据具体情况选择适合的定位方式,通过对零部件的加工处理,促进装备质量的提高。定位标准的确定对于定位的工作安排是非常关键的,可以通过选择适宜的定位标准加强机械设备的质量。在细节的问题上需要工作人员进行比例的研究,通过实践调查和理论研究,促进设备的安装质量的提高。依据具体的使用场合的差别所使用的标准也各不相同,技术标准也是跟随具体的要求不断提升的重要标准内容,这对于包装安装标准的实施具有很大的作用。
4.加工精度。
在机械制造工艺的具体工作当中,加工精度是重要的工作内容之一,对于影响加工的质量,保障加工的工作顺利进行具有关键性意义。具体而言在加工的方式上,在尺寸、形状、位置和表面质量等方面需要分门别类进行精度控制。有效的精度控制是加强机械质量工艺不断提升的重要方面,需要多方面进行努力。基本试切法、固定标准刀具法、自动形成法等是经常使用的重要方法;与获得尺寸精度有比较大的差异,轨迹法、成形法、展成法是基本的需要不断改进的方法。
二、机械设计过程中的注意事项
为了保障机械策划的质量要求,需要在设计策划方案的时候就对机械设计的要求进行多方面的努力,通过对方案的多方面改进调整设计理念,促进工程的进步。机器策划的总体程序对于保障机械设计的整体流程的顺畅具有比较关键,在机器策划的整体规划工作当中需要不断对每个环节的工作进行规范,确保每个工作人员做好自己的基本工作,促进策划方案的全面贯彻实施,就需要不断在工作中完善体系、合理、适宜进行方案的有效策划,工作中不断进行注意:首先,工作基本要求符合策划方案,做到实践和理论的基本一致。在技术工作的各个环节进行多方面的注意,促进工作的综合实施。其次,装置的具体调解的控制管理。装置的具体调解的控制管理是全部机器工作的最后一项内容,这一环节的工作也需要在具体落实上做到系统化。
三、基于机械制造工艺的机械设计合理化措施
1.在刀具选择的时候予以重视。
为了保证加工表面质量的提高,在进行刀具选择的时候,应该根据加工件的实际属性选择那些副偏角比较小、刀尖圆弧半径比较大的刀具或者合适的精车刀、修光刃等等,选择和工件材料适应性比较好的刀具能够更好的降低工件表明的粗糙度。
2.在进行切削条件选择的时候必须慎重。
想要提高工件表面质量便必须根据材料的需要选择合适的切削速度,尽量避免产生积屑瘤的产生,此外还可以降低进给量,采用那些效果比较好的切削液等方式来提高工件表面质量。
3.在一定程度上减少表面层变形强化。
《机械制造工艺基础》课实践性很强且内容大多枯燥、难懂。这对缺乏实践经验的学生来说更是如此,无形之中给专业课的教学带来了困难。因此要设法提高学生的学习兴趣,实践证明,教学方法的改进是解决这一问题的根本途径。目前,国内教育专家在探讨这一个问题时提出过不同的教学方法,比如激励式教学法、引新式教学法、开发式教学法、情景式教学法、兴趣式教学法等等。这些方法的共同点都是正确引导学生积极学习,培养学生对专业学习的兴趣,充分发挥学生的主观能动性。《机械制造工艺基础》课程特点要求学生具备扎实的专业基础知识,如工程制图、机械零件和机加工工艺装备等。同时又要求学生具有灵活处理问题的能力。随着科技的进步,新材料、新工艺不断出现,传统的加工制造方法被许多先进工艺所取代。这就要求教师不断更新知识,苦练基本功,加强教学内容的时代性和新颖性,加快实践教学的步伐,及时掌握最新的理论研究和发展动态。传统的教学方法与现代化的教学手段相结合应该说是一种挑战,信息化的快速发展为这种教学方法提供了可能。多媒体教学的建立为这提供了技术支持。在教学过程中应充分运用网络教学资源和现代化的教学手段,加大了教学信息量,使教学效果更加直观。通过建立虚拟网络实验室,使得学生自主学习,掌握学习的主动权。这种教学模式由传统的学生的被动接受知识和教师“静态”教学转变为一种学生积极主动的参与学习和教师“动态”的教学。通过这种交流,使师生之间的关系更为融洽
二、建立以能力为中心的课程考核体系
改变传统的考核方式,强调考核学生的能力,实现课程考核向过程考核的转变。学生学习效果的好坏,主要取决于整个教学过程与之相适应,考核也贯穿整个教学过程。提高学生的综合素质为考核中心,考试不再局限于闭卷一种形式,而是采用开放灵活的考试方法,比如考核成绩可以由三部分组成:平时成绩占30%期末成绩占35%创新思维及能力35%。同时,每个部分又由理论和实践组成,其中理论成绩占40%,实践成绩占60%。在平时成绩中,理论部分可以由课堂提问、作业、考勤等获得,实践部分可以由平时实训、实验的能力获得。期末成绩中,理论部分由基本理论考试获得,实践部分由技能实训操作获得。创新思维及能力成绩中,理论部分可以由专题讨论等形式获得,实践部分可以由生产实习报告、体会等形式获得。建立合理的考核评估体系指标是衡量教改成功的关键因素。考核指标的出发点必须结合本专业的实践教学特点,充分体现素质教学和实践能力教学的情况,考核的核心是学生的实践动手能力。同时,要注重考核反馈,现在我们在教学中往往注重考核,不注重反馈,其实考核的目的是要重视反馈,通过反馈来是学生了解自己的不足,使老师反省在以后的教学中如何讲解来是学生能够更好的减少错误,学生在反省中找到原因,改正错误。
三、加强实践教学,培养创新素质
机械制造工艺基础是一门基础学科,也是一门应用学科,学生不仅要掌握必要的理论知识,而且还要把这些理论灵活应用于实践中。实践是知识的源泉,实践性教学对于知识的获取、能力的形成与发展起重要的作用,因此,实行理论与实践相结合的教育,使学生掌握的理论知识向实际能力的转化,这样才有利于学生的创新素质的培养。为此,在教学中,每章都从最基本的应用实例出发,由实际问题入手通过技能训练引入相关知识和理论,由实训引出相关概念及相关加工方法。首先是教师提出学习的内容、目的、要求及其他相关事项,学生自主学习有关内容,再通过自己动手做的方式来加深对所学知识的理解,同时获得相关技能的训练。这种在教师指导下,感性认识与理性认识交互进行,对学生自主学习起到良好的促进作用。在本课程教学中,要创造条件让学生更多的接触生产实际。例如:参观实验室、陈列室、工厂车间、开设实验,进行多媒体教学,组织现场教学等等,不断积累实践知识,激发求知欲。如机床工件的装夹方法的学习,可以让学生在现场进行装夹练习,提高学生的学习兴趣,使学生容易掌握不同形状工件的装夹方法。对渐开线齿轮的范成,可组织去工厂现场参观齿轮加工,对插齿、仿形加工过程进一步加深理解。对减速器的结构分析及装配,可使用生产实用减速器进行结构分析、拆装实验等。只有教师在实践教学中不断丰富,不断提高实践教学的能力,具有较高的创新素质,成为领头的创新者,才有利于促进教学相长,培养出创新素质的人才。
四、总结
1机械制造工艺可靠性的含义
机械制造工艺看似简单其实是一个很复杂的过程,造成这种复杂的原因是因为制造工艺是动态的,是人在操作时因为各种因素而产生变化的。机制制造工艺分为制造主体、制造对象、制造方法和制造设备等。要想对其进行有效的控制,首先制造主体也是个人需时刻保持着严格谨慎的工作态度;然后制造对象就是指原材料了,原材料的选取也是需要经过层层检验以达到标准,减少残次品率;制造设备就相对于广阔许多,主要有机床、运输机器、检验机器、辅助机器等,对于这些机器的维护与修理也是不容马虎的。现可以举一个例子来表述机械制造工艺的复杂。例如某企业要求制造一台有1万个零件组成的大型机器,而这1万个零件中每一个零件都是需要经过几道加工程度。现在就假设每一个零件要加工10次,因此,可以想象到这台机器如果9999道加工程度都没有错误,但是其中一个零件一个加工程序出现错误了,那么就会对这台机器产生具大的影响,有可能会造成这台机器全部报废,因此,避免加工的过程中出现错误,保障制造工艺的可靠变得很重要。有学者曾说,机械制造工艺的可靠性在于在进行机械制造的过程中每一首工艺都要按照技术标准与数据来完成以达到百分之百的可靠性。只有这样才能保证生产出来的成品机器在运用到实际中时能够保证产品的质量,又能发挥成品机器在生活中的实际作用。同时对于机械制造工艺的可靠性我们要将其和加工精度、稳定性等概念区分开来。一般情况下,加工精度是指机械制造过程中的产品所需要符合的数据要求,这是一种静态的理念,它表示的是产品性质所承受的范围,而机械制造工艺则是一个动态的过程,它具有无法预见性的特点,最终工序要求可靠性。
2机械制造工艺可靠的特征
目前,通过机械制造工艺方面的学者坚持不懈的研究,得出机械制造工艺具有以下几个特征的结论。(1)机械制造工艺可靠性具有过程性的特征。这也是由其本质的动态性特征决定的。之所以说它具有过程性的特征,是因为机械制造工艺连续贯通整个生产制造的过程,包括设计、生产制造以及成品之后的检测制造这样的一个全过程,每一环节都和可靠息相关,都不是独立存在的,一环影响着下一环。也是因为具有过程性这一特征,要求我们在生产时统筹全局,进行全面的动态分析。(2)机械制造工艺具有综合性的特征。机械制造工艺可靠性的综合性特征是从其过程性的特征总结出来的。利用这一特征可以做到和其他的设计以及销售工作的人员进行资源与信息共享,从而达到高效生产的目的,做到节约成本,减少浪费。(3)机械制造工艺可靠性具有系统性的特征。机械制造工艺中包含设计可靠性和使用可靠性,而机械制造工艺可靠性是不能与这两者同等而论的。这三者是独立存在,但又不可分割的,形成了生产过程中的一个整体。从严格意义上来说,机械制造工艺可靠性具有承上启下的特点,连接了设计可靠性和使用可靠性,三者相互影响。
3机械制造工艺可靠性对产品的作用
3.1机械制造工艺可靠性与制造参数指标的关系
机械制造工艺的过程由加工方法、设备和工序组成的,生产过程极其复杂,而这几个部分最终决定了成品的参数。参数包括这些方面:机器的生产性能、质量和生产出来的产品的精准度,这几个方面构成了质量指标。而机械制造工艺的参数和质量指标与可靠性有着密切的联系。这种关系很复杂,与生产效率和经济效益之前存在矛盾。机械制造工艺还与产品的一些使用性能息息相关。其中有抗腐蚀、耐磨、而高温等。仅仅靠一些参数和指标也是无法解决产品可靠性这一问题。第一,产品的使用性能与质量指标存在着复杂的关系,这样导致一些能够直接影响成品性能的参数没有显现出来。第二,机器在生产的过程中,工作能力不是一尘不变的,在工作过程中会出现在一些损耗,这样就会有一定的随机性。因此,机械制造工艺能否达到完美,能够决定机器在实际用途中是否能够达到可靠性。完美程度与可靠性是成正比的。
3.2机械制造工艺中的参数对产品性能的影响
产品的性能主要表现在耐疲劳、耐磨、抗腐蚀、耐高温等。(1)耐疲劳。通俗来说,原材料的材质是会直接影响产品的耐疲劳性。除这之外,还有零件的缺陷和表面的状况也会对产品的耐疲劳性产生世大的影响。其中表面状况是影响最大的。在机械制造生产过程中,对于原材料的选择需要精挑细选,在最好的里面选最好的,只有选择了最好的零件来进行机械制造才能保证产品所有达到的物理特征,满足产品要求的指标和参数。如果因为选择不当而造成产品不具备耐疲劳的特点,那么最终会导致成品使用寿命的减弱。(2)耐磨。原材料本身的构成成分以及结构对机械设备是否耐磨有重要的决定性作用。因此,在对材料进行生产时,要综合考虑其化学成分和热处理能力,并通过材料表面状况来分析其化学参数。在产品运用到实际中时,我们发现产品表面状况对称的产品磨损期限较长。(3)抗腐蚀。机械产品在实际运用中会长期处于化学腐蚀较为严重的环境下进行生产工作,因此,对于机械产品的搞腐蚀性有了很高的要求。一些产品当遇到化学腐蚀液时会破坏其生产能力。因此,在进行机械制造的过程中经常会在产品的表面涂抹上一层特殊材料,以加强其抗腐蚀的能力。(4)耐高温。机械产品在进行生产的过程中,经常会有高温加热的情形出现。因此,对于机械产品本身耐高温的能力也有了一定的要求。当在进行高温生产时,将机械表面加入一些抗高温的物理元素,使机器处于一种保护状态,以保证机械制造工艺的正常运行。
1.1激光技术在机械制造工艺中的应用
目前激光技术广泛应用于快速切割成型和激光热处理技术两个方面。
1)快速切割成型。激光技术目前在人们的日常生产和生活中得到了十分广泛的应用,快速切割在机械制造工艺中创造了巨大的财富。激光技术的引入,使得模块的定型和切割更加迅速。激光快速切割技术具有很大的优势,尤其是对复杂零件的模型,可以进行快速的切割,给机械制造工艺创造了福音。
2)激光热处理技术。零件的加工过程中灵活地使用激光处理技术,对于零件可以起到很好的保护作用,使其机械性能得到很大的提高,并且延长了零件的使用寿命。
1.2自动化控制技术在机械制造工艺中的应用
1)自动化制造工厂。随着科技的发展,自动化技术综合性不断提高,并且实现了产品到原材料的自动化完成。计算机技术的引入,使得物料运输系统大大方便简化,减少了人力的浪费。目前自动化成本较高,很多企业因为投资的问题,望尘莫及。为了加强自动化制造工厂的发展,政府相关部门应该采取一定的激励措施。
2)自动化制造生产线。自动化控制技术在机械制造中应用较多,自动化系统在较少的人工间接或者直接的干预下,将零件组装成产品或者原材料加工成零件,在加工的过程中实现工艺过程或者管理过程的自动化。
3)自动化制造单元。自动化制造单元可以使生产成本降低,并且可以提高制造业的产品生产效率。自动化制造单元外形比较小,可以独自完成生产任务,进而得到了较为广泛的应用。自动化制造单元可以根据实际情况进行设置,可以设置一台设备也可以设置多台设备。
1.3机械制造工艺中高精度技术的应用
现代机械制造业不断地朝着精密加工的方向发展,微型机械、研磨加工技术和复合加工技术离不开精密加工工艺。随着科技的发展,纳米技术不断地涌入人们的生活,在很大程度上促进了光学、机械学的发展。从目前趋势来看,纳米微型机械技术在未来有很大的发展前景。智能技术与机械制造工艺的融合,促进了机械工艺的高效率和高精度发展。
2发展趋势
2.1工艺数字化
计算机信息技术的发展,促进了机械制造工艺的数字化。生产过程的数字化管理是机械制造工艺数字化的重要组成。计算机技术的引入,使得机械的制造和零件的使用可以灵活地进行模拟,进而更好地实现零件和工艺的设计和改进。计算机自动化技术的引入,使得生产流程变得更加系统,将生产和物料运输多个系统灵活地结合起来。机械制造生产过程的数字化管理,可以对数字信号进行传输和处理,进而科学地管理整个生产过程。
2.2全球化
随着经济的发展,机械制造业的竞争愈来愈激烈。为了巩固企业的竞争地位和竞争实力,应该不断地运用新的技术,开辟新的生存道路和新的市场。国内外机械市场的竞争促进了机械制造业的全球化。网络技术的引入,对于机械制造业全球化的发展起着十分重要的作用。
2.3集成化
计算机技术的发展促进了机械制造业中自动化技术的应用和推广,使得机械制造工艺逐步由加工模式转为集成模式。所谓的集成化主要是指生产更加连续,最终实现机械制造的高度自动化。机械制造工艺的集成化摆脱了逐级加工的缺陷,设备和技术的高度集成,使得产品可以在一个系统内生产,并且实现自动化生产。
2.4自动化
机械制造工艺的自动化管理是制造业追求的目标,这主要是因为自动化的机械制造工艺能够使生产的成本降低,可以大大地减轻工人的劳动强度,并且可以保证机械产品的质量和生产效率。现代机械制造技术对于生产的模式有着较高的要求,为了实现真正的自动化,机器和人应该达到一体化,并且能够灵活地引入和使用各种制造技术。
3结语
1.1关联性特点
就制造技术而言,其先进性不仅体现在制造过程的先进,同时在相关产品的生产、研发、设计、加工、销售以及售后等方面也要体现先进性要求,且以上内容都是密切关联的,一旦某一环节出现问题,则可能影响整个技术的应用效果。所以,掌握现代机械制造工艺与精密加工技术的关联性至关重要。
1.2系统性特点
根据机械制造的生产过程来分析,现代机械制造工艺是一项系统工程,其应当是计算机信息技术、现代传感技术、生产自动化技术以及新材料、新工艺、新管理方法等多种现代科技手段的综合,且要求应用于产品的生产、研发、设计、加工、销售以及售后等整个过程。
1.3全球化特点
世界经济的全球化发展使得科技行业的竞争日益激烈,同时也推动了机械制造技术的更新换代。所以,我国若想在激烈的国际技术竞争中占据一席之地,就必须使我国的制造技术不断创新,从而使我国制造行业达到世界领先水平。
2现代机械制造工艺与精密加工技术的应用分析
2.1关于现代机械制造工艺的应用分析
按照现代机械制造工艺包括的内容分析,其包括车、钳、铣、焊等许多内容。本文仅就其中应用最广泛的焊接工艺加以探究。
1)气体保护焊工艺。该工艺是把电弧作为主要热源之一进行焊接操作。其主要特点是将气体作为焊接物之间的保护介质,进行焊接操作时,电弧周围会产生有效的气体保护层,从而实现电弧、熔池和空气进行分离的目的。这样即可避免有害气体影响焊接操作,从而保证焊接电弧能够有效燃烧。通常情况下,二氧化碳气体保护焊应用较多,因为二氧化碳成本较低,所以在现代机械制造业里应用最为广泛;
2)电阻焊工艺。该工艺是把焊接物置于正电极、负电极之间进行通电操作,当电流通过时,就会在焊接物之间的接触面及其周围形成“店长效应”,从而焊接物达到熔化并融合的效果,实现压力焊接的目的。该工艺的特点是焊接质量较好、工作生产效率较高、充分实现机械化操作、且需要时间较短、气体及噪声污染较小等,优点较多。电阻焊工艺目前已在航空航天、汽车和家电等现代机械制造业中应用较广。但其也存在缺点和不足,即焊接设备的成本较高、后期维修费用大,并且没有有效的无损检测技术等;
3)埋弧焊工艺。该工艺是指在焊剂层下燃烧电弧而进行焊接的一种焊接工艺。其分为自动焊接以及半自动焊接两种焊接方式。进行自动焊接时,通过焊接车把焊丝以及移动电弧送入从而自动完成焊接操作。进行半自动焊接时,则是由机械完成焊丝送入,再由焊接操作人员进行移动电弧的送入操作,因此增加了劳动成本,目前应用较少。以焊接钢筋为例,过去经常采取手工电弧焊的方法,即半自动埋弧焊,而如今电渣压力焊取代了半自动埋弧焊,该焊法生产效率较高、焊缝质量好,并且具有良好的劳动条件。但选择该焊接工艺焊接时需要注意选择理想的焊剂,因为焊接的工艺水平、应用电流大小、钢材的级别等许多技术指标都可以通过焊剂碱度充分体现出来,所以要特别注意焊剂的碱度;
4)螺柱焊工艺。该工艺是指首先把螺柱与管件或者板件相连接,引入电弧使接触面熔化在一起,再对螺住施加压力进行焊接。其分为储能式、拉弧式两种焊接方式。其中储能式焊接熔深较小,在薄板焊接时应用较多,而拉弧式焊接与之相反,在重工业中应用较多。该两种焊接方式都为单面焊接方式,因此具有无需打孔、钻洞、粘结、攻螺纹和铆接等诸多优势,特别是无需打孔和钻洞,能够确保焊接工艺不会发生漏气漏水现象,现代机械制造业中应用极广;
5)搅拌摩擦焊工艺。该工艺(简称FSW)来源于二十世纪九十年代初的英国TWI焊接研究所。并在上世纪末广泛应用于铁路、飞机、车辆、船舶等机械制造业。2002年,北京赛福斯特技术有限公司成立后引进了该工艺,其最大特点是无需焊接搅拌头以外的焊丝、保护气体、焊条、焊剂等任何焊接消耗性材料,特别是进行铝合金焊接过程中,仅1个焊接搅拌头就能实现低温下的800m焊接要求。
2.2关于现代精密加工技术的应用分析
按照现代精密加工技术的内容进行分析,其可分为精密切削、超精密研磨、模具成型、微细加工、纳米等等诸多技术内容,现仅就其中的精密切削技术做以简要分析。该技术是指通过切削的方式实现精密切削的目的。然而,若想实现高精密水平的切削,必须保证受到加工机床、使用刀具、零件等外界环境的干扰才行。
3结论
过去20年,互联网是改变社会、改变商业最重要的技术;如今,物联网的出现,让许多物理实体具备了感知能力和数据传输的表达能力;未来,随着移动互联网、物联网以及云计算和大数据技术的成熟,生产制造领域将具备收集、传输及处理大数据的高级能力,使制造业形成工业互联网,带动传统制造业的颠覆与重构。
“工业互联网”的概念最早是由美国通用电气公司(GE)于2012年提出的,随后联合另外四家IT巨头组建了工业互联网联盟(IIC),将这一概念大力推广开来。“工业互联网”主要含义是,在现实世界中,机器、设备和网络能在更深层次与信息世界的大数据和分析连接在一起,带动工业革命和网络革命两大革命性转变。
工业互联网联盟的愿景是使各个制造业厂商的设备之间实现数据共享。这就至少要涉及到互联网协议、数据存储等技术。而工业互联网联盟的成立目的在于通过制定通用的工业互联网标准,利用互联网激活传统的生产制造过程,促进物理世界和信息世界的融合。
工业互联网基于互联网技术,使制造业的数据流、硬件、软件实现智能交互。未来的制造业中,由智能设备采集大数据之后,利用智能系统的大数据分析工具进行数据挖掘和可视化展现,形成“智能决策”,为生产管理提供实时判断参考,反过来指导生产,优化制造工艺(图1)。
智能设备可以在机器、设施、组织和网络之间实现共享促进智能协作,并将产生的数据发送到智能系统。
智能系统包括部署在组织内的机器设备,也包括互联网中广泛互联的软件。随着越来越多的机器设备加入工业互联网,实现贯通整个组主和网络的智能设备协同效应成为可能。深度学习是智能系统内机器联网的一个升级。每台机器的操作经验可以聚合为一个信息系统,以使得整套机器设备能够不断地自行学习,掌握数据分析和判断能力。以往,在单个的机器设备上,这种深度学习的方式是不可能实现的。例如,从飞机上收集的数据加上航空地理位置与飞行历史记录数据,便可以挖掘出大量有关各种环境下的飞机性能的信息。通过这些大数据的挖掘与应用,可以使整个系统更聪明,从而推动一个持续的知识积累过程。当越来越多的智能设备连接到一个智能系统之中,结果将是系统不断增强并能自主深度学习,而且变得越来越智能化。
工业互联网的关键是通过大数据实现智能决策。当从智能设备和智能系统采集到了足够的大数据时,智能决策其实就已经发生了。在工业互联网中,智能决策对于应对系统越来越复杂的机器的互联、设备的互联、组织的互联和庞大的网络来说,十分必要。智能决策就是为了解决系统的复杂性。
当工业互联网的三大要素——智能设备、智能系统、智能决策,与机器、设施、组织和网络融合到一起的时候,其全部潜能就会体现出来。生产率提高、成本降低和节能减排所带来的效益将带动整个制造业的转型升级。
所以说,“工业互联网”代表了消费互联网向产业互联网的升级,增强了制造业的软实力,使未来制造业向效率更高、更精细化发展。
“工业4.0”中的智能制造
2009到2012年欧洲深陷债务危机,德国经济却一枝独秀,依然坚挺。德国经济增长的动力来自其基础产业——制造业所维持的国际竞争力。对于德国而言,制造业是传统的经济增长动力,制造业的发展是德国工业增长不可或缺的因素,基于这一共识,德国政府倾力推动进一步的技术创新,其关键词是“工业4.0”。
“工业4.0”中,互联网技术发展正在对传统制造业造成颠覆性、革命性的冲击。网络技术的广泛应用,可以实时感知、监控生产过程中产生的海量数据,实现生产系统的智能分析和决策,使智能生产、网络协同制造、大规模个性化制造成为生产方式变革的方向。“工业4.0”所描绘的未来的制造业将建立在以互联网和信息技术为基础的互动平台之上,将更多的生产要素更为科学地整合,变得更加自动化、网络化、智能化,而生产制造个性化、定制化将成为新常态。
自动化只是单纯的控制,智能化则是在控制的基础上,通过物联网传感器采集海量生产数据,通过互联网汇集到云计算数据中心,然后通过信息管理系统对大数据进行分析、挖掘,从而作出正确的决策。这些决策附加给自动化设备的是“智能”,从而提高生产灵活性和资源利用率,增强顾客与商业合作伙伴之间的紧密关联度,并提升工业生产的商业价值(图2)。
生产智能化。全球化分工使得各项生产要素加速流动,市场趋势变化和产品个性化需求对工厂的生产响应时间和柔性化生产能力提出了更高的要求。“工业4.0”时代,生产智能化通过基于信息化的机械、知识、管理和技能等多种要素的有机结合,从着手生产制造之前,就按照交货期、生产数量、优先级、工厂现有资源(人员、设备、物料)的有限生产能力,自动制订出科学的生产计划。从而,提高生产效率,实现生产成本的大幅下降,同时实现产品多样性、缩短新产品开发周期,最终实现工厂运营的全面优化变革。
传统制造业时代,材料、能源和信息是工厂生产的三个要素(图3)。传统制造业发展的历史,就是工厂利用材料、能源和信息进行物质生产的历史。材料、能源和信息领域的任何技术革命,必然导致生产方式的革命和生产力的飞跃发展。但是,随着移动互联网和云计算、大数据技术的发展,计算机到智能手机等移动终端的演进,越来越多功能强大的智能设备以无线方式实现了与互联网或设备之间的互联。由此衍生出物联网、服务互联网和数据网,推动着物理世界和信息世界以信息物理系统(CPS)的方式相融合。也可以说,是这种技术进步使得制造业领域实现了资源、信息、物品、设备和人的互通互联。
通过互通互联,云计算、大数据这些新的互联网技术,和以前的自动化的技术结合在一起,生产工序实现纵向系统上的融合,生产设备和设备之间,工人与设备之间的合作,把整个工厂内部的要素联结起来,形成信息物理系统,互相之间可以合作、可以响应,能够开展个性化的生产制造,可以调整产品的生产率,还可以调整利用资源的多少、大小,采用最节约资源的方式。
“工业4.0”时代,在智能工厂中,CRM(Customer Relationship Management,客户关系管理)、PDM(Product Data Management,产品数据管理)、SCM(Supply chain management,供应链管理)等软件管理系统可能都将互联。届时,接到顾客订单后的一瞬间,工厂就会立即自动地向原材料供应商采购。原材料到货后,将被赋予数据,“这是给某某客户生产的某某产品的某某工艺中的原材料”,使“原材料”带有信息。带有信息的原材料也就意味着拥有自己的用途或目的地。在生产过程中,原材料一旦被错误配送到其他生产线,它就会通过与生产设备开展“对话”,返回属于自己的正确的生产线;如果生产机器之间的原材料不够用,生产机器也可以向订单系统进行“交涉”,来增加原材料数量;最终,即便是原材料嵌入到产品内之后,由于它还保存着路径流程信息,将会很容易实现追踪溯源(图4)。
设备智能化。在未来的智能工厂,每个生产环节清晰可见、高度透明,整个车间有序且高效地运转。“工业4.0”中,自动化设备在原有的控制功能基础上,附加一定的新功能,就可以实现产品生命周期管理、安全性、可追踪性与节能性等智能化要求。这些为生产设备添加的新功能是指通过为生产线配置众多传感器,让设备具有感知能力,将所感知的信息通过无线网络传送到云计算数据中心,通过大数据分析决策进一步使得自动化设备具有自律管理的智能功能,从而实现设备智能化。
“工业4.0”中,在生产线、生产设备中配备的传感器,能够实时抓取数据,然后经过无线通信连接互联网传输数据,对生产本身进行实时的监控。设备传感和控制层的数据与企业信息系统融合形成了信息物理系统(CPS),使得生产大数据传到云计算数据中心进行存储、分析,形成决策并反过来指导设备运转。设备的智能化直接决定了“工业4.0”所要求的智能生产水平。
能源管理智能化。近年来,环境和节能减排已成为制造业最重视的课题之一。许多制造业企业都已经开始应用信息技术,对生产能耗进行管理,以最具经济效益的方式,部署工业节能减排与综合利用的智能化系统架构,从资源、原材料、研发设计、生产制造到废弃物回收再利用处理,形成绿色产品生命周期管理的循环。
供应链管理智能化。在传统的制造业生产模式中,无论是工厂还是供应商,都需要为制造业的零部件或原材料的库存付出一定的成本支出,由于供应商和工厂之间的信息不对称和非自动的信息交换,生产的模式只能采用按计划或按库存生产的模式,灵活性和效率受到了约束。
“工业4.0”时代,复杂的制造系统在一定程度上也加速了产业组织结构的转型。传统的大型企业集团掌控的供应链主导型将向产业生态型演变,平台技术以及平台型企业将在产业生态中的展现出更多的作用。因此,企业竞争战略的重点将不再是做大规模,而将是智能化的供应链管理,在不断变化的动态环境中获得和保持动态的供需协调能力。
供应链管理智能化将统一工厂的零部件库存和供应商的生产流程,从而保证工厂的零部件库存的最小化,降低库存带来的风险,降低生产成本。供应链管理智能化要求企业间的信息采用基于事件驱动的方式交换信息,信息的交换是实时的,并且对方同样可以做出实时的反应,供应链上不同企业的运作效率与在同一个企业中不同部门的运作一样敏捷,具有满足不断变化的需求的适应性。供应链管理智能化将为供应链上的企业带来更大的利益,供应链上各个企业的协同制造将为降低制造成本、物流成本,缩短制造周期,提供更好的服务和有力的保障。
实现上述四个智能化体现了“工业4.0”的宏大愿景。“工业4.0”认为实现上述四个智能化其实是一个简单的概念:将大量的有关人、信息管理系统、自动化生产设备等物体融入到信息物理系统(CPS)中,在制造系统中,利用产生的数据为企业服务,协同企业的生产和运营。
智能制造的内涵
无论是德国的“工业4.0”,还是美国的“工业互联网”,其实质与我国工业和信息化部推广的“两化融合”战略大同小异。某种程度上说,以智能制造为代表的新一轮工业革命或许对于我国制造业是一个很好的机会,也可能是我国制造业转型升级的一个重要机遇。
工厂内实现“信息物理系统”。德国“工业4.0”其实就是基于信息物理系统(CPS)实现智能工厂,最终实现的是制造模式的变革。CPS概念最早是由美国国家基金委员会在2006年提出,被认为有望成为继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次浪潮。
CSP是融合技术,包括计算、通信以及控制(传感器、执行器等)。中国科学院何积丰院士指出:“CPS,从广义上理解,就是一个在环境感知的基础上,深度融合了计算、通信和控制能力的可控可信可扩展的网络化物理设备系统,它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能,以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体。CPS的最终目标是实现信息世界和物理世界的完全融合,构建一个可控、可信、可扩展并且安全高效的CPS网络,并最终从根本上改变人类构建工程物理系统的方式。”
目前所说的制造业信息化,首先强调的是CAD(Computer Aided Design,计算机辅助设计)、CAM(Computer Aided Manufacturing,计算机辅助制造)等工业软件和PPS(生产计划控制系统)、PLM(产品生命周期管理)等信息化管理系统。主要应用于由上而下的集中式中央控制系统。
而信息物理系统(CPS)则通过物体、数据以及服务等的无缝连接,实现了生产工艺与信息系统融合,形成了智能工厂。物联网和服务互联网分别位于智能工厂的三层信息技术基础架构的底层和顶层。最顶层中,与生产计划、物流、能耗和经营管理相关的ERP、SCM、CRM等,和产品设计、技术相关的PLM处在最上层,与服务互联网紧紧相连。中间一层,通过CPS物理信息系统实现生产设备和生产线控制、调度等相关功能,从智能物料供应,到智能产品的产出,贯通整个产品生命周期管理。最底层则通过物联网技术实现控制、执行、传感,实现智能生产(图5)。
智能工厂的产品、资源及处理过程因CPS的存在,将具有非常高水平的实时性,同时在资源、成本节约中也颇具优势。智能工厂将按照重视可持续性的服务中心的业务来设计。因此,灵活性、自适应以及机械学习能力等特征,甚至风险管理都是其中不可或缺的要素。智能工厂的设备将实现高级自动化,主要是由基于自动观察生产过程的CPS的生产系统的灵活网络来实现的。通过可实时应对的灵活的生产系统,能够实现生产工程的彻底优化。同时,生产优势不仅仅是在特定生产条件下一次性体现,也可以实现多家工厂、多个生产单元所形成的世界级网络的最优化。
工厂间实现“互联制造”。随着信息技术和互联网、电子商务的普及,制造业市场竞争的新要求出现了变化。一方面,要求制造业企业能够不断地基于网络获取信息,及时对市场需求做出快速反应;另一方面,要求制造业企业能够将各种资源集成与共享,合理利用各种资源。
互联制造能够快速响应市场变化,通过制造企业快速重组、动态协同来快速配置制造资源,在提高产品质量的同时,减少产品投放市场所需的时间,增加市场份额;能够分担基础设施建设费用、设备投资费用等,减少经营风险。通过互联网实现企业内部、外部的协同设计、协同制造和协同管理,实现商业的颠覆和重构。通过网络协同制造,消费者、经销商、工厂、供应链等各个环节可利用互联网技术全流程参与。传统制造业的模式是以产品为中心,而未来制造业通过与用户互动,根据用户的个性化需求,然后开始部署产品的设计与生产制造。
另外,作为一个未来的潮流,工厂将通过互联网,实现内、外服务的网络化,向着互联工厂的趋势发展。随之而来,采集并分析生产车间的各种信息向消费者反馈,从工厂采集的信息作为大数据经过解析,能够开拓更多的、新的商业机会。经由硬件从车间采集的海量数据如何处理,也将在很大程度上决定服务、解决方案的价值。
过去的制造业只是一个环节,但随着互联网进一步向制造业环节渗透,网络协同制造已经开始出现。制造业的模式将随之发生巨大变化,它会打破传统工业生产的生命周期,从原材料的采购开始,到产品的设计、研发、生产制造、市场营销、售后服务等各个环节构成了闭环,彻底改变制造业以往仅是一个环节的生产模式。在网络协同制造的闭环中,用户、设计师、供应商、分销商等角色都会发生改变。与之相伴而生,传统价值链也将不可避免的出现破碎与重构。
工厂外实现“数据制造”。满足消费者个性化需求,一方面需要制造业企业能够生产或提供符合消费者个性偏好的产品或服务,一方面需要互联网提供消费者的个性化定制需求。由于消费者人数众多,每个人的需求不同,导致需求的具体信息也不同,加上需求的不断变化,就构成了产品需求的大数据。消费者与制造业企业之间的交互和交易行为也将产生大量数据,挖掘和分析这些消费者动态数据,能够帮助消费者参与到产品的需求分析和产品设计等创新活动中,为产品创新作出贡献。
因此,大数据将构成制造业智能化的一个基础。大数据在制造业大规模定制中的应用除了围绕定制平台这一核心之外,还包括数据采集、数据管理、订单管理、智能化制造等。定制数据达到一定的数量级,就可以实现大数据应用,通过对大数据的挖掘,实现流行预测、精准匹配、时尚管理、社交应用、营销推送等更多的应用(图6)。同时,大数据能够帮助制造业企业提升营销的针对性,降低物流和库存的成本,减少生产资源投入的风险。
“数据制造”时代,互联网技术将全面嵌入到工业体系之中,将打破传统的生产流程、生产模式和管理方式。生产制造过程与业务管理系统的深度集成,将实现对生产要素的高度灵活配置,实现大规模定制生产。从而,将有力推动传统制造业加快转型升级的步伐。毫无疑问,“数据制造”将会改变制造业思维,给制造业带来更多的灵活性和想象空间,也或将颠覆制造业的游戏规则。
对我国的启示
没有强大的制造业,一个国家将无法实现经济快速、健康、稳定的发展,劳动就业问题将日趋突显,人民生活难以普遍提高,国家稳定和安全将受到威胁,信息化、现代化将失去坚实基础。改革开放以来的30多年中,中国经济经历了接近10%的高速增长阶段,而制造业是我国经济高速增长的引擎。目前,我国尚处于工业化进程的中后期,制造业创造了GDP总量的三分之一,贡献了出口总额的90%,未来几十年制造业仍将是我国经济的支柱产业。
重新定义“智能制造”的关键词。进入21世纪以来,制造业面临着全球产业结构调整带来的机遇和挑战。特别是2008年金融危机之后,世界各国为了寻找促进经济增长的新出路,开始重新重视制造业,欧盟整体上开始加大制造业科技创新扶持力度;美国于2011年提出“先进制造业伙伴计划”,旨在增加就业机会,实现美国经济的持续强劲增长。美国国家科学技术委员会于2012年2月正式了《先进制造业国家战略计划》,德国于2013年4月推出《工业4.0战略》。我们应该通过比较研究《美国先进制造业国家战略计划》《德国工业4.0战略》等资料中的先进制造业关键词,进而来定义未来制造业的发展方向(图7)。
一是软性制造。大规模制造时代,传统的制造环节利润空间越来越受到挤压。所以,从发达国家发展先进制造业的战略规划中均可以看到,制造业的概念和附加值正在不断从硬件向软件、服务、解决方案等无形资产转移。相对于传统制造业,如今的制造业是软件带给硬件功能、控制硬件、对硬件造成极大影响。同时,与以往的硬件商品所不同,目前的制造业中,对商品附属的服务或者基于商品上面的解决方案的需求正在快速增加。
所谓软性制造,就是增加产品附加价值、拓展更多、更丰富的服务与解决方案。因为相对于硬件,产品内置的软件、附带的服务或者解决方案通常是软性和无形的,都是“看不见”的事物,所以称之为软性制造。
软性制造不再将“硬件”生产视为制造业,而认为“软件”在制造业中不断发挥主导作用,商品产生的服务或解决方案将对制造业的价值产生巨大影响。所以,未来的制造业需要放弃传统的“硬件式”的思维模式,而要从软件、服务产生附加值的角度去发展制造业。软件、服务在整个制造业价值链中所占的比重将越来越大,呈现显著的增长趋势。未来制造业企业向顾客提供的不再是单纯的产品,而是各种应用软件与服务形态集成于一体的整体解决方案。
二是从“物理”到“信息”的趋势。以往,每当提及制造业,恐怕都认为是各种零部件构成硬件产品的核心。随着封装化、数字化的发展,零部件生产加工技术加速向新兴市场国家转移,这样,零部件本身的利润就难以维系。因此,发达国家制造业开始更加注重通过组装零部件进行封装化,将部分功能模块化,将系列功能系统化,来提升附加价值。
模块化是将标准化的零部件进行组装,以此来设计产品。从而能够快速响应市场的多样化需求,满足消费者的各项差异化需求。以往,在产品生产过程中,需要付出很多时间和成本,如果将复杂化的产品通过几个模块进行组装,就能够同时解决多样化和效率化的问题。
但是,模块化本身不过是产品的一项功能,未来制造业将更加重视在通过模块化和封装化的基础上进行系统化,拓展新的应用与服务。如果以系统化为主导,就能相对于“物理”意义上的零部件,获取更多的带有“信息”功能的附加价值。相反,如果不掌控系统的主导权,无论研发出的零部件的质量和功能多么好,也难以成为市场价格的主导者。
三是从“群体”到“个体”的趋势。在发达国家,以规模化为对象的量产制造业将生产基地转移至新兴市场国家,以定制化为重点的多种类小批量制造业渐渐成为主流。同时,消费者本身也将有能力将自己的需求付诸生产制造。也就是说,“大规模定制”随着以3D打印为代表的数字化和信息技术的普及带来的技术革新,将制造业的进入门槛降至最低,不具备工厂与生产设备的个人也能很容易地参与到制造业之中。制造业进入门槛的降低,也意味着一些意想不到的企业或个人将参与到制造业,从而有可能带来商业模式的巨大变化。
“个性化”首先是美国大力推进的。在美国的文化背景下,个性要比组织色彩强烈。制造业的“个性化”趋势不仅仅是美国制造业回归,还将带动旧金山等大城市制造业的兴盛,一些专注于通过信息技术使得生产工程高效化、专业性的小规模手工制作的制造业将在市区内盛行,它们根据消费者的需求进行柔性的定制化服务,凭借独特的设计,与大量生产形成差异化竞争。
四是互联制造。随着信息技术和互联网、电子商务的普及,制造业市场竞争的新要求出现了变化。一方面,要求制造业企业能够不断地基于网络获取信息,及时对市场需求做出快速反应;另一方面,要求制造业企业能够将各种资源集成与共享,合理利用各种资源。
互联制造能够快速响应市场变化,通过制造企业快速重组、动态协同来快速配置制造资源,提高产品质量,减少产品投放市场所需的时间,增加市场份额。另外,作为一个未来的潮流,工厂将通过互联网,实现内、外服务的网络化,向着互联工厂的趋势发展。
美国因为有Google、Apple、IBM等IT巨头和无数的IT企业,所以在大数据应用上较为积极,非常重视对社会带来新的价值。Google不断将制造业企业收购至麾下,就是希望掌握主导权。同时,作为美国大型制造业企业的一个代表,GE公司也开始加强数据分析和软件开发,从车间采集数据,进行解析,提供解决方案,开拓新的商业机会。德国将“工业4.0”视为国家战略,将工厂智能化视为国家方针。通过信息技术,最大限度的发挥工厂本身的能力(表1)。
把“两化”深度融合作为主要着力点。工业和信息化部成立以来,一直致力于推进“两化融合”工作,通过信息化的融合与渗透,对传统制造业产生革命性影响。“工业4.0”本质上是由信息技术引发的,与我国的“两化融合”有异曲同工之处。在未来制造业中,我们应该将“两化深度融合”作为主要着力点,进一步继续加快推进信息化、自动化和智能化。
首先,研究部署信息物理系统(CPS)平台,实现“智能工厂”的“智能制造”。智能制造已成为全球制造业发展的新趋势,智能设备和生产手段在未来必将广泛替代传统的生产方式。而信息物理系统(CPS)将改变人类与物理世界的交互方式,使得未来制造业中的物质生产力与能源、材料和信息三种资源高度融合,为实现“智能工厂”和“智能制造”提供有效的保障。美国、德国等世界工业强国都高度重视信息物理系统的构建,加强战略性、前瞻性的部署,并已然取得了积极的研究进展。而我国目前的制造业发展仍然以简单地扩大再生产为主要途径,迫切需要通过智能生产、智能设备和“工业4.0”理念来改造和提升传统制造业。
其次,推动制造业向智能化发展转型的同时,同步推动制造业的模式和业态的革新。主要体现在,从大规模批量生产向大规模定制生产的革新、从生产型制造向服务型制造的革新、从集团式全能型生产向网络式协同制造的革新、从两化融合向工业互联网的革新。
[摘要]在现代制造业,高科技产品不断出现,高技术含量的设备不断应用,一线工人岗位正从劳动密集型逐渐向知识密集型转变,企业对生产一线的技术工人的技术能力及综合素质提出了更高的要求,传统的知识技能结构已难以满足工作的要求。为此,无论是从当前应对国际金融危机,还是企业长远发展,大力培养技能型员工都应作为企业一项长期的战略任务常抓不懈。
[关键词]企业劳动组织员工
一、企业劳动组织方式的变革,要求员工必须向知识型技能型转变
进入21世纪,人类正迈入知识经济时代,企业的生产经营活动也呈现出一系列的特征。企业的生产方式发生了重大转变,建立在泰罗科学治理原则基础之上的、以增加物质财富为最终目的的大批量生产方式,正在被以精益生产和灵敏制造为代表的灵活多变、适应性强、个性化的柔性生产方式所取代;相对于传统工业的金字塔型组织治理模式,精益生产方式条件下的企业是一种扁平化的组织,企业的每一个体都是创造性的个体。为此,企业要求每一个员工都必须由传统的简单操作的劳动密集型向现代企业所要求的知识型技能性转变。因为:1、劳动者操作的机床设备和生产的产品的科技含量,在不断提升,其变化提升之快在一些领域已达到日新月异的程度,这对劳动者的素质就提出了更高的要求,劳动者必须与时俱进,迅速跟上形势,实现由一般的劳动操作向知识型技能型的操作转变。2、企业的组织形式发生了重大的变化。由于现代企业制度的建立,过去粗放型的简单操作的企业组织形式,早已向着集约的技术密集型的企业组织形式过渡。企业集团化结成了紧密合作的伙伴关系和并行关系,其组织结构属于网络结构,企业不但是良好的经济组织,而且是一个良好的学习组织。这种学习型组织以建设学习型企业和培养知识型技能型员工代替了传统的企业和员工。3、现代企业制度要求每个人都成为自主创新的主体,每个人都需要具备创业、解决问题和自我创新的技能。而这种人,实际上就是知识型技能型的人才。当前,为提高生产效率,加快企业发展,企业大量引进先进设备,如自动化生产线、数控机床等,使员工的工作性质从以体力操作劳动为主转向以知识、信息处理及脑力劳动为主;工作范围也在不断拓宽,专业间业务交叉,人员间的多方面的协作,也更需要员工具备多方面的知识和技能。因此,企业劳动组织的变革,要求员工必须向知识型技能型转变。
二、对技能型员工和培养技能型员工的正确认识
技能是指运用知识和经验去完成某一活动的行为能力,一般表现为实际的操作技术。技能是实践训练的结果。企业一般把熟练掌握一定操作技能的人员统称为技能型人才,把掌握一定技术能力或从事相关技术工作的熟练工人称为技术工人,而技术工人作为技能型人才的基础,在基层班组中占有很大比例,技能型人才与技术工人相比,除了具备更丰富的生产操作经验和事故处理能力,能独立解决有一定难度的生产技术问题,还要能够组织或作为骨干积极开展班组技术革新活动。技能型人才是企业最宝贵的人力资源之一,是企业核心竞争力的重要组成部分。在一般意识中,技术工人的身份仅仅是工人,其作业的技术含量普遍较低,故而其待遇较差,也很容易受企业改革改制的冲击。而知识型、技能型工人则不然,比如在沿海和经济发达地区,熟练的数控工和模具工,常常被企业重金招聘,而且不少企业重金也难以招聘到,由于技能型工人比较紧缺,所以才有了企业对技能型员工的呼唤。
三、培养技能型员工的措施
培养技能型员工要结合不同班组所担负的科研生产任务及自身特点,找准切入点,解决工作中的实际问题,杜绝形式主义,一切从实际出发。做到长计划、短安排,有序推进,把着力点放在提升员工的理论水平、技术水平和创新能力上。
1、强化理论学习。理论知识的学习是员工技能培训中最基础又是最重要的环节,只有理论上首先弄懂,才有实际操作技能提高的基础。因此,搞好基础理论知识的学习,对技能型员工基本素质的提高,对员工在今后实际生产活动中运用理论,对实际技能的提高有着重要的意义。
2、抓好岗位技能培训。岗位技能是员工完成实际任务的能力,要本着“干什么学什么”的原则,针对性地开展培训。这是一项既需要细心耐心,又必须严密组织的系统工程。为了做好这项工作,企业培训部门应对所有技能性岗位展开培训需求调查,认真分析分类,力争做到技能岗位员工的操作能力、技术水平以及存在的薄弱环节有较清楚全面的了解,有针对性地制定企业员工系统的培训计划。
3、充分发挥技术骨干的传帮带作用。班组里工作多年的老同志具有丰富的工作经验,要充分利用导师带徒这一机制,为进入班组的新员工选配技术过硬、素质优秀的技术骨干做师傅。通过一对一培训,使他们迅速成长起来。为了使新员工尽快掌握工作技术。
4、加强班组内部员工之间及班组之间的学习交流。班组每个人经历不一样,技能熟练程度也不一样,生产技能的提高需要借助于互相交流学习。同时,班组与班组间,由于具体负责的工作内容不同,但往往又互有关联,因此在抓好日常生产的同时,可以在班组间开展同创共建活动。首先,要抓好同类班组的互动学习活动,通过学习同类班组的先进经验,邀请别人挑毛病,查找自身存在的问题,不断提高技能水平。其次,也要抓好不同类型的班组互相学习活动,通过组织员工到这些班组的学习,了解相关技术知识,掌握不同类型班组的需求,激励大家不断提高解决、处理问题的能力。
【关键词】中西医结合卵巢功能早衰
卵巢功能早衰(prematureovarianfailure,POF)是一种治疗相对困难,疗程长且影响正常生育,给患者及家庭造成痛苦的妇科内分泌疾病。其发病率在妇女中占1%~3%,占继发性闭经原因的2%~10%[1]。特点为40岁以前的妇女出现持续闭经、雌激素水平低下、促性腺激素水平升高,且由于体内低雌激素水平而出现一系列症状,如面部潮红、阵热多汗、骨质疏松等。近年来POF的发病率有上升趋势。门诊患者多以闭经、不孕、更年期症状就诊,现对200010~200610在我院妇科门诊诊断为POF患者42例进行分析。
1资料与方法
1.1一般资料
42例患者中年龄最小18岁,最大39岁,平均36岁;其中25岁以下9例,26~30岁21例,30岁以上12例;月经初潮年龄范围13~17岁,平均14岁;继发闭经的妇女在停经以前平均行经8.4年,闭经期限平均为3.2年(最少为6个月,最长为10年);40例继发闭经患者中,36例为月经稀少渐至闭经,4例为突发闭经。42例患者中未婚3例,已婚39例。其中9例有分娩史,30例为不孕症占71.4%,大多以不孕来我院就诊,诊断为POF。
1.2症状与体征42例患者中18例(42.9%)有不同程度的低雌激素血症表现,如出汗、心悸、阴道干燥和下降等;24例(57.1%)有程度不等的生殖器及萎缩;23例(54.8%)同时伴发老年性阴道炎。
1.3实验室检查42例患者均做血清促卵泡素(FSH)、黄体生成素(LH)、催乳素(PRL)、雌二醇(E2)和抗卵巢抗体(AOAB)测定,重复3次。检查结果:①FSH,LH值升高,其中以FSH升高更为明显,FSH48.1~171IU/L,LH35.5~162.3IU/L;②E2值明显低于或等于卵泡期水平(2.8~36pmol/L);③PRL(血清泌乳素)值均正常(<20μg/L);④AOAB明显增高为(6.81±1.91)ku/L。
1.4阴道B超检查患者子宫、卵巢小于生育期妇女,25例(59.5%)无卵泡存在,6例(14.3%)虽有卵泡但数量极少,直径小于8nm,连检测未见卵泡发育。
1.5治疗口服倍美力0.625mg或补佳乐0.5mg,每晚1次,连服21d,服药的最后7d加用安宫黄体酮片10mg,口服,1次/d,共7d,治疗3个周期。在治疗的同时配合中药治疗:当归、桃仁、枸杞、何首乌、杜仲、龟版、鳖甲、女贞子、知母、黄柏、生地、芍药,1剂/d,连服7d,治疗3个周期。要求生育者用药3个周期后加用克罗米芬,从月经第5天开始口服,50~100mg/次,连服5d,停药3d后检测卵泡。
2结果
低雌激素血症明显减轻甚至消失,性生活及生殖器萎缩改善。服药期间“月经”周期规律,其中31例恢复正常月经,3例妊娠。
3讨论
3.1病因POF表现为妇女40岁以前自然绝经,可能为多种因素引起的综合征。临床上特发性POF占81%,是POF的最常见类型,这些患者通常无明确病因可循。其他类型的POF可能与下列因素有关:①遗传学因素:X染色体数量和结构异常,与生育有关的基因突变;②自身免疫性因素:机体产生卵巢自身免疫性抗体,如抗卵巢抗体,抗颗粒细胞抗体,抗透明带抗体,抗核抗体;③高促性腺激素血症和卵泡刺激素(FSH)受体缺陷;④酶学障碍:半乳糖1磷酸尿嘧啶缺陷和甾体激素17α-羟化酶缺陷;⑤原始卵泡储备过少,卵泡闭锁或耗竭过快;⑥外界因素:物理化学因素,手术因素;⑦感染[2]。
3.2诊断临床上40岁以下妇女,出现至少4个月以上闭经,并有2次或以上血清FSH>40U/L(两次检查间隔1个月以上),雌二醇水平<73.2pmol/L,伴有雌激素缺乏症,如潮热、出汗等症,即可诊断为POF[3]。
3.3治疗雌激素、孕激素序贯疗法建立人工周期,方法如前述,采用此法可解决POF患者的潮热、盗汗、心悸等缺雌症状,还可减少心血管疾病的发生及骨质疏松性骨折发生年龄的提前,有些患者还恢复排卵且妊娠。但必须准确掌握适应证、禁忌症,严密监测,耐心指导,及时调整,适时终止。POF常有肾阴耗竭而肝肾之火上延,所以加用中药以滋阴降火、补肾活血治疗效果较好。若POF为自身免疫性疾病的伴随或继发性疾病,则需要治疗原发病或伴随疾病:①免疫治疗:对血中自身免疫抗体阳性者,给予糖皮质激素治疗;抗心磷脂抗体阳性者,可应用阿斯匹林治疗。②伴发的自身免疫性疾病的治疗:甲状腺和肾上腺疾病应调整甲状腺和肾上腺功能,系统性红斑狼疮和类风湿性关节炎应用免疫治疗,胰岛素依赖性糖尿病应用胰岛素治疗[4]。
【参考文献】
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【关键词】三七总皂苷氧化铝高效液相法
三七为五加科植物三七Panaxnotoginseng(Burk.)F.H.Chen的干燥根及根茎[1],三七总皂苷是中药三七的有效部位,主要含有三七皂苷R1,人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1等达玛烷型三萜皂苷类化合物[2]。现代药理研究证明:三七总皂苷具有多方面的生物活性,主要表现在扩张冠状动脉、增加冠脉血流量、改善心肌代谢、抗自由基、抗凝、钙拮抗等方面[3]。
目前三七总皂苷的富集与纯化一般采用大孔吸附树脂来完成[4],纯化后三七总皂苷的含量达到60%以上。为了提高药物的安全性和有效性,提高其成药原料药的纯度。本实验拟采用氧化铝柱层析对三七总皂苷的纯化物进行精制[5],并对工艺进行了考察,为进一步的制剂学研究打下基础。
1仪器与试药
1.1仪器与设备
RE52-99旋转蒸器(上海亚荣生化仪器厂);DK-S22型电热恒温水浴锅(上海精宏实验设备有限公司);JA-1003型电子分析天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司);电热鼓风干燥箱(上海博迅实业有限医疗设备厂);美国Tsp高效液相色谱仪;TspP-2000泵、TspUV-1000UV-VIS检测器;TspPC1000色谱工作站;色谱柱:ODSC18柱(250×4.6mm,5μm,大连依利特科学仪器有限公司)。
1.2材料与试剂
三七总皂苷提取物(云南玉溪天然药物有限公司);三七总皂苷对照品:三七皂苷R1(0745-200008)、人参皂苷Rg1(0703-200015)、人参皂苷Rb1(0704-200115)对照品(中国药品生物制品检定所);乙腈为色谱纯,水为二次蒸馏水。
2方法与结果
2.1色谱条件
色谱柱:ODSC18柱(250×4.6mm,5μm);流动相:A为乙腈,B为水;流速:1.0mL·min-1;采用梯度洗脱法,0~8分钟(26:74),8:10~40:40分钟(34:66);检测波长203nm;柱温:30℃;进样量20μL。
2.2线性范围关系的考察
分别精密称取三七总皂苷对照品三七皂苷R1、人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1各约6.0mg、2.5mg和2.5mg置25mL量瓶中,用甲醇溶解并稀释至刻度,摇匀,精密吸取此溶液3、4、5、6、7mL置50mL量瓶中,用甲醇稀释至刻度,摇匀。精密吸取上述对照品溶液各注入液相色谱仪,记录色谱图,量取峰面积,以峰面积(A)对进样量(μg)进行线性回归,三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1回归方程分别为:A=327127.8W-681.2(r=0.9991);A=406964.1W+787.9(r=0.9991);A=262563.9W-5498.7(r=0.9996),三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂Rb1分别在进样量0.2981~0.6956μg、1.2768~2.9792μg和1.1539~2.6925μg范围内时,峰面积与进样量具有良好的线性关系。
2.3精密度试验
取含量测定项下对照品溶液,连续进样六次,记录色谱图,量取峰面积,计算平均值及相对标准偏差,三七皂苷R1、人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1的峰面积平均值分别为151792、802039.7和476940.7,RSD分别为0.81%、1.73%和1.62%,结果表明,本方法精密度良好。
2.4供试品溶液的制备
取上柱流出液浓缩至干,精密称定干粉一定量,用甲醇溶解并转溶至10mL量瓶,滤过。精密量取续滤液1mL置10mL量瓶中,加甲醇稀释至刻度,摇匀,即得。
2.5工艺参数的考察
2.5.1洗脱剂浓度的考察
取三七总皂苷原料3份,每份10g。分别用50%乙醇适量溶解,分别转移至氧化铝柱(中性氧化铝50g,内径4cm,干法装柱),然后分别用35%、55%和75%乙醇洗脱,分别收集洗脱液,减压回收乙醇,真空干燥,按HPLC法测定总皂苷含量和收率。
从以上结果可知,当用75%乙醇洗脱时,总皂苷含量最高,但收率太低,而用55%乙醇洗脱时虽然收率比用35%乙醇洗脱时略低,但总皂苷含量高6%左右,因此,洗脱剂确定为55%乙醇。
2.5.2洗脱剂用量考察
取三七总皂苷原料3份,每份10g。分别用50%乙醇适量溶解,分别转移至氧化铝柱(中性氧化铝50g,内径4cm,干法装柱),然后用55%乙醇洗脱,分别收集洗脱液,减压回收乙醇,真空干燥,按HPLC法测定总苷含量和收率。
从以上结果可知,随着洗脱剂用量的增加,得到总皂苷的含量逐渐下降,考虑收率,以10倍量55%的乙醇洗脱比较合适。
2.5.3吸附剂用量考察
取三七总皂苷原料3份,每份10g。分别用50%乙醇适量溶解,分别转移至氧化铝柱(柱1:中性氧化铝25g,内径2cm;柱2:中性氧化铝50g,内径4cm;柱3:中性氧化铝100g,内径5cm),然后用10倍量55%乙醇洗脱,分别收集洗脱液,减压回收乙醇,真空干燥,按HPLC法测定总苷含量和收率。
从以上结果可知,随着吸附剂氧化铝用量的增加,收率逐渐降低,而含量呈上升趋势,氧化铝用量为5倍与10倍相比较,前者虽然总皂苷含量略低,但已经大于80%,而且收率较高,因此吸附剂氧化铝的用量确定为5倍。
2.6中试验证结果
取三七总皂苷原料3份,精密称取质量分别为44.4g,42.8g和47.9g,分别用50%乙醇适量溶解,分别转移至氧化铝柱,中性氧化铝用量为三七总皂苷的5倍,然后用10倍量55%乙醇洗脱,分别收集洗脱液,在60℃以下减压回收乙醇,真空干燥,按HPLC测定方法,分别测定三七皂苷R1、人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1的含量。
从以上三批中试结果可知,按选定的精制工艺可以制备总皂苷含量大于80%的三七总皂苷原料,且收率大于70%,说明此精制工艺是可行的。
3结论
3.1氧化铝柱层析精制三七总皂苷的最佳工艺为:洗脱剂的浓度为55%乙醇,洗脱剂的用量为10倍量吸附剂的用量,吸附剂用量为5倍三七总皂苷的用量。
3.2本实验提出了一种新的三七总皂苷的精制方法—氧化铝柱层析,具有分离效果好、工艺简单、投资少、处理量较大等优点。有文献报道[6],大孔吸附树脂法具有选择性好、吸附容量大、安全无毒、再生容易等优点,但由于应用时间相对较短,还存在着一些问题,因此,在纯化中药有效成分的工艺过程中,两种纯化方法可以互相结合,取长补短,共同促进中药制剂的不断发展。
参考文献
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论文语种:中文
您的研究方向:管理
是否有数据处理要求:否
您的国家:北京
您的学校背景:北京理工大学
要求字数:6000 (开题报告)
论文用途:硕士毕业论文
是否需要盲审(博士或硕士生有这个需要):否
补充要求和说明:先要一个开题报告! 正式毕业论文的要求 学校还没通知 开题报告要求 见 附件 题目方向是 三维制造工艺 对机加企业(车间) 的影响 或 数字化制造 对机加企业(车间)的影响 (最好是针对航天制造企业)
北京理工大学研究生院工程硕士学位论文开题报告:基于三维模型的工艺对技术对航天制造企业生产效率的影响
一、学位论文选题的目的和意义
1.1 选题背景
进入21世纪,数字化设计制造技术在国际航空制造业新产品研制中发展迅猛,传统的以模拟量传递为基础的设计制造手段,已经逐渐被以数字量传递为基础的数字化手段所代替,通过全面采用数字化产品定义、数字化预装配、产品数据管理、并行工程和虚拟制造技术,极大缩短了机型研制周期、提高了产品质量。
二、本选题研究领域历史、现状、发展趋势分析
三、研究方案
四、研究计划进度表
五、经费预算
六、参考文献
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论文摘要:本文以《机械制造工艺基础》课程教程的现状和面临问题,从提高机械类专业学生的实践能力出发,根据实际探讨了教师在讲授过程中从如何改进教学方法与培养学生创新思维能力,发展趋势以及改革措施等方面突破《机械制造工艺基础》的难点教学。
《机械制造工艺基础》课程是机械类专业的一门重要的专业基础课,涉及面广,概念性强。与生产实践关系密切,学生在学习过程中普遍感觉不易掌握,缺乏兴趣。为激发学生学习该课程的积极性、主动性,针对该课程目前存在的问题在教学中进行一定的改革尝试,很好地解决该课程的重点、难点。下面谈谈自己的教学。
一、分析教学现状和存在的问题
1、教学内容和教学体系陈旧。该课程的内容多且相互独立,学时少,同时有些内容随现代科学技术的发展已日显陈旧;课程内容和课程体系的变化与原有的教学方法和教学手段难以保证在较少学时内完成教学大纲的要求,更别说培养学生的理论联系实际和创新思维的能力。
2、教学方式陈旧在教学方法上仍采取灌输式教学,导致学生失去兴趣,获取的信息量较少。这种单一的教学方法显然很难培养出具有创新性的高素质的人才。
二、教学应在以下的几个方面得到突破
1、合理安排课程体系,更新教学内容在设计课程体系时对于一些内容较陈旧的或在其他课程里讲过的内容可进行删减。增加计算机辅助制造内容,使学生接触到现在化工业生产的新方法、新问题,而成新思路。并且根据电脑在学生中普及率较高的特点,鼓励、引导学生利用课余时间进行学习研究。此外在保证掌握有关基础知识和基本理论的前提下,针对各专业的特点,突出重点、提示一般。
2、改革教学方法和教学手段。提高教学质量重视“绪论”教学,提高学生学习兴趣良好的开端是成功的一半,讲好绪论课犹如优秀作者对戏剧的“序幕”和小说的“开头”。教师“亮相”的好,在学生心中树立一个先入为主的良好形象,对今后的教学产生积极的促进作用。给学生介绍课程体系,包括毛坯制造工艺、零件切削加工工艺和机械加工工艺规程制定等三部分内容。通过本课程的学习,可以使学生获得机械制造的常用工艺方法和零件加工工艺过程及装配的基础知识,对机械制造工艺过程形成一个完整的认识,从而增强学生在实际工作中的适应性,为达到一专多能打好必要的理论基础。同时采用启发式教学以引导、帮助和促进学生对知识的领悟,激发学生独立思考和创新的意识。如在学习有关锻压的内容后,给出一个工程应用中因某一质量不合格的锻件而造成故障的实例让学生进行讨论,帮助、引导学生从材料的选择、锻件的结构以及锻造工艺等各个方面进行考虑、分析,找出原因,提出解决的方法。这样,通过启发式教学,不仅可以巩固所学过的知识,而且可以帮助学生学会从多方位,多角度去思考,有利于调动学生的学习积极性,培养学生的创造性。变灌输式教学为方法论教学。将传统教学中的教学模式,变为师生共同活动的教学方式。在教学的过程中,多开展师生互动,采用“教师引在前、讲在后,学生想在前、听在后”的方法,引导学生自己思考解决问题;让学生多开展讨论,使学生积极思维,打开思路,同时教师参加讨论,对重点、难点处做讲解,最后进行总结;也可以安排学生动手实践,这样就更能取得意想不到的效果。
3、因材施教,教师传授知识的同时,应注重能力培养。课堂上着重讲清基本概念和基本理论,分析重点和难点。简单的让学生自学,使学生表达能力和逻辑思维能力得到一定的锻炼。在自己解决了一些实际问题后,学生会感觉到成就感,进而激发了学习的兴趣,对于学习兴趣更浓、能力较强的学生,每个章节均应推荐学习参考书及相应的制造工艺手册。并介绍手册的使用方法,这对他们以后从事工程技术应用工作非常有益。
4、重视实践教学,加强能力培养。实践教学是培养学生综合能力的重要环节,把理论教学与实践教学相结合,是专业知识向实践能力转化的重要手段。培养既懂专业又会操作的“双师型“教师是开展实践教学的前提。这样的教师才能将理论教学与实践教学融为一体,得心应手的将各方面知识融会贯通,最终达到较好的教学效果。在本课程的学习中一般安排两周左右的实践教学,实践教学包括参观、实习。根据授课内容,将学生带到实习工场,组织学生参观,参观前应布置预习,使学生做到心中有数,参观时教师引导学生注意观察机床主体结构、主要部件及作用、传统系统、刀具、夹具等,并边操作边讲解,提高感性认识,解决学生的问题。参观后进行总结。实习的内容有车、铣、刨、磨、钻等工种,着力培养学生的动手操作能力。要求学生根据零件图,读懂图样、制定加工工艺规程、加工零件。训练学生运用已学知识,应用到实际生产中,让他们真正感觉到学有所用,从而提高学生学习理论课的自觉性,使学生获得一个完整的机加工过程概念,这样不仅可以巩固已学的知识,强化学生的专业思想,也能够为后续课程的学习打下良好的基础。
5、演示法直观教学。直观教学是为学生提供必要的感性材料的有效途径。在讲授过程中,经常适时的演示与教学内容相关的实物、模型或实物图片。在教学中灵活运用各种直观形式,不仅能激发学生的学习兴趣,而且有助于他们对所学知识的领会、理解和巩固。
6、多媒体形象化教学。利用计算机软件将教学过程中需要的文本、图形、图像、动画、录像等多种媒体有机会地组织在一起,替代传统的粉笔、挂图、幻灯片和录像片等。形象生动、直观易懂、方便快捷。能够使学生犹如身临其境。用多媒体课件教学,形象的揭示了复杂的机械制造过程,有效地解决了许多教学中难以讲解而又必须理解的问题,大大提高了教学效果,激发了学生的学习兴趣,对教学效率的提高是传统教学方式无法比拟的。
三、结束语
随着科学技术的不断发展,教学内容也在发生变化,这就要求教师自身不断学习,改革教学内容,与时俱进,大胆创新。不断学习,提高自身素质,要不断的用新知识、新技术丰富教学内容,培养出能够满足生产一线需求的高素质的职业应用型人才。
参考文献
论文关键词:压力容器,生产制作工艺,浮动装置,夹紧机械手,预紧装置
随着改革开放的深入和国家“十一五”计划的实施,压力容器向大型化发展的速度越来越快。化工、化肥设备中高压多层包扎设备从60年代的DN500、DN600等系列发展到DN1200~DN2000等系列,产品重量和直径都翻了几倍。目前,国内企业使用的捆扎式包扎工艺制作压容器制造中,深厚环焊缝焊接困难、检测困难,需经多次热处理,制造周期长、成本高等缺点已不能满足设备大型化发展的需要。“卡钳式多层包扎容器工艺装备设计”正是为适应制作大型化高压设备而设计的。整体多层包扎式高压容器工艺是继多层包扎、多层绕板、多层热套、多层绕带和多层螺旋绕板后的一种新型多层容器的结构工艺,是适合我国国情的一种新型多层高压容器结构。HG3129-1998《整体多层夹紧式高压容器》制造工艺特点是:各层层板的纵环焊缝相互错开,避免了大厚度的焊接、探伤和热处理;材料利用率高,选材面广;机械化程度高,层板夹紧装置操作灵活,夹紧力可控;④制造周期短,成本低。它综合了现有多层容器的优点,具有结构设计合理、制造工艺先进、成本低以及安全可靠等特点。该包扎式工艺可广泛适用于化工、化肥、能源及冶金的高压容器领域。它在制造技术以及安全和经济效益的提高上都具有十分明显的优势。
一、工艺组成组成:
本设备由单臂架、夹紧机械手、浮动装置、三组预拉紧装置、行走机构、顶升装置、YZ-326液压系统、电器控制、操作台及轨道等组成,其工作原理见下图。
二、设备用途特点:
1、单臂架采用单臂钢架结构,是其它组成部分支承和连接不可缺少的结构,可不受机架刚度和产品重量的影响,同时产品吊装不受机架自身影响。本设备可夹紧φ800~φ2400mm的多层高压容器,层板厚度为δ6~16mm,层板宽度为600~2400mm。通过行走机构在轨道上的运动,容器包扎长度可不受限制,夹紧后的质量完全能达到HG3129-1998的行业标准。
2、夹紧机械手的动作采用液压控制和电器控制,其油缸可以同步往返也可单独往返移动,缸径为φ140,行程为250mm,最高工作压力达到15Mpa。且增设了远程和近程电控装置。
3、预紧装置的上、下拉紧采用液压控制和电器控制,其油缸上、下可以同步往返也可单独往返移动,单个行程700mm,油缸最高工作压力为15Mpa,缸径φ63中国学术期刊网。采用竖向液压预紧用多种长度的钢丝绳来满足不同直径规格产品的包扎,运行动作快且预紧力大,工作效率高;
4、夹紧机械通过浮动装置来满足机械手在夹紧过程中所产生的位移高度,同时方便机械手手指更好的对位于层板工艺孔;在夹紧机械手设置电器控制,机械手的上、下移动(微调)操作方便;能确保机械手升降灵活,快速,并增设有一道安全保障措施。
5、顶升装置有利于层板轻松套入整体内筒;在相关结构上增加远程控制压力容器,从而减轻劳动强度和提高工作效率。
7、液压站设计在单臂架下部,油压调节和维修更为方便。
四、安全性及其环保:
1、 设备起吊安全性较好。该包扎机的整体结构为单臂架,自身结构稳定性较好;设备在吊装时不会影响单臂架。
2、 浮动装置上的配重采用钢丝绳连接,为防止钢丝绳在使用中产生疲劳断裂,特增设2根钢丝绳以保证其安全性。
3、此设备运行采用液压控制,整个过程安全可靠,无噪音。
4、设备的使用和维护方便。
综上所述,本装置属是一种新型多层高压包扎工艺装置。它是资源节约型装备(如:层板下精料、筒节不再车两端面焊接坡口、深槽焊等),从而提高了产品的安全性和经济性;也是环境友好型(如:人性化操作,减轻劳动强度,操作方便且安全可靠),从而提高了生产率。整体包扎式高压容器的研制、实验操作过程分析:各部分机构运行正常;操作简单、方便;包扎层板层间间隙≤0.3mm、松动面积符合HG3129-1998标准要求;包扎效率较高。这种新型容器通过拉紧层板并产生微量伸长产生一定预应力消除层间间隙,利用层间摩擦力的特性,能保证容器安全使用。利用液压机械手制作,操作灵活、方便,自动化程度高,生产周期短,制造成本低。包扎筒体纵、环缝相互错开,无深环焊缝,同时减少了焊接,探伤、返片时间。筒体选材范围增大(壁厚6~16mm,板宽600~2400mm),从而减少了包扎层数,好降低了材料单价。对大型容器可现场组焊制作,避免了运输困难,因此,设备选用整体多层夹紧式容器结构有非常明显的优越性,它为我国大型高压容器国产化开辟了一条新途径;同时它具有很好的经济和社会效益,值得大力推广。
参考文献:
1、HG3129-1998 整体多层夹紧式高压容器
2、朱孝钦,吴京生,陈国理;整体多层夹紧式高压容器研制及应用[J];石油化工设备;1999年04期
3、吴京生,朱孝钦;多层式高压容器的特性和研究进展[J];化工装备技术;1988年05期