第一篇:機(jī)設(shè)專業(yè)前沿講座-最新
機(jī)械專業(yè)前沿講座
姓 名:
專 業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級:
學(xué) 號:
數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的創(chuàng)新策略
摘 要:近年國產(chǎn)加工中心產(chǎn)業(yè)盡管在產(chǎn)量和銷售額上取得巨大的進(jìn)展,但由于過分依賴模塊化設(shè)計(jì)、功能參數(shù)選擇單一化所引起的產(chǎn)品趨同的現(xiàn)象導(dǎo)致低價(jià)競爭,嚴(yán)重腐蝕國產(chǎn)機(jī)床企業(yè)的競爭力。反觀加工中心國際市場的領(lǐng)先企業(yè)在競爭時(shí)采取的是非對稱的技術(shù)對抗戰(zhàn)略,力求以差異化創(chuàng)造和保護(hù)自身的核心價(jià)值。對比顯示我國機(jī)床產(chǎn)業(yè)有必要加強(qiáng)產(chǎn)品差異化的規(guī)劃。關(guān)鍵詞:產(chǎn)品創(chuàng)新;數(shù)控機(jī)床
CNC machine tool product innovation strategy Abstract:In recent years,domestic processing center industry in spite of production and sales,has made great progress,But as a result of excessive reliance on modular design,function parameters choice for a single the product homogenization phenomenon leads to low price competition,Serious corrosion of domestic machine tool enterprise competitiveness.Strive to create differentiation and protect its core value.Comparison of China`s machine tool industry it is necessary to strengthen the planning of product differentiation.Key words:Product innovation;CNC machine tool
前言
機(jī)床是一個(gè)國家制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。我國在第十一個(gè)五年規(guī)劃中訂下振興裝備制造業(yè)的目標(biāo),明確提出 “全面貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀必須提高自主創(chuàng)新能力”并重點(diǎn)表明 “要提高大型、精密、高速數(shù)控裝備和數(shù)控系統(tǒng)及功能部件的水平”,以支持能源、運(yùn)輸、信息、材料等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的發(fā)展〔1〕。為此,我們必須對機(jī)床產(chǎn)品創(chuàng)新進(jìn)行研究,以擺脫我們只能制造基礎(chǔ)裝備,“大型、高精度數(shù)控機(jī)床大部分依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀” 〔2〕。本文以機(jī)床產(chǎn)品中具有代表性的品種—加工中心為研究對象,研究加工中心的創(chuàng)新現(xiàn)狀,可以反映出整體機(jī)床產(chǎn)業(yè)的情況。
1國產(chǎn)機(jī)床產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
目前我國進(jìn)口立式加工中心以高端產(chǎn)品為主,2006年我國進(jìn)口立式加工中心 9978臺,總值 8.14億美元〔3〕,以此推算每臺平均價(jià) 8.16萬美元,比同類國產(chǎn)機(jī)床的平均售價(jià)高 100 ̄200%。我國的立式加工中心的商品化在上世紀(jì) 80年代起步,步入 21世紀(jì)開始隨著國內(nèi)市場需求上升以較高速度增長,見圖 1,市場占有率和進(jìn)口產(chǎn)品保持均勢,占全總銷售量的 20 ̄30%,占據(jù)國內(nèi)市場的中、低端。在我國生產(chǎn)的各種加工中心當(dāng)中,立式加工中心產(chǎn)量最大,占全部加工中心產(chǎn)量的 3/4,同時(shí)也是發(fā)展最快、新產(chǎn)品最多的加工中心品種,2004年已取代數(shù)控車床成為年新產(chǎn)品開發(fā)數(shù)的首位,其中工作臺寬度小于600mm的占立式加工中心生產(chǎn)量的 70%左右,工作臺寬度在大于 600mm小于 1000mm和工作臺寬度大于1000mm的各占立式加工中心生產(chǎn)量的 15%左右〔4〕。(1)產(chǎn)品趨同。國產(chǎn)立式加工中心產(chǎn)品最明顯的一個(gè)特點(diǎn)是總體方案非常相似,XH715是較多企業(yè)模仿的機(jī)體設(shè)計(jì),見圖 2,此方案采用單立柱結(jié)構(gòu),垂直運(yùn)動(dòng)由主軸沿立柱運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn),水平運(yùn)動(dòng)由工作臺移動(dòng)實(shí)現(xiàn)。高速化方面國產(chǎn)的大部分是在現(xiàn)有的 XH715機(jī)體上增添高速電主軸,與國外專門為高速加工研制的機(jī)體相比性能差距明顯。國產(chǎn)立式加工中心制造企業(yè)很少進(jìn)行加工活動(dòng),機(jī)體鑄造和加工主要委托外包生產(chǎn)商按設(shè)計(jì)供應(yīng),而大部分其它子系統(tǒng)和零部件均通過對外采購取得,企業(yè)在生產(chǎn)場地進(jìn)行的主要是樣機(jī)試制和產(chǎn)品裝配、檢驗(yàn)工作。國產(chǎn)立式加工中心的結(jié)構(gòu)單一性造成了一個(gè)機(jī)床產(chǎn)業(yè)的獨(dú)特現(xiàn)象:出現(xiàn)了專門供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)體的供應(yīng)商,讓部分立式加工中心的生產(chǎn)企業(yè)可以放棄機(jī)床設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),外購所有子系統(tǒng),完全把精力集中在組裝環(huán)節(jié)上。(2)低價(jià)競爭。對X、Y、Z軸行程為800、500、500mm的兩種檔次的立式加工中心進(jìn)行直接材料成本估算,圖3顯示生產(chǎn)企業(yè)付出的直接材料費(fèi)用約18萬元左右,是組裝成本的13倍。在直接材料成本不斷上升的同時(shí),國產(chǎn)立式加工中心在市場上的價(jià)格下限卻在逐年下降,現(xiàn)時(shí)上述規(guī)格的國內(nèi)品牌加工中心價(jià)格低端在20萬元左右,這類立式加工中心,已形成一定的生產(chǎn)批量。與國外同類產(chǎn)品相比,有一定性價(jià)比優(yōu)勢,在質(zhì)量的穩(wěn)定性、可靠性和交貨期上還有差距。然而,國產(chǎn)加工中心的性價(jià)比優(yōu)勢是由價(jià)格競爭所換取的,從使用制造裝備的角度看,用戶的普遍需求是 “快掙錢、多掙錢、少花錢”,追求的是投資回報(bào),需要的是能夠幫助他們實(shí)現(xiàn)這一切的產(chǎn)品。由于國產(chǎn)加工中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)趨同,其性能和投資回報(bào)也會(huì)相近,用戶的選擇標(biāo)準(zhǔn)因此就轉(zhuǎn)向降低價(jià)格、降低付款條件等,以期減少投資成本或降低投資風(fēng)險(xiǎn)。從圖 3可見,數(shù)控系統(tǒng)在成本中占的比例最大,國內(nèi)外產(chǎn)品的價(jià)格差也最高,價(jià)格下調(diào)的空間最大,但是由于數(shù)控系統(tǒng)的國產(chǎn)化進(jìn)展緩慢,市場仍然由少數(shù)國外品牌占據(jù),因此在加工中心價(jià)格下調(diào)的趨勢中,國外數(shù)控系統(tǒng)品牌仍然有強(qiáng)大的議價(jià)能力,加工中心制造企業(yè)在無法裁減功能部件成本的情況下,只能降低組裝成本、固定成本和利潤。2趨同現(xiàn)象的分析
(1)模塊化設(shè)計(jì)。產(chǎn)品開發(fā)是具有排他性的活動(dòng),企業(yè)為了保護(hù)核心能力,會(huì)阻止競爭對手得到推出相似產(chǎn)品的能力。如果趨同現(xiàn)象出現(xiàn),就代表了生產(chǎn)該種產(chǎn)品的所有能力都可以在市場上自由取得,某個(gè)企業(yè)無法獨(dú)占。加工中心的技術(shù)現(xiàn)狀正是如此,而模塊化設(shè)計(jì)則是加工中心技術(shù)市場化的基礎(chǔ)。模塊化設(shè)計(jì)(ModularDesign)的基本原理是將復(fù)雜的產(chǎn)品和系統(tǒng)分解為簡單、獨(dú)立、功能單一的部分,再把各部分搭配出各種復(fù)雜的產(chǎn)品〔5〕。模塊化設(shè)計(jì)思想強(qiáng)調(diào)部件的互換性,因此模塊化的產(chǎn)品比較容易單獨(dú)對其中某一個(gè)部件進(jìn)行技術(shù)革新而不影響產(chǎn)品的其它部分,達(dá)到降低開發(fā)成本,加快開發(fā)速度的效果。過去對模塊化設(shè)計(jì)的研究證明,模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來的負(fù)面效果,是降低出現(xiàn)突破性創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。據(jù)文獻(xiàn) 〔6〕分析,美國過去200年專利發(fā)明的關(guān)聯(lián)性發(fā)現(xiàn),雖然模塊化可以降低產(chǎn)品功能部分的互相影響,令功能部分的創(chuàng)新更加容易、頻繁,但產(chǎn)品存在功能部分的依賴性有助于促發(fā)突破性創(chuàng)新,產(chǎn)品模塊化的同時(shí),出現(xiàn)突破的、根本的創(chuàng)新可能性將受到影響。(2)參數(shù)化設(shè)計(jì)。自然淘汰是市場經(jīng)濟(jì)的基石,當(dāng)市場上出現(xiàn)相同用途的產(chǎn)品時(shí),性價(jià)比最高的產(chǎn)品必然會(huì)把稍差的產(chǎn)品淘汰。為了容易理解和比較,客戶會(huì)將產(chǎn)品的總體分解和簡化為少數(shù)直觀的、可量化的功能參數(shù)。市場上普遍采用的功能參數(shù)會(huì)壓倒其它性能成為加工中心制造企業(yè)的主要努力對象,加工中心制造企業(yè)
沒推出相異產(chǎn)品的意欲,其主要原因是市場上加工中心評價(jià)參數(shù)的片面性。從我國傳統(tǒng)機(jī)床設(shè)計(jì)界的角度看,客戶選購產(chǎn)品的主要考慮點(diǎn)是產(chǎn)品功能與客戶的典型加工任務(wù)匹配,次要考慮是價(jià)格,在滿足加工任務(wù)的前提下,盡量節(jié)約投資。在這種思想指導(dǎo)下,處于國際上金屬切削工藝研究前沿的課題,因?yàn)槭褂昧酥T如切削效率〔7〕、動(dòng)態(tài)精度、熱穩(wěn)定度、精度保持性等,較為抽象、難于檢測或未有公認(rèn)量化標(biāo)準(zhǔn)的功能參數(shù),因此未被國內(nèi)加工中心制造企業(yè)用作開發(fā)新產(chǎn)品的標(biāo)桿。企業(yè)對如何更有效幫助客戶 “快掙錢、多掙錢、少花錢”的努力只是限于提升個(gè)別部件的技術(shù)參數(shù),這種以部件技術(shù)參數(shù)為本的觀點(diǎn),令企業(yè)無法發(fā)掘產(chǎn)品開發(fā)機(jī)遇。3產(chǎn)品差異化的案例
設(shè)計(jì)模塊化、技術(shù)市場化已經(jīng)在加工中心制造領(lǐng)略實(shí)行多年,從國外成功的例子可以看到,在保留模塊化設(shè)計(jì)思想的同時(shí),通過針對特定市場區(qū)間,提供獨(dú)一無二的產(chǎn)品是規(guī)避趨同競爭,保持價(jià)值的有效辦法。利用產(chǎn)品差異化(ProductDifferentiation)是達(dá)到這種效果的產(chǎn)品開發(fā)策略。德國 DMG公司的機(jī)床設(shè)計(jì)采取一體化機(jī)體策略,以單體式(MonoBLOCK)或雙體式(DuoBLOCK)結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)的機(jī)床大件結(jié)合方式,達(dá)到提高機(jī)體剛性、減少組裝步驟、降低組裝誤差的效果〔8〕。DMG的另一項(xiàng)技術(shù)革新是采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),和傳統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)加滾珠軸承的方案相比,直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)能提供更高的加速度,同時(shí)簡化機(jī)體結(jié)構(gòu)。圖3國產(chǎn)中、低檔加工中心產(chǎn)品的直接材料成本構(gòu)成的估算瑞士米克朗公司的機(jī)床設(shè)計(jì)特色之一是使用人造大理石材料,澆注成封閉型單體床身,該材料的震動(dòng)阻尼特性和熱穩(wěn)定性較鑄鐵為佳,此外采用冷澆注的人造大理石大大降低生產(chǎn)成本和簡化組裝。森精機(jī)制作所的機(jī)床總體設(shè)計(jì)側(cè)重平衡作用在機(jī)床上的力矩。在機(jī)體設(shè)計(jì)上,森精機(jī)獨(dú)特的雙跨孔龍門布局令龍門置于 Y軸導(dǎo)軌的中間位置,縮短主軸箱的懸空從而減少其翻轉(zhuǎn)力矩。此外,森精機(jī)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用了獨(dú)特的重心驅(qū)動(dòng),重心驅(qū)動(dòng)技術(shù)從根本上消除了加工點(diǎn)的移動(dòng)方向改變后立即出現(xiàn)了切削痕跡不規(guī)則和紊亂的現(xiàn)象,達(dá)到提高加工精度和延長刀具壽命的效果。從以上 3家立式加工中心企業(yè)的近期產(chǎn)品可以看出,各家企業(yè)都謹(jǐn)守 90年代沿用至今的制造戰(zhàn)略,大量使用外部提供的通用子系統(tǒng)和功能部件,并在總體方案設(shè)計(jì)上力求與眾不同。4小結(jié)
一款加工中心在市場中的競爭力,很大程度在總體方案階段就已經(jīng)決定了,機(jī)體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的布局如果沒有特色,不能對獨(dú)特的客戶群帶來無可代替的優(yōu)點(diǎn),哪怕是選配最好的功能部件,都不會(huì)對機(jī)床的生產(chǎn)者帶來更多的利潤。決定產(chǎn)品總體方案的產(chǎn)品計(jì)劃和產(chǎn)品定義設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),以及更早的模糊前期(Fussyfront-end)對機(jī)床開發(fā)的最終效益影響最大,但相關(guān)的理論研究較少。現(xiàn)時(shí)國內(nèi)機(jī)床制造企業(yè)對如何組織參與發(fā)掘產(chǎn)品機(jī)遇的部門、客戶需求、內(nèi)部限制和中、長期目標(biāo)如何反映到產(chǎn)品定義上、如何監(jiān)控產(chǎn)品定義不會(huì)在開發(fā)過程中偏離原意等問題,均沒有深入的思考。對以上問題的探索,必然有助提升機(jī)床企業(yè)的核心競爭力。
參考文獻(xiàn):
〔1〕艾興.高速切削加工技術(shù)〔M〕.北京:國防工業(yè)出版社,2003. 〔2〕張伯霖.高速切削技術(shù)及應(yīng)用〔M〕.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002. 〔3〕席俊杰.高速切削的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用〔J〕.潤滑與密封,2008,5.
〔4〕張曙.數(shù)控機(jī)床發(fā)展的新趨勢〔J〕.全國數(shù)字化設(shè)計(jì)與快速制造技術(shù)研討會(huì),2005,3 〔5〕聶福全.現(xiàn)代高速加工的特點(diǎn)及要求〔J〕.現(xiàn)代零部件,2005,1.
第二篇:機(jī)設(shè)專業(yè)前沿講座---題目
機(jī)設(shè)專業(yè)前沿講座題目
1《數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的創(chuàng)新策略》-周利平
2《高速水射流精密加工技術(shù)》
3《CAD/CAPP發(fā)展概況》-計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)
-精益生產(chǎn)(Cecm Production)
-智能制造系統(tǒng)(Intelligent Manufacturing System)-《改變世界的機(jī)器》-精益生產(chǎn)
4《 沖壓過程中的力學(xué)問題及成型過程模擬》-劉渝
5《PLC在運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用》-秦付軍
6《計(jì)算機(jī)輔助工程優(yōu)化、分析與集成》
7《重大裝備數(shù)字化設(shè)計(jì)制造》
論文要求:
1)標(biāo)題(小三,粗體,宋體)2)摘要(小五,粗體,宋體):內(nèi)容(小五,宋體)3)關(guān)鍵字(小五,粗體,宋體):內(nèi)容(小五,宋體)4)標(biāo)題、摘要、關(guān)鍵字的英文翻譯 5)正文 6)結(jié)束語
7)參考文獻(xiàn)(4年以內(nèi)的最新文獻(xiàn))
第三篇:專業(yè)前沿講座心得體會(huì)
、專業(yè)前沿講座
心得體會(huì)
信管1401 陳春月
學(xué)號 2202140101
2016年11月10日
南京工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院
淺談VR技術(shù)和啟示
一.簡介
虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality),簡稱VR技術(shù),也稱人工環(huán)境。利用電腦或其他智能計(jì)算設(shè)備模擬產(chǎn)生一個(gè)三度空間的虛擬世界,提供用戶關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬,讓用戶如同身歷其境一般。VR顯示原理分析:用戶帶上特殊眼鏡,一只眼睛只能看到奇數(shù)幀圖像,另一只眼只能看到偶數(shù)幀圖像。奇偶幀之間的不同產(chǎn)生視差(立體感)。
二.案例:淘寶BUY+ Buy+利用TMC三維動(dòng)作捕捉技術(shù)捕捉消費(fèi)者的動(dòng)作并觸發(fā)虛擬環(huán)境的反饋,最終實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)中的互動(dòng)。簡單來說,你可以直接與虛擬世界中的人和物進(jìn)行交互。甚至將現(xiàn)實(shí)生活中的場景虛擬化,成為一個(gè)可以互動(dòng)的商品。
三.VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特點(diǎn)
沉浸式:Buy+利用TMC三維動(dòng)作捕捉技術(shù)捕捉消費(fèi)者的動(dòng)作并觸發(fā)虛擬環(huán)境的反饋,最終實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)中的互動(dòng)。簡單來說,你可以直接與虛擬世界中的人和物進(jìn)行交互。甚至將現(xiàn)實(shí)生活中的場景虛擬化,成為一個(gè)可以互動(dòng)的商品。
交互性:交互性就是通過硬件和軟件設(shè)備進(jìn)行人機(jī)交互,包括用戶對虛擬環(huán)境中對象的可操作程度和從虛擬環(huán)境中得到反饋的自然程度。虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中,用戶將從過去只能通 過鍵盤、鼠標(biāo)與計(jì)算環(huán)境中的單維數(shù)字信息交互,升級為用多種傳感器(眼球識別、語音、手勢乃至腦電波)與多維信息的環(huán)境交互,逐漸與真實(shí)世界中的交互趨同。
四.發(fā)展趨勢
北京時(shí)間1月24日早間消息,蘋果對《金融時(shí)報(bào)》確認(rèn),已招聘虛擬現(xiàn)實(shí)和 現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)領(lǐng)域的頂級研究者道格·鮑曼(Doug Bowman)。這表明,蘋果正在關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)市場。
在 VR 領(lǐng)域試水之后,三星與 Oculus 合作生產(chǎn)了 Gear VR。這一舉動(dòng)意味著 VR 技術(shù)將會(huì)是這家公司未來的商業(yè)戰(zhàn)略的重要組成部分。
在去年微軟的 Build大會(huì)上,微軟推出了其全息眼鏡HoloLens,這是一款獨(dú)立的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭顯計(jì)劃本月發(fā)貨給開發(fā)者們。一些開發(fā)商在developer kit的3000美元售價(jià)上猶豫不決。尤其是考慮到該頭顯相對較低的視野這一方面更加劇了他們的猶豫。盡管如此,微軟仍可以說是世界上最好的計(jì)算機(jī)視覺研究團(tuán)隊(duì)了。并且此項(xiàng)研究有可能以后會(huì)促進(jìn)帶有相當(dāng)強(qiáng)的能力的設(shè)備的進(jìn)步。
自2014年 Facebook收購 Oculus 后,似乎每月都有一個(gè)新的大公司加入虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè),所以對昨天亞馬遜加入VR這一重磅信息并不覺得新奇。這也似乎預(yù)示著各大科技巨頭公司都已為下一代計(jì)算做好了準(zhǔn)備。VR技術(shù)的未來將更加明朗。
五.VR技術(shù)應(yīng)用 1.學(xué)校教育:
試想學(xué)校教育遇上VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),是否會(huì)產(chǎn)生奇妙的反應(yīng)呢?學(xué)生們戴上VR眼鏡,仿若進(jìn)入某個(gè)課程的虛擬場景的三維環(huán)境里,進(jìn)行人、物、景的多重交互,即可重現(xiàn)歷史場景或現(xiàn)實(shí)中肉眼無法觀察到物體的多維展示。美國一個(gè)公司開發(fā)了教育類的VR虛擬產(chǎn)品,3D眼鏡,一支電子筆與一臺特制電腦就可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)逼真的場景虛擬。如學(xué)生們坐在教室里,就可通過這些虛擬設(shè)備來訪問歷史古跡,電腦里虛擬的場景帶學(xué)生親臨現(xiàn)場感知每個(gè)方位的場景,甚至與歷史名人面對面站立領(lǐng)略其風(fēng)采。
2.醫(yī)療培訓(xùn)
在過去的幾十年里,VR技術(shù)和仿真技術(shù)主要是運(yùn)用在醫(yī)療培訓(xùn)及教育中?,F(xiàn)在外科手術(shù)模擬器對于外科醫(yī)生的培訓(xùn)而言是非常寶貴的工具,而醫(yī)院也通常要為此花費(fèi)無數(shù),畢竟沒有真人會(huì)愿意成為實(shí)習(xí)外科大夫練習(xí)手術(shù)技能的“小白鼠”。如今,隨著可視化仿真技術(shù)和壓力反饋技術(shù)的深入結(jié)合,很多廠家推出了讓臨床醫(yī)生在練習(xí)外科手術(shù)時(shí)可以享有視覺及觸覺上的雙重體驗(yàn)的產(chǎn)品,Medical Realities家的The Virtual Surgeon就是很典型的例子,這款產(chǎn)品通過結(jié)合360度視頻、3D技術(shù)以及交互式內(nèi)容,讓你能夠身臨其境地參與外科手術(shù)的全過程。六.啟示
放假有幸用VR眼鏡看了一部電影,對于用VR眼鏡看電影的感覺是仿佛在家看3D電影,VR技術(shù)讓二維平面的電影變成三維立體式成像,視覺聽覺感受更加深刻,而VR技術(shù)在教育與醫(yī)學(xué)上的發(fā)展必將對人類社會(huì)產(chǎn)生重要作用,聽老師說有學(xué)長致力于VR技術(shù)的工作,佩服學(xué)長明銳的判斷,在VR技術(shù)還未被大眾熟知的時(shí)候就能明銳判斷出其未來發(fā)展趨勢。不過如今的VR技術(shù)還未發(fā)展成熟,還有很長一段路要走,作為新時(shí)代的而大學(xué)生,應(yīng)該對未來技術(shù)發(fā)展有所了解,更應(yīng)該學(xué)習(xí)知識,跟上時(shí)代發(fā)展的腳步
第四篇:專業(yè)前沿講座
專業(yè)前沿講座心得體會(huì)
學(xué)院:機(jī)械工程學(xué)院 班級:10鍛壓一班 姓名: 學(xué)號:
“專業(yè)前沿講座”院級選修課為2013年新增課程,目前為2010年級學(xué)生開設(shè),由專業(yè)的多名老師共同授課。在每周一節(jié)課的兩個(gè)學(xué)時(shí)里經(jīng)過不同的老師來授課,我學(xué)到了很多。他們講的內(nèi)容雖然不盡相同,但是其精彩程度深深地吸引了我,為我的大學(xué)生活打開了一扇窗。盡管各位老師講的內(nèi)容很深?yuàn)W,以我現(xiàn)在的水平還不是太懂,但我相信在不遠(yuǎn)的將來我會(huì)明白的。
為了更加了解鍛壓專業(yè)前景,我特意的去查了一下我所學(xué)的專業(yè)的相關(guān)資料。
鍛壓是機(jī)械制造的基礎(chǔ)工藝之一,是制造機(jī)械產(chǎn)品不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié),在國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。它是裝備制造領(lǐng)域,特別是機(jī)械、汽車、軍工、航空、航天等工業(yè)中不可或缺的主要加工工藝。鍛壓生產(chǎn)制造能力也是衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志。
鍛壓可分為鍛造和沖壓兩大類。鍛壓和沖壓這兩大類里又能分出許多類,包括自由鍛、模鍛、鐓鍛、擠壓、拉拔、旋轉(zhuǎn)鍛造以及沖裁和成形。
當(dāng)前世界機(jī)床技術(shù)發(fā)展形勢
目前世界鍛壓設(shè)備的發(fā)展趨勢是:集機(jī)械、電子、液壓、氣動(dòng)及檢測等方面的最新技術(shù)于一體,自動(dòng)化程度高、換??焖?、工作可靠、噪聲低、防護(hù)完善、精度高。近年來又發(fā)展了數(shù)控系統(tǒng),能和電子計(jì)算機(jī)、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)換模系統(tǒng)及自動(dòng)倉儲(chǔ)等相結(jié)合,構(gòu)成多種系列的柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng),并向現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)方向發(fā)展。
當(dāng)前的世界機(jī)床工業(yè),歐亞美三足鼎立,歐洲實(shí)力最強(qiáng)。德日美三大工業(yè)發(fā)達(dá)國家,均在充分發(fā)展大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上,努力發(fā)展數(shù)控機(jī)床,實(shí)現(xiàn)中小批量柔性生產(chǎn)自動(dòng)化。而一些發(fā)展中國家,也跟隨這一趨勢,競相發(fā)展數(shù)控機(jī)床。
中國鍛壓行業(yè)現(xiàn)狀
作為機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè),鍛壓行業(yè)對裝備制造業(yè)和國防建設(shè)具有重要的影響,也是國際工業(yè)化程度的重要標(biāo)志。鍛造部門自身的專業(yè)化、規(guī)?;图s化水平不高,經(jīng)營管理方式粗放,技術(shù)水平提高緩慢,制約了行業(yè)發(fā)展,導(dǎo)致鍛造行業(yè)出現(xiàn)了大而不強(qiáng)的局面。部分大型成套設(shè)備所急需的技術(shù)含量高、質(zhì)量好、性價(jià)比高的鍛件還依賴進(jìn)口,制約了我國裝備制造業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高。近年來,我國的鍛造行根據(jù)國家大力發(fā)展裝備制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策和市場需求,進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,優(yōu)化了行業(yè)的整體結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品升級和技術(shù)換代,提高了行業(yè)的整體水平,國產(chǎn)化水平逐步提高,縮短了與國外先進(jìn)水平的差距。雖然我國已成為世界鍛壓大國,但還不是世界鍛壓強(qiáng)國。我國鍛壓生產(chǎn)與世界先進(jìn)國家和地區(qū)還存在較大差距。從以下的方面可以看出我國與他國鍛壓方面的不同于差距。(1)鍛件類別
日本作為當(dāng)今世界上鍛壓生產(chǎn)先進(jìn)國家,其模鍛件占總量的82.6%,自由鍛件占5.5%,環(huán)形件占11.9%,我國模鍛件占65%,自由鍛件占35%;日本在模鍛件中冷鍛件占5.8%,我國僅占1%(不包含標(biāo)準(zhǔn)件);日本鋁鍛件占1.9%,我國僅占0.1%。
(2)精密化
溫鍛件比熱鍛件精密度高得多,而冷鍛件又比溫鍛件高得多。與機(jī)械加工相比,精鍛件可降低成本80%~90%,降低勞動(dòng)成本95%,節(jié)約物資95%,與一般模鍛相比,精鍛可降低成本60%~70%。正因如此,各國都在發(fā)展精密鍛件,尤其日本,一輛轎車上,除30kg標(biāo)準(zhǔn)件為冷鍛件外,還有50kg冷鍛件;歐洲一輛轎車有40kg冷鍛件,而我國僅5kg。
(3)勞動(dòng)生產(chǎn)率
日本全員勞動(dòng)生產(chǎn)率為175t/人·年,印度為16。5t/人·年。我國最具代表性的汽車鍛造公司的全員勞動(dòng)生產(chǎn)率為50t/人·年,浙江溫州地區(qū)統(tǒng)計(jì)約為18。7t/人·年。
(4)能源消耗與環(huán)保
我國能源總量為世界第三位,能源消費(fèi)是世界第二位,占世界總消費(fèi)量10%,能源利用率只達(dá)32%,日本為57%,而每百萬美元GDP的CO2排量3077。7t,是日本的11.8倍,印度的1.4倍。
(5)高中低檔產(chǎn)品的構(gòu)成比例
工業(yè)發(fā)達(dá)國家高、中、低檔產(chǎn)品的構(gòu)成比例為10∶6.5∶2.5。而我國高、中、低檔構(gòu)成比約為1∶19∶80。
(6)模具壽命
我國熱鍛模壽命一般在4000~5000件,主要受工藝設(shè)計(jì)、鍛造設(shè)備、加熱、潤滑等因素影響,國外磨具壽命在10000~15000件。模具壽命是影響鍛件成本的主要因素,提高鍛模的壽命是鍛造企業(yè)共同的使命。
(7)外貿(mào)出口
由于我國政府對出口產(chǎn)品的檔次和質(zhì)量沒有限制,而且沒有形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。所以,技術(shù)含量低、質(zhì)量差的產(chǎn)品,由于有價(jià)格優(yōu)勢最先大量出口。這樣,中國鍛壓產(chǎn)品在國外留下了不好印象。誤認(rèn)為中國制造的所有產(chǎn)品質(zhì)量差,這樣高品質(zhì)的產(chǎn)品也很難以高價(jià)位出口。而工業(yè)發(fā)達(dá)國家都有自己的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定本國出口產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),并限制進(jìn)口產(chǎn)品的檔次和質(zhì)量,既能保證進(jìn)口產(chǎn)品的質(zhì)量,又能提升本國產(chǎn)品的國際競爭力。目前國內(nèi)專業(yè)從事沖壓的企業(yè)發(fā)展很快,特別是專門從事小型沖壓件生產(chǎn)的企業(yè)。這些企業(yè)主要特征是提供零件或成套部件。由于許多拉深類沖壓廠都?xì)w屬于主機(jī)廠,因此,這類沖壓件市場很不完善和健全,幾乎是自由式生產(chǎn)模式。但這一點(diǎn),中小型沖壓件市場就比較成熟。經(jīng)過多年的不懈努力,國產(chǎn)鍛壓機(jī)床整體水平有了突飛猛進(jìn)的提高,由我國自行設(shè)計(jì)制造的機(jī)床完全滿足了實(shí)際生產(chǎn)需要。但與國外同類產(chǎn)品比較,差距顯而易見,最突出的問題是高精尖的機(jī)床不多,主要還是技術(shù)上的核心競爭力不足。比如,在伺服壓力機(jī)、高速壓力機(jī)、高精高速的激光切割機(jī)、數(shù)控沖床、沖剪折的復(fù)合加工機(jī)、機(jī)器人連線的彎折生產(chǎn)線、數(shù)控系統(tǒng)、CAD系統(tǒng)等作用越來越突出的計(jì)算機(jī)技術(shù)上,我們需要做的工作還有很多。
由以上七點(diǎn)可以看出我國與發(fā)達(dá)國家的差距還是很大的,無論是從技術(shù)方面還是質(zhì)量方面。盡管我國的產(chǎn)量方面在世界的前列,但是質(zhì)量方面還是差太多,尤其是高檔產(chǎn)品的生產(chǎn)方面。所以還是證明了“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”。
但是從另一方面也可以看出我國在鍛壓專業(yè)方面人才的需求量也是很大的。
中國鍛壓行業(yè)市場前景分析
鍛壓機(jī)床的發(fā)展與汽車工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。世界鍛件中超過一半都用在汽車行業(yè),而汽車行業(yè)近幾年在中國的發(fā)展突飛猛進(jìn),與工程機(jī)械行業(yè)、機(jī)床行業(yè)齊頭并進(jìn),成為機(jī)械行業(yè)發(fā)展的中流砥柱。
運(yùn)用時(shí)間序列分析預(yù)測方法和PASWstatis-tics18預(yù)測2011年和2012年汽車產(chǎn)銷量。由分析模型可預(yù)測中國汽車2011的產(chǎn)銷量分別為2248萬輛和2231萬輛,2012年的產(chǎn)銷量分別為2672萬輛和2657萬輛。由此可知,中國的汽車產(chǎn)銷量最近兩年還會(huì)繼續(xù)增加,但由以上預(yù)測的數(shù)據(jù)可知,2009年和2010年的汽車產(chǎn)能過剩,未來兩年的汽車產(chǎn)能還將過剩。所以中國的鍛壓行業(yè)市場既存在著機(jī)遇,也有危機(jī),需要開闊更大的國際市場。
國內(nèi)鍛造企業(yè)主要以各類碳鋼為原材料,而如鈦、鎂、鋁合金等尖端材料的鍛造因工藝落后、成品率低等原因主要還是依賴進(jìn)口,鍛件的能源成本也遠(yuǎn)高于國外水平。近年來國家對裝備制造業(yè)日益重視,在發(fā)改委等主管部門的領(lǐng)導(dǎo)下,發(fā)揮協(xié)調(diào)作用,組織多行業(yè)聯(lián)合攻關(guān),有針對性地開展特殊材料、專用鍛件的國產(chǎn)化研發(fā),在很多方面打破了國外的壟斷和封鎖?!疤嵘笮丸T鍛件、基礎(chǔ)部件、加工輔具、特種原材料等配套產(chǎn)品的技術(shù)水平”已納入了《裝備制造業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃》中,為國內(nèi)鍛造行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境。發(fā)行人經(jīng)過多年來對高速重載齒輪鍛件的研發(fā)、生產(chǎn)和經(jīng)驗(yàn)積累,在研發(fā)設(shè)計(jì)、工藝制造、后續(xù)檢測等方面都申請或擁有了國家發(fā)明專利或?qū)S屑夹g(shù),在材耗能耗方面,發(fā)行人通過“逐次控制變形技術(shù)”生產(chǎn)各類鍛件,提高了材料利用率,節(jié)約了材料成本;在能耗方面,發(fā)行人采用“燃?xì)饧訜釥t溫度均勻性控制技術(shù)”、“精密鍛造技術(shù)”、“溫?zé)岢尚谓M織性能控制技術(shù)”等專有技術(shù)。
以上資料均是我在網(wǎng)上查資料的來的,雖然不是很全面,但是可以看出在汽車制造方面鍛壓專業(yè)的前景還是很大的,隨著技術(shù)的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)大,在鍛壓技術(shù)人才方面的需求也會(huì)越來越多。
我相信只要在現(xiàn)階段我們不斷地努力學(xué)習(xí),熟練掌握我們所學(xué)的知識,讓我們的大學(xué)時(shí)光不荒廢,無論鍛壓的前景如何,我們也一定會(huì)有一個(gè)很好的結(jié)果。
第五篇:前沿講座
計(jì)算機(jī)視覺學(xué)科前沿知識
計(jì)算機(jī)視覺就是用計(jì)算機(jī)來模擬人的視覺系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)人的視覺功能,通常是指用攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)代替人眼對目標(biāo)進(jìn)行識別、跟蹤和測量等,從而實(shí)現(xiàn)對客觀的三維世界的識別。人與其他動(dòng)物一樣,視覺、聽覺、觸覺等感官功能的產(chǎn)生,首先在于進(jìn)化過程中生存的需要。根據(jù)美國心理學(xué)家Gibson的理論,人的視覺不管有多少用處,但主要功能可概括為適應(yīng)外界環(huán)境和控制自身的運(yùn)動(dòng)。看到汽車沖過來,你會(huì)趕快回避;看到前面有激流,你不會(huì)冒然趟過去?!斑m應(yīng)外界環(huán)境和控制自身的運(yùn)動(dòng)”還是比較抽象的概念。事實(shí)上,為了適應(yīng)外界環(huán)境和控制自身的運(yùn)動(dòng),視覺系統(tǒng)需要能識別物體(可想而知,一個(gè)人連親戚、同事、朋友都不認(rèn)識,會(huì)怎樣生活),能判斷物體的運(yùn)動(dòng)以及確定物體的形狀和方位(否則,無法抓取物體)。所以,物體識別、物體定位、物體三維形狀恢復(fù)和運(yùn)動(dòng)分析,就構(gòu)成了計(jì)算機(jī)視覺的主要研究內(nèi)容。
隨著自動(dòng)化水平不斷的提高,機(jī)器視覺在自動(dòng)化行業(yè)中應(yīng)用也是越來越多,而機(jī)器視覺在我國可以說處于剛起步發(fā)展階段,機(jī)器人視覺是一門新興的發(fā)展迅速的學(xué)科,八十年代以來, 機(jī)器人視覺的研究已經(jīng)歷了從實(shí)險(xiǎn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的發(fā)展階段。從簡單的二值圖象處理到高分辨率多灰度的圖象處理,從一般的二維信息處理到三維視覺機(jī)理以及模型和算法的研究都取得了很大的進(jìn)展。而計(jì)算機(jī)工業(yè)水平的飛速提高以及人工智能、并行處理和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等學(xué)科的發(fā)展,更促進(jìn)了機(jī)器人視覺系統(tǒng)的實(shí)用化和涉足許多復(fù)雜視覺過程的研究。
目前,機(jī)器人視覺系統(tǒng)正在廣泛地應(yīng)用于視覺檢測、機(jī)器人的視覺引導(dǎo)和自動(dòng)化裝配領(lǐng)域中。在現(xiàn)代化的大生產(chǎn)之中,視覺檢測往往是不可缺少的環(huán)節(jié)。比如,汽車零件的外觀,藥品包裝的正誤,IC字符印刷的質(zhì)量,電路板焊接的好壞等等,都需要眾多的檢測工人,通過肉眼或結(jié)合顯微鏡進(jìn)行觀測檢驗(yàn)。大量的人工檢測不僅影響工廠效率,而且?guī)聿豢煽康囊蛩?,直接影響產(chǎn)品質(zhì)量與成本。另外,許多檢測的工序不僅僅要求外觀的檢測,同時(shí)需要準(zhǔn)確獲取檢測數(shù)據(jù),比如零件的寬度,圓孔的直徑,以及基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)等等,這些工作則是很難靠人眼快速完成。近年來發(fā)展迅猛的機(jī)器視覺技術(shù)解決了這一問題。機(jī)器視覺系統(tǒng)一般采用CCD照相機(jī)攝取檢測圖象并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,再采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)對圖象數(shù)字信號進(jìn)行處理,從而得到所需要的各種目標(biāo)圖象特征值,并由此實(shí)現(xiàn)模式識別,坐標(biāo)計(jì)算,灰度分布圖等多種功能。然后再根據(jù)其結(jié)果顯示圖象,輸出數(shù)據(jù),發(fā)出指令,配合執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成位置調(diào)整,好壞篩選,數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等自動(dòng)化流程。與人工視覺相比較,機(jī)器視覺具有精確,快速,可靠,和易數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn)。
機(jī)器視覺系統(tǒng)的輸入裝置可以是攝像機(jī)、轉(zhuǎn)鼓等,它們都把三維的影像作為輸入源,即輸入計(jì)算機(jī)的就是三維管觀世界的二維投影。如果把三維客觀世界到二維投影像看作是一種正變換的話,則機(jī)器視覺系統(tǒng)所要做的是從這種二維投影圖像到三維客觀世界的逆變換,也就是根據(jù)這種二維投影圖像去重建三維的客觀世界。機(jī)器視覺系統(tǒng)主要由三部分組成:圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示。將近80%的工業(yè)視覺系統(tǒng)主要用在檢測方面,包括用于提高生產(chǎn)效率、控制生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量、采集產(chǎn)品數(shù)據(jù)等。產(chǎn)品的分類和選擇也集成于檢測功能中。例如生產(chǎn)線上的單攝像機(jī)視覺系統(tǒng),它的視覺系統(tǒng)用來檢測生產(chǎn)線上的產(chǎn)品,決定產(chǎn)品是否符合質(zhì)量要求,并根據(jù)結(jié)果,產(chǎn)生相應(yīng)的信號輸入上位機(jī)。圖像獲取設(shè)備包括光源、攝像機(jī)等;圖像處理設(shè)備包括相應(yīng)的軟件和硬件系統(tǒng);輸出設(shè)備是與制造過程相連的有關(guān)系統(tǒng),包括過程控制器和報(bào)警裝置等。數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī),進(jìn)行分析和產(chǎn)品控制,若發(fā)現(xiàn)不合格品,則報(bào)警器告警,并將其排除出生產(chǎn)線。機(jī)器視覺的結(jié)果是CAQ系統(tǒng)的質(zhì)量信息來源,也可以和CIMS其它系統(tǒng)集成。
由于沒有通用的機(jī)器視覺照明設(shè)備,所以針對每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例,要選擇相應(yīng)的照明裝置,以達(dá)到最佳效果。過去,許多工業(yè)用的機(jī)器視覺系統(tǒng)用可見光作為光源,這主要是因?yàn)榭梢姽馊菀撰@得,價(jià)格低,并且便于操作。常用的幾種可見光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。但是,這些光源的一個(gè)最大缺點(diǎn)是光能不能保持穩(wěn)定。以日光燈為例,在使用的第一個(gè)100小時(shí)內(nèi),光能將下降15%,隨著使用時(shí)間的增加,光能將不斷下降。因此,如何使光能在一定的程度上保持穩(wěn)定,是實(shí)用化過程中急需要解決的問題。另一個(gè)方面,環(huán)境光將改變這些光源照射到物體上的總光能,使輸出的圖像數(shù)據(jù)存在噪聲,一般采用加防護(hù)屏的方法,減少環(huán)境光的影響。由于存在上述問題,在現(xiàn)今的工業(yè)應(yīng)用中,對于某些要求高的檢測任務(wù),常采用X射線、超聲波等不可見光作為光源。但是不可見光不利于檢測系統(tǒng)的操作,且價(jià)格較高,所以,目前在實(shí)際應(yīng)用中,仍多用可見光作為光源。
機(jī)器視覺系統(tǒng)中,視覺信息的處理技術(shù)主要依賴于圖像處理方法,它包括圖像增強(qiáng)、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識別與理解等內(nèi)容。經(jīng)過這些處理后,輸出圖像的質(zhì)量得到相當(dāng)程度的改善,既改善了圖像的視覺效果,又便于計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行分析、處理和識別。圖像的增強(qiáng)用于調(diào)整圖像的對比度,突出圖像中的重要細(xì)節(jié),改善視覺質(zhì)量。通常采用灰度直方圖修改技術(shù)進(jìn)行圖像增強(qiáng)。圖像的灰度直方圖是表示一幅圖像灰度分布情況的統(tǒng)計(jì)特性圖表,與對比度緊密相連。圖像的數(shù)據(jù)編碼和傳輸,數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量是相當(dāng)龐大的,一幅512*512個(gè)像素的數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量為256 K字節(jié),若假設(shè)每秒傳輸25幀圖像,則傳輸?shù)男诺浪俾蕿?2.4M比特/秒。高信道速率意味著高投資,也意味著普及難度的增加。因此,傳輸過程中,對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮顯得非常重要,數(shù)據(jù)的壓縮主要通過圖像數(shù)據(jù)的編碼和變換壓縮完成。圖像邊緣銳化處理主要是加強(qiáng)圖像中的輪廓邊緣和細(xì)節(jié),形成完整的物體邊界,達(dá)到將物體從圖像中分離出來或?qū)⒈硎就晃矬w表面的區(qū)域檢測出來的目的。圖像分割是將圖像分成若干部分,每一部分對應(yīng)于某一物體表面,在進(jìn)行分割時(shí),每一部分的灰度或紋理符合某一種均勻測度度量。圖像的識別過程實(shí)際上可以看作是一個(gè)標(biāo)記過程,即利用識別算法來辨別景物中已分割好的各個(gè)物體,給這些物體賦予特定的標(biāo)記,它是機(jī)器視覺系統(tǒng)必須完成的一個(gè)任務(wù)。
在本世紀(jì)四、五十年代發(fā)展起來的線性濾波器以其完善的理論基礎(chǔ),數(shù)學(xué)處理方便,易于采用FFT和硬件實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn),一直在圖像濾波領(lǐng)域占有重要地位,其中以WIENER濾波器理論和卡爾曼濾波理論為代表。但是線性濾波器存在著計(jì)算復(fù)雜度高,不便于實(shí)時(shí)處理等缺點(diǎn)。雖然它對高斯噪聲有良好的平滑作用,但對脈沖信號干擾和其它形式的噪聲干擾抑制效果差,信號邊緣模糊。為此,1971年,著名學(xué)者TUKEY提出非線笥濾波器——中值濾波器,即把局部區(qū)域中灰度的中值作為輸出灰度,并將其與統(tǒng)計(jì)學(xué)理論結(jié)合起來,使用迭代方法,比較理想地將圖像從噪聲中恢復(fù)出來,并且能保護(hù)圖像的輪廓邊界,不使其變模糊。近年來,非線性濾波理論在機(jī)器視覺、醫(yī)學(xué)成像、語音處理等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用,同時(shí),也反過來促使該理論的研究向縱深方向發(fā)展。