發布時間：2023-09-04 16:40:27
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關鍵詞：熱能動力 電氣自動化 設計程序 規范設計
中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（a）-0122-01
熱能動力工程主要指在施工的過程中將熱能安全、高效地轉化為其他能量形式的方式，是我國能源建設的重中之重。該方式可以為我國建設生產提供原動力，增強能源應用效益。熱能動力電氣自動化可以改善熱能動力監控及調整效果，對能源轉換過程中的各項內容進行全面控制，促進了熱能動力發展進程。
1 對熱能動力電氣自動化的規劃設計
在對熱能動力電氣自動化實施規劃設計的過程中，相關人員要對用戶需求進行全方位了解和深入挖掘，依照上述內容形成大體規劃設計方案，分析初步方案的可行性。設計人員要根據電氣自動化構建規范及熱能動力高效建設目標逐漸改善方案的質量，形成完整熱能動力電氣自動化體系。
1.1 用戶需求的全方位分析
用戶需求是熱能動力電氣自動化建設的第一位。相關人員要充分了解對方需求及自身技術水平，對熱能動力電氣自動化體系工作內容進行定位，形成初步建設方向。相關人員可以通過談話、討論、分析等方式完成信息收集，了解用戶所需要的熱能動力電氣自動化構建內容。在上述交流的過程中，相關人員要對用戶曾經出現的熱能動力電氣自動化系統難點、問題等詢問，依照上述內容制定自身系統目標，最大限度滿足用戶需求。信息獲取完成后要對性能、功能、費用等方面內容進行評價，對熱能動力電氣自動化系統最終目標進行明確。
1.2 初步設計方案構建
初步設計方案構建主要是依照用戶需求完成。設計人員要嚴格依照用戶需求明確熱能動力電氣自動化系統中熱能動力狀況、結構構成成分、子系統規模、子系統之間描述指標、選取構建技術、實現途徑、系統設計實施規劃、系統設計預算等。設計人員可以選取文字、圖標、圖形等方式，對熱能動力電氣自動化設置內容進行完善，增強設計的可理解性，降低建設難度。
1.3 可行性分析
可行性分析主要是從技術、經濟、建設三方面對熱能動力電氣自動化系統進行評價。相關人員要依照科學技術手段，分析熱能動力電氣自動化系統應用成效，判斷熱能動力電氣自動化系統是否有建設的必要、是否具有高度經濟效益、是否具有先進技術性。當該系統能夠明顯優于其他系統、系統技術與應用相適應、折舊費及維修費總和小于系統使用中獲得的經濟效益時方可以投入設計、使用。
2 熱能動力電氣自動化系統構建
2.1 熱能動力電氣自動化總體構建
在總體構建的過程中，相關人員要對熱能動力電氣自動化系統進行宏觀把握，對電氣自動化監控內容進行明確。要依照電氣自動化專業知識及實踐經驗，深入分析熱能動力系統建設目標，對系統設計中的邏輯設計、應用設計、協調設計、自動控制進行完善，形成系統化、高集成化的控制內容。總體構建的過程中，設計人員要具體比較、分析各種技術及手段，從上述技術及手段中選取最實用、最可靠的自動化控制建設方式，提高系統適應性、可靠性。
2.2 熱能動力電氣自動化詳細構建
詳細構建主要指對熱能動力電氣自動化系統的施工設計，是對技術設計及平面圖設計的綜合。在上述設計的過程中，相關人員要加強對施工圖設計的控制，最大限度提升電氣自動化體系控制規范，改善熱能動力轉化效益。系統施工圖設計時要細化工程施工圖設計及內容，對圖紙目錄、施工具體說明、子系統系統圖、系統電氣管線平面圖、系統配線段及端接圖等。
詳細構建的過程中，相關人員要對熱能動力電氣自動化工程參數進行計算，將各項數據標注在熱能動力電氣自動化平面圖紙相應位置上，確保后續施工過程中能夠有據可依。設計的工程參數要滿足自動化控制精度，尤其是在系統安全設計過程中，人員要對安裝中的布線設置、配電裝置設計、開關設置等位置進行細化，提升系統構建的有效性及可靠性。
工程施工圖除需在對常規設計中的土建施工內容進行明確外，還需要分析電氣自動化系統配線方式、布線要求、系統設備編號及方式、現場控制裝置及控制點、中央控制室等內容，依照熱能動力實際狀況，完成電氣自動化系統設置。
2.3 完善熱能動力電氣自動化構建
熱能動力電氣自動化構建完善時需要對設計、施工、安裝、調試、評估四項內容進行明確，形成完善熱能動力控制體系。施工人員要依照設計內容完成各項工作，安裝自動化控制線路及設備，對熱能動力轉化實時監控及調整。施工人員要嚴格依照電氣自動化安裝規范，嚴格依照設計圖紙要求及數據標注，完成系統施工。施工完成后，施工人員要對熱能動力電氣自動化系統中各項功能進行調試，觀察電氣自動化系統是否能夠滿足各項運轉要求、性能要求。一旦發現性能指標無法滿足用戶需求后，相關人員要及時依照系統整體設計規范，對系統內部實施改進。在改進時人員要嚴格控制系統內容，最大限度降低改進面積，減少改進操作，防止改進對其他部分產生影響，造成電氣自動化控制效果大打折扣。調試后發現熱能動力電氣自動化系統不存在任何問題后，人員要對系統指標進行評估，對自動化建設效果及能源轉換效果進行明確，觀察各項控制水平及轉化水平。人員要隨著熱能動力發展逐漸對控制系統內容進行拓展，依照實際需求拔高系統構建，確保熱能動力電氣自動化系統能夠與當前熱能動力發展緊密結合。
3 結語
熱能動力中電氣自動化體系已經應用到當前水利、電力等工程中，對我國經濟建設具有非常積極的作用。在實施熱能動力中電氣自動化體系構建時，相關人員要嚴格參照熱能動力設計規劃，對電氣自動化要求進行全面分析，只有在上述規范上完善設計流程，實施系統構建，才能夠從根本上改善我國熱能動力系統發展狀況，為企業及社會生產提供良好的原動力。
參考文獻
[1] 王文才.熱力動力學設計研究[J].中國技術新產品，2011，5（22）：67-69.
[2] 陳化成.淺談電氣工程及其自動化的發展[J].北京電力高等專科學校學報，2010，5（2）：10-11.
關鍵詞：能源動力；專業特色；人才培養
作者簡介：李嘉薇（1979-），女，安徽蕭縣人，中國礦業大學電力工程學院，講師。（江蘇 徐州 221116）
基金項目：本文系江蘇省“青藍工程”項目、國家自然科學基金項目（項目編號：50504014）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）22-0073-02
隨著改革開放的推進，我國國民經濟體制發生很大的變化，社會對人才的培養提出了新的要求。為適應這種要求，1993年7月國家教委頒布的普通高等學校本科專業目錄，將之前能源動力類幾十個小專業壓縮為9個專業。1998年教育部頒布的新專業目錄進一步將以上9個專業合并為1個，即熱能與動力工程專業。2003年，隨著能源動力科學技術的飛速發展和新問題的提出，浙江大學率先將熱能與動力工程專業改造成能源與環境系統工程專業。2004年，清華大學將熱能與動力工程專業改造成能源動力系統及自動化專業。西安交通大學也將熱能與動力工程專業改成能源與動力工程專業。
為適應時展要求，經過教育改革，本專業人才培養口徑大大拓寬，學生基本知識面得到拓展，對市場需求的適應性大大加強。目前設置本專業的重點高校51所，普通本科63所，三本及民辦本科15所，但因專業定位、地域分布、歷史傳承和社會和國家需求等具體情況不同，本專業形成了各高校間課程設置、專業重點各有特色和培養模式多樣化的態勢。[1，2]
一、各高校能源動力類專業特色
1.華北電力大學
動力工程和工程熱物理是華北電力大學的優勢學科，主要側重于發電側的研究。[3]開展的研究方向主要有：節能理論技術及熱經濟學；新能源和新能量轉換方式；節能技術；脫硫脫氮技術；燃料電池；大機組設備安全性及可靠性評估；大機組調峰特性及壽命管理；機電一體化；流體機械；大型汽輪發電機組軸系振動；電站鍋爐燃燒技術與仿真；納米及表面技術；設備狀態監測與設備維修等。
2.西安交通大學
西安交通大學的動力工程專業是一個寬口徑大類專業，其專業地位與綜合實力不僅在全國處于領先地位，而且在國際上也具有較高聲譽。在2007年國家一級學科評估中，西安交通大學“動力工程及工程熱物理”一級學科最終評分位列全國第一，同時被認定為首批一級學科國家重點學科。培養具備扎實的熱工理論基礎和能源動力工程知識、計算機應用及開發能力，并且能夠從事常規能源及新能源開發、能源的轉換與利用、電力自動化生產、內燃機動力系統以及汽車工程、流體機械、制冷低溫工程等研究、設計及管理的復合型人才是西安交通大學的動力工程專業主要培養目標。
3.浙江大學
該校本專業稱為能源與環境系統工程，分兩個專業方向：能源與環境工程及自動化、制冷與人工環境。能源與環境工程及自動化方向依托熱能工程、熱工與動力系統研究所，建有能源清潔利用國家重點實驗室、國家水煤漿工程中心燃燒技術研究所，是我國能源高效和清潔利用、能源環境控制工程等領域的重要研究和人才培養基地之一。制冷與人工環境方向依托浙江大學制冷與低溫研究所，是我國高等院校中最早創辦的制冷與低溫專業之一，是國家重點學科，在全國學科評估中連續多年名列前三名，為我國制冷、低溫、空調、低溫生物等領域培養了大批的高級專門人才。另外單獨設有新能源科學與工程專業，學生主要學習新能源、能源低碳利用、新能源利用過程中節能減排的基本理論和技術，涵蓋內容包括太陽能、風能、生物質能以及低碳能源利用等方面。
4.東南大學
該專業包含電廠熱能動力及其自動化、建筑環境與設備工程、新能源與新發電技術三個專業方向。電廠熱能動力及其自動化方向著重培養集現代信息技術和熱能動力工程知識為一體的高級工程技術人才和管理人才。制冷與低溫技術方向培養學生系統地掌握現代制冷與低溫技術領域內的基礎理論和專業知識、計算機應用技能。新能源與新發電技術方向是教育部批準設立的戰略性新興產業相關本科專業方向。培養學生掌握新能源與新發電技術方面的基礎理論和專業應用知識，使學生具有開發利用核能、太陽能、生物質能、風能等新型綠色能源和可再生能源方面研究、規劃、設計、監測、管理和運行等綜合能力，為國家新能源利用領域輸送急需的高級工程技術和管理人才。
5.華中科技大學
該專業著重培養集能源與動力工程知識與現代信息技術為一體的高級專門技術人才和管理人才。畢業生在電力系統、制冷低溫系統、空調調節、汽車、船舶、電子信息、冶金、流體機械、鐵路、醫藥、化工等部門從事能源動力工程及自動化和相關方面的教學、研究、設計、開發、營銷和管理等工作。以能源、環境、動力為工程背景，以熱流體科學為基礎，兼顧裝備制造、過程控制和信息技術，體現出集熱、機、電為一體的培養特色。
二、能源動力類專業的發展趨勢
現今，能源及環境問題是世界各國所面臨的重大的社會問題。我國現有能源利用效率很低，尤其是在能源綜合高效利用以及環境保護方面，與發達國家存在著較大的差距。在對環境要求越來越高的大形勢下，實施能源的可持續發展戰略，必將對能源發展提出更高的要求。[4]長期以來，在能源發展方面，我國一直走的是粗放型的增長方式，日益加劇了能源發展與保護環境、資源之間的矛盾。能源動力行業發展趨勢如下。
1.發展新能源和可再生能源
我國能源發展的布局主要有兩個重點：一是節能減排，二是發展新能源和可再生能源。相對來說，節能減排技術較為成熟，而在發展新能源和可再生能源這方面，很多技術、政策以及市場尚都處于研究摸索階段，不夠成熟。所以在人才培養方面，高校應加強研究生的培養與教育，在管理型人才、高端研究型人才（如政策和戰略研究、項目管理、國際合作等方面）的培養與輸送上多做工作。[3]
2.專業發展與環境的密切相關性
只有對能源動力生產過程中的環境問題進行完善控制和處理，才能保證人類的生存和經濟的可持續發展。如今環境問題已經成為能源動力技術研究中的重要組成部分，在專業課程的教學中必須有所體現。正是基于該原因，浙江大學將原來的熱能與動力工程專業改名為現在的能源與環境系統工程專業。
3.不同學科間的高度交叉性
能源動力學科的專業基礎課程和專業技術課程涉及到眾多學科領域的知識，如力學、熱學、自動控制及計算機、機械制造、化學等學科。為適應21世紀我國能源學科發展的需要，在各專業課程的設置中，應當適當安排有關學科的知識。
4.核電的大力發展
核能工程專業取得了長足的發展。在20世紀70-80年代，國家在核能發電上投資的新建項目少之又少，使得我國各高校招收不到足夠的學生。隨著國家開始大力發展核電，情況發生了巨大的變化，以至于需要核能專業畢業生的數目超過了可分配畢業生的人數。
5.綠色能源意識的培養
節能是我國能源發展戰略的重要組成部分，關于節能的知識不僅能源動力學科的學生應當掌握，也是幾乎所有工科學生應當掌握的內容。這就要求高校不僅要做好本學科專業人才的培養，而且也要承擔起向所有工程專業的學生進行節能技術教學的任務。教師要注重對學生進行“節能減排”思想的灌輸和熏陶，潛移默化地培養學生的節能素養和新能源觀念。[5]
三、結束語
為適應國家經濟、科技、社會發展對高素質人才的需求，各高校的能源動力類專業根據自己辦學定位和發展目標、自身優勢，形成了各自的專業特色。通過優化專業結構，提高人才培養質量，辦出專業水平和特色，為國家培養更多能源與動力領域的優秀人才。
參考文獻：
[1]戰洪仁.熱能與動力工程專業人才培養模式及課程體系探討[J].化工高等教育，2008，（1）：19-21.
[2]李俊瑞，王艷，田禾.基于社會需求的能源動力專業人才培養探索與實踐[J].中國電力教育，2011，（33）：22.
[3]非言.中國綠色力量“搖籃”——訪華北電力大學可再生能源學院徐進良院長[J].太陽能，2011，（14）：23
為了適應電力系統及其自動化專業學生的教學，在課程改革過程中，根據新能源發電行業現狀和電氣工程對新能源發電技術課程知識體系的需求，結合電力工程及其自動化專業的特點，精選教學內容，重新構建了新的課程知識體系，加強與電力系統及其自動化專業之間的聯系。根據新能源發電站接入電網的影響不同，將這些新能源技術分為兩類：穩定性能源發電技術和間歇性能源發電技術。
一些新能源技術（如生物質能、地熱能和常規水電）在接入電力系統方面和常規電力技術一樣容易，除了一次能源的形式不同，轉換成電能環節基本相同，都采用同步發電機進行發電，對電網的安全和穩定不會造成影響。因此，這部分新能源知識重點講解各種新能源發電技術的基本原理，最新的發電技術的現狀和動向，及在利用過程中對改善環境帶來的好處，培養學生新的能源觀念和意識。同時結合電網發展的最近進展，這些發電技術作為分布式電源接入電網時，如何規劃電網，接入電網對電網的影響等方面進行適當的講解，加強與電力系統知識的聯系，提高學生學習的積極性，由于受到季節、氣象和地域等條件的影響，另一些新能源技術具有隨機性、波動性和間歇性的特點，如風能和太陽能發電等新能源發電技術，在接入電力系統方面需要克服更多的挑戰，其電力大規模并入常規電網會對電網調峰和系統安全運行帶來顯著影響。這部分內容重點講解與電力系統相關的技術，涉及到電機學、電力電子技術和電力系統相關的知識點。在間歇性能源并網過程中，電力儲能技術可以補償負荷波動，解決風能和太陽能等間歇式新能源發電直接并網對電網的沖擊，調節電能質量，使大規模風力發電和太陽能發電能夠方便可靠地并入常規電網。隨著可再生新能源發電技術的快速發展，電力儲能技術也是電力系統及其自動化專業學生必須掌握的知識，所以儲能技術也是該課程知識體系的重要部分。
本文提出的課程知識體系目前還沒有相關教材，為此，筆者較為系統地構建并編寫適合電力系統及其自動化專業的“新能源發電技術”課程講義，使之更符合電力系統及其自動化專業的教學。從兩學期的試用情況來看，學生認同感增強，明確該課程是本專業不可或缺的重要選修課，重視程度顯著提升，在教學過程中取得了良好的效果。
二、教學模式改革
選擇合適的教學方法，能夠提高課堂效率。教學內容的不同，授課的教學方法也需要相應的改進，為此筆者對教學方法也進行了改革，使之與課程知識體系相適應。
1.采用學術專題講座的教學方式“新能源發電技術”課程知識體系要求運用新的教學方法。每種新能源發電技術各自成章，自成系統，各部分內容均有很多前沿的技術，僅靠書本知識已經不能適應科技的進步。因此需要任課教師補充相關發展的新動向和新技術，以學術講座的形式進行講授與課程相關知識點。講解過程中，以具體的行業問題為背景，采取啟發式的講解方式，層層剖析問題，可以讓學生在有限的學時內，掌握發電技術的發展現狀、發電原理、利用方式、開發存在的問題和研究現狀及動向。如地熱發電、海洋能發電、生物質能發電、太陽能熱發電技術，都可以采用講座的方式進行講解。同時在講座過程中，增加學生提問環節，讓學生可以積極參與，引導學生自主思考。為了強化實踐，在每一個專題授課結束后，教師通過布置與該專題相關的設計題目，讓學生學以致用。比如讓學生設計太陽能熱電站，利用波浪能發電原理設計相應的波浪能電站，設計新農村綜合利用生物質能的方案，設計垃圾發電站工藝流程等，作為分布式電源接入電網時，結合不同能源開發利用的特點對該地區新能源開發和電網結構做出合理規劃，并給出理由。通過這些綜合性設計作業，可以增強大家的創新意識和實踐能力，激發了學生的學習興趣和主動性，訓練了學生分析問題、解決問題的綜合能力，起到了非常好的效果。
2.基于問題的探究式教學方式傳統的講授方式，可以系統地講解，課堂容量大。風力發電和光伏發電技術涉及知識點多，知識點零散，因此需要教師合理組織教學內容，使其與所學專業知識相結合。為此筆者精心設計每一個教學環節，精講多練。但傳統的授課方式，學生被動接受，學習積極性不高。為此，筆者采用基于問題的探究式教學方式，在教學的過程中，教師起引導作用，對課程中的知識點進行分析，提出基于問題的討論題目；并分析學生需要掌握的知識要點，為學生提供必要的參考文獻，讓學生課后自己查閱資料，引導他們學會自己總結知識點，利用所學知識分析實際問題。而學生在課后根據自己的興趣自愿選題，并分小組進行研討，研討后，該小組總結討論結果。在課堂討論中，每個小組推薦一名學生做交流發言，將自己的研究內容做簡要匯報。學生互相提問展開討論，老師進行有針對性的點評，肯定了學生們取得的成績，對錯誤的地方進行了補充和糾正。為了達到分組討論學習預期效果，要求每個小組在上交的文獻報告中，明確每個學生所做的工作和參加小組討論的發言內容，督促每個學生都參與討論學習。通過這種教學方式，充分調動了學生的積極性和主動性，也很好地完成了教學目標，促進了教學質量的提高，達到“授人以漁”的目的。
3.改進多媒體教學方式由于該課程設計的專業知識具有跨學科的特點，有些知識點學生難以掌握，有些原理較為抽象。如風機的偏航過程、變槳過程、風機的失速原理、斯特林發動機的發電過程等都比較抽象，在沒有實物演示的前提下，學生經常不容易理解。因此在講這些課程內容時，采用多媒體動畫演示的方法，幫助學生理解基本概念和知識，讓學生更快更易地理解和掌握這些內容。
三、考試方法的改革
雖然在教學內容和方法上進行了改革，提高了學生的學習興趣，激發學生的學習熱情，但仍有不少學生選課和學習動機不端正。他們不是為了完善自己的知識結構，提高自己的綜合素質，只是為了湊滿學分，對選修課缺乏足夠的重視。傳統的閉卷考核方式不能全面地反映真實的教學情況。撰寫課程論文，成績只與論文寫得好不好有關，有的同學東拼西湊，也能獲得一個理想的成績。這些方式都難以督促學生平常的學習，因此仍需完善課程的考核方式。根據“新能源發電技術”課程的特點，筆者對該課程的考試方式做了合理的改革，促進學生學習，公正地反映了學生的成績。主要采取了以下一些措施：
1.注重對學生平時的考查增加課堂隨機考查的次數。通過提問、課堂測驗等方式，讓學生在上課時能集中精力聽講，防止學生上課“開小差”。回答問題和課堂測驗計入平時成績。
2.增加撰寫文獻報告和大作業基于問題的探究式教學方式中，撰寫文獻報告和小組討論環節能夠有效培養了學生查閱文獻、撰寫論文、發現問題、解決問題、獨立思考的能力，因此能夠較為科學評價學生平時的努力程度。因此，課堂討論和小組討論中，根據學生在該環節中的貢獻不同給學生不同成績，這樣能起到督促學生學習和檢驗學生學習效果的作用。作業是課堂教學的有效補充和延伸，是教學中必不可少的環節。大作業一般具有綜合性的特點，能夠有效鍛煉學生的綜合能力，鞏固平時所學的知識，是反饋教學效果的有效手段。因此增加大作業和撰寫文獻報告在平時成績中的比重也是考查學生平時學習的有效手段。
3.增加平時成績的權重平時考核成績權重由原來的30%提高到目前的50%，有效地避免了學生平時不學習，考試時突擊學習也能取得不錯成績的弊端，提高學生學習的積極性和自覺性。通過上述措施的實施，經調查表明多數學生都認可這種成績考核方法較合理、公正，能夠真實反映學生的成績，受到了多數學生的歡迎。
四、結束語
摘要：采用正交組合回歸設計試驗方法研究了亞溫淬火條件下，淬火溫度和回火溫度對45鋼強度及硬度的影響規律，并分析了該鋼亞溫淬火后的組織與性能。結果表明，在740～800 ℃范圍內，隨淬火溫度升高， 45鋼的強度及硬度升高，淬火組織中鐵素體量逐步減少，其分布形態也發生明顯變化， 800 ℃淬火后的力學性能接近于常規的840 ℃淬火。在試驗的基礎上，提出了45鋼活塞（780 ±10） ℃淬火+ （550 ±10） ℃回火的調質處理新工藝。
關鍵詞：調質處理 抗拉強度 顯微組織
1 金屬熱處理的實在意義
金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度冷卻的一種工藝。金屬熱處理是材料生產中的最重要的工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體化學成分，而是通過改變工件的內部的顯微組織，或改變工件的表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量，而這一般不是肉眼所能觀察到的。金屬熱處理中的“四把火”指退火、正火、淬火（固溶）和回火（時效）。
退火是指將工件加熱到適當溫度，根據材料的和工件的尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，其目的主要是降低材料的硬度，提高塑性，以利于后續加工，減少殘余應力，提高組織和成分的均勻化。退火根據目的不同分為再結晶退火、去應力退火球化退火、完全退火等。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，有時也用于對一些要求不高的零件的最終熱處理。淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機鹽、有機水溶液淬冷介質中快速冷卻。淬火后材料為不平衡組織，通常很硬很脆，需要在高于室溫的某一溫度進行長時間的保溫，再進行冷 卻，這種工藝叫回火（時效）。
2 成型處理方法的研究
從以上定義可以看出，不論是退火、正火、淬火還是回火，熱處理過程中都要對工件進行加熱、保溫和冷卻。所以金屬熱處理中，加熱速度，保溫時間和冷卻速度成為熱處理工藝中最重要的工藝參數。
“四把火”中，淬火和回火（時效）關系最為密切，常常配合使用，二者缺一不可。但在實際生產中，為了節約成本，提高生產效率，對于性能要求低的產品，往往用在線淬火代替淬火爐淬火，用自然時效代替回火。
3 熱處理和材料成型結合驗證
在微觀設計活動的語境下，材料、成型、形態三者有著相互作用的關系，不僅僅是選擇和被選擇或是選擇和接受的一般關系。材料和成型——材料是微觀設計活動中所涉及到的材料（包括天然材料和人造材料），成型是材料基于其物理和化學特性上的成型 ；成型是材料在物理上和化學上變化后的結果或以化學變化為手段產生的物理上的形態結果。如 ：鋁材在鑄造的過程中，利用其化學特性使之在特定條件下改變材料特性，又因特定外部條件的作用恢復鑄造之前的特性，但此時的物理形態已經發生了較大的變化，達到設計師的設計需求。材料決定成型，也就是說，在材料既定的前提下，成型是材料的特性（物理、化學特性）規定的；超出材料特性（物理、化學特性）的成型方式，在現實的微觀設計活動中存在的幾率很小，或只能通過材料和材料的復合使用才能達到 ；即使在CAD軟體中可以近似模擬，在微觀設計活動中可能成本很高失去實用價值或存在本身并不合理。如：一個由塑料制成的箱子和一個由木材制成的箱子，由于他們應用的材料不同，使得在實踐加工之后產生的形態結果迥然不同。在為廣大受眾服務的批量化生產條件下，塑料的箱子以注塑成型的方式制成，材料的物理和化學特性，如上文所介紹的，其轉角和過度的部位應呈現r半徑轉角的形態，以方便液態的塑料在模腔中的均勻流動和分布，減少生產缺陷 ；而換一種加工方式，塑料箱子的形態也可能是清棱清角的形態，但其結果理想程度不如前者。
4 熱能動力工程的研究方向
熱動主要研究熱能與動力方面，是跨熱能與動力工程、機械工程等學科領域的工程應用型專業。目前我國有120多所院校開設有該專業，它由舊本科的九個相關專業合并而成，包括了原來的熱力發動機（080311）、熱能工程（080501）、流體機械及流體工程（080313）、熱能工程與動力機械（080319W）、制冷與低溫技術（080502）、能源工程（080506W）、工程熱物理（080507W）、水利水電動力工程（080903）、冷凍冷藏工程（081409）專業。
熱動主要學習機械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎理論，學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術。專業通過理論力學、材料力學、工程制圖、機械設計、電工與電子技術、工程熱力學、流體力學、傳熱學、控制理論、熱工測試技術以及專業方向課程的學習，使我們具備工程熱力學、流體力學、傳熱學和熱工測試技術等熱能與動力工程領域的基礎理論、實驗技能和基本專業知識，掌握制冷空調設備、制冷裝置、動力機械與動力工程、流體機械等設計、制造和實驗研究的基本技術。在此基礎上，它是一個寬口徑的專業，拓展空間很大，就業方向很廣，有電廠熱能工程及其自動化方向、工程熱物理過程及其自動控制方向、流體機械及其自動控制方向、空調制冷方向等。同時，熱動還是現代動力工程師的基本訓練，可見熱動是現代動力工程的基礎。
5 金屬熱處理在成型技術中的應用
由于材料的特性決定這樣的缺陷明顯——應力的分布沒有注塑成型的形態分布均勻，在粘接處應力集中，容易變形或損壞。并且，從生產的角度考慮，由于粘接成型加工特點的限制，這樣的成型方式在大多情況下要由手工完成，很難適應服務廣義大眾的批量化生產。成型和形態不一定是一一對應的方式，相同的成型方式由于所應用的材料不同而產生不同的加工形態 ；不同材料之間的相似性決定了不同材料，在不同的外部環境下（如溫度不同、壓力不同、應用于材料中的添加劑不同等），可以應用同一種或是原理相同的成型方式 ；而材料之間的差異性使材料在應用了相同的成型工藝之后產生的形態不盡相同。兩種材料在工藝成型上，采用了相似的方式，卻產生了不盡相同的形態和外觀 ；導致在微觀設計活動中，設計師在最終形態上的要求改變。相同的形態可以由不同的成型方式來實現 ；相同的形態在結構上不一定相同，即同樣的產品形態可以由不同的結構方式結合而成，不同的材料在實現同一個形態時采用的方式不盡相同。
參考文獻：
論文摘要：從辦學思路、教材設置、師資結構等方面討論了目前高校建筑環境與設備工程專業中出現的問題和應改革的內容;結合中南大學建筑環境與設備工程專業教學實踐,提出了明確辦學思路、強調專業特色、加強實踐環節等方面的專業教學體系改革的思路。
科學技術是第一生產力,是推動社會進步的巨大動力。人是從事科學技術的主體,因此當今社會的競爭就是人才的競爭。而人才核心競爭力的培養,主要來源于大學教育。為了適應社會的發展,教育部在上世紀末對大學很多專業都進行了調整,包括建筑環境與設備專業。論文百事通建筑環境與設備工程專業是根據教育部1998年頒布的全國普通高等學校本科專業目錄,將“供熱通風與空調工程”和“燃氣工程”兩專業合并,調整、拓寬組建而成的新專業[1]。該專業以培養從事工業與民用建筑室內環境及建筑設備、公共設施、建筑熱能供應系統的設計和建筑自動化與能源管理工作的人才為目標。這次調整,不是簡單的合并,而是產生了一個面向21世紀新的專業學科。近年來,該專業如雨后春筍般在全國范圍91所各類眾多高校中涌現出來,問題也隨之凸現。筆者認為有必要進行深入的、切實可行的教學改革。
一、主要凸現的問題
(一)辦學思路不清晰
雖然很多學校秉承了“厚基礎、寬口徑”的辦學思想,在教學內容上增加了建筑環境、建筑熱能供應以及建筑自動化等方面的知識,并把建筑環境學列為了專業的平臺,搭建了新的本科專業的框架體系。但是“厚而寬”不是“大而全”。知識口徑的拓寬不是各種知識的堆積和羅列。專業的辦學首先要服從于所在大學的辦學思路,即學校的定位。一般院校和重點院校不同,創新型大學與研究型大學和綜合型大學也不同。如果全國九十一所建筑環境與設備專業的教學體系都參照某一兩個名牌大學的教學體系,那么這樣的后果是顯而易見的:一,專業建設沒有或者散失了原有專業的特色;二,專業培養出來的人才也沒有特色。
(二)教材建設的質量不容樂觀
目前圍繞建筑環境與設備專業的教材種類繁多,質量參差不一。教材是教學內容的具體體現,教學體系中的教材應該具有知識的系統性、延續性和完整性。而不是各個知識塊之間簡單的粘貼或移動的關系。以《暖通空調》為例,集結了原來供熱、供燃氣及通風空調工程專業的主要專業課:《空氣調節》、《工業通風》以及《供熱工程》的主要內容。剔出了三門課管網輸配的交叉部分,而另設了一門課:《流體輸配管網》。但就這兩門課程的教材來看,共同的缺點是把原來空調、通風和供熱三門課的三個系統簡單地歸類總結,系統總結有余,闡述不足。使得在具體教學過程中,出現老師覺得不好講,學生不易接受的情況。
(三)配套的師資隊伍結構有待改善
由于建筑環境與設備專業由原來的暖通空調專業或燃氣專業演變而來,因此師資基本上是暖通空調或燃氣專業的。但是專業的領域已經擴充到建筑室內環境、建筑設備、公用設備和智能建筑等方面。專業的內涵已經由原來的設備或系統擴充到既包括設備、系統,也包括智能建筑。其中的弱勢部分是智能建筑。因為智能建筑技術也是一門交叉學科,而大部分搞自動控制的人才是自動化專業、電氣工程及其自動化專業或計算機專業的人員。對智能建筑、智能化系統及設備缺乏全面的了解和掌握,缺乏建筑結構、建筑設備、供熱空調等方面的專業知識和理解。另一方面,搞設備的人才又缺少對建筑自動化、BAS功能科學要求的理解,缺少有效的上層控制管理邏輯與算法。兩方面人才又缺少“接口”,從而制約了智能建筑技術的發展[2]。因此合理搭配師資,在教學安排方面與其它專業知識交叉融合,才能培養出新時代的建筑環境與設備復合型人才。
二、改革的內容
(一)明確辦學思路,辦出專業特色[3]
明確辦學思路是確定專業人才培養目標和教學體系的前提和基礎。是以科研人才為主,還是以工程技術人員為主,不僅與專業本身的內涵有關,更重要的是與專業所在大學的性質有關。這樣才能形成專業建設和發展的良性競爭。辦學思路還與專業特色有著密切聯系。專業特色與專業在多年的建設發展過程中的教學和科研歷史有關,如有的學校在暖通空調的系統工程方面是強項,而有的學校在制冷空調設備的研究與開發方面是強項。那么在培養人才方面,這些特色就應該很好的繼承和發揮,在課程設置和訓練中要體現出來。
(二)穩固基礎知識,拓寬專業口徑
建筑環境與設備專業是一門跨學科的工科專業,學生基礎知識應包括數理方面、工程熱物理方面、流體機械方面、建筑熱物理方面和自動化控制的知識。只有牢固的基礎知識,學生才能深刻地理解專業課程,拓寬本專業的服務領域。當然,正如前面強調的,專業辦學的前提是要繼承和發揚本專業的特色。這些基礎知識本身就是屬于很多領域,要與專業在建設和發展過程中的特色結合起來,構造和穩固所必需的專業基礎知識。
專業知識的拓寬,是構架新時代建筑環境與設備專業教學體系的重要部分。專業教學體系不僅僅局限于暖通空調,或是供熱供燃氣,或是把這兩方面的課程全部籠統地包括進去,或是把建筑環境、公用設備和智能建筑方面的知識硬塞進去。在專業學時有限的條件下,很有可能會造成各種知識的七拼八湊。因此,要有側重點地把某些方面作為原本專業特色的延伸和發展,切忌一口吃成一個胖子的思想,盲目地貪大。
(三)編制優秀的教材,配備合理的師資隊伍
正如前面所說,由于原有專業教學體系架構的割斷和組合,使得最近幾年采用的教材在編制上都有這樣或那樣的問題,因此在教材的建設方面還必需投入更多的精力。而選用合適的優秀教材的基礎正是現在的教學體系的完善,必需從根本上理解和制定本專業的教學體系和知識模塊。
師資的知識結構要分布合理,除了保留原來專業特色的知識結構以外,還要補充新的知識,如智能建筑和建筑環境方面的知識結構。師資的梯隊建設也很重要。教學梯隊的形成有利于知識傳授的傳承和不斷更新。每個專業知識模塊,也就是我們所說的課群下面,形成以教授為龍頭,教授副教授主講,青年教師為重要組成的教學梯隊。
三、我校建筑環境與設備專業教學體系改革的幾點思路
中南大學建筑環境與設備工程專業主要源于長沙鐵道學院的制冷空調學科。長沙鐵道學院從上世紀70年代起,就開展了制冷空調及冷藏運輸方面的研究工作,1985年在機車車輛系成立制冷空調教研室,并開始招收制冷空調專業專科學生;1989年開始招收供熱通風與空調專業本科學生;1998年根據教育部文件調整為建筑環境與設備專業。因此,在二十多年的建設中,形成了制冷與暖調、系統與設備并重的特色。我專業在調整后修訂了教學計劃,增加了供燃氣、建筑環境和建筑自動化方面的知識模塊,保留了原來的制冷方面的知識模塊,包括有制冷原理、制冷壓縮機和鐵路車輛制冷、制冷裝置自動化等課程。
目前已擬定完2008級新的教學體系和教學計劃,主要的思路有如下幾點。
(一)明確辦學思路,與學校的定位一致。
我專業隸屬于以本科生、研究生教育為主的高層次綜合性大學——中南大學,學校的定位是立足湖南,面向全國,放眼世界,努力建設國內一流、國際上有重要影響的高水平、綜合性、研究型、創新型大學[4]。因此,我專業的辦學思路是以創新素質教育為核心,堅持全面發展的人才培養標準,面向社會主義市場經濟的人才需求,培養出具有實踐能力、創新能力,既懂技術又懂管理的復合型人才。
(二)繼承和發揚專業特色,整合知識架構。
充分利用能源知識的平臺。從2008年開始本專業與同屬能源科學與工程學院的熱能專業進行能源與動力大類招生,使學生在低年級的時候的基礎知識面廣,起到“厚基礎、寬口徑”的作用。
繼續保留專業的特色之一:制冷模塊。從畢業生就業的反饋來看,用人單位對既懂制冷,又懂暖通,既了解系統,又了解設備的人才非常歡迎。
加強暖通和建筑環境的優勢。把空調、供熱、通風和建筑環境的節能、環保、熱舒適與空氣品質結合起來,也是當前時展的需求。
減弱供燃氣和燃燒模塊。從本系教師多年從事的科研工作來看,燃氣和燃燒模塊并沒有形成特色,因此可以適當減少其份額,作為選修課程開設。
加強智能建筑模塊。智能建筑是樓宇發展的重要方向。本系在制冷和空調系統的自動化控制方面有著多年的研究和實踐經驗。可以在此基礎上進一步擴充相關領域的知識內容。新晨
(四)加強實踐環節,培養創新人才
實踐環節包括實習、課程設計和畢業設計。實踐環節應受到更多的重視。既保證實踐環節的“量”,又要保證實踐環節的“質”。即:實踐環節的課時量必需嚴格保證,同時要求學生在實踐環節動手、動腦,培養其綜合運用所學知識和創新能力。
畢業設計從選題開始抓起,選題來源于教師的科研課題或工程實際,具有很強的實際意義和理論研究價值,有利于培養學生的綜合能力。
嚴格把握好實踐環節的考核。本系在近兩年所有的專業實踐環節考核中都涵蓋有答辯部分的考核,既鍛煉了學生的膽量、自信和表達能力,又能很客觀地反映實際的情況。
參考文獻:
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[2]劉春蕾,趙三元,海.智能建筑相關專業課程體系建設研究[J].安徽建筑工業學院學報(自然科學版),2004,(4).
【關鍵詞】 校企合作；太陽能行業；卓越人才；“5+1+2”；人才培養方案
從持續發展的角度來看，作為可替代性能源的一種，太陽能行業目前在全球每年以近40%的速度保持增長，年收入高達300億美元，產業今后的前景將更加廣闊。
一、太陽能行業人才教育現狀
我國太陽能產業已經走過了初步發展期，隨著近幾年國家對新能源支持力度的加大，太陽能已從“草根”經濟上升到正規行業，目前國內共有6000余家各類太陽能生產廠家，年推廣量占世界太陽能熱水器推廣量的76%，太陽能行業從業人員多達數十萬人，每年至少還有近二十萬的人才缺口！可是龐大的待就業人群中，卻不能提供一位經過太陽能專業技術教育的設計、研發、生產制造、銷售和管理人才[1-2] 。
由于缺少太陽能相關專業的師資力量等教學資源，目前，國內高校開設的太陽能專業才剛剛起步，中山大學、南昌大學、上海交通大學、西安交通大學、南開大學、四川大學、上海電力學院等學校相繼開設了光伏專業，大多側重于培養研究生層次人才；一些高職高專院校也已經開始進行這方面的探索，如新余學院、余姚職業技術學院、無錫尚德職業技術學院、江西新余高等專科學等開設了光伏材料加工與應用技術專業，側重于培養技能型人才[3] 。顯然，在行業內部培養不夠、外部供給不足的情況下，校企合作培養太陽能專業復合型、應用型人才應該成為高校和企業的共識。
二、校企合作培養太陽能行業卓越人才的實踐
具有“中國太陽城”美譽的山東省德州市是我國太陽能產業起步較早、發展迅速的地區之一，全市共有太陽能及相關企業100余家，從業人員4萬多人，已形成以太陽能熱水器為主，真空集熱管、太陽能電池組件、光伏發電系統、太陽能照明系統等綜合開發、較為完善的產業鏈，是我國最大的太陽能產業基地。為密切配合區域產業、行業結構調整的步伐，德州學院結合本地實際，立足地方經濟發展，與皇明太陽能集團密切合作，以機械設計制造及其自動化、熱能與動力工程、自動化三個專業的學生為主，按照自愿報名，擇優錄取的方式成立了“太陽能利用卓越人才培養試點班”，充分利用學校、企業的資源和優勢，為培養太陽能行業創新人才做出了積極的探索。
1、建立機構，健全制度，保證校企合作順利實施
為了更好的實現人才培養與企業需求的對接，提高人才培養質量，保證“太陽能利用卓越人才培養試點班”的成功辦學，學校成立了“太陽能利用卓越人才培養指導委員會”，院長任主任，分管教學副院長和皇明太陽能集團董事長分別任副主任。“太陽能利用卓越人才培養指導委員會”全程參與“試點班”的培養目標確定、教學計劃制定、教學過程的管理、實習實訓建設、師資培養等方面指導工作。同時，學校先后出臺了《德州學院實踐教學管理辦法》、《德州學院企校共建管理辦法》和《德州學院實踐教學基地管理辦法》等文件，組織機構的設立和一系列政策的出臺為“試點班”的順利辦學提供了強有力的制度和機制保障[4] 。
2、全力合作，制定實施“5+1+2”人才培養方案
為培養“下得去，用得上，留得住”的高素質太陽能行業卓越人才，德州學院與皇明太陽能集團按照“厚基礎、強能力、高素質”的人才培養總體要求、促進產業可持續發展的基本規律，確定了“5+1+2”的人才培養模式，也就是“試點班”學生在入學后的前5個學期，完全按照所學專業進行基礎知識和專業基礎理論知識學習。在第三學年的第二個學期開始，有一個學期是按照皇明太陽能集團的人才培養需要，學習太陽能熱利用等專業理論知識。在第四學年，“試點班”成員直接進行企業進行頂崗實習，由集團根據企業實際，將他們分別安排到研發、銷售、管理、技術等部門工作，并在企業高級工程師和學校教師的共同指導下開展畢業設計工作。
從人才培養方案的制定，到學生日常管理的每個環節，都是由學院和皇明太陽能集團共同進行商討確定。在課程體系的建立過程中，雙方就各門課程的設置、教學大綱的制定、實踐教學環節的具體實施等都要認真的研討，達成一致。對于太陽能熱利用等專業課程的教學、學生畢業設計的指導和考核評估，全部由皇明集團的研發、管理、技術等部門的高級工程師和學院的專業老師共同承擔。對于學生的日常管理工作和第二課堂活動，雙方都要各自安排專門的老師和企業管理人員具體負責。積極探索出了一條校企雙方共同制定專業人才培養方案，共同承擔教學任務，共同參與教育教學管理，共同監控教育教學質量的校企合作培養太陽能行業卓越人才之路。
3、精心設置課程體系，體現人才培養特色
由于“試點班”學生主要是由相關近似專業機械設計制造及其自動化、熱能與動力工程、自動化三個專業中根據意向擇優組建的，在前五個學期，基礎課和大部分專業基礎課程已經完成，因此，從第六個學期開始以后的課程設置按照企業培養需求，以實用理論知識和實踐實習為主，確定了太陽能行業和企業需要的專業技能、職業素養教育和實踐實習三個模塊。專業技能模塊主要包括新能源技術、太陽能熱利用技術、熱水器系統設計與構造、真空管制造與工藝、太陽能熱利用與建筑結合、太陽能熱利用系統測試及標準、太陽能工程產品與系統設計、產品設計過程控制、光伏系統概論等理論及應用知識，這部分課程全部由皇明太陽能集團的高級工程師負責講授。職業素養教育模塊在學生頂崗實習過程中進行，主要包括企業管理、質量管理和企業文化等課程，這個模塊的教學，由企業管理人員從工程案例進行分析講解，培養了學生強烈的企業文化認同感。實踐實習模塊包括頂崗實習、畢業實習和畢業設計等環節，全部在企業完成。
豐富的基礎理論和專業知識的學習，較強的動手能力和創新能力的訓練和培養，對企業文化的認同感，體現了太陽能行業應用型人才培養特色。
三、校企合作培養太陽能行業卓越人才的幾點體會
1、優勢互補，實現了學生到企業員工的“零過渡”
通過“太陽能利用卓越人才培養試點班”的運行，學校利用專業優勢，在教學設施、實驗設備、圖書資料、職工培訓等方面為集團提供服務。學校在皇明集團建立了實習實訓教育基地，集團利用產業優勢為學校提供實習崗位、場所、設備和資金資助。學校把實踐教學搬進企業，利用企業工作現場的職業環境和最新的生產技術，在工作崗位上對學生進行實際訓練，使學生熟悉了現代化生產工藝，學會了運用先進的技術和設備，積累了實際操作經驗，學生一畢業就能上崗工作，大大縮短了上崗適應期，形成了“第一線、應用性、高素質、技能型、零距離”的實踐教學特色，實現了從學校學生與企業員工“零過渡”和“無縫對接”為皇明太陽能集團培養了一批符合“企業好用”標準的優秀員工。迄今為止，德州學院已經培養了四批學生，其中畢業的兩屆學生，共計成員77人，都分布在皇明集團的研發、銷售、管理、技術等各個重要崗位，在太陽能利用領域從事產品的生產、營銷和服務或工程項目的施工、運行和維護等工作。
2、合作深化，實現了校企互惠雙贏
為了使“試點班”的學生培養和專業建設具有可持續發展動力，專業教師能更好的了解企業的新工藝、新技術、新方法及企業文化，學校組織教師進入企業進行實踐教學環節的培訓：一是參與企業的生產，掌握新設備、新工藝、新技術，及時更新教學內容，同時通過積累實踐經驗，提高“雙師型”教師的培養水平和促進教師的專業化成長。二是進行市場調研，了解市場人才需求情況，為人才培養模式改革提供決策依據，使人才培養更具針對性。三是承擔研究項目，進行產品研發。在聯合培養人才的基礎上，德州學院與皇明太陽能集團合作成立了“可再生能源研發中心”，聯合申報各級縱向和橫向課題，其研究成果已取得了良好的市場經濟效益。
“試點班”的成功開設，為皇明太陽能集團提供了堅實的人才后備力量，也為學校和企業單位提供了人才培養的借鑒模板，目前，德州學院已經先后與東營光伏太陽能有限公司、景津壓濾機集團等多家企業合作成立“試點班”，通過制定詳細的合作培養計劃，不僅使這些學生在上學期間，就接觸到企業真實的職業環境和最新的生產技術，經過實際訓練，學生一畢業就能上崗工作，而且，企業還在學校設立了專門的獎、助學金，為某些家庭經濟困難的學生帶來了實惠，達到了學校、企業、學生三方受益，提升了學校的綜合辦學實力。
【參考文獻】
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[2] 太陽能行業人才面面觀[EB] .中國太陽能網. http：//tyn.cc/2009.9.10.
[關鍵詞]：機械工程 自動化 智能化 虛擬化 集成化
引言
在機械制造業的發展過程中，不可避免需要自動化技術作為保障，科學技術的不斷向前發展可以極大地推動機械工程的進步，目前，我們強調將機械工程與自動化技術相結合，就是為了能夠進一步促進我國機械制造業的發展，而且也有利于實現對機械工程及自動化的創新實踐開發，創新是一個國家興旺發達的不竭動力，同樣也能夠作用于我國的工業化發展，因此，想要實現機械工程及自動化技術的發展，我們就必須要進行創新實踐改革。
一、機械工程及自動化創新實踐開發的重要性分析
1、有利于促進對創新型人才的培養
在機械工程及自動化的創新實踐開發過程中，具有創新精神與創新能力的高素質人才是活動實施不可缺少的重要內容，只有具備了專業知識技能的人才才會促進機械工程及自動化的創新發展。那么，在對其進行創新實踐開發的過程中就必然會需要大量的高素質人才，從而有關部門會加強對這些人才的相關知識水平進行培訓，同時，在當今逐漸知識化了的時代下，我們更離不開對知識的學習。因此，對機械工程及自動化的創新實踐開發可以極大程度上促進對創新型人才的培養，而且，也能夠使這些人才在實踐的過程中鍛煉自己應用知識的能力，從而使得自己不斷進步，并服務于機械工程及自動化的創新實踐開發活動。
2、有利于提高我國機械制造業的競爭力，為其帶來良好的經濟效益
隨著經濟全球化的不斷發展，我國的市場也在不斷面向國際化，這就需要我國在將機械工程與自動化技術結合在一起的前提上來追求較高的國際市場競爭力。首先，機械工程的發展也就是為了創造產品，產品的創造自然也就離不開對科學技術的使用，通過將機械工程與自動化技術相結合可以利用先進的科學技術知識創造人們所需求的高質量產品。對于機械制造業這個企業來講，在將機械工程與自動化技術結合在一起的過程中、在追求機械工程及自動化的創新實踐開發的過程中，不僅有利于企業在國內與國際市場上具有較高的市場競爭力，而且能夠直接為企業帶來良好的經濟效益，促進企業自身的進步。
二、對機械工程及自動化的理解
機械工程及自動化就是將自動化的先進技術應用到機械制造業當中，通過自動化技術的應用來加快對材料的加工、生產，也提高機械制造業產品的質量。在18世紀之前的機械制造業發展過程中，人們一般都是自己在摸索中進行生產，很少運用到先進的技術作為指導，從瓦特蒸汽機的發明到后來一系列機械的出現，人們才開始運用科學技術來指導機械工程的發展。一些需要使用到機械設備與工具、需要用到材料的生產項目都需要應用機械工程及自動化技術，例如，在將電能、熱能、潮汐能、風能、原子能等能量轉化為機械使用的動力能量的過程中要用到自動化的技術；在運用機械工程及自動化的過程中，我們強調對其進行創新開發，這是因為在創新的發展當中有利于對先進技術的更新使用，在創新的指導下有利于企業改變以往傳統的生產模式，在提高產品的勞動生產效率的前提上將會促進機械工程及自動化技術的不斷發展。由于我國機械制造業的發展速度較慢，自動化技術水平也不高，因此，我們就要在以創新理念為指導的基礎上實現對機械工程及自動化的創新開發。
三、機械工程及自動化創新實踐開發的實現
目前我國機械工程及自動化在發展的過程中已在逐漸實現對其的創新實踐發展，對機械工程及自動化的應用也在促進企業自身發展的前提下為企業帶來良好的經濟效益。在對機械工程及自動化創新實踐開發的過程中有一些具體的應用，在創新思想的指導下，這些應用將直接促進機械制造業的發展、促進自動化技術的不斷進步。
1、機械工程的智能化應用
通過將機械制造的先進技術與人工智能結合在一起，同時將人工智能很好地融合到機械制造的過程當中，以此運用智能化的生產來代替人工操作，這是對機械制造的智能化創新開發。在實現智能化的過程中，一些操作的系統將通過智能活動實現自動工作，并對一些突發問題進行及時的解決處理，這不僅可以節省大量的勞動力，而且智能化的操作下有利于提高機械產品的合格率，減少次品情況的出現，以此將提高企業自身的經濟效益。
2、機械工程的柔性化應用
在機械工程及自動化的創新實踐開發過程中，對柔性自動化系統的應用將在保證生產柔性的前提下完善自動化系統，從而在運用計算機技術的基礎上發揮其管理作用。柔性化的應用在機械工程領域具有較強的適應能力，這一創新發展會在健全自動化系統的基礎上使得先進的科學技術能夠進一步滿足市場經濟對產品的需求、滿足人們日常工作、生活對機械制造業的使用。
3、機械工程的虛擬化應用
虛擬化技術是運用信息技術與計算機仿真技術來實現對機械制造過程的模仿，在運用虛擬化的制造技術時，需要使用到機械制造先進技術、人工智能、多媒體、信息技術、計算機圖形學等高科技，同時要以虛擬仿真技術為前提，以此構建多科技的綜合技術系統來實現機械工程的虛擬化。在對機械工程的制造過程進行模仿的時候將有利于解決制造當中存在的問題，還能夠在一定程度上縮短企業的制造工期，從而降低企業的成本、增強企業產品的競爭力。
4、機械工程的集成化應用
集成化應用也就是通過對先進的信息技術的使用來改進企業整體的制造水平。在集成化的發展當中將以工程理論為指導，通過對過程實施重組的手段來強化對自動化技術的應用，在將企業的生產要素以及經營活動集合成有機整體的過程中也可以使得制造企業在產品質量、實踐開發、服務態度、生產成本、自動化技術的應用等方面取得良好的效果。
結束語
本文主要分析了實現機械工程及自動化創新開發的重要性，對機械工程及自動化的相關問題進行了說明，并且重點探討了機械工程及自動化創新實踐開發的應用，通過對以上內容進行分析可以看出，在我國制造業的發展過程中，需要創新手段來不斷增強企業自身的競爭力，在創新思想的指導下，通過對高素質人才的培養也將作用于我國機械工程與自動化技術的進一步結合，在機械工程中運用好創新性的自動化技術將極大地提高機械工程的生產效率，從而影響著整個機械制造業的發展水平、影響著國民經濟的進步，因此我們應加強對機械工程及自動化的創新開發，以此來促進我國制造領域的發展進步。
[關鍵詞]超聲波焊接；光學防抖；激光焊接；手機模塊
中圖分類號：TG4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）02-0000-01
Ultrasonic plastic welding applications in optical anti shake system
Li Chang Yi
（Dongguan Nancheng Xinkecidian Products Co Ltd Guangdong Dongguan Nancheng District Hongyuan Industrial Zone Xinkecidian products factory 523087）
[Abstract]Ultrasonic welding is now used in industry more and more widely，this paper introduces the principle of ultrasonic welding，and combined with concrete examples，study the application of ultrasonic welding system in optical anti shake.
[Key words]Ultrasonic welding；Optical anti shake； Laser welding，phone module
1 前言
超聲波焊接是一種快捷，干凈，有效的裝配工藝，用來裝配處理熱塑性塑料配件的方法。目前超聲波焊接被運用在塑膠制品與之間的粘結，塑膠制品與金屬配件的粘結及其它非塑膠材料之間的粘結。它已經取代了溶劑粘膠機械堅固及其它的粘接工藝，例如用502膠水，成為一種先進的裝配技術。超聲波熔接不但有連接裝配功能，而且具有防潮、防水的密封效果。超聲波焊接的優點：1.超聲波熔接不會產生如化學藥劑之毒性，屬于安全的熔接加工，符合節能環保；2.無需裝備散煙散熱的通風裝置 3.不消耗大量熱源，成本低，效率高 4.容易實現自動化生產5.無須添加任何粘劑，操作簡單快捷，焊接速度快，焊接強度高，粘接牢固6.焊點美觀，產品表面無傷痕，可實現無縫焊接，焊接效果好，防潮防水，氣密性好。
2. 超聲波焊接的原理
2.1 超聲波焊接裝置
超聲波是與頻率（聲音的振動）有關，是超出人的聽覺以外的，高頻振動，是超出人類聽覺范圍（20HZ-20000HZ）的音波。超聲波焊接裝置是通過一個電晶體功能設備將當前50/60Hz的電頻轉變成20KHz或40KHz的電能高頻電能，供應給轉換器。轉換器將電能轉換成用于超聲波的機械振動能，調壓裝置負責傳輸轉變后的機械能至超聲波熔接機的焊頭。焊頭是將機械振動能直接傳輸至需壓合產品的一種聲學裝置。振動通過焊接工作件把振動頻率傳給塑膠組件，通過20000次/秒的高頻振動，高速熱磨擦產生熱能使塑膠和金屬熔融而結合， 振動會在熔融狀態物質到達其介面時停止，短暫保持壓力可以使熔化物在粘合面固化時產生個強分子鍵，整個周期通常是不到一秒鐘便完成，但是其焊接強度卻接近是一塊連著的材料。
從超聲波的工作原理我們可以知道，超聲波的實際功率并不大，工作時間短，通常范圍（0.05-1）秒，所以產生的熱量有限，所以一般只適用于一些熔點較低（400℃ 以下）的材料，主要以熱塑性的聚合物即塑料為主。超聲波焊接材料的改性會影響超聲波焊接質量，纖維等填料的加入能夠提高高分子材料的硬度，有利于超聲波的傳遞，在適宜的工藝條件下填料加入可以提高超聲波焊接接頭強度。
2.2 影響超聲波熔接的能量的因素
影響超聲波熔接的能量的因素如下：
* 1.氣壓 我們可以通過調壓閥來調整，一般來說氣壓越大，能量越大；
* 2.下降速度 超聲波熔接機上有相應的旋鈕，一般來說，下降速度越大，能量越大
* 3.頻率 超聲波熔接機器都有固定的頻率，頻率越大，能量越大；
* 4.振幅 振幅的變化因素比較多，就一般來說，振幅的調整可以通過調幅器和焊頭的設計來達到；
* 5.時間 我們可以調整焊接機的焊接時間，時間越長，焊接的能量越大；
* 6.保壓時間 保壓時間是在塑料熔化之后的保持氣壓的時間，時間越長，形成的焊點越穩定，變形越小；
2.3 焊接過程
如下圖1所示，振動能量從焊頭傳遞到工件，工件之間的摩擦產生的熱量將工件熔接面熔化，從而焊接成一體。
2.4 焊接原理
超聲波從焊頭放出，超聲波從焊頭傳送塑膠件，超聲波傳送到熔接面，分子之間因摩擦生熱，熔接塑膠件。
2.5 焊接頭的原理
焊接頭其實是一件半波長的金屬，使其傳遞超聲波時，產生共振，將振動能量傳遞到工件上。焊接頭的材料：鈦合金，鋁合金，合金鋼。
2.6 超聲波焊接機的工作原理圖
電源主要作用是將工頻50HZ的電源利用電子線路轉化成高頻（例如20KHZ）的高壓電波。
換能器（TRANSDUCER）：電流經過換能器，令換能器內產生電磁振蕩，再經過壓電陶瓷片，令壓電陶瓷片產生振動，振動經過金屬頭，傳到調幅器。換能器主要作用是將電信號轉換成機械振動信號。
調幅器（Booster）主要作用是放大振幅并耦合負載，將換能器傳遞過來的振幅進行放大，達到加工塑料件所需能量振幅，相當于加熱的溫度。
焊頭（HORN）：焊頭的作用是對于特定的塑料件制作，符合塑料件的形狀、加工范圍等要求。
3. 光學防抖
3.1 光學防抖原理
光學防抖是過鏡頭的浮動透鏡來糾正“光軸偏移”。其原理是通過鏡頭內的陀螺儀偵測到微小的移動，然后將信號傳至微處理器，處理器立即計算需要補償的位移量，然后通過補償鏡片組，根據鏡頭的抖動方向及位移量加以補償，從而有效地克服因相機的振動產生的影像模糊。
3.2 Module的結構
現在在很多手機里面具備光學防抖功能，在防抖系統里面的Module結構需要用到超聲波塑料焊接技術。
現在從超聲波焊接和激光焊接的效果對比，看哪一種焊接更適合塑料和金屬的焊接。
手機Module的結構組成：
現在我們要求是把B-spring和Bottom焊接在一起。B-spring是0.05mm后的銅片，要通過Bottom上的PIN固定到Bottom上，示意圖如下：
激光焊接是利用激光束優異的方向性和高功么密度等特點進行工作。通過光學系統將激光束聚焦在很小的區域內，在極短的時間內使被焊處形成一個能量高度集中的熱源區，從而使被焊物熔化并形成牢固的焊點和焊縫。激光焊接是將高強度的激光束輻射至金屬表面，通過激光與金屬的相互作用，金屬吸收激光轉化為熱能使金屬熔化后冷卻結晶形成焊接。
從上圖可以看出，效果不明顯，PIN已經燒焦了，影響外觀和產品性能，因此激光焊接在這種焊接不可行。因此我們采用超聲波焊接。
我們從設計開始：
具體尺寸
Total Boss height=CMT+1.38X
Boss Dia=X
CMT==Spring=0.05MM
X=0.25mm
Finished Height=0.375X=0.375X0.25=0.09MM
Finished Diameter=2X=0.5MM
Total Boss Height= CMT+1.38X=0.40mm.
用超聲波焊接的效果很好，形狀達到要求，沒有變形，而且可以壓緊彈片。
4. 結束語：
通過對比超聲波焊接和激光焊接的效果，得出超聲波更適合應用在塑膠和金屬的焊接，解決了彈片與塑膠件裝配的難題。
超聲波焊接是熔接熱塑性塑料制品的高科技技術，各種熱塑性膠件均可使用超熔接處理，而不需加溶劑，粘接劑或其它輔助品。其優點是增加多倍生產率，降低成本，提高產品質量及安全生產。超聲波焊接以其獨有的優點，越來越受到焊接工業的喜愛。超聲波焊接可以應用于塑料和金屬的焊接，尤其是現在的塑料制品，大多采用超聲波焊接，可以省去螺釘結構，讓外觀很完美，而且還有防水防塵的功能。隨著超聲波焊接研究的逐步深入，相信在不久的將來，將得到更充分的應用.
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