制造业作为国民经济的支柱产业，在创造巨大经济财富的同时，也消耗了大量制造资源特别是能源，并造成了对环境的严重影响。根据美国能源部的调查，美国约31%的能量消耗归因于由制造业扮演主要角色的工业活动[1]。相似的情况在其他发达国家也已出现。而像中国这样的发展中国家，制造业的能量消耗量巨大，能量利用率更低[2]，节能减排的压力很大。
加强企业能效评价、提高制造系统能量效率已成为制造业的当务之急。例如，美国能源部专门设立了以提高制造企业生产过程的能量效率作为首要目标的工业评价中心(industrialassessmentcenters，IAC)。该中心依托美国29所高校，与美国工业部门联手，已在15000多家美国企业中实施了工业能源审计和工业评价建议项目[3]。
机械制造业是制造业的重要组成部分。但过去人们总认为单台机械设备能量消耗不大，特别是与钢铁、化工等流程领域的设备相比较，能耗相对较小，因而学术界对其重视不够，导致其研究不够。
近年来，随着机械制造业能源消耗问题和环境影响问题的日益严峻，学术界和企业界均对机械制造业能量消耗问题进行了重新分析和认识。以机床为例，多篇文献的分析结果均表明[4]：机床量大面广，能量消耗总量巨大，并且有效能量利用率很低，因而节能潜力很大。不仅如此，美国麻省理工学院Gutowski[5]的研究结果表明，机床能量消耗所带来的CO2等的环境排放也是令人震惊的。
因此，近年来，机械制造系统能效评价问题引起了学术界的广泛重视。如2009年9月，在爱尔兰都柏林大学召开了第26届国际制造会议(internationalmanufacturingconference，IMC26)，将“能源效率与低碳制造”作为会议主题，提出“为了确保制造业创新与发展，必须准确评价制造过程与系统的能量消耗状况”[6]。2011年8月，第28届IMC会议再次强调能量消耗优化对可持续发展的重要性，并设有一个能量监控和分析的分会场，专门讨论制造过程的能量消耗评价和改善研究[7]。此外，第18届CIRP生命周期工程国际会议论文集《制造可持续性的全球本土解决方案》中提出，将能效分析作为制造可持续性实现的重要技术手段[8]。2010年10月26日，国际标准化委员会(ISO)发布了《Environmentalevaluationofmachinetools—Part1：Energy-savingdesignmethodologyformachinetools(ISO14955-1)》的草案，并于2012年4月30日发布了投票稿；由此可以预见，不久的将来，机床的能耗指标将成为机床产品的一个重要评价指标[9]。
综上所述，机械制造系统的能效评价研究已经在国际上兴起。但是，现有的研究还比较分散，且由于机械制造系统具有涉及面广和制造过程复杂等特点，因此机械制造系统的能效评价中的许多问题还有待解决。因此，本文在多年研究的基础上，参考国内外大量文献，对机械制造系统能效评价的特点、研究现状及发展趋势进行了综述。
1机械制造系统能效评价的特点
制造系统能效评价包括制造系统能量消耗状态及能量消耗过程的分析评价以及在此基础上对能量效率的评价。
机械制造系统是由切削加工、压力加工、铸造、焊接、特种加工、热处理、覆盖层、装配与包装和其他等9类工艺[10]及其相应设备构成的将原材料(含半成品)转变为产品或半成品的输入输出系统。从能量消耗的角度看，机械制造系统是由机床(切削加工机床、压力加工机床)、铸造设备等机械设备及其相应的工艺过程为能量消耗主体的制造系统。
机械制造系统能耗主体构成的多样性及复杂性、能量消耗状态及能量消耗过程的动态变化性及随机性、机械产品的生命周期能耗特性等多方面原因，使得机械制造系统能效评价相对于化工、冶金等制造系统的能效评价要复杂和困难得多。因此，首先对机械制造系统能效评价的复杂特点进行分析。
1.1机械制造系统能量消耗的多能量源特性
机械制造系统涉及多种机械设备，其中加工设备就有九大类，辅助设备也有运输设备、检测设备、照明设备等多种，每种设备又由多个能量消耗源组成。以普通车床为例，普通车床包括主传动系统、冷却系统、刀架快速移动系统、照明和信号灯系统等。而数控机床就复杂得多，如YD31125CNC6数控滚齿机包括主传动系统、进给系统、液压系统、静压系统、冲屑系统、冷却系统等多个能量消耗系统，每个能量消耗系统又由多个能量消耗源组成，见表1。机械制造系统能量消耗的多能量源特点意味着能效的深化评价需面向多能量源进行。
表1YD31125CNC6数控滚齿机能量源下载原表
表1YD31125CNC6数控滚齿机能量源
1.2机械制造系统能量消耗状态及能量效率的层次分布特性
机械制造系统是产品生产的复杂载体，跨越产品、车间、任务、制造单元和生产设备等不同层次，每个层次的能量消耗都有其基本特征。如设备层能耗是机械制造系统的主体，而车间层除了加工设备消耗能量以外，一些辅助设备也要消耗能量。对于产品能耗而言，则要考虑从原材料准备，零部件生产，产品组装、使用到回收处理等所有阶段的产品全生命周期过程能耗。机械制造系统能量消耗状态的层次分布情况如图1所示。因此，机械制造系统能量消耗状态以及能量效率也存在层次分布特性。
图1机械制造系统能量消耗状态的层次分布
图1机械制造系统能量消耗状态的层次分布下载原图
1.3机械制造系统能量消耗过程及瞬态能量效率的复杂多变性
某一时段内机械制造系统的能量消耗呈现复杂的动态变化特性。仅以其中的机床能量消耗过程为例：图2所示为某机床加工一个简单工件的能量消耗过程，其工序参数见表1。可以看出，机械加工设备的能量消耗变化体现在以下三个方面：一是机床启动过程的功率变化；二是不同加工工序能量消耗规律各异；三是每道加工工序的输入功率随时间发生的变化。机械加工设备能耗过程的动态变化直接造成机械制造系统能耗过程及其瞬态能量效率复杂多变。
1.4机械制造系统能量消耗及能效评价的产品生命周期过程特性
机械产品的能量消耗贯穿于产品从原材料准备到零部件生产，产品组装、运输、使用和回收处理的整个生命周期，如图3所示。机械产品(例如汽车、机床等)在生命周期各阶段均需能量支撑；同时，机械制造产品在生命周期不同阶段的能量消耗特性大不相同，需要对每个阶段的能量特性进行深入分析。因此，机械制造系统能效评价需考虑产品生命周期全过程的能量消耗和能量效率问题。
2机械制造系统的能效评价的研究现状
2.1机械制造系统能效评价内容的研究现状
现有的机械制造系统能效评价的研究内容可以归结为三类：一是机械制造系统总体能效评价；二是产品能效评价；三是机械设备和工艺能效评价。
2.1.1机械制造系统总体能效评价
机械制造系统总体能效评价是对机械制造系统的综合能量消耗效率进行评价，一般以生产企业的整体能耗作为研究对象。比较成功的制造系统能效评价实践是美国IAC的评价体系。IAC的评价内容[3]包括：能量和废弃物成本评价、电能评价、热能评价、能源的原动机评价、冷却系统评价、供热通风与空气调节系统评价和废弃物评价等。
中国国家质检总局和国家标准化委员会共同发布的《企业能量平衡通则》和《综合能耗计算通则》为企业进行能量评价提供了一种框架体系[12]，通过计算综合能耗、单位产值综合能耗、产品单位产量综合能耗、产品单位产量可比综合能耗等指标来分析企业的能效水平[13]。
2.1.2产品能效评价
产品能效评价是指对产品的生产和生命周期过程的能量消耗效率进行评价。产品能效评价应面向从原材料准备到零部件制造、产品装配再到产品回收利用的产品全生命周期过程。产品能量包括直接能量和间接能量两类，其中，直接能量是指产品制造过程各种加工工艺消耗的能量；间接能量是指加工产品所需物料的内含能[14]。不同地区能源制备过程有所不同，造成能源内含能不同，因此，对产品能效评价有必要考虑全球制造背景下能源内含能对制造过程和原材料选择的影响[15]。
2.1.3机械设备和工艺能效评价
机械设备和工艺能耗是机械制造系统能量消耗的主体，其能量消耗过程及能效评价也最为复杂，是目前国际上研究的热点问题。机械设备和工艺能效评价是对设备运行过程的能量分布和能量利用率以及加工工艺的有效产出率等指标进行分析评价。一般认为，机械加工设备能耗分为固定能耗和可变能耗[16-18]；有效能量占设备总能量的比重可能会较低，如图4所示。而且，不同的加工参数和刀具路径会影响机械加工过程的能量消耗[19-22]，不同加工工艺的能耗特性呈现不同态势[23]。
对机械设备和工艺进行能效评价时，能量数据的获取是关键。常用的数据获取方法是在线监测[24-25]。虽然在理论研究中，可以通过加工实验得到能耗分析所需数据，但是往往一台设备的能量构成分析就需要基于十几组甚至几十组实验，这在工程应用上缺乏可行性。数据获取困难成为阻碍企业有效实施能效评估的主要障碍之一[26]。
2.2机械制造系统能量效率评价指标的研究现状
机械制造系统的能量效率评价指标包括瞬时能量效率指标和过程能量效率指标。
2.2.1瞬时能量效率指标
瞬时能量效率是指机械制造系统在某一时刻的有效能量变化率与输入能量变化率的比值。对于主要消耗电能的机械制造系统，其瞬时能量效率为有效输出功率与输入功率的比值。例如，对于金属切削机床，有效能量一般理解为直接对工件进行切削加工的能量，其瞬时能量效率为
式中，Pc(t)为切削功率；Pt(t)为总输入功率。
2.2.2过程能量效率指标
机械制造系统过程能量效率是指某个制造过程或某个时间段的有效能量或有效产出与输入能量的关系。可见，过程能量效率指标包括有效能量和有效产出两种定义法。
(1)有效能量定义法。
机械制造系统过程能量效率的有效能量定义是指某个制造过程或某个时间段的有效能量与系统消耗能量的比值。例如，一个工件的切削加工过程的能量效率E可定义为工件加工过程的有效能量和消耗总能量的比值[23]，即
式中，E为能量效率；Ec为有效能量；Et为系统消耗能量；T为系统运行时间。
(2)有效产出定义法。
过程能量效率的有效产出定义又称“比能”定义。比能(specificenergyconsumption，SEC)RSEC是系统消耗能量与系统有效产出的比值，即
式中，Ei为输入能量；Eo为输出能量；Oe为有效产出，包括有效经济、物质产出量(如材料切除体积、产品个数等)。
3机械制造系统能效评价的发展趋势
(1)机械制造系统能效评价指标完整体系的建立。
机械制造系统是产品生产的复杂载体，跨越产品、车间、任务、制造单元和生产设备等不同层次，每个层次的能量消耗都有其基本特征。机械制造系统的能效评价也应具有明显的层次性，可分为产品层、车间层、任务层、制造单元层和设备层；每个层次都有其能效指标或指标体系。而且，考虑到制造过程能量消耗的不确定性，对其能效评价要符合过程特性，即，既要分析机械制造系统能量消耗状态，又要评价其能量消耗过程。进一步讲，针对过程能量效率评价，结合有效能量指标和比能指标，从不同角度反映机械制造系统的能效。
(2)机械制造系统能效评价基础数据库的建立。
机械制造系统能量消耗指标的计算需要基于大量基础数据，特别是各种工艺和各种设备及其各种状态的能耗基础数据，这就需要建立机械制造系统能效评价的基础数据库。基础数据库的建立需要基于大量实验，包括各种设备在各种加工条件下的空载实验和加工实验，工作量巨大。基础数据库的建立将为能量效率的深度评价和生产设备的节能性运行、工艺路线节能性优化、工艺参数节能性优化等节能措施分析奠定基础。
(3)机械产品和制造任务能量消耗的定额化。
通过机械制造系统能量消耗评价，建立各种制造任务的能量消耗定额，可为企业高效节能生产战略决策提供基础数据，也可为政府和行业制定能耗定额标准、强化节能措施提供基础数据。所谓能量消耗定额是指在一定的条件下，为生产单位产品或完成单位工作量，合理消耗能源的数量标准。科学的能量消耗定额能够反映制造过程中能源消耗的客观规律，是能源利用率考核和提高的依据。由前文所述机械制造系统能量消耗的四大特点可知，机械产品和制造任务的能量消耗定额问题特别复杂，尚有待深入研究。
(4)机械制造系统能效评价的标准化。
机械制造系统能效评价过程的标准化包括能量消耗边界划分的标准化和评价方法及评价流程的标准化。边界划分对能量效率分析影响很大，同一制造任务，由于分析边界不一样，计算出来的能量消耗量会有数量级的区别。目前虽然已有一些典型产品和加工工艺的能量消耗量参考数据，但是对边界的划分不统一，给工业企业应用带来不便。此外，一套标准的能效评价方法及评价流程有助于能效评价推广，方便广大企业开展能效自我评价和优化。
(5)机械制造系统能效评价和提升的信息化支持平台的开发。
机械制造系统能效评价和节能优化运行涉及信息量大，模型、过程和方法复杂，因此，需要信息化平台的支持。平台的底层模块应包括数据库、知识库、方法库；中间层模块应包括各种应用模块，如能效评价支持系统、生产设备的节能性运行方法及支持系统、工艺路线节能性优化方法、工艺参数节能性优化方法及支持系统等；顶层模块应有交互式的友好操作界面，能够支持各种具体应用。
4结论
(1)机械制造系统能效评价具有能量消耗的多能量源特性、能量消耗状态及能量效率的层次分布特性、能量消耗过程及瞬态能量效率的复杂多变性、能量消耗及能效评价的产品生命周期过程特性四大特点。
(2)机械制造系统能效评价现状。从研究内容看，可以归结为三类：一是机械制造系统总体能效评价，二是产品能效评价，三是机械设备和工艺能效评价；从能效指标看，可以归结为瞬时能量效率指标和过程能量效率指标两个方面。
摘要：近年来，在大型国有骨干企业的主导，以及“一带一路”战略的推动下，我国工程机械类产品出口规模总体呈现扩大态势，出口的国家与地区也日渐增多。然而，在此过程中，产品配套售后服务不完善、相关标准与国际对接脱节与产品可靠性较低等问题的存在，也制约了我国工程机械类产品的出口。因此，本文对当前中国工程机械类产品出口的现状及面临的问题进行了详细分析，进而提出了相对应的完善策略，以期推进我国工程机械类产品对外贸易稳步发展。
关键词：工程机械类；产品出口；对外贸易；问题；完善策略
工程机械类产品是指用于能源开发、交通运输和国防等工程建设的相关施工机械，主要包括挖掘机、起重机、凿岩机、铁路路线机械与零部件等数十大类。近几年，随着我国制造业的不断发展，工程机械类产品出口逐渐增多。据中国工程机械商贸网显示，2017年第一季度，我国出口挖掘机2014台，同比增长31.29%；出口装载机4269台，增长了42.97%。并且，随着“一带一路”战略的推进，沿线地区相关基础设施建设项目不断增加，为我国工程机械类产品出口创造了良好条件。由此，深入研究当前我国工程机械类产品出口的现状及存在问题，并提出行之有效的完善对策，对提升我国工程机械产品的国际美誉度，推进相关产品对外贸易的稳定增长具有重要意义。
一、中国工程机械类产品出口的现状
（一）出口规模总体呈扩大态势
近年来，我国工程机械类产品的出口规模稍有波动，但总体呈扩大态势。如图1所示，2010-2016年，我国工程机械类产品的出口额由103.4亿美元上升至169.6亿美元，增长了64%。其中，2014年我国工程机械类产品出口额达到了近几年的最高点，为197.9亿美元，此后便开始小幅度下降。2015年与2016年，我国工程机械类产品出口额同比分别下降了5.5%和10.6%。但2016年下半年以来，我国工程机械类产品出口开始回暖，其中12月的出口额全年最高，为17.6亿美元，较11月提高了17%左右。2017年1-3月，我国工程机械出口额为40.27亿美元，同比增长1.48%。并且，自2010年以来，我国工程机械类产品的整机出口量由不足400万台波动上升至1700万台左右。其中仅2017年第一季度，我国挖掘机、装载机与推土机便各出口了2014台、4269台和275台，同比分别增长31.29%、42.97%和25%。由上述数据可以看出，2010年以来，我国工程机械类产品出口规模先逐步上升，后稍有下降，但总体呈扩大态势。
（二）主要出口产品类型为凿岩机械和风动工具
据国家海关总署统计数据显示，2008-2016年，我国整机产品的出口额，在工程机械类产品出口总额中的占比均超过64%。2017年第一季度，我国工程机械类产品的整机出口额虽有所下降，为25.11亿美元，但仍占工程机械类产品出口总额的62.4%。而我国工程机械的主要大类整机产品较为多元，包括混凝土机械、挖掘机、电梯及扶梯、叉车、隧道掘进机、凿岩机械和风动工具等。其中，凿岩机械和风动工具是整机产品出口的主要类型。就2017年第一季度而言，我国凿岩机械和风动工具的出口量便为342.7万台，在整机出口总量中的占比高达79.5%。相较而言，起重机、叉车、搅拌机、打桩机及工程钻机等的出口量较上年同期虽有所增长，分别为1.5万台、4.4万台、22.7万台和1.2万台，但总和不足100万台，占比仅为20.5%。由此可以看出，凿岩机械和风动工具是我国工程机械主要大类产品出口的主要类型。
（三）中国工程机械类产品的出口市场较为集中
当前，我国工程机械类产品的出口市场较为集中，核心区域为亚洲地区。据Wind与广发证券发展研究中心统计数据显示，2015年，我国工程机械类产品对各大洲出口中，出口最大区域市场为亚洲，在全部出口地区中的占比为51.94%，其次为拉丁美洲，占比为9.05%。2016年，工程机械类产品对亚洲市场的出口虽有所下降，对欧洲市场略有增长，但亚洲的占比依旧超过了51%，仍是我国此类产品出口最多的地区。另据中国工程机械工业协会统计数据显示，2017年第一季度，我国工程机械类产品对亚洲的出口占比虽降至了48.6%，但仍是国际出口市场的核心区，其次为欧洲、北美洲，占比分别为17.5%和13.3%。就亚洲地区而言，东盟十国是我国工程机械类产品的最大出口市场，2017年1-3月，我国工程机械类产品对东盟十国共出口了7.7亿美元，在全球出口总额中的占比为19.12%，在亚洲地区的占比接近40%。总体而言，我国工程机械类产品的出口市场较为集中，主要为亚洲地区与东盟国家。
（四）国有企业是我国工程机械类产品出口的主力军
长久以来，徐工、中联重科与柳工等大型国有企业一直是我国工程机械类产品出口的主力军。其中，徐工集团的表现最为突出，出口量逐渐增大，且拿下了多个国家和地区的出口大单。例如，2015年，徐工成功对俄罗斯出口了一台凿岩车，随后又中标了哈萨克斯坦20台平地机采购订单；2017年1月，又先后拿下了中国工程机械跨境电子商务加勒比地区第一单，泰国旋挖钻机出口第一单，以及美国A-HERN租赁项目等。据中国工程机械商贸网数据显示，2017年1-3月，徐工道路机械出口额约2亿美元，同比增长63.17%；出口量较上年同期增长了70%以上；总收入增长了近73%。并且，出口市场进一步扩大，已覆盖177个国家，占有率上升了2.9%。除徐工外，柳工集团工程机械类产品的出口势头也较为良好。2017年3月，柳工成功拿下中老铁路某标段土方的施工设备订单，提供挖掘机、装载机与压路机等六个产品的30余台设备。可见，国有企业使我国工程机械类产品出口的主力，在国际市场拓展方面发挥着重要作用。
二、当前中国工程机械类产品出口的问题
（一）机械行业标准与国际对接脱节
近年来，我国虽加大了工程机械行业标准化的工作力度，但部分板块和产品仍不符合国际标准，与国际水平存在较大差异。从标准制定来看，我国的更新速度明显落后于国际标准进度。例如，截止到2017年4月底，关于非道路机械的柴油发动机，我国执行国三排放标准，相当于欧洲Ⅲ号排放标准。而欧洲标准委员会（CEN）于2016年12月31日正式发电机组的2016版欧盟通用安全标准最新标准ENISO8528-13：2016，并将于2017年7月1日起强制执行。从标准体系来看，截止到2017年初，我国工程机械全行业仍未形成科学完整的标准体系，限制了我国工程机械类产品的海外市场拓展。可见，由于我国产品标准和环保标准落后，欧美标准又逐渐盛行，使得我国工程机械类产品出口受到一定的阻碍和限制。
（二）工程机械类产品可靠性差，缺乏竞争力
国内工程机械类产品的可靠性水平落后，主要表现为产品的设计细节与机构工艺水平较低等。以产品安全警示标识为例，德国伟保马克斯VIBROMAX生产制造的机器上，均装有应急打开制动器的手动泵，且贴有警示标识，并明确告知用户使用方法与注意事项。而湖南农伯乐农业机械科技有限公司生产的5TY-31-86型玉米脱粒机产品，由于产品的安全标识不规范，安全警示标志出现脱落、字体褪色，存在安全隐患，因而在2016年6月17日被质监局要求召回。目前，由于我国工程机械产品的核心生产技术并未完全掌握，其可靠性差还体现为大修期寿命缺乏竞争力。根据中国百科网统计，我国现有工程机械类产品，在1000小时可靠性试验和“三包”期内，无故障间隔的平均时间为150-300个小时，而国际水平则长达500-800个小时。并且，在不采用进口发动机条件下，国内产品的大修期寿命仅为4000-5000个小时，而国际水平则达到8000-10000个小时。由此可见，由于技术水平的落后，使得我国工程机械类产品的可靠性较差，进而削弱了我国工程机械类产品的国际竞争力。
（三）产品配套售后服务体系不完善
工程机械类产品的配套服务，尤其是大型机械设备的售后非常重要，而我国相关配套服务体系的建设速度远远落后于海外市场的开拓速度。据海关统计数据显示，截至2017年5月底，我国工程机械的出口范围已遍布全球200个国家和地区。然而，多数工程机械企业仅能实现短期的售后服务，部分中小企业甚至难以实现配套服务，极大地影响了用户体验和企业形象。例如，中国交通进出口总公司早前向斯里兰卡出口了400辆大型客车，但是由于经验不足，对用户的技术培训不到位，使得当地司机出现操作不规范，后期直接导致车辆无法正常运营，最后失去了整个斯里兰卡市场。另据中工网显示，截至2017年初，我国共有15大类、2000余种的各类工程机械企业。但是，超过90%的企业仍未落实售后管理与服务，且近85%的操作人员为无证上岗，造成产品故障的及时排查与维修难以保障，不利于用户的消费体验。由此可见，我国工程机械类企业的售后服务普及化与售后服务专业化均不到位，严重影响了海外市场销售与拓展。
（四）产品出口市场秩序混乱无序
现阶段，我国工程机械行业处于无人监管的真空状态，而出口企业又过度追求利益最大化，造成工程机械国内外市场的混乱无序。一方面，工程机械出口企业为了争夺海外市场，与同行进行内部恶性竞争。例如，2013年6月，国内知名工程机械企业中联重科召开媒体沟通会，公开说明三一重工采用不正当竞争手段推介其新品泵车，并且双方矛盾一再升级，最后发生肢体冲突与员工打斗的恶性事件。另一方面，部分制造企业采取了降价、延长保修期、低首付的销售政策，严重扰乱了市场秩序，增加了行业整体的经营风险。据《中国经济周刊》报道，2014年3月，福建某工程机械企业将LD6220D型号的22吨新型挖掘机以59.5万元进行出售，而市场同机型同品质价位都在83万元左右。这种降价促销的策略，加速行业整体过度竞争的态势，不利于工程机械类产品的出口。
三、中国工程机械类产品出口的完善策略
（一）规范工程机械行业标准，加快与国际标准接轨
标准是推动社会与经济发展的重要支撑，是实现国家治理现代化的基础性制度。因此，我国应规范工程机械行业的生产管理标准，加速与国际标准的接轨，有力推动工程机械的出口。具体而言，国家标准化管理部门应有序转化工程机械类产品的国际标准，根据我国工程机械行业的实际发展情况，制定切实可行的国家标准，并中英文国标和体系版本。同时家标准化管理部门，还应在国际上积极推广我国的工程机械类产品标准系统，包括国家标准、行业标准、以及协会标准；通过参与、加强国际间的标准交流和认可，建立多边或双边的工程机械认证认可机制，让世界了解中国工程机械的标准体系、实施情况和规范做法。此外，政府应要求工程机械行业的重点企业与龙头企业，设立标准化管理机构或部门，配备专兼职标准化工作人员。此外，企业通过开展标准化专业服务，提升集生产、管理、售后服务与市场开拓于一体的综合性标准服务能力。
（二）加大国家引导与扶持，推动工程机械出口品牌建
设政府应充分发挥引导与扶持职能，针对工程机械行业的各类产品品牌，以对外商协会等途径，推进国家层面的品牌推介工作。对工程机械出口企业，政府应在其品牌创建、市场开拓、国际推介等方面，提供必要的指导和支持，并不断培养优势品牌企业与优势品牌产品，形成工程机械行业的优势产品互补性局面，提升我国工程机械产品的国际影响力。政府还应加大对工程机械产品的促销力度，通过在国际市场的重点宣传，积极参加国际专业展会与博览会，助力企业开拓海外市场。同时，引导和鼓励大型央企、施工单位、及其他中国企业，在海外施工时使用“中国制造”工程机械产品，推动我国产品的出口与品牌建设。此外，企业应构建品牌战略化目标，积极学习与借鉴国际领先企业的生产与管理经验，创造性的建设自己的管理模式。并且树立良好的生产理念、服务宗旨与品牌意识，促使我国工程机械产品向国际化水平发展。
（三）出口企业进行跨国并购重组，发挥互补协同效应
工程机械出口企业应采用并购重组等方式，收购能补充自身短板业务的企业，从而加速企业的技术转移与规模扩张。具体而言，可通过采用重组战略方式，整合行业间的优势资源，发挥优势资源与核心技术应有的作用，提高企业的经济效率与利润。例如，可以借鉴山东潍柴动力集团的并购经验，包括先后并购法国博杜安动力国际公司、意大利法拉帝集团、德国凯傲集团、美国马泰克公司等，融合并购企业的先进生产管理经验，完善企业自身经营管理模式。据慧聪工程机械网统计，截止到2017年第一季度，潍柴集团营业收入突破500亿元，创下历史同期最好水平，而其中50%的收入为海外业务营利。此外，政府还应通过金融支持等方式，鼓励工程机械类出口企业，并购经营不善却具有技术含量的国外整机或零部件制造公司。工程机械出口企业通过实施并购重组策略，有力扩大其经营范围，进而提升企业拓展海外市场的国际竞争力。
（四）加强核心技术创新投入，提高机械产品技术含量
工程机械类产品的技术水平，对其出口国际市场竞争力的提升具有重要影响。为了提升我国产品的国际市场适应能力、影响力与竞争力，出口企业需加强工程机械类产品的技术创新投入，提高机械产品的整体技术含量。在此过程中，相关企业应与国外先进工程机械制造企业合作，借鉴国外企业的先进科学技术与制造经验，从整机寿命延长、使用可靠性提高、产品质量提升与信息化技术发展等方面着手，进行产品技术创新。并且，企业也可以投入一定财力、物力与人力，进行企业核心技术的自主研发与创新，提高工程机械产品的技术含量与质量。例如，可设立科技专项资金，用以解决液压件密封、发动机设计于金属热处理等关键问题；建立跨国投资研发中心与关键零部件制造中心等，并积极发挥研发中心的技术外溢效益。通过上述方式打造自有品牌，从而提高产品的国际美誉度与影响力，进而促进工程机械产品出口的稳步增长。
（五）完善境外服务体系，提升出口产品的配套服务能力
除了整机与零部件的生产制造，工程机械类产品出口的产业链还包括出口产品在海外市场业务中的附加价值。而这些附加价值，主要存在于产品租赁、销售、服务支持与再造等过程中。因此，工程机械类产品出口企业应积极在海外建立展销中心，并建立出口机械产品的全程服务模式，为产品售前、售中与售后提供多元、完善的服务。在此过程中，企业应着重加强出口产品的售后市场业务建设。具体而言，应结合现代互联网金融，进行业务结构优化，并形成集工程机械类产品生产、海外销售与售后服务为一体的综合业务服务模式，打造优良的企业服务口碑；与经销商建立信息共享平台，及时解决生产和销售中出现的多样问题；建立海外售后服务中心，为出口产品提供金融投资服务。另外，企业还应适时组建海外产品服务联盟，借助国家政府的引导，进行国际市场的统一布局，从而逐步完善我国工程机械服务体系，提升“中国制造”机械产品的配套服务能力与水平。
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【关键词】：机械设计与制造；重要性；设计准则；发展趋势
一、现阶段我国机械设计的准则
1.机械设计的标准化准则。在机械设计中，标准化准则具体包括概念标准化、实物形态标准化、方法标准化三个方面。其中概念标准化主要指的是在设计机械的过程中涉及到的符号、名词术语、计量单位等要符合标准；实物形态标准化主要指的是零部件、设备、原材料和能源等在结构形态、性能和尺寸等方面都要在统一的规定中进行选用；操作方法、测量以及试验方法等按照有关的规定来具体实施主要说的是方法的标准化。简而言之，标准化准则是对机械设计全过程的所有行为制定的准则，根据使用的强制性程度不同，现在我国已经的机械零件设计有关的标准可以分为必须执行和推荐使用两种，而根据运用范围的不同，现在我国已经的机械零件设计有关的标准可以分为国家标准、行业标准和企业标准。
2.机械设计的安全性准则。在机械设计中机械如果能够在规定的条件下没有故障，能正常的实现总体功能就可以称作是整机安全性；如果我们在机械设计的过程中能够确保操作人员的生命健康安全，能够对操作人员进行适时地保护就可以称作工作安全性；如果能确保在机械设计的过程中不对机器周围的环境和人造成污染和危害就可以称作环境安全性；同样在机械设计过程中能确保有关的零件在规定外载荷和规定时间内零件不发生如断裂、过度变形、过度磨损和不丧失稳定性等情况就可以称作是零件安全性。整机安全性、工作安全性、环境安全性和零件安全性都是机械设计安全性准则的重要内容。
3.机械设计的技术性准则。技术性准则是指在机械设计中相关的技术性能必须达到规定的要求，技术性能既可以指静态性能也可以指产品的功率、效率、使用寿命、抗摩擦、振动稳定性等动态性能，也就是说产品功能、制造和运行状况在内的一切性能都可以称作是技术性能。以振动稳定性准则为例，振动会产生额外的动载荷和变应力，尤其是当其频率接近机械系统或者零件的固有频率时就会产生共振现象，这时的振幅会有明显的增大，很有可能会立刻损坏零件甚至是损坏整个系统，这时就需要振动稳定性准则的约束，具体来讲是该准则可以将机械系统或者是零件的相关振动参数（频率、振幅、噪音等）控制在规定的允许范围内。
二、我国机械设计与制造行业的发展现状和未来发展趋势
1.我国机械设计与制造行业的发展现状
一直以来，中国的工程机械行业就发展的不错，现在已经成为最大的工程机械制造国家之一，同时还是世界上最大的工程机械销售市场。目前机械制造和市场已经发展的比较完善，但是工程机械行业的资源流通状况却一直是我们许多人的心病，如资源利用方式的粗犷等，这在一定程度上成为阻碍我国机械设计与制造行业可持续发展的制约因素。尤其是和欧美国家相比较起来，中国想要走节能、绿色、环保的生产方式还有许多的困难要克服，我们要向欧美国家成熟的工程机械产品回收体系和工程机械再制造技术学习，就现在我国工程机械的发展现状来看，向工程机械再制造领域进军是非常可行的。
虽然这些年我国一直在出台各种各样的政策为再制造行业的健康有序发展保驾护航，但是和国外成熟的再制造行业相比较，还是有一些非常实际的问题需要我们高度重视并想出解决措施。如，在我国工程机械再制造处于发展初期的现状下，国家的各项有关政策的制定还存在许多的漏洞；我国再制造行业的行业标准几乎是一片空白；我国在对再制造产品的宣传引导上做的工作不够完善，对再制造产品存在排斥心理的用户大有存在。需要明确的是，虽然我国的工程机械设计与制造行业中还有许多的问题，但是政策的支持和丰厚的利润成为我们克服这些困难的最大动力，我们该有信心使我们的机械设计图制造行业发展的越来越好。
2.我国机械设计与制造行业未来发展趋势
全球经济的增长和各国的机械设计与制造业的持续发展密切相关，2008年全球经济危机爆发之前，在新兴国家尤其是中国强劲增长的需求拉动下，全球的机械设计与制造业保持了连续几年高度发展的状态，但是在全球经济危机的影响下，全球的机械制造业受到了不同程度的重创。根据现在全球机械制造业的发展现状，未来全球机械设计与制造业的发展主要有三大趋势：（1）整个机械设计与制造业的发展重心将逐步向亚洲迁移，这样迁移的趋势是为了获得本地化的成本优势并很好地位本地客户服务。另外，以我国机械设计与制造业为主的亚洲竞争对手成长速度非常迅速，在全球市场中所占的份额也在逐年的增加，现在我国在2010年成为全球最大的机械制造国已经成功地印证了这一产业向亚洲迁移的方向，在未来，我国必将成为主导全球机械制造业的主要力量。因为在二零一零年到二零一五年这五年间，我国的国内生产制造业保持着远高于发达国家普遍将近百分之三的增长速度，这对未来几年中国机械制造业的高速增长是一种拉动，并且我国的机械制造业在以其巨大的规模优势争取着全球机械制造业的领导权，到二零一五年我国将能领导接近半数的全球细分市场，最主要的是我国正在努力地缩短和领先国家技术水平上的差距；（2）全球市场的竞争将聚集在中端市场；（3）节能环保类产品将会越来越受用户和制造商的重视和关注。
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职业教育是民生教育，他的办学、人才培养、教育教学模式具有不同于普通教育的特点。因此，在课程的教学上应该有自己的模式和方法。我们调查了多所职业中专学校，在《机械基础》的教学方法与普通学校教法一样。都是按照教材，围绕单个机械零件为中心，以课堂上讲授为主。由于理论联系实际不够，加之职业学校学生文化理论知识基础较差，对机械零件的感性认识又模糊，造成课堂听不懂，学不会，有厌学情绪。调查中多数职业中专的《机械基础》课的教学进度赶不上，学习效果不佳。《机械基础》是机电工程类各专业的主干课程，学的好与坏，影响后续的专业课学习。职业中专《机械基础》课程的教学目标怎么定位？应当采用什么样的教学法进行教学？为了职业中专能培养出企业需要的应用型、技能型人才，我们对《机械基础》课程的教学目标和教学模式进行了探索。我们认为：实现《机械基础》课的教学目标，最适合采用项目教学法进行教学。
1 《机械基础》课程的教学目标
《机械基础》是本专业的主干课程。本课程前面开设了机械制图、金属工艺学、极限配合与技术测量、工程力学等课程，学生在学习本课程之前，具有一定的机械制造的感性认识和实践技能。本课程讲叙中，应当联系机械制图、金属工艺学、极限配合与技术测量、工程力学等课程的的有关内容，进一步掌握、提高这些课程理论与技能。通过《机械基础》课程学习，学生掌握机械的原理、机械零件的分类、结构、用途、几何尺寸计算、材料选择、强度条件的理论知识，学会根据机械设备对零件的具体技术要求，能完成各类机械零件的合理选择。学生基本掌握正确分析、使用和维护机械零件的基本知识、基本理论、基本技能，初步具备运用机械零件设计手册、技术规范、技术标准，正确选择机械零件的能力。为学习及参与技术改造打好必要的基础。本课程的教学还应为今后学生继续学习“金属切削机床”、“机械制造工艺学”、“切削原理与刀具”、“机床夹具设计”等专业课打下知识的基础。职业中专《机械基础》课程的教学达到三个目标：
1.1知识目标
（1）掌握一般机械中标准件、常用件、传动件、常用机构的结构、工作原理、受力分析、材料的选用、安全系数的选择。（2）具有对机械零件和机构的图样表达方法的识别，使用国家标准和技术规范选择机械零件的能力。3、能运用所学知识和技能，把简单零件组装成机械装备的能力。
1.2职业技能目标
（1）掌握《机械基础》课程学习的方法，培养善于观察机械、发现、解决实际问题的能力。（2）培养学生严肃认真、一丝不苟的工作作风。
1.3素质目标
（1）通过了解机械的变化进步，增强学生的竞争意识，增强学生的审美情趣。（2）在以实际操作为主的项目教学过程中，锻炼学生的动手能力和团队合作精神。
2 职业中专《机械基础》课程的项目教学法初探
2.1《机械基础》课程选择项目的指导原则
（1）《机械基础》课程选择的项目涵盖课程讲述的各种机械零件的内容，有利于学生在使用机械零件的过程中加深认识。（2）项目应围绕机械中用到的机械零件的知识，贯彻少而精的原则，讲深、讲透，让学生真正学到手。（3）项目选择要难度适中，项目中所用机械零件、部件都应标准化，通用化、系列化，减少学生安装机构时的麻烦。
2.2《机械基础》课程共选七个教学项目
（1）认识机械教学项目。
讲授内容：绪论，认识机器、机构、构件、零件、运动付。
实践内容：到机械零件与机械传动展示柜现场参观。讨论，对照实物回答问题。
（2）圆柱齿轮减速器教学项目。
讲授内容：①齿轮传动的类型及特点，渐开线形成，齿轮参数，失效形式任务。②蜗杆传动的类型、特点、参数和尺寸任务。③键、销用途，分类，标准和尺寸项目。④轴用途，分类，尺寸，强度计算项目。⑤轴承用途，分类，代号，尺寸，标准，强度计算项目。⑥联轴器、离合器、制动器用途，分类，标准，强度计算项目。⑦轮系应用及分类，传动比计算项目。
实践内容：应用齿轮、轴、键、销、轴承、轴承盖、油封、齿箱体、齿箱盖、窥油窗、油标、油堵等采用能包括课程大部分内容的部件，如减速器或简单机械传动装置，安装一台单级国柱齿轮减速器。通过安装学会选择减速器的结构方案，计算功率选择电动机；确定总传动比和分配各级传动比；计算各轴的转速、转矩和功率；进行箱体及附件的结构设计，应包括窥视窗、油标、排油孔及其螺塞、起吊装置等。
（3）皮带运输机项目。
讲授内容：①带传动类型，特点及应用项目。②链传动类型，特点及应用项目。
实践内容：根据给的三角皮带轮、三角皮带、平皮带、链轮、链条、轴、托轮、轴承、键、销、传送带架，安装一台皮带运输机
（4）螺旋千斤顶项目。
讲授内容：螺纹、螺旋种类，几何参数，标准代号，标注方法项目。
实践内容：根据给的丝杠、螺钉、轴、键、销、顶快头、千斤顶座，扳杠，安装一台螺旋千斤顶。
（5）缝纫机踏板机构项目。
讲授内容：平面机构运动简图，自由度，组成，形式判断项目。
实践内容：根据给的缝纫机机架、踏板、曲柄、摇杆、装配缝纫机踏板机构
（6）汽车发电机气门推杆机构。
讲授内容：凸轮机构类型，应用，从动件运动规律项目。
实践内容：根据给的四缸汽车发电机缸体，气门推杆，弹簧、桃形轴，齿轮、轴承，安装四缸汽车发电机气门推杆控制机构。
（7）教学项目液压传动系统的组装项目
讲授内容：液压传动系统原理，组成。元件，回路项目。
实践内容：根据给的液压传动系统的节流阀，液压传动系统的换向阀，溢流阀，双出杆油缸，油箱，油管，滤清器、单向定量泵，压力表，组装一套液压传动系统。
2.3用项目教学引领《机械基础》课程的教学
职业教育教学的方法很多：项目教学法、五步教学法、教学做一体化、卡片教学法、案例教学法、头脑风暴教学法、角色扮演法、帽子教学法、主持人教学法、场景教学法等。职业教育的教学手段也有很多种：讲课、实验、挂图、多媒体、现场实习、课程设计等。运用教学方法和教学手段的目的是为了找到一种适合本学校校情、学情，能充分调动师、生的积极性，扩大教学效果。德国在机电职业教育中最典型的教学方法是：师生围绕具体操作项目，运用“五步教学法”教学。我校在《机械基础》教学中也采取以项目为主线、教师为主导、学生为主体的五步教学法。学生在学完一个机械项目中所用的机械零件内容以后，再亲自动手去安装该零件可以组装的机械设备项目，实现理论与实践的结合。既可以加深对理论的理解、深化，又提高了动手能力。贯彻“五步教学法”的步骤是：第一步教师示范；第二步学生制定安装计划；第三步学生实施计划；第四步学生成果展示，第五步老师作总结评比。这种方法在进行机械基础知识的教育中，还能培养学生的动手能力、创新思维；师、生在机械安装教学项目的互动中，实现《机械基础》的教学目标。
关键词：机械制造业；制造工艺；可靠性；机械化；机械制造装备 文献标识码：A
中图分类号：TH162 文章编号：1009-2374（2016）25-0087-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.25.042
1 概述
机械制造可靠性指在规定的生产条件与生产时间下，机械制造工艺可以生产出满足可靠性要求产品的能力。由此可见，产品制造的工艺设计、制造流程、管理方法等不同的方面都涵盖在机械制造可靠性中。产品可靠性的指标是在产品设计时制定的，但能否达到可靠性指标是由机械制造流程与工艺决定的。所以说产品的可靠性需要由制造工艺的可靠性决定，制造工艺是提高产品可靠性的重要因素。就目前国内外对产品与制造工艺可靠性研究来看，尤其是产品设计的可靠性已经发展得较为完善，但是制造工艺可靠性的研究还未得到普遍重视，而且制造过程中操作人员、机械设备、产品原材料、车间环境等都会影响机械加工制造，从而大大增加了机械制造工艺可靠性研究的难度，导致机械制造工艺的研究一直处于落后的状态，缺乏系统的认识，现有的研究成果难以投入到实际的机械制造加工中。
2 关系机器制造工艺的因素及研究可靠性的方法、指标体系
2.1 影响可靠性的各类因素
机械制造过程影响工艺可靠性的因素很多，而且错综复杂，某种工艺缺陷可能是由一种或多种影响因素发生故障造成，也可能是由多种影响因素相互关联造成，归纳起来大致为人、机、料、法、环、测、管（6M1E）七类。在制造过程，人的影响不容忽视，人员责任心不强、业务水平差或者身心健康状况欠佳，会造成管理不到位或发生错误。机器设备、工装陈旧、落后，制造精度差，故障率高，就难以保证产品制造过程的稳定性和制造精度。工艺技术复杂、落后，工艺设计不合理，工艺文件管理混乱，就难以保证正常生产和制造产品的可靠性。原材料存在缺陷、性能不满足要求就无法保证产品性能和可靠性。检测器具的精度和先进性直接影响产品检测质量和效率。环境条件包括生产过程的场地大小，通风、照明、温湿度等对产品性能、质量、可靠性的影响也很大。工艺管理受控、监管到位，可以有效预防生产过程各环节少出错误、故障，保证工艺可靠性的实现。
2.2 研究可靠性的不同方法
可靠的分析方法可以保证一套工艺是否能合理可行，在制造过程中少出故障。在制造过程中很多影响因素难以定量描述，而对不能够定量描述的因素大多采用定性的分析研究，通常的定性研究方法有故障模式影响分析（FMEA）和故障树分析（FTA）等方法，科学的定性分析方法也可以对过程的影响因素进行准确分析。
2.3 研究可靠性的指标体系
不能通过仔细的观察或尝试了解制造工艺是否达到所需要的标准，然而更不可能轻而易举地对产品的质量进行到位的评价。那么就带来了问题，应该采取什么方法去体现机械制造工艺的相关性能以及产品质量是否符合标准？这就需要我们采取相对应的措施去解决这些现实问题，可以通过对产品设置一套指标体系，然后对产品的各方面性能检验，再与指标详细对比，就能发现出差距和问题。由于产品只有机械制造完成后才能发现相关不符合要求的地方，需要我们仔细与指标标准做详细比对，发现问题并及时解决。在对机械工艺进行评价的时候，问题的出现及发现就反映出了指标的可靠性。从了解的大量数据及结果来看一套科学合理的指标体系很有必要，好的体系大概包括以下方面：稳定性、故障发生率、维修故障平均时间、自修性等，都可以去对工艺可靠性指标进行详细的比对及分析。
在具体比对过程中，不同的指标可能会产生不同程度的影响。从以下五个方面进行探究：（1）全面性：要求指标体系可以全面将机械制造工艺的所有可靠性要求进行概述，不可遗漏一项；（2）达标性：机械制造在生产完成过程中，指标体系可进行功能指导作用，只有在制造过程中满足功能需求，从而保证制定合理的定量描述来要求制造过程的生产能力；（3）适应性：指标体系与机械制造流程中的运行机制要相互适应，对应着制造过程中的各种模式包括已经失效的功能；（4）使用广：指标体系可以应用在很多的制造过程中，在应用过程中选取对应该制造过程的指标评价体系对工艺可靠性进行评定；（5）核算性：机械制造实际运行过程中，指标体系会进行定量核算，从而确保产品的可
靠性。
3 从不同的角度对制造工艺进行分析及评价
一般是在机械未批量生产之前对机械制造工艺过程进行试验，及时有效发现工艺运行环节中存在的问题及隐患，从而收集数据去对工艺进行改造。还可以通过发现的信息从系统层面与指标层面对制造完成后的产品进行详细的分析及改造。系统层面主要从机械制造的整个制造流程出发，利用产品可靠性的指标来评价整个工艺的可靠度。将试运行阶段生产的产品可靠值与设计值进行对比，通过比值来确定机械制造工艺可靠性能否达到要求。由此可见，需要准确地估算出产品可靠性才能保证此类评价方法的准确性。在机器进行投产使用前，大部分的企业无法对机械在以后的进程中进行预测，所以此种方式运用较少。指标层面的评价方法是将寿命时间满足威布尔定律的产品作为评价样品，然后收集相似产品的各项关键性的可靠性数据信息，将评价样品与相似产品的各种相同的可靠性数据信息进行对比分析，从而确定机械制造工艺可靠性是否满足要求。
在机械制造过程中，在规定的生产条件下，制造工艺失去了确保产品可靠性的功能性，即为工艺故障。如果制造过程中出现工艺故障，不但会影响已经制造的产品质量可靠性，而且对整个制造流程的加工进度都会产生影响，最终会给制造企业带来严重的损失。那么在制造过程中需要控制工艺生产流程，避免出现故障问题。但在实际的制造过程中，存在诸多的影响因素，导致出现不同类型的工艺故障，如果机械制造工艺可靠性达到指标，工艺故障的发生频率将大大降低，所以机械制造工艺可靠性体系中需要引入工艺故障发生率来评价。
4 增强机械制造工艺可靠性的解决措施
4.1 加强工艺技术管理，提高装备和工艺技术水平
技术是否先进关系着机械制造工艺是否能够在有限的时间内实现产品可靠性，所以及时学习引进新的工艺也很关键，要通过不断提高机械制造装备自动化程度和工艺技术水平，来提高机械制造工艺可靠性。在工艺总方案策划及工艺设计过程中应当注重工艺可靠性策划，合理安排各道工序加工顺序，正确选用工艺设备、工艺参数、工装和检测器具，明确关键孔位特征，制定相应的工艺控制措施，并尽可能采用经过大量实践验证的操作简单、成熟、规范的工艺技术，来保证工艺可靠性。
4.2 深入研究各类影响可靠性的因素并加以控制
为了确保机械制造工艺可靠性，需将各类影响因素加以控制。在实际的生产过程中，要注意以关键的影响因素为控制点，通过以点概面的方式来将各类影响因素进行分析。如机械生产中，可以关键孔位为起点，对生产工艺的故障率、误差等要素进行分析控制，确保关键孔位的工艺可靠性，随后利用模糊评价的方式，对孔位生产工艺可靠性进行评估，不但可以扩充研究数据与信息，也优化了生产工艺。
4.3 要加强机械制造全过程的监督管理
要针对机械制造过程中涉及的人、机、料、法、环、测等方面进行严格检查考核和监督，确保工艺设计、生产准备、加工制造、装配、检测等各工作环节得到有效控制。应明确各类人员在可靠性工作中的职责，加强培训，提高素质，减少人为因素对工艺可靠性的影响。加强工艺文件管理，确保工艺文件完整、正确、统一、有效。加强设备工装、检测器具的定期检定、检查和维护保养，为提高工艺可靠性创造良好条件。严格控制原材料性能质量，避免不合格的材料投入使用。加强环境条件的管理控制，确实满足制造工艺和产品可靠性要求。
4.4 建立完善的可靠性指标体系和评定机制
企业需要依照机械制造生产的产品，制定对应的工艺可靠性评定指标，这样才可以确保生产中所有相关联的过程得到有效控制，也确保了评价工艺可靠性的准确度。在制定工艺可靠性评价指标时，需要将生产设备、流程、影响因素等都考虑进去，确保指标的科学性与合理性，同时也要满足全面性、核算性等特点，才能保证评价指标的有效开展。应建立完善的工艺可靠性管理组织机构，明确各单位、各类人员工作职责，建立工艺可靠性评定和反馈系统，对工艺可靠性实施有效管理和控制。适时开展工艺可靠性评定工作，通过评估和验证，排查工艺故障，制定措施，优化工艺设计，使工艺可靠性得到有效增长。
5 结语
在我们的生活中，机械化慢慢成为了比较常见的现象。在如此强劲的市场竞争力下，机械制造业想尽办法改变现状，尤其是在机械制造工艺及生产技术方面进行了详细的探究。虽然在机械制造过程中存在着很多问题，企业还是涌现出许多新产品，产品不仅美观，使用性及产品寿命方面都有了不同程度的提高。在研究工艺可靠性过程中，可以探索应用新技术、新工艺、新设备，加强工艺管理，通过良好的硬件提升产品可靠性，使得我国的机械制造工艺的创新性得到提高，促进国民生产总值的提升。
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关键词：机械加工；质量；策略
Abstract: the machining process, the overall system processing complete composition in machine tool, workpiece and fixture and cutting tool in machining quality, is the priority among priorities throughout the process system in whole process, in a variety of error processing system in, in different situations with different views and forms to reflect the processing error, leading to the decline in the quality of processing. This article is the factors affecting machining quality through the elaboration process and puts forward the strategies of improving machining quality.
Keywords: mechanical processing; quality; strategy
中图分类号：TL214+.4 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
机械加工和质量控制是一个十分复杂的理论性问题，同时加工质量从开始至加工结束也是一个十分复杂的实践性问题，首先机械加工质量所包含的内容十分广泛，很多因素都会导致机械加工质量的变化，其种类之多，很容易被加工者忽略，因此，对于机械加工质量的控制需要以综合、全面的眼光进行问题的分析和思考，同时需要辩证的进行系统的分析。
1机械加工质量影响因素分析
对于机械加工而言，能够影响其加工质量的因素主要指的是机械加工过程中所产生的误差，而误差种类有以下几项。第一，机械加工机床的误差。机床是进行机械加工的主要载体，如果机床存在误差那么就会直接影响到机械加工的质量，机床上“主回轴误差、导轨的误差、传动链误差”等都会造成机械加工出现误差。第二，刀具几何误差。在机械加工过程中刀具是对零件进行实际加工的工具，如果刀具的尺寸出现问题，所加工的零件尺寸也会出现问题，就会导致整个零件失去使用功能，从这一角度来看，在使用刀具时要对刀具的尺寸进行校对检验。第三，定位误差因素。零件生产是以事先设计的图纸为基础依据的，以基本工序为施工工序标准，零件在机床上进行加工时就需要把图纸上的设计基准同工序基准进行整合，从而作为实际加工的定位标准，那么，如果对设计、工序两种基准的整合不够充分，就会导致实际施工的定位出现误差，零件质量无法保证。
1.1 机床产生的几何误差
在机械加工中，夹具、刀具、机床等工具以及被加工的零件一起构成了一个加工整体，这一整体便是被称为机械加工工艺系统。因此对于机械加工精度的过程进行分析也就是对于这一工艺系统在多种不同的工作条件中，通过多种不同加工方式所产生的误差进行反应的分析。而机床、夹具以及刀具则是这一工艺系统中重要的组成部分。
在机械零件的加工中相对于刀具来讲，机械零件的成型过程是通过机床来完成的。所以，在机械零件的整个加工过程中，对机床的加工精度要求是非常高的，同时对于加工精度具有很大影响的也包括机床的制造误差。机床中的误差包括主轴回转误差、导轨误差以及传动链的误差。这些误差都会对工件加工的精度具有较大的影响，其中尤其以机床的磨损为例，机床的磨损会让机床的工作精度大幅度下降，而主轴回转误差则会直接影响被加工工件的精度。所谓主轴回转误差，指的是在每一次的实际回转轴线相对于其平均回转轴线的变动量，而机床上进行确定机床部件相对位置的关系的基准便是导轨。
1.2 夹具的几何误差影响
夹具的作用便是让工件在机床上具有一个正确的安装位置，因此，夹具制造时产生的误差会对工件的加工精度产生巨大的影响。首先是基准不重合的误差，根据原有的设计基准，与夹具的设计基准形成误差的便是基准不重合误差，设计基准是在零件设计图纸上确定的表面尺寸、形状、位置所要依据的基准，所谓工序基准在工序图上是这样定义的：用来确定其工序上加工表面在加工后的形状、尺寸及位置所采用的标准。在机床上对某件零件进行加工时，需要在工件上选择若干的要素作为加工时候的定位基准，不重合误差便是选用的定位基准与设计基准不重合所产生的误差。其次，定位原件制造的不准确而最终形成的误差也会对于零件的加工质量产生影响，夹具上的定位原件在制造时不可能绝对标准，或多或少都会在规定允许的范围内进行变动，而零件在夹具进行定位的同时，由于定位副制造的不准确以及定位副间的配合间隙产生变动，这便是定位副制造所产生的不准确误差。
1.3 刀具切削误差
刀具在切削零件的过程中，每一次的工作都会或多或少的产生一定的磨损，因此会逐渐引起所切削的工件尺寸及形状的改变，因此需要操作人员正确的选用刀具材料，选用新型的耐磨刀具材料，并且合理的选用刀具几何参数并且注意零件的切削用量，在最大限度上减少刀具的磨损消耗，保证零件的加工质量。
1.4 工艺系统中工件受力变形产生误差
和相对于坚硬不易变形的机床、夹具以及刀具来讲，其零件的强度就会变低了，在加工过程中由于切削力的作用，零件会由于强度过低而产生不必要的局部变形，这种变形便会对于零件的加工质量产生巨大的影响。因此可以说加工工艺的方法是否得当也会对于零件的加工精度产生非常重要的影响。相对于零件来讲，刀具的硬度十分高，其刚度在加工表面的法线方向上刚度有尤为突出，刀具的变形可以暂时忽略不计，但如果出现在镗直径变小的孔时，刀杆的刚度很差，因此刀杆在受力变形之后对于孔加工的零件精度影响巨大，机床的部件由很多做工精细的零件构成，机床的零件的变形以及载荷不成线性关系，所需加载和卸载的曲线无法重合，例如卸载曲线相对于加载曲线相对于滞后，由摩擦力产生的变形也会因加载与卸载循环因数有所损耗，因此可以使用这种方法通过多次的加载和卸载，才能让两曲线相重合，减少残余形变。
2 提高机械加工精度
机械制造工艺是满足产品设计要求、保证产品质量、节约成本、缩减能耗的有效手段，它指导着企业的生产准备、计划调度、生产加工、质量检测等工作，它为产品更新、技术升级、增加经济效益提供了重要保障。其中，工艺流程在产品质量、企业经济效益和竞争实力中发挥着重要的作用，直接指导着产品或者零件的制造过程。
1.1生产和工艺过程
机械制造工艺中的生产过程具体是指制造机械时，将原材料或者半成品制作成产品的过程，主要包含生产技术的前期准备，原材料与半成品的运输、保管，零部件与产品的装配、调试和检验等。工艺过程隶属于生产过程，它是指改变零部件与产品尺寸大小、外形、性质、相对位置关系的生产操作过程，例如，毛坯制造、机械加工等。其中，工艺过程涵盖了机械加工工艺过程，它具体是指采用机械加工方法改变毛坯的外形、尺寸大小以及表面质量，将其变成产品零部件的过程，此过程通常由一个或者多个加工工序构成，主要包含安装、工位、公步和走刀这四道工序。
1.2零件装夹
正式生产零件之前，应将其安放在基床或者夹具等位置，此步工序为固定位置，为进一步保障位置的准确性，应对其进行稳固，此步工序为夹紧，固定位置和夹紧统称为装夹。机械生产技术中零件装夹的科学性严重影响着零件的生产品质，同时直接影响着产品的生产速度、生产成本和安全性。通常包含直线、划线找正式和用夹具装夹式这三种零件装夹模式。
1.3定位
为切实保证零件的精确度，应做好零件的定位作业。定位时，首先严格依照加工工件的具体情况合理选择定位基准，本文中的基准是指点、线、面，且能够在明确工件和加工工具之间具置关系中发挥作用，依照所发挥作用和应用场所的不同，将基准划分成设计基准和工艺基准，其中工艺基准依照不同的分类标准，又将其细分为工序基准、定位基准、检测基准和装配基准。
1.4加工精确度
加工精确度是机械制造工艺中的关键，其直接决定着产品的使用性能，依照不同的要求，可将其划分成尺寸大小精确度、外形精确度、位置精确度和表面质量精确度。在具体的机械加工过程中，为获得准确的尺寸大小精度，主要采用试切法、调整法；为获得准确的外形精确度可以采用轨迹法、成形法。
2合理化的机械设计措施
2.1提升加工精确度的措施
在机械设计过程中不可避免地存在误差，只有深入分析研究产生不同误差的具体原因，采取有效的预防措施，方能减少误差的出现，进而提升工件的加工精确度。若想提升零件的加工精确度可以改进所用夹具，也可以改造测量工具；若想有效控制误差，则应全面认真分析加工误差，找到产生误差的具体原因，通常系统应力、受热变形、刀具磨损等都会引发误差，依照具体的原因采取针对性的解决对策。
2.2提高设计标准化的措施
标准化是机械设计的主要发展方向，借助统一的标准，保证机械零件尺寸大小、规格型号、性能和结构的统一，这有助于产品质量的提高，还能够显著降低生产成本。因此，在进行机械设计时应注重产品零件标准化水平的提高，进而提升产品的设计水平，强化机械产品的竞争实力。
2.3改善零件加工表面质量的措施
零件加工表面质量是指机械加工后零件表面的微观不平度，其质量直接影响着产品零件的使用性能、可靠性和使用寿命。为改善零件加工表面的质量，可以采用以下措施：首先，合理选择刀具，尽量依据加工件的属性选取刀尖圆弧半径相对较大、副偏角度较小或者适当的修光刃，进而缩减加工零件表面的不平度；其次，科学选择切削条件。若想获得理想的加工零件表面质量，应严格依据不同的材料选择恰当的切削速度，另外，还可以使用高效切削液；最后，降低表面层的形变程度，可以同时采用多种方法。3.4强化绿色制造的措施绿色制造理念的引入能够有效增加机械设计的成功几率，因此，引入了绿色制造理念的机械制造工艺与原有的制造工艺相比存在一定的差距，它强调对环境的保护，同时在此基础上实现经济效益的最大化。为强化绿色制造，应全面考虑产品的绿色开发，减小其生产使用过程中对环境的污染程度，首先应保证机械建模过程中的绿色设计，借助系统化的设计方法，选取绿色环保型原材料，还应考虑产品的回收和循环利用情况。
3结语
【关键词】机械专业；卓越工程师；课程体系；培养方案
我国高等教育自规模扩张以来，每年都有大量的工科毕业生涌入人才市场，但是从企业招聘普遍的反馈态度来看，工程技术人员最大的不足是缺乏团队合作能力以及创新与实践精神。机械行业应面向工程实际、着眼于培养学生的工程应用能力、满足社会需要的机械类卓越工程师。对此，国家教育部提出了“卓越工程师教育培养计划”，这是为贯彻落实党的十七大提出的走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署、贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》实施的高等教育重大计划。改革和创新工程教育人才培养模式，创立高校与行业企业联合培养人才的新机制，着力提高学生服务国家和人民的社会责任感、勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。作为理工科院校中的机械类大专业，理应把培养“机械类”卓越工程师作为学院教学、科研工作的创新模式与发展导向，为国家造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势，增强我国的核心竞争力和综合国力。
一、机械类卓越工程师培养计划总体思路
在教育部“卓越工程师教育培养计划”基础上，确定更加详细具体的机械类工程师培养计划并将之作为理工类学校教学和科研的重要任务，首先要有清晰的总体思路。结合社会需求、专业目标与专业特色，在国家标准、行业标准、专业标准规范的指导下，同时结合学校和企业培养标准与评价标准，确定培养目标即学生的知识与能力结构，具体来说表现为三方面：（1）技术知识和应用能力；（2）个人素质和职业技能；（3）团队协作与交流能力。当然这个培养目标是否最终完成要靠企业和学校共同合作并通过校企评价团队的最终考量。因此在培养方案的实施上、培养目标的实现方法上以及评价体系上，要达到学校培养与企业培养的相互补充、学校课堂教学与企业实践教学的相互结合、校内考核与企业考核的相互渗透，最终形成综合评价的机制，达到卓越工程师培养计划要求。
二、机械类卓越工程师培养计划实施重点与内容
（一）机械类卓越工程师培养计划实施重点
机械类卓越工程师计划是一项任重道远的工作，实施中应抓住以下工作重点：探寻机械类工程师多元化培养模式、建立实践创新能力培养体制与平台、建立工程教育人才培养标准与评价体系、推动工程教育国际化、创新管理体制。尤其是探寻多元化培养，是整个机械卓越计划实施的重点，多元化培养模式的探究程度，决定着人才培养的广度和深度；实践创新能力培养体制与平台的建立也是一个系统工程，应在注重实践的基础上加快改革，构建产学研相结合的创新教育体系、并面向市场需求，才能为工程科学技术的发展不断提供新鲜的活力。
（二）机械类卓越工程师培养计划实施内容
1. 完善课程体系设置。完善课程体系设置，强化工程实践能力和工程素质教育。课程体系的设置与实施直接影响着机械卓越工程师计划的实施效果与成败。在机械专业培养方案中关于新课程体系的修订上，既要夯实学生对基础理论的掌握、紧随前沿专业科技的发展态势，也要注重学科的实践性，围绕市场和企业的变化，适时地调整课程体系以便使其具有时代性、能够面向行业、企业和现实社会生活。在机械专业的课程体系中，机械设计系列课程毫无疑问是与工程实际和工程应用联系最为紧密的课程，更是培养学生科研水平与实践应用能力的重要课程。所以新的机械专业课程体系，应面向工程、强调宽基础、重实践、重应用，适当地增加或开设机械振动、机械结构的测试分析以及优化设计等现代设计类的重要课程，以保证学生能够接受到系统全面的现代机械设计的理论，掌握最新的分析手段与测试技术。另外，开设企业与工程管理、企业法规、企业文化、国内外营销等课程，更快地减少学生适应企业的时间、更快地融入到企业中去。我校曾在2003和2009年两次加大课程体系改革与整合力度，并将机械设计、机械制造、机械电子、测量与控制技术、过程装备工程等课程体系融入到机械专业学科基础课程群中。
2. 改进传统的教学方式。传统的机械类教学方式，主要还是以教师的课堂讲授为主。在这种教学模式中，教师的主动的，而学生是被动的。学生面对课本，很难将这些生硬的文字在大脑中转化为抽象的机械模型。所以，如果建立一种基于研究探索的学习模式、化学生的被动为主动，使学生主动探索、主动思考、主动参与实践的研究过程，机械类课程设计就是一种很好的模式，学生亲身参与机械的设计、改造与研究，有的甚至需要他们自己上网搜寻相关配件，为了找到合适的配件，他们会主动去寻找、分析各种相似配件之间的差异，自主地发现问题、研究问题和解决问题，所得到的实践结果与吸收消化理论的程度绝对比课堂教学的效果要好得多。在这种研究型教学模式中，传统的单向灌输转变为启发互动式，教师的职能由“教”转变为“导”，引导学生自主探究和体验新知识，将教学与实际结合起来，通过亲身实践，扩大知识视野，获得科学研究的基本训练和研究技能。
当然传统的课堂教学环节最终是不可省略的，不可能完全实现机械课程的百分百课外实践，但是又想使学生参与其中，因此理论教学过程的改进也势在必行。比如说提高多媒体课件的质量，并且在课件中增加学生身边的工程实例，引导学展开课堂讨论，并根据学生所学知识提出解决问题的方法，这样既可以将抽象的理论与具体的工程背景结合起来，使抽象的工程问题变得有趣丰满，又可以强化学生的工程概念与背景。我校的金工实习在不断更新传统实习内容的基础上，又增加了新的实习环节如数控加工、特种加工、机器人系统和小型自动生产线等，并且在2004年建立了机器人创新制作实验室，在2006年建立了机械创新制作中心，全面培养学生的创新能力和创新意识。
3. 建立校企联合培养体制。校企联合培养是卓越工程师计划得以顺利实施的重要平台。目前高校普遍提出的校企联合培养工程技术人才的模式，让学生有半年以上的时间在企业实习或参加社会实践，培养他们的工程实践能力。推动教师科研项目和科研实验室向“卓越工程师培养计划”专业学生开放，鼓励学生早期进入科研，使其在“研中学”“做中学”，将一部分课程委托企业讲授，在企业实践，做到“干中学”“学中干”。与骨干企业签订联合培养协议，试行“两参三联合”的工程实践教学机制，即企业参与学生培养过程、学生参加企业生产过程，校企联合制定实践教学计划、联合开展教学实践活动、联合考核实践教学质量。对“卓越计划”的本科专业学生实行“校内导师”和“企业导师”的双导师制，即大一、大二、大三实在校内配备专业导师，大四时在企业配备企业导师。企业学习阶段可以安排一些认识实习、生产实习、毕业实习、部分基础课和专业课的学习、毕业设计等教学环节，前三年学生在校内学习与机械学科相关基础课程以及完成相关的实践教学环节，大四时学生在相关机械企业进行学习和实践，重点是实践，在实践性环节中强化学生在机械生产过程管理等方面的工程能力和创新能力的培养。
4. 推动工程教育国际化。现在，国际性竞争越来越剧烈，经济全球一体化是一个总趋势，这势必使人才竞争、人才培养的国际化程度越来越高。国际化教育不仅要“引进来”，还要“走出去”，即引进国外先进的工程教育资源和高水平的工程教师，比如国外原版教材和虚拟实验室，还要积极组织学生参与与与国际知名学会开展密切的国际交流合作，到海外企业实习，与国外知名高校企业共建工程教育联合体，拓展学生的国际视野，提升学生跨文化交流、合作能力和参与国际竞争能力，并积极采取措施招收更多的外国留学生来华接受工程教育。
三、结语
我们的机械类卓越工程师培养计划的初步探索，已经取得了初步成效，机械卓越计划在实施过程中，可能会遇到一些问题，如大多数老师缺乏工程经验，亟待工程化培养；学校和企业的实践基地缺乏，经费问题也会制约工程实践环节的开展；专业课教师在校内承担的教学任务重，难以顾及每个学生在专业学习过程中遇到的困难；在校企联合体制中，如何实现部分校内课程在企业讲授的问题？……这些都是在卓越计划中很可能碰到的问题，最有力的解决办法莫过于建立质量保障体系。良好的保障体系是机械卓越计划得以实施的前提。“卓越计划”质量体系离不开机构、制度、师资、经费、基地等方面的保障，因此在机构设置上，成立包括校企合作指导委员会、工作小组、执行与评价团队在内的领导小组是必要的；在制度保障上，学校规章制度与企业规章制度并行，包括培养标准、培养计划、教学大纲；在师资保障上，保证校内教师、企业工程师、外聘教师的待遇能落到实处；还有培训基金、实践环节等经费支出的保障和学校资源、企业培训、网络虚拟资源等基地保障，任一环节的工作不完善，都会导致整个卓越计划难以为续。另外在校企培养方案实施中，还要进行建立必要的监督、质量评估与信息反馈机制。
参考文献
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