文獻(xiàn)閱讀報(bào)告

附件四

東北師范大學(xué)研究生文獻(xiàn)閱讀報(bào)告

報(bào)告題目稀土離子摻雜TiO2納米晶的上轉(zhuǎn)化光催化作用課程名稱

姓名李偉萍學(xué)號(hào)10201*01*21649專業(yè)分析化學(xué)年級(jí)201*級(jí)院、所化學(xué)學(xué)院年月日201*-5-9

研究生文獻(xiàn)閱讀報(bào)告評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

指標(biāo)文獻(xiàn)論證觀點(diǎn)規(guī)范能力豐富。評(píng)價(jià)內(nèi)容是否是本專業(yè)的重要文獻(xiàn)；閱讀量是否思路是否清晰；邏輯是否嚴(yán)密；結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)；論證是否充分。評(píng)價(jià)等級(jí)（分值）ABCD5-05-05-05-05-0得分20-1615-1110-620-1615-1110-6是否正確理解文獻(xiàn)；是否有自己的觀點(diǎn)。20-1615-1110-6文字表達(dá)是否準(zhǔn)確、流暢；體例是否規(guī)范；是否符合學(xué)術(shù)道德規(guī)范。是否體現(xiàn)了文獻(xiàn)搜集與整理能力；是否體現(xiàn)了文獻(xiàn)綜述與分析能力。年月日20-1615-1110-620-1615-1110-6評(píng)閱教師簽名：總分：東北師范大學(xué)研究生院制

稀土離子摻雜TiO2納米晶的上轉(zhuǎn)換光催化作用

發(fā)光是指物體內(nèi)部以某種方式吸收的能量不經(jīng)過熱階段，直接轉(zhuǎn)化為非平衡輻射的現(xiàn)象。也就是說，發(fā)光是物質(zhì)中能量的吸收、存儲(chǔ)、傳遞和轉(zhuǎn)換的結(jié)果。根據(jù)激發(fā)方式的不同，通常將發(fā)光又分為光致發(fā)光、陰極射線發(fā)光、電致發(fā)光、光釋發(fā)光、熱釋發(fā)光和x射線發(fā)光等.

光致發(fā)光材料中，先吸收長(zhǎng)波然后輻射出短波的材料稱為上轉(zhuǎn)換材料。上轉(zhuǎn)換材料主要是摻稀土元素的固體化合物，利用稀土元素的亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)特性，可以吸收多個(gè)低能量的長(zhǎng)波輻射，經(jīng)過光子加和后發(fā)出高能的短波輻射，從而可使人眼看不見的紅外光變?yōu)榭梢姽狻Ｓ捎谏限D(zhuǎn)換發(fā)光所吸收的光子能量低于所發(fā)射的光子能量，這種現(xiàn)象違背stokes定律，因而又稱為反stokes發(fā)光。這一特征可使對(duì)長(zhǎng)波靈敏度差的紅外探測(cè)器的功能得到進(jìn)一步發(fā)揮，因此上轉(zhuǎn)換材料可作為紅外光的顯示材料，如夜視系統(tǒng)材料、紅外量子計(jì)數(shù)器、發(fā)光二極管以及其他激光材料等，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)領(lǐng)域有較大的應(yīng)用潛力.此外，稀土摻雜材料的上轉(zhuǎn)換技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)緊湊型短波長(zhǎng)全固態(tài)激光器的有效途徑之一。尤其是近年來紅外半導(dǎo)體激光二極管的迅速發(fā)展及商品化，提供了較為豐富的泵浦光源，使稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光又重新受到重視并得到廣泛研究�；�于稀土摻雜固體材料而研制的上轉(zhuǎn)換激光器，可以在“可見到紫外”較寬的波段內(nèi)實(shí)現(xiàn)受激輻射，并且在一定范圍內(nèi)可調(diào)諧，從而彌補(bǔ)了半導(dǎo)體激光器向短波長(zhǎng)方向發(fā)展的不足與困難。短波長(zhǎng)全固態(tài)激光器在高密度存儲(chǔ)、生物醫(yī)療診斷、信息顯示、光纖通訊等技術(shù)領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價(jià)值。因此，對(duì)這種發(fā)光材料的研究不僅具有重要的理論意義，而且也有很多實(shí)用價(jià)值。

上轉(zhuǎn)換材料的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段:第一個(gè)階段是從發(fā)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換現(xiàn)象到上轉(zhuǎn)換機(jī)制的研究，建立了三種最基本的上轉(zhuǎn)換機(jī)制，即基態(tài)吸收/激發(fā)態(tài)吸收、基態(tài)吸收/交叉弛豫、雪崩交叉弛豫機(jī)制。第二個(gè)階段是各種上轉(zhuǎn)換材料產(chǎn)生的階段，對(duì)上轉(zhuǎn)換材料的組成及其特性作了系統(tǒng)的研究，得到了各種類型的優(yōu)質(zhì)上轉(zhuǎn)換材料。第三個(gè)階段是新的上轉(zhuǎn)換機(jī)制以及上轉(zhuǎn)換性能與材料組成、結(jié)構(gòu)、形成工藝條件的對(duì)應(yīng)關(guān)系的研究，這一階段正處在發(fā)展時(shí)期，包括過渡金屬離子摻雜上轉(zhuǎn)換特性、室溫寬波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換、材料與上轉(zhuǎn)換性能的對(duì)應(yīng)理論以及低環(huán)境條件下上轉(zhuǎn)換材料制備工藝等的研究和開發(fā).在20世紀(jì)40年代以前，人們就發(fā)現(xiàn)有一類磷光體能在紅外光的激勵(lì)下發(fā)射可見光，人們將此定義為上轉(zhuǎn)換發(fā)光，但這并不是真正意義上的上轉(zhuǎn)換發(fā)光，而是紅外釋光。在1959年，出現(xiàn)了上轉(zhuǎn)換發(fā)光的報(bào)道，當(dāng)時(shí)是用960nm的紅外光激發(fā)多晶ZnS，觀察到了525nm的綠色發(fā)光。1962年，此種現(xiàn)象又在硒化物中得到了進(jìn)一步的證實(shí)，將紅外光轉(zhuǎn)換成可見光的效率達(dá)到了相當(dāng)高的水平。1966年，Auzel在研究鎢酸臆鈉玻璃時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)，當(dāng)基質(zhì)材料中摻入Yb3+離子時(shí)，Er3+、Ho3+和Tm3+離子在紅外光激發(fā)時(shí)，可見光的發(fā)射強(qiáng)度幾乎提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，由此正式提出了“上轉(zhuǎn)換發(fā)光”的觀點(diǎn)，并引起了人們的注意，開始了對(duì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光的研究。在此后的十幾年內(nèi)，上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的發(fā)展成為了一種把紅外光轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽獾挠行Р牧�，并且達(dá)到了實(shí)用水平。例如，與其發(fā)紅外光的si-GaAs發(fā)光二極管(LED)配合，能夠得到綠光，其效率可以與GaP發(fā)光二極管媲美，可以說這是一個(gè)很大的突破。上轉(zhuǎn)換材料的發(fā)展也因此迎來了它的第一次高峰。然而，隨著其它發(fā)光材料的發(fā)展，上轉(zhuǎn)換材料面臨著如何進(jìn)一步提高發(fā)光效率的問題。當(dāng)時(shí)最好的材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率不超過0.1%。并且由于發(fā)光二極管的發(fā)射峰與上轉(zhuǎn)換材料的激發(fā)峰值匹配不甚理想，因此，在當(dāng)時(shí)的水平下進(jìn)一步提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的效率變得十分困難，以致上轉(zhuǎn)換材料的發(fā)展陷入了停滯不前的局面。

20世紀(jì)90年代初，上轉(zhuǎn)換材料迎來了它的第二次發(fā)展高峰。這與大功率LD的出現(xiàn)及其日益成熟不無關(guān)系。并且，與前次目的不同，此次是以實(shí)現(xiàn)室溫激光輸出為最終目標(biāo)的。經(jīng)過不懈的努力，利用上轉(zhuǎn)換材料實(shí)現(xiàn)激光輸出獲得了令人振奮的成果:不僅低溫下(液氮溫度)，在光纖中實(shí)現(xiàn)了激光運(yùn)轉(zhuǎn)，而且室溫下，在氟化物晶體中也成功地獲得了激光運(yùn)轉(zhuǎn)，光一光轉(zhuǎn)換效率超過1%，高達(dá)1.4%。在短短的幾十年里，上轉(zhuǎn)換材料得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，特別是近年來，隨著激光技術(shù)的不斷改進(jìn)和新激光材料的不斷出現(xiàn)，激光泵浦產(chǎn)生的頻率

上轉(zhuǎn)換發(fā)光在全固態(tài)緊湊可見光激光器、光纖放大器等方面的應(yīng)用，引起了人們極大的興趣，并取得了很大的進(jìn)展。1994年Stanford大學(xué)和mM公司合作研究了上轉(zhuǎn)換應(yīng)用的新生長(zhǎng)點(diǎn)一雙頻上轉(zhuǎn)換立體三維顯示，并被評(píng)為1996年物理學(xué)最新成就之一。與此同時(shí)，稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制，特別是敏化問題也是這個(gè)時(shí)期的研究熱點(diǎn)。1995年Xie等在ZBLAN:Pr，Yb光纖中提出了敏化雪崩機(jī)制，目前最好的上轉(zhuǎn)換光纖激光器就是利用該種泵浦機(jī)制和材料得到的。同年，zhang等報(bào)道了以780nm激發(fā)Tm3+時(shí)，Yb3+和Tm3+共摻氟化物晶體中由于Yb3+和Tm3+相互間的能量傳遞導(dǎo)致的強(qiáng)烈的藍(lán)色上轉(zhuǎn)換發(fā)光。這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)是Yb3+敏化上轉(zhuǎn)換機(jī)制的重要擴(kuò)展，對(duì)上轉(zhuǎn)換激光器的發(fā)展意義重大。201*年chen等研究了Er/Yb:FOG氟化物玻璃和Er/Yb:FOV釩鹽陶瓷的上轉(zhuǎn)換特性，后者的上轉(zhuǎn)換是前者的10倍，前者發(fā)光存在特征飽和想象，提出了上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制為擴(kuò)散轉(zhuǎn)移的新觀點(diǎn)。近幾年，Gudel等及Balda等對(duì)上轉(zhuǎn)換材料的組成與其上轉(zhuǎn)換特性的對(duì)應(yīng)關(guān)系作了系統(tǒng)的研究，得到了一些優(yōu)質(zhì)的上轉(zhuǎn)換材料。

稀土離子由于具有豐富4f的電子結(jié)構(gòu)，不但表現(xiàn)出許多光、電、磁的特性，而且還表現(xiàn)強(qiáng)烈的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性，這種特性已越來越受到人們的重視。所謂上轉(zhuǎn)換發(fā)光，是指稀土離子吸收兩個(gè)或兩個(gè)以上的低能光子后，發(fā)射出一個(gè)高能光子的現(xiàn)象，通常是指將紅外光轉(zhuǎn)換成可見光。一般來說，稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光所用介質(zhì)是晶體或玻璃態(tài)物質(zhì)通過激發(fā)態(tài)吸收或各種能量傳遞過程，稀土離子被激發(fā)至高于泵浦光子能量的能級(jí)，向下躍遷而發(fā)射上轉(zhuǎn)換熒光。目前，稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光幾乎覆蓋了可見光的各個(gè)波段。因此，研究稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光對(duì)于上轉(zhuǎn)換材料的應(yīng)用具有重要的意義。

上轉(zhuǎn)換發(fā)光所發(fā)射的光子的能量比所吸收光子的能量高，因?yàn)榘l(fā)射的高能量光子是通過吸收多個(gè)低能量光子激發(fā)而產(chǎn)生的，把這種過程稱作上轉(zhuǎn)換發(fā)光。稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光是基于稀土元素4f電子間的躍遷。每種稀土離子都有其確定的能級(jí)位置，不同稀土離子的上轉(zhuǎn)換過程不同。稀土離子的發(fā)光過程可分為三步：①基質(zhì)晶格吸收激發(fā)能②基質(zhì)晶格將吸收的激發(fā)能傳遞給激活離子，使其激發(fā)；③被激發(fā)的稀土離子發(fā)出熒光而返回基質(zhì)。

納米TiO2是一種性能優(yōu)越的寬帶隙半導(dǎo)體材料，在紫外光的照射下具有良好的殺菌作用，因其作用效果迅速、殺菌力強(qiáng)、徹底的殺滅性、良好的適用性和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)成為人們的研究熱點(diǎn)。從目前的研究成果看，TiO2光催化殺菌反應(yīng)多數(shù)是紫外光激發(fā)下的反應(yīng)，而太陽光中可利用的這部分紫外光不到5%，而且過量的紫外光照射特別是在PDT治療過程中會(huì)對(duì)人類造成傷害。因此如何通過對(duì)納米TiO2的摻雜改性，以有效地拓展激發(fā)光到可見光或近紅外光部分，降低TiO2光生e--h+對(duì)的復(fù)合幾率,提高其光催化效率仍是今后研究的重點(diǎn)。另外，通常認(rèn)為銳鈦礦型TiO2比金紅石型具有更高的光催化活性，那么如何提高熱力學(xué)穩(wěn)定相金紅石的光催化殺菌特性也是我們需要研究的問題。而稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性，可以拓寬TiO2的吸光范圍，提高光子的利用率，很可能有利于提高TiO2的光催化效率，但將稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光應(yīng)用于TiO2光催化領(lǐng)域的研究少有報(bào)道。因此，以TiO2為基質(zhì)既能實(shí)現(xiàn)稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光，又能充分發(fā)揮TiO2的光催化等作用，對(duì)合成新型光催化材料，探索光催化機(jī)理，拓展TiO2光催化劑的使用領(lǐng)域具有重要意義。

納米TiO2是基于光催化反應(yīng)使有機(jī)物分解而具有抗菌效果的。其殺菌具有如下特點(diǎn)：抗菌與殺菌迅速，殺菌力強(qiáng)；同時(shí)具有抗菌和殺菌效應(yīng)；徹底的殺滅性；具有防霉效應(yīng)；適用性和穩(wěn)定性；需要光的照射等。光激發(fā)TiO2首先破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，然后和細(xì)胞內(nèi)的組成成分發(fā)生生化反應(yīng)，導(dǎo)致功能單元失活而使細(xì)胞死亡。TiO2光催化殺滅微生物細(xì)胞有兩種不同的生化機(jī)理：首先，光激發(fā)TiO2和細(xì)胞的直接反應(yīng)，即光生電子和空穴直接和細(xì)胞壁、細(xì)胞膜或細(xì)胞的組成成分反應(yīng)。另一機(jī)理則是光激發(fā)二氧化鈦與細(xì)胞的間接反應(yīng)，即光生電子和空穴與水或水中的溶解氧反應(yīng)，形成氫氧自由基和過氧化氫自由基等活性氧類。這些活性氧類都可與生物大分子如脂類、蛋白質(zhì)、酶類以及核酸大分子反應(yīng)，直接或通過一系列氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而對(duì)生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)引起廣泛的損傷性破壞。也就是說，光生電子和光生空穴及在TiO2表面形成的OH、O2-、HO2、H2O2與細(xì)胞壁、細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)的組成成分反應(yīng)，而殺死細(xì)胞。特別是在懸浮液體系中，TiO2顆粒或吸附于微生物細(xì)胞的表面，或被微生物細(xì)胞吞噬而在細(xì)胞內(nèi)聚集，在光的激發(fā)下產(chǎn)生的光生空穴和活性氧類均能有效地殺滅細(xì)菌及人體惡性腫瘤細(xì)胞。光激發(fā)TiO2顆粒具有強(qiáng)的殺菌性能和顯著的抗瘤性，可望應(yīng)用于室內(nèi)消毒殺菌，水處理和水污染綜合治理以及光動(dòng)力學(xué)療法.

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學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)年級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化07姓名：丁紅賀班級(jí)學(xué)號(hào)：1-01指導(dǎo)教師：王開寶

二零一一年三月二十二日

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我國(guó)沖壓設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展

研究和推廣應(yīng)用旨在提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種沖壓新工藝是沖壓發(fā)展的重要趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)外涌現(xiàn)并迅速用于生產(chǎn)的先進(jìn)工藝有精密沖壓，柔性模（軟模）成形，超塑性成形，無模多點(diǎn)成形，爆炸和電磁等高能成形，高效精密沖壓技術(shù)以及冷擠壓技術(shù)等等。這些沖壓先進(jìn)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中已經(jīng)取得并將進(jìn)一步取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

精密沖壓（精沖）既是提高沖壓件精度的有效方法，又是擴(kuò)大沖壓加工范圍的重要途徑。目前精密沖裁的精度可達(dá)IT6-IT7，板料厚度可達(dá)25mm。精沖方法不但可以沖裁，還可以成形（精密彎曲，拉深，翻邊，冷擠，印壓和深孔等）。柔性模成形還能夠成形出以普通沖壓成形難以成形的材料和復(fù)雜形狀的零件，并可以大為改善成形條件，提高極限變形程度。我國(guó)自主研制的具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無模多點(diǎn)成形設(shè)備與無模多點(diǎn)成形計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以根據(jù)需要改變邊形路徑與受力狀態(tài)，提高材料的成形極限，快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)化成形。各種高能成形方法可以快速生產(chǎn)批量小，形狀復(fù)雜，強(qiáng)度高的板料，在航天，國(guó)防工業(yè)中具有重要的使用價(jià)值。利用金屬在特定條件下具有超強(qiáng)的塑性，一次成形能替代多次常規(guī)成形工序，在提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品精度，解決一些特殊產(chǎn)品的生產(chǎn)方面具有重要意義。冷擠壓和溫?cái)D壓在實(shí)現(xiàn)少無切削加工，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量方面具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)成果。國(guó)內(nèi)外研究并在沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，預(yù)測(cè)，分析和解決板料成形過程中的問題，優(yōu)化沖壓成形工藝，這是沖壓成形技術(shù)中特別應(yīng)該注意的發(fā)展方向。激光快速成形工藝及快速制模技術(shù)為新產(chǎn)品開發(fā)和快速制模開拓了廣闊的發(fā)展前景。

鍛壓機(jī)床作為工業(yè)基礎(chǔ)裝備的重要組成部分之一,在航空航天、汽車制造、交通運(yùn)輸、冶金化工等重要工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用。尤其是近年來,以汽車為龍頭的制造業(yè)的飛速發(fā)展,大大推動(dòng)了我國(guó)沖壓生產(chǎn)的進(jìn)步。國(guó)產(chǎn)大型精密高效的成套設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線、等高新技術(shù),以及高附加值的沖壓裝備正在裝備著我國(guó)的制造業(yè)。

一、沖壓設(shè)備現(xiàn)狀

在汽車、航空航天、電子和家用電器領(lǐng)域,需要大量的金屬板殼零件,特別是汽車行業(yè)要求生產(chǎn)規(guī)模化、車型個(gè)性化和覆蓋件大型一體化。進(jìn)人世紀(jì),我國(guó)汽車制造業(yè)飛速發(fā)展,面對(duì)這一形勢(shì),我國(guó)的板材加工工藝及相應(yīng)的沖壓設(shè)備都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

汽車覆蓋件是標(biāo)志汽車質(zhì)量的最重要飯金零件,是大型沖壓件的典型件,其生產(chǎn)目前主要有兩種方法一是由多臺(tái)大重型機(jī)械壓力機(jī)配以自動(dòng)化機(jī)械手,組成自動(dòng)化柔性沖壓生產(chǎn)線二是應(yīng)用大型多工位壓力機(jī)生產(chǎn)。

單機(jī)連線自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線為滿足自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線的需要,國(guó)內(nèi)知名壓力機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在世紀(jì)末期,就大力進(jìn)行了高性能單機(jī)連線壓力機(jī)的研制生產(chǎn)的自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)續(xù)其有大噸位、大行程、大臺(tái)面,以及大噸位機(jī)械手自動(dòng)上下料

系統(tǒng)、全自動(dòng)換模系統(tǒng)和功能完善的觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng),生產(chǎn)速度快、精度高。

大型多工位壓力機(jī)在覆蓋件沖壓領(lǐng)域,大型多工位壓力機(jī)是最先進(jìn)、最高效的沖壓設(shè)備,是高自動(dòng)化、高柔性化的典型代表。該機(jī)采用電控同步、電子伺服三坐標(biāo)送料、多連桿、全自動(dòng)換模、模具保護(hù)及現(xiàn)場(chǎng)總線控制等多項(xiàng)國(guó)際先進(jìn)技術(shù),具有遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制和網(wǎng)絡(luò)通信等多種自動(dòng)化功能,適用于汽車制造中薄板件的拉深、彎曲、沖裁和成形等冷沖壓工藝是我國(guó)迄今為止出口的噸位最大、技術(shù)含量最高、自動(dòng)化程度最高的沖壓成套設(shè)備。

數(shù)控沖剪復(fù)合機(jī)是由數(shù)控沖和數(shù)控角剪集合而成,板料的沖孔、成形和剪切可在其上一次完成,最適合后序有彎折工序的板件加工。多工序共用一套數(shù)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和送料機(jī)械手,與數(shù)控沖和角剪機(jī)單機(jī)連線比較,不僅可以降低設(shè)備投資,節(jié)省占地面積,減少故障率,而且還可以作為主機(jī)組成沖剪復(fù)合柔性加工線。

數(shù)控折彎?rùn)C(jī)成熟的工藝軟件、自動(dòng)編程功能及彩屏顯示,可實(shí)現(xiàn)多種折彎工件的工藝存儲(chǔ)及輪番生產(chǎn)采用動(dòng)態(tài)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)、側(cè)梁變形補(bǔ)償系統(tǒng)、厚度及反彈在線檢測(cè)及修正系統(tǒng)、溫度補(bǔ)償系統(tǒng),提高了工作臺(tái)與滑塊的相對(duì)位置的精確性.數(shù)控框架板料沖壓液壓機(jī)在常規(guī)結(jié)構(gòu)液壓機(jī)的基礎(chǔ)上,匯聚了觸摸調(diào)控彩色顯示屏、二通邏輯插裝閥、可編程序控制器、高靈敏度壓力傳感器、微米級(jí)磁柵尺和無級(jí)調(diào)控比例控制閥等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。

無模多點(diǎn)成形壓力機(jī)多點(diǎn)成是將柔性成形技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合為一體的先進(jìn)技術(shù)。它利用多點(diǎn)成形裝備的柔性與數(shù)字化制造特點(diǎn),無需換模就可完成板材不同曲面的成形,從而實(shí)現(xiàn)無模、快速和低成本生產(chǎn)。該工藝目前已在高速列困皿車流線型車頭制作、船舶外板成形、建筑物內(nèi)外飾板成形及醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

高速壓力機(jī)隨著電子工業(yè)的發(fā)展,小型電子零件的需求日趨高漲,促進(jìn)了高精度、高效率的高速壓力機(jī)的發(fā)展。目前日本已成為高速壓力機(jī)技術(shù)的領(lǐng)軍,在壓力、沖程下,滑塊速度可達(dá)次。我國(guó)金豐、江蘇揚(yáng)鍛、高將精機(jī)、江蘇揚(yáng)力、徐鍛和西安通力等公司都有高速壓力機(jī)產(chǎn)品。年已開發(fā)出了速度達(dá)次的系列一型開式高速精密壓力機(jī)。其他還有開式、卯閉式系列高速壓力機(jī)。這些壓力機(jī)廣泛應(yīng)用于電子和微電子行業(yè),全面提高了行業(yè)技術(shù)裝備水平,替代了大量的進(jìn)口機(jī)床。

激光切割加工的成本主要有氣體、電力損耗和設(shè)備折舊維修費(fèi)。它不需要模具,適合小批量、復(fù)雜零件生產(chǎn)中替代沖壓加工,其運(yùn)轉(zhuǎn)成本低于數(shù)控沖床。

1冷沖壓技術(shù)概述

冷沖壓是塑性加工的基本方法之一，它是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，在室溫下對(duì)板料施加壓力使其變形和分離，從而獲得具有一定形狀、尺寸的零件的壓力加工方法。因?yàn)樗�主要用于加工板料零件，所以也稱板料沖壓。

2冷沖壓的特點(diǎn)

能沖壓出其他加工工藝難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的制件，例如，從儀表儀器小型零件到汽車覆蓋件、縱梁等大型零件。沖壓質(zhì)量穩(wěn)定，尺寸精度高。由于沖壓加工是靠模具成形，模具制作精度高，使用壽命長(zhǎng)，故沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，

制件互換性好。生產(chǎn)效率高。例如，汽車覆蓋件這樣的大型沖壓件的生產(chǎn)效率，可達(dá)每分鐘數(shù)件高速?zèng)_壓小型制件，每分鐘可達(dá)到上千件。材料利用率高。一般為75％～85％，因此沖壓加工能實(shí)現(xiàn)少?gòu)U料，甚至無廢料生產(chǎn)。在某些情況下，邊角余料也可充分利用。易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化生產(chǎn)。由于沖壓加工所用毛坯多為條料或帶料，又是冷態(tài)加工，大批量生產(chǎn)時(shí)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。冷沖壓的缺點(diǎn)是模具制造周期長(zhǎng)、制造成本高，故不適于單件小批量生產(chǎn)。另外，冷沖壓生產(chǎn)多采用機(jī)械壓力機(jī)，由于滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)快，手工操作時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，易發(fā)生事故，故必須特別重視安全生產(chǎn)、安全管理以及采取必要的安全技術(shù)措施。

3冷沖壓基本工序

冷沖壓基本工序按板料沖壓的變形特點(diǎn)，可分為分離工序和變形工序兩大類。金屬板料在沖壓力的作用下，其應(yīng)力超過其強(qiáng)度極限而沿一定的輪廓線斷裂，稱為分離工序。分離工序又可分為落料、沖孔、切斷、切邊、剖切、切口和剪切等；金屬板料在沖壓力的作用下，其應(yīng)力超過其屈服強(qiáng)度極限但低于強(qiáng)度極限而產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀和尺寸要求的制件，稱為變形工序，變形工序又可分為彎曲、拉延、翻邊、翻孔、脹形、擴(kuò)孔、縮Vl和旋壓等。

二、常用的沖壓設(shè)備

曲柄壓力機(jī)

曲柄壓力機(jī)是主要的沖壓設(shè)備。它能進(jìn)行沖裁、彎曲、拉延和擠壓等沖壓工藝。曲柄壓力機(jī)又有曲軸壓力機(jī)和偏心壓力機(jī)兩種。曲柄有不同的噸位大小和形狀，它們的基本結(jié)構(gòu)是由傳動(dòng)系統(tǒng)、工作機(jī)構(gòu)、床身三部分組成。

摩擦壓力機(jī)

摩擦壓力機(jī)是一種螺旋壓力機(jī)，通過螺桿相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)滑塊沿導(dǎo)軌做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。螺桿的旋轉(zhuǎn)力矩是靠飛輪與摩擦盤之間的摩擦力獲得的。摩擦壓力機(jī)有單盤式、雙盤武、三盤式等幾種，其中雙盤式壓力機(jī)應(yīng)用最廣泛。此種壓力機(jī)由傳動(dòng)部分、工作部分、床身部分和附屬裝置四部分組成。

液壓機(jī)

液壓機(jī)是進(jìn)行拉延、彎曲、成形和擠壓等工藝的重要裝備，液壓機(jī)雖有多種規(guī)格，但其工作原理是一致的。液壓機(jī)的基本工作原理是液體靜壓力傳遞原理。液壓由本體部分、動(dòng)力部分和操縱部分三部分組成。

曲柄壓力機(jī)在鍛壓裝備中最多，占到全部的50％以上，是板料沖壓生產(chǎn)的主打設(shè)備。它們主要用于沖裁、落料、切邊、彎曲、拉延和成形等加工工序，在汽車、農(nóng)機(jī)、電子、電器儀表、國(guó)防工業(yè)及日用品等行業(yè)有廣泛的市場(chǎng)。

三、曲柄壓力機(jī)分類

傳動(dòng)系統(tǒng)分類曲柄壓力機(jī)為了適應(yīng)于各領(lǐng)域的加工工藝需其傳動(dòng)系統(tǒng)都做了相應(yīng)的調(diào)整。其分類方法很多，主要有以下幾種。

3.1上傳動(dòng)／下傳動(dòng)

將傳動(dòng)系統(tǒng)布置在工作臺(tái)之上稱為上傳動(dòng)，反之為下傳動(dòng)（見圖1）。下傳動(dòng)壓力機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn)：①壓力機(jī)的重心低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，能減少振動(dòng)和噪聲，勞動(dòng)條件較好；②壓力機(jī)地面高度較小，適宜于高度較矮的廠房；③從結(jié)構(gòu)上看，有增加滑塊高度和導(dǎo)軌長(zhǎng)度的空間，因而易于提高滑塊的運(yùn)動(dòng)精度，延長(zhǎng)模具的壽命，改善工件質(zhì)量；④潤(rùn)滑系統(tǒng)布置于工作臺(tái)下，潤(rùn)滑油不會(huì)沾到工件上。它的缺點(diǎn)是：壓力機(jī)平面尺寸較大，而總高度和上傳動(dòng)相差不多，故壓力機(jī)總重量比上傳動(dòng)的約大10％～20％；檢修傳動(dòng)部件時(shí)，不便于使用車間內(nèi)的吊車；放置傳動(dòng)部件的地坑深，地基龐大；總體造價(jià)較高。目前，市場(chǎng)上以上傳動(dòng)壓力機(jī)居多，但下傳動(dòng)壓力機(jī)在個(gè)別領(lǐng)域仍占有優(yōu)勢(shì)，如食品、橡膠等行業(yè)。

圖1

3.2曲軸橫放／縱放

壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的曲軸平行于壓力機(jī)正面的為曲軸橫放，垂直于正面的為曲軸縱放。一般在中大型壓力機(jī)上采取曲軸縱放(偏心齒輪結(jié)構(gòu))，甚至在個(gè)別小型壓力機(jī)上也采取這種型式。曲軸橫放主要適用于大臺(tái)面壓力機(jī)(通常為雙點(diǎn)壓力機(jī))

四、傳動(dòng)方式

高速壓力機(jī)不僅會(huì)對(duì)鄰近的設(shè)備和建筑物等產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲危害，而且易降低設(shè)備精度、受力零件和模具壽命，因此，在高速壓力機(jī)中設(shè)置動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)至關(guān)重要。設(shè)計(jì)壓力機(jī)等驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)轉(zhuǎn)的連桿數(shù)最好為偶數(shù)（即雙點(diǎn)或5點(diǎn)），這樣可使水平慣性力得到很好抵消，消除機(jī)身產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)傾覆力矩F5G。高速壓力機(jī)采用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反的曲軸則更為理想（見圖2）。

圖2

五、曲柄壓力機(jī)上主電機(jī)功率的確定

5.1問題的提出

曲柄壓力機(jī)的工作特點(diǎn)是一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，在沖壓、拉伸等工況時(shí)負(fù)荷非常大，其他大部分時(shí)間空行程狀態(tài)，負(fù)荷又相對(duì)非常小。單獨(dú)使用電機(jī)不可能滿足工作扭矩急劇變化的需要，所以，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，曲柄壓力機(jī)一般都設(shè)有飛輪。工作時(shí)，飛輪通過降低轉(zhuǎn)速輸出部分儲(chǔ)存的能量；在空行程時(shí)，再由電機(jī)加速飛輪，以恢復(fù)能量的儲(chǔ)備。飛輪輸出能量：

121J(122)（1）

2式中：J--飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kgm；

2--飛輪的初始速度，弧度／s；

2--廣飛輪降低轉(zhuǎn)速后的速度，弧度/s。

5.2主電機(jī)功率的確定

飛輪在壓力機(jī)中只起著儲(chǔ)存和釋放能量的作用，壓力機(jī)工作所消耗的能量，歸根結(jié)底都是由電機(jī)供給的。所以，電機(jī)的功率完全取決于壓力機(jī)在一次行程中所消耗的能量和一次行程所需要的時(shí)間。

電機(jī)功率的計(jì)算式：W電機(jī)E2（2）T式中：2壓力機(jī)一次行程完成工藝所需要的能量，J；

一總機(jī)械效率；

T一次行程需要的時(shí)間，s。

總機(jī)械效率的大小主要取決于從電機(jī)到滑塊的整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)(包括滑塊導(dǎo)軌、曲柄連桿、兩級(jí)齒輪傳動(dòng)和一級(jí)皮帶傳動(dòng)及離合器制動(dòng)器)。在壓力機(jī)行程中克服滑塊導(dǎo)軌摩擦和曲柄連桿機(jī)構(gòu)摩擦需要消耗部分能量，齒輪傳遞能量的效率很高，一級(jí)皮帶傳動(dòng)的效率也較高，離合器制動(dòng)器在壓力機(jī)工作中會(huì)損失較多的能量，因離合器制動(dòng)器種類繁多，具體在此不做詳細(xì)的分析，總的來說，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，總機(jī)械效率取75％是基本上符合實(shí)際情況的。

5.3分析壓力機(jī)一次行程完成工藝所消耗的能量：

E2PShPDS（3）KD式中：P一壓力機(jī)公稱力，N；

Sh壓力機(jī)公稱力行程，mm；S壓力機(jī)的滑塊行程，mm；PD一壓力機(jī)的氣墊力，N；

KD氣墊能力系數(shù)。

六、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小的確定

壓力機(jī)主電機(jī)通過皮帶驅(qū)動(dòng)飛輪，飛輪的速降率基本上等于電機(jī)的速降率．飛輪的降速率：S121根據(jù)電機(jī)的特性曲線，電機(jī)的轉(zhuǎn)速在下降開始時(shí)，工作電流和扭矩都跟著增大，這將促使飛輪迅速恢復(fù)轉(zhuǎn)速，這是理想狀況。但當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過一定的限度，工作電流迅速增大，扭矩下降，這種情況就意味著電機(jī)開始超載了，在這種工況下，電機(jī)極易發(fā)熱而導(dǎo)致?lián)p壞。所以，飛輪的速降率必須控制在一定范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，壓力機(jī)主電機(jī)的速降率可以取0．14左右。那么根據(jù)式(1)，在能量一定的情況下，要確定飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小，首先要確定好飛輪的轉(zhuǎn)速。飛輪轉(zhuǎn)速的平方和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成反比，飛輪轉(zhuǎn)速越高，飛輪就可以做的越小。但是飛輪的轉(zhuǎn)速過高，將會(huì)引起噪聲、振動(dòng)、發(fā)熱等不利情況，也會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)器的工作狀況惡化。所以，飛輪的轉(zhuǎn)速盡量控制在250~min～350Nmin左右，具體轉(zhuǎn)速可根據(jù)制動(dòng)器的性能和傳動(dòng)比的要求確定。

飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為

J2E121222(10.14)1

七、結(jié)點(diǎn)偏置機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析

7.1運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)點(diǎn)布置的幾種形式(圖3)。o點(diǎn)曲柄旋轉(zhuǎn)中心，A點(diǎn)連桿與曲柄的接點(diǎn)，B點(diǎn)連桿與滑塊的連接點(diǎn)，OA曲柄半徑，B連桿長(zhǎng)度，e偏置距離。圖中，曲柄以角速度∞作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通常設(shè)順時(shí)針方向?yàn)檎��?/p>

圖3

7.2坐標(biāo)系建立

按曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)建立坐標(biāo)系：滑塊位移Js以下死點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，方向向上為正；在同一個(gè)直角坐標(biāo)系中，速度向下為正(同工作方向一致)，加速度a的正方向與速度方向相同。曲柄的轉(zhuǎn)角口以下死點(diǎn)時(shí)為0。，按順時(shí)針方向遞增。

公式推導(dǎo)

結(jié)點(diǎn)正偏置滑塊位移、速度和加速度方程為：

S(RL)2e2RcosL2(Rsine)2

VR(sincos（Rsine）)

22L(Rsine)Recos2sin)LL結(jié)點(diǎn)負(fù)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的位移、速度、加速度方程，只需將式中的e改為一e即可。

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