简单机械装置毕业设计

Ⅰ 机械方面的什么毕业设计课题比较简单

机械专业来说，本科毕业的时候，毕业设计的题目会有一个老师来专门分配相关的课题，按照老师的课题要求来做就可以了。本科的毕业设计，是免不了计算和画图的。硕士毕业的话，毕业设计就做你的导师分配给你的课题。

需知：

我建议楼主可以根据所学的知识，比如说机械设计和机械原理，做一些机构的设计或者仿真。比如说曲柄滑块机构，这个用的场合很多，汽车里面就有。

比如说:设计一个压缩垃圾的机构，就用曲柄滑块机构。根据压缩时的阻力，行程等设计出结构，并选择电机减速机等。

再根据材料力学和理论力学来计算相关零部件的强度，最后再画一些零部件的图纸。这样一片本科的论文就完成了。如果能用动力学或者有限元的软件，对构件的强度，刚度，运动学和动力学的相关参数进行仿真，并与理论计算的结果进行对比，那就更好了。

Ⅱ 机械系的学渣，怎样才能做一份合格的机械毕业设计

讲讲我的经历吧----我是机电的
记得毕业设计时，老师一个星期见两次，检查进度。这个时候可以让老师给你讲讲啊。不过之前一定要提前做工作，把和题目相关的资料多看看。
（资料，各种与题目相关的文献资料。。。重点，是和你相类似的毕业设计）
见老师的时候一定要有思路，讲的出，能唬住老师，即使你什么都没做（话说，我就是靠一张思路图，拖了一个月的时间）。老师交代的事，积极点，给老师留个好印象。
老师的印象很重要的，不知道你的学校如何，我们会有一个中期检查，老师会找一个他认为最差的人去参加学院答辩（学院答辩，一群退休的老教授，虐死你）。老师没选我，虽然我几乎什么也没做，但老师一直觉得我还可以。。。
做上面的这些事，主要是给自己争取点时间。把毕业设计要用到的知识，又学了一下。不然答辩的时候就悲剧了。
最后一个月还是自己完成了。六张设计图纸，电路图，几十页控制程序代码+设计说明书。想想当时为了平安毕业，也是蛮拼的。。。
PS：如果你实在做不出来的话，就买一份吧，机械毕业设计都在这里 http://www.56doc.com/mechanical/ 买个自己修改修改，定做的话贵点，价钱看你的题目难易了，（当时我也想做一份的，但价钱太高。只能自己搞了，事后觉得其实也挺简单的，看了三菱的使用手册，自己的专业书，最后编了几十页代码。功能都实现时，那种满足比XX都好）
-----毕业设计的价格，合格定做的最少也要1000~2000左右，几百块钱的就是XX呵呵。
PPS：不知道这是我第几次给人出坏主意了，我已毕业了，你还是好好学学相关专业知识，还是匿了吧

Ⅲ 机械设计制造及其自动化专业 毕业设计题目 汽车

★免耕精量播种机设计

★流体播种穴播排种器建模与仿真

★大棚除尘（除雪）机设计

★蔬菜播种机设计

★无人飞行喷雾机设计

★种绳捻制机设计研究

★培养料翻料搅拌机的研制

★草坪清理机理研究及清理机部件的设计

★小型玉米授粉机的设计

★饲料粉碎机设计

★折叠式接种箱的研制

★种绳捻制机仿真设计

★芦苇收割机设计

★大枣采摘机的设计

★多物料动态精确定位仿真研究

★纸载体种绳播种技术所需原料物理机械特性研究

★免耕播种机开沟播种装置的设计

★桥式起重机生产不安全因素发生部位及其相关信号采集的研究

★矩形熔炼炉钢结构总体设计

★盘元钢筋矫直机设计

★推块式分拣机分拣系统道岔执行机构的设计

★塑料注射机液压系统的改造

★垃圾焚烧发电设备选型数据库及推理方法研究

★钢坯剪切定尺机设计

★50T
精炼炉液压系统设计

★基于微波干燥方法的水分测量仪器的设计

★ZJ50ZPD
钻机模拟实验台气控系统设计

★工业固体废物回转焚烧炉窑装置设计

★4063m3
炼铁高炉气动开口机设计

★炼铁厂带式输送机设计

★球塞气举往复式投球装置设计

★钢坯回转台设计

★连铸坯定尺火焰切割机设计

★摩托车减振特性的有限元分析

★塑料注射机液压系统的改造

★翻板机设计

★基于
PLC
和变频技术的恒压供水系统设计

★300t
炼钢转炉倾动及抗扭装置设计

★钻井液振动筛设计及关键零部件疲劳设计研究

★发动机水泵轴承液压机设计

★垃圾焚烧发电设备选型设计系统研究

★摩托车发动机
156FMI
摇臂制造工艺及工装设计

★滚动轴承噪声测量与研究

★ZJ50ZPD
钻机模拟实验台设计

★卡车大梁钻孔翻转台传动系统设计

★基于微波衰减方法的水分测量仪器的设计

★高粘度采出液井口动态旋流除砂器设计

★转炉设备生产不安全因素发生部位及其信号采集的研究

★多参量便携式电梯性能检测仪

★4.5
吨齿条式推钢机设计

★1.5×4.5
热矿振动筛设计

★气举提升装置的设计

★洗轮机设计

★专用圆形剪切机的设计与分析

★振动实验台隔振系统分析与设计

★自控循环采油装置—井下捞油组件设计

★振动实验台综合性能测试系统设计

★自动捞油绞车滚筒自动排绳器设计

★基于
VB
的平面连杆机构运动分析软件开发

★折叠波导慢波结构的设计

★关于企业设备安全运转体系建立的初步研究

★钢坯推入机设计

★自动刮蜡装置设计

★机械横移式加热炉出钢机设计

★基于
VB
的平面连杆机构运动分析软件开发

★连铸机设备生产不安全因素信号分析处理与预报的研究

★全功能保护控制天然气灶设计研究

★往复回转式全平衡抽油机设计

★液压泥炮液压系统的改造

★铅阳极立模铸造系统设计

★600T
垃圾焚烧炉液压系统设计

★绞车传动轴扭矩仪设计

★长冲程抽汲作业井口钢丝绳旋转密封装置设计

★球塞气举回转式投球装置设计

★ZJ50ZPD
钻机模拟实验台设计

★地下储气井安全装置设计与分析

★窄带钢轧机
AGC
性能研究与设计

★基于自组网的
CA
系统模型研究

★连铸机液压系统油液污染的状态监测与故障诊断

★农用喷雾器水泵性能测试台控制系统设计

★基于
PLC
和变频技术的恒压供水系统设计

★捞油绞车滚筒自动排绳器设计

★洗轮机设计

★转炉设备生产不安全因素信号分析处理与预报的研究

★洗碗机的开发与设计

★凸轮形线参数测量仪的研究

★冷床下料装置设计

★球团矿
CX
—
1
型圆盘造球机设计

Ⅳ 求简单的机械设计的大概步骤及如何实行每个步骤

机械设计是一个很广泛的概念，建议你确立了自己的设计方向后再着手设计，否则就是做无用功。建议如下：
第一步---因为设计一般来说都是面对产品的，所以来说，你需要首先了解下，工厂的设计到底是针对什么产品。不同的行业有不同的规范。为自己确定一个行业范围，也好入手在相应领域搜集资料提高自己。举个例子，如果公司是设计生产汽车零部件的，那么就需要遵守汽车行业的相关规范，ts16949,iso9001等等，如果是国内生产玩具的，那么又有国标的设计规范。
第二步---确定了产品范畴，就可以为自己确定一个设计目标。确立这个目标不是异想天开的，也不是不切实际的。你可以登录相应的设计论坛，里面总有一些设计的例子，你可以选择一个定一个目标。目标一定要定好，设立前考虑周全些，自己到底有没有渠道能够完成这个设计。
第三步---设定设计日程。设计日程即设计的时间安排，这个对于没有经验的人来说可能很难。没关系，你可以到网上去搜集一些设计开发日程，其中对于开发设计的步骤是对你有用的，如果有条件，你可以去问问老师。我给你推荐一个我们的日程，适用于你的机率很小，仅供参考。
外观设计→事前成立性检讨→构想设计→构想设计经营会议→详细设计→详细设计经营会议→出图→针对图纸的会议→发图手板。。。。。
第四步----按照你的日程进行每一步的内容。以我的为例，外观设计是初步定自己设计的外围尺寸，成立性检讨阶段，就是检讨自己的外围尺寸是不是合理，构想设计就是初步设计自己产品的各种机构，要开始绘制3d图了，软件随便定，proe,ug,catia哪个用的熟用哪个。详细设计就是要把构想设计的东西完善，直到没有问题为止，出图就是完成3d图，并出工程2d图纸。其中各个阶段的会议，你可以利用这时间去咨询老师，自己的设计合不合理，能不能作出来等等。
第五步----对自己的设计过程有个客观的评价，并出份报告。
写了这么多，不知道适用不适用，不过还是祝你成功。

Ⅳ 机械手毕业设计

引 言
在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。
本课题拟开发物料搬运机械手，采用日本三菱公司的FX2N系列PLC，对实验室现有的TVT—99D机械手模型进行开发。该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、汽缸、气控机械抓手等；电气方面由步进电机、驱动模块、传感器、开关电源、电磁阀、旋转码盘、操作台等部件组成。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。
本课题是有我和徐立同同学合作共同完成,在整个设计过程中徐立同同学主要负责硬件方面如接线、画各个电气设备的电路接线图等；而我则是主要负责软件部分,在实际的设计调试过程中我主要负责PLC的接线编程、调试等工作。当然了硬件和软件是不分家的，谁也离不开谁，因此，在整个设计过程中各种方案的敲定与实施均是由我们俩个在指导老师的帮助下共同研究、推敲、讨论试验调试中确定的。为了能够实现机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。再加上本课题开发的机械手采用的日本三菱公司的FX2N系列PLC控制，是一种按预先设定的程序进行工件的搬运的自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并要实现根据工件的简单的变化要求随时更改相关控制参数。为达到这些要求，我们设计的控制方案尽量在我们力所能及的范围内选择最佳的方案。如在本设计中遇到的对直流电机的控制问题中，在控制直流电机正反转的问题上通过老师的指导我们想到了两种控制方案：一种是在原设备的基础上加上四个继电器实现其控制功能；另一种则是根据三菱公司的FX2N系列PLC的输出端的内部电路的特点，可以在不增加其他设备的情况下实现控制要求。我在最大限度的满足工艺流程和控制要求的同时，还要考虑要有很高的性价比，因此我们选择了后一种方案。也许后一种方案有其弊端，但目前还没有发现。望大家多多指教。
当然了，由于我们水平的限制和时间的仓促，在很多地方的控制方案还不是很理想，同时还遗留有很多的问题，需要进一步的研究中才能解决，望各位老师和广大同学批评和指教。 机械手的毕业设计说明书一．前言1．1设计的意义与作用机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。 在工业生产过程中，尤其在自动流水线上，零件的加工和搬运都可能用到机械手。本课题就为解决海门恒豪制针有限公司在缝纫机针的生产过程中，抛光这一工艺工作。缝纫机针且夹紧不方便，要使用一个专用夹具用于抛光工作，为了解决以上传统的缺点，设计了该液压式摆动机械手。1.2机械手的工作原理 该机械手采用了液压驱动方式来实现其工作的要求，工作要求就是机械手臂的上下能够摆动，手臂的回转运动，手腕的回转运动及手部的夹持运动，本次设计的机械手主要用于缝纫机针的抛光工作，可用几台液压摆动机械手与抛光机相配合，进行协调实现抛光工作的自动化生产线，机械手的手指夹持缝纫机针，在即旋转又往复移动的抛光机上进行上下摆动，根据抛光工艺过程，自动线上有4台机械手，各机械手间互传递着缝纫机针，调换缝纫机针的大小头，并进行粗精抛光操作。1．3抛光自动生产线的组成及工作原理抛光自动生产线的平面布置图如下：1．4．自动生产线的工作方式及组成： 全线由震动式顺针机，上料工作台，4台机械手，4台抛光机和装针斗组成。4只抛光轮分别由电动机带动旋转，由另外的电动机经传动装置（如曲柄滑块机构）带动4只抛光轮一同作左右往复运动，每台机械手分别由自身的电子程序控制器控制，根据抛光工艺要求所编制的程序，依次进行程序转换，控制机械手液压系统的电磁换向阀，从而使机械手按程序进行各种动作。 4台机械手动作相同，全自动线动作过程如下：机械手1在上料位置工人将待抛光的针70-80支，经震动式顺针机整齐后送到待夹料位置，发信号启动，机械手1的手指将针夹牢，手臂顺时针回转90°到抛光位置（此时抛光机已经旋转并左右移动），手臂上下摆动一次，手腕回转180°手臂再上下摆动一次（手臂两次下摆动作时间不同，根据需要可自行调整），手臂顺时针再回转90°（即到180°位置），机械手1和机械手2同到换夹针位置，机械手2先将缝纫机针夹牢后再发信号，机械手1的手指才松开，并开始复原，即手臂逆时针回转180°，同时手腕反向回转180°，到达上料位置，等待下个工作循环，机械手2，机械手3，机械手4的动作程序与机械手1相同。缝纫机针就在各机械手间依次传递，调换针的大小头，进行粗抛和精抛操作。当机械手4抛光程序完成后，其手臂转到下料位置时手指松开，将抛光好的针卸到装针2．1液压摆动机械手的工作参数 抓针数量：一次夹持缝纫机针70-80只 座标型式：球坐标 自由度数：3个 手臂回转范围：0°-180° 手臂回转速度：90°／S 手臂的俯仰范围：0°-180° 驱动方式：液压驱动 控制方式：采用电子程序控制 定位方式：手臂回转的两端位置用死挡铁定位 手臂俯仰两端点：用活塞与端盖相碰定位2．2液压摆动机械手的工作原理简图：结论 液压摆动机械手能将工件从一个工位，传到下一个工位的工作，它从外部结构上把自动线中的各台自动机床联系成一个整体。有一定的握力和工作速度，有准确的定位精度，将零件可靠地装上夹具，能准确可靠的完成预定工作。参考文献

Ⅵ 机械设计制造及其自动化专业， 毕业设计选题， 什么简单一些，偏机械一点，学渣，求思路

机械毕业设计是机械工程类专业学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的专实践性教学环节，是属使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。
首先，机械毕业设计与计算机毕业设计完全不同，机械毕业设计的第一步是课题调研，这一步就类似找到一个题目做需求分析．同样这一步做完后，需要做任务书，任务书包括毕业设计题目、专题题目、任务下达日期、设计日期、设计的主要内容和要求．
在次，制图，类似调质处理(渗碳处理)，HB/HRC=××～××；未注倒角1×45o；未注圆角R=××mm。这些都是做图的关键，在做图的过程中圆柱齿轮工作图格式(GB 6443-86).
最后，设计说明书的撰写，包括设计说明书封面，设计说明书扉页，设计说明书指导教师评阅书，设计说明书评阅教师评阅书，设计说明书答辩及综合成绩，当然后面还有答辩，做一个答辩PPT然后去答辩；

Ⅶ 机械设计毕业设计开题报告

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超硬材料薄膜涂层研究进展及应用

摘要：CVD和PVD TiN，TiC，TiCN，TiAlN等硬质薄膜涂层材料已经在工具、模具、装饰等行业得到日益广泛的应用，但仍然不能满足许多难加工材料，如高硅铝合金，各种有色金属及其合金，工程塑料，非金属材料，陶瓷，复合材料(特别是金属基和陶瓷基复合材料)等加工要求。正是这种客观需求导致了诸如金刚石膜、立方氮化硼(c-BN)和碳氮膜(CNx)以及纳米复合膜等新型超硬薄膜材料的研究进展。本文对这些超硬材料薄膜的研究现状及工业化应用前景进行了简要的介绍和评述。
关键词：超硬材料薄膜；研究进展；工业化应用
1 超硬薄膜

超硬薄膜是指维氏硬度在40GPa以上的硬质薄膜。不久以前还只有金刚石膜和立方氮化硼(c-BN)薄膜能够达到这个标准，前者的硬度为50-100GPa(与晶体取向有关)，后者的硬度为50～80GPa。类金刚石膜(DLC)的硬度范围视制备方法和工艺不同可在10GPa～60GPa的宽广范围内变动。因此一些硬度很高的类金刚石膜(如采用真空磁过滤电弧离子镀技术制备的类金刚石膜(也叫Ta：C))也可归人超硬薄膜行列。近年来出现的碳氮膜(CNx)虽然没有像Cohen等预测的晶态β-C3N4那样超过金刚石的硬度，但已有的研究结果表明其硬度可达10GPa～50GPa，因此也归人超硬薄膜一类。上述几种超硬薄膜材料具有一个相同的特征，他们的禁带宽度都很大，都具有优秀的半导体性质，因此也叫做宽禁带半导体薄膜。SiC和GaN薄膜也是优秀的宽禁带半导体材料，但它们的硬度都低于40GPa，因此不属于超硬薄膜。

最近出现的一类超硬薄膜材料与上述宽禁带半导体薄膜完全不同，他们是由纳米厚度的普通的硬质薄膜组成的多层膜材料。尽管每一层薄膜的硬度都没有达到超硬的标准，但由它们组成的纳米复合多层膜却显示了超硬的特性。此外，由纳米晶粒复合的TiN／SiNx薄膜的硬度竟然高达105GPa，创纪录地达到了金刚石的硬度。

本文将就上述几种超硬薄膜材料一一进行简略介绍，并对其工业化应用前景进行评述。

2 金刚石膜

2．1金刚石膜的性质
金刚石膜从20世纪80年代初开始，一直受到世界各国的广泛重视，并曾于20世纪80年代中叶至90年代末形成了一个全球范围的研究热潮(Diamond fever)。这是因为金刚石除具有无与伦比的高硬度和高弹性模量之外，还具有极其优异的电学(电子学)、光学、热学、声学、电化学性能(见表1)和极佳的化学稳定性。大颗粒天然金刚石单晶(钻石)在自然界中十分稀少，价格极其昂贵。而采用高温高压方法人工合成的工业金刚石大都是粒度较小的粉末状的产品，只能用作磨料和工具(包括金刚石烧结体和聚晶金刚石(PCD)制品)。而采用化学气相沉积(CVD)方法制备的金刚石膜则提供了利用金刚石所有优异物理化学性能的可能性。经过20余年的努力，化学气相沉积金刚石膜已经在几乎所有的物理化学性质方面和最高质量的IIa型天然金刚石晶体(宝石级)相比美(见表1)。化学气相沉积金刚石膜的研究已经进人工业化应用阶段。

表 1 金刚石膜的性质
Table 1 Properties of chamond film

CVD 金刚石膜
天然金刚石

点阵常数 (Å)
3.567
3.567

密度 (g/cm3)
3.51
3.515

比热 Cp(J/mol,(at 300K))
6.195
6.195

弹性模量 (GPa)
910-1250
1220*

硬度 (GPa)
50-100
57-100*

纵波声速 (m/s)

18200

摩擦系数
0.05-0.15
0.05-0.15

热膨胀系数 (×10 -6 ℃ -1)
2.0
1.1***

热导率 (W/cm.k)
21
22*

禁带宽度 (eV)
5.45
5.45

电阻率 (Ω.cm)
1012-1016
1016

饱和电子速度 (×107cms-1)
2.7
2.7*

载流子迁移率 (cm2/Vs)

电子
1350-1500
2200**

空隙
480
1600*

击穿场强 (×105V/cm)

100

介电常数
5.6
5.5

光学吸收边 (□ m)

0.22

折射率 (10.6 □ m)
2.34-2.42
2.42

光学透过范围
从紫外直至远红外 ( 雷达波 )
从紫外直至远红外 ( 雷达波 )

微波介电损耗 (tan □)
＜ 0.0001

注:*在所有已知物质中占第一,**在所有物质中占第二,***与茵瓦(Invar)合金相当。

2．2金刚石膜的制备方法

化学气相沉积金刚石所依据的化学反应基于碳氢化合物(如甲烷)的裂解，如：
热高温、等离子体
CH4(g)一C(diamond)+2H2(g) (1)

实际的沉积过程非常复杂，至今尚未完全明了。但金刚石膜沉积至少需要两个必要的条件：(1)含碳气源的活化；(2)在沉积气氛中存在足够数量的原子氢。除甲烷外，还可采用大量其它含碳物质作为沉积金刚石膜的前驱体，如脂肪族和芳香族碳氢化合物，乙醇，酮，以及固态聚合物(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)，以及卤素等等。

常用的沉积方法有四种：(1)热丝CVD；(2)微波等离子体CVD；(3)直流电弧等离子体喷射(DC Arc Plasma Jet)；(4)燃烧火焰沉积。在这几种沉积方法中，改进的热丝CVD(EACVD)设备和工艺比较简单，稳定性较好，易于放大，比较适合于金刚石自支撑膜的工业化生产。但由于易受灯丝污染和气体活化温度较低的原因，不适合于极高质量金刚石膜(如光学级金刚石膜)的制备。微波等离子体CVD是一种无电极放电的等离子体增强化学气相沉积工艺，等离子体与沉积腔体没有接触，放电非常稳定，因此特别适合于高质量金刚石薄膜(涂层)的制备。微波等离子体CVD的缺点是沉积速率较低，设备昂贵，制备成本较高。采用高功率微波等离子体CVD系统(目前国外设备最高功率为75千瓦，国内为5千瓦)，也可实现金刚石膜大面积、高质量、高速沉积。但高功率设备价格极其昂贵(超过100万美元)，即使在国外愿意出此天价购买这种设备的人也不多。直流电弧等离子体喷射(DC Arc P1asma Jet)是一种金刚石膜高速沉积方法。由于电弧等离子体能够达到非常高的温度(4000K-6000K)。因此可提供比其它任何沉积方法都要高的原子氢浓度，使其成为一种金刚石膜高质量高速沉积工艺。特殊设计的高功率JET可以实现大面积极高质量(光学级)金刚石自支撑膜的高速沉积。我国在863计划"75”和"95”重大关键技术项目的支持下已经建立具有我国特色和独立知识产权的高功率De Are Plasma Jet金刚石膜沉积系统，并于1997年底在大面积光学级金刚石膜的制备技术方面取得了突破性进展。目前已接近国外先进水平。

2．3金刚石膜研究现状和工业化应用
20余年来，CVD金刚石膜研究已经取得了非常大的进展。金刚石膜的内在质量已经全面达到最高质量的天然IIa型金刚石单晶的水平(见表1)。在金刚石膜工具应用和热学应用(热沉)方面已经实现了，产业化，一些新型的金刚石膜高技术企业已经在国内外开始出现。光学(主要是军事光学)应用已经接近产业化应用水平。金刚石膜场发射和真空微电子器件、声表面波器件(SAW)、抗辐射电子器件(如SOD器件)、一些基于金刚石膜的探侧器和传感器和金刚石膜的电化学应用等已经接近实用化。由于大面积单晶异质外延一直没有取得实质性进展，n一型掺杂也依然不够理想，金刚石膜的高温半导体器件的研发受到严重障碍。但是，近年来采用大尺寸高温高压合成金刚石单晶衬底的金刚石同质外延技术取得了显著进展，已经达到了研制芯片级尺寸衬底的要求。金刚石高温半导体芯片即将问世。

鉴于篇幅限制，及本文关于超硬薄膜介绍的宗旨，下面将仅对金刚石膜的工具(摩擦磨损)应用进行简要介绍。

2．4金刚石膜工具和摩擦磨损应用
金刚石膜所具有的最高硬度、最高热导率、极低摩擦系数、很高的机械强度和良好化学稳定性的异性能组合(见表1)使其成为最理想的工具和工具涂层材料。
金刚石膜工具可分为金刚石厚膜工具和金刚石薄膜涂层工具。

2．4．1金刚石厚膜工具
金刚石厚膜工具采用无衬底金刚石白支撑膜(厚度一般为0．5mm～2mm)作为原材料。目前已经上市的产品有：金刚石厚膜焊接工具、金刚石膜拉丝模芯、金刚石膜砂轮修整条、高精度金刚石膜轴承支架等等。

金刚石厚膜焊接工具的制作工艺为：金刚石自支撑膜沉积→激光切割→真空钎焊→高频焊接→精整。金刚石厚膜钎焊工具的使用性能远远优于PCD，可用于各种难加工材料，包括高硅铝合金和各种有色金属及合金、复合材料、陶瓷、工程塑料、玻璃和其它非金属材料等的高效、精密加工。采用金刚石厚膜工具车削加工的高硅铝合金表面光洁度可达V12以上，可代替昂贵的天然金刚石刀具进行“镜面加工"。金刚石膜拉丝模芯可用于拉制各种有色金属和不锈钢丝，由于金刚石膜是准各向同性的，因此在拉丝时模孔的磨损基本上是均匀的，不像天然金刚石拉丝模芯那样模孔的形状会由于非均匀磨损(各向异性所致)而发生畸变。金刚石膜修整条则广泛用于机械制造行业，用作精密磨削砂轮的修整，代替价格昂贵的天然金刚石修整条。这些产品已经在国内外市场上出现，但目前的规模还不大。其原因是：(1)还没有为广大用户所熟悉、了解；(2)面临其它产品(主要是PCD)的竞争；(3)虽然比天然金刚石产品便宜，但成本(包括金刚石自支撑膜的制备和加工成本)仍然较高，在和PCD竞争时的优势受到一定的限制。

高热导率(≥10W／em．K)金刚石自支撑膜可作为诸如高功率激光二极管阵列、高功率微波器件、MCMs(多芯片三维集成)技术的散热片(热沉)和功率半导体器件(Power ICs)的封装。在国外已有一定市场规模。

在国内，南京天地集团公司和北京人工晶体研究所合作在1997年前后率先成立了北京天地金刚石公司，生产和销售金刚石膜拉丝模芯、金刚石膜修整条和金刚石厚膜焊接工具及其它一些金刚石膜产品。该公司大约在2000年左右渡过了盈亏平衡点，但目前的规模仍然不很大。国内其它一些单位，如北京科技大学、河北省科学院(北京科技大学的合作者)、吉林大学、核工业部九院、浙江大学、湖南大学等都具有生产金刚石厚膜工具产品的能力，其中有些单位正在国内市场上小批量销售其产品。

2．4．2金刚石薄膜涂层工具
金刚石薄膜涂层工具一般采用硬质合金工具作为衬底，金刚石膜涂层的厚度一般小于30lxm。金刚石薄膜涂层硬质合金工具的加工材料范围和金刚石厚膜工具完全相同，在切削高硅铝合金时一般均比未涂层硬质合金工具寿命提高lO～20倍左右。在切削复合材料等极难加工材料时寿命提高幅度更大。金刚石薄膜涂层工具的性能与PCD相当或略高于PCD，但制备成本比PCD低得多，且金刚石薄膜可以在几乎任意形状的工具衬底上沉积，PCD则只能制作简单形状的工具。金刚石薄膜涂层工具的另一大优点是可以大批量生产，因此成本很低，具有非常好的市场竞争能力。

金刚石薄膜涂层硬质合金工具研发的一大技术障碍是金刚石膜与硬质合金的结合力太差。这主要是由于作为硬质合金粘接剂的Co所引起。碳在Co中有很高的溶解度，因此金刚石在Co上形核孕育期很长，同时Co对于石墨的形成有明显的促进作用，因此金刚石是在表面上形成的石墨层上面形核和生长，导致金刚石膜和硬质合金衬底的结合力极差。在20世纪80年代和90年代无数研究者曾为此尝试了几乎一切可以想到的办法，今天，金刚石膜与硬质合金工具衬底结合力差的问题已经基本解决。尽管仍有继续提高的余地，但已经可以满足工业化应用的要求。在20世纪后期，国外出现了可以用于金刚石薄膜涂层工具大批量工业化生产的设备，一次可以沉积数百只硬质合金钻头或刀片，拉开了金刚石薄膜涂层工具产业化的序幕。一些专门从事金刚石膜涂层工具生产的公司在国外相继出现。

目前，金刚石薄膜涂层工具主要上市产品包括：金刚石膜涂层硬质合金车刀、铣刀、麻花钻头、端铣刀等等。从目前国外市场的销售情况来看，销售量最大的是端铣刀、钻头和铣刀。大量用于加工复合材料和汽车工业中广泛应用的大型石墨模具，以及其它难加工材料的加工。可转位金刚石膜涂层车刀的销售情况目前并不理想。这是因为可转位金刚石膜涂层刀片的市场主要是现代化汽车工业的数控加工中心，用于高硅铝合金活塞和轮毂等的自动化加工。这些全自动化的数控加工中心对刀具性能重复性的要求十分严格，目前的金刚石膜涂层工具暂时还不能满足要求，需要进一步解决产品检验和生产过程质量监控的技术。

目前国外金刚石膜涂层工具市场规模大约在数亿美元左右，仅仅一家只有20多人的小公司(美国SP3公司)，去年的销售额就达2千多万美元。

国内目前尚无金刚石膜涂层产品上市。国内不少单位，如北京科技大学、上海交大、广东有色院、胜利油田东营迪孚公司、吉林大学、北京天地金刚石公司等都在进行金刚石膜涂层硬质合金工具的研发，目前已在金刚石膜的结合力方面取得实质性进展。北京科技大学采用渗硼预处理工艺(已申请专利)成功地解决了金刚石膜的结合力问题，所研制的金刚石膜涂层车刀和铣刀在加工Si-12％AI合金时寿命可稳定提高20-30倍。并已成功研发出“强电流直流扩展电弧等离子体CVD"金刚石膜涂层设备(已申请专利)。该设备将通常金刚石膜沉积设备的平面沉积方式改为立体(空间)沉积，沉积空间区域很大，可容许金刚石膜涂层工具的工业化生产。该设备可保证在工具轴向提供很大的金刚石膜均匀沉积范围，因此特别适合于麻花钻头、端铣刀之类细长且形状复杂工具的沉积。目前已经解决这类工具金刚石膜沉积技术问题，所制备的金刚石膜涂层硬质合金钻头在加工碳化硅增强铝金属基复合材料时寿命提高20倍以上。目前能够制备的金刚石膜涂层硬质合金钻头最小直径为lmin。目前正在和国内知名设备制造厂商(北京长城钛金公司)合作研发工业化商品设备，生产能力为每次沉积硬质合金钻头(或刀片)300只以上，预计年内可投放国内外市场。
3 类金刚石膜(DLC)

类金刚石膜(DLC)是一大类在性质上和金刚石类似，具有8p2和sp3杂化的碳原子空间网络结构的非晶碳膜。依据制备方法和工艺的不同，DLC的性质可以在非常大的范围内变化，既有可能非常类似于金刚石，也有可能非常类似于石墨。其硬度、弹性模量、带隙宽度、光学透过特性、电阻率等等都可以依据需要进行“剪裁”。这一特性使DLC深受研究者和应用部门的欢迎。

DLC的制备方法很多，采用射频CVD、磁控溅射、激光淀积(PLD)、离子束溅射、真空磁过滤电弧离子镀、微波等离子体CVD、ECR(电子回旋共振)CVD等等都可以制备DLC。

DLC的类型也很多，通常意义上的DLC含有大量的氢，因此也叫a：C—H。但也可制备基本上不含氢的DLC，叫做a：c。采用高能激光束烧蚀石墨靶的方法获得的DLC具有很高的sp3含量，具有很高的硬度和较大的带隙宽度，曾被称为“非晶金刚石”(Amorphorie Diamond)膜。采用真空磁过滤电弧离子镀方法制备的DLC中sp3含量也很高，叫做Ta：C(Tetragonally Bonded Amorphous Carbon)。

DLC具有类似于金刚石的高硬度(10GPa-50GPa)、低摩擦系数(0．1一0．3)、可调的带隙宽度(1_2eV～3eV)、可调的电阻率和折射率、良好光学透过性(在厚度很小的情况下)、良好的化学惰性和生物相容性。且沉积温度很低(可在室温沉积)，可在许多金刚石膜难以沉积的衬底材料(包括钢铁)上沉积。因此应用范围相当广泛。典型的应用包括：高速钢、硬质合金等工具的硬质涂层、硬磁盘保护膜、磁头保护膜、高速精密零部件耐磨减摩涂层、红外光学元器件(透镜和窗口)的抗划伤、耐磨损保护膜、Ge透镜和窗口的增透膜、眼镜和手表表壳的抗擦伤、耐磨掼保护膜、人体植入材料的保护膜等等。

DLC在技术上已经成熟，在国外已经达到半工业化水平，形成具有一定规模的产业。深圳雷地公司在DLC的产业化应用方面走在国内前列。不少单位，如北京师范大学、中科院上海冶金所、北京科技大学、清华大学、广州有色院、四川大学等都正在进行或曾经进行过DLC的研究和应用开发工作。
DLC的主要缺点是：(1)内应力很大，因此厚度受到限制，一般只能达到lum～21um以下；(2)热稳定性较差，含氢的a：C-H薄膜中的氢在400℃左右就会逐渐逸出，sp2成分增加，sp3成分降低，在大约500℃以上就会转变为石墨。

5 碳氮膜

自从Cohen等人在20世纪90年代初预言在C-N体系中可能存在硬度可能超过金刚石的β-C>3N4相以后，立即就在全球范围内掀起了一股合成β-C3N4的研究狂潮。国内外的研究者争先恐后，企图第一个合成出纯相的β-C3N4晶体或晶态薄膜。但是，经过了十余年的努力，至今并无任何人达到上述目标。在绝大多数情况下，得到的都是一种非晶态的CNx薄膜，膜中N／C比与薄膜制备的方法和具体工艺有关。尽管没有得到Cohen等人所预测超过金刚石硬度的β-C3N4晶体，但已有的研究表明CNx薄膜的硬度可达15GPa-50GPa，可与DLC相比拟。同时CNx薄膜具有十分奇特的摩擦磨损特性。在空气中，cNx薄膜的摩擦因数为O.2-O.4，但在N2，CO2和真空中的摩擦因数为O.01-O.1。在N2气氛中的摩擦因数最小，为O．01，即使在大气环境中向实验区域吹氮气，也可将摩擦因数降至0.017。因此，CNx薄膜有望在摩擦磨损领域获得实际应用。除此之外。CNx薄膜在光学、热学和电子学方面也可能有很好的应用前景。

采用反应磁控溅射、离子束淀积、双离子束溅射、激光束淀积(PLD)、等离子体辅助CVD和离子注人等方法都可以制备出CNx薄膜。在绝大多数情况下，所制备薄膜都是非晶态的，N／C比最大为45％，也即CNx总是富碳的。与C-BN的情况类似，CNx薄膜的制备需要离子的轰击，薄膜中存在很大的内应力，需要进一步降低薄膜内应力，提高薄膜的结合力才能获得实际应用。至于是否真正能够获得硬度超过金刚石的B-C3N4，现在还不能作任何结论。

6 纳米复合膜和纳米复合多层膜

以纳米厚度薄膜交替沉积获得的纳米复合膜的硬度与每层薄膜的厚度(调制周期)有关，有可能高于每一种组成薄膜的硬度。例如，TiN的硬度为2l GPa，NbN的硬度仅为14GPa，但TiN／NbN纳米复合多层膜的硬度却为5lGPa。而TiYN／VN纳米复合多层膜的硬度竞高达78GPa，接近了金刚石的硬度。最近，纳米晶粒复合的TiN／SiNx薄膜材料的硬度达到了创记录的105GPa，可以说完全达到了金刚石的硬度。这一令人惊异的结果曾经过同一研究组的不同研究者和不同研究组的反复重复验证，证明无误。这可能是第一次获得硬度可与金刚石相比拟的超硬薄膜材料。其意义是显而易见的。

关于为何能够获得金刚石硬度的解释并无完全令人信服的定论。有人认为在纳米多层复合膜的情况下，纳米多层膜的界面有效地阻止了位错的滑移，使裂纹难以扩展，从而引起硬度的反常升高。而在纳米晶粒复合膜的情况下则可能是在TiN薄膜的纳米晶粒晶界和高度弥散分布的纳米共格SiNx粒子周围的应变场所引起的强化效应导致硬度的急剧升高。

无论上述的理论解释是否完全合理，这种纳米复合多层膜和纳米晶粒复合膜应用前景是十分明朗的。纳米复合多层膜不仅硬度很高，摩擦系数也较小，因此是理想的工具(模具)涂层材料。它们的出现向金刚石作为最硬的材料的地位提出了严峻的挑战。同时在经济性上也有十分明显的优势，因此具有非常好的市场前景。但是，由于还有一些技术问题没有得到解决，目前暂时还未在工业上得到广泛应用。

可以想见随着技术上的进一步成熟，这类材料可能迅速获得工业化应用。虽然钠米多层膜和钠米晶粒复合膜已经对金刚石硬度最高的地位提出了严峻的挑战，但就我所见，我认为它们不可能完全代替金刚石。金刚石膜是一种用途十分广泛的多功能材料，应用并不局限于超硬材料。且金刚石膜可以做成厚度很大(超过2mm)的自支撑膜，对于纳米复合多层膜和纳米复合膜来说，是无论如何也不可能的。

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你好像已经找过我了，不过我现在又点忙估计 一时间没有时间做这个题目。

老兄我看你也很着急的，这样我给你指点几招。
你先 确定系统的压力，我记得机床的压力是2Mpa,然后你根据压力可以计算出一些数据，把液压的重要元件选了 电机液压泵 液压缸
选了后 你再绘液压的系统图

关于液压缸的话 最好选双作用液压缸 你千万不要选错了