機械制造與自動化畢業(yè)論文 機械自動化技術發(fā)展趨勢

《機械制造與自動化畢業(yè)論文 機械自動化技術發(fā)展趨勢》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《機械制造與自動化畢業(yè)論文 機械自動化技術發(fā)展趨勢（33頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、西安廣播電視大學畢業(yè)設計（論文）中文題目： 機械自動化技術發(fā)展趨勢 學習中心： 高新分校 專 業(yè)：機械制造及其自動化 姓 名： 常曉敏 學 號： 1461101255490 指導教師： 李凱 2016年 10 月 17 日西安廣播電視大學畢業(yè)設計(論文)承諾書學生按要求填寫，學生與指導教師簽字后生效。本人聲明：本人所提交的畢業(yè)論文 機械自動化技術發(fā)展趨勢 是本人在指導教師指導下獨立研究、寫作的成果。論文中所引用的他人無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中明確標注；有關教師、同學及其他人員對本論文的寫作、修訂提出過且為本人在論文中采納的意見、建議均已在本人致謝辭中加以說明并深致謝意。本人

2、完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。本畢業(yè)論文 機械自動化技術發(fā)展趨勢 是本人在讀期間所完成的學業(yè)的組成部分，同意學校將本論文的部分或全部內(nèi)容編入有關書籍、數(shù)據(jù)庫保存，并向有關學術部門和國家相關教育主管部門呈交復印件、電子文檔，允許采用復制、印刷等方式將論文文本提供給讀者查閱和借閱。論文作者：_（簽字）_年_月_日指導教師已閱：_（簽字）_年_月_日北京交通大學畢業(yè)設計(論文)成績評議此頁用西安廣播電視大學畢業(yè)論文評審表代替 不用裝訂至論文年級14秋層次本科專業(yè)機械設計及其自動化姓名常曉敏題目機械設計及其自動化發(fā)展趨勢指導教師評閱意見成績評定： 指導教師：年 月 日答辯小組意見答辯小組負責人

3、： 年 月 日西安廣播電視大學畢業(yè)設計(論文)任務書內(nèi)容宋體，小四號字，1.5倍行距本任務書下達給： 14秋 級 機械設計及其自動化 專業(yè) 學生 常曉敏 設計（論文）題目：機械設計及其自動化發(fā)展趨勢一、設計（論述）內(nèi)容二、基本要求三、重點研究的問題四、主要技術指標五、其他要說明的問題下達任務日期： 年 月 日要求完成日期： 年 月 日答辯日期： 年 月 日指導教師：開 題 報 告由學生認真書寫，經(jīng)指導教師簽字后的開題報告有效，開題報告中的文獻綜述部分應不少于1500字內(nèi)容宋體，小四號字，1.5倍行距題 目：機械設計及其自動化發(fā)展趨勢報告人： 常曉敏 年 月 日一、文獻綜述二、選題的目的和意義三

4、、研究方案（框架）四、進度計劃五、指導教師意見指導教師： 年 月 日中 期 報 告由學生認真書寫，一頁不夠可增頁。指導教師簽署指導意見后簽字，中期報告有效。內(nèi)容宋體，小四號字，1.5倍行距題目：機械設計及其自動化發(fā)展趨勢報告人：常曉敏一、進展情況二、指導教師意見指導教師： 年 月 日結(jié) 題 驗 收由指導教師填寫，指導教師簽字后生效。內(nèi)容宋體，小四號字，1.5倍行距一、完成日期二、完成質(zhì)量三、存在問題四、結(jié)論指導教師： 年 月 日中 文 摘 要1) 中文摘要字數(shù)應在400字左右，關鍵字(3至5個)，英文摘要與中文摘要內(nèi)容要相對應。 宋體，小4號字，1.5倍行距關鍵詞：關鍵字3至5個，以空格隔離A

5、BSTRACTKey words:字體為Times New Roman，小4號字目 錄第1章 前 言11.1 機械自動化的產(chǎn)生和定義11.2 機械自動化的科學技術11.3 機械設計制造及自動化的設計原則21.3.1 滿足對機器的功能要求21.3.2 利用先進技術不斷創(chuàng)新2第2章 機械自動化系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應用42.1 鍋爐汽包水位控制方面的研究42.1.1 單沖量控制系統(tǒng)42.1.2 雙沖量控制系統(tǒng)52.1.3 三沖量控制系統(tǒng)52.2 冷卻器控制方案的研究72.2.1 控制冷卻劑的流量72.2.2 控制氣氨排量8第3章 機械自動化系統(tǒng)的優(yōu)點103.1 生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高103.2 使用安

6、全性和可靠性提高103.3 調(diào)整和維修方便，使用性能改善103.4 具有復合功能，適用面廣113.5 改善勞動條件，有利于自動化生產(chǎn)113.6 節(jié)約能源，減少耗材11第4章 機械自動化的發(fā)展趨勢124.1 機電一體化124.2 智能化124.3 模塊化124.4 網(wǎng)絡化124.5 微型化134.6 綠色化134.7 人格化13第5章 結(jié)論14參考文獻15致 謝16第1章 前 言1.1 機械自動化的產(chǎn)生和定義機械自動化，主要是指在機械制造業(yè)中應用自動化技術，實現(xiàn)對加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn)。實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動化生產(chǎn)過程，從而加快生產(chǎn)投入原料的加工變換和流動速度。機械自動化技術的應用與發(fā)展，是機械制造

7、業(yè)升級和進步的主要手段，是未來機械制造業(yè)技術發(fā)展的主要方向。制造自動化技術是先進制造技術中的重要組成部分，也是當今制造業(yè)中涉及面廣，研究十分活躍的技術，它代替人的體力勞動，輔助人的腦力勞動，協(xié)調(diào)、管理、控制和優(yōu)化制造系統(tǒng)中人及整個系統(tǒng)，它的功能是多方面的，已形成了一個有機體系，它不僅涉及到具體的生產(chǎn)制造過程，而且涉及到產(chǎn)品的所有過程。早在1971年日本的機械設計雜志副刊上刊登了機電一體化這一名詞，后來隨著機電一體化的發(fā)展而被廣泛的應用。美國機械工程師協(xié)會于1984年為現(xiàn)代機械下了如下定義：“由計算機信息網(wǎng)絡協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和（或）機電部件相互聯(lián)系

8、的系統(tǒng)”。它與前面提及的機電一體化是一致的，因此可以說現(xiàn)代機械就是指機電一體化系統(tǒng)。20世紀90年代國際機器與機構(gòu)理論聯(lián)合會給出了這樣的定義，機電一體化是精密機械工程、電子控制和系統(tǒng)思想在產(chǎn)品設計和制造過程中的協(xié)同結(jié)合，因此又可以說機電一體化就是在機械設計制造及其自動化基礎上的發(fā)展。1.2機械設計制造及其自動化優(yōu)勢 機械設計制造及其自動化是傳統(tǒng)技術的升級，在生產(chǎn)中，機械設計制造及其自動化的應用促使生產(chǎn)精準度逐漸提升，高效率的生產(chǎn)因此縮短了的傳統(tǒng)生產(chǎn)所消耗的時間。分析機械設計制造及其自動化中應用的優(yōu)勢主要有三：第一，能夠大大解決社會資源，運用工業(yè)生產(chǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人力制造，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的高效，最大程度

9、提高生產(chǎn)效率；第二，降低生產(chǎn)中失誤現(xiàn)象的發(fā)生，避免人工操作失誤率；第三，機械設計制造自動化技術在工業(yè)生產(chǎn)中的應用實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的智能化，并有效提升了工業(yè)生產(chǎn)能力，可大大提升工業(yè)生產(chǎn)效率。1.3機械自動化的科學技術機械設計制造及其自動化是機械技術和電子技術為主體，多門技術學科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物，是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學科，機械自動化使機械工業(yè)的技術結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電器化”邁入了以“機械自動化”為特征的發(fā)展階段。它的發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學科，隨著生產(chǎn)和科學技術的發(fā)展，還將不斷被賦予新的內(nèi)容。但

10、其最基本的特征可概括為：機械自動化的設計制造是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感檢測技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。需要強調(diào)的是，機械自動化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合性技術，而不是機械技術，以及其他新技術的簡單組合、拼湊，這就是現(xiàn)代機械與機械電氣化在概念上的根本區(qū)別?，F(xiàn)代機械設計制造出的產(chǎn)品，不僅是人和手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，具有智能化的特征是現(xiàn)

11、代機械自動化和傳統(tǒng)的機械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。1.4機械設計制造及自動化的設計原則 機械設計制造是一種新興學科技術，將該種技術應用與現(xiàn)代化生產(chǎn)之中，能夠時間不間斷的進行生產(chǎn)，并在生產(chǎn)中逐漸改變傳統(tǒng)生產(chǎn)的弊端，大大提升生產(chǎn)效率。正是由于機械設計制造自動化生產(chǎn)具有眾多優(yōu)勢，才使得機械設計制造學科發(fā)展備受關注。機械設計制造及其自動化需遵循一定的原則，在工作中保證信息之間的相互轉(zhuǎn)化原則，不僅要注重生產(chǎn)的效率，更應注重生產(chǎn)的質(zhì)量。此外生產(chǎn)也需不斷升級與創(chuàng)新，在自動化體系生產(chǎn)下，運用科技技術來改進自動化設備，促使設備生產(chǎn)更加的節(jié)能與高效，以此來滿足社會發(fā)展日益增長的需求。1.4.1 滿足對機器的功能要求任何

12、一種產(chǎn)品都是為滿足人們的某種需要而開發(fā)的，都必須具有某種主要功能，不同的產(chǎn)品具有不同的主要功能。概而言之，都能對輸入的物質(zhì)、能量和信息（即所謂工業(yè)三大要素）進行某種處理，輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息。因此，機械自動化系統(tǒng)也必須具有對輸入的物質(zhì)、能量和信息進行某種處理，從而輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息的主功能。如圖1-1所示： 物 質(zhì) 能 量 信 息 系統(tǒng)主要功能（變換、傳遞、存儲） 物 質(zhì) 能 量 信 息 工業(yè)三大 要素具有所需特性 控制( 人 ）圖1-1 機械自動化系統(tǒng)功能示意圖如上所述，機械自動化系統(tǒng)是一個綜合的概念，包含了機電一體化技術和機電一體化產(chǎn)品兩個方面的內(nèi)容。作為產(chǎn)品

13、，又包含著設計、制造和特定的功能以滿足使用要求，而功能是由其內(nèi)部有機聯(lián)系的結(jié)構(gòu)所決定的。1.4.2 利用先進技術不斷創(chuàng)新根據(jù)產(chǎn)品或系統(tǒng)的主功能不同，可對產(chǎn)品或系統(tǒng)進行分類：1、以物料搬運、加工為主。輸入物質(zhì)、能量和信息，經(jīng)過加工處理，主要輸出改變了位置和形態(tài)的物質(zhì)系統(tǒng)（或產(chǎn)品）稱為加工機。如各種機床、交通運輸機械、食品加工機械、起重機械、紡織機械、印刷機械、輕工機械等。2、以能量轉(zhuǎn)換為主，輸入能量和信息，輸出不同能量的系統(tǒng)（或產(chǎn)品）稱為動力機，其中輸出機械能的為原動機。如電動機、水輪機、內(nèi)燃機等。3、以信息處理為主，輸入信息和能量。主要輸出某種信息。如數(shù)據(jù)、圖像、文字、聲音等的產(chǎn)品稱為信息機。

14、如各種儀器、儀表、計算機、傳真機以及各種辦公機械等。機械自動化系統(tǒng)除了具備上述必須的主功能外，還應具備其它內(nèi)部功能，即動力功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能?；谏鲜龅墓δ軜?gòu)成原理，既有利于設計或分析各種機械自動化的產(chǎn)品，又有利于開拓思路，便于創(chuàng)造發(fā)明和創(chuàng)新。例如，根據(jù)3種不同的主功能及其不同的輸入，組合起來可形成9大類型的系統(tǒng)產(chǎn)品。如表1-1所示：表1-1 不同主功能及輸入的組合 類型 主要功能輸入輸出組合實例 1變換物質(zhì)材料加工或處理機 2傳遞物質(zhì)交通運輸機 3儲存物質(zhì)自動化倉庫、包裝機 4變換能量動力機械 5傳遞能量機械或流體傳動 6儲存能量機械或流體儲能器 7變換信息電子計算機、儀表

15、8傳遞信息通信系統(tǒng)、傳真機 9儲存信息儲存器、錄像機此外，對于不同主功能的加工機構(gòu)，其運動方式不同，也構(gòu)成不同用途的機械。例如，金屬切削機床是根據(jù)工件與刀具相對運動產(chǎn)生切削作用的原理進行工作的。因此，工件與刀具的運動方式不同，便產(chǎn)生不同用途的機床。所以說機械自動化的發(fā)展空間非常廣闊，需要我們利用先進技術符合科學原理來不斷創(chuàng)新，設計制造出一流的自動化產(chǎn)品。第2章 機械自動化系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應用生產(chǎn)過程中，對各個工藝過程的物理量（或工藝變量）有著一定的控制要求。有些工藝變量直接表現(xiàn)生產(chǎn)過程，對產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量起著決定性的作用。例如，精餾塔的塔頂或塔釜溫度，一般在操作壓力不變的情況下必須保持一定，

16、才能得到合格的產(chǎn)品；加熱爐出口溫度的波動不能超過允許范圍，否則將影響后一工段的效果；化學反應器的反應溫度必須保持平穩(wěn)，才能使效率達到指標。有些工藝變量雖不直接地影響產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，然而保持其平穩(wěn)卻是使生產(chǎn)獲得良好控制的前提。2.1 鍋爐汽包水位控制方面的研究鍋爐汽包是生產(chǎn)蒸汽的設備，幾乎是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設備，保持鍋爐汽包的液位高度在規(guī)定范圍內(nèi)是非常重要的，若水位過低，則會影響產(chǎn)氣量，且鍋爐易燒干而發(fā)生事故；若水位過高，生產(chǎn)蒸汽含水量高，會影響蒸汽質(zhì)量。這些都是危險的，因此對汽包的液位嚴加控制是保證鍋爐正常生產(chǎn)必不可少的措施。2.1.1 單沖量控制系統(tǒng)汽包水位控制手段是控制給水，基于這一原

17、理，可構(gòu)成如圖2-1所示的單沖量控制系統(tǒng)。圖2-1 汽包單沖量控制系統(tǒng)這里的“沖量”一詞是指變量，單沖量即汽包水位。這種控制系統(tǒng)是典型的簡單控制系統(tǒng)。當蒸汽負荷突然大幅度增加時，由于假水位現(xiàn)象，控制器不但不能開大給水閥來增加給水量，以維持鍋爐的物料平衡，而是關小控制閥的開度，減小給水量。等到假水位消失后，由于蒸汽量增加，送水量反而減小，將使水位嚴重下降，波動很厲害，嚴重時汽包水位降到危險程度以至發(fā)生事故。因此對于停留時間短、負荷變動較大的情況，這樣的系統(tǒng)不能適應，水位不能保證。然而對于小型鍋爐，由于水在汽包中的停留時間較長，在蒸汽負荷變化時，假水位的現(xiàn)象并不顯著，配上一些聯(lián)鎖報警裝置，也可以保

18、證安全操作，故采用這種單沖量控制系統(tǒng)尚能滿足生產(chǎn)要求。2.1.2 雙沖量控制系統(tǒng)在汽包水位的控制中，最主要的擾動是蒸汽負荷的變化。如果根據(jù)蒸汽流量來進行校正，不僅可以補償“虛假水位”所引起的誤動作，而且使給水位控制閥的動作十分及時，從而減少水位波動，改善控制品質(zhì)。將蒸汽流量信號引入，就構(gòu)成了雙沖量控制系統(tǒng)，如圖2-2所示。從本質(zhì)上看，雙沖量控制系統(tǒng)是一個前饋（蒸汽流量）控制加單回路反饋控制的復合控制系統(tǒng)。這里的前饋僅為靜態(tài)前饋，若需要考慮兩條通道在動態(tài)上的差異，需引入動態(tài)補償環(huán)節(jié)。圖2-2 汽包雙沖量原理圖及方框圖圖2-2所示的連接方式中，加法器的輸出I是IC1ICC2IFI0 (2-1)式中

19、 IC液位控制器的輸出； IF蒸汽流量變送器（一般經(jīng)開方器）的輸出；I0初始偏置值；C1、C2 加法器系數(shù)。C1的設置一般取1，C2的值應考慮到靜態(tài)前饋補償，可現(xiàn)場湊試，也可經(jīng)理論推導得出。設置I0的目的是使其在正常負荷下，控制器和加法器的輸出都有一個比較適中的數(shù)值。最好在正常負荷下，I0 和C2IF項接近而相互抵消。2.1.3 三沖量控制系統(tǒng)雙沖量控制系統(tǒng)還有兩個弱點：控制閥的工作特性不一定能成為線性特性，這樣要做到靜態(tài)補償就比較困難，同時，對于給水系統(tǒng)的擾動仍不能克服，為此可再將給水流量信號引入，構(gòu)成三沖量控制系統(tǒng)。三沖量控制系統(tǒng)的實施方案較多，如圖2-3所示為其中的典型控制方案之一。 圖

20、2-3 汽包三沖量控制系統(tǒng)從圖2-3可以看出，這是前饋控制與串級控制組成的復合控制系統(tǒng)。其中，汽包水位是主沖量（主變量），蒸汽、給水流量為輔助沖量。在汽包停留時間較短、“虛假水位”嚴重時，需引入蒸汽流量信號的微分作用。這種微分信號應是負微分作用，以避免由于負荷突然增加和減少時，水位偏離設定值過高或過低而造成鍋爐停車。 圖2-4所示為三沖量控制系統(tǒng)的方框圖，加法器的運算關系與雙沖量控制時相同，各系數(shù)設置如下： a 系數(shù)C1通常可取1或稍小于1的數(shù)值； b 若采用氣開閥；C2取正值，C2的值可按物料平衡關系進行計算； c I0的設置和取值仍與雙沖量控制系統(tǒng)相同。 圖2-4 汽包三沖量系統(tǒng)方框圖在三

21、沖量的控制系統(tǒng)中，水位控制器和流量控制器的參數(shù)整定方法與一般串級控制系統(tǒng)相同。在有些裝置中，采用了比較簡單的三沖量控制系統(tǒng)，只用一臺控制器及一臺加法器，加法器可接在控制器之前，如圖2-5(a)所示，也可接在控制器之后，如圖2-5(b)所示。 (a) (b) 圖2-5 汽包三沖量控制系統(tǒng)的簡化接法圖2-5中加法器的正負號是針對采用氣關閥及正作用控制器的情況。圖2-5(a)接法的優(yōu)點是使用儀表最少，只要一臺多通道的控制器即可實現(xiàn)。但如果系數(shù)設置不能確保物料平衡，則當負荷變化時，水位將有余差，圖2-5(b)的接法，水位無余差，但使用儀表較前者多，在投運及系數(shù)設置等方面較前者麻煩一些。2.2 冷卻器控

22、制方案的研究冷卻器的熱載體是冷卻劑，常采用液態(tài)氨等介質(zhì)作為冷卻劑，利用它們在冷卻器內(nèi)蒸發(fā)進吸收工藝物料的大量熱量，使用工藝物料的出口溫度下降來達到生產(chǎn)工藝要求，工業(yè)用冷卻器的一般控制方案有以下幾種。2.2.1 控制冷卻劑的流量 圖2-6 氨冷卻器控制冷卻劑流量的控制方案圖2-6為氨冷卻器控制冷卻劑流量的控制方案，其機理也是通過改變傳熱速率方程中的傳熱面積F來實現(xiàn)的。該方案控制平穩(wěn)，冷量（冷卻劑量）利用充分，且對壓縮機入口壓力無影響。但這種方案控制不夠靈活，另外蒸發(fā)空間不能得到保證，易引起氣氨帶液而損壞壓縮機。為此，可采用圖2-7所示的物料出口溫度與液位的串級控制方案，使用這種方案時，可以限制液

23、位的上限，保證有足夠的蒸發(fā)空間，也可以采用圖2-8所示的選擇性控制方案。 圖2-7 溫度與液位串級控制方案 圖2-8 溫度與液位選擇性控制方案2.2.2 控制氣氨排量如圖2-9所示，為氨冷卻器控制氣氨排量的控制方案，其機理是通過改變傳熱速率方程中的平均溫度來控制工藝物料的出口溫度的，這種方案控制靈敏迅速，但制冷系統(tǒng)必須許可壓縮機入口壓力的波動。另外，冷量的利用不充分。為確保系統(tǒng)的安全運行，還需要設置一個液位控制系統(tǒng)，防止液氨進入氨管路而導致壓縮機損壞。 圖2-9 控制氣氨排量的控制方案根據(jù)以上分析研究可知，自動控制裝置和被控的工藝設備組成了一個沒有人直接參與的自動化控制系統(tǒng)。操作工坐在操作室里

24、，就能觀察到整個裝置的變化。因此，保證生產(chǎn)過程的安全，降低了勞動強度。近二十年來，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的迅速發(fā)展，加劇了對人類生存環(huán)境的污染，因此減小工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染的影響也納入了過程控制的目標范圍。綜上所述，過程自動化控制的主要目標包括以下幾個方面： 1、保證生產(chǎn)過程的安全和平穩(wěn)； 2、達到預期的產(chǎn)量和質(zhì)量； 3、盡可能地減少原材料和能源損耗； 4、把生產(chǎn)對環(huán)境的危害降到最小限度。第3章 機械自動化系統(tǒng)的特點 隨著機械自動化技術的快速發(fā)展，機械自動化產(chǎn)品有逐步取代傳統(tǒng)機電產(chǎn)品的趨勢，與傳統(tǒng)機電產(chǎn)品相比，機械自動化產(chǎn)品具有高的功能水平和附加值，它將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來社會、經(jīng)濟效益。就當前的現(xiàn)狀

25、來看，機械制造自動化技術特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，生產(chǎn)能力較高。即機械制造自動化設備在設計過程中呈現(xiàn)出精度高且系統(tǒng)性強的特點，繼而將其應用于機械產(chǎn)品生產(chǎn)流程中，可透過自動化技術手段操控產(chǎn)品加工過程，最終就此減少相關工作人員工作量，并緩解傳統(tǒng)機械產(chǎn)品生產(chǎn)模式下凸顯出的人工誤差問題，達到最佳的產(chǎn)品加工狀態(tài)，且通過自動化系統(tǒng)中的程序預設提升整體產(chǎn)品加工效率；第二，操作安全。即機械制造自動化技術在應用過程中融合了計算機技術、信息技術、自動化技術等現(xiàn)代化科學技術手段，因而在一定程度上增強了機械設備使用壽命，且通過對現(xiàn)代化電子元件等的應用，穩(wěn)固了機械系統(tǒng)運行環(huán)境；第三，全新的勞動形式。即在機械制造

26、自動化操控環(huán)境下，勞動模式由傳統(tǒng)的體力勞動轉(zhuǎn)向智能化勞動，且逐漸呈現(xiàn)出高技術密集型的機械產(chǎn)品加工特點，為此，當代機械工業(yè)領域在發(fā)展過程中應提高對此問題的重視程度。3.1機械自動化系統(tǒng)的優(yōu)點：3.1.1 生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高 機械自動化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動化控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和較高的產(chǎn)品合格率。同時，由于機械自動化產(chǎn)品實現(xiàn)了工作自動化，所以生產(chǎn)力大大提高。例如：數(shù)控機床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高，生

27、產(chǎn)效率比普通機床提高56倍。柔性制造系統(tǒng)的生產(chǎn)設備利用率可提高1.53.5倍，機床數(shù)量可減少約50%，節(jié)省操作人員約50%，縮短生產(chǎn)周期40%，使加工成本降低50%左右。此外，由于機械自動化工作方式具有可通過調(diào)整軟件來適應需求的良好柔性，特別適合于多品種、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)，是縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、加速更新?lián)Q代的重要途徑。3.1.2 使用安全性和可靠性提高機械自動化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身與設備事故，顯著提高設備的使用安全性，機械自動化產(chǎn)品由于采用電子元器件，減少了機械產(chǎn)品中的可動

28、構(gòu)件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性，故障率降低，壽命得到了延長。3.1.3 調(diào)整和維修方便，使用性能改善 機械自動化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時，可通過改變控制程序來實現(xiàn)工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現(xiàn)場參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機械自動化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中，而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件和零件。對于具有存儲功能的機械自動化物品，可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序，然后根據(jù)不同的工作對象，給定一個代碼信號輸入即可按指定的預定程序進行自動工作。機械自動化產(chǎn)品的自動化檢驗和自動監(jiān)視功能可對工作過程中出現(xiàn)的故障自動采取措施，使工作恢復正常。由于機械自動化產(chǎn)品普遍采用程

29、序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡化，并且方便、簡單。機械自動化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預設的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮，系統(tǒng)可重復實現(xiàn)全部動作。高級的機械自動化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序，實現(xiàn)自動化最優(yōu)化操作。3.1.4 具有復合功能，適用面廣 機械自動化產(chǎn)品跳出機電產(chǎn)品單技術、單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。機械自動化產(chǎn)品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調(diào)節(jié)、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求，應變能力較強。3.1.5 改善勞動條件，有利于自

30、動化生產(chǎn) 機械自動化產(chǎn)品自動化程度高，是知識密集型和技術密集型產(chǎn)品，是將人們從繁重的體力勞動中解放出來的重要途徑，可以加速工廠自動化、辦公自動化、農(nóng)業(yè)自動化、交通自動化甚至是家庭自動化，從而可促進我國四個現(xiàn)代化的實現(xiàn)。3.1.6 節(jié)約能源，減少耗材 節(jié)約一次和二次能源是國家的戰(zhàn)略目標，也是用戶十分關心的問題，機械自動化產(chǎn)品通過采用低能耗驅(qū)動機構(gòu)進行最佳的調(diào)節(jié)控制，以提高設備的能源利用率，可達到明顯的節(jié)能效果。同時，由于多種學科的交叉融合，機械自動化系統(tǒng)的許多功能一方面從機械系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到微電子、計算機系統(tǒng)，另一方面從硬件系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到軟件系統(tǒng)，從而使得機械自動化產(chǎn)品系統(tǒng)朝著輕小型方向發(fā)展，減少了材料消

31、耗。所以，無論是生產(chǎn)部門還是使用單位，機械自動化技術和產(chǎn)品的應用，都會帶來顯著的社會和經(jīng)濟效益。正因為如此，世界各國，首先是日本、美國、歐洲各國都在大力發(fā)展和推動機械自動化技術。3.2當前機械制造自動化技術發(fā)展中存在的問題 我國在機械制造自動化生產(chǎn)過程中突顯出的問題首先體現(xiàn)在，部分機械制造廠在可持續(xù)發(fā)展過程中仍然存在著制造工藝水平滯后的問題，即忽視了對自動化技術等的引進，繼而影響到了自身整體生產(chǎn)效率。同時，與發(fā)達國家相比，我國在納米技術、微激光加工技術等應用領域仍然處在初級階段，從而由此呈現(xiàn)出機械制造工藝較為粗糙的現(xiàn)象，為此，當代機械制造產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中應著重強調(diào)對此問題展開行之有效的處理。其

32、次，基于機械制造領域不斷發(fā)展的背景下，部分制造行業(yè)在實踐運營管理過程中仍然存在著管理制度較為落后的問題，即未實現(xiàn)計算機管理模式的貫穿，最終就此影響到了整體管理成效。再次，就當前的現(xiàn)狀來看，西方國家在制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中開發(fā)了柔性制造系統(tǒng)，例如，自動化數(shù)控機床等，繼而營造了全自動機械產(chǎn)品生產(chǎn)空間。但我國自動化、集成化生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)仍然維持在少數(shù)的應用狀態(tài)下。3.3機械制造自動化技術的未來3.3.1與網(wǎng)絡化融合。 基于網(wǎng)絡化普及的背景下，要求當代機械制造行業(yè)在可持續(xù)發(fā)展過程中為了增強自身競爭實力，應注重在機電設備一體化操控過程中，實現(xiàn)機械制造自動化技術與網(wǎng)絡技術間的相互融合，由此來營造良好的機械設備監(jiān)視

33、環(huán)境，并以遠程操控形式對機械制造整個流程進行管理，且及時發(fā)現(xiàn)機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程中凸顯出的相應問題，對其進行實時解決。同時，網(wǎng)絡信息化監(jiān)控系統(tǒng)的引進，有助于傳統(tǒng)機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程中突顯出的人工作業(yè)量大且存在人工誤差的問題，并實現(xiàn)對機械制造生產(chǎn)線情況的嚴格把控，達到最佳的生產(chǎn)狀態(tài)。此外，基于機械制造自動化技術與網(wǎng)絡化相互融合的背景下，在機械制造流程操控過程中亦應注重將網(wǎng)絡、聲像、通訊技術融于一體，繼而便于相關工作人員在對機械產(chǎn)品生產(chǎn)流程進行操控過程中可通過網(wǎng)絡平臺編輯圖像信息，并以信息處理形式實時掌控機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程中設備運行參數(shù)變化狀況，最終由此達到高效率產(chǎn)品生產(chǎn)效果。3.3.2以智能化為依托。 以

34、智能化為依托亦是機械制造自動化技術未來發(fā)展趨勢之一，其要求當代機械制造企業(yè)在可持續(xù)發(fā)展過程中為了穩(wěn)固自身在市場競爭中的地位，應注重結(jié)合自身實際發(fā)展情況確定自動化產(chǎn)品生產(chǎn)目標，同時將智能化技術貫穿于機械產(chǎn)品生產(chǎn)流程中，即通過心理學、運籌學打造人工智能模擬環(huán)境、自動編程等產(chǎn)品生產(chǎn)空間，提升整體產(chǎn)品生產(chǎn)效率，并改善傳統(tǒng)腦力勞動中凸顯出的相應問題。同時，在智能手段應用過程中為了提升操作界面的便捷性，相關技術人員在對數(shù)控智能化系統(tǒng)進行設計過程中應注重制定統(tǒng)一的用戶操作界面，同時確保操作界面以圖形為主，并完善窗口中工具欄、菜單等功能，由此滿足機械制造智能化操作需求。此外，基于以智能化為依托的基礎上，亦應注

35、重將可視化技術貫穿于智能化操作平臺中，即將原有的文字信息以直觀的圖像或動畫形式進行傳播，由此縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，達到最佳的生產(chǎn)狀態(tài)。另外，智能化技術的貫穿亦要求制造行業(yè)應注重利用虛擬技術對機械生產(chǎn)過程進行仿真模擬，由此實現(xiàn)預防措施的制定。從以上的分析中即可看出，智能化技術手段的應用關系著機械制造效率，因而應強化對其的有效落實。3.3.3呈現(xiàn)以人為本。 隨著當代社會的不斷發(fā)展，人們逐漸提高了對綠色生產(chǎn)理念的重視，因而在此基礎上，為了達到良好的機械產(chǎn)品生產(chǎn)狀態(tài)，要求當代機械制造產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中應注重將綠色經(jīng)濟設定為自身主要發(fā)展內(nèi)容，且注重從產(chǎn)品設計、產(chǎn)品包裝、產(chǎn)品銷售等層面入手引進綠色生產(chǎn)材料，最終

36、就此將機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所引發(fā)的生態(tài)環(huán)境破壞問題降至最低。同時，當代機械制造產(chǎn)業(yè)在實際生產(chǎn)過程中亦應注重擴大產(chǎn)品回收力度，由此來為人們營造一個良好的生活空間，并實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。此外，在機械制造產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展過程中為了彰顯以人為本生產(chǎn)理念，要求機械產(chǎn)業(yè)亦應注重將以人為本思想貫穿于單元化生產(chǎn)系統(tǒng)設計流程中，由此打造少人管理的生產(chǎn)運營氛圍，營造良好的機械產(chǎn)品生產(chǎn)空間。同時，機械制造產(chǎn)業(yè)在實踐產(chǎn)品生產(chǎn)過程中應注重優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，且通過自動化技術的引進，擴大節(jié)能減排措施的落實，由此達到最佳的生產(chǎn)狀態(tài)。第4章 機械自動化的發(fā)展趨勢 我國從20世紀80年代初才開始這方面的工作研究和應用，研究機構(gòu)及一些大中

37、型企業(yè)對這一技術的發(fā)展及應用做了大量的工作，并取得了一定的成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。任何一門科學都是由基礎理論、技術和工程系統(tǒng)組成的完善體系。機械自動化在技術和工程系統(tǒng)方面已有很大的發(fā)展，但基礎理論方面尚在發(fā)展中，還很不完備，所以今后的發(fā)展方向是：4.1 機電一體化機電一體化是機械設計制造及自動化的發(fā)展主流趨勢之一，且目前機電一體化已經(jīng)被廣泛應用在工業(yè)生產(chǎn)中。機電一體化主要是指在機械設計制造的基礎上，結(jié)合機電一體化技術以及電子設備，形成一個能夠又電子控制機械設計制造，且具有智能化、自動化的系統(tǒng)。如高效率的水泥液壓磚機配置，就能夠?qū)崿F(xiàn)磚機設備的機電一體化。該水泥液壓磚機采用芯模

38、和壓頭同時振動強力成型，砌塊密實度好，電機驅(qū)動，脫模機械裝置電力提升。該設備在正常工作時壓力可在規(guī)定的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，由于安置在該設備操作平臺中間，從而使得該機有兩個操作平臺，兩面同時生產(chǎn)水泥磚，動力機構(gòu)在電氣裝置的控制下，通過泵和油缸及各種液壓閥實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動作的循環(huán)具有操作簡便、靈活、使用安全可靠等優(yōu)勢。4.2 智能化 智能化是各行業(yè)發(fā)展的主流趨勢，因而受到人們的關注。所謂智能化就是用信息系統(tǒng)代替人為操作，而人們可以在操作智能機的背景下，提高生產(chǎn)效率。同時，智能化還能夠降低工作人員的工作強度。另外，智能化系統(tǒng)在實際的生產(chǎn)過程中，還能夠進行實時數(shù)據(jù)分析、研究，并制

39、定出相應的整改策略進行自動調(diào)整，顯然這種自動化方式要比工作人員的反應速度要更加敏捷。“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，其主要目的就是以智能制造為主攻方向，大力推進信息技術與制造技術深度融合，加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。例如某機械制造企業(yè)的智能化車間，就是在下料、機加工、焊接、涂裝等生產(chǎn)環(huán)節(jié)運用了大量先進的智能化生產(chǎn)技術、高精尖數(shù)控設備，著力打造出鈑金數(shù)控生產(chǎn)線、型材數(shù)控下料生產(chǎn)線、機加工數(shù)控生產(chǎn)線、焊接自動化生產(chǎn)線、涂裝作業(yè)生產(chǎn)線、特種工序加工生產(chǎn)線。從上述例子中就能夠看出智能化能有效節(jié)省人力，降低企業(yè)生產(chǎn)投入成本。更重要的智能化能夠?qū)崿F(xiàn)每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的無縫對接，從而提高生產(chǎn)效率?？傊?，通過智

40、能化技術不僅能使生產(chǎn)產(chǎn)品更加精密、優(yōu)良，還能有效提升工作效率，從而提高企業(yè)的核心競爭力，最終推進我國機械制造業(yè)的發(fā)展。4.3 模塊化 機械設計制造及自動化的發(fā)展主要是依托模塊化的發(fā)展，而且模塊化也比較符合機械設計制造行業(yè)的發(fā)展趨勢。由于機械設計制造產(chǎn)品的種類繁多，為了能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，就應該單元接口的設計。而模塊化就是在這種背景下產(chǎn)生，主要是實現(xiàn)多類型與自動化產(chǎn)品的對接。機械設計制造的單元接口分為：機械接口、電氣接口、環(huán)境接口、動力接口四個部分，使接口單位標準化能夠有效推動我國機械設計制造行業(yè)的發(fā)展。如模塊化生產(chǎn)汽車，通過模塊化增加不同車型之間的通用性，從實現(xiàn)不同車型的汽車量產(chǎn)。而且另外一個最

41、大的好處就是能夠降低生產(chǎn)、設計成本以及降低汽車開發(fā)難度。這樣不僅能提高企業(yè)的市場占有率，還能大幅度增加企業(yè)的生產(chǎn)效率，從而促進我國經(jīng)濟的發(fā)展。另外，為了提高模塊化的使用效率，設計人員應該嚴格把控模塊的獨立性和完整性。這也就意味著工作人員從實際的產(chǎn)品需求出發(fā)，合理劃分模塊標準，并保證每個模塊都可以進行更換。這樣還能有效提高維修效率?？傊瑸榱舜龠M機械設計制造行業(yè)的快速發(fā)展，相關企業(yè)應該結(jié)合自動化、模塊化、智能化等多種先進技術，創(chuàng)新機械設計制造及自動化技術，從而推動我國經(jīng)濟的發(fā)展。4.4 微型化微型化興起于20世紀80年代末，指的是機械自動化向微觀領域發(fā)展的趨勢。國外將其稱為微電子機械系統(tǒng)，或微機

42、械自動化系統(tǒng)，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機械自動化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機械自動化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息、等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機械自動化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術，微機械自動化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。4.5 網(wǎng)絡化20世紀90年代，計算機技術的突出成就是網(wǎng)絡技術。網(wǎng)絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們?nèi)粘Ｉ顜砹司薮蟮淖兏?。各種網(wǎng)絡將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一體，企業(yè)間的競爭也趨于全球化。機械自動化的新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨道，質(zhì)量可靠，很快會暢銷全球。由于網(wǎng)絡化的

43、普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)測技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機械自動化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術使家用電器網(wǎng)絡化已成大勢。利用家庭網(wǎng)絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)，使人們在家里充分享受各種高技術帶來的便利和快樂。因此，機械自動化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。4.6綠色化工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大的變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染，于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢，綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)

44、環(huán)境無害或危害及少，資源利用率最高。設計綠色的機械自動化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機械自動化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染環(huán)境，報廢后能回收利用。第5章 結(jié)論因為現(xiàn)代機械自動化在設計和制造上具有多功能、高質(zhì)量、高可靠性，低能耗的意義所以機械的設計、制造、都是圍繞著機械自動化來進行的。機械自動化技術所面臨的共性關健技術是傳感檢測技術、信息處理技術、伺服驅(qū)動技術、自動化控制技術、接口技術、精密機械技術及系統(tǒng)總體技術等。所以說，機械自動化系統(tǒng)就是機電一體化系統(tǒng)，機電一體化的發(fā)展就是機械自動化的發(fā)展，所以廣大設計人員應清醒的認識到機械設計制造只有向機械自動化設計制造方向發(fā)展，才是機械工業(yè)發(fā)展的唯一出

45、路。所以設計人員不能只熱衷于技術引進，不能僅僅安心于作為新技術的傳播者，而應該作為新技術產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng)造者，為機電一體化技術發(fā)展開辟廣闊的天地。本文首先介紹了機械設計自動化的產(chǎn)生及其設計原則，即要滿足對機器的功能要求和利用先進技術不斷創(chuàng)新。機械自動化系統(tǒng)的優(yōu)點包括能提高生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量、提高使用安全性和可靠性、調(diào)整和維修方便，使用性能改善、具有復合功能，適用面廣、改善勞動條件，有利于自動化生產(chǎn)、節(jié)約能源，減少耗材。最后介紹了機械自動化的發(fā)展趨勢。參考文獻1 劉武發(fā)，劉德平.機電一體化設計基礎.北京化學工業(yè)出版社. 2007.52 楊世明 騰獻銀 趙鎮(zhèn)宏 段巍機械設計 電子工業(yè)出版社出版2007.

46、33 張建民等. 機電一體化系統(tǒng)設計。北京:高等教育出版社，2001.4 趙松年，張奇鵬. 機電一體化機械系統(tǒng)設計.北京：機械工業(yè)出版社，1996.5 齊衛(wèi)紅 林春麗 王永紅過程控制系統(tǒng) 北京 電子工業(yè)出版社出版2007.56 劉巨良. 過程控制儀表.北京：化學工業(yè)出版社，1998.7 溫希東. 自動控制原理及其應用. 西安：西安電子科技大學出版社，2004.8 王樹青. 工業(yè)過程控制工程，北京：化學工業(yè)出版社，2003.9 陸德民. 石油化工自動化控制設計手冊. 北京：化學工業(yè)出版社，2000.10 孫虎章. 自動化控制原理. 北京：中央廣播電視大學出版社，1994.11 蔣慰孫. 過程控制工程. 北京：化學工業(yè)出版社. 1999.