畢業(yè)設(shè)計論文機(jī)械設(shè)計制造及其自動化發(fā)展方向的研究

1、<p><b>　　中央廣播電視大學(xué)</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計論文</b></p><p>　　題目 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化發(fā)展方向的研究 </p><p>　　姓　　名： 　 　　</p><p>　　學(xué) 號： 　

2、 　</p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化　</p><p>　　層 次： 　本　科　　 　 </p><p>　　年 級： 　　　　 </p><p>　　學(xué) 校： </p>

3、<p>　　完成時間： </p><p>　　機(jī)械設(shè)計制造及其自動化方向 </p><p>　　機(jī)械設(shè)計制造及其自動化發(fā)展方向的研究 </p><p>　　【摘 要】　　 隨著機(jī)械制造及其自動化的發(fā)展，其內(nèi)容不斷被豐富和充實。機(jī)械設(shè)計制造及其自動化是綜合利用了多種技術(shù)，從而系統(tǒng)的在多功能

4、、高質(zhì)量、高可靠性和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(shù)。這些技術(shù)既包含機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)等系統(tǒng)上的技術(shù)，也包含一些輔助支持技術(shù)，比如轉(zhuǎn)換技術(shù)、軟件編程技術(shù)等。本文對機(jī)械設(shè)計制造自動化技術(shù)的技術(shù)特點和發(fā)展方向進(jìn)行了分析和討論。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】設(shè)計制造；自動化；發(fā)展；方向； 產(chǎn)品；</p><p><b>　　目

5、錄</b></p><p>　　第一章 前言 ------------------------------------------------------------------------- --6 </p><p>　　1.機(jī)械自動化的產(chǎn)生和定義  --------------------------------------

6、------ ----6</p><p>　　2.機(jī)械制造自動化的內(nèi)涵------------------------------------------------ -----7 </p><p>　　3.機(jī)械自動化在我國的特點及作用----------------------------------------8</p><p>　　第二章 分析機(jī)械設(shè)

7、計制造及自動化的設(shè)計理念 --------------------- - ---9 </p><p>　　1.根據(jù)機(jī)器的功能要求開發(fā)  ------------------------------------------------9 </p><p>　　2.利用先進(jìn)技術(shù)不斷創(chuàng)新  ------------------

8、---------------- ----------------9</p><p>　　第三章 機(jī)械自動化在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用---------------------------------10</p><p>　　1.鍋爐汽包水位控制方面的研究------------------------------------------11</p><p>　　1.1單

9、沖量控制系統(tǒng)-----------------------------------------------------------11</p><p>　　1.2 雙沖量控制系統(tǒng)----------------------------------------------------------12</p><p>　　1.3 三沖量控制系統(tǒng)-------------------------

10、----------------------------13</p><p>　　2．冷卻器控制方案的研究--------------------------------------------16</p><p>　　2.1控制冷卻劑的流量-------------------------------------------------- 16</p><p>　

11、　2.2 控制氣氨的排量-----------------------------------------------------17</p><p>　　第四章 現(xiàn)代機(jī)械自動化系統(tǒng)的優(yōu)點與效益   -----------------------------19</p><p>　　1. 工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量的雙重提高 ------

12、---------------------- --------19</p><p>　　2. 使用安全性和可靠性提高 ----------------------------------------------20</p><p>　　3.調(diào)整和維修方便，使用性能改善--------------------------------------20</p&

13、gt;<p>　　4.多功能，便于使用------------------------------------------------------- --21 </p><p>　　5. 解放人力勞動，有利于現(xiàn)代化生產(chǎn)------------------------------ --21</p><p>　　6.節(jié)約能源，減少耗材-------------

14、------------------------------------ ---22</p><p>　　第五章 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)----------------------------------------------------22</p><p>　　1.自動化技術(shù)發(fā)展趨勢---------------------------------------------------22&l

15、t;/p><p>　　2.性能發(fā)展方向-------------------------------------------------------------23</p><p>　　2.1高速高精度高效化---------------------------------------------------23</p><p>　　2.1.2柔性化----------

16、-------------------------------------------------------23</p><p>　　2.1.3工藝復(fù)合性和多軸化---------------------------------------------23</p><p>　　2.1.4實時智能化----------------------------------------------

17、------------24</p><p>　　2.2功能發(fā)展方向---------------------------------------------------------24</p><p>　　2.2.1用戶界面圖形化---------------------------------------------------24</p><p>　　2.2.

18、2科學(xué)計算可視化----------------------------------------------------25</p><p>　　2.2.3插補和補償方式多樣化------------------------------------------25</p><p>　　2.2.4內(nèi)裝高性能PLC----------------------------------------

19、-------------25</p><p>　　2.2.5多媒體技術(shù)應(yīng)用----------------------------------------------------26</p><p>　　2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展------------------------------------------------------26</p><p>　　2.3.

20、1集成化-----------------------------------------------------------------26</p><p>　　2.3.2模塊化-----------------------------------------------------------------26</p><p>　　2.3.3網(wǎng)絡(luò)化--------------------

21、---------------------------------------------27</p><p>　　2.4.環(huán)保方向的發(fā)展-------------------------------------------------------27</p><p>　　3.我國機(jī)械自動化發(fā)展之路探索--------------------------------------27-<

22、;/p><p>　　3.1結(jié)合生產(chǎn)實際發(fā)展機(jī)械自動化技術(shù)-----------------------------27</p><p>　　3.2發(fā)展投資少、見效快的低成本自動化技術(shù)-------------------28</p><p>　　3.3注重配套發(fā)展機(jī)械自動化技術(shù)---------------------------------------29</p

23、><p>　　第六章 結(jié)論  -------------------------------------------------------------------------30 </p><p>　　參考文獻(xiàn) ---------------------------- --------------------------------

24、-----------------31</p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p>　　1、機(jī)械自動化的產(chǎn)生和定義 　　機(jī)械自動化早在1971年在長期機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)計雜志的增刊出版，后來隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。美國機(jī)械工程師學(xué)會于1984年在現(xiàn)代機(jī)械定義為：“協(xié)調(diào)和控制，在計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)中完成的機(jī)械，包括機(jī)械

25、力，運動和能量流的動態(tài)任務(wù)和（或）機(jī)電元件之間的相互作用。這與機(jī)電一體化系統(tǒng)極為相似，都屬于現(xiàn)代機(jī)械操作系統(tǒng)的范疇。通過對國際上先機(jī)制造技術(shù)的認(rèn)識，機(jī)械制造技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為一個對精密度要求極高的一項任務(wù)，已經(jīng)開始由電子操控和計算機(jī)系統(tǒng)代替了人力勞動和系統(tǒng)掌控，在產(chǎn)品生產(chǎn)的整個過程中，機(jī)器慢慢取代了人的位置，并占有越來越大的比例，只需要少量的人對開關(guān)和必要措施加以監(jiān)控即可。 　　機(jī)械設(shè)計制造及其自動化是機(jī)械行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，結(jié)

26、合機(jī)器設(shè)備與電子技術(shù)，產(chǎn)品的開發(fā)正在逐步的得到完善，新興的交叉學(xué)科技術(shù)在機(jī)械自動化的機(jī)械行業(yè)中包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，功能結(jié)構(gòu)和成分，生產(chǎn)方法和管理系統(tǒng)，工業(yè)生產(chǎn)等等多個方面，機(jī)械設(shè)備和機(jī)械技術(shù)的開發(fā)已經(jīng)成為機(jī)械制造技術(shù)的重點。 　　機(jī)械制造與其自動化技術(shù)在早年間已經(jīng)成為了我國新興的學(xué)科，在近年來也得到了明顯的發(fā)展，每一個設(shè)計人員都希望</p><p>　　2、機(jī)械制造自動化的內(nèi)涵</p><

27、;p>　　目前，我們所談的“自動化”一詞已經(jīng)從自動控制、自動調(diào)節(jié)、自動補償、自動識別等發(fā)展到自我學(xué)習(xí)、自我組織、自我維護(hù)和自我修復(fù)等更高程度的自動化。自動化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，使得機(jī)械制造自動化的內(nèi)涵又有了新的發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　　第一、從形式方面來講，機(jī)械制造自動化主要表現(xiàn)在代替人的體力勞動，繁重的體力勞動不再有人去付出，二是通過自動化的機(jī)械去完成；采用智能技術(shù)實行

28、自動化處理，可以根據(jù)指令或者模擬人工智能等來完成簡單的自行操作和處理，工作人員、機(jī)械以及自動化儀器之間成為一個系統(tǒng)，這個系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)調(diào)的運作和控制，并不斷地得以優(yōu)化。</p><p>　　第二、從涉及面來講，機(jī)械制造自動化技術(shù)不但涉及到具體加工制造過程，還涉及到產(chǎn)品的整個生命周期。機(jī)械制造自動化技術(shù)貫穿于整個機(jī)械制造過程的始終，能夠最大限度地降低人力、物力和財力的消耗，并能最大限度地提高生產(chǎn)效率，能夠為企業(yè)創(chuàng)造

29、更高的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　第三、從功能方面講，機(jī)械制造自動化不僅僅表現(xiàn)在代替人的體力勞動和腦力勞動，此外，機(jī)械制造自動化技術(shù)還表現(xiàn)出諸多的優(yōu)點：第一，機(jī)械制造自動化技術(shù)能夠極大地提高生產(chǎn)效率，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，為產(chǎn)品搶占市場提供了時間保證；第二，機(jī)械制造自動化技術(shù)能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)和規(guī)格統(tǒng)一，符合現(xiàn)代社會標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)模式，具有良好的發(fā)展前景；第三，機(jī)械制造自動化技術(shù)能夠提高生產(chǎn)效率，減少勞動力的消耗和

30、使用，從而幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；第四，機(jī)械制造自動化技術(shù)采用的是標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，能夠減少和降低生產(chǎn)過程中由于人的不確定性因數(shù)所導(dǎo)致的原料消耗，減少廢棄物的產(chǎn)生，有利于國家倡導(dǎo)節(jié)能減排目標(biāo)的實現(xiàn)。</p><p>　　3、機(jī)械自動化在我國的特點及作用</p><p>　　機(jī)械自動化的特點很多：第一機(jī)械自動化是面向21世紀(jì)的技術(shù),是具有明確的范疇的新的技術(shù)領(lǐng)域；第二機(jī)械自動化技

31、術(shù)是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)，可以提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；第三機(jī)械自動化技術(shù)是面向全球競爭的技術(shù)，同時是駕馭生產(chǎn)過程的系統(tǒng)工程,是市場競爭核心時間、質(zhì)量和成本三要素的統(tǒng)一。</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械自動化的作用很大：第一機(jī)械自動化的應(yīng)用，可以提高生產(chǎn)過程的安全性；第二機(jī)械自動化可以提高生產(chǎn)效率；第三機(jī)械自動化可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量；第四機(jī)械自動化可以減少生產(chǎn)過程的原材料和能源損耗。</p&g

32、t;<p>　　很多方面機(jī)械自動化的特點與作用相輔相成，在工業(yè)中起到很大的作用,并且我國處于機(jī)械自動化的初期，需要循序漸進(jìn)，不斷努力，創(chuàng)造條件，向自動化的高級理想階段邁進(jìn)。</p><p>　　第二章、分析機(jī)械設(shè)計制造及自動化的設(shè)計理念 1、根據(jù)機(jī)器的功能要求開發(fā) 　　不同產(chǎn)品對機(jī)械設(shè)備的要求也不一樣，如今倡導(dǎo)小批量的生產(chǎn)就是根據(jù)客戶的不同需要生產(chǎn)不同規(guī)模的產(chǎn)品，產(chǎn)品之間的功

33、能差異，造成了對機(jī)器功能更大的考驗。對于機(jī)械制造與自動化的設(shè)計中，必須根據(jù)機(jī)器本身的功能，通過計算機(jī)操作使用，使機(jī)器可以靈活的被使用。 　　機(jī)械自動化系統(tǒng)是一個綜合概念，包括機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)電一體化產(chǎn)品的各個方面。作為一個產(chǎn)品，也包含了設(shè)計，制造和特定的功能，以滿足要求，和其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有機(jī)聯(lián)系的。 2、利用先進(jìn)技術(shù)不斷創(chuàng)新 　　不同產(chǎn)品的功能和系統(tǒng)都不一樣，據(jù)此可以將產(chǎn)品分類，投入市場以后，對每一類

34、產(chǎn)品的銷售使用情況作市場調(diào)差，分析出據(jù)唄什么功能的產(chǎn)品被大多數(shù)人接受，然后分析原因，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)著力成產(chǎn)開發(fā)，通過對產(chǎn)品原料的處理，加工，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和外形。先進(jìn)科技的投入，大大增加了機(jī)械設(shè)備的功能，可以對數(shù)據(jù)，圖像，文字，聲音等進(jìn)行識別分析，并作出相應(yīng)的處理措施。除了這些主要功能的機(jī)械自動化系統(tǒng)中，應(yīng)該還可以指定其他設(shè)備的內(nèi)部功能，那就是，冪函數(shù)，檢測，控制功能，結(jié)構(gòu)功能。 　　綜述以上</p>&l

35、t;p>　　第三章 機(jī)械自動化系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用</p><p>　　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，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(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度必須保持平穩(wěn)，才能使效率達(dá)到

36、指標(biāo)。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。</p><p>　　1． 鍋爐汽包水位控制方面的研究 </p><p>　　鍋爐汽包是生產(chǎn)蒸汽的設(shè)備，幾乎是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)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

37、。這些都是危險的，因此對汽包的液位嚴(yán)加控制是保證鍋爐正常生產(chǎn)必不可少的措施，</p><p>　　1.1單沖量控制系統(tǒng)</p><p>　　汽包水位控制手段是控制給水，基于這一原理，可構(gòu)成如圖3-1所示的單沖量控制系統(tǒng)。</p><p>　　圖3-1 汽包單沖量控制系統(tǒng)</p><p>　　這里的“沖量”一詞是指變量，單沖量即汽包水位。這種

38、控制系統(tǒng)</p><p>　　典行的簡單控制系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽負(fù)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(guān)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(yán)重下降，波動很歷害，嚴(yán)重時氣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(fù)荷變動較大的情況，這樣的系統(tǒng)不能適應(yīng)，水位不能保證。然而對于小型鍋爐，由于水在汽包中的

39、停留時間較長，在蒸汽負(fù)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。</p><p>　　1.2雙沖量控制系統(tǒng) </p><p>　　在汽包水位的控制中，最主要的擾動是蒸汽負(fù)荷的變化。如果根據(jù)蒸汽流量來進(jìn)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)。

40、將蒸汽流量信號引入，就購入了雙沖量控制系統(tǒng)，如圖3-2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(fù)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)。</p><p>　　圖3-2 汽包雙沖量原理圖及方框圖</p><p>　　圖3-2所示的連接方式中，加法器的輸出I是</p><p>　　I

41、＝C1IC±C2IF±I0</p><p>　　式中 IC——液位控制器的輸出；</p><p>　　IF——蒸汽流量變送器（一般經(jīng)開方器）的輸出；</p><p><b>　　I0——初始偏置值</b></p><p>　　C1、C2 ——加法器系數(shù)。C1的設(shè)置一般取1，C2的值應(yīng)考慮到靜態(tài)前饋補償

42、，可現(xiàn)場湊試，也可經(jīng)理論推導(dǎo)得出。</p><p>　　設(shè)置I0的目的是使其在正常負(fù)荷下，控制器和加法器的的輸出都有一個比較適中的數(shù)值。最好在正常負(fù)荷下，I0 和 C2IF項接近而相互抵消。</p><p>　　1.3三沖量控制系統(tǒng)</p><p>　　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)

43、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)。</p><p>　　三沖量控制系統(tǒng)的實施方案較多，如圖3-3所示為其中的典型控制方案之一。</p><p>　　圖3-3 汽包三沖量控制系統(tǒng)</p><p>　　從該圖可以看出，這是前饋控制與串級控制組成的復(fù)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

44、、“虛假水位”嚴(yán)重時，需引入蒸汽流量信號的微分作用。這種微分信號應(yīng)是負(fù)微分作用，以避免由于負(fù)荷突然增加和減少時，水位偏離設(shè)定值過高或過低而造成鍋爐停車。</p><p>　　如圖3-4所示，為三沖量控制系統(tǒng)的方框圖，加法器的運算關(guān)系與雙沖量控制時相同，各系數(shù)設(shè)置如下：</p><p>　　a 系數(shù)C1通?？扇?或稍小于1的數(shù)值；</p><p>　　b 若采用氣開閥

45、；C2取正值，C2的值可按物料平衡關(guān)系進(jìn)行計算；</p><p>　　c I0的設(shè)置和取值仍與雙沖量控制系統(tǒng)相同。</p><p>　　圖3-4 汽包三沖量系統(tǒng)方框圖</p><p>　　在三沖量的控制系統(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

46、前，如圖3-5（a）所示：也可接在控制器之后，如圖3-5(b)所示：</p><p>　　（a） (b)</p><p>　　圖3-5 汽包三沖量控制系統(tǒng)的簡化接法</p><p>　　圖中加法器的正負(fù)號是針對采用氣關(guān)閥及正作用控制器的情況。圖3-5（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

47、如果系數(shù)設(shè)置不能確保物料平衡，則當(dāng)負(fù)荷變化時，水位將有余差，圖3-5(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(shè)置等方面較前者麻煩一些。</p><p>　　2. 冷卻器控制方案的研究</p><p>　　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(jìn)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(dá)到生產(chǎn)工藝要求，工業(yè)用冷卻器的一般控制

48、方案有以下幾種。</p><p>　　2.1 控制冷卻劑的流量</p><p><b>　　如圖3-6所示：</b></p><p>　　圖3-6 氨冷卻器控制冷卻劑流量的控制方案</p><p>　　為氨冷卻器控制冷卻劑流量的控制方案，其機(jī)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

49、量）利用充分，且對壓縮機(jī)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(jī)。為此，可采用圖3-7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，可以限制液位的上限，保證有足夠的蒸發(fā)空間。也可以采用圖3-8所示的選擇性控制方案。</p><p>　　圖3-7 溫度與液位串級控制方案 圖3-8 溫度與液位選擇性控制方案</p><p>　　2

50、.2 控制氣氨排量</p><p>　　如圖3-9所示，為氨冷卻器控制氣氨排量的控制方案，其機(jī)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(jī)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(shè)置一個液位控制系統(tǒng)，防止液氨進(jìn)入氨管路而導(dǎo)致壓縮機(jī)損壞。</p><p>　　圖3-9 控制氣氨排量的控制方案&l

51、t;/p><p>　　根據(jù)以上分析研究可知：自動控制裝置和被控的工藝設(shè)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，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。</p><p>　　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(biāo)范圍。</p><p>　　

52、綜上所述，過程自動化控制的主要目標(biāo)包括以下幾個方面：</p><p>　　1、保證生產(chǎn)過程的安全和平穩(wěn)；</p><p>　　2、達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)量和質(zhì)量；</p><p>　　3、盡可能地減少原材料和能源損耗；</p><p>　　4、把生產(chǎn)對環(huán)境的危害降到最小限度。</p><p>　　第四章、現(xiàn)代機(jī)械自動化系統(tǒng)的優(yōu)點

53、與效益 　　高新技術(shù)行業(yè)的快速發(fā)展，帶動了機(jī)械自動化技術(shù)的革新，傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品已經(jīng)很難滿足人們的需求，如今的產(chǎn)品正向著體積小，功能多的方向發(fā)展，越來越要求產(chǎn)品的集成水平，新的機(jī)械產(chǎn)品取代傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品是機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，哪種產(chǎn)品可以更好的滿足人們需求就可以在強大的市場競爭中存留下來?，F(xiàn)在很多企業(yè)針對產(chǎn)品的生產(chǎn)開發(fā)都很注重產(chǎn)品的擁有高水平的功能性和附加值，這樣可以使產(chǎn)品在市場中更加具有競爭力。產(chǎn)品的推新除舊不僅給機(jī)械

54、制造業(yè)帶來了新的動力，也推動了全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。下面我們簡單分析一下現(xiàn)代機(jī)械自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢： 1、工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量的雙重提高 　　現(xiàn)代機(jī)械自動化技術(shù)具備自動控制和自動修復(fù)能力，對生產(chǎn)產(chǎn)品的控制要求更加精確，檢測更加靈敏，在生產(chǎn)過程中對產(chǎn)品的精確度要求更加仔細(xì)，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。機(jī)械自動化技術(shù)同時也大大提高了工作的效率，有機(jī)器代替人力勞動，對操作的控制更加簡單，通過計算機(jī)技術(shù)可以實現(xiàn)機(jī)械統(tǒng)一操作，只需要在操作

55、室對每個機(jī)器的正常運作進(jìn)行監(jiān)控，調(diào)整，保證機(jī)器的正常運作?，F(xiàn)代機(jī)械自動化技術(shù)的使用大大提高了產(chǎn)品的合格率和機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)</p><p>　　3、調(diào)整和維修方便，使用性能改善 　　機(jī)械自動化產(chǎn)品的安裝和調(diào)試，通過變更控制程序，實現(xiàn)工作方式的改變，以適應(yīng)不同用戶的需求的目標(biāo)以及不斷變化的現(xiàn)場參數(shù)。這些控制程序可以通過各種方式輸入到控制系統(tǒng)中的機(jī)械自動化產(chǎn)品，而不需要改變?nèi)魏萎a(chǎn)品中的元件和零件。對于機(jī)械自動

56、化的存儲功能的主要產(chǎn)物，可以預(yù)先存儲在一些不同配套的程序執(zhí)行，并針對不同的對象，然后根據(jù)給定的代碼信號輸入到指定的程序中工作。機(jī)械自動化產(chǎn)品的自動檢測和自動監(jiān)測功能可以在出現(xiàn)故障后自動采取措施，保證在其穩(wěn)定工作過程并解決故障使工作恢復(fù)正常。由于機(jī)械自動化產(chǎn)品，通常使用程序來控制和數(shù)字顯示，操作按鈕的數(shù)目和處理顯著減少，使得操作大大簡化和方便。機(jī)械自動化產(chǎn)品的工作過程中，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序逐步由電子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以重復(fù)，以實現(xiàn)所有的行

57、動命令。高級機(jī)械自動化產(chǎn)品，通過數(shù)學(xué)模型，以及外界對被控對象的參數(shù)變化隨機(jī)找到自己的最佳工作程序，自動優(yōu)化操作。 4、多功能，便于使用 　　機(jī)械自動化產(chǎn)品融合了機(jī)械制造和電氣生產(chǎn)的技術(shù)，同時具備兩項功能，避免了產(chǎn)品功能的單一性，雙效合一的先進(jìn)產(chǎn)品不僅自動化程度高，而且便于使用。機(jī)械自動化產(chǎn)</p><p>　　第五章、現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)</p><p>　　1.自動化

58、技術(shù)發(fā)展趨勢</p><p>　　在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機(jī)、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。當(dāng)前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機(jī)、多

59、媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD／CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體。機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。</p><p><b>　　2.性能發(fā)展方向</b></p><p>　　2.1高速高精度高效化。</p>&l

60、t;p>　　速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機(jī)床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。</p><p><b>　　2.1.2柔性化</b></p><p>　　包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化

61、設(shè)計，功能覆蓋面大。可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群拉系統(tǒng)的柔性。同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。</p><p>　　2.1.3工藝復(fù)合性和多軸化。</p><p>　　以減少工序、輔助時間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機(jī)床上一次裝夾后，通過自動換

62、刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。</p><p>　　2.1.4實時智能化。</p><p>　　早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實時響應(yīng)的、更現(xiàn)實的領(lǐng)域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行

63、為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展。由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領(lǐng)域。</p><p>　　未來的機(jī)械自動化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)械自動化的人格化有兩層含義。一層是機(jī)械自動化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機(jī)械自動化的智能、情感、、人性顯得越來越重要，特別是對家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化，另一層是模仿生物機(jī)理、研制各種機(jī)械自動化產(chǎn)品，事實上，許多機(jī)械自動化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。</p>

64、<p><b>　　2.2功能發(fā)展方向</b></p><p>　　2.2.1用戶界面圖形化。</p><p>　　用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前htcrnct、虛擬現(xiàn)實、科學(xué)計算可視化及多媒體等技術(shù)，也對用戶界面提出了更高要求。圖形用

65、戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用。人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。</p><p>　　2.2.2科學(xué)計算可視化。</p><p>　　科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達(dá)，對機(jī)械制造企業(yè)來說，包括圖形、數(shù)據(jù)、知識和技能等

66、各種信息都是以數(shù)字的形式通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在企業(yè)內(nèi)部實現(xiàn)快速傳遞，并在虛擬傳遞、數(shù)據(jù)庫，多媒體以及還原程序等數(shù)字化技術(shù)的支持下，對產(chǎn)品信息、工藝流程和資源信息進(jìn)行科學(xué)的分析、綜合與處理，實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計工作，產(chǎn)品功能、生產(chǎn)活動以及銷售活動等進(jìn)行仿真，為機(jī)械制造企業(yè)提供全面的、快速的信息支持，便于機(jī)械制造企業(yè)根據(jù)市場的變化以及自身所遇到的各種問題作出及時的調(diào)整。</p><p>　　2.2.3插補和補償方式多樣化。<

67、/p><p>　　多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標(biāo)插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關(guān)的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)取?</p><p>　　2.2.4內(nèi)裝高性能PLC。&

68、lt;/p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圈或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能，編程工具中包含用于車床、銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)崪y，用戶可在標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。</p><p>　　2.2.5多媒體技術(shù)應(yīng)用。</p><p>　　多媒體技術(shù)集計算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機(jī)

69、具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域。應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值。 </p><p>　　2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 </p><p><b>　　2.3.1集成化。</b></p><p>　　采用高度集成化CPU，RISC芯

70、片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度，應(yīng)用LED平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點?？蓪崿F(xiàn)超大尺寸顯示。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，掘高系統(tǒng)的可靠性。</p><p&

71、gt;<b>　　2.3.2模塊化</b></p><p>　　硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服，PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。</p><p><b>　　2.3.3網(wǎng)絡(luò)化</b>&l

72、t;/p><p>　　機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作，通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機(jī)床上對其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運行。不同機(jī)床的畫面可同時顯示在每一臺機(jī)床的屏幕上。</p><p>　　2.4.1環(huán)保方向的發(fā)展</p><p>　　自從第二次工業(yè)革命以來，人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展步入了快速發(fā)展時期。特別是從20世紀(jì)60年代以來，世界上大多數(shù)國家都實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的快速增長。

73、但是，人類在享受經(jīng)濟(jì)增長所帶來的優(yōu)越生活條件的同時，也面臨著資源消耗和環(huán)境污染等重大社會問題。人類社會已經(jīng)意識到不可再生性資源的寶貴性和環(huán)境對人類的巨大影響，“廢水、廢氣、廢渣”等“三廢”已經(jīng)給環(huán)境帶來了巨大的污染，表現(xiàn)在全球氣候變暖、水資源污染、各種自然災(zāi)害頻發(fā)等現(xiàn)象。機(jī)械制造自動化水平的提高能夠減少資源的消耗、降低“三廢”的排放，從而實現(xiàn)“節(jié)能減排的目標(biāo)”。因此說，機(jī)械制造自動化朝著環(huán)保方向發(fā)展是必然的趨勢。</p>

74、<p>　　3我國機(jī)械自動化發(fā)展之路探索</p><p>　　3.1結(jié)合生產(chǎn)實際發(fā)展機(jī)械自動化技術(shù)</p><p>　　先進(jìn)制造技術(shù)的全部真諦在于應(yīng)用。發(fā)展機(jī)械自動化技術(shù)，應(yīng)以企業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的實際需要及具體條件為導(dǎo)向。只有對合適的產(chǎn)品采用與之相適應(yīng)的自動化方式進(jìn)行生產(chǎn)，才能收到良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會經(jīng)濟(jì)效益。我國發(fā)展機(jī)械自動化技術(shù)，應(yīng)結(jié)合實際，注重實用，即對國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生實

75、際效益。那種盲目搞自動化、搞自動線的做法，全年生產(chǎn)任務(wù)只需1～2個月就完成的低負(fù)荷率生產(chǎn)也要搞的傾向應(yīng)當(dāng)糾正，對國民經(jīng)濟(jì)不產(chǎn)生顯著促進(jìn)、效率低下的要緩搞。我們要的是效益，而不單純是速度。國產(chǎn)造型生產(chǎn)線因產(chǎn)品質(zhì)量差、可靠性低、實用性差，開工率一般僅在50％～60％。而能在生產(chǎn)中長期服役的主力生產(chǎn)線很少，像第一汽車制造廠的01線、第二汽車制造廠的BMD線等具有全年開工業(yè)績的線更是鳳毛麟角。這種現(xiàn)象不屬偶然或局部，而是帶有普遍性。據(jù)調(diào)查，我國

76、引進(jìn)的弧焊機(jī)器人，完全正常運轉(zhuǎn)、充分發(fā)揮效益的只占1/3；另外1/3處于負(fù)荷不滿或不能完全正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)；還有1/3不能正常使用，直接影響了用戶使用更多機(jī)器人的信心。</p><p>　　3.2發(fā)展投資少、見效快的低成本自動化技術(shù) </p><p>　　發(fā)展低成本自動化技術(shù)，潛力大，前景廣，投資省，見效快，提高自動化程度，可以收到事半功倍的經(jīng)濟(jì)效果，適合我國現(xiàn)階段的發(fā)展需要和國情。美國麻省

77、理工學(xué)院提出的精節(jié)生產(chǎn)LP模式，就是以最小的投入，取得最大的產(chǎn)出的具體表現(xiàn)。日本豐田公司采用適時生產(chǎn)JIT、全面質(zhì)量管理TQC和成組技術(shù)GT、彈性作業(yè)人數(shù)和尊重人性為支柱的精節(jié)生產(chǎn)方式，使自動化程度不高的工廠取得了良好的效益。芬蘭NOKOA Data機(jī)工廠的組裝車間內(nèi)擁有一條能制造286、386和486微機(jī)的靈活生產(chǎn)線，它并不完全由自動化設(shè)備組成，中間穿插著借助計算機(jī)指導(dǎo)的人工參與，將高新技術(shù)與原有工藝基礎(chǔ)巧妙靈活地結(jié)合在一起，從而使這

78、種生產(chǎn)線的造價較低，同時卻具有柔性制造系統(tǒng)的性能。實際上精節(jié)生產(chǎn)本身就意味著從國情和企業(yè)實際情況出發(fā)，借鑒國外發(fā)展機(jī)械制造業(yè)低成本自動化技術(shù)的經(jīng)驗是有益的。我國機(jī)械制造業(yè)各企業(yè)有大量的通用設(shè)備，在發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械自動化技術(shù)時，若以原有的設(shè)備為主，合理調(diào)整機(jī)床布局，添加少量的數(shù)控設(shè)備，引入CAD／CAM技術(shù)，就能充分發(fā)揮計算機(jī)自動化管理的優(yōu)勢和人的創(chuàng)造性，共同構(gòu)成一個以人為中心、以信息自動化為先導(dǎo)、樹立自主的單元化生產(chǎn)系統(tǒng)，</p>

79、;<p>　　3.3注重配套發(fā)展機(jī)械自動化技術(shù) </p><p>　　現(xiàn)代自動化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用就是在控制理論的指導(dǎo)下，對生產(chǎn)的物流和人的作用進(jìn)行綜合的研究，涉及到機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制理論和計算機(jī)技術(shù)等。發(fā)展機(jī)械自動化技術(shù)，必須主要地關(guān)注電子學(xué)、電子計算機(jī)技術(shù)、零件檢測和機(jī)床裝料自動化，廣泛采用程序數(shù)控機(jī)床，以及研制高效的和可靠的自動化生產(chǎn)線、計算機(jī)應(yīng)用于生產(chǎn)的信息系統(tǒng)和自動化控制

80、系統(tǒng)等。發(fā)展應(yīng)用機(jī)械自動化技術(shù)，要扎扎實實地抓好自動化技術(shù)應(yīng)用項目的基礎(chǔ)工作和從實際出發(fā)的推廣應(yīng)用工作，既要發(fā)展主機(jī)，也要配套發(fā)展自動化元件及控制系統(tǒng)?？删幊炭刂破?、微處理機(jī)、各種傳感器、新型刀具、控制系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件、電子計算機(jī)等，這些都將是今后機(jī)械自動化的主要技術(shù)基礎(chǔ)。</p><p>　　第六章、結(jié)論 　　近年來，我國政府加大了對機(jī)械自動化建設(shè)的投入，培養(yǎng)了一批又一批的專業(yè)化人才，這將對我國現(xiàn)代化

81、建設(shè)帶來巨大的財富，對我國機(jī)械制造技術(shù)的提升，管理模式的提升有著巨大的促進(jìn)作用，發(fā)展機(jī)械自動化就是發(fā)展機(jī)械制造技術(shù)，讓廣大設(shè)計者明白機(jī)械制造自動化技術(shù)是機(jī)械設(shè)計和制造的主要發(fā)展方向，只有明確這個思路，才能確保我國機(jī)械工業(yè)的飛躍。在尋求突破的過程中，設(shè)計人員不能把所有的重點和希望都放在高新技術(shù)引進(jìn)上，應(yīng)該大膽創(chuàng)造，所有的新技術(shù)都是從長期的經(jīng)驗中總結(jié)出來的，要努力成為一個技術(shù)創(chuàng)造者而不是傳播者，為我國機(jī)械制造自動化技術(shù)開辟新的天地。

82、0;　　</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]劉武發(fā)，劉德平.《機(jī)電一體化設(shè)計基礎(chǔ)》.北京化學(xué)工業(yè)出版社，2007.5 　　[2]楊世明騰獻(xiàn)銀趙鎮(zhèn)宏段巍《機(jī)械設(shè)計》.電子工業(yè)出版社出版，2007.3 　　[3]張建民等.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計.北京：高等教育出版社，2001. 　　[4]