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機械工業(yè)又稱機器制造業(yè),它作為其他經濟部門的生產手段決定著一切經濟部門的發(fā)展水平,因此,一個國家工業(yè)化程度如何,機械工業(yè)的發(fā)展水平成為其重要標志之一。
一、我國機械工業(yè)的發(fā)展現狀
自1986年以來,伴隨改革開放的步伐,我國機械工業(yè)根據國內外市場需求和國民經濟發(fā)展需要,充分借鑒并利用國外先進技術經驗和國內的技術資源,有計劃地推進了企業(yè)的技術改造。經過數十年堅持不懈的努力,我國機械工業(yè)的生產技術、產品質量和工藝水平均發(fā)生了顯著變化,為發(fā)展本土經濟、繁榮國內市場、推動進出口貿易做出了很大貢獻。據統(tǒng)計,目前在全球所有銷售或使用的工業(yè)產品中,無論是服裝還是玩具,無論是家用電器亦或是飛機、輪船,無不帶有中國制造(“madeinchina”)的標志。這些標志直接反映了我國機械工業(yè)的迅猛發(fā)展。因為,沒有機械工業(yè)的發(fā)展,以上列舉的各類消費產品就失去的最基本的生產工具。
二、我國機械工業(yè)發(fā)展中存在的主要問題
1、機械工業(yè)的產業(yè)結構不合理
我國機械工業(yè)結構不合理的問題由來已久,期間雖被意識并加強整改,但仍未得到徹底解決。如在產品結構上表現為中低端產品超需求生產,高端產品卻供不應求;在分布結構上表現為東部和南部地區(qū)密集,中西部地區(qū)缺乏;在人力資源結構上表現為一般制造加工人員豐裕,而創(chuàng)新、杰出的高科技人才和杰出企業(yè)家嚴重不足;在組織結構上表現為競爭力強、特色鮮明的企業(yè)較少,散亂弱的小型企業(yè)占主體地位;在形態(tài)結構上表現為傳統(tǒng)加工制造業(yè)比重過大,現代制造服務業(yè)比重過低。
2、自主創(chuàng)新能力明顯薄弱
中國雖然是世界機械工業(yè)大國,但仍無法擺脫高端裝備依賴進口的命運。造成這一問題的根本原因在于我國機械工業(yè)發(fā)展中的自主創(chuàng)新能力薄弱,無法有效支撐產品升級。加之政府和企業(yè)過分關注眼前經濟,輕視長遠利益;重視工業(yè)生產、輕視科學研究;依賴技術引進、輕視學以致用。以上種種不合理的政策理念和思維模式導致對機械工業(yè)的本土性研究資金支持少,用于研發(fā)的軟硬件條件簡陋,加之缺乏經驗的積累,使得我國機械工業(yè)的自主創(chuàng)新能力明顯薄弱。
3、機械工業(yè)的基礎性發(fā)展較為落后
與主機產品的發(fā)展規(guī)模和速度等指標對應比較,我國機械工業(yè)在基礎性零部件、高品質專用材料、智能化數控機床以及其它基礎性裝備、自控系統(tǒng)和測試儀器等方面發(fā)展明顯滯后。由于缺乏基礎性產品和材料的研發(fā)制造,直接導致大量的主機產品過分依賴國外進口,如高速軌道列車、超高壓變配電設備等與主機配套所需的大部分高端零部件越來越受制于國外進口,由于國內市場的發(fā)展,對這些產品的需求量增加,國外市場瞅準機會,坐地抬價,不僅大大增加了主機的成本,并且在數量、交貨期限等方面也越來越沒保證。
4、機械工業(yè)的發(fā)展方式過于粗放
受地域廣、人口所等因素影響,我國機械工業(yè)一直保持快速發(fā)展的良好勢頭,但華麗的外表下并不能掩蓋其發(fā)展方式過于粗放的現象。造成這一問題的原因在于政府對機械工業(yè)發(fā)展缺少科學的宏觀調控,導致同類型機械產業(yè)重復建設,區(qū)域發(fā)展不平衡,核心競爭力弱,經濟效益低。因此,必須促進機械工業(yè)的發(fā)展模式改革,把提高機械工業(yè)的質量放在優(yōu)先考慮的位置,變粗放型增長為集約型增長方式。
三、整改問題的主要對策
結合中國機械工業(yè)聯合會的關于“十二五”期間《我國機械工業(yè)發(fā)展總體規(guī)劃》中提出的發(fā)展戰(zhàn)略,推進我國機械工業(yè)發(fā)展的新,確保當前問題得以有效解決。
1、主攻高端戰(zhàn)略
中國不再做世界的廉價勞動力和簡單或小零散產品的加工車間,未來中國的機械發(fā)展要向著高端技術產品發(fā)起總攻,改變當前高端產品零部件嚴重依賴進口的現象。要致力于高質量、高精度、高品質的精品開發(fā),解決傳統(tǒng)產品定位低的特點,努力打造中國機械產品的國際化品牌,提升其市場形象,增強其世界同類產品的競爭力。借助國內的優(yōu)勢資源,發(fā)展特色和優(yōu)勢產業(yè),在此基礎上實現技術向國際化的更高水平邁進。
2、創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略
傳統(tǒng)的機械工業(yè)理念多從資源與能源的開發(fā)、利用進行工業(yè)技術改革與發(fā)展,這種理念嚴重束縛了現代科技在機械工業(yè)發(fā)展中的應用和拓展,“創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略”的提出,要求十二五期間,機械工業(yè)要更加尊重科技創(chuàng)新、更加依賴管理體制改革,更加重視專業(yè)人才培養(yǎng)等內容,鼓勵增加機械產品的資金支持,不斷加強行業(yè)體系的創(chuàng)新建設,依靠人的智慧和現代科技手段推進機械工業(yè)的本質發(fā)展。
3、強化基礎戰(zhàn)略
改革開放以來,為了促進國民經濟的發(fā)展,機械工業(yè)在很多時候采取世界采購,國內組裝的發(fā)展路線,不僅缺少本土技術,更導致發(fā)展規(guī)模和產品效益受制與人,很大程度上制約了國內的機械工業(yè)發(fā)展,導致很多機械制造業(yè)在某些領域的止步不前。為此,“十二五”期間應抓住契機,在國家政策的扶持和引導下,強化基礎技術、基礎工藝和基礎性產品的開發(fā),打破原有的發(fā)展模式,實現主機與零部件行業(yè)同步發(fā)展,相互配合,相互推進。
4、兩化融合戰(zhàn)略
智能化和數字化是“兩化融合戰(zhàn)略”的核心內容,這是當前科技發(fā)展的產物和需求?!皟苫诤蠎?zhàn)略”要求加快智能化、數字化機械產品向發(fā)展速度,提升傳統(tǒng)機械產品的功能,增強傳統(tǒng)機械產品的功能有效性。通過建立促進機械工業(yè)深入發(fā)展的嶄新理念,促進機械產品的研究發(fā)明提升產品水平、擴大市場模式、完善服務體系等,實現機械工業(yè)的現代化、科技化、智能化、數字化水平。
摘要:本文主要對傳統(tǒng)的機械設計制造和機械自動化相比較,提出了具有智能化的特征是現代機械和傳統(tǒng)的機械在功能上的本質區(qū)別。根據機械自動化在各行各業(yè)的應用和發(fā)展,顯現出了機械自動化產品的優(yōu)點和效益。即多功能化、高效率、高可靠性、省材料、省能源,不斷滿足人們生活和生產多元化需求。文章從系統(tǒng)的觀念出發(fā),綜合運用機械技術、微電子技術,自動化技術,及過控技術在化工生產中的應用。著重例舉了鍋爐汽包水位的控制和冷卻劑流量和氣氨排量的最佳控制方案。提出了過程自動化控制今后的主要目標,指明了機械設計制造及其自動化的發(fā)展方向。
關鍵詞:設計制造 自動化 產品 發(fā)展 方向
1 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、相互結合的產物,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)的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產由“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)展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科,隨著生產和科學技術的發(fā)展,還將不斷被賦予新的內容。但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,根據系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結構目標,在多功能、高質量、高可靠性,低能耗的意義上實現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。
2 機械設計制造及自動化的符合設計原則
2.1 滿足對機器的功能要求
任何一種產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,不同的產品具有不同的主要功能。概而言之,都能對輸入的物質、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、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、能量和信息進行某種處理,從而輸出具有所需特性的物質、能量與信息的主功能。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品兩個方面的內容。作為產品,又包含著設計、制造和特定的功能以滿足使用要求,而功能是由其內部有機聯系的結構所決定的。
2.2利用先進技術不斷創(chuàng)新
根據產品或系統(tǒng)的主功能不同,可對產品或系統(tǒng)進行分類。
以物料搬運、加工為主。輸入物質、能量和信息,經過加工處理,主要輸出改變了位置和形態(tài)的物質系統(tǒng)(或產品)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。
以能量轉換為主,輸入能量和信息,輸出不同能量的系統(tǒng)(或產品)稱為動力機,其中輸出機械能的為原動機。如電動機、水輪機、內燃機等。
以信息處理為主,輸入信息和能量。主要輸出某種信息。如數據、圖像、文字、聲音等的產品稱為信息機。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,還應具體備其它內部功能、即動力功能、檢測功能、控制功能、構造功能。
基于上述的功能構成原理,既有利于設計或分析各種機械自動化的產品,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)產品。
3 機械自動化系統(tǒng)在化工生產中的應用
生產過程中,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生產過程,對產品的數量與質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品的質量和數量,然而保持其平穩(wěn)卻是使生產獲得良好控制的前提。
4 機械自動化系統(tǒng)的優(yōu)點與效益
隨著機械自動化技術的快速發(fā)展,機械自動化產品有逐步取代傳統(tǒng)機電產品的趨勢,與傳統(tǒng)機電產品相比,機械自動化產品具有高的功能水平和附加值,它將給開發(fā)生產者和用戶帶來社會、經濟效益。機械自動化產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,從而實現最佳操作,保證最佳的工作質量和較高的產品合格率。同時,由于機械自動化產品實現了工作自動化,所以生產力大大提高。例如:數控機床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高,生產效率比普通機床提高5~6倍。柔性制造系統(tǒng)的生產設備利用率可提高1.5~3.5倍,機床數量可減少約50%,節(jié)省操作人員約50%,縮短生產周期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、小批量產品的生產、是縮短產品開發(fā)周期、加速更新換代的重要途徑。
5 結語
因為現代機械自動化在設計和制造上具有多功能、高質量、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。
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關鍵詞:機械加工;工藝規(guī)程;設計方法;發(fā)展。
曾經的中國因閉關鎖國的政策而拖住了前進的步伐。隨著時代的前進人們開始意識到,縱使手工業(yè)再發(fā)達,不發(fā)展機械類工業(yè)等于是杯水車薪。從此機械加工便被人們所熟知,而在此基礎上時代的進步,人們對于機械產品也有了更高的要求,美觀,精密,質地漸漸成為了衡量機械產品的好壞尺度,這便是機械加工所體現的工藝藝術。因此,深入了解機械加工工藝技術,將是推動機械科技發(fā)展的一項重要舉措。
1.機械加工工藝規(guī)程
1.1.工藝規(guī)程是指導施工的技術性文件
一般而言,工藝規(guī)程包括零件加工的工藝路線,各工序的具體加工內容,工時定額以及所采用的設備和工藝設備等。而工藝規(guī)程則主要表現在:產品的特征,質量的參照及依據標準,原材料輔助原料特征以及用于生產的質量標準和主要經濟指標和成品質量指標的檢查項目及次數另外專用器材特征及質量標準。
1.2.工藝規(guī)程是指導生產的主要技術文件
每一項機械加工需要制定的生產計劃、人員的調度,檢驗加工的零件,核算加工成本,都是以工藝規(guī)程為核心,并嚴格按照其使用及操作說明逐步成形的。而處理生產中的問題,通常是以工藝規(guī)程作為共同依據。如若加工時出現質量事故,應該及時以工藝規(guī)程為依據來判定各有關單位和人員的責任。
1.3.工藝規(guī)程是新建機械制造類廠的基本技術文件
工藝規(guī)程先制定出機械加工車間所需機床的種類和數量,然后在車間進行具體的布置,接著依據工藝規(guī)程和擺放的機床物確定車間的面積大小,以及以后所需要的人工和動力等輔助需求等。不僅如此,加工車間還可以適時地把現代科學技術融合進加工工藝藝術里,加工出新的機械加工藝術。
2.機械加工工藝的設計方法
機械加工工藝過程是有一個或若干順序排列的工序組成。首先,在工藝過程中用機械加工的方法,在不改變毛坯和原材料的形狀、尺寸和材料性能的情況下按一定的順序組,使之成為合格零件。而工序是一個人或一組工人,在一個工作地對同一個或幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工序過程。因而工作地點是否改變和加工是否連續(xù)完成成為了劃分工序的依據。
完美的機械加工工藝并不是簡簡單單的把所有零件組裝在一起,它是按照一定的順序一步一步串聯而成。每一步都是一個獨立的工序,由安裝,工步,工位和走刀組成的。就算在一個小小的工序里有時也需要采用不同的工具對其表面精心仔細的加工,在加工工具不變的情況下完成一個完整的工藝過程。一般說來,當加工刀具或加工表面發(fā)生變化時,也就構成了一個嶄新的工步。一件完美的機械產品必有一個完美的裝配過程,即使裝備零件都是高質量產品但裝備不過關,最后制造出來的也是一件不合格的產品,高質量的裝配則可以在經濟精密零件的前提下,裝配處高質量產品。雖說機械裝配是整個機械制造過程的最后一步,但卻是至關重要的一步,是保證機械產品質量的一步。
3.機械加工工藝的發(fā)展
機械加工工藝將沿著自動化的趨勢發(fā)展,對未來的社會起到很大的決定性作用,而國民經濟發(fā)展主力在于機械工藝的動力所在。但是在現實的狀況下,機械加工所需要資源日漸變少,這就成為了機械工藝向著自動化方向發(fā)展的絆腳石。然而,隨著新世紀的到來,計算機的普及與應用,將靈活的運用在機械工藝自動化的研發(fā)中。當計算機逐步代替人力的時候,這在某一程度上也緩解了資源不足這個問題。
同時,實現機械加工工藝生態(tài)化發(fā)展也是一個不錯的方向,既可以推動社會的可持續(xù)發(fā)展,又可以使得發(fā)展更加的綠色化,無污染化。如今機械加工的技術已經越來越來成熟,基本上已經有了自己一套完整的體系。在我國有已經有許多企業(yè)單位對衛(wèi)星機械加工技術進行了多方面的研究,并且自己摸索出了新的技巧,也為以后微型機械的發(fā)展奠定了基礎。
而微型機械撇除了傳統(tǒng)的機械直接微型化,遠遠超出了傳統(tǒng)機械的范疇。微性機械在形狀和質量上面都與傳統(tǒng)機截然不同。隨著經濟的發(fā)展,人們認知的不斷提高,人們逐漸開始探索微觀的機械加工。經過不懈的努力,一些國內外研究機構已經在微小型化尺寸效應,微型執(zhí)行器,微型機構測量技術,微量流體控制和微系統(tǒng)集成控制方面以及應用取得不同程度的階段性成果。微型機械加工技術囊括了微型機械設計微細加工技術,微型機械組裝和封裝技術,是微型機械發(fā)展的關鍵基礎技術
經歷了十多年的飛速發(fā)展,微型機械已經在機械加工工藝有所成效,并開發(fā)出了一些小器件和系統(tǒng),在社會中贏得了廣泛的市場。同時就目前大規(guī)模的批量生產,在不久的未來它也將會以一個質量良好、價格合理、一個前所未有的態(tài)勢出現,企業(yè)可以從中取得巨大的效益,而這些可以在各行各業(yè)種進行應用,有著廣泛的發(fā)展前景。
經過幾代人的不斷探索和努力,國際機械加工工藝的技術水平不斷提高,而伴隨著科技水平的不斷提高,機械加工技術的發(fā)展也定會日新月異。面對著未來的嚴峻挑戰(zhàn),企業(yè)單位可以融合先進的管理理念與信息技術,研究數控制造車間的體系構架與模式,研發(fā)快速帶的制造計劃,建立基礎工程數據庫,從而推動機械加工技術更好更快的發(fā)展。
參考文獻:
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[2]蘇文玉《淺談機械加工的工藝規(guī)程》,2010.(8)
關鍵字:機電一體化;核心技術;工程機械;研究探析
中圖分類號: TQ171.5 文獻標識碼: A 文章編號:
正文:現代科學技術的不斷發(fā)展,數控技術在當今社會中作為一項高新技術,在工程機械當中加以有效的運用,為工程機械技術帶來了全新的變革,使得其各項性能都有了質的提升,而且在機械工程當中存在的功能和構成也有著極大的影響,導致其全面發(fā)生了巨大的變化,本文基于此在下出全面論述。
一、機械制造業(yè)發(fā)展現狀
近年來,我國制造業(yè)在社會當中取得的長足發(fā)展,生產能力與過去相比較在一定程度上也得到了大幅度的提高,然而在規(guī)模上也隨之不斷的進一步擴大。但是,我國機械制造技術與西方發(fā)達國家相比較,技術水平在整體方面還是顯得較低,落后與西方發(fā)達國家。在中低檔產品當中普遍是機械制造產品,針對自主知識產權的品牌擁有量相當少,由此在技術方面相對而言還是比較依賴國外技術。雖然,在我國有海爾以及TCL等品牌,全都已經有力的實現了國產化,可是在他們所生產的產品當中,在核心技術方面依舊需要依靠從國外進口。機械制造面對這樣的社會現狀,想要更加有效的將機械制造業(yè)的發(fā)展進一步的加以全面提高,那么針對我國機械制造技術的水平進一步提升,才是最為根本的解決途徑。
目前,現代機械制造業(yè)早已從傳統(tǒng)的制造業(yè)發(fā)展成為自動化、機械化的現代制造業(yè),依靠機械進行高精度、高危險度、高速度的復雜加工,通過操作主控制器來實現加工過程的自動化。機械自動化不僅能夠保證加工精度的要求,還可以避免人工操作的危險,提高加工效率,使機械制造業(yè)得以大批量、高質量的規(guī)?;a,彌補了傳統(tǒng)制造業(yè)的缺陷,尤其是生產多品種、高質量、小批量、低成本產品時,必須依靠機械制造自動化來滿足市場的需求。
數控技術涉及到計算機、自動化控制、測量、現代機械制造、微電子、信息處理等許多學科,是一門綜合性的技術,能夠滿足現代機械制造對加工精度、速度、安全性、可操作性等方面的要求,是實現機械制造自動化以及數字化、信息化、網絡化、柔性化、集成化的重要基礎,對機械制造業(yè)的發(fā)展具有舉足輕重的作用,因而在機械制造中有著廣泛的應用領域和前景。
二、數控技術的應用
首先,在工業(yè)生產中的應用。在工業(yè)生產線上數控技術得到了廣泛的應用,尤其是在高危復雜的勞動環(huán)境當中的運用。數控技術不僅有效的將工業(yè)勞動條件進行了改善,為廣大生產人員提供了全面有力的安全保障,而且在工業(yè)生產線上也全面實現了機械化,將工作人員的勞動強度進一步的給予了降低,有力的將日常工作當中的工作量進一步減少,全面提升和加強了工作效率以及有力的減少了制造成本,并且對于社會企業(yè)生產加工的質量也在一定程度上得到了保障。在我們日常實際生活當中,數控技術有效的通過計算機系統(tǒng),針對生產加工有效的進行控制,由此,系統(tǒng)在運行過程當中能夠有效的受到保障,使得運行系統(tǒng)正常工作。
其次,在煤礦機械中的應用。在礦產采煤行業(yè)的實際工作當中,針對所使用的采煤機的具體要求比較高,在當今社會當中采煤機的品種也有著多種多樣,通常采煤機都是進行小批量的生產,在機殼和毛坯反面的制作普遍都是使用焊件。在實踐工作當中,如果所使用的依舊是過去傳統(tǒng)觀的機械制造技術,那么對于單件下料問題則無法進行有效的解決,然而有效的使用數控技術則就能夠利用龍骨板程序下料,這樣就有力的將套料選用方案進一步的給予全面優(yōu)化處理。在采礦機械當中有效的利用數控技術,其所起到的有力應用不僅能夠進一步的將采煤機所發(fā)揮出來的效率,進一步的加以全面加強和提升,而且在生產過程當中還能夠有效的做到精確控制,由此對于機械加工所體現出來的效果就有著全面的保證,這樣在實際工作當中,對于采煤企業(yè)所制定的任務完成效果,就能夠更好更快的加以完成,而且對實踐中可能出現的人工操作失誤方面的危險,也有著更好的避免且提高了安全系數,能夠在很大程度上將煤礦生產的經濟效益進行提高。
然后,在機床設備中的應用。機床設備在現代社會的機械制造當中占據了重要的地位,在機電一體化產品當中,應用數控技術的機床設備是其最為關鍵的組成部分。在機床設備中有效的利用數控技術,可以有效的利用計算機控制裝置,使得機床設備在實踐使用過程當中具有更好的控制能力,這樣就能夠保證數控機床快速以及精準的控制刀具和工件之間的相互位置等工序方面的操作內容。由此,將機床設備生產效率在很大程度上進行提升,與此同時對于加工精度也有著全面的保障和提高,這樣就能夠全面滿足機床在加工的過程當中,進一步的日益精細化和復雜化的要求。
最后,在宇航工業(yè)中的應用。在宇航工業(yè)當中,有很多的零部件在前期制造過程都需要進行特殊加工,面對鋼度方面比較差的材質只有進行小切削力的高速加工,只有這樣才能夠有力的滿足宇航工業(yè)對于機械加工的全面要求。然而,如果我們使用過去傳統(tǒng)的制造技術,那么對于宇航工業(yè)在加工過程當中的精度以及柔性方面的要求,就很難得到有力的滿足,然而在整個過程當中運用數控技術則就可以將鋁和鋁合金等材料順利的進行切割,這樣過在很大程度上節(jié)省了資源以及能源。
三、結束語
總而言之,機電一體化在機械工程當中的實際運用,在后期的發(fā)展中將會越來越廣泛,且不發(fā)展空間也有著廣闊的前景,應當得到人們更多的重視,在實踐當中所起到的實際作用以及地位也江湖愈來愈重要,工程機械的機電一體化和智能化將是今后的發(fā)展方向。
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關鍵詞機械設計 制造 自動化 產品 發(fā)展方向
中圖分類號:TD404 文獻標識碼:A 文章編號:
前言
早在1971 年日本的《機械設計》雜志副刊上就刊登了機電一體化這一名詞。之后, 機電一體化得到了不斷發(fā)展。美國機械工程師協(xié)會于1984 年為現代機械下了如下定義: 現代機械是“由計算機信息網絡協(xié)調與控制的, 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) 機電部件相互聯系的系統(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理論聯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)思想在產品設計和制造過程中的協(xié)同結合。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。
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、相互結合的產物, 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)的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發(fā)生了巨大變化, 使工業(yè)生產由“機械電器化” 邁入了以“機械自動化” 為特征的發(fā)展階段。
機械自動化的發(fā)展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科, 隨著生產和科學技術的發(fā)展, 它還將不斷被賦予新的內容。但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, 根據系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結構目標, 在多功能、高質量、高可靠性和低能耗的意義上實現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, 這就是現代機械與機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。現代機械設計制造出的產品, 不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸, 智能化的特征是現代機械自動化和傳統(tǒng)機械在功能上的本質區(qū)別。
1 機械設計制造及自動化的符合設計原則
1.1 滿足對機器的功能要求
任何一種產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, 不同的產品具有不同的主要功能。概而言之, 都能對輸入的物質、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、能量與信息。因此, 機械自動化系統(tǒng)也必須具有這樣的主功能, 即對輸入的物質、能量和信息進行某種處理, 從而輸出具有所需特性的物質、能量與信息。機械自動化系統(tǒng)功能如圖1 所示。
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品兩個方面的內容。
作為產品, 又包含著設計、制造和特定的功能以滿足使用要求, 而功能是由其內部有機聯系的結構所決定的。
1.2 利用先進技術不斷創(chuàng)新
根據產品或系統(tǒng)的主功能不同, 可對產品或系統(tǒng)進行分類。
以物料搬運、加工為主, 輸入物質、能量和信息, 經過加工處理, 主要輸出改變了位置和形態(tài)的物質系統(tǒng)(或產品) 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。
以能量轉換為主, 輸入能量和信息, 輸出不同能量的系統(tǒng)(或產品) 稱為動力機, 其中輸出機械能的為原動機。如電動機、水輪機、內燃機等。
以信息處理為主, 輸入信息和能量, 主要輸出某種信息。如數據、圖像、文字、聲音等的產品稱為信息機。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, 還應具備其它內部功能, 即動力功能、檢測功能、控制功能、構造功能。
基于上述的功能構成原理, 既有利于設計或分析各種機械自動化的產品, 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)產品, 如表1 所示。
此外, 對于不同主功能的加工機構, 其運動方式不同, 也構成不同用途的機械。例如, 金屬切削機床是根據工件與刀具相對運動產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, 具有極大的想向空間, 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品。
2 機械自動化系統(tǒng)在化工生產中的應用
生產過程中, 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生產過程, 對產品的數量與質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品的質量和數量, 然而保持其平穩(wěn)卻是使生產獲得良好控制的前提。
2.1 鍋爐汽包水位控制方面的研究
鍋爐汽包是生產蒸汽的設備, 幾乎是工業(yè)生產不可缺少的設備。保持鍋爐汽包的液位高度在規(guī)定范圍內是非常重要的, 若水位過低, 則會影響產氣量, 且鍋爐易燒干而發(fā)生事故; 若水位過高, 生產蒸汽含水量高, 會影響蒸汽質量。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, 基于這一原理, 可構成如圖2 所示的單沖量控制系統(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)是一種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, 波動很歷害, 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, 假水位的現象并不顯著, 配上一些聯鎖報警裝置, 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。將蒸汽流量信號引入, 就構成了雙沖量控制系統(tǒng), 如圖3 所示。從本質上看, 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3 所示的連接方式中, 加法器的輸出I 是:
式中 ———液位控制器的輸出;
———蒸汽流量變送器 (一般經開方器)的輸出;
———初始偏置值;
———加法器系數, 的設置一般取1;
———加法器系數, 的值應考慮到靜態(tài)前饋補償, 可現場湊試, 也可經理論推導得出。
設置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值。最好在正常負荷下,和項接近而相互抵消。
根據以上分析可知: 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就能觀察到整個裝置的變化。這樣, 既能保證生產過程的安全, 又降低了勞動強度。
近二十年來, 工業(yè)生產規(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)生產對環(huán)境的污染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) 保證生產過程的安全和平穩(wěn);
(2) 達到預期的產量和質量;
(3) 盡可能地減少原材料和能源消耗;
(4) 把生產對環(huán)境的危害降到最小限度。
3 結論
因為現代機械自動化在設計和制造上具有多功能、高質量、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鍵技術是傳感檢測技術、信息處理技術、伺服驅動技術、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。廣大設計人員應清醒地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)展的唯一出路。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。
參考文獻
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[2]楊世明,騰獻銀,趙鎮(zhèn)宏,等. 機械設計[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2007.
[3]張建民,等. 機電一體化系統(tǒng)設計[M]. 北京:高等教育出版社,2001.
【關鍵詞】機電一體化技術;應用;發(fā)展
0.引言
機電一體化技術是機械工業(yè)技術、微電子技術和信息技術相互交叉融合的新產物,在電子技術的推動下,已被廣泛應用于各個技術領域,逐步提高各行業(yè)領域的智能控制水平。機電一體化技術在我國機械制造、飲料生產和鋼鐵生產中應用更為廣泛,具有良好發(fā)展前景。
1.機電一體化技術的應用
1.1應用于現代機械制造工業(yè)
傳統(tǒng)機械制造工業(yè)是基于市場規(guī)模經濟建立的,主要依靠企業(yè)生產規(guī)模、生產批量和產品結構來增強自身競爭優(yōu)勢,其根本目的是真正實現資源的有效利用,以生產機器取代人力,通過低成本獲取高質量、高效率?,F代機械制造工業(yè)以信息技術為先導,其生產模式、制造系統(tǒng)、制造技術和組織管理形式得到全面改革,是具有全球化、網絡化、智能化特性的綠色環(huán)保制造業(yè)。機電一體化技術應用于現代機械制造工業(yè),能讓企業(yè)的制造技術得到良好發(fā)展[1]。
1.2應用于飲料行業(yè)
事實上,機電一體化技術是現今應用最廣泛的、發(fā)展前景最好的應用技術,它廣泛應用于食品飲料包裝機械的開發(fā)、設計和制造中。這不僅可以有效提高單機自動化程度,還能全面增強整條包裝生產線的自動化控制能力和生產能力,讓其競爭能力遠遠優(yōu)勝于其他傳統(tǒng)的機械控制同類設備,從根本上改善食品飲料包裝工作質量。
1.3應用于鋼鐵企業(yè)
1.3.1現代集成制造系統(tǒng)
在鋼鐵企業(yè)中,現代集成制造系統(tǒng)(CIMS)能實現人與生產經營、生產管理和生產過程的一體化控制,對生產原料進廠、生產加工到產品發(fā)貨的全過程都真正實現全過程一體化控制。
1.3.2現場總線技術
現場總線技術(FBI)主要用于連接設置在現場的儀表與控制室內的控制設備,真正實現數字化雙向多站通信連接。[2]用現場總線技術取代當前常用的信號傳輸技術可以讓大量信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)進行雙向傳輸,保證數據傳輸的有效性。
1.3.3交流調速技術
交流調速技術是電力電子技術和微電子技術飛速發(fā)展的衍生物,由于交流傳動性質優(yōu)越,已廣泛應用于生產實際中。隨著科學技術的飛速發(fā)展,不僅能讓復雜的矢量控制技術實用化變成現實,還大大改善交流調速系統(tǒng)的調整性能,甚至遠遠超過直流調素水平。
1.3.4開放式控制系統(tǒng)
開放式控制系統(tǒng)能對一種標準的信息交換規(guī)程進行識別是支持,能實現不同廠家生產產品的兼容和互換。通過工業(yè)通信網絡,開放式控制系統(tǒng)能使各種控制機械設備、管理計算機互聯,實現測量與控制的一體化管理。
2.機電一體化技術的發(fā)展
2.1信息智能化
信息智能化是基于控制理論基礎,對計算機科學、數學理論、運籌學、動力學和人工智能進行吸收強化的新學科思想,它能模擬人類思維能力,實現高水平的控制目的。隨著科學技術的不斷發(fā)展,機電一體化技術必然日趨智能化,機電一體化產品智能化會成為明顯特征,目前我國的機器人與數控機床的智能結合就是機電一體化技術智能化體現。
2.2微型機電化
目前,借助半導體蝕刻技術已經成功制造出亞微米級的機械元件,若將該成果應用于實際產品中,就能完全實現機械和電子的相互融合,將CPU、機體、傳感器、執(zhí)行機構有效集成,不僅體積小,還能組成一種自律元件[3]。這表明了機電一體化朝著微型機械學發(fā)展的重要趨勢,一旦研究成功,必然會給軍事、生物醫(yī)療、信息科技領域帶來重大影響。
2.3光機電一體化
事實上,機電一體化系統(tǒng)包括機械系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)等部件,若在機電一體化技術中積極引進光學技術,就能充分利用光學技術的優(yōu)點,全面改進機電一體化系統(tǒng)的各個處理系統(tǒng),提高機電一體化工作效率。
2.4產品網絡全球化
在全球互聯網的影響下,全球生產、經濟被連成一體,企業(yè)間競爭也將上升到網絡全球化的競爭,只要研制出具有質量保證、功能可靠、性質穩(wěn)定的機電一體化新產品,必然會在短期內暢銷全球。由此可見,機電一體化產品必然會朝著網絡全球化的趨勢發(fā)展。
2.5產品綠色化
機電一體化產品綠色化主要是指產品在使用過程中不會對生產環(huán)節(jié)造成破壞,即使報廢后也能回收利用。由此可見,機電一體化綠色產品在其設計、生產、使用和銷毀的過程中,是完全符合自然環(huán)境和人類健康的要求,盡可能對生態(tài)環(huán)境不造成危害或僅有極小危害,其資源利用率高。雖然機電一體化綠色產品制作成本和技術成本較高,但其具有可觀的發(fā)展前景,值得深入研究。
隨著社會的不斷進步,機電一體化技術已滲透到我們生活的方方面面,給我們的生活帶來重大影響??茖W技術的飛速發(fā)展,使機電一體化技術的發(fā)展前景更為廣闊。機電一體化技術的完善發(fā)展,必然會給新世界新形勢下的生產活動帶來更多的技術支持。
【參考文獻】
[1]姜新嘉.淺析機電一體化技術的應用及發(fā)展趨勢[J].電子制作,2013(08):231.
【關鍵詞】箱體設計;制作材料
一、箱體的主要功能
(1)支承并包容各種傳動零件,如齒輪、軸、軸承等,使它們能夠保持正常的運動關系和運動精度。箱體還可以儲存劑,實現各種運動零件的。
(2)安全保護和密封作用,使箱體內的零件不受外界環(huán)境的影響,又保護機器操作者的人生安全,并有一定的隔振、隔熱和隔音作用。
(3)使機器各部分分別由獨立的箱體組成,各成單元,便于加工、裝配、調整和修理。
(4)改善機器造型,協(xié)調機器各部分比例,使整機造型美觀。
二、箱體的分類
1.按箱體的功能分
(1)傳動箱體,如減速器、汽車變速箱及機床主軸箱等的箱體,主要功能是包容和支承各傳動件及其支承零件,這類箱體要求有密封性、強度和剛度。
(2)泵體和閥體,如齒輪泵的泵體,各種液壓閥的閥體,主要功能是改變液體流動方向、流量大小或改變液體壓力。這類箱體除有對前一類箱體的要求外,還要求能承受箱體內液體的壓力。
(3)支架箱體,如機床的支座、立柱等箱體零件,要求有一定的強度、剛度和精度,這類箱體設計時要特別注意剛度和外觀造型。
2.按箱體的制造方法分
(1)鑄造箱體,常用的材料是鑄鐵,有時也用鑄鋼、鑄鋁合金和鑄銅等。鑄鐵箱體的特點是結構形狀可以較復雜,有較好的吸振性和機加工性能,常用于成批生產的中小型箱體。
(2)焊接箱體,由鋼板、型鋼或鑄鋼件焊接而成,結構要求較簡單,生產周期較短。焊接箱體適用于單件小批量生產,尤其是大件箱體,采用焊接件可大大降低成本。
(3)其它箱體,如沖壓和注塑箱體,適用于大批量生產的小型、輕載和結構形狀簡單的箱體。
3.設計的主要問題和設計要求
箱體設計首先要考慮箱體內零件的布置及與箱體外部零件的關系,如車床按兩頂尖要求等高,確定箱體的形狀和尺寸,此外還應考慮以下問題:
(1)滿足強度和剛度要求。對受力很大的箱體零件,滿足強度是一個重要問題;但對于大多數箱體,評定性能的主要指標是剛度,因為箱體的剛度不僅影響傳動零件的正常工作,而且還影響部件的工作精度。
(2)散熱性能和熱變形問題。箱體內零件摩擦發(fā)熱使油粘度變化,影響其性能;溫度升高使箱體產生熱變形,尤其是溫度不均勻分布的熱變形和熱應力,對箱體的精度和強度有很大的影響。
(3)結構設計合理。如支點的安排、筋的布置、開孔位置和連接結構的設計等均要有利于提高箱體的強度和剛度。
(4)工藝性好。包括毛坯制造、機械加工及熱處理、裝配調整、安裝固定、吊裝運輸、維護修理等各方面的工藝性。
(5)造型好、質量小。
設計不同的箱體對以上的要求可能有所側重。
三、箱體結構設計
箱體的形狀和尺寸常由箱體內部零件及內部零件間的相互關系來決定,決定箱體結構尺寸和外觀造型的這一設計方法稱為”結構包容法”,當然還應考慮外部有關零件對箱體形狀和尺寸的要求。
箱體壁厚的設計多采用類比法,對同類產品進行比較,參照設計者的經驗或設計手冊等資料提供的經驗數據,確定壁厚、筋板和凸臺等的布置和結構參數。對于重要的箱體,可用計算機的有限元法計算箱體的剛度和強度,或用模型和實物進行應力或應變的測定,直接取得數據或作為計算結果的校核手段。
1.箱體的毛坯、材料及熱處理
(1)箱體的毛坯
選用鑄造毛坯或焊接毛坯,應根據具體條件進行全面分析決定。鑄造容易鑄造出結構復雜的箱體毛坯,焊接箱體允許有薄壁和大平面,而鑄造卻較困難實現薄壁和大平面。
焊接箱體一般比鑄造箱體輕,鑄造箱體的熱影響變形小,吸振能力較強,也容易獲得較好的結構剛度。
(2)箱體的材料和熱處理
①箱體的常用材料
鑄鐵:多數箱體的材料為鑄鐵,鑄鐵流動性好,收縮較小,容易獲得形狀和結構復雜的箱體。鑄鐵的阻尼作用強,動態(tài)剛性和機加工性能好,價格適度。加入合金元素還可以提高耐磨性。具體牌號查閱有關手冊。
鑄造鋁合金:用于要求減小質量且載荷不太大的箱體。多數可通過熱處理進行強化,有足夠的強度和較好的塑性。
鋼材:鑄鋼有一定的強度,良好的塑性和韌性,較好的導熱性和焊接性,機加工性能也較好,但鑄造時容易氧化與熱裂。箱體也可用低碳鋼板和型鋼焊接而成。
②箱體的熱處理
鑄造或箱體毛坯中的剩余應力使箱體產生變形,為了保證箱體加工后精度的穩(wěn)定性,對箱體毛坯或粗加工后要用熱處理方法消除剩余應力,減少變形。常用的熱處理措施有以下三類:
(A)熱時效。鑄件在500~600°C下退火,可以大幅度地降低或消除鑄造箱體中的剩余應力。
(B)熱沖擊時效。將鑄件快速加熱,利用其產生的熱應力與鑄造剩余應力疊加,使原有剩余應力松弛。
(C)自然時效。自然時效和振動時效可以提高鑄件的松弛剛性,使鑄件的尺寸精度穩(wěn)定。
2.箱體結構參數的選擇
(1)壁厚
鑄鐵、鑄鋼和其它材料箱體的壁厚可以從表21-2中選取,表中N用下式計算:
N=(2L+B+H)/3000(mm)
式中L-鑄件長度(mm),L、B、H中,L為最大值;
B-鑄件寬度(mm);H-鑄件高度(mm);
儀器儀表鑄造外殼的最小壁厚參考表2選取。
表1 鑄造箱體的壁厚
表2 儀器儀表鑄造外殼的最小壁厚參考
(2)加強筋
為改善箱體的剛度,尤其是箱體壁厚的剛度,常在箱壁上增設加強筋,若箱體中有中間短軸或中間支承時,常設置橫向筋板。筋板的高度H不應超過壁厚t的(3-4)倍,超過此值對提高剛度無明顯效果。
(3)孔和凸臺
箱體內壁和外壁上位于同一軸線上的孔,從機加工角度要求,單件小批量生產時,應盡可能使孔的質量相等;成批大量生產時,外壁上的孔應大于內壁上的孔徑,這有利于刀具的進入和退出。箱體壁上的開孔會降低箱體的剛度,實驗證明,剛度的降低程度與孔的面積大小成正比。
在箱壁上與孔中心線垂直的端面處附加凸臺,可以增加箱體局部的剛度;同時可以減少加工面。當凸臺直徑D與孔徑d的比值D/d≤2和凸臺高度h與壁厚t的比值t/h≤2時,剛度增加較大;比值大于2以后,效果不明顯。如因設計需要,凸臺高度加大時,為了改善凸臺的局部剛度,可在適當位置增設局部加強筋。
(4)連接和固定
箱體連接處的剛度主要是結合面的變形和位移,它包括結合面的接觸變形,連接螺釘的變形和連接部位的局部變形。為了保證連接剛度,應注意以下幾個方面的問題:
①重要結合面表面粗糙度值Ra應不大于3.2um,接觸表面粗糙度值越小,則接觸剛度越好。
②合理選擇聯結螺釘的直徑和數量,保證結合面的預緊力。為了保證結合面之間的壓強,又不使螺釘直徑太大,結合面的實際接觸面積在允許范圍內盡可能減小。
參考文獻
關鍵詞:生產管理;日本企業(yè);準時生產制;精益生產
據統(tǒng)計,2015年在機械工業(yè)所屬500余種主要產品中,我國有220余種工業(yè)制成品產量位居世界第一位,且我國機械工業(yè)年產值也位于世界第一,標志著我國已成為機械大國。但。創(chuàng)新能力不足、企業(yè)管理方法落后。等諸多弊病也制約著我國無法成為機械強國。近年來,國家對機械工業(yè)的重視程度逐年增大?!笆濉逼陂g國務院也對國有企業(yè)提出了具體要求:實施?!皠?chuàng)新驅動、結構優(yōu)化、質量興業(yè)、融合發(fā)展、綠色低碳、國企合作、人才為本、文化提升”戰(zhàn)略任務,解決長期制約行業(yè)發(fā)展的普遍性、基礎性、體制性問題,提升我國機械行業(yè)的核心競爭力。[1]其中,先進的生產管理方法對國企改革的成功與否起到至關重要的作用。
生產管理就是對生產過程進行計劃、組織、指揮、協(xié)調、控制和考核等一系列管理活動的總稱[2]。生產管理模式指的是對生產過程進行計劃,組織,協(xié)調和考核活動并根據上述問題形成的一套理論,以此作為企業(yè)進行生產管理標準。自20世紀中葉至今,現代生產管理模式可分為已下三類:a、日本企業(yè)模式;b、美國企業(yè)模式;c、其他模式。[3]本文將主要闡述日本企業(yè)的兩種模式:“準時生產制(JIT)”以及“精益生產制(LP)”。
1 準時生產制(Just in Time,JIT)
生產管理學上將所有“僅能增加產品成本”的因素稱為浪費,其中最重要的就是生產過剩所導致的庫存浪費。JIT(準時生產模式)是日本豐田汽車公司二十世紀六十年代初期創(chuàng)立的一種生產模式。其基本思想可用一句膾炙人口的話來概括,即“只在需要的時候,按需要的量生產所需的產品”,這也就是Just in Time(JIT)一詞的本來含義。這種生產方式的核心是適時、適量生產[4]。也就是說在生產中,JIT追求一種無庫存“或使庫存始終處于最小”的物流狀態(tài),而庫存量大不僅占用倉庫,需要花費大量的人力、物力對半成品進行保管,更占用了大部分流動資金,致使企業(yè)缺乏活力。而JIT的目標就是降低生產成本,獲取更多的利潤??窗逶瓌t等一系列減少庫存量的方法“應運而生”,經過半個世紀來的演變和完善,已經形成了一套獨具特色的企業(yè)經營、生產體系?!癑ust in Time”一詞本來所要表達的含義是需要的時候,按需要的量生產所需的產品。對于企業(yè)來說,不適時的生產會導致產品庫存量的大量寄存,需要大量人力、物力以及財力。所以需要根據市場需求及時反饋,需要多少即生產多少。[5]
看板模式:看板中記載著生產量、時間、方法、順序以及運送量、運送時間、運送目的地、放置場所、搬運工具等信息,從總體裝配工序逐次向前追溯,生產操作人員按看板記載將所需零件按時運送至相應位置,而裝配人員將所需零件取走時同時將零件附帶看板取走,生產計劃人員再根據裝配需要進行新的看板編制。JIT生產均通過看板實現。其中,看板規(guī)定的數量僅為必要數量,生產人員不得擅自更改看板信息,這也就是使用看板時最重要的一點“沒有看板不能生產,也不能運送”。如看板數量減小,則須降低生產數量,以此來防止過量生產同時減少不必要的運輸成本及物流成本。此外看板還有兩個原則:“看板必須在實物上存放”,“前工序按照看板取下的順序進行生產”。這也可以讓全體員工了解零件裝配順序,通過看板還可以了解后續(xù)工序的進度及庫存情況,從而更準確的下達生產任務。
根據這一規(guī)則,作業(yè)現場的管理人員對生產的優(yōu)先順序能夠一目了然,易于管理。通過看板就可知道后工序的作業(yè)進展情況、庫存情況等等。JIT也就是用這種方式將中間產品庫存數量減至最低,而突然出現的設備故障,批次出現不合格品等多種突況則不能得到良好解決。而精益生產則完美的解決了上述問題。
2 精益生產(Lean Production,LP)
隨著制造業(yè)生產產品的豐富,客戶的訂單也隨之復雜,企業(yè)制造產品的生產方式也從大批量生產逐步轉變?yōu)槎喾N類、小批量的離散型生產模式。而JIT管理模式僅從生產角度利用看板來控制生產進度,無法從人力、生產能力、成本等多方面對企業(yè)管理進行統(tǒng)籌,而精益生產方式的產生,使得生產過程中的人員得到了合理的配置,生產效率得到了有效提升,不良品率得到降低,為企業(yè)降低生產了成本,提高了競爭力。精益生產激發(fā)了制造業(yè)的活力,也促進了制造業(yè)的發(fā)展。精益生產中雖然也同樣闡明要減少浪費,但卻不僅僅是產品庫存量增大帶來的浪費,而是全面涉及到生產中的浪費1、切換狀態(tài):實際生產中,兩種或多種產品交替生產時須進行原材料更換、設備調試等;2、不合理布局:由于設備布局不合理從而增加的搬運成本、等待成本均為不必要的浪費;3、停滯浪費:由于設備故障或計劃安排不合理導致員工空閑;4、不良品浪費:由于產品批量出現不良品從而導致大量的返修,甚至批次進行重新生產;5、重大事故:由于出現重大安全事故,所有的工作都會變?yōu)榱?,因此安全生產尤為重要。而精益生產采取以下幾種方式來減少甚至消除上述浪費。[6]
“6S”管理:“6S”即整理(seiri),整頓(seiton),清掃(seiso),清潔(seiketus),素養(yǎng)(shitsuke),安全(security)。整理是指將工作場所的任何物品分為必要的和不必要的,將必要的整理并將不必要的清除;整頓是指將必要的物品依照規(guī)定位置進行擺放并加以標識;清掃是將工作場所清掃干凈,保持工作場所干凈、亮麗,防止污染的發(fā)生;清潔是維持工作場所的整齊和潔凈;素養(yǎng)是指養(yǎng)成按規(guī)定行事的良好工作習慣;安全則是重中之重,確保每時每刻都將安全生產放在第一位做到防患于未然。
彈性配置作業(yè)人數:根據新華社統(tǒng)計,2016年我國員工平均工資達到6700元,較去年同期增長近8%,而隨著經濟全球化進程的不斷深入,越南、泰國、印度等東南亞國家的人力成本優(yōu)勢明顯增強,因此我國企業(yè)的生產訂單也隨著制造成本的升高逐步向東南亞國家轉移。為解決上述問題,JIT管理模式需要“減少員工數量”,即根據生產量的變動,彈性地調配各生產線的作業(yè)人數,以及盡量用較少的人力完成較多的生產。也就意味著為了適應這種變更,作業(yè)人員必須是具有多種技能的多面手。
均衡化生產:均衡化生產又稱為平準化生產,即在生產中保證各工序間的生產節(jié)拍一致。均衡化生產目的是使中間產品平均流動,避免作業(yè)過程中所產生的不均衡狀態(tài)。均衡生產也是生產管理中最基本的一項要求。若生產的過程中初相安排不合理、出現不均衡的狀況,就會出現設備、人員的閑置,從而造成浪費,也同樣會出現突擊生產的情況,忽視質量管理,產品質量明顯下降,或造成安全事故多發(fā)、設備損壞、員工疲勞等多種不合理情況。均衡化生產同樣也是減少中間產品積壓的重要手段。實施均衡化生產并建立正常生產秩序后,生產能力才能得到充分利用,進而保證質量。
質量保證:一直以來,人們對“質量與成本的關系”有一定誤區(qū),認為提高質量就一定要花費更多的成本,而精益則將質量管理融入至每一位員工的腦海里,貫徹到每一個工序中,從而在保證質量的同時減少成本。相對傳統(tǒng)企業(yè),精益生產模式要求每一位操作人員在任何工序中發(fā)現不合格品時均有權要求停止生產,以此防止大批量重復錯誤的產生,從而節(jié)省大量成本。
日本企業(yè)還有一些其他的管理模式,但就現今應用來說上述兩種生產管理模式適用性更強。近年來我國企業(yè)在高速發(fā)展的同時修煉內功,取得了顯著成果,多個企業(yè)從不同行業(yè)發(fā)展并躋身世界500強。如果中國機械企業(yè)都能將上述兩種生產模式加以完善并應用到自身的生產管理中,那么我國企業(yè)的生產管理水平也注定能得到更大的提高。
參考文獻
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【關鍵詞】機電 一體化 技術
中圖分類號:TH-39 文獻標識碼:A
前言
科學技術的不斷變化與發(fā)展,極大的推動了各個學科的相互交叉與滲透,尤其是在機械技術工程方面,計算機技術和信息技術的廣泛發(fā)展與應用更是加速了機電一體化的發(fā)展,從而使機械工業(yè)逐漸朝著一體化的趨勢發(fā)展。機械工業(yè)的使機械工業(yè)的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產由機械電氣化邁入了機電一體化的特殊發(fā)展階段。
一、機電一體化的定義
機電一體化技術是以微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發(fā)展,向機械工業(yè)領域迅猛滲透,在與機械電子技術深度結合的現代工業(yè)的基礎上,綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術,從系統(tǒng)理論出發(fā),根據系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結構目標,以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎,對各組成要素及其間的信息處理,接口耦合,運動傳遞,物質運動,能量變換進行研究,使得整個系統(tǒng)有機結合與綜合集成,并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下,形成物質的和能量的有規(guī)則運動,在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術。機電一體化技術直接導致了自動化技術的產生。
二、機電一體化的核心技術
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此,為加速推進機電一體化的發(fā)展,必須從以下幾方面著手。
1、機械本體技術
機械本體技術是機電一體化的基礎, 機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應, 利用其高、新技術來更新概念, 實現結構上、材料上、性能上變更, 滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主, 為了減輕質量除了在結構上加以改進, 還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量, 才有可能實現驅動系統(tǒng)的小型化, 進而在控制方面改善快速響應特性, 減少能量消耗, 提高效率。
2、信息處理技術
機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特別是微型計算機)的普及應用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化, 必須提高信息處理設備的可靠性, 包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性, 進而提高處理速度, 并解決抗干擾及標準化問題。
3、傳感技術
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面, 提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾, 目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說, 目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術。
4、驅動技術
電機作為驅動機構已被廣泛采用, 但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前, 正在積極發(fā)展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。
5、軟件技術
軟件與硬件必須協(xié)調一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本, 提高生產維修的效率, 要逐步推行軟件標準化, 包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
6、接口技術
為了與計算機進行通信, 必須使數據傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修, 而且可以簡化設計。目前,技術人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口,來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光耦器的大容量化、小型化、標準化等問題。
三、機電一體化技術的發(fā)展現狀
1、國外機電一體化發(fā)展現狀
機電一體化占據主導地位是制造產業(yè)發(fā)展的必然趨勢,而制造產業(yè)是整個科學技術和國家經濟發(fā)展的基礎工業(yè),因而機電一體化在當前激烈的國際政治、軍事、經濟競爭中有舉足輕重的作用,受到各工業(yè)國家的極大重視,并給予資金支持和必要的政策優(yōu)惠。就國外而言,機電一體化的發(fā)展大致經歷了三個階段的發(fā)展歷程。第一,在1959 年以前,這個時期電子技術的發(fā)展大大推動了機電一體化的進程與發(fā)展。很多制造產業(yè)不斷的將電子技術運用于其中,從而創(chuàng)造了良好的發(fā)展環(huán)境。第二,隨著各種新技術的大量涌現,機電一體化技術也在不斷的向前發(fā)展,并結合其原有的技術,不斷開始創(chuàng)新,新產品不斷的涌現于市場。第三,也是機電一體化備受關注的時期,各國都開始探索機電一體化的工藝流程與產品技術。
2、國內機電一體化發(fā)展現狀
就中國而言,我國最早關注機電一體化的研究與使用,是在1989 年。國務院成立了機電一體化領導小組,制定了各種有關機電一體化的發(fā)展規(guī)劃文件。在2010 年,由于受到各個方面的影響,我國不斷的引進新的技術和工藝。在結合本國實際情況的時候,不斷的摒棄那些不好的技術措施,在一些大的學校和大的企業(yè)進行實踐研究。但由于各種原因的影響,我國在機電一體化進程之中,相對于國外而言,還是比較落后的。為此,我們必須加強其進一步的研究與發(fā)展,以此來促進經濟的發(fā)展。
四、機電一體化技術的主要應用領域
1、數控機床
數控機床及相應的數控技術經過40 年的發(fā)展,在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現在:
(1)總線式、模塊化、緊湊型的結構,即采用多CPU、多主總線的體系結構。
(2)開放性設計,即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準,能最大限度地提高用戶的使用效益。
(3)WOP 技術和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態(tài)仿真,并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
(4)大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計,不僅豐富了數控功能,同時也加強了CNC 系統(tǒng)的控制功能。
(5)能實現多過程、多通道控制,即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力,并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
(6)系統(tǒng)的多級網絡功能,加強了系統(tǒng)組合及構成復雜加工系統(tǒng)的能力。
(7)以單板、單片機作為控制機,加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。
2、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)
CIMS 的實現不是現有各分散系統(tǒng)的簡單組合,而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線,以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實現從經營決策、產品開發(fā)、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優(yōu)化,各種生產要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
3、柔性制造系統(tǒng)(FMS)
柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng),主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求,生產其能力范圍內的任何工件,特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。
4、工業(yè)機器人
第1 代機器人亦稱示教再現機器人,它們只能根據示教進行重復運動,對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應性和靈活性;第2 代機器人帶有各種先進的傳感元件,能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息,通過計算機處理、分析,做出一定的判斷,對動作進行反饋控制,表現出低級智能,已開始走向實用化;第3 代機器人即智能機器人,具有多種感知功能,可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業(yè)環(huán)境中獨立行動,與第5 代計算機關系密切。
結論
機電一體化的出現是許多科學技術發(fā)展的結晶,是社會生產力發(fā)展到一定階段的必然要求。隨著科學技術的不斷進步,機電一體化技術的發(fā)展前景將越來越廣闊,它對人類社會進步的推動力將越來越大。
【參考文獻】