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【摘要】:機電一體化是一種復合技術(shù),是機械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物,是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文簡述了機電一體化技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)組成和主要應用領域,并指出其發(fā)展趨勢。
現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展極大地推動了不同學科的交叉與滲透,引起了工程領域的技術(shù)改造與革命。在機械工程領域,由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化,使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(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“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機電一體化的核心技術(shù)
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)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
(一)機械本體技術(shù)
機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)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(xiàn)驅(qū)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。
(二)傳感技術(shù)
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(guān)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(shù)。
(三)信息處理技術(shù)
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(shù)轉(zhuǎn)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。
(四)驅(qū)動技術(shù)
電機作為驅(qū)動機構(gòu)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(nèi)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(qū)動單元。
(五)接口技術(shù)
為了與計算機進行通信,必須使數(shù)據(jù)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(shù)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、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。
(六)軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本,提高生產(chǎn)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。
二、機電一體化技術(shù)的主要應用領域
(一)數(shù)控機床
數(shù)控機床及相應的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展,在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現(xiàn)在
1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu),即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
2、開放性設計,即硬件體系結(jié)構(gòu)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(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)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(shù)控功能,同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。
5、能實現(xiàn)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(wǎng)絡功能,加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)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(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
(二)計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)
CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)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(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化,各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
(三)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(shù)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(chǎn)其能力范圍內(nèi)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(chǎn)。
(四)工業(yè)機器人
第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人,它們只能根據(jù)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(xiàn)出低級智能,已開始走向?qū)嵱没坏?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(guān)系密切。
三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向,機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展
(一)智能化
智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一,也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。
(二)系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進行任意的剪裁和組合,同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強,一般除RS232等常用通信方式外,實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體,使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
(三)微型化
微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù),是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3,并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點,可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作,故在生物醫(yī)學、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領域,都有廣闊的應用前景。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術(shù),在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
(四)模塊化
模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢,是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復雜而重要的事,它需要制訂一系列標準,以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品,同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。
(五)網(wǎng)絡化
網(wǎng)絡技術(shù)的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響,使其朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多,面向網(wǎng)絡的方式也不同。由于網(wǎng)絡的普及,基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品。
(六)綠色化
工業(yè)的發(fā)達使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時也使資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染,于是綠色產(chǎn)品應運而生。綠色化是時代的趨勢,其目標是使產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中,對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小,資源利用率極高。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述,機電一體化技術(shù)是眾多科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革,使傳統(tǒng)的機械設計方法和設計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品,不僅是改造傳統(tǒng)機械設備的要求,而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。
【參考文獻】:
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關(guān)鍵詞:機電一體化;應用現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
引言
眾所周知,現(xiàn)代科學技術(shù)極大地推動機械工業(yè)領域的技術(shù)改造和革命。迄今為止,世界各國都在大力推廣機電一體化技術(shù)。近些年來,我國的計算機技術(shù)和微電子技術(shù)得到了長足的發(fā)展。在此基礎上,這些技術(shù)被廣泛應用到了機械工業(yè)領域,形成了機電一體化,不僅對機械工業(yè)的產(chǎn)品功能、構(gòu)成和技術(shù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了重要影響,而且也給機械工業(yè)的生產(chǎn)方式及管理體系帶來了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)從“機械電氣化”時代邁入了“機電一體化”階段。在人們生活的各個領域已得到廣泛的應用,不僅深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢,而且深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟、社會和軍事的發(fā)展,并以蓬勃的生機向前發(fā)展。
1機電一體化概述
機電一體化的概念最早是1960年代末由日本安川電氣公司提出,是將機械和電子技術(shù)集成結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。作為一門新型學科,機電一體化已經(jīng)建立起了一套自身的體系,并且隨著科技的進步不斷得到充實和更新。機電一體化的基本特征表現(xiàn)在:它從系統(tǒng)的視角出發(fā),成功將微電子技術(shù)、機械技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù)的應用有機結(jié)合起來。作為一種系統(tǒng)工程技術(shù),機電一體化通過對各功能單元進行合理布局與配置,使這些功能的高質(zhì)量、高可靠性、低能耗價值得到了充分的體現(xiàn),實現(xiàn)了優(yōu)化系統(tǒng)的目的。一個所謂的機電一體化產(chǎn)品或機電一體化系統(tǒng)就由此產(chǎn)生。所以,“機電一體化,,涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方而。需要特別指出的是,機電一體化技術(shù)并不是微電子技術(shù)、機械技術(shù)等新技術(shù)的簡單拼湊,而是將以上技術(shù)群進行有機融合的綜合技術(shù)。正是這一點,使機電一體化在概念上與機械電氣化相區(qū)別。從發(fā)展歷程看,盡管從純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化,但這樣的機械工程技術(shù)仍屬傳統(tǒng)機械。進入到機電一體化階段后,其中的微電子裝置不僅具有了和某些機械部件一樣的功能,而且還具備了諸如自動處理信息、自動檢測、自動調(diào)節(jié)與控制等許多新的功能。形象地說,機電一體化產(chǎn)品不僅可以替代人力去完成許多機械勞動,實現(xiàn)人手和肢體的延伸,而且還擁有了智能化特征,實現(xiàn)了感官與頭腦的延伸。這一點也在功能上將機電一體化與機械電氣化區(qū)別開。這個定義強調(diào)它將扮演越來越重要的角色機電整合。它在復雜的非線性上下文包括電腦和數(shù)字信號處理器(dsp),它存儲和處理信息、通訊和互聯(lián)網(wǎng),這發(fā)送信息,以及各種計算機輔助設計(CLAD)軟件。
2國內(nèi)機電一體化技術(shù)應用現(xiàn)狀
當前我國正處于市場經(jīng)濟的發(fā)展階段,盡管較之以往我們的機電產(chǎn)品出口取得了顯著的成績,但是仍然不能忽視存在的問題。正確對待機遇和挑戰(zhàn),思考并解決當前存在的問題無疑會有助于提高我國機電技術(shù)產(chǎn)品的水平和性能,對于完善我們的市場經(jīng)濟制度也大有裨益。從促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,推動完整的機電一體產(chǎn)業(yè)形成的角度看,我們的機電一體化而臨以下兩點任務:其一,要進一步推動傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)升級,實現(xiàn)節(jié)能高效,這就需要對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行微電子技術(shù)改造。其二,大張旗鼓地開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品,促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
首先,在技術(shù)政策上,要對能耗高、效率低下、不符合環(huán)保標準的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行限制,加快對落后產(chǎn)品的淘汰。同時,要鼓勵對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實施機電一體化技術(shù)改造。
其次,我國機電一體化產(chǎn)業(yè)覆蓋而廣,發(fā)展迅速,而我們的財力、人力和物力是有限的,產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃和發(fā)展不可能而而俱到,所以我們應建立機電一體化行業(yè)“協(xié)會”性質(zhì)的統(tǒng)管合作機構(gòu),并賦予其職能,既有利于深入的行業(yè)調(diào)查,指導行業(yè)布點布局的調(diào)整,發(fā)展重點項目,又有助于制定出縱覽全局的“機電一體化”發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃,以避免開發(fā)上重復、生產(chǎn)上撞車。
再次,通過“協(xié)會”的有效組織和廣泛宣傳,一來可以建立行業(yè)信息平臺,及時分享更多的行業(yè)內(nèi)部信息,二來可以增加產(chǎn)業(yè)在社會上的認知,使行業(yè)內(nèi)外都重視和支持“機電一體化”的發(fā)展,既可以吸引外商到我國投資發(fā)展“機電一體化”的眼球,又可以更加方便合理調(diào)配資源。同時,盡管人民幣升值短期內(nèi)會減緩我國機電產(chǎn)品出口,但對技術(shù)貿(mào)易來講,卻可以利用此時的時機,大量引進相關(guān)產(chǎn)業(yè)的先進技術(shù),反哺自身加工業(yè),提高企業(yè)的利潤空間。作為世界上最大的發(fā)展中國家,大力發(fā)展機電一體化技術(shù),用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),開發(fā)數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品,既是振興我國傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力,也是一條促使機電行業(yè)產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整日益完善的捷徑。
3機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
Electrochemic-mechanical系統(tǒng)(MEMS)一直是一個近年來熱門研究領域。它也是一個快速增長的行業(yè),它們的大小已經(jīng)超過100億美元,數(shù)以百萬計的MEMS一直在等產(chǎn)品汽車安全氣囊和噴墨打印機。MEMS技術(shù)已經(jīng)應用到開發(fā)微型光學開關(guān)來處理高卷數(shù)據(jù)和話音通信的通信。MEMS本身是一個機電一體化極好的例子。作為另一個措施,表示的重要性小型化、美國政府投資270美元在2000年在國家納米技術(shù)倡議關(guān)于人口統(tǒng)計學的改變,ASME報告中,“人口統(tǒng)計學是第二強大的力量改變世界的經(jīng)濟和社會。在未來40年,世界人口預計將將增長50%左右。嬰兒潮一代將進入高級成熟度然后年老。“然后,報告觸動了幾個具體的方而包括歐洲和日本人口迅速老齡化趨勢。雖然報告中沒有討論ASME,這種趨勢將激勵機電朝著人性化方向發(fā)展,如護理機器人的研發(fā)被稱為人類友好的機電一體化。美國機械工程師協(xié)會(CASME)最近發(fā)表了一份報告,題為《機械工程在21世紀的發(fā)展趨勢》,其內(nèi)容主要介紹了從20世紀到21世紀機電一體化的進展和今后發(fā)展的趨勢。它從以下四個類別描述了工程學的變革趨勢:技術(shù)變革、人口變革、經(jīng)濟變革和社會變革。隨著科技的進步,以下八個領域?qū)菣C電一體化發(fā)展的主要途徑:信息技術(shù)、微型化、材料科學、生物工程和醫(yī)藥、能源、運輸、環(huán)境工程和制造業(yè)等。
4結(jié)論
在經(jīng)濟全球化趨勢逐漸增強,市場競爭日趨激烈的當今社會,機電一體化的發(fā)展對優(yōu)化本國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展本國經(jīng)濟具有至關(guān)重要的作用。機電制造思維是基于現(xiàn)代工程教育而逐步興起和發(fā)展起來的。機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。當然,與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。總而言之,機電一體化技術(shù)作為機械技術(shù),信息技術(shù),電子技術(shù)和計算機技術(shù)的融合、發(fā)展與延伸,在經(jīng)濟社會不斷建設發(fā)展的過程中占據(jù)著極為關(guān)鍵的地位。我們需要明確機電一體化技術(shù)未來發(fā)展方向,妥善處理機電一體化技術(shù)在發(fā)展過程中而臨的問題與障礙,推動機電一體化時代的全而發(fā)展。
參考文獻:
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(一)"機電一體化"的發(fā)展歷程1.數(shù)控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;2.微電子技術(shù)為"機電一體化 帶來勃勃生機;3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機電一體化"提供了堅強基礎;4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發(fā)展趨勢1.光機電一體化.一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成的.因此,引進光學技術(shù),實現(xiàn)光學技術(shù)的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢.
2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的冗余度,有較強的柔性,能較好地應付突發(fā)事件,被設計成自律分配系統(tǒng)。在自律分配系統(tǒng)中,各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的,子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務,同時具有本身的自律性,可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息,在總的前提下,具體行動是可以改變的。這樣,既明顯地增加了系統(tǒng)的適應能力(柔性),又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機電一體化產(chǎn)品全息特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。除此之外,其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),也變簡單的從上到下的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.生物一軟件化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大,并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于靜態(tài)時不穩(wěn)定,但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物:當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時,生物便死亡,而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時,生物就很有活力。仿生學研究領域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構(gòu)可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體,但如何使這些新型機體具有活的生命還有待于深入研究。這一研究領域稱為生物——軟件或生物系統(tǒng),而生物的特點是硬 件(肌體)——軟件(大腦)一體,不可分割。看來,機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨,但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術(shù),在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時,就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以融合,機體、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、cpu等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。
三、典型的機電一體化產(chǎn)品機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統(tǒng)有:數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、cad/cam系統(tǒng)等。典型的機電一體化元、部件有:電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構(gòu)等。這些典型的機電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。
四、北京發(fā)展機電一體化而臨的形勢和任務機電一體化工作主要包括兩個層次:一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),其目的是節(jié)能、節(jié)材,提高工效,提高產(chǎn)品質(zhì)量,把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進步提高一步;二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品,促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
前者是面上的工作,普及工作;后者是提高工作,深層次工作。
(一)北京機電一體化工作面臨的形勢1.北京用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣,有難度(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中,有60%以上的企業(yè)用微電子技術(shù)改造機床設備、工業(yè)窯爐、風機電泵、生產(chǎn)過程的任務還未完成需要量的一半。
(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術(shù)進行改造;在已改造的近6500臺機床設備中,大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術(shù)進行改造;且610座已改造過的工業(yè)爐窯也很有進一步應用模糊技術(shù)進行二次改造的必要。
(4)北京工業(yè)系統(tǒng)cad應用還有較大差距。目前,北京工業(yè)品設計,cad應用率僅17%(而美、日等國已超過85%;國內(nèi)先進地區(qū)也超過了30%);cad的覆蓋率才達到11%(而全國cad應用工程領導小組指出,八五期間大中型企業(yè)要達到35%,中小型骨干企業(yè)要達到15%—20%;到九五時,按國務委員宋健的要求,基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦,尚49萬多千瓦用變調(diào)速技術(shù)進行改造的任務,占總?cè)蝿樟康?9.5%左右。
(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年,北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市,1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產(chǎn)值能耗折合標煤為2.47噸,比上海的1.57噸高57%,比天津的2.15噸高14%,比先進的工業(yè)化國家高近9倍。因此,北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務非常重,而電力電子技術(shù)是節(jié)能降耗的王牌。
2.北京用機電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高市場占有率的呼聲高,有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬種,每年約開發(fā)試制新產(chǎn)品3000種,更新周期很長。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場變化的需要,影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競爭能力。
1993年,北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品約837種,在當年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中:機械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種,機電一體化產(chǎn)品不到150種機電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強;儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種,機電一體化產(chǎn)品210種,機電一體化產(chǎn)品所占比例為60%;輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種,機電一體化、智能化產(chǎn)品15種,機電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%;汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬元,每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費用約300元,不是總成本的1%;與國外約28%的先進水平相差甚遠;與國內(nèi)先進水平相差一半左右。
3.北京用機電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產(chǎn)品的責任重,有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中,能耗、耗水大戶,對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重,且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來北京的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整,但由于多種原因,成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題,有企業(yè)的故土難離死守故業(yè)問題,但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè),優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前,這就是發(fā)展機電一體化,開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低,且具有柔性,可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革,而無須改換設備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時,可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液,帶來新的活力,把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來,實現(xiàn)文明生產(chǎn)。
另外,從市場需求的角度看,由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長,差距較大,許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求,每年進口量都比較大,因此亟需發(fā)展。
(二)北京機電一體化工作的任務北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話:一句話是廣泛深入地用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè);另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品,促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。總的目的是促進機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻。
1.北京應用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點(1)大力采用模糊技術(shù),工業(yè)爐窯改造應上新臺階國內(nèi)外成功的范例表明,應用模糊技術(shù)改造工業(yè)爐窯比單純用計算機和pid技術(shù)好的多。因此,我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時要大力推廣應用模糊技術(shù),到2000年,對應該進行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊 技術(shù)等先進電子信息技術(shù)改造完畢,其中采用模糊技術(shù)改造要在80%。
(2)積極采用數(shù)控技術(shù),機床高備改造要達新水平對機床設備的改造重點應放在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應用上。根據(jù)需要和可能,到1995年,北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上,到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調(diào)速技術(shù),風機電泵改造要攀新高度風機、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上,效果十分顯著。因此,在今后幾乎,北京要把交流變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應用作為重點來抓。到1995年,應該采用變頻調(diào)速技術(shù)改造的風機、電泵要改造完60%;到本世紀末,北京的風機、電泵和其它調(diào)速電機要普遍;采用先進的變頻調(diào)速技術(shù)。
(4)優(yōu)先應用cad/cam技術(shù),工業(yè)設計水平提高要有新目標北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢,設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前,北京工業(yè)系統(tǒng)cad的應用率為17%,cad的覆蓋率為11%,到1995年應分別達到20%和15%,本世紀末,要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產(chǎn)品開發(fā)的奮斗目標(1)總體目標:到1995年全市的機電一體化產(chǎn)品數(shù)應不少于800種,2000年,應不少于2000種,機電產(chǎn)品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標:
?機床數(shù)控化率:1995年,產(chǎn)量數(shù)控化率達5%,產(chǎn)值數(shù)控化率達16%;2000年,分別達12%和40%。
?汽車電子化程度:1995年,平均每輛汽車上裝用和電子產(chǎn)品的費用不少于1000元,在整車成本中所占比例不低于3%;到2000年分別不少于3000元,不低于8%。
一、機電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢
自電子技術(shù)一問世,電子技術(shù)與機械技術(shù)的結(jié)合就開始了,只是出現(xiàn)了半導體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,"機電一體化"技術(shù)之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.
(一)"機電一體化"的發(fā)展歷程
1.數(shù)控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;
2.微電子技術(shù)為"機電一體化''''''''帶來勃勃生機;
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機電一體化"提供了堅強基礎;
4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發(fā)展趨勢
1.光機電一體化.一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成的.因此,引進光學技術(shù),實現(xiàn)光學技術(shù)的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢.
2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”,有較強的“柔性”,能較好地應付突發(fā)事件,被設計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中,各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的,子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務,同時具有本身的“自律性”,可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息,在總的前提下,具體“行動”是可以改變的。這樣,既明顯地增加了系統(tǒng)的適應能力(柔性),又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。除此之外,其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大,并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定,但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物:當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時,生物便“死亡”,而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時,生物就很有活力。仿生學研究領域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構(gòu)可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體,但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”,而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體,不可分割。看來,機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨,但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術(shù),在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時,就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”,機體、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。
三、典型的機電一體化產(chǎn)品
機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統(tǒng)有:數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD/CAM系統(tǒng)等。典型的機電一體化元、部件有:電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構(gòu)等。這些典型的機電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。
四、北京發(fā)展“機電一體化”而臨的形勢和任務
機電一體化工作主要包括兩個層次:一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),其目的是節(jié)能、節(jié)材,提高工效,提高產(chǎn)品質(zhì)量,把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進步提高一步;二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品,促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
前者是面上的工作,普及工作;后者是提高工作,深層次工作。
(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢
1.北京用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣,有難度轉(zhuǎn)(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中,有60%以上的企業(yè)用微電子技術(shù)改造機床設備、工業(yè)窯爐、風機電泵、生產(chǎn)過程的任務還未完成需要量的一半。
(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術(shù)進行改造;在已改造的近6500臺機床設備中,大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術(shù)進行改造;且610座已改造過的工業(yè)爐窯也很有進一步應用模糊技術(shù)進行二次改造的必要。
(4)北京工業(yè)系統(tǒng)CAD應用還有較大差距。目前,北京工業(yè)品設計,CAD應用率僅17%(而美、日等國已超過85%;國內(nèi)先進地區(qū)也超過了30%);CAD的覆蓋率才達到11%(而全國CAD應用工程領導小組指出,“八五”期間大中型企業(yè)要達到35%,中小型骨干企業(yè)要達到15%—20%;到“九五”時,按國務委員宋健的要求,基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦,尚49萬多千瓦用變調(diào)速技術(shù)進行改造的任務,占總?cè)蝿樟康?9.5%左右。
(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年,北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市,1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產(chǎn)值能耗折合標煤為2.47噸,比上海的1.57噸高57%,比天津的2.15噸高14%,比先進的工業(yè)化國家高近9倍。因此,北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務非常重,而電力電子技術(shù)是節(jié)能降耗的王牌。
2.北京用機電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高市場占有率的呼聲高,有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬種,每年約開發(fā)試制新產(chǎn)品3000種,更新周期很長。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場變化的需要,影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競爭能力。
1993年,北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品約837種,在當年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中:機械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種,機電一體化產(chǎn)品不到150種機電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強;儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種,機電一體化產(chǎn)品210種,機電一體化產(chǎn)品所占比例為60%;輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種,機電一體化、智能化產(chǎn)品15種,機電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%;汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬元,每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費用約300元,不是總成本的1%;與國外約28%的先進水平相差甚遠;與國內(nèi)先進水平相差一半左右。
3.北京用機電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產(chǎn)品的責任重,有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中,能耗、耗水大戶,對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重,且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來北京的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整,但由于多種原因,成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題,有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題,但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè),優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前,這就是發(fā)展機電一體化,開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低,且具有柔性,可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革,而無須改換設備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時,可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液,帶來新的活力,把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來,實現(xiàn)文明生產(chǎn)。
另外,從市場需求的角度看,由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長,差距較大,許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求,每年進口量都比較大,因此亟需發(fā)展。
(二)北京“機電一體化”工作的任務
北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話:一句話是廣泛深入地用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè);另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品,促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。總的目的是促進機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻。1.北京應用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點
(1)大力采用模糊技術(shù),工業(yè)爐窯改造應上新臺階
國內(nèi)外成功的范例表明,應用模糊技術(shù)改造工業(yè)爐窯比單純用計算機和PID技術(shù)好的多。因此,我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時要大力推廣應用模糊技術(shù),到2000年,對應該進行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊技術(shù)等先進電子信息技術(shù)改造完畢,其中采用模糊技術(shù)改造要在80%。
(2)積極采用數(shù)控技術(shù),機床高備改造要達新水平
對機床設備的改造重點應放在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應用上。根據(jù)需要和可能,到1995年,北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上,到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調(diào)速技術(shù),風機電泵改造要攀新高度
風機、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上,效果十分顯著。因此,在今后幾乎,北京要把交流變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應用作為重點來抓。到1995年,應該采用變頻調(diào)速技術(shù)改造的風機、電泵要改造完60%;到本世紀末,北京的風機、電泵和其它調(diào)速電機要普遍;采用先進的變頻調(diào)速技術(shù)。
(4)優(yōu)先應用CAD/CAM技術(shù),工業(yè)設計水平提高要有新目標
北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢,設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前,北京工業(yè)系統(tǒng)CAD的應用率為17%,CAD的覆蓋率為11%,到1995年應分別達到20%和15%,本世紀末,要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產(chǎn)品開發(fā)的奮斗目標
(1)總體目標:到1995年全市的機電一體化產(chǎn)品數(shù)應不少于800種,2000年,應不少于2000種,機電產(chǎn)品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標:
·機床數(shù)控化率:1995年,產(chǎn)量數(shù)控化率達5%,產(chǎn)值數(shù)控化率達16%;2000年,分別達12%和40%。
·汽車電子化程度:1995年,平均每輛汽車上裝用和電子產(chǎn)品的費用不少于1000元,在整車成本中所占比例不低于3%;到2000年分別不少于3000元,不低于8%。
·PLC的開發(fā)生產(chǎn)能力:“八五”期間,開發(fā)能力要穩(wěn)居全國首位;“九五”北京要成為全國主要的PLC生產(chǎn)基地之一。
·“電力電子”開發(fā)生產(chǎn)能力:“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產(chǎn)技術(shù)和第三代電力電子器件的開發(fā)技術(shù)。“九五”期間第三代電力電子器件的生產(chǎn)要形成經(jīng)濟批量。在電力電子產(chǎn)品應用方面,“八五”期間,開關(guān)電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產(chǎn)品;交流變頻調(diào)速裝置要達到批量生產(chǎn)程度;高頻電子鎮(zhèn)流器要能出口創(chuàng)匯;“九五”,北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產(chǎn)、開發(fā)、推廣綜合配套能力的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
·模糊控制器的開發(fā)生產(chǎn)能力:“八五”要把北京建成全國模糊技術(shù)控制器的開發(fā)生產(chǎn)基地,開發(fā)出用于工業(yè)爐窯改造,壓力、溫度、流量控制的模糊技術(shù)控制系統(tǒng)典型產(chǎn)品來;交逐步將模糊技術(shù)應用于家用電器中。1995年,空調(diào)器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產(chǎn)品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末,北京家用電器模糊技術(shù)普及率要達到50%以上。
·其它機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)能力:微機控制多色印刷機要穩(wěn)居全國第一;電子醫(yī)療儀器的開發(fā)、生產(chǎn)爭取在“八五”有較大突破,“九五”在品種和產(chǎn)量上全國領先;在“八五”期間,以30萬千瓦汽輪發(fā)電機組為代表的發(fā)電設備要形成綜合配套能力,打出規(guī)模效益來;數(shù)字化、智能化儀器儀表,自動化裝置要上品種、上批量……
總之,機電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力,又是開啟北京機電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發(fā)展兩方面的目標,那么,到本世紀末,北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產(chǎn)業(yè)。其中,數(shù)控機床、機電一體化印刷系統(tǒng)、新型電子醫(yī)療設備和數(shù)字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元;“電力電子”的銷售額可超過20億元;PLC模糊控制器等銷售額可超過15億元;汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產(chǎn)品銷售額可超過25億元。機電一體化產(chǎn)業(yè)不僅是北京高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主力軍,也是機電行業(yè)停工、待產(chǎn)、明虧、潛虧企業(yè)的出路所在。五、北京發(fā)展“機電一體化”的對策
(一)加強統(tǒng)籌安排,協(xié)調(diào)發(fā)展計劃
目前,北京地區(qū)從事“機電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套發(fā)展策略和計是。同時,市政府各有關(guān)委、辦、局(總公司)也有不少相應的發(fā)展計劃與規(guī)劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制,難免只考慮局部利益,市政府各主管部門的有關(guān)計劃和規(guī)劃,也有統(tǒng)一考慮不足,統(tǒng)籌安排不夠的問題,全市缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此,建議市政府責成有關(guān)機構(gòu)在進行深入調(diào)查研究、科學分析的基礎上,制定出北京統(tǒng)管全局的“機電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃,避免開發(fā)上重復,生產(chǎn)上撞車!
(二)強化行業(yè)管理,發(fā)揮“協(xié)會”作用
目前,北京“機電一體化”較熱,而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制,“政出多門”是難哆的。因此,北京有必要明確一個“機電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機構(gòu),根據(jù)目前國家政治體制改革和經(jīng)濟體制改革的精神,以及機電一體化行業(yè)特點,我們建議,盡快加強北京機電一體化協(xié)會的建設,賦予其行業(yè)管理職能。
“協(xié)會”要進一步擴大領導機構(gòu)——理事會的代表層面和復蓋面,要加強辦公室、秘書處的建設;要通過其精明干練的辦事機構(gòu)、經(jīng)濟實體,組織“行業(yè)”發(fā)展計劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制;指導行業(yè)布點布局的調(diào)整,進行發(fā)展突破口的選擇,抓好重點工程的試點和有關(guān)項目的發(fā)標、招標工作……
(三)優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度
優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾,造成一種社會上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機電一體化”發(fā)展的氛圍,如盡快為外商到北京投資發(fā)展“機電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便;盡可能為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)開綠燈;盡力為開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。
增大支持力度,在技術(shù)政策上,要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展,對未采用機電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強制淘汰;大力提倡用機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造,對有關(guān)機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造,對有關(guān)技術(shù)開發(fā)、應用項目優(yōu)先立項、優(yōu)先支持,對在技術(shù)開發(fā)、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。
在經(jīng)濟政策上,要多給機電一體化科研攻關(guān)課題、開發(fā)應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會;銀行發(fā)設貸款要多向機電一體化技術(shù)改進、生產(chǎn)合資和機電一體化產(chǎn)業(yè)規(guī)模化建設項目上傾斜;成立“機電一體化”發(fā)展基金,支持機電一體化生產(chǎn)發(fā)展等。
(四)突出發(fā)展重點,兼顧“兩個層次”
機電一體化產(chǎn)業(yè)復蓋面非常廣,而我們的財力、人力和物力是有限的,因此我們在抓機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘,而應分清主次,大膽取舍,有所為,有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作,即用電子信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造,在傳統(tǒng)的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置,使“機械”和“電子”技術(shù)在淺層次上結(jié)合。第二個層次是“提高”工作,即在新產(chǎn)品設計之初,就把“機械”與“電子”統(tǒng)一起來進行考慮,使“機械”與“電子”密不可分,深度結(jié)合,生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品起碼正做到機電一體化。
我們認為,北京“機電一體化”發(fā)展,當務之急,重中之重是:
抓緊開發(fā)生產(chǎn)GTO、GTR、VDMOS等新型電力電子器件及其應用裝置——交流變頻調(diào)速器、逆變焊機、高頻電子鎮(zhèn)流器等,用電力電子技術(shù)進行的節(jié)能、節(jié)材為主要目的的技術(shù)改造;
抓緊推廣應用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng),改造機床設備;開發(fā)生產(chǎn)低、中檔數(shù)控系統(tǒng);
我國機械自動化要想實現(xiàn)持續(xù)性發(fā)展不但要具備較高的起點及時引進世界先進技術(shù),而且也要兼顧那些投入只需少量投入但可以取得較高收益的技術(shù),做到全面衡量、合理應用,根據(jù)我國的實際情況,及時引入最為適宜的機械自動化生產(chǎn)技術(shù)才能實現(xiàn)制造業(yè)的持續(xù)性發(fā)展,才能為國家創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益。
關(guān)鍵詞:
機械設計;自動化;發(fā)展方向
經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們的需求變得越來越多。全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展進程中,為了追求企業(yè)效益,企業(yè)不再沿用傳統(tǒng)的設計技術(shù)完成機械制造業(yè)輸出,傳統(tǒng)的機械制造業(yè)設計已經(jīng)不能滿足機械制造業(yè)的進步和需求。人們開始研究自動化控制系統(tǒng)的升級改造問題,滿足日益增長的生產(chǎn)需要。保證生產(chǎn)安全和生產(chǎn)質(zhì)量。帶動積極地發(fā)展,帶動社會的發(fā)展。
1機械制造設計及其自動化的復合設計內(nèi)容原則
1.1滿足對機器的功能要求
基于二十世紀九十年代國際裝備機構(gòu)學術(shù)組織及相關(guān)機構(gòu)做出的這樣的概念界定:機電聯(lián)體型是高端機械裝備、電子程序調(diào)控及系統(tǒng)思維理論在機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計及制作環(huán)節(jié)中的緊密融合,所以不論哪一類社會產(chǎn)品的問世均是給社會上人們生活中的某類需求而研發(fā)和制作的,均都具備相應的某項基本效能。
1.2加強創(chuàng)新與完善
按照機械制造設計及其自動化系統(tǒng)或產(chǎn)品的主功能不同,可以將其系統(tǒng)與產(chǎn)品進行分類處理。①根據(jù)物料的加工與運輸為主。輸入的信息、能量與物質(zhì)在加工處理之后,輸出改變了形態(tài)與位置的物質(zhì)產(chǎn)品或系統(tǒng),也就是加工機械設備,比如各種輕工機械、印刷機械、紡織機械、起重機械、食品加工機械、交通運輸機械、機床等。②以機械能量為主,將信息與能量進行輸入處理,同時輸出具有不同能量的產(chǎn)品或系統(tǒng),這就是動力機械,比如內(nèi)燃機、水輪機、電動機等。③以處理信息為主,將能量與信息進行輸入處理,主要輸出某種聲音、文字、圖像、數(shù)據(jù)等產(chǎn)品信息,也被稱為信息機,主要為傳真機、計算機、儀表、儀器等辦公機械[1]。除了上述介紹的主功能外,機械制造設計及其自動化系統(tǒng)花具備構(gòu)造、控制、檢測、動力等的內(nèi)部功能。在制造設計機械自動化產(chǎn)品的時候需要基于以上功能構(gòu)成原理來進行,以便不斷加強創(chuàng)新技術(shù)的應用,提高機械產(chǎn)品的自動化水平。
2機械工程設計及自動化特點
傳統(tǒng)的機械制造業(yè)設計已經(jīng)不能滿足機械制造業(yè)的進步和需求,后續(xù)維護費用變得越來越高昂。人們開始研究自動化控制系統(tǒng)的升級改造問題,滿足日益增長的生產(chǎn)需要,減少維護費用。保證生產(chǎn)安全和生產(chǎn)質(zhì)量。機械產(chǎn)品自動化能夠滿足這些要求,能夠避免發(fā)生故障,有著很好的安全性能,避免發(fā)生安全事故,在處理自動故障的問題上有自我分析的功能,能夠大大提高生產(chǎn)效率。機械工程自動化能夠?qū)⒏鶕?jù)設計需求對生產(chǎn)的體積有更靈活的應變,這樣能夠節(jié)省大量的資源,減少耗能節(jié)約成本,為環(huán)保也貢獻一份力量[2]。再進行機械工程設計的過程中,技術(shù)不再單一,融入了各種技術(shù),功能十分強大,能夠滿足生產(chǎn)商的各種需求,使用也更加靈活方便。
3機械設計制造當中的自動化技術(shù)
自動化技術(shù)在當代社會中是一門綜合性非常明顯的學科,其會涉及到電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡控制技術(shù)以及計算計技術(shù),同時和人們的日常生活有著較高的關(guān)聯(lián)性,雖然自動化技術(shù)是電氣信息領域當中的一個新學科,但是目前自動化技術(shù)的應用已經(jīng)較為全面和廣泛,逐漸成為近代社會發(fā)展的一種代表,當前在汽車、工業(yè)甚至是家居等行業(yè)均有所應用。機械設計制造的最終任務便是在滿足產(chǎn)品特點以及生產(chǎn)要求的基礎之上,將產(chǎn)品按照相應的質(zhì)量要求或標準順利的生產(chǎn)出來。在傳統(tǒng)的機械設計與制造過程中,幾乎所有工作都是由人為直接參與或控制來完成的,不僅會遭受來自于人為錯誤的影響。還會因為人力勞動本身的局限性導致生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量存在缺陷,最終出錯率非常明顯,嚴重阻礙產(chǎn)品高質(zhì)量生產(chǎn)。
4機械制造設計及其自動化的未來發(fā)展方向
4.1機械制造設計及其自動化未來發(fā)展的智能化
二十一世紀機械自動化技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵方向就是智能化,智能化是指基于機器行為的智能描述,也是在基礎控制理論前提下,吸收混沌動力學、生理學、模糊數(shù)學、計算機科學、運籌學以及人工智能等的新方法與思想,模擬人工智能技術(shù),賦予其自主決策、邏輯思維、判斷推理等能力,以便實現(xiàn)更高的機械制造設計及其自動化控制目標。
4.2機械制造設計及其自動化未來發(fā)展的網(wǎng)絡化
我國信息網(wǎng)絡技術(shù)的飛速發(fā)展與興起給人們?nèi)粘I睢⒔逃④娛隆⒄巍⒐I(yè)生產(chǎn)以科學技術(shù)等方面都帶來了較大的變革,各種網(wǎng)絡技術(shù)將全球生產(chǎn)與經(jīng)濟連接在一起,而機械制造設計及其自動化產(chǎn)品也需要朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展,以便提高產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性,實現(xiàn)在全球范圍內(nèi)的生產(chǎn)與暢銷。機電一體化是制造行業(yè)通用的發(fā)展方向,可以簡單的理解成為技術(shù)的提升以及系統(tǒng)的升級。由電子控制的機械設備,能夠借助智能化、自動化技術(shù)完成設計與制造流程[3]。從某種層面上而言,機電一體化就是機械設計制造和自動化技術(shù)的延伸,所以實現(xiàn)機電一體化是機械設計制造的必然發(fā)展趨勢。
4.3機械制造設計及其自動化未來發(fā)展的綠色環(huán)保化
如今我國機械行業(yè)的發(fā)展雖然給人類提供了舒適的生活,并豐富了物質(zhì),但是也提高了資源與能源的消耗,嚴重污染到了生態(tài)環(huán)境,所以未來機械制造設計及其自動化也要朝著綠色與環(huán)保方向發(fā)展,以便順應時代的發(fā)展趨勢,來達到人類健康要求與環(huán)境特定保護要求,降低對生態(tài)環(huán)境的破壞與污染。機械自動化產(chǎn)品的綠色設計具有可持續(xù)的發(fā)展前景。
4.4機械制造設計及其自動化未來發(fā)展的微型化
所謂微型化的機械自動化系統(tǒng)就是指尺寸低于一立方米的機械制造設計及其自動化產(chǎn)品,并逐漸朝著納米級與微米級方向發(fā)展。機械自動化的微機產(chǎn)品運動靈活、耗能少并且體積小,在信息、軍事以及醫(yī)療、生物等方面的應用具有較高優(yōu)勢,因此未來還要結(jié)合蝕刻技術(shù)、光刻技術(shù)等的超精密生產(chǎn)加工技術(shù),以便促進微機機械自動化的健康發(fā)展。
5結(jié)束語
我國的經(jīng)濟快速發(fā)展,對生活中各種需求變得越來越多,人們開始重視施機械制造業(yè)設計的發(fā)展是一件非常好的事情。在機械制造業(yè)化的發(fā)展過程中,技術(shù)人員要依據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行研究分析,科學合理遵守施工安全標準,幫助自動化控制系統(tǒng)升級改造的更加完善。我們國家對于自動化控制系統(tǒng)升級改造問題剛剛起步,自動化控制系統(tǒng)升級改造存在很多不足之處,但是科技在發(fā)展人們在進步,這些問題總會克服發(fā)展的會越來越好。
參考文獻:
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一、重點支持技術(shù)領域和優(yōu)先支持方向
重點支持電子與信息、生物技術(shù)與醫(yī)藥、新材料、光機電一體化、新能源與高效節(jié)能、資源環(huán)境、航空航天、交通技術(shù)領域。具體詳見《國家重點新產(chǎn)品計劃優(yōu)先發(fā)展技術(shù)領域(2008年)》。重點支持以下方向的新產(chǎn)品開發(fā),優(yōu)先支持具有核心技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)的自主創(chuàng)新產(chǎn)品。
1.突出節(jié)能減排主題,重點支持鋼鐵、有色金屬、煤炭、電力、石油化工、建材等節(jié)能減排重點行業(yè)和企業(yè)加快重大環(huán)保節(jié)能新產(chǎn)品開發(fā)。
2.重點支持針對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展重大需求、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟方式轉(zhuǎn)變的重大科技成果產(chǎn)品開發(fā)、重大引進技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)、面向國際市場的高技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)。
3.重點支持資源環(huán)境、人口健康、食品安全、交通安全、生產(chǎn)安全、城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展等社會公益領域新產(chǎn)品開發(fā)。
4.重點支持有利于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和新農(nóng)村建設,有利于農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重大調(diào)整和升級的新產(chǎn)品開發(fā)。
5.重點支持有關(guān)重大自然災害預測、應急和防治,災后修復和重建等關(guān)系國計民生的新產(chǎn)品開發(fā)。
6.不支持范圍:食品、保健品、飲料、服裝、傳統(tǒng)手工藝品、小家電等日用產(chǎn)品開發(fā);軍工配套產(chǎn)品開發(fā);高能耗和高污染產(chǎn)品開發(fā)。
二、申報要求
1.申報產(chǎn)品符合國家法律法規(guī),符合國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策和其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策。
2.產(chǎn)品具有自主知識產(chǎn)權(quán),且權(quán)益狀況明確,無相關(guān)產(chǎn)權(quán)爭議。
3.產(chǎn)品創(chuàng)新程度高。掌握產(chǎn)品生產(chǎn)的核心技術(shù)和關(guān)鍵工藝;或應用新技術(shù)原理、新設計構(gòu)思,在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、工藝等方面對原有產(chǎn)品有根本性改進,顯著提高了產(chǎn)品性能;或在國內(nèi)外率先提出技術(shù)標準。
4.產(chǎn)品為國內(nèi)首次開發(fā)成功,已有市場銷售,具有良好的市場應用前景,經(jīng)濟效益和社會效益明顯。
5.項目產(chǎn)品技術(shù)水平較高,在國內(nèi)處于先進水平,在同類產(chǎn)品中具有較高的性能。
三、申報組織方式
1.申報渠道
新產(chǎn)品計劃項目申報采用電子材料和書面材料相結(jié)合方式。
項目申請單位登陸program.most.省略,點擊新產(chǎn)品計劃,下載相應的軟件安裝后錄入申報書,然后輸出打印,并將電子數(shù)據(jù)和其他材料一并通過主管部門報送各地方科技廳(委、局)和國務院有關(guān)部委科技司(局)。
各地方科技廳(委、局)和國務院有關(guān)部委科技司(局)等申報組織單位登陸program.most.省略,下載相應的軟件安裝后匯總項目電子數(shù)據(jù),打印上報項目匯總表,并將匯總電子數(shù)據(jù)和其它紙制材料在2008年5月30日前按要求上報科技部。其中電子數(shù)據(jù)通過科技部科技計劃申報中心“一站式”平臺上報科技部,電子數(shù)據(jù)備份和紙制材料報送新產(chǎn)品計劃管理辦公室。
各地方科技廳(委、局)和國務院有關(guān)部委科技司(局)要參照《國家重點新產(chǎn)品計劃管理辦法》及《申報指南(2008)》要求,認真做好本地區(qū)、本系統(tǒng)的項目申報組織、評估(評審)和推薦工作。
2.備案制單位管理
進一步發(fā)揮地方科技主管部門在新產(chǎn)品計劃中的組織作用,繼續(xù)在北京、天津、上海、武漢、西安、湖北、湖南、廣東、山東、浙江、安徽、黑龍江、吉林、河北、寧波、江西16個省(市)實行申報備案制管理,其中,北京、湖南、西安三省(市)實行網(wǎng)上評估。備案制管理單位要嚴格按照《國家重點新產(chǎn)品計劃項目申報備案管理規(guī)范》的有關(guān)要求,加強對評估機構(gòu)的考核和管理,完善項目評審評估體系建設,根據(jù)地方經(jīng)濟發(fā)展需要,精心組織項目。科技部將對2008年申報備案管理單位評估機構(gòu)的評估和評審工作做重點監(jiān)督和考核。
3.項目申報數(shù)量
各地方科技廳(委、局)和國務院有關(guān)部委科技司(局)推薦上報項目應擇優(yōu)排序,申報數(shù)量原則上不超過本部門前兩年列入國家重點新產(chǎn)品計劃項目平均數(shù)的130%,其中A類項目原則不超過上報項目總數(shù)的30%。
4.關(guān)于重復申報
原則上一個企業(yè)當年度只能申報一項國家重點新產(chǎn)品計劃項目;同一項目不得從地方和部門同時申報新產(chǎn)品計劃;同一項目不得以相同或不同名稱重復申報火炬計劃、星火計劃、中小企業(yè)創(chuàng)新基金等其它政策引導類計劃;已列入過新產(chǎn)品計劃的產(chǎn)品不得再次申報。凡發(fā)生以上情況者取消立項資格。
四、申報材料
(一)項目申請單位需提交材料
1.必備材料
(1)項目申報表。
(2)可說明知識產(chǎn)權(quán)歸屬和授權(quán)使用的證明文件,如專利證書、軟件著作權(quán)登記、技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作協(xié)議(復印件)。
(3)企業(yè)法人營業(yè)執(zhí)照(復印件)。
(4)特殊行業(yè)許可證(復印件)。對醫(yī)藥、醫(yī)療器械、農(nóng)藥、計量器具、壓力容器、郵電通信等有特殊行業(yè)管理要求的新產(chǎn)品,需提供主管機構(gòu)出具的批準證明。如藥品生產(chǎn)企業(yè)許可證、醫(yī)藥GMP認證、新藥證書;農(nóng)藥生產(chǎn)許可證;通信產(chǎn)品入網(wǎng)證;公共安全產(chǎn)品、計量器具生產(chǎn)許可證;凡屬國家強制認證產(chǎn)品需提交的3C認證等。
(5)涉及廢水、廢氣、廢物排放的項目,需提交環(huán)保達標證明(復印件)。
2.輔助材料
(1)項目產(chǎn)業(yè)化前景分析。
(2)科技成果鑒定證書或最近2年內(nèi)查新報告等技術(shù)證明(說明)文件。
(3)其他材料。如企業(yè)上年度財務報表、用戶意見報告、權(quán)威機構(gòu)檢測報告、獲獎證書、銀行信用等級證明等。
(二)申報組織部門提交材料
1.項目報送函。
2.推薦上報項目匯總表、項目評審意見表(和項目申請材料一起裝訂)。
3.申報紙制材料一式二份。
4.匯總電子數(shù)據(jù)(或通過網(wǎng)絡傳輸)。
(三)材料裝訂及要求
關(guān)鍵詞:機械加工技術(shù);數(shù)控技術(shù);應用研究
1數(shù)控加工技術(shù)的概念與主要特點
1.1數(shù)控加工技術(shù)的概念
數(shù)控技術(shù)就是以傳統(tǒng)的機械加工技術(shù)為基礎,利用數(shù)字控制技術(shù),并且結(jié)合計算機網(wǎng)絡技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)的一種機械加工工藝,通常是以提高機械加工質(zhì)量為目的。采用數(shù)控技術(shù),能夠極大提高機械加工的準確度以及精準度,提高加工效率。目前,國內(nèi)的數(shù)控技術(shù)通常是通過預先編制好的程序?qū)υO備進行控制,從而完成整個機械加工過程。
1.2機械加工中數(shù)控加工的特征體現(xiàn)
采用數(shù)控技術(shù)進行機械加工,能夠提高生產(chǎn)效率以及加工精準度,節(jié)省了對于人工的要求。數(shù)控加工技術(shù)在機械加工領域的應用,對于機械加工藝的轉(zhuǎn)變具有巨大的意義,數(shù)控加工技術(shù)由于操作靈活簡單,在實際應用過程中優(yōu)勢突出,而且能夠確保機械加工過程的準確性。通過有效的利用計算機編程技術(shù),單人操作就能完成原來復雜的機械加工任務,極大的節(jié)省了人力以及物力,從而提高了生產(chǎn)效率,而且這種模塊化的操作方式也能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量符合相關(guān)標準要求。
2機械加工技術(shù)中數(shù)控加工的應用
2.1數(shù)控加工在工業(yè)生產(chǎn)中的應用數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應用主要體現(xiàn)在工業(yè)機器人的使用上,工業(yè)機器人一般是由控制單元、驅(qū)動單元以及執(zhí)行單元三部分組成,在機械生產(chǎn)流水線中起到了巨大的作用。在實際的工業(yè)生產(chǎn)中,有時因為施工環(huán)境的復雜性,人工是很難完成的,例如在進行深水以及太空作業(yè)時,而工業(yè)機器人就能很好的完成任務,通過機械模擬手臂,實現(xiàn)機械加工中的操作過程。數(shù)控技術(shù)在工業(yè)中的應用,可以說在確保了安全生產(chǎn)的同時,保質(zhì)保量的完成了人類有時難以完成的任務,尤其是在汽車行業(yè)中的大批量轉(zhuǎn)配以及噴氣等操作流程中。在實際的操作中,工業(yè)機器人的控制單元功能類似于人腦,主要結(jié)構(gòu)是計算機系統(tǒng),通過預編程好的程序向驅(qū)動單元發(fā)送相關(guān)指令,進行實際操作。此外,控制單元集成的檢測功能,能夠同步對于設備出現(xiàn)的故障進行報告,通過傳感系統(tǒng)以及檢測系統(tǒng)將問題傳達至控制單元,發(fā)送故障警報,做出相關(guān)處理。執(zhí)行系統(tǒng)主要是由伺服系統(tǒng)以及機械系統(tǒng)兩部分組成,動力部分的功能是提供機器人操作所需要的動力,確保執(zhí)行單元能夠在驅(qū)動單元的指揮下完成相關(guān)的各種操作。
2.2機床設備中數(shù)控加工技術(shù)的有效應用
機床設備是機械加工中的最重要的工具之一,數(shù)控技術(shù)在機場設備中的應用,對于實現(xiàn)機床加工領域的數(shù)字化控制具有十分重要的意義,同時也是機床設備走向機電一體化的重要過程。數(shù)控技術(shù)的應用,提高了機床加工的控制能力,通過運用數(shù)控技術(shù)完成在使用機床進行機械加工過程中的控制,能夠極大提高機床加工的生產(chǎn)效率。數(shù)控技術(shù)在機床設備中的應用通常是依靠代碼完成控制,通過編程完成對于機床加工過程中的主軸、變速、刀具的選擇以及冷卻泵的起停等各種順序動作,通過計算機發(fā)送的指令控制機床的生產(chǎn),從而生產(chǎn)出需要的零部件。
2.3數(shù)控加工在汽車制造業(yè)中的應用
隨著我國經(jīng)濟水平以及人民生活的提高,對于汽車的需求越來越大,提高汽車質(zhì)量就要從提高汽車零部件質(zhì)量入手,數(shù)控技術(shù)的應用,就能對提高汽車零部件質(zhì)量帶來很大的幫助,同時進一步簡化零部件生產(chǎn)流程。數(shù)控技術(shù)在汽車部件生產(chǎn)領域的應用,在提高生產(chǎn)效率的同時,提高了生產(chǎn)質(zhì)量,對于改善我國汽車性能具有十分重要的意義。數(shù)控技術(shù)能夠滿足機械生產(chǎn)中對于產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求,提升企業(yè)市場競爭力。汽車生產(chǎn)線中使用數(shù)控技術(shù),能夠徹底改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)理念,從而實現(xiàn)汽車的多元化、多批量生產(chǎn)模式。數(shù)控技術(shù)也能簡化復雜汽車零部件的生產(chǎn)過程,其中的虛擬制造、柔性制造、集成制造等技術(shù)的應用,必將極大提高我國汽車行業(yè)在國際市場中的競爭力。
3數(shù)控技術(shù)的發(fā)展前景
我國對于數(shù)控技術(shù)在機械加工中的應用研究已經(jīng)有五十多年的歷史,但是在數(shù)控加工領域依然存在許多需要提高的地方,尤其是在技術(shù)水平方面與世界發(fā)達水平還存在一定的差距,缺乏一定的高精尖技術(shù),而且在市場化過程中也未能形成足夠的規(guī)模,并沒有實現(xiàn)一定的品牌價值。針對上述情況,我們必須加快關(guān)于數(shù)控加工技術(shù)的相關(guān)研究。以我國的基本國情為出發(fā)點,將國家戰(zhàn)略規(guī)劃以及社會經(jīng)濟發(fā)展為市場導向,進一步提高我國機械制造業(yè)水平,提高我國機械制造業(yè)在國際水平上的市場競爭力,提升總體生產(chǎn)水平。通過系統(tǒng)的方式選取可以在新世紀作為我國機械生產(chǎn)制造裝備行業(yè)升級的大力發(fā)展的重要技術(shù),同時選擇性的支持產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),選擇多種配套技術(shù)當作數(shù)控技術(shù)研究的重點內(nèi)容,推動機械生產(chǎn)制造裝備行業(yè)的進一步發(fā)展,從而提升我國的綜合國力。
4結(jié)語
數(shù)控技術(shù)在機械加工制造業(yè)中的應用徹底擺脫了傳統(tǒng)機械制造業(yè)的束縛,擺脫了傳統(tǒng)的依靠單純?nèi)肆τ跈C械生產(chǎn)的控制,實現(xiàn)了機械生產(chǎn)的自動化。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新,數(shù)控技術(shù)必將推動我國機械加工制造業(yè)的不斷發(fā)展。
作者:肖煥麗單位:陜西電子信息職業(yè)技術(shù)學院
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