機械制造及自動化應用研究

李曉

摘要：本文首先對機制制造及自動化技術(shù)，包括基本理論、主要內(nèi)容和作用等進行介紹，然后分析了機械制造及自動化技術(shù)的發(fā)展歷史和方向，總結(jié)了未來機械制造及自動化技術(shù)的前沿理論，并在此基礎上，對機械制造及自動化技術(shù)在柔性制造系統(tǒng)中的應用進行了研究、分析。

關(guān)鍵詞：機械制造及自動化；應用研究；柔性制造系統(tǒng)

1.前言

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(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，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(shù)，在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應用。

2.機械制造及自動化技術(shù)概論

2.1 機械制造及自動化技術(shù)基本理論

任何制造過程都是由若干工序組成的。而在一個工序中，又包含著若干種基本動作。如傳動動作、上下料動作、換刀動作、切削動作以及檢驗動作等。此外，還有操縱和管理這些基本動作的操縱動作，如開動和關(guān)閉傳動機構(gòu)的動作等。這些動作可以手動來完成，也可以用機器來完成。當執(zhí)行制造過程的基本動作是由機器（機械）代替人力勞動來完成時這就是機械化。在一個工序中，如果所有的基本動作都機械化了，并且使若干個輔助動作也自動化起來，而工人所要做的工作只是對這一工序作總的操縱和監(jiān)督，就稱為工序自動化。

2.2機械制造自動化的主要內(nèi)容和作用

機械制造過程中的自動化技術(shù)主要有：

（1）機械加工自動化技術(shù)，包含上下料自動化技術(shù)，裝夾自動化技術(shù)、換刀自動化技術(shù)、加工自動化技術(shù)和零部件檢驗自動化技術(shù)等。

（2）裝配自動化技術(shù)，包含零部件供應自動化技術(shù)和裝配過程自動化技術(shù)等。

（3）質(zhì)量控制自動化技術(shù)，包含零部件檢測自動化技術(shù)、產(chǎn)品檢測自動化和刀具檢測自動化技術(shù)等。

（4）物料儲運過程自動化技術(shù)，包含工件儲運自動化技術(shù)、刀具儲運自動化技術(shù)和其它物料儲運自動化技術(shù)等。

3.機械制造及自動化技術(shù)發(fā)展歷史和方向

機械化生產(chǎn)最早開始于19世紀末期，而在20世紀中葉的時候，開始出現(xiàn)了自動化車床；1947年，美國福特汽車公司采用了機械加工自動化線，標志了機械制造自動化及自動化技術(shù)進入大規(guī)模應用階段，到了20世紀80年代開始計算機集成制造系統(tǒng)，至此機械自動化技術(shù)進入一個新時代。

隨著計算機及軟件技術(shù)的高速發(fā)展，機制制造及其自動化的將向著智能化，系統(tǒng)化的方向發(fā)展，具體表現(xiàn)在：

（1）機電一體化：機電一體化就是機械自動化的發(fā)展和延伸，傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品只有向機電一體化方向發(fā)展，才是機械工業(yè)發(fā)展的唯一出路。

（2）智能化：智能化是21世紀機械自動化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向，使機械制造具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得更高的控制目標。

（3）模塊化：模塊化是一項重要而又艱巨的工程。研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機械自動化產(chǎn)品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。

（4）網(wǎng)絡化：20世紀90年代，計算機技術(shù)的突出成就是網(wǎng)絡技術(shù)。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(shù)帶來的便利和快樂。

（5）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(lǐng)域發(fā)展的趨勢。

（6）環(huán)保化：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。

（7）人格化：未來的機械自動化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機械自動化的人格化有兩層含義。一層是機械自動化產(chǎn)品的最終使用對象是人，另一層是模仿生物機理、研制各種機械自動化產(chǎn)品.

4.機械制造及自動化技術(shù)的應用研究

柔性加工是機械制造及自動化技術(shù)的一個重要應用。柔性制造系統(tǒng)是由計算機控制系統(tǒng)和物流系統(tǒng)連接起來并具有一系列自動化加工設備和輔助設備，加工對象、工藝過程、工序內(nèi)容和生產(chǎn)節(jié)拍等可自動調(diào)整的高度自動化制造系統(tǒng)。

柔性制造系統(tǒng)（FMS）是數(shù)控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng)，包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。軟性制造系統(tǒng)是由加工系統(tǒng)、物理系統(tǒng)和控制與管理系統(tǒng)3大部分組成軟性制造系統(tǒng)是一個復雜的、大型制造控制系統(tǒng)，其硬件主要包括：

（1）兩臺以上的數(shù)控機床或加工中心以及其他加工設備，包括測量機、清洗機、動平衡機、各種特種加工設備等。

（2）一套能自動裝卸的運輸系統(tǒng)，包括刀具儲運和工件及原材料儲運。具體結(jié)構(gòu)可采用傳輸帶、有軌小車、無軌小車、搬運機器人、上下料托盤站等。

（3）一套計算機控制系統(tǒng)及信息通信網(wǎng)絡。

柔性制造是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個重要應用系統(tǒng)，在技術(shù)研究，產(chǎn)品開發(fā)等領(lǐng)域起著重要的作用。

5.總結(jié)

機械制造及其自動化技術(shù)有著較長的發(fā)展基礎和里程，整個技術(shù)隨著計算機、軟件和信息技術(shù)的發(fā)展，而快速更新，向著智能化、系統(tǒng)化方向發(fā)展，得到了廣泛的重視與應用。柔性制造系統(tǒng)，是機械制造及自動化的一個重要應用領(lǐng)域，帶來了巨大的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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[2]傅祥志.機械原理（第二版），武漢：華中科技大學出版社，2000.10