机电一体化论文

时间:2024.3.27

Harbin Institute of Technology

机电一体化系统设计

院 系: 机电学院

班 级: ##

设 计 者: ##

学 号: ##

哈尔滨工业大学

机电一体化技术在机床领域的应用现状与发展趋势

摘要:随着机电一体化技术的发展和完善,机电一体化产品的概念已不再局限于某一具体产品的范围,而是逐步扩大到控制系统和被控制系统相结合的产品制造和过程控制的大系统,数控机床就是机电一体化技术在机床领域的具体应用。

关键字:机电一体化 数控机床 发展趋势

机电一体化产品(或系统)是指机械系统和微电子系统有机结合,从而产生新功能和新性能的新产品。此类产品和传统的机电系统相比,其主要特点是实现了机电系统在微电子技术基础上的信息驱动,在工作过程中可以对本身和外界环境的各种信息惊醒采集,处理和分析,系统的行为则完全取决于在信息分析基础上所做出的控制决策。微电子技术的应用是实现信息采集,处理,分析和智能化控制决策的根本保证

机电一体化的最大优点就在于其的生产能力和工作质量的提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能,其控制和检测的灵敏度,精度以及范围都有很大程度的提高,通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作,使之不受机械操作者主观因素的影响,从而实现最佳操作,保证最佳的工作质量和较高的产品合格率。同时,由于机电一体化产品实现了工作的自动化,使得生产能力大大提高。例如,数控机床对工件的加工稳定性大大提高,生产效率比普通机床提高5~6倍,柔性制造系统的生产设备利用率可提高1.5~3.5倍,机床数量可减少约50%,节省操作人员数量约50%,缩短生产周期40%,使加工成本降低50%左右。此外,由于机电一体化工作方式具有可通过调整软件来适应需求的良好柔性,特别适合于多品种小批量产品的生产,是缩短产品开发周期,加速更新换代的重要途径

数控机床是采用了数控技术的机床,是机电一体化的典型应用,国际信息处理联盟第五技术委员会,对数控机床作了如下定义:数控机床是一种装了程序控制系统的机床。该控制系统能逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。数控机床是典型的数控化设备,一般由信息载体,计算机数控系统,伺服系统和机床本体四部分组成。

数控机床的研制最早是从美国开始的。1948年,美国帕森斯公司在研制加工直升飞机桨叶轮廓用检查样板的加工机床任务时,提出了研制时空机床的初始设想。1949年,在美国空军部门的支持下,帕森斯公司正式接受委托,于麻省理工学院伺服机构实验室合作,开始从事数控机床的研制工作。经过三年时间的研究,于1952年试制成功世界上第一台数控机床试验型样机。后又经过三年的改进和自动编程研究,于1955年进入实用阶段。一直到20世纪50年代末,由于价格和技术上的原因,数控机床仅局限在航空工业中应用,品种也多为连续控制系统。到了20世纪60年代,由于晶体管的应用,数控系统提高了可靠性且价格开始下降,一些民用工业开始发展数控机床,其中多数是钻床,冲床等点位控制的机床。数控技术不仅在机床上得到实际应用,而且逐步推广到焊接机,火焰切割机等,是数控技术不断地扩展其应用范围。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征;而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国际民生的一些重要行业(IT,汽车,轻工,医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势

当前世界上数控技术及其装备的发展呈现如下发展趋势。

1.高速,高精密化

新一代数控机床(含加工中心)只有通过高速化大幅度缩短切削工时,才可能进一步提高其生产率。超高速加工,特别是超高速铣削,与新一代高速数控机床,特别是高速加工中心的开发,应用紧密相关。20世纪90年代以来,欧,美,日各国争相开发应用新一代高速数控机床,加快机床高速化发展步伐。依靠快速,准确的数字量传递技术,对高性能的机床执行部件进行高精密度,高响应速度的实时处理。效率和质量是先进制造技术的主体。高速,高精度加工技术可极大地提高效率,产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此,日本先端技术研究所将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一

2.高可靠性

高可靠性是指数控系统的可靠性,要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上,但也不是可靠性越高越好,仍然是适度可靠,因为是商品,受性能价格比的约束。

3.数控机床设计CAD化

随着计算机应用的普及及软件技术的发展,计算机辅助设计技术得到了广泛发展。CAD不仅可以替代人工完成浩繁的绘图工作,更重要的是可以进行设计方案选拔和大件整机的静,动态特性的分析,计算,预测和优化设计,可以对整机各工作部件进行动态模拟仿真。在模块化的基础上,在设计阶段就可以看到产品的三维几何模型和逼真的色彩。采用CAD还可以大大提高工作效率,提高设计的一次成功率,从而缩短试制周期,降低成本,增加产品的市场竞争能力。数控机床的设计是一项要求较高,综合性强,工作量大的工作,故应用CAD技术就更有必要和迫切。

(1).机构设计模块化

任何一类机床都是由若干基础件,标准件和功能部件组成的,尽管在同一类机床中有规格大小和立,卧等形式之分,但大体上功能部件都是相似的。为便于发展同系列和跨系列变形品种,满足用户市场的需要,现在许多机床生产厂家都在发展自己产品的模块化结构设计。

(2).数控机床结构的创新

数控机床的结构技术重大突破的突出表现,是近年来已出现的所谓6条“腿”支撑,并连接上平台与下平台的构架结构形式。随着这种结构技术的成熟和发展,预示着数控机床技术将进入一个有重大变革和创新的时代。

(3).数控机床功能的多样化

随着计算机技术的飞速发展,数控机床的功能越来越多,具体体现在以下几个方面:

①用户界面图形化

②科学计算可视化

③插补和补偿方式多样化

④内装高性能数控系统

⑤多媒体技术应用

4.智能化,网络化,柔性化,集成化

数控系统在控制性能上向智能化发展。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展,数控系统引入了自适应控制,模糊系统和神经网络的控制机理,不但具有自动编程,前馈控制,模糊控制,学习控制,自适应控制,工艺参数自动生成等功能,而且人机界面极为友好,并具有故障诊断系统。

网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线,制造系统,制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造模式

数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是从点,线向面,体的方向发展,另外是向注重应用性和经济性方向发展。其重点是以提高系统的可靠性,实用化为前提,以易于联网和集成为目标,注重加强单元技术的开拓,完善,CNC单机向高度精度,高速度和高柔性方向发展。

5.开放性

为适应数控进线,联网,普及型个性化,多品种,小批量,柔性化及数控迅速发展的要求,最重要的发展趋势是体系结构的开放性,设计生产开放式的数控系统,目前世界上已推出的开放式数控系统研究计划有OSACA,OMAC,OSECO

为适应制造自动化的发展,向FMC,FMS和CIMS提供基础设备,要求数字控制制造系统不仅能完成通常的加工功能,而且不要具备自动测量,自动上下料,自动换刀,自动更换主轴头,自动误差补偿等功能,广泛地应用机器人,物流系统。

6.复合化

近年来,用户对产品的个性化要求日益强烈,交货期要求越来越短。过去加工中心的技术开发主要追求的是主轴和进给的高速化。目前,对开发5轴加工中心的要求更趋向于适合小批量生产,甚至要适应试制品那样的单件或少量产品的生产,开发了各种复合化程度更高的符合机床,都追求一次装卡完成全部加工。

7.重视新技术标准,规范的建立

开放式数控系统有更好的通用性,柔性,适应性,扩展性,美国,欧盟和日本等国纷纷实施战略发展计划,并进行开放式体系结构数控系统规范的研究和制定

综上所述,基于机电一体化的数控机床的出现不是孤立的,它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然,与机电一体化相关的技术还有很多并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献

计时鸣.机电一体化控制技术与系统[M].西安:电子科技出版社,2009.

张建民.机电一体化系统设计[M].高教出版社,2001.

盛伯浩,唐华.数控机床技术发展浅析[J].先进制造技术参考,2003(6).

全秀敏,尹显明.数控技术发展趋势[J].新技术新工艺,2007(6). 

周光召,2020年的中国制造技术发展研究[J].先进制造技术动态,2004.

丁雪生.我国数控车床现状和发展[J].中国机床工具,2006(11).

梁训瑄.透过CIMT2007认识我国机床工业[J].新技术新工艺,2007(5).

周祖德.数字制造[M].北京:科学出版社,2004.

王爱玲,等.数控机床加工工艺[M].北京:机械工业出版社,2007.

张世琪,李迎,孙宇,等.现代制造引论[M].北京:理工大学出版社,2005.

更多相关推荐:
机电一体化论文

机电一体化论文班级:电气工程及其自动化091姓名:##摘要:机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体,是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有…

机电一体化毕业论文范文

机电一体化专业毕业论文范文一、课题的来源及现实意义数控机床毕业设计是机电一体化专业的学生必须要经历的一个重要的实践环节。通过本环节的锻炼力争能把以前所学的知识融会贯通,从而达到温故而知新的目的,提高解决实际工程…

机电一体化论文范文

黑龙江农垦农业职业技术学院毕业论文学号你的学号学生姓名所学专业机电一体化指导教师谭庆吉研究方向单片机与传感器应用黑龙江农垦科技职业学院年月日黑龙江农垦农业职业技术学院毕业论文设计申请表黑龙江农垦农业职业技术学院...

机电一体化论文格式范文

黑龙江农业经济职业学院毕业论文机械加工中的镗孔加工技术姓名杜瑞文指导教师金东琦专业机电一体化班级05220xx年3月10日黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文目录摘要1前言21镗孔加工的概念22镗孔加工的特...

机电一体化论文 范文

摘要作为机电系的一名学生,将来工作学习都会以机电为主,所以必须掌握好各种机电的专业知识。我会本着认真的态度对待专业课的学习,提高自己的专业素养.接下来我将介绍一下我对电动机发展史的认识关键词:机电一体化电动机机…

机电一体化论文范文:浅论机电一体化技术

机电一体化论文范文:浅论机电一体化技术一、机电一体化技术发展历程及其趋势自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,机电一体化…

最新20xx年机电一体化毕业论文模板

机电设备的维修与保养内容摘要依据机电一体化技术的发展前景,提出一种新型电动执行机构的设计方案,详细介绍了该执行机构各功能元件的选型与设计、阀位及速度控制原理以及各种关键问题的解决方法。该执行机构将阀门、伺服电机…

机电一体化实习报告范文

机电一体化实习报告范文一、实习目的终于等到了实习的时候了,很早以前就从师兄那里打听到了有实习,那时候可以说是急切地期盼着这一天的到来,因为大家再也无法满足于课堂教学,尽管从同学朋友那里了解到实习并非像想象中的那…

大学生机电一体化实习报告范文

大学生机电一体化实习报告范文作为一名新时代的大学生,我很自豪和骄傲。但是在新时代的情况下,社会竞争日趋激烈,社会的发展越来越快,只要你跟不上,就会被社会淘汰。大学生就得走在时代的最前沿,做人之不敢做,走人之不敢…

机电一体化毕业设计,论文范文,毕业论文参考选题表

毕业论文参考选题表1.AGV自动导引小车的设计(字数:12258.页数:47118)2.工业机器人(字数:10736.页数:29118)3.机械手的单片机控制设计(字数:15316.页数:36118)4.浅析普…

大学生机电一体化实习报告范文升级版

机电一体化实习报告实践单位唐山工业职业技术学院实践课题配电柜的安装与调试实践内容古人有云纸上得来终觉浅绝知此事要躬行自从走进了大学距离工作就不远了学校为了拓展我们学生自身的知识面扩大与社会的接触面增加个人在社会...

机电一体化实习报告

机电一体化实习报告姓名一实习目的终于等到了实习的时候了很早以前就从师兄那里打听到了有实习那时候可以说是急切地期盼着这一天的到来因为大家再也无法满足于课堂教学尽管从同学朋友那里了解到实习并非像想象中的那样是一件快...

机电一体化论文(35篇)