浅谈自动化机械制造及发展毕业论文.doc

（输入章及标题）浅谈自动化机械制造及发展毕业论文目录摘 要I第1章 绪论21.1制造背景21.1.1按规模大小FMS可分为如下4类3第2章 自动化技术42.1自动化关键技术4第3章 控制技术63.1启动控制技术发展趋势6结 论7参考文献11附录112附录213致谢14第1章 绪论1.1制造背景随着微电子技术、信息技术、计算机技术、材料技术和新能源技术等高新技术与机械设计制造技术的相互交叉、渗透、融合，使传统意义上的机械设计制造技术在原有基础上得到了质的飞跃，形成了当代的先进设计制造技术，与传统的机械设计制造技术相比既有继承，又有很大发展。如今，先进的设计制造技术正成为经济发展和人民生活需要的主要技术支撑，成为加速高技术发展和国防现代化的主要支撑，成为企业在激烈市场竞争中能立于不败之地并求得迅速发展的关键技术。计算机技术引入机械领域，使机械设计制造及其自动化技术产生了深刻变化。利用计算机辅助设计与优化设计技术，使设计过程实现了自动化和最优化；微电子技术与机械技术的结合，实现了机电产品的一体化，出现了数控机床和加工中心、机器人、微型机电系统等；利用计算机控制技术使机械制造过程实现了自动化和智能化，传感技术、计算机技术和机械设计制造的结合；机器的设计与运行过程的紧密结合，可以对机电产品的设计过程、制造过程、销售过程、安装与运行过程实现综合的自动化控制。机械设计制造及其自动化学科在国民经济中处于极其重要的地位，它对其他技术领域起着支撑性作用，成为国民经济各行业的基础。机械工业的发展也必将带动其他技术及行业的发展。各种自动化机械设备大大提高了劳动生产率，降低了工人的劳动强度，各种大型成套设备的开发成功使得各种重点工程的建设成为可能；机械设备的精密化带动了微电子工业和计算机工业，实现了集成电路的高度集成制造并使存储器的容量成倍提高；航空航天及各种武器装备的研制与生产、科学技术和教育事业的发展均需依赖于机械设计与制造技术的进步。1.1.1按规模大小FMS可分为如下4类(一)自动化制造单元FMC:的问世并在生产中使用约比FMS晚68年,它是由12台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,具有设置应加工多品种产品的灵活性。FMC可视为一个规模最小的FMS,是FMS向廉价化及小型化方向发展和一种产物,其特点是实目单机自动化化及自动化,迄今已进入普及应用阶段。(二)自动化制造系统通常包括4台或更多台全自动数控机床及人工中心与车削中心等),由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。(三)自动化制造线它是处于单一或少品种大批量非自动化自动线与中小批量多品种f:MS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床,亦可采用专用机床或NC专用机床,对物料搬运系统自动化的要求低于FMS,但生产率更高。(四)自动化制造工厂FMt是将多条FMS连接起来,配以自动化立体仓库,用计算机系统进行联系,采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使计算机集成制造系统(C1MS)投入实际,实现生产系统自动化化及自动化,进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平,反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体,以信息流控制物质流的智能制造系统IMS)为代表,其特点是实现工厂自动化化及自动化。第2章 自动化技术2.1自动化关键技术(一)计算机辅助设计未来CAD技术发展将会引入专家系统,使之具有智能化,可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术,该项新技术是直接利用CAD数据,通过计算机控制的激光扫描系统,将三维数字模型分成若干层二维片状图形,并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描,被扫描到的液面则变成固化塑料,如此循环操作,逐层扫描成形,并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起,仅需确定数据,数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。(二)模糊控制技术模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能,可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整,使系统性能大为改善,其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更起人们极大的关注。(三)工智能、专家系统及智能传感器技术迄今,FMS中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理,求解各类问题(如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等)。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合,因而专家系统为FMS的诸方面工作增强了自动化。展望未来,以知识密集为特征,以知识处理为手段的人工智能(包括专家系统)技术必将在FMS(尤其智能型)中关键性的作用。人工智能在未来FMS中将发挥日趋重要的作用。目前用于FMS中的各种技术,预计最有发展前途的仍是人工智能。预计到21世纪初,人工智能在FMS中的应用规模将要比目前大4倍。智能制造技术fIMT旨在将人工智能融入制造过程的各个环节,借助模拟专家的智能活动,取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程,系统能自动监测其运行状态,在受到外界或内部激励时能自动调节其参数,以达到最佳工作状态,具备自组织能力。(四)人工神经网络技术人工神经网络fANN是模拟智能生物的神经网络对信息进行并行处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域,神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统,成为现代自支化系统中的一个组成部分。第3章 控制技术3.1启动控制技术发展趋势(一)FMC将成为发展和应用的热门技术这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近,更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。(二)朝多功能方向发展由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。FMS是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势,是决定制造企业未来发展前途的具有战略意义的举措。日本从1991年开始实施的“智能制造系统”frms)国际性开发项目,属于第二代FMS:完善的第二代FMS正在不断实现。智能化机械与人之间相互融合、自动化地全面协调从接受订单货至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。进入新世纪,FMS获得迅猛发展,几乎成生产自动化之热点。一方面是由于单项技术如NC加工中心、工业机器人、CAD/CAM、资源管理及高度技术等的发展,提供了可供集成一个整体系统的技术基础:另一方面,世界市场发生了重大变化,由过去传统、相对稳定的市场,发展为动态多变的市场,为了从市场中求生存、求发展,提高企业对市场需求的应变能力,人们开始探索新的生产方法和经营模式。结 论随着现代科学技术的快速发展，机械制造业面临着不同方面的发展要求：最大程度地和计算机技术、信息技术相结合以实现智能化、自动化、高产、高效、低能耗、无污染的目标，本文从几个方面介绍先进制造技术，指明机械制造业的发展方向。 关键词先进制造技术 机械制造业 发展方向 机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了许多理论和实践经验，但随着当今社会的发展，人们的生活水平不断提高，各个方面的个性化需求越来越强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向。虽然这个名词没有确定的定义，但目前被公认的认识是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有如下一些特点： 1从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要。 2从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥。 3从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节。 4从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量。 5机械制造技术的发展趋势可以概括为：（1）机械制造自动化。（2）精密工程。（3）传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。 下面对自动化技术给予论述和展望。机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。 一、集成化 计算机集成制造（CIMS）被认为是21世纪制造企业的主要生产方式。CIMS作为一个由若干个相互联系的部分（分系统）组成，通常可划分为5部分： 1工程技术信息分系统包括计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程分析（CAE），计算机辅助工艺过程设计（CAPP），计算机辅助工装设计（CATD）数控程序编制（NCP）等。 2管理信息分系统（MIS）包括经营管理（BM），生产管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），财务管理（FM）等。 3制造自动化分系统（MAS）包括各种自动化设备和系统，如计算机数控（CNC），加工中心（MC），柔性制造单元（FMS），工业机器人（Robot），自动装配（AA）等。 4质量信息分系统包括计算机辅助检测（CAI），计算机辅助测试（CAT），计算机辅助质量控制（CAQC），三坐标测量机（CMM）等。 二、智能化 智能制造系统可被理解为由智能机械和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，该系统在制造过程中能进行智能活动，如分析、推理、判断、构思、决策等。在智能系统中，“智能”主要体现在系统具有极好的“软”特性（适应性和友好性）。在设计和制造过程中，采用模块化方法，使之具有较大的柔性；对于人，智能制造强调安全性和友好性；对于环境，要求作到无污染，省能源和资源充分回收；对于社会，提倡合理协作与竞争。三、敏捷化 敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求做出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建立是关键技术，其核心是虚拟制造技术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。敏捷制造是现代集成制造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路，它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平，是现代集成制造系统的发展方向。四、虚拟化 “虚拟制造”的概念于20世纪90年代初期提出。虚拟制造以系统建模和计算机仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、信息技术、并行工程、人工智能、多媒体技术等高新技术为一体，是一项由多学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造利用信息技术、仿真计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防的措施，从而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。 五、绿色制造技术的应用及绿色设计 若从节能、降耗、缩短产品开发周期的角度出发，诸如快速成形技术、并行工程及敏捷制造、虚拟制造、智能制造和网络制造等先进制造技术都可纳入绿色制造技术的应用范畴。不过目前能将绿色制造技术真正应用于企业生产的，也是较为成功的应用，只要集中在汽车、家电等支柱产业上。如绿色制造技术在汽车行业上的应用。 （1）节约资源方面：将“绿色燃料”天然气作为汽车的能源，它的燃料同汽油相比，CO降低70%，非甲烷类降低80%等，同时也消除了铅、苯等有害物质的产生。 （2）采用新设计的加工工艺方面：2000年3月，博世、康明斯、卡特彼勒等国外著名的汽车发动机公司，发动了“绿色柴油机行动”，在技术上作了较大的改进，大大降低了汽车尾气的排放。 （3）适用于环境友好的材料方面：世界上著名的汽车生产企业，使用新材料来替代以前使用的石棉、汞、铅等有害物质，采用轻型材料铝材制造车身，使汽车重量减少40%，能耗也降低了。 （4）部件回收在制造方面：从1990年中期，美国仅汽车零件回收、拆卸、翻新、出售一项，每年就可获利数十亿美元。 六、清洁化 清洁生产是指：将综合预防的环境战略，持续应用于生产过程和产品中，以便减少对人类和环境的风险。清洁生产的两个基本目标是资源的综合利用和环境保护。对生产过程而言，清洁生产要求渗透到从原材料投入到产出成品的全过程，包括节约原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺资源，二次能源和再生资源的利用，改进工艺及设备，并将一切排放物的数量与毒性削减在离开生产过程之前。对于产品而言，清洁生产覆盖构成产品整个生命周期的各个阶段，即从原材料的提取到产品的最终处理，包括产品的设计、生产、包装、运输、流通、销售及报废等，合理利用资源，并最大限度地减少对人类和环境的不利影响。 综上所述，机械制造业的发展方向是将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机的结合，通过计算机技术是企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。参考文献1于传浩,章涤峰.一种气动机械手夹持机构的设计J.武汉：武汉化工学院机械工程学院，2003.102何芹,原政军 姚龙元. 用于方形物件装卸液压机械手的设计D.山东：山东建筑大学机电工程学院，2010.93 岳锡芬.数控车床单机自动化的途径及若干技术问题J. 南京：南京数控机床有限公司技术开发部，2005.104杨建平,边际.机器手自动给料系统J.黑龙江：佳木斯大学中专部，2004.35 邱济宝. 全自动易拉罐盆栽机的系统研制D.浙江：中国计量学院，2010.36 李昌辉. 自动上料机器人系统开发D.哈尔滨：哈尔滨工业大学,2009.67无平. 用于缸体三轴孔机床上下料的桁架机械手设计J. 辽宁大连：大连机床集团有限责任公司自动化所,2009.28 罗庚兴,宁玉珊. 气动安装机械手的PLC控制D. 山东：广东松山职业技术学院,2010.89 尹自荣,熊晓红,骆际焕,王建坤. 数控上下料机械手的研究及应用D.武汉：华中理工大学，2010.510 赵碧,巴鹏,徐英凤. 气动上下料机械手手部结构的设计与分析D. 辽宁: 沈阳理工大学机械工程学院,2006.1211 张海英，刘胜明.基于 PLC的自动上下料机械手设计D.浙江：宁波职业技术学院，2010附录1毕业论文暂告收尾，这也意味着我在燕山大学的学习生活既将结束。回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样