机械设计制造及其自动化发展方向的研究论文

ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY专 科 毕 业 论 文机械设计制造及其自动化发展方向的研究Mechanical design, manufacturing and automation development direction of the research系（院）名称： 机械工程学院 专 业 班 级： 机械制造及其自动化 08-1 学 生 姓 名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 名： ： 指导教师 名： ： 使用授权说明本人 了 安阳工学院 集 使用毕业设计（论文）的， ： 学 提交毕业设计（论文）的 本和 本 学 毕业设计（论文）的 本和 ，并提供 学 以currency1用 “ 化或其它制fifl 论文 在不以 为 的提下，学 以公布论文的或 。作 名： ： 目 录第一章 前言 1.1 机械自动化的生和 1.2 机械自动化的科学” 第二章 机械设计制造及其自动化符合设计原则 2.1对机的 2.2用 进”不 第三章 机械自动化技术在化工生产中的应用 3.1 包位制方 的研究 3.1.1 制系 3.1.2 制系 3.1.3 制系 3.2 制方 的研究 3.2.1制 的 3.2.2 制 的 第四章 机械自动化系统的优点与效益 4.1生 和工作 的提 4.2使用安 和 提 4.3 和 方，使用 4.4 ， 用 4.5 动， 自动化生 4.6 ， 材 第五章 机械设计制造及其自动化的发展方向 5.1机 体化 5.2 化 5.3 化 5.4 化 5.5 化 5.6化 5.7人化 第六章 结论 摘要本文主要对传统的机械设计制造和机械自动化相比较，提出了具有智能化的特征是现代机械和传统的机械在功能上的本质区别。根据机械自动化在各行各业的应用和发展，显现出了机械自动化产品的优点和效益。即多功能化、高效率、高可靠性、省材料、省能源，不断满足人们生活和生产多元化需求。文章从系统的观念出发，综合运用机械技术、 技术，自动化技术，及 技术在化工生产中的应用。 了 的 制和 和 的 制方 。提出了 自动化 制的主要目 ， 明了机械设计制造及其自动化的发展方向。设计制造； 自动化； 产品； 发展； 方向the This paper mainly to the traditional mechanical design, manufacturing and mechanical automation phase comparison, this paper puts forward a intelligent characteristic is the modern machinery and the traditional mechanical on the function of the essential difference. According to the mechanical automation in the application and development of all walks of life, showing the mechanical automation products advantages and benefits. Namely multi functionality, high efficiency, high reliability, save materials, save energy, and constantly satisfy the peoples life and production diversification demand. This article from the concept of system, the integrated use of mechanical technology, microelectronics technology, automation technology, and a control technology in the application of chemical production. Mainly enumerated the boiler drum water level control and coolant flow and ammonia displacement of the optimal control scheme. Puts forward the process automation control the main target in the future, and indicated the mechanical design, manufacturing and automation development direction. Keywords: design manufacturing； Automation； Products； Development； direction第一章 前 言机械自动化的生和 在1971 本的机械设计杂志副刊上刊登了机 体化这名词，后来随着机 体化的发展而被 泛的应用。美国机械工程师协会 1984 为现代机械下了如下 ：“由计算机信息 协 制的，用 成包括机械运动和 等动 学任的机械和（或）机 相互联系的系”。它 提及的机 体化是致的，因此以说现代机械就是指机 体化系。20世纪90 代国际机机构理论联 会，给出了这样的 ，机 体化是精密机械工程 制和系思想在品设计和制造过程中的协同结 。因此又以说机 体化就是在机械设计制造及其自动化基础上的发展。2 机械自动化的科学”机械设计制造及其自动化是机械”和 ”为主体，多门”学科相互渗透 相互结 的物，是正在发展和逐渐 的门兴的边缘学科，机械自动化使机械工业的”结构 品结构 构成 生方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生由“机械 化”迈入了以“机械自动化”为特征的发展阶fl。它的发展至今已经成为门 着自身体系的学科，随着生和科学”的发展，还将不被赋予的 。但其最基本的特征概括为：机械自动化的设计制造是从系的观点出发，综 运用机械” ” 自动制” 计算机” 信息” 传感 测” ” 接口” 信息变换”以及软编程”等群体”，根据系 标和优化组织结构 标，在多 ，低 的意上实现特 价值并使 个系最优化的系工程”。需 强 的是，机械自动化”是基 上述群体” 机融 的种综 ”，而不是机械”，以及其他”的简组 拼凑，这就是现代机械机械 化在概念上的根本区别。现代机械设计制造出的品，不仅是人和fi肢体的延伸，还是人的感官头脑的延伸， 化的特征是现代机械自动化和传的机械在 上的本 区别。第二章 机械设计制造及自动化的符合设计原则2 对机的 任何种品 是为人 的 种需 而 发的， 种主 ，不同的品 不同的主 。概而 ， 对 入的物 和信息（ 所 工业大 ）进行 种 理， 出 所需特 的物 信息。因此，机械自动化系也 对 入的物 和信息进行 种 理，从而 出 所需特 的物 信息的主 。如上所述，机械自动化系是个综 的概念，包含了机 体化”和机 体化品 个方 的 。作为品，又包含着设计 制造和特 的 以使用 ，而 是由其 机联系的结构所 的。2 2用 进”不 根据品或系的主 不同，对品或系进行 。以物料 运 加工为主。 入物 和信息，经过加工 理，主 出 变了位 和 的物 系（或品）称为加工机。如 种机 交 运 机械 品加工机械 重机械 织机械 机械 工机械等。以 换为主， 入 和信息， 出不同 的系（或品）称为动 机，其中 出机械的为 动机。如 动机 机 机等。以信息 理为主， 入信息和 。主 出 种信息。如据 文 等的品称为信息机。如 种 表 计算机 传机以及 种公机械等。机械自动化系除了 上述 的主 外，还应 体其它 动 测 制 构造 。基 上述的 构成 理， 设计或 种机械自动化的品，又 currency1思， 造发明和。“如，根据3种不同的主 及其不同的 入，组 来 成9大 的系品。 此外，对 不同主 的加工机构，其运动方式不同，也构成不同用的机械。“如，fifl机 是根据工 相对运动生fifl作用的 理进行工作的。因此，工 的运动方式不同，生不同用的机 。所以说机械自动化的发展 ， 大的想，需 我 用 进” 科学 理来不，设计制造出 的自动化品。第三章 机械自动化系统在化工生产中的应用生过程中，对 个工过程的物理 （或工变 ） 着 的制 。 ”工变 接表现生过程，对品的 着 的作用。“如，精的 或 ，在作 不变的下 ，得 的品 加出口 的动不 过， 将 后工fl的 果 化学 应的 应 ，使 指标。”工变 不接地 品的 和 ， 而 其 是使生获得 制的提。包位制方 的研究 包是生 的设， 是工业生不 的设， 包的位 在 是重 的， 位过低， 会 ， 而发生 位过 ，生 含 ，会 。这” 是 的，因此对包的位 加制是 正生 不 的，3.1.1 制系包位制fifl是制给，基 这 理，构成 制系。这的“ ”词是指变 ， 包位。这种制系行的简制系。 大 加，由 位现，制不但不 大给 来加给 ，以 的物料 ，而是 制 的 ， 给 。等 位 失后，由 加，送 而 ，将使位 重下降，动很历害， 重 包位降 程以至发生。因此对 停留短 变动较大的，这样的系不 应，位不 。 而对 ，由 在包中的停留较长，在 变化，位的现并不显著，配上”联锁报警装 ，也以 安 作，currency1用这种 制系尚生 。2 制系 在包位的制中，最主 的扰动是 的变化。如果根据 来进行 正，不仅以补偿“虚位”所引 的误动作，而 使给位制的动作十及，从而 位动， 制品 。将 信号引入，就购入了 制系。从本 上看， 制系是个馈（ ）制加回 馈制的 制系。这的馈仅为静 馈， 需 考虑 道在动 上的差异，需引入动 补偿环。包 理 及方框 连接方式中，加法的 出I是IC1ICC2IFI0式中 IC位制的 出 IF 变送（经 方）的 出 I0初始偏 值C1 C2 加法系。C1的设 取1，C2的值应考虑 静 馈补偿，现场凑试，也经理论推导得出。设 I0的 的是使其在正 下，制和加法的的 出 个比较 中的值。最 在正 下，I0 和 C2IF项接近而相互抵 。 制系 制系还 个弱点：制 的工作特 不 成为线 特 ，这样 做 静 补偿就比较困难 同，对 给系的扰动仍不克。为此再将给 信号引入，构成 制系。 制系的实 方 较多，包 制系为其中的 制方 。以看出，这是馈制串级制组成的 制系。其中，包位是主 （主变 ）， ，给 为辅助 。在包停留较短 “虚位” 重，需引入 信号的 作用。这种 信号应是 作用，以避免由 加和 ，位偏离设 值过 或过低而造成停车。 制系的方框 ，加法的运算 系 制相同， 系设 如下：a 系C1 取1或稍 1的值 b currency1用 C2取正值，C2的值 物料 系进行计算 c I0的设 和取值仍 制系相同。包 系方框 在 的制系中，位制和 制的参 方法串级制系相同。在 ”装 中，currency1用了比较简的 制系，只用台制及台加法，加法接在制 ，也接在制 后，包 制系的简化接法。加法的正 号是针对currency1用 及正作用制的。此接法的优点是使用表最 ，只 台多 道的制 实现。但如果系设 不确 物料 ， 变化，位将 余差，此接法位无余差，但使用表较 多，在投运及系设 等方 较 麻烦”。2 制方 的研究 的载体是 ，currency1用 等介 作为 ，用它 在 发进吸 工物料的大 ，使用工物料的出口 下降来 生工 ，工业用 的制方 以下 种。3.2.1 制 的 为 制 的制方 ，其机理也是 过 变传速 方程中的传 积F来实现的。该方 制 ， （ ）用充， 对“机入口 无 。但这种方 制不够灵活，另外 发不得 ， 引 带而损坏“机。为此，currency1用 位串级制方 的物料出口 位的串级制方 ，使用这种方 ，以限制位的上限，够的 发。也以currency1用 位选择 制方 的选择 制方。3.2.2 制 制 的制方 ，其机理是 过 变传速 方程中的 均 来制工物料的出口 的，这种方 制灵敏迅速，但制系 “机入口 的动。另外， 的用不充。为确 系的安 运行，还需 设 个位制系，防止 进入 管而导致“机损坏。根据以上研究知：自动制装 和被的工设组成了个没 人接参的自动化制系。作工坐在作室，就观察 个装 的变化。因此， 生过程的安 ，降低了动强。近二十 来，工业生 的迅速发展，加剧了对人 生 环境的污染，因此 工业生对环境的污染的 也纳入了过程制的 标。综上所述，过程自动化制的主 标包括以下 个方 ：1 生过程的安 和 2 预 的 和 3 尽地 材料和 损 4 把生对环境的害降 最 限。第四章 机械自动化系统的优点与效益随着机械自动化”的快速发展，机械自动化品 逐步取代传机 品的趋势，传机 品相比，机械自动化品 的 和附加值，它将给 发生 和用户带来社会 经济 益。4 生 和工作 提 机械自动化品大 信息自动 理和自动制 ，其制和 测的灵敏 精以及 很大程的提 ， 过自动化制系精确地 机械的执行机构 设计的 成预 的动作，使 不受机械作 主观因的 ，从而实现最佳作， 最佳的工作 和较 的品 。同由 机械自动化品实现了工作自动化，所以生 大大提 。“如:机 对工的加工 大大提 ,生 比普 机 提 56倍。柔 制造系的生设用 提 1.53.5倍，机 50%，省作人员50%，“短生周 40%，使加工成本降低50% 。此外，由 机械自动化工作方式 过 软来 应需 的 柔 ，特别 多品种 品的生 是“短品 发周 加速 换代的重 。4 2使用安 和 提 机械自动化品 自动 报警 自动 自动 等 。在工作过程中， 过载 过 过 短等 ，自动currency1取 ，避免和 人身设，显著提 设的使用安 ，机械自动化品由currency1用 ， 了机械品中的动构和 损，从而使其 较 的灵敏和 。 降低， 得 了延长。4 和 方，使用 机械自动化品在安装 试， 过 变制程 来实现工作方式的 变，以 应不同用户对的需 以及现场参变化的需 。这”制程 过多种fifl 入 机械自动化品的制系中，而不需 变品中的任何和 。对 的机械自动化主品，以 入 不同的执行程 ， 后根据不同的工作对，给 个代 信号 入 指 的预 程 进行自动工作。机械自动化品的自动化 和自动对工作过程中出现的 自动currency1取 ，使工作 正。由 机械自动化品普 currency1用程 制和显示，作 和fi 显著 ，使得作大大简化，并 方 简。机械自动化品的工作过程根据预设的程逐步由 制系指 ，系重实现 动作。 级的机械自动化品 过被对的学 以及外 参的变化随机自 最佳工作程 ，实现自动化最优化作。4 4 ， 用 机械自动化品 出机 品” 限制， ”和 ，使品的 和自动化程大大提 。机械自动化品 自动化制 自动补偿 自动 自动 自动 和 化等多种 ，应用 不同的场 和不同 ，用户需 ，应变 较强。4 动， 自动化生机械自动化品自动化程 ，是知 密集和”密集品，是将人从重的体 动中 出来的重 ，以加速工自动化 公自动化业自动化 交 自动化至是自动化，从而currency1进我国个现代化的实现4 “ ， 材 和二 是国的 标，也是用户十 fi的fl ，机械自动化品 过currency1用低 动机构，最佳的 制，以提 设的 用 ， 明显的 果。同，由 多种学科的交融 ，机械自动化系的多 方 从机械系 计算机系，另方 从系 软系，从而使得机械自动化品系 着 方发展， 了材料 。所以，无论是生门还是使用位，机械自动化”和品的应用， 会带来显著的社会和经济 益。正因为如此，世 国， 是 本 美国 国 在大 发展和推动机械自动化”。第五章 机械设计制造及其自动化的发展方向我国从20世纪80 代初 始这方 的工作研究和应用，研究机构及”大中业对这”的发展及应用做了大 的工作，并取得了 的成果。但 本等 进国相比，仍 相 差”。任何门科学 是由基础理论 ”和工程系组成的 体系。机械自动化在”和工程系方 已 很大的发展但基础理论方 尚在发展中，还很不 ，所以今后的发展方是：机 体化机 体化就是机械自动化的发展和延伸，传的机械品只 机 体化方发展，是机械工业发展的出。2 化 化是21世纪机械自动化”发展的个重 发展方。这所说的“ 化”是对机行为的述，是在制理论的基础上，吸 人工 运学 计算机科学 学 fi学 生理学和 动 学等思想 方法 人 ，使它 推理 思 自主 等 ，以 得 的制标。 ，使机械自动化品 低级 或人的 ， 是 而又 的。化化是项重 而又巨的工程。由 机械自动化品种 和生多。研制和 发 标机械接口 接口 动 接口 环境接口的机械自动化品 是项十杂但又是重 的。如研制集 速 速 动机体的动 ， 理 别和测”等 的制 以及 种 成 作的机械装 。这样，用标 迅速 发出的品，同也大生 。显 ，从 品的标化 系“化带来的 以 无论是对生标机械自动化 的业还是对生机械自动化品的业，化将给机械自动化业带美 的程。4 化20世纪90 代，计算机”的 出成就是 ”。 ”的兴 和 速发展给科学” 工业生 教育以及人 生活带来了巨大的变。 种 将 经济 生连成体，业的 也趋 化。机械自动化的品 研制出来，只 其 道， ，很快会 。