我国机械设计制造及其自动化发展方向的研究论文

我国机械设计制造及其自动化发展方向的研究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。然后结合我国机械的现状，提出了我国机械行业目前所面临的主要问题，并分别从机械产品自身发展及行业出发，指出了未来工程机械行业的发展趋势，并根据我国行业自身发展特点，提出了相应的发展和改进措施，为机械的行业发展提供了一定的理论看法同时在此基 上 了我国机械自动化的发展 。设计制造； 自动化； 产品； 发展； 方向一、我国机械制造业和自动化的 机械行业是一 国 的基 性和 性产业，在国 有 其 要的 ，具有 的 动能 。 机械制造自动化 是机械制造 活的一 研究。是制造业提高生产率和currency1“的主要fi。机械自动化 的应用fl发展，是机械制造业 改造、 进 的主要fi和 发展的主要方向。机械自动化的 ，不 机械制造业的发展， 对国 各的 进 有 ”的 。一、机械制造业的 1. 化 的机械制造业。机械制造业指从各动 机械、 机械、 业机械、 机械、化工机械、机械、机、工具、 、 及其 机械设 生产的行业。机械制造业为 国 提供 ,其发展 是国 工业化程 的主要一。21 ，机械制造业发展的特点是现代化高 的 合用，其趋势是 化 即性化、 化、智能化和 化。不是20 2040代发展来的机械 自身的 及其 机械为基 ， 用用机、 具、 具、具 的生产 性自动化。从20 21 ，我们身 的制造业已 发生了一系列的巨”变化。机械化、自动化为特征的传统制造业已变为融入了 和高 的现代制造业。2.我国机械制造 的发展现状20 90 代 ，随着CIMS 的” 推广应用，包括有CIMS 实验工程 心和7 开放实验室的研究环境已建 。在 国范围内，署了CIMS 的若干研究项目，诸如CIMS 软件工程fl 化、开放系统结构fl发展战略，CIMS 总体fl集 、 均取currency1了丰硕 果，获currency1不同程 的进展。但因”分”型机械制造业和绝”分 小型机械制造业主要限于CAD 和管理 系统，底层基 自动化还十分薄弱，数控机由于编程复杂，还没有真正发挥作用。因此，fl工业发达国 相比，我国的制造业仍然存在一 阶fi性的体上的差距。 括来主要 现在几 方面 1.产品结构的差距国机械制造业的快速发展，主要依靠 引进和赶超型发展战略，加 国劳动 丰富 资相对短缺，致使机械制造业的 开发明显滞后。虽然 国机械制造业的产品数已 居 界前列，但主要是劳动密集型产品，具有自主知识产权的高、精、尖产品比较少。我国械制造业产品的质虽然有了 ”程 的提高，但”的机电产品的质可靠性、外观设计、内在性能还有 ”差距。2. 生产投入结构的差距机械制造业作为一般性行业，其状况fl效益状况受生产投入结构的 。业 间的，在 ”程 上取决于 研fl开发的投入。发达国 为了保持机械制造业的“ ，一些”业的 开发费用 其销售额的4%8%，甚至10%上。正是 投入、人员素质、设 投入 方面的巨”差距，使 国机械制造业业的设计fl生产方法落后，自主开发能 差，产品开发周期长， ， 产品产 率 ，产品质 currency1 保 。3. 产业结构的差距国机械制造业 所在投入结构上 加” 开发投入，根源是产业结构不合理，业 小， 分 ，” 小业 间 合理的业化分工 作体系 层 因是体制 ， 分 致的 区 同fl 分 化 向，有 于 界机械制造业 益资本密集化、生产 化、机电一体化、“集 化的发展趋势。机械制造 未来发展趋势未来机械制造业 然集 化、智能化、 化、 化为方向，是各国 实 、人 实 至 合国 的较。计 机集 制造(CIMS)是2l 制造业的主要生产方，用包括计 机设计(CAD)，计 机工程分(CAE)，计 机工程设计(CAPP)，计 机工 设计(CATD)数控程编制(NCP) 软件 来生产是一 要的方。机械自动化的 1.机械自动化的产生currency1在1971 本的机械设计“杂 上了机电一体化fi一fl ，后来随着机电一体化的发展 广的应用。机械自动化 从上 20代在机械制造加工” 生产程 开 发展应用，上 60代后为应“的需求和变化，为 机械制造业对“活快速应的能 ，开 建”可变性自动化生产系统，即围计 机 的性自动化。2.机械自动化系统的优点fl效益随着机械自动化 的快速发展，机械自动化产品有 取代传统机电产品的趋势，fl传统机电产品相比，机械自动化产品具有高的功能 和加 ， 开发生产 和用来、 效益。4.1 生产能 和工作质提高4.2使用 性和可靠性提高4.3和方 ，使用性能改4.4具有复合功能，用面广4.5改劳动 件，有于自动化生产4.6 能源， 少材3我国机械自动化的现状机械自动化 从上 20代开 发展应用来，已 currency1 了速的发展，特别是来计 机的高 集 化，开 用了计 机集 制造系统，”加快了机械自动化的发展，但我国仍于 作阶fi的自动化。目前， 界各国的机械自动化 少数工业发达国 的 些生产外，”多数还于 作阶fi的自动化。我国不 外，我国的产业结构层 。我国机械制造业业 自动化 少、 ，不在数上同 界进国 有较”差距，在品上、质上、使用上，同 界进存在阶fi性差距。实现我国机械自动化 是一 长期的程，不可能一 。需要 进，不断， 造 件，向自动化的高 理 阶fi 进。、机械设计制造及自动化的 合设计 2.1 满足对机 的功能要求 一产品 是为满足人们的 需要 开发的， 具有 主要功能，不同的产品具有不同的主要功能。 ， 能对入的 质、能和 即所 工业 ”要素进行 理，出具有所需特性的 质、能fl 。因此，机械自动化系统 具有对入的 质、能和 进行 理，从 出具有所需特性的 质、能fl 的主功能。如2-1所:2-1 机械自动化系统功能如上所 ，机械自动化系统是一 合的 ，包 了机电一体化 和机电一体化产品 方面的内 。作为产品， 包着设计、制造和特定的功能满足使用要求， 功能是由其内有机 系的结构所决定的。2.2用进 不断 根据产品系统的主功能不同，可对产品系统进行分 。 料 、加工为主。入 质、能和 ， 加工理，主要出改变了 和 的 质系统 产品 为加工机。如各机、 机械、品加工机械、 机械、机械、机械、 工机械 。能 为主，入能和 ，出不同能的系统 产品 为动 机，其 出机械能的为 动机。如电动机、 机、内 机 。 理为主，入 和能。主要出 。如数据、像、文字、声音 的产品 为 机。如各 、 、计 机、传真机及各办公机械 。机械自动化系统 了具 上 的主功能外，还应具体 其内功能、即动 功能、检测功能、控制功能、构造功能。基于上 的功能构 理，既有于设计分各机械自动化的产品， 有于开拓思 ， 于 造发明和 。此外，对于不同主功能的加工机构，其动方不同，构 不同用途的机械。 如，属切削机是根据工件fl 具相对动产生切削作用的 理进行工作的。因此，工件fl 具的动方不同， 产生不同用途的机。所说机械自动化的发展空间非常广阔，具有 ”的 向空间，需要我们用进 合 理来不断 ，设计制造出一的自动化产品。 、机械自动化在实际 的应用一机械自动化系统在化工生产 的应用生产程 ，对各 工程的 理 工变有着一定的控制要求有些工变 现生产程，对产品的数fl质着决定性的作用。 如，精馏塔的塔顶塔釜温 ，一般在 作压 不变的情况 保持一定，能currency1 合格的产品 加热炉出口温 的波动不能超允许范围，否 后一工fi的效果 化 应 的应温 保持 稳， 能使效率达 指 。有些工变虽不 产品的质和数，然 保持其 稳却是使生产获currency1良好控制的前提。自动控制 和 控的工设 了一 没有人参fl的自动化控制系统。作工坐在 作室里， 能观察 的变化。因此，保 生产程的，降 了劳动 。十来，工业生产 的速发展，加剧了对人 生存环境的污染，因此小工业生产对环境的污染的 纳入了程控制的目 范围。 上所 ，程自动化控制的主要目 包括几 方面 1、保 生产程的 和 稳 2、达 预期的产和质 3、尽可能 少 材料和能源损 4、把生产对环境的危害降 小限 。机械自动化产品1.具有复合功能，用面广机械自动化产品跳出机电产品单 、单功能限制，具有复合 和复合功能，产品的功能 和自动化程 ”提高。机械自动化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动、自动保护和智能化 多功能，能应用于不同的“合和不同，满足用需求，应变能 较 。2.改劳动 件，有于自动化生产机械自动化产品自动化程 高，是知识密集型和 密集型产品，是 人们从繁 的体 劳动 解放出来的 要途径，可加速工厂自动化、办公自动化、业自动化、 自动化甚至是 庭自动化，从 可促进我国 现代化的实现。3. 能源， 少材 一 和 能源是国 的战略目 ，是用十分 心的问题，机械自动化产品 用 能驱动机构，佳的控制，提高设 的能源用率，可达 明显的能效果。同时，由于多 的 叉融合，机械自动化系统的许多功能一方面从机械系统 移 微电子、计 机系统，另一方面从硬件系统移 软件系统，从 使currency1机械自动化产品系统朝着 小型方向发展， 少了材料消。所，无论是生产还是使用单 ，机械自动化 和产品的应用， 来显著的和 效益。正因为如此， 界各国，是 本、美国、欧洲各国 在” 发展和推动机械自动化 。五、机械设计制造及其自动化的发展方向随着各行业的纵 发展及不同行业的 叉发展，对机械产品的需求及要求越加严格和精细，因此应不同要求的产品设计应该提 行业改革的程上来，对来机工程机械产品的“分来看，未来工程机械产品的”致发展特色如 一机械产品的发展方向5.1机电一体化机电一体化 是机械自动化的发展和延伸，传统的机械产品只有向机电一体化方向发展， 是机械工业发展的唯一出 。5.2智能化智能化是21 机械自动化 发展的一 要发展方向。 广应用于工程机械的产品设计，使工程机械向 化、智能化方向” 前进，提高了工程机械的高 ，促进了工程机械的发展随着工程施工 的不断发展完，用对工程建设机械提出了 高的“要求，预测并根据一定的智能体系排可能出现的故障是 前机械行业的 发展动向。5.3 化化是一项 要 艰巨的工程。由于机械自动化产品 和生产厂 繁多。研制和开发具有 机械口、电气口、动 口、环境口的机械自动化产品单元是一项十分复杂但 是非常 要的。fi样，可用 单元速开发出 的产品，同时可扩”生产 。显然，从电气产品的 化、系 化来的好可肯定，无论是对生产 机械自动化单元的业还是对生产机械自动化产品的业， 化 机械自动化业美好的前程。5.4网络化网络 的兴和飞速发展 、工业生产、政治、军、教育及人们 常生活来了巨”的变革。各网络 、生产连 一体，业间的趋于 化。机械自动化的 产品一旦研制出来，只要其功能独道，质可靠， 快畅销 。因此，机械自动化产品无疑朝着网络化方向发展。5.5微型化微型化兴于20 80代末，微机械自动化产品体积小、能少、动活，在生 医疗、军、 、 方面具有不可比拟的优势。微机械自动化发展的瓶颈在于微机械 ，微机械自动化产品的加工 用精细加工 ，即超精密 ， 包括光刻 和 刻 。5.6 色化工业的发达人们生活来了巨”的变化。一方面， 质丰富，生活 另一方面，资源 少，生环境受 严 污染，于是，人们 保护环境资源，自然。设计 色的机械自动化产品，具有 ”的发展前途。机械自动化产品的 色化主要是指使用时不污染环境， 后能 用。5.7人格化未来的机械自动化 加 产品fl人的 系，机械自动化的人格化有 层 .。一层是机械自动化产品的 使用对 是人，如 机械自动化的智能、情、人性显currency1越来越 要，特别是对 用机 人，其高层境界 是人机一体化，另一层是 生 机理、研制各机械自动化产品，实上，许多机械自动化产品 是受动 的 发研制出来的。、我国机械自动化发展 1结合生产实际发展机械自动化 进制造 的 真 在于应用。发展机械自动化 ，应业的生产和 发展的实际需要及具体 件为 向。只有对合的产品 用fl 相应的自动化方进行生产， 能 良好的 效益和 效益。我国发展机械自动化 ，应结合实际， 实用，即对国 产生实际效益。2发展投资少、 效快的 本自动化 发展 本自动化 ， ”，前广，投资省， 效快，提高自动化程，可 功 的 效果，合我国现阶fi的发展需要和国情。我国机械制造业各业有”的用设 ，在发展现代机械自动化 时，若 有的设 为主，合理机 ， 加少的数控设 ，引入CAD CAM，为我国机械制造业自动化 发展应用提供了一 投资少、 效快、效益高、 合我国国情的机械自动化 发展应用 途径。3 发展机械自动化 现代自动化 在机械制造 的应用 是在控制理论的指 ，对生产的 和人的作用进行 合的研究， 及 机械 、微电子 、自动控制理论和计 机 。发展应用机械自动化 ，要 实实 好自动化 应用项目的基 工作和从实际出发的推广应用工作，fi些 是 后机械自动化的主要 基 。(4) 对自动化 的论 和展 。机械制造自动化 是机械制造 活的一 研究，是制造业提高生产率和currency1“ 的主要fi。 是制造 、控制 、现代管理 和 的 合，在 面提高制造业的劳动生产率和对“的 应速 。1.集 化2.智能化3. 化4.拟化5.化上所 ，机械制造业的发展方向是 传统的制造 fl现代 、管理、自动化 、系统工程 进行有机的结合，计 机 是业产品在 生周期 有 的、 、管理和 有机集