机械电子工程介绍PPT幻灯片

1,机械电子工程的应用,2,1机械电子工程在工程领域的应用1.1机械电子工程在机械工程中的应用1.1.1机械电子工程在机械加工中的应用(1)数控机床,机床是机械加工制造的的基础，组成机械设备的各类零部件绝大多数都要经过各类不同机床加工而成，因此，机床被称为机械产品的母机。数控机床是计算机数字控制机床(Computernumericalcontr-olmachinetools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。,3,1)具有高度柔性在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造，更换许多模具、夹具，不需要经常重新调整机床。因此，数控机床适用于所加工的零件频繁更换的场合，亦即适合单件，小批量产品的生产及新产品的开发，从而缩短了生产准备周期，节省了大量工艺装备的费用。2)加工精度高数控机床的加工精度一般可达0.050.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一脉冲信号，则机床移动部件移动一具脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杆螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此数控机床定位精度比较高。3)加工质量稳定加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。,4,4)生产率高数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴速度和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削。数控机床正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，极大地提高了生产率。另外，与加工中心的刀库配合使用，可实现在一台机床上进行多道工序的连续加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产率。5)改善劳动条件数控机床加工前是经调整好后，输入程序并启动，机床就能有自动连续地进行加工，直至加工结束。操作者要做的只是程序的输入、编辑、零件装卸、刀具准备、加工状态的观测、零件的检验等工作，劳动强度大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是结合起来，既清洁，又安全。6)有利于生产管理现代化数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，对所使用的刀具、夹具可进行规范化，现代化管理，易于实现加工信息的标准化，已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代化集成制造技术的基础。,5,6,7,(2)加工中心加工中心(ComputerizedNumericalControlMachine，简称CNC)是备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工用于加工复杂形状工件的数控机床，是高度机电一体化的产品。工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。1)加工中心与普通数控机床的区别1工序间自动换刀；2可同时对多个工作面进行加工；3具有一次装夹完成多个加工工序；4可配置双工作台，实现上卸料自动化。,8,2)加工中心的技术特点1带自动换刀装置(ATC)，可在一次装卡后完成铣、钻、镗、铰、攻丝等多道工序。2增加托板自动交换装置(APC)，可实现物料贮存和自动上卸料。3“柔性”好，更换品种方便容易，易于组成柔性生产线(FAL)或柔性制造系统(FAS)。4生产率高，工序集中，辅助时间减少。3)加工精度铣圆精度是综合评价加工中心的主要指标，普通级允许误差0.030.04mm，精密级允许误差0.02mm。另外由于一次装卡定位，有利于提高精度。,9,10,(3)3D打印技术3D打印(3Dprinting)技术，是目前人们广泛关注的一种快速成型技术。3D打印是一种与传统的去除法加工(通过去除毛坯上的材料得到工件)不同的新的加工方法。它利用过程增长法，即用一层层薄层叠加起来形成工件，将复杂的三维空间成型简化为二维平面加工的组合。它以数字模型文件为基础，运用粉末状(熔融状)金属或塑料等材料，通过逐层打印的方式来构造物体。由于3D打印技术只需传统加工方法所需工时的1030%，所需成本的20%35%，就能直接制造出产品样品或模具，已成为现代先进的自动化制造技术的支柱之一。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。,11,1)发展过程3D打印技术的思想在20世纪初就提出，并在三维地图制作等方面得到应用。20世纪80年代由于激光技术的发展，使3D打印快速成形技术得到迅速的发展。1986年，美国学者Challes.W.Hull提出了用激光照射液态光敏树脂，分层制作三维物体的快速成型方法。1988年，美国的3DSystems公司，根据这种方法生产出第一台开发了第一台商业3D打印机SLA250，开创了3D打印技术商品化的新纪元。1993年，MIT获3D打印技术专利。1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。2005年，市场上首个高清晰彩色3D打印机SpectrumZ510由Z-Corp公司研制成功。,12,报道称，手枪的设计出自经典的1911式手枪，制作中使用了现成的弹簧和弹匣。公司还使用了包括激光烧结和研磨金属等多种技术，用33种不锈钢和合金制成。据悉，制作这支手枪的3D打印机价格在50万美元以上。该公司副总裁称，这是全球首支利用3D技术打印出来的金属枪。,据美国CNET网2013年11月8日报道，美国一家公司制造了全球首款3D金属手枪，而且已经成功发射了50发子弹，这个成绩显然比此前的3D塑料版手枪棒很多！,13,2)应用领域1航空、航天、国防业GE中国研发中心的工程师们仍在埋头研究3D打印技术。就在这之前，他们刚刚用3D打印机成功“打印”出了航空发动机的重要零部件。与传统制造相比，这一技术将使该零件成本缩减30%、制造周期缩短40%。2机械制造3建筑业4食品加工5医疗业6音乐器械,14,1.1.2机械电子工程在机械装备中应用(1)AGV自动导向小车自动导向小车AGV(AutomatedGuidedVehicle)是一种无人驾驶，以蓄电池能源的物料搬运设备，其行驶路线和停靠位置是可编程的。70年代以来，电子技术和计算机技术推动了AGV技术的发展，具有了磁感应，红外线、激光、语言编程、语音等功能。AGV技术仍在发展中，目前有些语音控制的AGV能识别4000个词汇。1)AGV的结构小车由主平板、驱动轮、转向轮、电动机、传动系统、蓄电池和导向系统组成。小车驱动电动机由安装在车上的产业级蓄电池供电，通常供电周期为20h左右，因此必须定期到维护区充电或更换。蓄电池的更换一般是手工进行的，充电可以是手工的或者自动的，有些小车能按照程序自动接上电插头进行充电。,15,16,17,(3)自动仓储系统,18,(4)自动装配设备,单工位螺纹装配机,19,单工位螺纹装配机,20,21,1.2机械电子工程在车辆工程中的应用(1)自动泊车装置,22,(2)自动升降底盘,23,(3)自动碰撞试验,24,(4)转向助力系统,25,26,(5)制动助力系统,27,28,(5)ABS车轮防抱死系统,29,1.3机械电子工程在航空工程中的应用(1)飞机电传操控系统,30,31,32,(2)飞机生命保障系统,33,(3)飞机自动导航系统导航的关键在于确定飞机的瞬时位置。确定飞机位置有目视定位、航位推算和几何定位三种方法。1)目视定位由驾驶员观察地面标志来判定飞机的位置，这在起飞和着陆过程中特别需要。2)航位推算根据已知前一时刻飞机位置和测得的导航参数推算当时飞机的位置。例如根据测出的真实空速和飞机的航向，在给定风速和风向条件下利用航行速度三角形计算出地速，再把地速对时间进行积分，代入起始条件，即可得到当时的飞机位置。多普勒雷达能直接测出地速和偏流角，经过积分也可得到飞机的位置。惯性导航实质上也是进行航位推算，由惯性元件测得加速度，经过两次积分得到位置信息。这种导航系统只依靠飞机上的仪器而与外界无关，不易受无线电干扰，可进行全球导航。,34,3)几何定位以某导航点为基准确定飞机相对于导航点的位置，从而定出飞机的位置线（即某些几何参数如距离、角度保持不变的航迹）。再确定飞机相对于另一导航点的位置，定出另一条位置线。两条位置线的交点就是飞机所在的位置。图中示出三种位置线：相对方位角为恒值的位置线是一条通过导航点的直线；距离为恒值的位置线是以导航点为中心的圆周；到两个导航点的距离差为恒值的位置线是双曲线。也可用雷达来确定飞机的位置。飞机导航系统。飞机导航系统依工作原理的不同可分为多种：仪表导航系统；无线电导航系统；惯性导航系统；天文导航系统；组合导航系统。,35,36,37,1.4.2军用机器人(1)无人机,X47b舰载无人机,全球鹰,38,暗箭,39,(3)侦察机器人,40,2机械电子工程在日常生活中的应用2.1机械电子工程在家用电器中的应用(1)电冰箱,41,(2)空调,42,43,(3)自动洗衣机,44,(4)微波炉,45,2.2机械电子工程在个人信息系统中的应用