機電一體化技術的應用與發(fā)展畢業(yè)論文

1、<p>　　畢 業(yè) 實 習 報 告</p><p>　　2012年7月 15日</p><p>　　機電一體化技術的應用與發(fā)展</p><p>　　摘要：隨著科學技術日益走向整體化、交叉化和數字化以及微電子技術信息技術的迅速發(fā)展，機電一體化技術的應用也越來越廣泛。機電一體化技術是跨學科技術，其發(fā)展趨勢是光機電一體化、柔性化、智能化、仿生物系統化、微型化。其

2、產品功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。</p><p>　　論文關鍵詞：機電一體化技術；發(fā)展趨勢；產品功能;協調和綜合</p><p><b>　　summmary：</b></p><p>　　With the increasing move toward science and technology, holistic

3、, cross-technology and digital, as well as micro-electronics technology for the rapid development of information technology, mechanical and electrical integration technologies is also more extensive. Mechatronics is an i

4、nterdisciplinary technology, and its development trend of optical electromechanical integration, flexibility, intelligence, imitation bio-systematic miniaturization. Mechatronic product's features through the various

5、</p><p>　　Paper Keywords: mechatronics; development trends; product features; coordinated and integrated</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　緒論......... ......... ......... ..

6、....... ......... ......... .........5</p><p>　　第1章 機電一體化的基本概念......... ......... ......... .....6</p><p>　　第2章 機電化產品的構成及特點 ......... ......... ......... ..7</p><p>　　第3章 機電

7、一體化技術的發(fā)展趨勢..............................9</p><p>　　第4章 簡單機電一體化系統...................................16</p><p>　　第5章 我國機電產品概況......... ......... ......... .........22</p><p><b&

8、gt;　　緒論</b></p><p>　　現代科學技術的發(fā)展極大地推動了不同學科的交叉與滲透，引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。</p><p>

9、　　第1章 機電一體化的基本概念</p><p><b>　　1.1基本概念</b></p><p>　　機電一體化又稱機械電子學，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。機電一體化最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上，隨著機電一體化技術的快速發(fā)展，機電一體化的概念

10、被我們廣泛接受和普遍應用。隨著計算機技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用,機電一體化技術獲得前所未有的發(fā)展?，F在的機電一體化技術，是機械和微電子技術緊密集合的一門技術，他的發(fā)展使冷冰冰的機器有了人性化，智能化。機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同

11、種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術</p><p>　　1.2 機電產品的優(yōu)越性</p><p>　　與傳統的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優(yōu)越性。</p><p>　　1. 使用安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自

12、動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。</p><p>　　2. 生產能力和工作質量提高。機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統可精確地保證機械的執(zhí)行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而

13、實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。例如，數控機床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高，生產效率比普通機床提高5 ～6 倍。</p><p>　　3．使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實

14、現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優(yōu)化操作。 </p><p>　　4. 具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節(jié)、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的

15、場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。例如，電子式空氣斷路器具有保護特性可調、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能，使其應用范圍大為擴大。</p><p>　　5.機電一體化產品在安裝調試時，可通過改變控制程序來實現工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產品的控制系統中，而不需要改變產品中的任何部件或零件。對

16、于具有存儲功能的機電一體化產品， 可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序，然后根據不同的工作對象，只需給定一個代碼信號輸入，即可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監(jiān)視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。</p><p><b>　　機電產品的分類</b></p><p>　　機電一體化技術和產品的應用范圍非常廣泛，

17、涉及到工業(yè)生產過程的所有領域，因此，機電一體化產品的種類很多，而且還在不斷地增加。按照機電一體化產品的功能，可以將其分成下述幾類。 </p><p>　　1. 數控機械類。主要產品包括數控機床、機器人、發(fā)動機控制系統以及全自動洗衣機等。這類產品的特點是執(zhí)行機構為機械裝置。</p><p>　　2. 電子設備類。主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這

18、類產品的特點是執(zhí)行機構為電子裝置。  </p><p>　　3.機電結合類。品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT 掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執(zhí)行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。</p><p>　　4.電液伺服類。主要產品為機電液一體化的伺服裝置， 如電子伺服萬能材料試驗機。這類產品的特點是執(zhí)行機構為液壓驅動的機械裝置，控制機構是接受

19、電信號的液壓伺服閥。  </p><p>　　5.信息控制類。包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產品的主要特點是執(zhí)行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外，機電一體化產品還可根據機電技術的結合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。</p><p>　　第2章 機電化產品的構成及特點  </p><p>

20、;　　2.1 機電產品的構成及特點</p><p>　　機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。從其結構來看，機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現這種多功能一般需要機電一體化產品具備五種內部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執(zhí)行功能，而實現這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或</p><p><b&

21、gt;　　系統。</b></p><p>　　1．機械系統。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎， 因此對機械結構提出了更高的要求， 需在結構、材料、工藝加工及幾。</p><p>　　2.動力系統。動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能，去驅動執(zhí)行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣

22、等動力源。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。</p><p>　　3.傳感與檢測系統。傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統的功能一般由測量儀器或儀表來實現，對其要求是體積小、便于安裝與聯接、檢測精度高、抗干擾等。 

23、</p><p>　　4.信息處理及控制系統。根據機電一體化產品的功能和性能要求，信息處理及控制系統接收傳感與檢測系統反饋的信息，并對其進行相應的處理、運算和決策，以對產品的運行施以按照要求的控制，實現控制功能。機電一體化產品中，信息處理及控制系統主要是由計算機的軟件和硬件以及相應的接口所組成。 </p><p>　　5.執(zhí)行機構。執(zhí)行機構在控制信息的作用下完成要求的動作，

24、60;實現產品的主功能。機電一體化產品的執(zhí)行機構一般是運動部件，常采用機械、電液、氣動等機構。執(zhí)行機構因機電一體化產品的種類和作業(yè)對象不同而有較大的差異。執(zhí)行機構是實現產品目的功能的直接執(zhí)行者，其性能好壞決定著整個產品的性能，因而是機電一體化產品中最重要的組成部分。機電一體化產品的五個組成部分在工作時相互協調，共同完成所規(guī)定的目的功能。在結構上，各組成部分通過各種接口及其相應的軟件有機地結合在一起，構成一個內部匹配合理、外部效能最佳的完

25、整產品。</p><p>　　第3章 機電一體化技術的發(fā)展趨勢</p><p>　　機電一體化技術是面向應用的跨學科的技術，它是機械技術、微電子技術、信息技術和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術發(fā)展飛速，機電一體化產品更新日新月異。</p><p>　　3.1 機電一體化技術的發(fā)展歷程</p><p>　　“機電一體化”

26、這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業(yè)注冊時最先創(chuàng)用的。當時及70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結合。國內早期將“機電一體化技術”與“機械電子學”并用，近年來“機電一體化”更流行使用。</p><p>　　80年代，信息技術嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產品所采用，典型的機電一體化產品如數控機床、工業(yè)機器人和汽車的電子控制系統等。微機作為關鍵技術引入了飛行器系統后，使機

27、械—電子系統在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。</p><p>　　信息技術驅使機械系統在不同程度上利用數據庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數據庫驅動系統。這樣，對機電一體化的系統設計方法的探索、成型和系統集成以及并行工程設計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進入了機電一體化，產生了“光機電一體化”的新領域。</p><p>　　進入90年代，通信技術進入了機電一

28、體化，機器可像機器人系統那樣遙控和虛擬現實多媒體等技術緊密聯系的計算機控制的網絡化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執(zhí)行器技術的發(fā)展，和半導體技術以光刻為基礎的方法以及和傳統機電一體化微型化方法的結合，開創(chuàng)了以精密工程和系統集成為特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術的發(fā)展而日益發(fā)展，穩(wěn)步

29、進入了21世紀。</p><p>　　3.2 機電一體化技術的發(fā)展趨勢</p><p>　　3.2.1機電一體化技術的發(fā)展方向</p><p>　　以微電子技術、軟件技術、計算機技術及通信技術為核心而引發(fā)的數字化、網絡化、綜合化、個性化信息技術革命，不僅深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發(fā)展，而且也深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢。專家預測，機電一體化技術將

30、向以下幾個方向發(fā)展：</p><p>　　1、光機電一體化方向</p><p>　　一般機電一體化系統是由傳感系統、能源（動力）系統、信息處理系統、機械結構等部件組成。引進光學技術，利用光學技術的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統。</p><p><b>　　2、柔性化方向 </b></p>

31、<p>　　未來機電一體化產品，控制和執(zhí)行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成“自律分配系統”。在這系統中，各子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同環(huán)境條件做出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具有“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的能力（柔性），又不因某一子系統的故障而影響整個系統。</p&g

32、t;<p><b>　　3、智能化方向 </b></p><p>　　今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術與信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發(fā)展?！?4、仿生物系統化方向  </p><p>　　今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)（工作）時

33、卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當控制系統（大腦）停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統（大腦）工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產品雖然有仿生物系統化方向發(fā)展的趨勢，但還有一段很漫長的道路要走。</p><p><b>　　5、微型化方向  </b></p><p>　　目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級

34、的機械元件。當這一成果用于實際產品時，就沒有必要再區(qū)分機械部分和控制器部分了。那時，機械和電子完全可以“融合”機體，執(zhí)行結構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型化是機電一體化的重要發(fā)展方向。</p><p>　　3.3 機電一體化技術的應用</p><p>　　3.3.1 機電一體化技術的應用</p><p>　　1. 在現代機械制

35、造業(yè)中的應用 傳統機械制造業(yè)是建立在規(guī)模經濟的基礎上，靠企業(yè)規(guī)模、生產批量、產品結構和重復性來獲得競爭優(yōu)勢的，它強調資源的有效利用，以低成本獲得高質量和高效率，其生產盈利是靠機器取代人力，靠復雜的專業(yè)加工取代人的技能來獲取的。先進的機械制造業(yè)是以信息為主導，采用先進生產模式、先進制造系統、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業(yè)，其特征是全球化、網絡化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協調的綠色制造?，F代制造業(yè)集成了現代科學技術的發(fā)展，充

36、分利用電子計算機技術，使制造技術提高到新的高度。近年來，制造工程領域的新技術相繼誕生，如計算機數字控制、現代集成制造系統、柔性制造技術、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。</p><p>　　2. 在飲料行業(yè)中的應用 機電一體化技術是當今發(fā)展最快、應用前景最為廣泛的技術之一。機電一體化技術在食品、飲料包裝機械的開發(fā)、設計和制造過程中的應用。不僅使單機的自動化程度大大提高，而且使整條包裝生產線的自動化控制水平、生產能

37、力得到很大提高，使其競爭能力遠遠超過傳統的機械控制的同類設備?？梢源蟠蟾纳剖称凤嬃习b生產設備產品的質量，提高其國內、國際競爭能力。</p><p>　　3. 在鋼鐵企業(yè)中的應用</p><p>　?、?計算機集成制造系統(CIMS) 鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發(fā)貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。</p&g

38、t;<p>　?、?現場總線技術(FBT) 現場總線技術是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。</p><p>　?、?交流傳動技術 隨著電力電子技術和微電子技術的發(fā)展，交流調速技術的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動

39、技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發(fā)展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。</p><p>　?、?開放式控制系統 “開放”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業(yè)通信網絡使各種控制設備、管理計

40、算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。</p><p>　?、?分布式控制系統(DCS) 分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。利用計算機對生產過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統的主要潮流。</p

41、><p>　　隨著機電一體化技術的發(fā)展，各種產品與裝置實現了機電一體化，有利實現整體優(yōu)化，提高產品質量和生產效率，縮短開發(fā)新產品的生產準備周期，加速科技成果向商品轉化，有利推動傳統產業(yè)發(fā)生深刻變革，同時，隨著新產品的研發(fā)及高精密等設備的發(fā)展，要求新一代機電一體化技術、產品及系統朝著高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發(fā)展，從而為國家?guī)砀蟮慕洕б媾c社會效益。</p><p>　　3

42、.4 機電一體化產品的發(fā)展趨勢</p><p>　　1.智能化 智能化即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊數學、神經網絡、灰色理論、心理學、生理學和混沌動力學等人工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。</p><

43、;p>　　2. 微控制器和接口技術的發(fā)展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發(fā)展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程控制操作、診斷和修復。</p><p>　　3.模塊化 是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生

44、產廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產品。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。轉</p><p>　　4.網絡化 網絡技術的興起和飛速發(fā)展給社會各個領域帶來了巨大變

45、革。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發(fā)展。</p><p>　　5. 自源化 自源化是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量

46、電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。</p><p>　　6. 人性化 人性化是各類產品的必然發(fā)展方向。機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協調，使用這些產品，對人來說更自然，更接近生活習慣。</p><p>　　7. 微型化 微型化是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。微機電系統是指可批量制作的，集微

47、型機構、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統。微機電系統產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。</p><p>　　8. 綠色化 工業(yè)發(fā)達給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果，所以綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設

48、計、制造、使用和銷毀時應符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。</p><p>　　3.5 典型機電一體化產品的發(fā)展趨勢</p><p><b>　　3．5.1數控機床</b></p><p>　　目前我國是全世界機床擁有量最多的國家（近320萬臺），但數控機床只

49、占約5％且大多數是普通數控（發(fā)達國家數控機床占10％）。近些年來數控機床為適應加工技術的發(fā)展，在以下幾個技術領域都有巨大進步。</p><p>　　1、高速化。由于高速加工技術普及，機床普遍提高了各方面的速度。車床主軸轉速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；銑床和加工中心主軸轉速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移動速度由過去的10～20

50、m/min提高到48m/min，60m/mni，80m/min，120m/min；在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，由過去一般機床的0.5G（重力加速度）提高到1.5G～2G，最高可達15G；直線電機在機床上開始使用，主軸上大量采用內裝式主軸電機。</p><p>　　2、高精度化。數控機床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右；亞微米級機床達到0.0005mm左右；納米級機床

51、達到0.005～0.01um；最小分辨率為1nm（0.000001mm）的數控系統和機床已問世。</p><p>　　數控中兩軸以上插補技術大大提高，納米級插補使兩軸聯動出的圓弧都可以達到1u的圓度，插補前多程序預讀，大大提高了插補質量，并可進行自動拐角處理等。</p><p>　　3、復合加工，新結構機床大量出現。如5軸5面體復合加工機床，5軸5聯動加工各類異形零件。同時派生出各種新穎的

52、機床結構，包括6軸虛擬軸機床，串并聯絞鏈機床等，采用特殊機械結構，數控的特殊運算方式，特殊編程要求。</p><p>　　4、使用各種高效特殊功能的刀具使數控機床“如虎添翼”。如內冷轉頭由于使高壓冷卻液直接冷卻轉頭切削刃和排除切屑，在轉深孔時大大提高效率。加工剛件切削速度能達1000m/min，加工鋁件能達5000m/min。</p><p>　　5、數控機床的開放性和聯網管理。數控機床的

53、開放性和聯網管理已是使用數控機床的基本要求，它不僅是提高數控機床開動率、生產率的必要手段，而且是企業(yè)合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此，計算機集成制造、網絡制造、異地診斷、虛擬制造、并行工程等等各種新技術都在數控機床基礎上發(fā)展起來，這必然成為21世紀制造業(yè)發(fā)展的一個主要潮流。</p><p>　　3.5.2 自動機與自動生產線  　　在國民經濟生產和生活中廣泛使用的各種自動機械、自動生產線及

54、各種自動化設備，是當前機電一體化技術應用的又一具體體現。如：2000～80000瓶/h的啤酒自動生產線；18000～120000瓶/h的易拉罐灌裝生產線；各種高速香煙生產線；各種印刷包裝生產線；郵政信函自動分撿處理生產線；易拉罐自動生產線；FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜生產線等等，這些自動機或生產線中廣泛應用了現在電子技術與傳感技術。如可編程序控制器，變頻調速器，人機界面控制裝置與光電控制系統等。我國的自動機與生產線產品的水平

55、，比10多年前躍升了一大步，其技術水平已達到或超過發(fā)達國家上一世紀80年代后期的水平。使用這些自動機和生產線的企業(yè)越來越多，對維護和管理這些設備的相關人員的需求也越來越多。</p><p>　　第4章 簡單機電一體化系統</p><p>　　4.1.1 剛性自動化生產</p><p>　　1.剛性半自動化單機</p><p>　　除上、下

56、料外，機床可以自動完成單個工藝過程的加工循環(huán)，這樣的機床稱為剛性半自動化機床。 </p><p>　　2.剛性自動化單機</p><p>　　它是在剛性半自動化單機的基礎上增加了自動上、下料等輔助裝置而形成的自動化機床。</p><p>　　3.剛性自動化生產線</p><p>　　剛性自動化生產線是多工位生產過程，用工件輸送系統將各種自

57、動化加工設備和輔助設備按一定的順序連接起來，在控制系統的作用下完成單個零件加工的復雜大系統。 </p><p>　　圖4-1所示為加工曲拐零件的剛性自動線總體布局圖。該自動線年生產曲拐零件17000件，毛坯是球墨鑄鐵件。由于工件形狀不規(guī)則，沒有合適的輸送基面，因而采用了隨行夾具安裝定位，便于工件的輸送.</p><p>　　圖4-1曲拐加工自動線(a)正視圖；(b)俯視圖</p&g

58、t;<p>　　該曲拐加工自動線由七臺組合機床和一個裝卸工位組成。全線定位夾緊機構由一個泵站集中供油。工件的輸送采用步伐式輸送帶，輸送帶用鋼絲繩牽引式傳動裝置驅動。 </p><p>　　4.1.2 柔性制造單元(FMC)</p><p>　　柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell）由單臺數控機床、加工中心、工件自動輸送及更換系統等組成。</

59、p><p>　　1. FMC控制系統</p><p>　　FMC控制系統一般分為兩級，分別是單元控制級和設備控制級。</p><p><b>　?。?）設備控制級。</b></p><p><b>　?。?）單元控制級。</b></p><p>　　2. FMC的基本控制功能

60、</p><p>　　FMC的基本控制功能包括：</p><p>　　（1）單元中各加工設備的任務管理與調度。 </p><p>　?。?）單元內物流設備的管理與調度。</p><p>　?。?）刀具系統的管理。圖5-2所示為一以加工回轉體零件為主的柔性制造單元。 </p><p>　　圖4-2 柔性制造單元

61、</p><p>　　圖4-2所示是加工棱體零件的柔性制造單元。單元主機是一臺臥式加工中心，刀庫容量為70把，采用雙機械手換刀，配有8工位自動交換托盤庫。托盤庫為環(huán)形轉盤，托盤庫臺面支承在圓柱環(huán)形導軌上，由內側的環(huán)鏈拖動而回轉，鏈輪由電機驅動。</p><p>　　圖4-3 帶托盤庫的柔性制造單元</p><p>　　4.1.3柔性制造系統(FMS)</p&g

62、t;<p>　　柔性制造系統（FlexibleManufacturingSystem）由兩臺或兩臺以上加工中心或數控機床組成，并在加工自動化的基礎上實現了物料流和信息流的自動化。其基本組成部分有：</p><p>　　自動化加工設備、工件儲運系統、刀具儲運系統和多層計算機控制系統等。</p><p><b>　　1.自動化加工設備</b></p&

63、gt;<p>　　組成FMS的自動化加工設備有數控機床、加工中心、車削中心等，也可能是柔性制造單元。 </p><p>　　2.工件儲運系統 </p><p>　　FMS工件儲運系統由工件庫、工件運輸設備和更換裝置等組成。工件庫包括自動化立體倉庫和托盤（工件）緩沖站。工件運輸設備包括各種傳送帶、運輸小車、機器人或機械手等;工件更換裝置包括各種機器人或機械手、托盤交換裝置等。

64、</p><p><b>　　3.刀具儲運系統</b></p><p>　　FMS的刀具儲運系統由刀具庫、刀具輸送裝置和交換機構等組成。  </p><p><b>　　4. 輔助設備</b></p><p>　　FMS可以根據生產需要配置輔助設備。輔助設備一般包括自動清洗工作站,自動去毛刺設

65、備,自動測量設備,集中切屑運輸系統和集中冷卻潤滑系統等。</p><p>　　圖4-4 FMS控制系統實例</p><p>　　柔性制造系統的主要特點有：柔性高，適應多品種中、小批量生產；系統內的機床工藝能力上是相互補充和相互替代的；可混流加工不同的零件；系統局部調整或維修不中斷整個系統的運作；多層計算機控制，可以和上層計算機聯網；可進行三班無人干預生產。</p><p

66、>　　5.1.4柔性制造線(FML)</p><p>　　柔性制造線（FlexibleManufacturingLine）由自動化加工設備、工件輸送系統和控制系統等組成。 </p><p>　　圖4-6 具有裝配功能的柔性制造系統</p><p>　　柔性制造線的主要優(yōu)點是：具有剛性自動線的絕大部分優(yōu)點；當批量不很大時，生產成本比剛性自動線低得多；當品種改

67、變時，系統所需的調整時間又比剛性自動線少得多，但建立系統的總費用卻比剛性自動線高得多。 </p><p>　　1. 自動化加工設備;</p><p>　　2. 工件輸送系統;</p><p><b>　　3. 刀具;</b></p><p>　　第5章 我國機電產品概況</p><p>　　2

68、009年，我國機電產品出口繼續(xù)穩(wěn)定增長，進出口總額達到12004.6億美元，比上年同期增長22.8%，凈增加2232.8億美元，占我國外貿進出口總額的55.2%。盡管我國的機電產品出口保持了快速穩(wěn)定的增長勢頭，但存在的問題卻不容忽視。如出口秩序缺乏有效的約束、加工貿易在我國機電產品出口中比重過大、機電產品出口采用粗放型的增長方式、缺乏自主出口品牌等。</p><p>　　5.1缺乏核心技術是我國機電產品出口的軟肋

69、 </p><p>　　1.核心技術嚴重依賴進口 </p><p>　　我國近90%的機電產品出口是通過加工貿易的方式實現的，而其中75%是外商在華投資企業(yè)進行的，不少加工貿易出口企業(yè)主要從事組裝加工，對引進技術的消化吸收工作滯后，開發(fā)和創(chuàng)新能力不足，由此難以實現加工貿易的落地生根。如電子信息技術產品是我國機電產品出口的主體，但其核心技術和關鍵部件卻要依賴進口。 </p>&

70、lt;p>　　盡管我國政府目前加大了對新興企業(yè)在稅收上的支持，但這并沒有引起一些中小企業(yè)的足夠重視，在資金的投入和對科研人員的重視程度上也與發(fā)達國家相去甚遠，科技創(chuàng)造財富體現的并不明顯。并且，我國政府在對于科學技術上的投入雖然呈現出強勁的增長勢頭，但這與發(fā)達國家相比仍有很大差距。 </p><p>　　2.核心技術是利潤分配的有力法碼 </p><p>　　企業(yè)核心競爭力很重要的一個

71、表現就是自主知識產權，沒有核心技術就沒有靈魂。只有掌握了技術，才能在行業(yè)內贏得更多的主動和尊重，得到更多的機會與利潤。當今國際分工將生產分為高、中、低三個環(huán)節(jié)，跨國公司掌握著產品的高端―技術環(huán)節(jié)，把中端和低端轉移到國外；在利潤的獲得上，高、中、低端的比例大體是7：2：1。我國處于中端和低端狀態(tài)，所以只能購買國外的先進技術，在扣除一定比例的專利費后，企業(yè)的利潤只表現為可憐的加工費，其最積極意義也就是吸收了大量的剩余勞動力。所以，技術已經成

72、為中國企業(yè)發(fā)展的一個關鍵的關卡。沒有技術，所謂的“制造大國”僅僅是一個“加工大國”，更是一個“利潤小國”，而這也為國民經濟發(fā)展的合理布局埋下了不穩(wěn)定因素。 </p><p>　　5.2 技術壁壘是我國機電產品出口的新攔路虎 </p><p>　　1.大量的綠色壁壘的出現，使中國企業(yè)短期內捉襟見肘，無法自由加入到傳統的機電消費大國中去。</p><p>　　2006年

73、8月13日，歐盟《關于報廢電子電氣設備指令》（簡稱WEEK指令）已經正式實行，向歐盟出口各類機電產品的中國生產企業(yè)都將額外承擔高額的電子垃圾處理費用。2006年7月1日，另一項涉及機電產品原材料中有害物質限定的指令《關于在電子電氣設備中禁止使用某些有害物質指令》（ROHS）指令也將實施。歐盟這兩項指令涵蓋產品十分廣泛，它們的實施將直接導致我國出口歐盟的機電產品價格上漲10%，這無疑又給中國企業(yè)向歐盟出口的電氣電子產品增加了一項不小的成本

74、，使我國產品競爭力下降，抑制了我國同類機電產品出口增長。更嚴重的是，如果這些措施被美國和日本等國家采納，將使我國機電產品出口面臨更為嚴峻的挑戰(zhàn)。 </p><p>　　2.意識并沒有真正的走進到企業(yè)家的實踐之中 </p><p>　　對“綠色經濟”的渴望已成為當今全球經濟追求的熱點。但是我國大部分企業(yè)在電子產品采用的材質方面，有一半以上還在使用著有毒材料，以期換來價格上的競爭優(yōu)勢。直到生產

75、的產品無法進入國際市場之后，生產企業(yè)才會想到研發(fā)或采用無毒無害的材質替代。可見投資者在環(huán)保與經濟的關系上的不敏感性。 </p><p>　　但同時這也將促使我國企業(yè)盡快采用新技術，加快與國際標準接軌，使現有資源合理配置，進而從根本上提高我國機電產品的出口競爭力，在“高端”市場上擴大市場份額，優(yōu)化我國出口商品的市場結構。 </p><p>　　5.3升值對出口企業(yè)的影響 </p>

76、<p>　　007年12月底，美元對人民幣交易價格已調整為1∶7.4，人民幣升值3%，且有進一步提升的勢頭。我國機電產品出口是以消費電子類產品、家電產品、數據處理設備為主，其往往又是依賴低廉勞動力支撐的價格優(yōu)勢，對匯率波動比較敏感，匯率上漲很容易產生出口替代，流失客戶及市場，而且國內原材料和勞動力成本也會提高，這使出口產品的比較成本優(yōu)勢進一步弱化，降低了企業(yè)國際競爭力。 </p><p>　　同時，

77、盡管人民幣升值短期內會減緩我國機電產品出口，但對技術貿易來講，卻可以利用人民幣匯率持續(xù)增長的時機，大量引進先進技術，反哺加工業(yè)，提高企業(yè)的利潤空間。</p><p>　　缺乏全面、系統的并且實時性的專業(yè)信息平臺</p><p>　　為了應對反傾銷技術壁壘和綠色壁壘，由政府、行業(yè)協會及出口企業(yè)聯合建立全面、系統的并且實時性的專業(yè)信息平臺必不可少。然而，事實上我國恰恰缺少這樣一個綜合性的信息平

78、臺，使政府的調控和監(jiān)督作用難以有效發(fā)揮，行業(yè)協會的協調和指導作用也很難到位，所以企業(yè)往往會因為對國際標準或進口國標準等信息獲得的難度和滯后性而處于被動地位，遭遇技術壁壘和綠色壁壘。</p><p>　　5.5我國技術法規(guī)體系、市場管理體系不完善，監(jiān)督力度不強</p><p>　　1. 技術體系不完善</p><p>　　作為世界上最大的發(fā)展中家，我國本身的經濟發(fā)展水

79、平就不高，技術法規(guī)體系也不健全。有許多產品尚未建立技術標準，即便有標準，也存在國內標準不統一或大大低于國際標準的現象。這對于將發(fā)達國家作為主要出口對象的中國企業(yè)來講，是一個先天不足。 、</p><p>　　2.技術法規(guī)執(zhí)行情況疏于監(jiān)管也是亟待解決的問題 </p><p>　　由于執(zhí)法不嚴，使政府難以對市場進行有力的質量監(jiān)督，從而無法對外形成有效的貿易壁壘，不能利用WTO的相關措施保護本國

80、企業(yè)。而且，執(zhí)法不嚴也使企業(yè)缺乏嚴格的質量標準意識，或在缺位或監(jiān)管乏力的情況下生產和出口，直接導致了在國際市場上頻頻遭遇技術壁壘的境況和對中國企業(yè)產品的質量產生懷疑。 </p><p>　　我國機電產品出口雖然已經有了長足發(fā)展，但問題與機遇并存，對于這個問題的思考和解決，將會對我國機電技術產品層面的提高和市場經濟制度的完善及都將不無裨益。</p><p><b>　　總結<

81、/b></p><p>　　機電一體化是許多科學技術發(fā)展的結晶,是社會生產力發(fā)展到一定階段的必然要求。21世紀,機電一體化技術將成為機械工業(yè)的主角，在各方面均可帶來顯著的經濟效益和社會效益。機電一體化的出現不是孤立的,它是許多科學技術發(fā)展的結晶,是社會生產力發(fā)展到一定階段的必然要求。隨著科學技術的發(fā)展,各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業(yè)發(fā)展的