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1.智能化应用在机械制造中,系统工程技术、人工智能技术、机械制造技术以及自动化技术相互融合,进而催生出了一种新的、综合性强的应用技术——智能化技术。智能化应用实现了人机一体化,能够对生产过程中的各工艺环节进行智能化推理、分析、判断、决策。所以,机械制造技术和人工智能技术相互结合从而形成了智能机械制造技术,它在机械制造系统中加入了人工智能因素,能够模拟出专家活动,对机械制造过程进行实时的自动化监测,及时发现和处理各种问题。除此之外,随着智能化应用的广泛应用,机械制造企业能够依据外部条件的变化,及时调整自身参数,从而适应市场需求,有效提升机械产品质量。
2.虚拟化的应用在机械制造企业利用仿真技术、建立系统模型,能实现自动化技术的虚拟化应用。虚拟化应用综合了信息技术、人工智能、多媒体技术、并行工程、现代机械制造工艺以及计算机图形学的综合利用,是一项系统性技术。在信息技术和计算机仿真技术的共同支撑下,机械制造企业能对生产过程进行模拟和仿真,从而发现其存在的各种问题,切实降低企业生产成本,缩短产品开发周期,确保产品质量,提升机械产品的市场占有额。
二、自动化技术在我国机械制造中的发展前景
我国的经济发展水平以及民族的崛起,在很大程度上受机械制造行业的影响。长期以来,我国自动化水平偏低,所以企业都在寻求快速发展之路,但是要提高我国的自动化水平,必须循序渐进,有计划、有步骤的开展。在发展过程中,我们不能不加选择的照搬国外自动化技术,而要从我国具体国情出发,制定出长期有效的发展规划,逐步提升我国机械制造行业的自动化水平。相较于西方发达国家,我国机械制造业的自动化技术尚处于起步阶段,自动化水平较低,但是随着我国科学技术水平的不断发展和进步,我国自动化技术将会越来越多的应用到机械制造领域。机械制造企业要取得长远发展和进步,就要始终坚持国家的政策导向,时刻以推动国民经济发展为导向,顺应企业发展形势,坚持实事求是,引进并借鉴外国先进技术,为我国机械自动化技术的健康、稳定发展奠定基础,不断提高机械制造领域的经济效益,加快实现机械自动化的伟大目标,提升我国机械自动化技术在国际市场上的竞争力。
三、结语
机械工程自动化技术主要是指机械装置在没有外力干涉的情况下,按照事先预定的程序方法,通过机械力进行自动操作或控制的过程。在机械工程行业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动化生产,实现优化、有效的自动生产过程,加快生产投入物的变换和流动速度,进而促进整体机械工程行业的发展。
2机械工程自动化技术的现状及制约因素
从我国机械工程自动化技术应用的现状来看,其还处于刚性自动化、单自动化的阶段,但国外一些工业发达国家已经实现了机械自动化技术的集成化、智能化、柔性化发展。在机械自动化生产的管理方面,我国一些企业仍旧是采用传统的管理模式,而发达国家已实现了计算机全程控制管理,而且在机械生产模式、工业组织与管理方面也在不断升级与创新。由此可见,我国机械自动化的发展仍然存在诸多的不足之处,而制约我国机械工程自动化技术进一步发展的因素,主要为:缺乏相关技术人才、自动化技术应用范围不够宽广、自动化技术相对落后、缺乏自动化技术的科研投入、机械自动化技术的管理不够完善等。
3加强机械工程自动化技术的建议
3.1加强配套机械自动化技术的发展
所谓配套机械自动化技术,是指机械自动化技术既要发展主要机械设备的自动化,又要发展配套元件及控制系统的自动化。充分应用电子学、零件检查与机床装料自动化技术、电子计算机技术,大力推广程序数控机床,研究发展可靠、高效的自动化生产线、自动化控制系统、生产信息系统等。通过配套机械自动化技术的大力发展,使机械工程行业从生产制造开始到结束均能实现自动化生产,从而大力提高生产效率,促进生产效益
3.2重视低成本机械自动化技术的发展
根据形势分析来看,我国暂时还无法投入大量资金发展太多高科技、高成本的机械自动化技术,这种形势下,便应该先从投资少、见效快、成本低、前景广、潜力大、适合我国发展需要和国情的自动化技术着手,打好基础,慢慢向上发展。例如芬兰NOKOAData机工厂组装车间内拥有的一条可制造286/386/486微机的灵活生产线,该生产线在自动化设备应用的同时融入人工参与,将自动化技术与传统工艺完美结合,使其在保证造价较低的同时,具有柔性制造系统的性能。国外这种低成本、见效快的自动化技术我们均可借鉴参考,并结合我国基本国情,研发出适合国内机械工程发展的低成本自动化技术。
3.3重视机械工程自动化人才的培养
我国机械自动化技术之所以发展缓慢,与这方面人才的缺失有很大关系,因此,为促进机械工程及自动化技术的进一步发展,便要重视对机械工程自动化人才的培养。第一,需大力引进国外先进的机械自动化技术,同时加强对机械工程自动化教育活动的开展,使我国的科研实力逐渐增强。第二,机械工程自动化专业人才必须具备机械工程的研究、设计、制造以及自动化技术基础知识、基础理论、基本技术与应用的能力,能够在机械工程生产第一线从事材料加工机械、机械制造及自动化等方面工作。
4机械工程及自动化技术的发展前景
在科技的快速发展下,我国的机械工程及自动化技术也在不断朝前发展,但其在发展的同时,也突显出资源浪费、环境污染、产品开发及利用率低等问题。为促进机械工程及自动化技术的可持续发展,机械工程自动化技术朝着绿色环保、经济性、实用性等方面发展也是必然趋势。
(1)绿色环保的发展前景。机械工程行业在自动化技术的广泛应用下,虽然大幅度地提高了生产效率,但给生态环境也带来了严重破坏,因此,自动化技术的应用与发展应该以减少环境污染和资源浪费,倡导绿色生产战略为原则。
(2)经济性发展前景。我国很多企业在自动化技术的应用与发展中还较为落后,由此也导致了企业经济发展的缓慢,因此,为保证自动化技术能创造出更为可观的经济效益,各企业对现有技术设施不断改进与优化,在提高生产效率的同时使经济的发展得以满足,才能真正发挥机械工程自动化生产的作用。
(3)实用性发展趋势前景。机械工程自动化技术的发展,应该将企业的技术需要与生产需求作为最基础的条件,根本目的是生产出更高科技含量的产品,以此来满足消费者的需求,因此,重视机械工程及自动化技术的实用性发展,也是必然趋势。
关键词:机械自动化,农业,食品包装,自动化技术
0 .前言
机械自动化主要是指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,从而加快生产投入物品的加工变换和流动速度。机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。现代世界各国间的竞争主要表现为综合国力的竞争,要提高我国综合国力,需在各生产部门实现生产机械化和自动化。免费论文。
机械自动化技术从上个世纪20年展应用以来,已经得到了迅速的发展,特别是近年来计算机制造的高度集成化,开始向计算机集成制造系统 (Computer IntegratedManufacturing System,CIMS)发展,并大大加快了机械自动化的发展,但我国仍处于初级操作阶段的自动化。
目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,我国的产业结构层次低,机械制造业发展很不平衡,大部分企业还比较落后,手工劳动占有相当的比重;我国机械制造业企业中自动化装备水平不高,不仅在数量上同世界先进国家有较大差距,而且在品种上、质量上、使用上,同世界先进水平也存在较大差距。免费论文。
以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命,不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展,而且也深刻影响着机械自动化的发展趋势。机械自动化技术将向以下几个方向发展[1]:(1)光机电化方向;(2)柔性化方向;(3)智能化方向;(4)全球信息化方向;(5)绿色化制造方向。
1. 机械自动化在农业中的应用
农业是一种复合产业,它不仅包括作物的生产,而且包括农产品的加工、储藏和运输等等。农业生产的发展过程受自然环境和社会条件的影响,过去为了解决粮食供应不足的问题,开发农业技术着重于增加产量;但对于现代社会,温饱问题已经基本解决,人们对于产品的品质以及工作的高效性和舒适性的要求日渐提高。农业机械自动化就是农业机械或装置的操作过程或工作状态不依靠人的感官和手工而自动实现。免费论文。农业机械自动化应以实现生产的高效率和高精度,降低生产成本,节约资源,提高农产品品质和实现安全生产等为目的,以满足人们在农产品生产和消费中的需求。
目前农业机械自动化大致有以下3类:
(1) 已有农业机械及装置的部分自动化控制。这种自动化方式以提高已有农业机械及装置的作业与操作性能,提高作业效率和作业精度,减轻驾驶员的负担,节约资源(肥料、种子、农药、燃料等) 等为目的。目前,已经广泛采用的自动控制装置大多数属于此类[2-5],如拖拉机、施肥播种机、移栽机、插秧机、喷雾机、联合收割机、挖掘收获机、干燥机等。
(2) 已有农业机械及装置的无人自动操作。这种自动化方式用在操作简单且容易实现无人运转,能长时间重复单调过程的作业上。如用计算机程序或无线电遥控来操纵拖拉机及联合收割机,自动控制行驶,自动检测耕深、耕宽或作物行列数,自动完成作业,以及能使干燥机、自动化温室等固定装置自动完成作业的机械及装置。
(3) 农业机器人。农业机器人是一种可由不同程序软件控制,以适应各种作业,能感觉并适应作物种类或环境变化,有检测(如视觉等)和演算等人工智能的新一代无人自动操作机械。
目前许多发达国家正在进行农业机器人的开发研究,部分研究成果已开始在农业生产中应用。例如, 使用机械手的果蔬自动采摘机;水果采收、分选及食品加工等部门广泛采用的摄影图像处理等视觉检测装置;畜牧业中利用远距离遥控技术检测乳牛的位置,并把挤奶器附着在上挤奶的自动挤奶装置[2]; 还有把羊的形态图形化,使剪刀自动感知羊的皮肤并作业的剪羊毛机器人。
2. 机械自动化在食品包装业的应用
食品工业是中国第一大工业门类,在全部包装机械中,有近一半的种类和数量与食品工业包括饮料工业相关。二十多年来,中国经济的高速发展,国民经济和人民生活水平的持续增长,对中国食品工业产生了巨大的市场需求,从而也带旺了与之相关的食品包装市场以及食品包装机械制造业。
中国食品包装机械制造业起步于二十世纪八十年代初期,一些中小型机床、农机制造企业由于失去了国家计划经济的支持而自发转型。部分私营企业也从相对技术含量较低但利润空间较大的食品包装机械行业入手,中国食品包装机械制造业可说是由仿造进口设备开始,一步一步发展起来的。
国内食品包装机械行业是保持高速增长的行业。我国食品和包装机械行业在经历了上世纪70年代起步,80 年展,80年代末和90 年代初的快速增长(年增长率高达20%),初步形成了门类比较齐全、品种基本配套的产业。由于我国食品包装机械起步晚,生产企业构成形式多种多样,从行业企业总体规模来看,95%的企业为小型企业、乡镇集体企业、民营企业、个体企业及少量联营企业和股份制企业,大中型企业只占行业企业总数的5%。这样的企业构成也是我国大型成套设备生产能力弱,高档设备主要依靠进口的主要原因。目前大型国营生产企业、部分民营企业、合资和独资企业成为食品包装机械行业的主力,但国内没有大型成套设备方面的设计和制造能力。
食品包装机械的发展趋势主要体现在高生产率、自动化、单机多功能。传统包装机械多采用机械式控制,如凸轮分配轴式、光电控制、气动控制等控制形式。机电一体化技术是在信息论、控制论和系统论基础上建立起来的综合技术,运用过程控制原理,将机械、电子与信息、检测等有关技术进行有机组合,实现机电一体化和自动化,提高包装机械整体制造水平。
自动化产品在食品包装机械行业的市场具有很大的发展潜力。2005年包装机械使用的自动化产品的市场规模约为8亿元。2006年自动化产品在包装机械的市场增长率在10%左右。
食品包装机械自动化产品的厂家市场概况如下[6]:
(1)活跃在食品包装机械市场的PLC厂家主要有12家,具有竞争实力的有三菱、OMRON、西门子、松下电工、施耐德和台达6家。
(2)活跃在食品包装机械市场变频器厂家主要有19家,具有竞争实力的有三菱、富士、安川、SEW、松下电工及松下电器、西门子、台达和施耐德9家。
(3)活跃在食品包装机械市场,且互为竞争对手的人机界面厂家主要有5 家:DIGITALHITECH、三菱、OMRON、西门子和EASYVIEW。
(4)活跃在食品包装机械市场的电机厂家主要是国内电机生产厂商,合资和进口的电机基本得不到应用。
(5)活跃在食品包装机械市场的低压电器的合资或进口厂家主要有7家,具有竞争实力的有富士、OMRON、西门子、施耐德4家,大部分都是国内生产。
食品包装机械自动化产品生产存在以下主要问题[7]:
首先我国机械食品包装制造企业高起点的较少,大多数企业在低水平徘徊。中国包装机械在产品开发、性能、质量、可靠性、价格、服务等方面与进口产品的竞争中处于劣势,抵挡不了进口产品的大量涌入。每年的进口设备,大都是国内不能制造或达不到使用技术要求的技术含量高的或大型的设备,如无菌包装机,大型高速饮料灌装机、贴标机、组合电子秤等。
其次是科技发展滞后,创新能力不足。目前国外包装机械产品的品种大约有6000多种,成套数量多,并且不断有新技术、新产品出现,一方面向高精度、大型化发展,另一方面向多功能方向发展。与发达国家相比,我国包装机械产品品种及配套数量少,只有国外品种的一半左右。
另外,中国食品包装机械制造业虽然名牌产品在逐渐形成,但生产集中度还不够。目前中国有食品包装机械制造企业6000多家,其中2000多家不够稳定,每年有近15%的企业转产或倒闭,但又有约15%的企业加入到这一行业中来。目前产值及销售额超过亿元的企业仅有十几家,最好的企业产值及销售额刚过10亿元,上市企业仅有一家;年销售额超过3000万元的企业也仅有50家,这50家企业的总销售额仅有80亿元,只有20.66%的集中度。
3. 结语
机械自动化在任何一个国家的重要地位都是显而易见的,机械自动化技术直接关系到机械制造业的基础和水平。作为一个发展中国家,我国必然要大量发展机械自动化技术,走一条科技强国之路。随着改革开放步伐的加快,我国在立足本国经济的基础上,不断吸收国外先进经验,使我国的农业和食品包装业的机械自动化有了长足进步,并向更高的水平发展。农业和食品包装的机械自动化的发展,需要我国结合自身的实际情况,进行自主创新,开发和改进。
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我国经济发展迅猛,在发展经济的背后,科学技术的推动是不可缺少的。而自动化技术在我国科技发展上展主导地位,其发展迅猛,在我国各个工业领域中应用广泛,并且在农业生产中也有应用到自动化技术。文章针对自动化技术在我国工业领域中的发展现状进行了分析,并以此简单阐述了自动化技术的发展趋势及发展作用。
关键词:
自动化设备;机械设计;方法
前言:
随着市场经济的发展,我国工业经济取得了不错的成果,自动化设备被广泛应用于工业生产的各个领域,对提升工业生产效率、促进我国社会经济的发展具有重要意义。目前,我国对自动化设备机械设计的研究越来越深入,选择科学、合理的设计方法,能够提升设备研发效率,提高设备的自动化水平,增强设备在市场上的竞争力。
1.自动化设备发展现状分析
自动化设备一般由四部分构成,其一是机械传动机构,其二是控制系统,其三是检测单元,其四是执行部件,其中控制系统发出指令,设备就能够按照人们要求的方式工作。随着社会的进步,自动化设备在各个领域的应用越来越多,例如工业生产中的检测装置以及数控机床,农业生产中所用到的收割机等,这些设备的应用能够明显提升各个领域的生产效率、减少人们的工作量、降低生产成本等,对于我国工业经济、农业经济以及其他相关领域的发展具有重要意义,如何设计出功能更加健全、对环境的适应能力更强、成本更低的机械设备已经成为自动化设备设计人员共同需要思考的问题。机械设计对于设备的自动化水平产生直接影响,从目前的情况来看,自动化设备的机械设计中仍具存在很多问题,整体设计相对复杂、对于先进技术应用较少、智能化水平不高等,因此设计人员需要寻求更好的机械设计方法来解决这些问题,满足设备的各项要求[1]。
2.自动化设备的机械设计方法分析
2.1自动化设备机械设计条件分析
首先,机械设计要能够满足设备的功能要求,因此,研发人员先要确认设备的具体功能,值得注意的是,有些自动化设备的功能不是单一的,例如,有些自动印刷设备除了具备印刷功能以外,可能同时兼具自动化清洁、包装以及检测功能,因此在了解设备功能时要注意全面性,包括设备的作用对象是谁,设备的使用场合大致有哪些,设备的所有功能是通过什么途径来实现的,然后对这些功能的实现方法进行深入研究,通过对比以后选择最合适的设计方法,设计过程中既保证所有功能全部实现,又能适应运作环境,同时做到自动化控制过程简约,还能兼顾经济成本。其次,研发人员要熟练掌握各项机械原理,同时可以将先进的电子技术、智能化以及计算机技术应用在设计中。当前我国自动化设备机械设计中存在两个问题:一是设计过程和使用过程都比较复杂,其二是设计成本高,与国外自动化技术相比缺乏竞争力,使用科学、合理的机械原理机构,同时设计中多应用先进技术,就能够解决这些问题,一方面能够减少传动零件的使用量,大大节约传动时间,另一方面能降低生产成本,例如,某自动化设备中原本使用曲柄滑块方式来传送物料,但是由于市场环境的变化,需要该设备增加传送行程,但是设备本身的空间是有限的,因此不能按照传送要求来增加曲柄长度,为了解决这些问题,设计人员采用曲柄齿轮齿条机构,通过这种方式实现行程放大,满足传送行程要求。随着新型材料的发展,各类环保、性能优越的材料已经被应用于各个领域中,自动化设备设计人员也应该考虑使用这些新材料,例如,传统轴承的成本高、且耐磨性不好,可以使用塑料轴承代替它,不仅大大降低成本,且免油耐磨。一些材料特殊、形状复杂的零件使用传统方法很那被加工出来,3D打印技术的应用就解决了这一问题[2]。
2.2具体设计方法
2.2.1参考设计论文和成熟的设计作品
设计人员在正式开始设计之前,要查找并阅读一些相关资料,可以是有关机械设计的论文,也可以是一些发明专利,积累这些资料能够进一步丰富设计人员的理论知识,同时开阔视野,因为设计本身就是一项开放性较强的工作,设计人员不应该将思想停留在某一个点、某一项功能或者是某一种实现方式上,而是将多种影响因素综合起来考虑,从大量资料中获取设计灵感,丰富设计方法、提升设计水平。除了理论资料以外,设计人员还要多参考一些成熟的设计作品,因为这些作品无论型号大小、功能如何,都是经过市场考验并获取认可的,设计人员可以将自己预想的方案与这些成品进行对比,找到设计中不符合现实的地方,并加以改正[3]。
2.2.2有效利用计算机技术和RTIZ理论
计算机技术是自动化设备的基础技术,而当今时代属于信息时代,计算机技术处于时刻发展之中,设计人员要时刻了解计算机的发展状况,将最先进的技术应用于设计中,目前比较常见的应用就是CAD一级PRO-E等,要熟练掌握这些设计工具的使用方法,不断提升设计效率和修改效率。设计完成以后,设计人员还可以利用仿真模拟等方式对自己设计的作品进行模拟分析,找出其中存在的问题并及时修改,提升设计的可靠性。TRIZ法属于一种系统理论,也属于一种方法工具,系统对世界上的高水平专利进行集中分析,为人们提供解决问题的方法,设计人员在研发自动化设备的过程中如果遇到问题,就可以从TRIZ理论中寻找解决方法,首先是要将设计中的问题转化为TRIZ问题,然后用系统中的理论得出模拟解,最后将模拟解在转化成自己需要的设计内容。
2.2.3形成一种机械创新思维
自动化设备设计工作具有一定的特殊性,不仅要求技术人员掌握扎实的基础知识,同时要求其具有创造性思维。设计人员要将传统设计方式与现代设备功能要求综合起来考虑,打破传统思维的束缚,将先进的计算机技术、人工智能技术以及电子技术作为基本依据,大胆创新设计理念和方法,如果设计人员不能灵活使用设计手段,对所有设计工作都保持相同的看法,那么其最终设计出的产品一定也没有什么创新之处,且所有作品都大致相同,这样就没有将机械设计的价值发挥出来。设计人员在设计前、设计过程中乃至设计完成以后都要保持一种创新思维,善于联想,将相关领域知识综合考虑在内,不断探索新的思路和方法,使设计出的自动化设备功能更全面、适应能力强、成本更低[4]。
3.总结
未来一段时间内,我国自动化设备的设计将向着简约的方向发展,设计中将更多的应用到先进技术,这就要求设计人员发展创新性思维,参考设计论文和成熟作品,有效利用计算机技术和TRIZ理论,在满足设备各项功能要求的基础上尽量降低成本,提升设备的竞争力。
参考文献
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[关键词]锻造技术、全自动机械式
中图分类号:F426.4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)04-0028-01
[Abstract]in the manufacturing industry, forging technology and equipment occupies a very important position, is widely used in automobile, aircraft, weapons and instruments. Forging industry, according to the size of the weight or the size of the equipment, the forging is divided into small and medium sized forgings and large forgings.Generally more than 10 mn forging hydraulic press forging is called large forgings, such as power plant rotor, retaining ring, roll, container tube section, head, etc.. The internal quality of heavy forgings is strict and the technical difficulty is large. As a result, the quality and productivity of large forgings are one of the important symbols to measure the level of industrial development in a country
[Key words]forging technology, fully automatic mechanical
1.引言
冷锻工艺是一种精密塑性成形技术,具有切削加工无可比拟的优点,如制品的机械性能好,生产率高和材料利用率高,特别适合于大批量生产,而且可以作为最终产品的制造方法。在交通运输工具、航空航天和机床工业等行业具有广泛的应用。同时相比热锻工艺,冷锻工艺具有节能、高效等特点,与当前的能源政策以及国家发展战略是一脉相承的,因此,冷锻技术在近年来具有良好的发展势头,同时受到了国家的大力支持。当前汽车工业、摩托车工业和机床工业的飞速发展,为冷锻这一传统的技术的发展提供了原动力。冷锻技术在我国的起步虽然不算太晚,但发展速度与发达国家有很大的差距。到目前为止,我国生产的轿车上的冷锻件重量不足20kg, 相当于发达国家的一半,开发潜力很大,加强冷锻技术开发与推广应用是我国目前的一项紧迫任务。
2.全自动机械式冷锻生产线设计内容
是一台肘杆式大行程全自动机械式冷锻压力机以及辅助上料、涂油以及堆垛功能的机器人(以下简称机器人),并实现联机全自动控制,设计时需要注意以下几点:
(1)冷锻机本体结构设计,应用有限元方法和模态分析方法,对机身的动态精度与动态刚度进行研究,对机身结构进行动态性优化设计。采用独特的箱形焊接框架结构,增加了机械的高刚性,减少了了噪音和震动,有助于降低能耗,提高效率、生产精度和延长模具寿命,采用宽敞的侧面开口有利于配合自动化周边设备,达到锻压自动化的要求;
(2)机械手自动上料装置、自动送料涂油装置、定位举升装置、堆垛装置等的研制。
(3)冷锻机与机械手的联机设计:机械手与冷锻机同步运行方面的研究;
(4)冷锻控制系统设计,用于实现全自动冷锻生产线的工作流程,从机电一体化的角度将各个子系统有机集成在一起,通过整机调试实现预期目标。
(5)运行精度及整体性能稳定性的研究:以确保生产产品质量的精度与稳定性,提高模具使用寿命;
3.全自动机械式冷锻生产线关键技术要点
由于冷锻机工作繁重,经常处于长时间连续工作状态,加工精度及质量要求高,对设备的制造精度以及机械手配置系统的可靠性要求很高,同时机械手配置系统还要适应车间的恶劣环境。这些要求给整体生产线整体方案的拟定、机械手配置系统方案的选择带来很大的难度,其中关键问题有:
(1)冷锻机机架的优化设计:本体结构是冷锻机的重要组成部分,它不仅是冷锻机主要零件的装配基体,而且还要承受机器的全部工作载荷,本体结构的承载能力和变形大小及其动态性能将直接影响产品的精度及模具的使用寿命。因此本体机架的设计与优化将是冷锻机设计的关键。
(2)机械手装置本体及与冷锻机的联机运行设计方案:冷锻机在工作过程中,机械手需配合完成自动上料、移载、输出及翻转,这对机械手工作精度以及与冷锻机的同步性提出了较高要求,因此机械手配置系统的设计是冷镦机自动生产的关键。
(3)滑块运行精度保证:滑块的运行精度决定了产品加工质量的好坏,这也将是我们需要解决的问题关键。
4.技术特色和创新突破点
(1)采用低惯性、高扭力气压式分离器、刹车器,使启动平稳,降低被动运行机构的机械损失,提高了生产效率及重载、高频次运行情况下的稳定性。
(2)全自动化:本冷锻机通过侧面开口与机械手配合,实现前部位自动上料、自动涂油、自动移载,自动输出、翻转及堆垛功能,实现冷锻机生产线的全自动化。本机利用智能电脑数控系统控制,可实现单机单动、单机联动、多机单动及连动自动化。
(3)大载荷:冷锻机的公称力为2000T,可加工大型冷锻零件。冷锻机本体结构采用超声波振动处理及整体喷砂处理去应力焊接箱型结构,具有较大的刚性及强度,确保了设备性能的稳定性,可提高产品的精度以及延长模具的使用寿命。
5.结束语
由于冷锻产品可以实现少甚至无切削加工,可以直接用于装配,极大的提高了材料利用率及生产效率。因此,其应用面越来越广泛。随着我国大吨位冷锻机的生产技术水平的不断提高,将大大带动汽车产业、模具产业的发展,也为我国的节能减排作出极大的贡献。
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关键词:PLC 立体仓库 存取指令
中图分类号:TP23 文献标志码:A 文章编号:1674-098X(2014)07(a)-0254-02
立体仓库的设计是为了提高仓库作业的自动化管理水平,越来越多的现代化立体仓库普遍运用了自动控制系统,这一系统的仓库布置和设计,与使用机械化操作的设施是一样的,不同之处在于所有的叉车移动由计算机或可编程序控制器来指导和监控。在作业时,所有的搬运移动都被输入计算机,由可编程序控制器来分析搬运需求和安排设备,这样可以确保有效的移动和减少空载移动。叉车移动由安装在叉车上的终端来控制,自动控制搬运系统具有明显的优势,因为该系统在不需大量投资的情况下,可获得自动化分选的益处,并提高生产率。
1 立体仓库模型的设计要求
(1)控制面板上的开关及按钮功能及仓位号见图1和表1。
(2)执行送指令
①选择欲送仓位号,按动仓位号对应按钮,控制面板上的数码管显示仓位号。
②按动送指令按钮,观察送入动作(若被选择仓位内已有汽车,则该指令不被执行)。
③指令完成后,机械自动返回。
④零号仓位已无汽车,则下一个送指令(误操作)将不被执行。
(3)执行取指令
①选择欲取仓位号,按动仓位号对应按钮,控制面板上的数码管显示仓位号。
②按动取指令按钮,观察取出动作(若被选择仓位内无汽车,则该指令不被执行)。
③指令完成后,机构自动复位。
④零号仓位已有汽车,则下一个取指令(误操作),将不被执行。
2 立体仓库的程序及设计思路
2.1 总设计思路
按下仓位号按键及相应的操作按键(“取”或“送”)后,系统判断货台及各个仓位上是否有物。如果进行“取”操作,在系统判断完成货物台无物及要取的相应仓位上有物的情况下(若这两个条件其中一个不满足。则操作不执行),机械运行到相应仓位处,取出货物,再自动返回零位;如果进行“送”操作,再系统判断完货台有物及要送的响应仓位上无物的情况下(若这两个条件其中的一个不满足,则操作不被执行),机械运行到相应的仓位处,送入货物,再自动返回零位。
2.2 I/O分配
见表2。
2.3 总程序控制流程图,如图2所示
3 结语
以上就是本论文主要讨论的立体仓库各部分的设计思路,通过梯形图的编制,实现了12个仓位货物自动存取动作。
参考文献
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[2] 黄贤武,曲波,刘文杰.传感器实际应用电路设计[M].电子工业出版社,1997-06.
[论文摘要]制造技术是发展制造业的关键技术,是创造财富和为科学技术发展提供先进手段的基础。分析我国先进机械制造技术的特点及发展现状,并阐述我国先进机械制造技术的发展趋势。
在人类社会的发展中,制造技术不断发展。从人类使用天然工具到制造工具,从简单的手工制造到简易机床的出现,人们一直为搜寻更有效更迅捷的制造技术而努力。机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。
一、先进制造技术的特点
(一)是面向21世纪的技术
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是由传统的制造技术发展起来的,既保持了过去制造技术中的有效要素,又要不断吸收各种高新技术成果,并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群,它是具有明确范畴的新的技术领域,是面向21世纪的技术。
(二)是面向工业应用的技术
先进制造技术并不限于制造过程本身,它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果,其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。
(三)是驾驭生产过程的系统工程
先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合,使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
(四)是面向全球竞争的技术
20世纪80年代以来,市场的全球化有了进一步的发展,发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本。随着全球市场的形成,使得市场竞争变得越来越激烈,先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此,一个国家的先进制造技术,它的主体应该具有世界先进水平,应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。
(五)是市场竞争三要素的统一
在20世纪70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此,市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后,制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。
二、先进机械制造技术的发展现状
近年来,我国的制造业不断采用先进制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
(一)管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。
(二)设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术(CAD/CAM),大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。
(三)制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。
(四)自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS),实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。
三、我国先进机械制造技术的发展趋势
(一)全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争中纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术使制造的全球化得以实现。(二)网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。
(三)虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性,以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真,通过仿真软件来模拟真实系统,以保证产品设计和产品工艺的合理性,保证产品制造的成功和生产周期,发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。
(四)自动化。自动化是一个动态概念,目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
(五)绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。
四、结语
制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之,在我国研究和发展先进制造技术势在必行。
参考文献:
[1]马晓春,我国现代机械制造技术的发展趋势[J].森林工程,2002(3).
[关键词]民办高校应用型本科机械设计制造及其自动化人才培养方案
[作者简介]孙芹(1979-),女,山东威海人,山东英才学院机械学院,讲师,硕士,研究方向为机械制造及其自动化、数控技术。(山东济南250100)
[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2012)21-0090-02
一、高等教育的分类
我国著名教育家潘懋元先生指出:“高等学校的分类是一个世界性的难题,又是关系到中国高等教育能否持续发展的关键。目前,我国还没有一个权威的分类方法。”在我国,受到广泛关注和认同的高等教育分类法有两种。
1.国际教育标准分类法。联合国教科文组织(UNESCO)1997年公布的《国际教育标准分类法》,将教育分为3个层次、7级、3种类型。其中,第3层次中的第5级是高等教育,分为5A和5B两种类型,如图所示。
归纳上述第5级的教育,高等教育可分为:学术型、应用型、实用型3种类型的教育。
2.潘懋元教授分类法。依据《国际教育标准分类法》,我国高等教育可分为综合研究型、专业性应用型和职业性技能型三类。在此基础上,我国高等学校可分为综合研究性研究型大学、专业性应用型大学或学院和职业性技能型的高职院校三类。
二、社会人才需求情况调查与分析
依据中国劳动力市场信息网监测中心的2010年第四季度部分城市公共就业服务机构市场供求状况分析,106个城市中,用人单位通过公共就业服务机构招聘各类人员约478.5万人,进入市场的求职者约473.3万人,岗位空缺与求职人数的比率约为1.01。按行业分组的需求人数分析,制造业需求人数 131.8289万,所占比例约为27.5%,占到总需求量的1/4还要多。按文化程度分组的供求人数分析,职高、技校、中专需求人数94.6331万,所占比重54%,大专需求人数81.2272万,所占比重17%,大学需求人数40.7119万,所占比重为8.5%,由以上数据可见,职高、技校、中专、大专需求占到总需求量的70%以上,即技能型人才需求量最大。
三、应用型本科机械设计制造及其自动化专业本科人才培养方案的实践
民办高校从办学条件、生源质量、师资队伍和水平来看,都与办学多年、文化积淀深厚的公办本科院校有着较大的差距。因此,人才培养方案的制订应从学生的实际出发,做到有教无类、因材施教,以应用为切入点实施教学,尊重学生兴趣爱好和实践能力的培养,走特色发展之路。
1.人才培养的目标和规格。在培养目标上,培养具备扎实的机械设计制造基础知识与应用能力,掌握现代机械设计方法和先进制造技术,具有较强的工程实践能力和开拓精神,能在工业生产第一线从事机械产品设计、制造、应用研究、科技开发、运行管理和相关技术工作的高级技术应用型人才。
在培养规格上,强调知识、能力和素质的协调发展。(1)在知识结构上。毕业生应具有外语、文献检索和科技写作等工具性知识;具有扎实的自然科学基础和社会科学基础知识;掌握本专业需要的计算机、数学等专业技术基础知识和机械学、电子学等专业知识;(2)在能力结构上。毕业生要掌握中等复杂程度零件的机械设计、制造和工艺编制的方法;具有一般机械设备安装、调试、运行、操作和维护的能力;具有数控机床操作、编程的能力;具有获取知识、应用知识和创新能力;具有一定的外语应用能力。(3)在素质结构上。注重培养学生热爱祖国,遵纪守法的思想道德素质;培养学生良好的文化素质;培养学生严谨、扎实,富有创新精神的专业素质;培养学生良好的身心素质。
2.结合目标定位,合理制订人才培养方案。在人才培养方案的制订过程当中,学校必须考虑学生的就业能力、就业范围,加强基础理论课和专业基础课的学习,同时考虑学科之间的交叉,培养机械类通用型本科人才,为学生的创新能力和职业适应能力培养奠定基础,并重视实践教学环节教学,使学生在学校就获得工程实践能力的基本训练,考取国家职业资格证书。因此,学校必须对部分课程进行整合,加大实验、课程设计、实习实训、毕业论文等实践教学环节的力度,重构课程教学体系,同时,实践教学环节应注重课堂内外、校内、校外的有机结合,使学生更多地接触社会,达到人才培养目标。此外,还应重视个性化人才培养,以科技创新为导向开设选修课程,学生可以结合自己的兴趣自由选择,并开设创新实验室,学习方向完全取决于个人的兴趣,从而制定出创新型、应用型本科的人才培养方案。
3.以就业为导向,提高学生职业适应能力。学院要注重研究社会对人才的需求,及时对专业设置进行调整,提出“订单式教育”,即社会需要怎样的人才,学校就培养怎样的人才。学院还根据不同专业毕业生的就业需求,积极开展“特色课程教育”,全方位增强学生的综合能力。
4.完善课程体系,提升学生知识迁移能力。为进一步提高教学质量,满足社会对高素质人才的要求,不断完善课程体系,注重学生基本理论和专业技能的培养,突出学生创新精神、实践能力和创业能力的培养。(1)课程体系的设置体现知识、能力和素质的协调发展。课程设置体现“计算机不断线”,加大课程设计,强调机械设计理论、机械工艺和先进制造技术理论学习,并根据专业特点安排实验实训课程。通过实践把理论知识进行强化,并提高学生的动手和创新能力。同时,课程体系注重课程间的相互联系,重视精品课程建设,重点专业课程至少要达到院级优质课建设水平,课程建设在知识、能力和素质整体架构中有目标、有计划地开展。(2)尝试对毕业设计(论文)进行改革。为实现应用型本科的人才培养目标,学生的毕业论文内容既要包含设计又要包含制造,而且学生必须在数控机床上至少加工出毕业论文中的一个中等复杂的零件,通过毕业设计,让学生掌握机械零件从设计到制造的全过程。
5.加强特色实践教学环节,强化学生工程实践能力。实践教学是应用型本科教育教学体系中的重要组成部分,是培养学生的专业技术应用能力及分析问题和解决问题能力的重要途径。应用型本科教育的特点决定了其实施主体要建立与相关专业未来的岗位群工作现场相近的实训场所,以便让学生尽可能地在相近的“职场情境”中开展有针对性的专业技能训练,进而实现培养学生处理生产现场各种实际技术问题的能力。
在课程体系框架下,将实践教学环节划分为实验、课程设计和综合实训,实践教学环节要与相应阶段的理论教学相对应。鼓励学生参加各种机械产品设计大赛,通过大赛,强化学生的工程实践能力,同时也使师资队伍得到锻炼。鼓励学生参与教师的科研项目,构建学研结合、层次递进的立体化、开放式的实践教学体系。除了校内实践教学之外,学校还应把“注重实践、复合培养”作为创新人才培养机制的突破口。因此逐步实现学院与行业企业的教学资源共享,教学过程共管,共同建设专业,共同建设实训实习基地,共同确定职业标准、培养方案、课程内容和质量考核体系,让企业专家参与人才培养方案的制订,充分发挥行业、企业在学校建设中的重要作用,校企合作为学生实践环节的教学提供了理想的场所。
6.构建完善的教学管理机制,保障培养方案的有效实施。以全面提高教学质量和人才培养质量为目标,建立起由组织系统、评估系统、信息系统和调控系统构成的质量监控体系,对教学质量和人才培养质量实施全过程监控。(1)组织系统。学校建立了校、院、教研室三级监控组织系统,三级组织各负其责,上下协调,运行有效。(2)评估系统。学校以各教学环节质量标准为依据,通过教学评价、教学检查、教学督导,对教师的教学质量进行评估。(3)信息系统。教学质量信息采集主要来源于教学评价、教学检查、教学督导活动和学生信息员报送信息以及毕业生质量跟踪调查获得的信息。(4)调控系统。健全的组织系统、严格的评估系统、畅通的信息系统,为教学质量的调控创造了条件。学校的人才培养方案执行情况及与社会需求的适应情况、学科专业建设情况、课程建设情况、教学基本设施情况、教学管理水平和效率、师德、学风等方面的问题,都可以得到及时的调控。为了保证教学质量,学校实行了“教学质量一票否决制”。明确规定,凡出现重大教学事故或在教学评价、教学检查、教学督导中评定结果为不合格的教师,当年考核为不合格。对于严重不负责任、授课效果极差、学生反映强烈或连续出现严重教学事故的教师,取消其授课资格,聘期内不再继续聘任其从事教学工作。对教学质量综合评价结果差的外聘教师,取消其授课资格。
四、结束语
对机械设计制造及自动化本科专业的人才培养方案的探讨与实践,旨在提高学生的知识应用能力、工程实践能力和职业适应能力,培养学生的团队协作精神和创新意识,使毕业生得到社会和企业的认可,从而吸引优秀教师、优秀生源来学校工作、学习,把学校建设成一流的应用型本科大学是必然的趋势。
[参考文献]
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关键词:综采工作面;电液控自动化;液压支架;控制器
一、 概述
一矿戊-31100采煤工作面位于三水平戊一采区,其走向长度2943米,倾斜长度156米,倾角平均8度,煤层厚度平均2.3米,该采面安装ZY6800-14/30D型掩护式液压支架107架,全部采用电液自动化控制。
二、液压支架电液控制系统的组成及原理
控制系统由通信传输网络和电液控制单元组成,电液控制单元的核心部件由人机界面,控制器,电源箱,电磁先导阀,主阀,传感器和耦合器以及其他辅助装置等组成。如下图所示:
这套电液控制系统根据采煤工艺的要求,通过支架的控制器发出相应的控制命令,即给出电信号,使对应的电液控制阀组内的电磁先导阀,控制主阀开启,小流量控制大流量,向所连接的液压缸供液,从而使支架做相应的动作。支架的工作状态由压力传感器,行程传感器反馈给控制器,控制器再根据传感器所提供的信号来决定支架的下一个动作,这就是电液控制系统的工作原理。
液压支架电液控制系统是实现综采工作面高产高效的关键设备。以支架控制器为控制核心,通过隔爆兼本安型直流稳压电源供电,配接隔离器、压力传感器、行程传感器、红外线发射器、红外线接收传感器和电磁先导阀等设备实现煤矿工作面综合机械化自动采煤。ZDYZ液压支架电液控制装置通过各种传感器从现场采集数据,由控制器进行数据处理,控制各电磁阀的开闭,以实现对液压支架各种动作的控制。装置内通过现场总线进行数据传输,用隔离器进行信号隔离和传输,达到彼此交换数据、相互控制的目的。
三、该控制器的功能
液压支架的控制器在采煤机滚筒截割后,液压支架按一定滞后距离进行自动降柱移架,到位后恢复支撑,达到初撑力后,随后再移相邻下一架,再自动推移运输机,完成一个循环动作。
1、支架可实现成组程序自动控制?包括成组自动移架、成组自动推溜、手动、自动操作本架电磁阀按钮。
2、配备红外线采煤机位置监测装置,可与工作面采煤机实现联合自动动作。即跟随煤机自动推溜、自动降架、自动移架、自动升架、自动伸收护帮板、自动伸收伸缩梁、自动喷雾功能。
3、对立柱的工作压力、推移千斤顶的行程、煤机的位置、方向进行监测,反馈到控制中心。
4、电液控制系统设有声音报警、急停、本架闭锁及故障自诊断显示功能?并能方便地进行人工手动操作,能够在线进行参数调整设定。
2012年9月17日,自动化综采工作面一次性试车成功,首次实现了割煤、拉架、推溜、自动喷雾等自动程序化控制,从地面投入、井下投产到试车成功,一矿大学生采煤班发挥了重要作用。厂家人员感慨地说,没想到你们有这样一支特别能战斗的队伍。
目前一矿综采四队正在驾驭全矿首套电液控自动化综合采煤设备,这是井下采煤由机械化向自动化的转变,使综采生产水平又上一个新台阶。被称为采煤技术的第二次重大改革。这是煤矿行业21世纪的高新技术。
四、结束语
从前综采设备落后,机械化程度低,劳动强度大,职工没少累,干部没少操心,效果却不是很理想。随着机械设备的升级,机械化程度逐步加大,大大提高了生产效率,同时也减少了事故的发生率。实现了综采工作面的高产高效。当然,煤矿行业地质条件复杂,工作环境恶劣,未来还有很多问题面临着我们,需要我们去挑战,去解决。
参考文献: