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机电一体化技术的应用与发展毕业论文-机电一体化毕业论文

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14甘肃钢铁职业技术学院业余大专毕业设计{论文}

享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联,实现控制与经营、管理、决策的集成,通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联,实现测量与控制一体化。

⑤ 分布式控制系统(DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。分布式控制系统与集中型控制系统相比,其功能更强,具有更高的安全性,是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

随着机电一体化技术的发展,各种产品与装置实现了机电一体化,有利实现整体优化,提高产品质量和生产效率,缩短开发新产品的生产准备周期,加速科技成果向商品转化,有利推动传统产业发生深刻变革,同时,随着新产品的研发及高精密等设备的发展,要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展,从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

3.4 机电一体化产品的发展趋势

1.智能化 智能化即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心理学、生理学和混沌动力学等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

2. 微控制器和接口技术的发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复。

3.模块化 是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。从而避免利益的冲突,并能使之标准化、系列化。转 4.网络化 网络技术的兴起和飞速发展给社会各个领域带来了巨大变革。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

5. 自源化 自源化是指机电一体化产品自身带有能源,如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能,因而对于运动的机电一体化产品,自带动力源具有独特的好处。

6. 人性化 人性化是各类产品的必然发展方向。机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说更自然,更接近生活习惯。

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7. 微型化 微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电系统是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件和系统。微机电系统产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、信息等方面具有不可比拟的优势。

8. 绿色化 工业发达给人们的生活带来巨大变化,在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果,所以绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求,机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境,产品寿命结束时,产品可分解和再生利用。

3.5 典型机电一体化产品的发展趋势

3.5.1数控机床

目前我国是全世界机床拥有量最多的国家(近320万台),但数控机床只占约5%且大多数是普通数控(发达国家数控机床占10%)。近些年来数控机床为适应加工技术的发展,在以下几个技术领域都有巨大进步。

1、高速化。由于高速加工技术普及,机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3000~4000r/min提高到8000~10000r/min;铣床和加工中心主轴转速由4000~8000r/min提高到12000~40000r/min以上;快速移动速度由过去的10~20m/min提高到48m/min,60m/mni,80m/min,120m/min;在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度,由过去一般机床的0.5G(重力加速度)提高到1.5G~2G,最高可达15G;直线电机在机床上开始使用,主轴上大量采用内装式主轴电机。

2、高精度化。数控机床的定位精度已由一般的0.01~0.02mm提高到0.008左右;亚微米级机床达到0.0005mm左右;纳米级机床达到0.005~0.01um;最小分辨率为1nm(0.000001mm)的数控系统和机床已问世。

数控中两轴以上插补技术大大提高,纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1u的圆度,插补前多程序预读,大大提高了插补质量,并可进行自动拐角处理等。

3、复合加工,新结构机床大量出现。如5轴5面体复合加工机床,5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构,包括6轴虚拟轴机床,串并联绞链机床等,采用特殊机械结构,数控的特殊运算方式,特殊编程要求。

4、使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷转头由于使高压冷却液直接冷却转头切削刃和排除切屑,在转深孔时大大提高效率。加工刚件切削速度能达1000m/min,加工铝件能达5000m/min。

5、数控机床的开放性和联网管理。数控机床的开放性和联网管理已是使用数控机床的基本要求,它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段,而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此,计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、并行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来,这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。

3.5.2 自动机与自动生产线

在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动

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化设备,是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。如:2000~80000瓶/h的啤酒自动生产线;18000~120000瓶/h的易拉罐灌装生产线;各种高速香烟生产线;各种印刷包装生产线;邮政信函自动分捡处理生产线;易拉罐自动生产线;FEBOPP型三层共挤双向拉伸聚丙烯薄膜生产线等等,这些自动机或生产线中广泛应用了现在电子技术与传感技术。如可编程序控制器,变频调速器,人机界面控制装置与光电控制系统等。我国的自动机与生产线产品的水平,比10多年前跃升了一大步,其技术水平已达到或超过发达国家上一世纪80年代后期的水平。使用这些自动机和生产线的企业越来越多,对维护和管理这些设备的相关人员的需求也越来越多。

第4章 我国机电产品概况

2009年,我国机电产品出口继续稳定增长,进出口总额达到12004.6亿美元,比上年同期增长22.8%,净增加2232.8亿美元,占我国外贸进出口总额的55.2%。尽管我国的机电产品出口保持了快速稳定的增长势头,但存在的问题却不容忽视。如出口秩序缺乏有效的约束、加工贸易在我国机电产品出口中比重过大、机电产品出口采用粗放型的增长方式、缺乏自主出口品牌等。

4.1 缺乏核心技术是我国机电产品出口的软肋

1.核心技术严重依赖进口

我国近90%的机电产品出口是通过加工贸易的方式实现的,而其中75%是外商在华投资企业进行的,不少加工贸易出口企业主要从事组装加工,对引进技术的消化吸收工作滞后,开发和创新能力不足,由此难以实现加工贸易的落地生根。如电子信息技术产品是我国机电产品出口的主体,但其核心技术和关键部件却要依赖进口。

尽管我国政府目前加大了对新兴企业在税收上的支持,但这并没有引起一些中小企业的足够重视,在资金的投入和对科研人员的重视程度上也与发达国家相去甚远,科技创造财富体现的并不明显。并且,我国政府在对于科学技术上的投入虽然呈现出强劲的增长势头,但这与发达国家相比仍有很大差距。

2.核心技术是利润分配的有力法码

企业核心竞争力很重要的一个表现就是自主知识产权,没有核心技术就没有灵魂。只有掌握了技术,才能在行业内赢得更多的主动和尊重,得到更多的机会与利润。当今国际分工将生产分为高、中、低三个环节,跨国公司掌握着产品的高端―技术环节,把中端和低端转移到国外;在利润的获得上,高、中、低端的比例大体是7:2:1。我国处于中端和低端状态,所以只能购买国外的先进技术,在扣除一定比例的专利费后,企业的利润只表现为可怜的加工费,其最积极意义也就是吸收了大量的剩余劳动力。所以,技术已经成为中国企业发展的一个关键的关卡。没有技术,所谓的“制造大国”仅仅是一个“加工大国”,更是一个“利润小国”,而这也为国民经济发展的合理布局埋下了不稳定因素。

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4.2 技术壁垒是我国机电产品出口的新拦路虎

1.大量的绿色壁垒的出现,使中国企业短期内捉襟见肘,无法自由加入到传统的机电消费大国中去。

2006年8月13日,欧盟《关于报废电子电气设备指令》(简称WEEK指令)已经正式实行,向欧盟出口各类机电产品的中国生产企业都将额外承担高额的电子垃圾处理费用。2006年7月1日,另一项涉及机电产品原材料中有害物质限定的指令《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》(ROHS)指令也将实施。欧盟这两项指令涵盖产品十分广泛,它们的实施将直接导致我国出口欧盟的机电产品价格上涨10%,这无疑又给中国企业向欧盟出口的电气电子产品增加了一项不小的成本,使我国产品竞争力下降,抑制了我国同类机电产品出口增长。更严重的是,如果这些措施被美国和日本等国家采纳,将使我国机电产品出口面临更为严峻的挑战。

2.意识并没有真正的走进到企业家的实践之中

对“绿色经济”的渴望已成为当今全球经济追求的热点。但是我国大部分企业在电子产品采用的材质方面,有一半以上还在使用着有毒材料,以期换来价格上的竞争优势。直到生产的产品无法进入国际市场之后,生产企业才会想到研发或采用无毒无害的材质替代。可见投资者在环保与经济的关系上的不敏感性。

但同时这也将促使我国企业尽快采用新技术,加快与国际标准接轨,使现有资源合理配置,进而从根本上提高我国机电产品的出口竞争力,在“高端”市场上扩大市场份额,优化我国出口商品的市场结构。

4.3 升值对出口企业的影响

007年12月底,美元对人民币交易价格已调整为1∶7.4,人民币升值3%,且有进一步提升的势头。我国机电产品出口是以消费电子类产品、家电产品、数据处理设备为主,其往往又是依赖低廉劳动力支撑的价格优势,对汇率波动比较敏感,汇率上涨很容易产生出口替代,流失客户及市场,而且国内原材料和劳动力成本也会提高,这使出口产品的比较成本优势进一步弱化,降低了企业国际竞争力。

同时,尽管人民币升值短期内会减缓我国机电产品出口,但对技术贸易来讲,却可以利用人民币汇率持续增长的时机,大量引进先进技术,反哺加工业,提高企业的利润空间。

4.4 缺乏全面、系统的并且实时性的专业信息平台

为了应对反倾销技术壁垒和绿色壁垒,由政府、行业协会及出口企业联合建立全面、系统的并且实时性的专业信息平台必不可少。然而,事实上我国恰恰缺少这样一个综合性的信息平台,使政府的调控和监督作用难以有效发挥,行业协会的协调和指导作用也很难到位,所以企业往往会因为对国际标准或进口国标准等信息获得的难度和滞后性而处于被动地位,遭遇技术壁垒和绿色壁垒。

4.5 我国技术法规体系、市场管理体系不完善,监督力度不强

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