机电一体化毕业论文当前世界先进制造技术

1、前言在高科技迅速发展的21世纪，在经济日益增长的21世纪。有谁能不为金钱而努力，去奋斗、去拼搏？到底是由于什么原因而造成今天的结果？是人们思想改变了，使得人们去劳动、去创造。不断的，人们的需求越来越大，要求变得越来越高，工业也随之变得越来越发达了，于是形成了今天的局面。说到经济的发展，人们首先应该想到的就是工业，因为每一个国家每一个地区想要得到经济上的发展就必须对工业的大力支持。工业发展具体表现在机电一体化设备、数控车床设备等方面的先进制造技术的发展，各国的军事发展也是相对必要的。如果一个国家没有强大的工业基础和经济力量来起支撑作用的话，那么这个国家只有一种可能“等待她的就只有灭亡”。本论文主

2、要介绍了一部分先进制造技术的起源、发展及我国现目前的发展状况。好让我们清楚自己国家的发展情况，明白自己肩上有多大的责任，更好的培养21世纪新一代接班人们的责任感。目录前言1摘要4关键宇4一、机电一体化5（一）、机电一体化系统的基本结构5（二）、功能原理解接口特征匹配的实现方法6（三）、机电一体化技术的发展8二、我国发展“机电一体化”的对策9（一）、加强统筹安排，协调发展计划9（二）、强化行业管理，发挥“协会”作用9（三）、优化发展环境、增大支持力度9（四）、突出发展重点，兼顾“两个层次”10三、数控10（一）、数控机床的由来10（二）、数控机床的特点11（三）、数控机床的发展12四、我国的数控

3、技术现状13 （一）、什么是数控机床16 （二）、数控设备的发展方向16（三）、数控系统17（四）、机床精度17（五）、目前世界著名机床厂商在我国的投资情况18（六）、民营企业进入机床行业情况18（七）、军工企业技改情况18参考文献19结束语19当前世界先进制造技术xxx重庆文理学院继续教育学院 重庆 402160【摘 要】 机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。随着科学技术的不断深入地发展，集成电路、机械、电子、信息、材料和管理技术干一体的机电一体化技术水平也将得到不断地提高。文章分析了机电一体化系统、数控机床、自动化控制系统的基

4、本结构及功能原理与特征匹配的实现方法，探讨了机电一体化技术的发展方向。【关键字】 机电一体化 数控机床 发展 现状abstract ：mechatronics is a complex technology, mechanical technology and microelectronic technology, a product of mutual penetration of information technology, mechanical and electrical industrial development trend. with the deepening of scie

5、ntific and technological development, integrated circuits, machinery, electronics, information, materials and management techniques of dry one level of mechanical and electrical integration technologies will be continuously improved. this paper analyzes the mechatronic systems, cnc machine tools, au

6、tomatic control systems basic structure and function of the realization principle and feature matching method to explore the development of mechatronics technology.keyword：mechatronics cnc machine tools development status现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所

7、形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。机电一体化技术始于电子技术的发展以及电子技术与机械技术的结合，尤其是大规模集成电路的出现，促进了机电一体化技术的发展，并引起了人们广泛的注意。数控机床的问世写下了机电一体化技术的新篇章。微电子技术为机电一体化技术带来了勃勃生机。可编程序控制器、电力电子的发展为机电一体化技术提供了坚实基础；激光技术、模糊技术、信息技术等高新技术的发展使机电一体化技术跃上新台阶。一、机电一体化机电一体化产品可分为系统(整机)和基础元(部)件两大类：典型的机

8、电一体化系统有数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、cadcam系统等。典型的机电一体化元(部)件有电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些机电一体化产品将给机械产业和农机产业的生产技术带来巨大的飞跃，而企业的技术开发能力也将随之增强。（一）机电一体化系统的基本结构1、机械本体。系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机械联接等。机械本体要在结构、材料、加工工艺性及几何尺寸等方面适应产品高效、多功能、可靠和节能、小型轻量等要求。2、动力部分。按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，用尽可能小的动力输人

9、获得尽可能大的功能输出。3、测试传感部分。对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。4、执行机构。根据控制信息和指令，完成要求的动作。执行机构是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。5、驱动部分。在控制信息作用下提供动力，驱动各种执行机构完成各种动作和功能 一方面要求驱动的高效率和快速响应特征，同时要求对水、油、温度、尘埃等外部环境的适应性和可靠性，另一方面，由于几何尺寸的限制，动作范围狭窄，还需考虑维修及标谁化。6、控制及信息处理单元。将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工

10、，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应指令，控制整个系统有目的地运行。（二）功能原理解接口特征匹配的实现方法机电单元功能求解过程是从功能至效应，最终至原理解的具体化和结构化过程。在系统级功能原理求解过程中，所谓单元功能解的接口特征实际上包含有功能接口特征、效应接口特征和原理接口特征。这三者之间不是并列的关系，后者是前者的具体化和结构化，是前者的物化和实现，因而在内涵上存在着嵌套的关系。原理解接口特征在内涵上的分层嵌套性质体现了接口信息从粗略到详细的层层相扣的特点，提供了按功能接口、效应接口和原理解接口分层先后进行适配性检验的可能。功能接口特征和效应接口特征所包含的信息最相对较少，不必

11、再对其划分层次。但作用原理接口特征包含的信息量很大，有必要再对其细分层次。作用原理接口特征包括输入输出物料接口、输人输出能量接口、输入输出信息接口、作用环境接口7个分特征，它们大致可以被划分为作用对象层次和关联对象层次作用对象是指直接参与功能实现，构成功能的输入和输出的对象。作用对象还可以细分为主要作用对象和非主要作用对象2个层次，丰要作用对象就是通过运动执行功能实现转换的对象。关联对象是指不直接参与功能实现，而是通过作用对象间接与原理解发生关系的对象，这里主要指作用环境。基于以上对作用原理接口特征的层次划分，作用原理接口特征层面上的逐层次匹配策略为：先进行主要作用对象接口特征匹配，再进行非主

12、要作用对象接口特征匹配，最后进行关联对象接口特征匹配。由于关联对象接口特征所包含的接口信息比较简单，故只讨论作用对象接口特征匹配的有关问题。作用对象接口特征包括能最接口特征、物料接口特征、信息接121特征3类。能量接口特征可以被划分为3个层次:1、效应层 描述与效应直接相关的接口特征；2、作用原理层 对效应层物理量或者对象加以更加详细描述的其他接口特征；3、物理实现层 描述该原理解的结构、形状、尺寸等物理层面的具体接口特征。同样，物料接日特征、信息接口特征也可以划分为效应层、作用原理层、物理实现层3个层次。基于以上对作用对象接口特征的层次划分，作用对象接口特征匹配策略为：效应层接口特征匹配一作

13、用原理层接口特征匹配一物理实现层接口特征匹配。（三）机电一体化技术的发展机电一体化技术的各组成技术的研究已经进行得非常深人且日趋成熟，同时，人们也意识到单纯发展和研究各组成技术并不能保证机电一体化系统的最优化。因此，有人提出了要进行机电一体化系统设计理论的研究，也有人提出了机电一体化系统集成和融合的理论。我们认为无论是系统设计理论还是系统集成和融合理论的研究都是必要的，但是，由于机电一体化系统的复杂性，这两种理论都很难对机电一体化系统进行具体的研究，只能停留在理论的层面上。而机电接口技术正为它们提供了一种有效的方法来进行系统研究，并将系统设计、集成和融合理论应用到实际的设计当中。现在，机电一体

14、化正在向着智能化、模块化、网络化等方向发展，智能化必然要求系统各部分的结合要更加紧密，信息传递和反馈更加迅速准确。模块化必然要对接口提出更高的要求，接口在保持一致性的情况下还要能保证系统信息和能量的传递、技术融合。网络化要求系统的接口具有网络功能，包括现场网络、局域网和互联网功能。从机电一体化发展方向对机电接口技术的要求来看，机电接口技术的研究与发展已经成为必然，同时，机电接口技术的研究与发展也必然对机电一体化技术的发展起促进作用。随着科学技术不断深入地发展，集机械、电子、信息、材料和管理技术干一体的机电一体化技术水平也将得到不断地提高。因此，企业要充分利用机电一体化产品功能强、性能好、质量高

15、、成本低且具有柔性的特点，根据市场需求，对产品结构和生产过程进行调整和改造，提高自身的技术开发能力，使其产品在国际市场具有竞争力。二、我国发展“机电一体化”的对策 （一）加强统筹安排，协调发展计划 目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的发展策略。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，同时缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复

16、，生产上撞车! （二）强化行业管理，发挥“协会”作用 目前，我国“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，我国有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机构理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作 （三）优化发展环境、增

17、大支持力度 优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。 增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。 （四）突出发展重点，兼

18、顾“两个层次” 机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。 三、数控（一）数控机床的由来20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、

19、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（parsons corporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到0.0381mm，达到了当时的最高水平。1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。

20、这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（bendix-cooperation）正式生产出来。在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。 数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。 然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。 （二）数控机床的特点 数控机床及相应的数控技术经过50年左右的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提

21、高,具体表现在：1、总线式、模块化、紧凑型的结构。即采用多c pu、多主总线的体系结构；2、开放性设计。即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益；3、w o p技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制；4、大容量。大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了c n c系统的控制功能；5、能实现多过程、多通道控制。即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去；6、系统的多级网络

22、功能。加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力；7、单板、单片。以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。（三）数控机床的发展直到1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐;特雷克公司（keaney&treckercorp.）

23、开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（flexiblemanufacturingsystemfms）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。 1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的

24、软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为cnc机床），进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。80年代，国际上出现了14台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（flexiblemanufacturingcellfmc）。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到fms或更高级的集成制造系统中使用。目前，fms也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。 所以机床数控技术，被认为是现代机械自动化的基础技术。四、我国的数控技术现状我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代， 中国于1958年研制出第一台

25、数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在19581979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”

26、，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力

27、欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展

28、，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：第一、缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；第二、严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；第三、缺少深入系统的科研工作；第四、元部件和数控系统不配套；第五、企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，

29、进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。2003年

30、开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999年，我们国家机械加工设备数控占有率是58，目前预计是3555之间。 （一）什么是数控机床车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的

31、是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。 我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后1015年，但如果国家支持，追赶起来也不是什么问题，例如：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大，如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。， 近几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气，有不少在80年代很出名的机床制造商倒闭，例如：新泻铁工所。（二）数控设备的发

32、展方向数控设备的发展方向有以下几个方面：智能化、网络化、高速、高精度、总线式、模块化、紧凑型、层次性、兼容性、w o p技术和智能化、符合接口标准、符合环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前4名。 （三）数控系统由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。 华中数控

33、这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。 我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。 （四）机床精度机床精度：第一、机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。第二、 机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国vdi标准、日本jis标准、国际标准iso标准、国标gb，国标和国际标准差不多。第三、 看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(iso标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(iso标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。第四、 加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。（五）目前世界著名机