机械制造及自动化应用研究

李晓

摘要：本文首先对机制制造及自动化技术，包括基本理论、主要内容和作用等进行介绍，然后分析了机械制造及自动化技术的发展历史和方向，总结了未来机械制造及自动化技术的前沿理论，并在此基础上，对机械制造及自动化技术在柔性制造系统中的应用进行了研究、分析。

关键词：机械制造及自动化；应用研究；柔性制造系统

1.前言

自动化的设计制造是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感检测技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，在多功能、高质量、高可靠性，低能耗的意义上实现特定功能价值并使整个系统最优化的系统工程技术，在现在工业生产中有着重要的应用。

2.机械制造及自动化技术概论

2.1 机械制造及自动化技术基本理论

任何制造过程都是由若干工序组成的。而在一个工序中，又包含着若干种基本动作。如传动动作、上下料动作、换刀动作、切削动作以及检验动作等。此外，还有操纵和管理这些基本动作的操纵动作，如开动和关闭传动机构的动作等。这些动作可以手动来完成，也可以用机器来完成。当执行制造过程的基本动作是由机器（机械）代替人力劳动来完成时这就是机械化。在一个工序中，如果所有的基本动作都机械化了，并且使若干个辅助动作也自动化起来，而工人所要做的工作只是对这一工序作总的操纵和监督，就称为工序自动化。

2.2机械制造自动化的主要内容和作用

机械制造过程中的自动化技术主要有：

（1）机械加工自动化技术，包含上下料自动化技术，装夹自动化技术、换刀自动化技术、加工自动化技术和零部件检验自动化技术等。

（2）装配自动化技术，包含零部件供应自动化技术和装配过程自动化技术等。

（3）质量控制自动化技术，包含零部件检测自动化技术、产品检测自动化和刀具检测自动化技术等。

（4）物料储运过程自动化技术，包含工件储运自动化技术、刀具储运自动化技术和其它物料储运自动化技术等。

3.机械制造及自动化技术发展历史和方向

机械化生产最早开始于19世纪末期，而在20世纪中叶的时候，开始出现了自动化车床；1947年，美国福特汽车公司采用了机械加工自动化线，标志了机械制造自动化及自动化技术进入大规模应用阶段，到了20世纪80年代开始计算机集成制造系统，至此机械自动化技术进入一个新时代。

随着计算机及软件技术的高速发展，机制制造及其自动化的将向着智能化，系统化的方向发展，具体表现在：

（1）机电一体化：机电一体化就是机械自动化的发展和延伸，传统的机械产品只有向机电一体化方向发展，才是机械工业发展的唯一出路。

（2）智能化：智能化是21世纪机械自动化技术发展的一个重要发展方向，使机械制造具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得更高的控制目标。

（3）模块化：模块化是一项重要而又艰巨的工程。研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机械自动化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。

（4）网络化：20世纪90年代，计算机技术的突出成就是网络技术。利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里充分享受各种高技术带来的便利和快乐。

（5）微型化：微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机械自动化向微观领域发展的趋势。

（6）环保化：工业的发达给人们生活带来了巨大的变化。一方面，物质丰富，生活舒适：另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染，于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。

（7）人格化：未来的机械自动化更加注重产品与人的关系，机械自动化的人格化有两层含义。一层是机械自动化产品的最终使用对象是人，另一层是模仿生物机理、研制各种机械自动化产品.

4.机械制造及自动化技术的应用研究

柔性加工是机械制造及自动化技术的一个重要应用。柔性制造系统是由计算机控制系统和物流系统连接起来并具有一系列自动化加工设备和辅助设备，加工对象、工艺过程、工序内容和生产节拍等可自动调整的高度自动化制造系统。

柔性制造系统（FMS）是数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速调整，适用于多品种、中小批量生产。软性制造系统是由加工系统、物理系统和控制与管理系统3大部分组成软性制造系统是一个复杂的、大型制造控制系统，其硬件主要包括：

（1）两台以上的数控机床或加工中心以及其他加工设备，包括测量机、清洗机、动平衡机、各种特种加工设备等。

（2）一套能自动装卸的运输系统，包括刀具储运和工件及原材料储运。具体结构可采用传输带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘站等。

（3）一套计算机控制系统及信息通信网络。

柔性制造是高新技术产业的一个重要应用系统，在技术研究，产品开发等领域起着重要的作用。

5.总结

机械制造及其自动化技术有着较长的发展基础和里程，整个技术随着计算机、软件和信息技术的发展，而快速更新，向着智能化、系统化方向发展，得到了广泛的重视与应用。柔性制造系统，是机械制造及自动化的一个重要应用领域，带来了巨大的经济效益。

参考文献：

[1]鄭洪生.气压传动及控制.北京：机械工业出版社，2007

[2]傅祥志.机械原理（第二版），武汉：华中科技大学出版社，2000.10