機械制造及自動化應用研究

李曉

摘要：本文首先對機制制造及自動化技術，包括基本理論、主要內容和作用等進行介紹，然后分析了機械制造及自動化技術的發展歷史和方向，總結了未來機械制造及自動化技術的前沿理論，并在此基礎上，對機械制造及自動化技術在柔性制造系統中的應用進行了研究、分析。

關鍵詞：機械制造及自動化；應用研究；柔性制造系統

1.前言

自動化的設計制造是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感檢測技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，在多功能、高質量、高可靠性，低能耗的意義上實現特定功能價值并使整個系統最優化的系統工程技術，在現在工業生產中有著重要的應用。

2.機械制造及自動化技術概論

2.1 機械制造及自動化技術基本理論

任何制造過程都是由若干工序組成的。而在一個工序中，又包含著若干種基本動作。如傳動動作、上下料動作、換刀動作、切削動作以及檢驗動作等。此外，還有操縱和管理這些基本動作的操縱動作，如開動和關閉傳動機構的動作等。這些動作可以手動來完成，也可以用機器來完成。當執行制造過程的基本動作是由機器（機械）代替人力勞動來完成時這就是機械化。在一個工序中，如果所有的基本動作都機械化了，并且使若干個輔助動作也自動化起來，而工人所要做的工作只是對這一工序作總的操縱和監督，就稱為工序自動化。

2.2機械制造自動化的主要內容和作用

機械制造過程中的自動化技術主要有：

（1）機械加工自動化技術，包含上下料自動化技術，裝夾自動化技術、換刀自動化技術、加工自動化技術和零部件檢驗自動化技術等。

（2）裝配自動化技術，包含零部件供應自動化技術和裝配過程自動化技術等。

（3）質量控制自動化技術，包含零部件檢測自動化技術、產品檢測自動化和刀具檢測自動化技術等。

（4）物料儲運過程自動化技術，包含工件儲運自動化技術、刀具儲運自動化技術和其它物料儲運自動化技術等。

3.機械制造及自動化技術發展歷史和方向

機械化生產最早開始于19世紀末期，而在20世紀中葉的時候，開始出現了自動化車床；1947年，美國福特汽車公司采用了機械加工自動化線，標志了機械制造自動化及自動化技術進入大規模應用階段，到了20世紀80年代開始計算機集成制造系統，至此機械自動化技術進入一個新時代。

隨著計算機及軟件技術的高速發展，機制制造及其自動化的將向著智能化，系統化的方向發展，具體表現在：

（1）機電一體化：機電一體化就是機械自動化的發展和延伸，傳統的機械產品只有向機電一體化方向發展，才是機械工業發展的唯一出路。

（2）智能化：智能化是21世紀機械自動化技術發展的一個重要發展方向，使機械制造具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得更高的控制目標。

（3）模塊化：模塊化是一項重要而又艱巨的工程。研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機械自動化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。

（4）網絡化：20世紀90年代，計算機技術的突出成就是網絡技術。利用家庭網絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統，使人們在家里充分享受各種高技術帶來的便利和快樂。

（5）微型化：微型化興起于20世紀80年代末，指的是機械自動化向微觀領域發展的趨勢。

（6）環保化：工業的發達給人們生活帶來了巨大的變化。一方面，物質豐富，生活舒適：另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染，于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。

（7）人格化：未來的機械自動化更加注重產品與人的關系，機械自動化的人格化有兩層含義。一層是機械自動化產品的最終使用對象是人，另一層是模仿生物機理、研制各種機械自動化產品.

4.機械制造及自動化技術的應用研究

柔性加工是機械制造及自動化技術的一個重要應用。柔性制造系統是由計算機控制系統和物流系統連接起來并具有一系列自動化加工設備和輔助設備，加工對象、工藝過程、工序內容和生產節拍等可自動調整的高度自動化制造系統。

柔性制造系統（FMS）是數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統等組成的自動化制造系統，包括多個柔性制造單元，能根據制造任務或生產環境的變化迅速調整，適用于多品種、中小批量生產。軟性制造系統是由加工系統、物理系統和控制與管理系統3大部分組成軟性制造系統是一個復雜的、大型制造控制系統，其硬件主要包括：

（1）兩臺以上的數控機床或加工中心以及其他加工設備，包括測量機、清洗機、動平衡機、各種特種加工設備等。

（2）一套能自動裝卸的運輸系統，包括刀具儲運和工件及原材料儲運。具體結構可采用傳輸帶、有軌小車、無軌小車、搬運機器人、上下料托盤站等。

（3）一套計算機控制系統及信息通信網絡。

柔性制造是高新技術產業的一個重要應用系統，在技術研究，產品開發等領域起著重要的作用。

5.總結

機械制造及其自動化技術有著較長的發展基礎和里程，整個技術隨著計算機、軟件和信息技術的發展，而快速更新，向著智能化、系統化方向發展，得到了廣泛的重視與應用。柔性制造系統，是機械制造及自動化的一個重要應用領域，帶來了巨大的經濟效益。

參考文獻：

[1]鄭洪生.氣壓傳動及控制.北京：機械工業出版社，2007

[2]傅祥志.機械原理（第二版），武漢：華中科技大學出版社，2000.10