機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
現代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展, 極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與診進(jìn), 推進(jìn)了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。特別是隨著(zhù)計算機技術(shù)、大規模集成電路制造技術(shù)的不斷發(fā)展, 計算機日益小型化, 功能增強, 抗干擾能力提高, 而且價(jià)格日益便宜, 這就為計算機應用于工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng )造了條件。機電一體化技術(shù)是面向應用的跨學(xué)科的技術(shù), 它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)與機械技術(shù)相結合的綜合性高新技術(shù), 是機械技術(shù)與徽電子技術(shù)的有機結合的結果。機電一體化技術(shù)的應用, 給機械行業(yè)帶來(lái)了顯著(zhù)的效益, 提高了生產(chǎn)率, 提高了產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。
一、機電一體化技術(shù)的主要包含內容一機械制造技術(shù)。機械技術(shù)是機電一體化的基礎,機械技術(shù)的著(zhù)眼點(diǎn)在于如何與機電一體化技術(shù)相適應, 利用其它高、新技術(shù)來(lái)更新概念, 實(shí)現結構上、材料上、性能上的變更, 滿(mǎn)足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造過(guò)程中, 經(jīng)典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術(shù), 同時(shí)采用人工智能與專(zhuān)家系統等, 形成新一代的機械制造技術(shù)。
二計葬機與信息技術(shù)。其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專(zhuān)家系統技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)均屬于計算機信息處理技術(shù)。
三系統技術(shù)。系統技術(shù)即以整體的概念組織應用各種相關(guān)技術(shù), 從全局角度和系統目標出發(fā), 將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元, 接口技術(shù)是系統技術(shù)中一個(gè)重要方面, 它是實(shí)現系統各部分有機連接的保證。
四自動(dòng)拉制技術(shù)。其范圍很廣, 在控制理論指導下, 進(jìn)行系統設計, 設計后的系統仿真, 現場(chǎng)調試, 控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
五傳感檢測技術(shù)。傳感檢測技術(shù)是系統的感受器官, 是實(shí)現自動(dòng)控制、自動(dòng)調節的關(guān)鍵環(huán)節。其功能越強,系統的自動(dòng)化程序就越高�，F代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受?chē)揽岘h(huán)境的考驗, 它是機電一體化系統達到高水平的保證。
六伺服傳動(dòng)技術(shù)。包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類(lèi)型的傳動(dòng)裝, 伺服系統是實(shí)現電信號到機械動(dòng)作的轉換裝與部件、對系統的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)和功能有決定性的影響二、我國機電一體化現狀用信息化帶動(dòng)工業(yè)化是我國世紀的一項重大戰略舉措。信息化是由計算機與互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)工具的革命所引起的工業(yè)經(jīng)濟轉向信息經(jīng)濟的社會(huì )經(jīng)濟過(guò)程。它包括信息技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、傳統產(chǎn)業(yè)的信息化、荃礎設施的信息化、生活方式的信息化等內容。我國在信息技術(shù)的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域和應用領(lǐng)域與發(fā)達國家都存在著(zhù)巨大差距。美國信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到多億美元, 而我國同期的產(chǎn)值不足美國的。我國軟件產(chǎn)業(yè)的銷(xiāo)售額占世界軟件市場(chǎng)份額不到, 我國與西方國家相比計算機人均擁有盆相差巨大。這種差距制約著(zhù)我國的機電一體化進(jìn)程。但同時(shí)應看到我國從世紀年代已開(kāi)始在這方面研究和應用。
國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導小組并將該技術(shù)列為“計劃” 。
而且信息產(chǎn)業(yè)容易跨越, 具有后發(fā)成本優(yōu)勢。能夠通過(guò)貿易、技術(shù)轉讓, 超越一些歷史發(fā)展階段, 直接學(xué)習和利用發(fā)達國家已有經(jīng)驗和技術(shù), 享受后發(fā)優(yōu)勢。隨著(zhù)計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展, 為機電一體化的發(fā)展莫定了技術(shù)基礎。大規模、超大規模集成電路和徽型計算機的迅猛發(fā)展, 為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎。
我國的機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品正逐步壯大發(fā)展。
三、典型機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢一數控機床。目前我國是全世界機床擁有盆最多的國家近萬(wàn)臺, 但數控機床只占約且大多數是普通數控發(fā)達國家數控機床占。近些年來(lái)數控機床為適應加工技術(shù)的發(fā)展, 在以下幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進(jìn)步。
高速化。由于高速加工技術(shù)普及, 機床普通提高了各方面的速度。車(chē)床主軸轉速由《】一月儀犯提高到以力一以洲】擴面銑床和加工中心主軸轉速由悶以刃 呂以刃曲提高到咖一的面以上快速移動(dòng)速度由過(guò)去的一耐而提高到耐面, 印耐幽, 勸耐‘ , 叮面在提高速度的同時(shí)要求提高運動(dòng)部件起動(dòng)的加速度, 由過(guò)去一般機床的重力加速度提高到, 最高可達份直線(xiàn)電機在機床上開(kāi)始使用, 主軸上大采用內裝式主軸電機。
高精度化。數控機床的定位精度已由一般的工提高到的左右亞徽米級機床達到以犯二左右納米級機床達到加一最小分辨率為刀漢洲刃的數控系統和機床已間世。
復合加工, 斷結構機床大出現。如軸面體復合加工機床, 軸聯(lián)動(dòng)加工各類(lèi)異形零件。同時(shí)派生出各種新城的機床結構, 包括軸虛擬軸機床, 申并聯(lián)絞鏈機床等, 采用特殊機械結構, 數控的特殊運算方式, 特殊編程要求。
使用各種高效特珠功能的刀其使數拉機床“ 知虎添其” 。如內冷轉頭由于使高壓冷卻液直接冷卻轉頭切削刃和排除切屑, 在轉深孔時(shí)大大提高效率。加工剛件切削速度能達儀舊耐面, 加工鋁件能達犯耐面毅拉機床的開(kāi)放性和聯(lián)網(wǎng)管理。數控機床的開(kāi)放性和聯(lián)網(wǎng)管理已是使用數控機床的基本要求, 它不僅是提高數控機床開(kāi)動(dòng)率、生產(chǎn)率的必要手段, 而且是企業(yè)合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此, 計算機集成制造、網(wǎng)絡(luò )制造、異地診斷、盛擬制造、并行工程等等各種新技術(shù)都在數控機床墓礎上發(fā)展起來(lái), 這必然成為世紀制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要潮流。
二自動(dòng)機與自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。在國民經(jīng)濟生產(chǎn)和生活中廣泛使用的各種自動(dòng)機械、自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)及各種自動(dòng)化設備,是當前機電一體化技術(shù)應用的又一具體體現。這些自動(dòng)機或生產(chǎn)線(xiàn)中廣泛應用了現代電子技術(shù)與傳感技術(shù)。如可編程序控制器, 變頻調速器, 人機界面控制裝置與光電控制系統等。我國的自動(dòng)機與生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)品的水平, 比多年前躍升了一大步, 其 技術(shù)水平已達到或超過(guò)發(fā)達國家上一世紀年代后期的水平。使用這些自動(dòng)機和生產(chǎn)線(xiàn)的企業(yè)越來(lái)越多, 對維護和管理這些設備的相關(guān)人員的需求也越來(lái)越多。
四、機電一體化的發(fā)晨趨勢機電一體化是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科的交叉綜合, 它的發(fā)展和進(jìn)步依賴(lài)并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此, 機電一體化的主要發(fā)展方向如下。
一光機電一體化。一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的,因此, 引進(jìn)光學(xué)技術(shù), 實(shí)現光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn)是能有效地改進(jìn)機電一體化系統的傳感系統、能源動(dòng)力系統和信息處理系統, 光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。
二全息系統化—鉀能化。今后的機電一體化產(chǎn)品“ 全息”特征越來(lái)越明顯, 智能化水平越來(lái)越高。模擬人類(lèi)智能, 使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力, 以求得到更高的控制目標。
三技術(shù)產(chǎn)品—網(wǎng)絡(luò )化。世紀卯年代, 計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等都帶來(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò )將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片, 企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái), 只要其功能獨到, 質(zhì)量可靠, 很快就會(huì )暢銷(xiāo)全球。由于網(wǎng)絡(luò )的普及, 基于網(wǎng)絡(luò )的各種遠程控制和監視技術(shù)方興未艾, 而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品。因此, 機電一體化產(chǎn)品無(wú)疑朝著(zhù)網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展。
四徽型機電化—徽型化。泛指幾何尺寸不超過(guò)。擴的機電一體化產(chǎn)品, 并向微米、納米級發(fā)展。目前, 利用半導體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù), 在實(shí)驗室中已制造出亞徽米級的機械元件。當將這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí),就沒(méi)有必要區分機械部分和控制器了。屆時(shí)機械和電子完全可以“ 融合” , 機體、執行機構、傳感器、等可集成在一起, 體積很小, 并組成一種自律元件。這種徽型機械學(xué)是機電一體化的重要發(fā)展方向。
五自律分取系統化—柔性化。未來(lái)的機電一體化產(chǎn)品, 控制和執行系統有足夠的“ 冗余度” , 有較強的“ 柔性” , 能較好地應付突發(fā)事件, 被設計成“ 自律分配系統” 。
在自律分配系統中, 各個(gè)子系統是相互獨立工作的, 子系統為總系統服務(wù), 同時(shí)其有本身的“ 自律性” , 可根據不同的環(huán)境條件作出不同反應。
六設計產(chǎn)品—綠色化。工業(yè)的發(fā)展給人們生活帶來(lái)了巨大變化。一方面, 物質(zhì)豐富, 生活舒適另一方面,資源減少, 生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是, 人們呼吁保護環(huán)境資源, 回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應運而生,綠色化是時(shí)代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷(xiāo)毀的生命過(guò)程中, 符合特定的環(huán)境保護和人類(lèi)健康的要求,對生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少, 資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產(chǎn)品, 具有遠大的發(fā)展前途。
五、結語(yǔ)綜上所述, 機電一體化的出現不是孤立的, 它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結晶, 是社會(huì )生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。并且隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來(lái)越明顯, 機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。
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