1、 论文题目: 机电一体化的控制与保护教 学 站 新疆师范大学文光校区学生姓名: 张雨朦指导教师: 常建国专 业: 机电一体化2015 年 1 月 15 日北方工业大学继续教育学院本科毕业论文（设计）摘要随着数控加工的日益成熟越来越多的零件产品都用数控机床来加工,因此如何改进数控加工的工艺问题就越来越重要。在数控机床上由于机床空间及机床的其他局限了数控加工的灵活性，这样就要求我们要懂得如何改进加工工艺，提高数控机床的应用范围和加工性能。从而达到提高生产效率和产品质量。数控加工作为一种高效率高精度的生产方式，尤其是形状复杂精度要求很高的模具制造行业，以及成批大量生产的零件。因此数控加工在航空业、电
2、子行业还有其他各行业都广泛应用。然而在数控加工从零件图纸到做出合格的零件需要有一个比较严谨的工艺过程，必须合理安排加工工艺才能快速准确的加工出合格的零件来，否则不但浪费大量的时间，而且还增加劳动者的劳动强度，甚至还会加工出废品来。一般数控机床的加工工艺和普通机床的加工工艺是大同小异的，只是数控机床能够通过程序自动完成普通机床的加工动作，减轻了劳动者的劳动强度，同时能比较精准的加工出合格的零件。由于数控加工整个加工过程都是自动完成的，因此要求我们在加工零件之前就必须把整个加工过程有一个比较合理的安排，其中不能出任何的差错，否则就会产生严重的后果.关键词：【输入中文关键词 3-4 个，多个用空格隔
3、离，中英文一致】北方工业大学继续教育学院本科毕业论文（设计）IAbstractWith CNC processing the growing sophistication of more and more parts products with nc machine tools to processing, so how to improving nc machining technology problem is more and more important. On the nc machine because the other machine space and machine too
4、ls limit the nc machining flexibility, this require us to understand how to improve the processing technology, improve the numerically-controlled machine tools application scope and processing properties. So as to improve the production efficiency and product quality.As a kind of high efficiency of
5、nc machining high-precision mode of production, especially complex shape accuracy requirement high mould manufacturing industry, and to mass production parts. So in aviation, CNC electronics industry and other industries are widely used. However in the numerical control processing from drawings to m
6、ake qualified parts need to have a rigorous process, must arrange processing technology can fast and accurate processing of qualified parts come, otherwise not only waste a lot of time, but also increasing workers labor intensity and even waste to produce.General of CNC processing technology and ord
7、inary machine processing technology is very much the same, just by CNC machine can perform common machine tool automatically processing movement and reduce the labor intensity, while the laborer to a more accurate processing qualified parts. Because the whole processing of nc machining process has b
8、een completed automatically, so he asked us before in processing components must have the whole process has a comparatively reasonable arrangement, which can not 北方工业大学继续教育学院本科毕业论文（设计）IIafford to make any mistakes, or it will have serious consequences.Key word：【 输入英文关键词 3-4 个，多个用空格隔离，中英文一致 】北方工业大学继续
9、教育学院本科毕业论文（设计）III目录摘要 .IAbstract.II目录 .III1 引言 .11.1 【机电一体化“的发展历程 】 .11.2 【机电一体化“的发展趋势 】 .12 【典型的机电一体化产品】 .33 【发展“机电一体化”而临的形势和任务】 .43.1 【“机电一体化”工作面临的形势】 .43.2 【“机电一体化”工作的任务】 .54 【发展“机电一体化”的对策】 .74.1 【强化行业管理，发挥“协会”作用】 .74.2 【优化发展环境、增大支持力度】 .74.3 【突出发展重点，兼顾“两个层次”】 .75 结论 .8致谢 .9参考文献 .10附录 .11北方工业大学继续教
10、育学院本科毕业论文（设计）01 引言自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,“机电一体化“技术之后有了明显进展, 引起了人们的广泛注意.1.1 【机电一体化的发展历程】1.数控机床的问世,写下了“机电一体化“ 历史的第一页;2.微电子技术为“机电一体化 带来勃勃生机;3.可编程序控制器、“电力电子“等的发展为“ 机电一体化 “提供了坚强基础;4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使“机电一体化 “跃上新台阶.1.2 【机电一体化的发展趋势】1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息
11、处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势.2.自律分配系统化柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子
12、系统的故障而影响整个系统。3.全息系统化智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。4.“生物一软件”化仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但
13、如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬 件(肌体)软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。5.微型机电化微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传北方工业大学继续教育学院本科毕业论文（设计）1感器、cpu 等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。北方工业大学继续
14、教育学院本科毕业论文（设计）22 【典型的机电一体化产品】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。我们认为， “机电一体化”发展，当
15、务之急，重中之重是：抓紧开发生产 gto、gtr、vdmos 等新型电力电子器件及其应用装置交流变频调速器、逆变焊机、高频电子镇流器等，用电力电子技术进行的节能、节材为主要目的的技术改造；抓紧推广应用经济型数控系统，改造机床设备；开发生产低、中档数控系统；抓紧开发、生产中小型 plc，用 plc 进行生产过程控制；抓紧组织生产多色胶印机、中英文打字机、电子出版系统、中高调频 x 射线疹疗设备、心脑病人监护设备、30 万千瓦汽轮发电机组、模糊控制器、汽车电子高压开关、高频电子点火器等产品。同时要注意用变频调速技术、电力拖动技术、模糊技术、plc 等改造供暖、供水设备，进行高层建设的现代化管理，解
16、决交通难、出行难问题北方工业大学继续教育学院本科毕业论文（设计）33 【发展机电一体化面临的形势和任务】机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深层次工作。3.1 【机电一体化工作面临的形势】1. 用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度(1)在 700 余家 市属工业系统的企业中，有 60%以上的企业用微电子技术改造机床设备、工业窑炉、风机电泵、生产过程的任务还未完成需要量的一半。(2)
17、工业系统还有 2000 余台机床设备亟需用微电子技术进行改造；在已改造的近6500 台机床设备中，大约有 15%需进一步改造。(3) 工业系统尚有近 250 座工业炉窑亟需用电子信息技术进行改造；且 610 座已改造过的工业炉窑也很有进一步应用模糊技术进行二次改造的必要。(4) 工业系统 cad 应用还有较大差距。目前， 工业品设计，cad 应用率仅 17%(而美、日等国已超过 85%；国内先进地区也超过了 30%)；cad 的覆盖率才达到 11%(而全国cad 应用工程领导小组指出，“八五”期间大中型企业要达到 35%，中小型骨干企业要达到 15%20%；到“九五”时，按国务委员宋健的要求，
18、基本上要甩掉绘图板)。(5) 工业系统共有改造价值的各种风机电泵装机容量 50 万千瓦，尚 49 万多千瓦用变调速技术进行改造的任务，占总任务量的 99.5%左右。(6)工业是全市能源消耗大户。1992 年， 工业系统占全市能耗总量的 59.5%。而 是一个能源严重缺乏的城市，1992 年 工业系统万元产值能耗折合标煤为 2.47 吨，比上海的 1.57 吨高 57%，比天津的 2.15 吨高 14%，比先进的工业化国家高近 9 倍。因此， 工业系统节能降耗的任务非常重，而电力电子技术是节能降耗的王牌。2. 用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。 市的工业产品大约有
19、 3 万种，每年约开发试制新产品 3000 种，更新周期很长。由于更新换代速度跟不上市场变化的需要，影响了 工业产品的竞争能力。1993 年， 市工业系统生产的机电一体化产品约 837 种，在当年生产的产品品种总数中仅占 7.8%左右。其中：机械局系统主要产品约 1200 种，机电一体化产品不到150 种机电一体化产品所占比例仅 4%强；仪器仪表总公司系统主要产品 350 种，机电一体化产品 210 种，机电一体化产品所占比例为 60%；轻工系统主要产品总数为649 种，机电一体化、智能化产品 15 种，机电一体化、智能化产品所占比例约2.3%；汽车工业总公司系统平均每辆汽车的总成本为 3.5
20、 万元，每辆汽车平均装用电子产品的费用约 300 元，不是总成本的 1%；与国外约 28%的先进水平相差甚远；与国内先进水平相差一半左右。3. 用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在 工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重，且不少地处城区和近郊区。近年来 的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出北方工业大学继续教育学院本科毕业论文（设计）4理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早
21、就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。3.2 【机电一体化工作的任务】在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：
22、一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为 产业结构和产品结构调整作贡献。1. 应用机电一体化技术改造传统产业的工作重点(1)大力采用模糊技术，工业炉窑改造应上新台阶国内外成功的范例表明，应用模糊技术改造工业炉窑比单纯用计算机和 pid 技术好的多。因此，我们建议今后 在改造工业炉窑时要大力推广应用模糊技术，到 2000年，对应该进行改造但尚未改造的近 250 座工业炉窑要用模糊 技术等先进电子信息技术改造完毕，其中采用模糊技术改造要在 80%。(2)积极采用数控技术，机床高备改造要达新水
23、平对机床设备的改造重点应放在经济型数控系统的推广应用上。根据需要和可能，到1995 年， 应该改造的机床设备(8420 台)的改造率要达 80%以上，到本世纪末要改造完毕。(3)努力推广变频调速技术，风机电泵改造要攀新高度风机、电泵采用变频调速后一般可节电 20%以上，效果十分显著。因此，在今后几乎， 要把交流变频调速技术的推广应用作为重点来抓。到 1995 年，应该采用变频调速技术改造的风机、电泵要改造完 60%；到本世纪末， 的风机、电泵和其它调速电机要普遍；采用先进的变频调速技术。(4)优先应用 cadcam 技术，工业设计水平提高要有新目标工业产品更新换代慢，设计工作跟不上需求变化是重
24、要原因之一。目前， 工业系统 cad 的应用率为 17%，cad 的覆盖率为 11%，到 1995 年应分别达到 20%和 15%，本世纪末，要力争分别达到 55%和 45%。2. 机电一体化产品开发的奋斗目标(1)总体目标：到 1995 年全市的机电一体化产品数应不少于 800 种，2000 年，应不少于 2000 种，机电产品的机电一体化率分别达到 25%和 60%。(2)单项目标：?机床数控化率：1995 年，产量数控化率达 5%，产值数控化率达 16%；2000 年，分别达 12%和 40%。?汽车电子化程度：1995 年，平均每辆汽车上装用和电子产品的费用不少于 1000 元，在整车成本中所占比例不低于 3%；到 2000 年分别不少于 3000 元，不低于 8%。
