加工中心側(cè)銑頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含4張CAD圖
加工中心側(cè)銑頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含4張CAD圖,加工,中心,側(cè)銑頭,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),cad
任務(wù)書(shū)
論文(設(shè)計(jì))題目:加工中心側(cè)銑頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
工作日期:2018年01月10日 ~ 2018年05月24日
1.選題依據(jù):
本題目來(lái)自工程實(shí)際,為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類(lèi)題目。設(shè)計(jì)一個(gè)能夠在橫向和縱向兩個(gè)方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的側(cè)銑頭,可以減少實(shí)際工作的移動(dòng)和安裝次數(shù),進(jìn)而減少安裝的時(shí)間和由于多次安裝而引起的定位精度誤差。有良好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。對(duì)其研究并就結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)可培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力,符合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)要求。
2.論文要求(設(shè)計(jì)參數(shù)):
設(shè)計(jì)參數(shù):
①側(cè)銑頭的行程為600mm;
②定位精度為5ηm ;
③與立柱連接部分橫跨度為1300mm;
④最大進(jìn)給速度為10 m/min;
⑤兩側(cè)銑頭中間能通過(guò)最大零件寬度為3150mm;
⑥主切削力5000N。
3.個(gè)人工作重點(diǎn):
依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制圖的基本原理對(duì)一臺(tái)重型數(shù)控龍門(mén)銑床進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),該側(cè)銑頭能夠在X方向和Z方向兩個(gè)方向上進(jìn)行銑削運(yùn)動(dòng)。
(1)實(shí)現(xiàn)側(cè)銑頭兩個(gè)方向上的進(jìn)給
(2)如何保證進(jìn)給精度和定位精度
(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核
4.時(shí)間安排及應(yīng)完成的工作:
第1周:收集研究方向相關(guān)資料
第2周:閱讀參考文獻(xiàn),確定研究?jī)?nèi)容
第3周:撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告,擬訂總體設(shè)計(jì)方案 第4周:完善、修改開(kāi)題報(bào)告,進(jìn)行開(kāi)題答辯
第5周:進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)總體規(guī)劃,設(shè)計(jì)總體實(shí)施方案 第6周:進(jìn)行側(cè)銑頭的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第7周:進(jìn)行伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算第8周:進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第9周:利用CAXA電子圖版進(jìn)行二維設(shè)計(jì)第10周:利用SOLIDWORKS進(jìn)行三維建模第11周:查閱翻譯外文文獻(xiàn)
第12周:理設(shè)計(jì)手稿,撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
第13周:完善設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
第14周:按指導(dǎo)教師及評(píng)閱教師的意見(jiàn)修改設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
5.應(yīng)閱讀的基本文獻(xiàn):
[1]葛陽(yáng).立臥復(fù)合鏜銑頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(01):18.
[2]陳秀梅.銑頭式加工中心自動(dòng)松拉刀實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓,2015,43(16):5-6.
[3]李瑾,劉偉玲,曹東鋒,關(guān)強(qiáng).一種組合機(jī)床的新型環(huán)保方案設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床
,2014(12):63-66.
[4]陳艷,張松,趙濱,王乾俸.高速龍門(mén)加工中心擺角銑頭動(dòng)態(tài)特性分析[J].制造技術(shù)與機(jī)床
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[5]雷海勝. 五面加工中心H/V主軸箱部件設(shè)計(jì)研究[D].武漢:武漢工業(yè)學(xué)院,2012.
[6]尹慧博. 銑頭式五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控龍門(mén)加工中心的設(shè)計(jì)與研究[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué),2011.
[7]高桂華.IA5F3200臥式鏜銑加工中心的關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)
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[8]王衛(wèi)朝,李初曄.雙擺角銑頭擺角切削力矩的計(jì)算研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2011(11):155-
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[9]楊慶東,張瑞乾,劉國(guó)慶,鐘建琳.數(shù)控機(jī)床數(shù)字化設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)研究與應(yīng)用[J].北京信息科
技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,25(03):1-8.
[10]陳云瑞,陳康.利用工具銑床加工滾珠螺母返向孔[J].金屬加工(冷加工),2008(19):28-29.
[11]倪愛(ài)禮,徐增豪,余為民,韋連山.一種龍門(mén)加工中心的立臥復(fù)合鏜銑頭設(shè)計(jì)[J].機(jī)械
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[12]周肇.一種用于小空間的立銑頭[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,1996(02):51.
[13]董志強(qiáng). 數(shù)控機(jī)床直驅(qū)式A/C雙擺角銑頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[D].廣州:廣東工業(yè)大學(xué),2015.
[14]徐晏軍,陳秀梅,楊慶東,鐘建琳.多軸機(jī)床雙擺銑頭力矩電機(jī)制動(dòng)分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制
造,2014(07):38-39+42.
[15]鄭重,王雷,肖宏松.一款萬(wàn)能銑頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)
,2013(06):86-90.
[16]彭志.大型數(shù)控機(jī)床主軸銑頭的設(shè)計(jì)探討[J].金屬加工(冷加工),2012(15):57-58.
[17]霍軍周,蔡春剛,李震,杜長(zhǎng)林,冷磊.直驅(qū)式雙擺銑頭熱結(jié)構(gòu)耦合分析研究[J].組合機(jī)床與
自動(dòng)化加工技術(shù),2011(05):1-4.
指導(dǎo)教師簽字:
XX
教研室主任意見(jiàn):
同意
簽字:XX 2017年12月14日
教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)意見(jiàn):
同意
簽字:XX 2017年12月15日 學(xué)院公章
一、選題依據(jù)
1.論文(設(shè)計(jì))題目
加工中心側(cè)銑頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.研究領(lǐng)域
機(jī)械設(shè)計(jì)
3.論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
(1)理論意義
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)一個(gè)重型數(shù)控龍門(mén)銑床的側(cè)銑頭,使其能夠在橫向和縱向兩個(gè)方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。對(duì)于一臺(tái)重型數(shù)控龍門(mén)銑床來(lái)說(shuō)通常加工的工件都是很大很重的,在加工過(guò)程中要讓工件移動(dòng)或是進(jìn)行多次安裝是很費(fèi)時(shí)費(fèi)力的,所以設(shè)計(jì)一個(gè)能夠在橫向和縱向兩個(gè)方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的側(cè)銑頭,來(lái)減少實(shí)際工作的移動(dòng)和安裝次數(shù), 進(jìn)而減少安裝的時(shí)間和由于多次安裝而引起的定位精度誤差。
(2)應(yīng)用價(jià)值
在現(xiàn)實(shí)中,帶有側(cè)銑頭的數(shù)控龍門(mén)銑床不是一種常見(jiàn)的形式,而帶有能夠在兩個(gè)方向上進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的側(cè)銑頭的龍門(mén)銑床更是不常見(jiàn)。這項(xiàng)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的側(cè)銑頭與其他部分相配合,可以應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)中,實(shí)現(xiàn)對(duì)工件進(jìn)行三個(gè)方向上的加工,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件進(jìn)行一次性安裝加工,這無(wú)疑可以省去很多調(diào)整時(shí)間并可以保證良好的安裝精度。而且對(duì)于一臺(tái)重型銑床來(lái)說(shuō),加工的工件一般都是很大很重的,要對(duì)工件進(jìn)行多次安裝很困難也很浪費(fèi)時(shí)間,而定位精度不容易保證,而該課題所設(shè)計(jì)的側(cè)銑頭正適合這種情況,因此該設(shè)計(jì)具有很大的應(yīng)用價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。
4.目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
(1)研究概況:
①?lài)?guó)外:第一臺(tái)加工中心是 1958 年由美國(guó)卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在數(shù)控臥式鏜銑床的基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)換刀裝置,從而實(shí)現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工。到八十年代初,經(jīng)過(guò)了三十年,發(fā)展最快的是加工中心的控制系統(tǒng),經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路、小型計(jì)算機(jī)和微處理機(jī)數(shù)控的五代演變。自八十年代以來(lái),數(shù)字控制系統(tǒng)高速發(fā)展,加工中心的精度、效率、功能、可靠性進(jìn)一步提高。當(dāng)前加工中心和自動(dòng)交換工作臺(tái)組成的柔性加工單元FMC 以及幾臺(tái)加工中心等組成的柔性加工系統(tǒng)FMS 都得到了廣泛的發(fā)展。
②國(guó)內(nèi):我國(guó)于 1958 年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床,在上世紀(jì) 80 年代末開(kāi)始研究加工中心,北京機(jī)床研究所等聯(lián)合機(jī)構(gòu)研發(fā)出第一臺(tái)加工中心。近年來(lái),我國(guó)的數(shù)控機(jī)床無(wú)論從產(chǎn)品種類(lèi)、技術(shù)水平、質(zhì)量和產(chǎn)量上都取得了很大的發(fā)展,在一些關(guān)鍵技術(shù)方面也取得了重大突破。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前我國(guó)可供市場(chǎng)的數(shù)控機(jī)床有 1500 種,幾乎覆
蓋了整個(gè)金屬切削機(jī)床的品種類(lèi)別和主要的鍛壓機(jī)械。這標(biāo)志著國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床已進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期。但是相對(duì)于美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家,我國(guó)在高檔數(shù)控機(jī)床方面還有很大的差距,主要體現(xiàn)在以下幾方面:a、數(shù)控率低。目前我國(guó)的數(shù)控機(jī)床擁有量最多,但是我國(guó)的數(shù)控化率卻比西方國(guó)家低得多。b、功能部件差距大。數(shù)控機(jī)床的功能部件主要是數(shù)控系統(tǒng)、主軸、刀庫(kù)、滾珠絲杠副、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副等。這些主要的功能部件決定了機(jī)床能夠達(dá)到的精度級(jí)別和水平。目前,我國(guó)制造的數(shù)控機(jī)床使用的數(shù)控系統(tǒng)還是日本的 FANUC、德國(guó)的 SIEMENS 和 DMG 等的系統(tǒng)。
(2)發(fā)展趨勢(shì)
①加工中心向高效、高精、高速化發(fā)展
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高,制造業(yè)向著高、精、尖方向發(fā)展,特別是汽車(chē)、船舶、紡織、電子技術(shù)、航空航天的迅猛發(fā)展,對(duì)加工中心的速度和生產(chǎn)效率要求也越來(lái)越高,主軸轉(zhuǎn)速在 12000r/min 以上的高效、高精、高速化加工中心已經(jīng)是數(shù)控機(jī)床行業(yè)流行的趨勢(shì)。
②加工中心五軸聯(lián)動(dòng)趨勢(shì)
五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是一種科技含量高、精密度高,專(zhuān)門(mén)用于加工復(fù)雜曲面的機(jī)床, 這種機(jī)床系統(tǒng)對(duì)一個(gè)國(guó)家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等行業(yè),有著舉足輕重的影響力。
③加工中心復(fù)合化,與機(jī)器人有效結(jié)合
工業(yè)機(jī)器人在機(jī)床上的應(yīng)用,也是當(dāng)今數(shù)控機(jī)床發(fā)展的一大趨勢(shì),在歐、美、日等許多 24 小時(shí)無(wú)人化工廠內(nèi),工業(yè)機(jī)器人已起到了主角作用。在 CIMT 2009 上,日本 FANUC、日本 DENSO 等公司詳盡地展示了此項(xiàng)技術(shù),機(jī)器人不僅僅起到物流搬運(yùn)作用,甚至還可進(jìn)行切削加工。德國(guó) DMG 在展會(huì)期間的新聞發(fā)布會(huì)上也介紹了其將工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在機(jī)床上的創(chuàng)新應(yīng)用,這種機(jī)器人有 6-7 軸運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié),可直接在機(jī)床上做抓取工件的各種動(dòng)作。工業(yè)機(jī)器人同機(jī)床有效地結(jié)合在一起,讓機(jī)器人從事簡(jiǎn)單而且重復(fù)的勞動(dòng),不僅可提高生產(chǎn)效率,最大限度降低生產(chǎn)成本,同時(shí),機(jī)器人不會(huì)疲勞且不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤,因而對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定起到了很大的作用。
④從近幾年舉行的國(guó)際機(jī)床展看,數(shù)控機(jī)床除了向高速、高精度、多軸聯(lián)動(dòng)、復(fù)合加工和智能化方向發(fā)展外,也更重視環(huán)?;?,綠色生態(tài)機(jī)床開(kāi)始成為研究熱點(diǎn)并日益受到重視?!熬G色生態(tài)機(jī)床”是近年來(lái)機(jī)床行業(yè)的一種發(fā)展趨勢(shì),其強(qiáng)調(diào)了機(jī)床、環(huán)境、人三者之間的關(guān)系,目地是大幅度提高機(jī)床生產(chǎn)效率的同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響和對(duì)操作者健康的危害。加工中心作為數(shù)控機(jī)床的重要代表性產(chǎn)品,也具有向環(huán)?;较虬l(fā)展的趨勢(shì)。
二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容
1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題
(1)實(shí)現(xiàn)側(cè)銑頭兩個(gè)方向上的進(jìn)給
(2)如何保證進(jìn)給精度和定位精度
(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核
2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路)
本設(shè)計(jì)主要是根據(jù)設(shè)計(jì)要求,依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制圖的基本原理對(duì)一臺(tái)重型數(shù)控龍門(mén)銑床進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),該側(cè)銑頭能夠在 X 方向和 Z 方向兩個(gè)方向上進(jìn)行銑削運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)主要分四部分:
(1)根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)側(cè)銑頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì),主要包括伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和主運(yùn)動(dòng)方式的確定。
(2)利用機(jī)械設(shè)計(jì)基本原理對(duì)設(shè)計(jì)中伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算,主要包括進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、主軸電動(dòng)機(jī)、滾珠絲杠副的選擇、計(jì)算和校核以及對(duì)同步帶和帶輪進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(3)根據(jù)所選擇涉及的主要零件,先進(jìn)行大體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),之后在此基礎(chǔ)之上,利用機(jī)械制圖的基本原理,應(yīng)用 CAXA 電子圖版對(duì)側(cè)銑頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行二維設(shè)計(jì),并生成二維裝配圖紙和二維零件圖紙。
(4)依據(jù)所設(shè)計(jì)的二維圖,利用 SOLIDWORKS 軟件對(duì)側(cè)銑頭結(jié)構(gòu)中零件進(jìn)行三維建模,并將所有建模零件進(jìn)行裝配,生成三維裝配體。
3.本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果
設(shè)計(jì)出應(yīng)用于重型數(shù)控龍門(mén)銑床上的,并能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向上進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的加工中心側(cè)銑頭。得出相應(yīng)的二維裝配圖紙、二維零件圖紙、一套設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
[1]葛陽(yáng).立臥復(fù)合鏜銑頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(01):18.
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附:文獻(xiàn)綜述或報(bào)告
文獻(xiàn)綜述
如今機(jī)械加工行業(yè)繁榮發(fā)展,欣欣向榮現(xiàn)象離不開(kāi)加工中心的突出貢獻(xiàn)。加工中心經(jīng)歷幾十年的發(fā)展,應(yīng)用越來(lái)越純熟,給加工企業(yè)帶來(lái)很大的幫助。
(一)國(guó)外加工中心發(fā)展概況
加工中心最初是從數(shù)控銑床發(fā)展而來(lái)的。第一臺(tái)加工中心是 1958 年由美國(guó)卡尼- 特雷克公司首先研制成功的。它在數(shù)控臥式鏜銑床的基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)換刀裝置,從而實(shí)現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工。到八十年代初,經(jīng)過(guò)了三十年,發(fā)展最快的是加工中心的控制系統(tǒng),經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路、小型計(jì)算機(jī)和微處理機(jī)數(shù)控的五代演變。自八十年代以來(lái), 數(shù)字控制系統(tǒng)高速發(fā)展,加工中心的精度、效率、功能、可靠性進(jìn)一步提高。當(dāng)前加工中心和自動(dòng)交換工作臺(tái)組成的柔性加工單元 FMC 以及幾臺(tái)加工中心等組成的柔性 加工系統(tǒng) FMS 都得到了廣泛的發(fā)展。
加工中心得到迅速發(fā)展是在二十世紀(jì) 70 年代以后。出現(xiàn)了可換主軸箱加工中心, 它備有多個(gè)可以自動(dòng)更換的裝有刀具的多軸主軸箱,能對(duì)工件同時(shí)進(jìn)行多孔加工。目前國(guó)外的加工中心轉(zhuǎn)速已經(jīng)能夠達(dá)到幾萬(wàn)轉(zhuǎn)每分鐘,進(jìn)給速度達(dá)到上百米每分鐘,定位精度已經(jīng)達(dá)到納米級(jí),這些一般是通過(guò)智能補(bǔ)償?shù)瓤刂品绞剑由鲜褂酶咚匐娭鬏S、直線電機(jī)、分辨率高的檢測(cè)元件等機(jī)床部件實(shí)現(xiàn)的。其高精度高速度的加工中心有瑞士米克朗 MIKRON 生產(chǎn)的超高速加工中心 XSM400,其主軸轉(zhuǎn)速為 60000rpm,進(jìn)給速度達(dá)到 80m/min。
(二)國(guó)內(nèi)加工中心發(fā)展概況
我國(guó)對(duì)數(shù)控機(jī)床的研制起步較晚,于 1958 年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。早期由于
發(fā)展條件差,基礎(chǔ)薄,發(fā)展緩慢,嚴(yán)重影響了我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展。于 1979 年我國(guó)開(kāi)
始引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的數(shù)控技術(shù),經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展,我國(guó)在上世紀(jì) 80 年代末開(kāi)始研究加工中心,北京機(jī)床研究所等聯(lián)合機(jī)構(gòu)研發(fā)出第一臺(tái)加工中心。隨著科技的進(jìn)步和市場(chǎng)的需求量上升,促進(jìn)了我國(guó)的數(shù)控技術(shù)發(fā)展,國(guó)產(chǎn)加工中心在質(zhì)與量上都取得了很大的進(jìn)步。目前國(guó)內(nèi)有很多生產(chǎn)加工中心的機(jī)床廠,國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床已進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期。但是相對(duì)于美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家,我國(guó)在高檔數(shù)控機(jī)床方面還有很大的差距, 主要體現(xiàn)在以下幾方面:a、數(shù)控率低。目前我國(guó)的數(shù)控機(jī)床擁有量最多,但是我國(guó)的數(shù)控化率卻比西方國(guó)家低得多。b、功能部件差距大。數(shù)控機(jī)床的功能部件主要是數(shù)控系統(tǒng)、主軸、刀庫(kù)、滾珠絲杠副、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副等。這些主要的功能部件決定了機(jī)床能夠達(dá)到的精度級(jí)別和水平。目前,我國(guó)制造的數(shù)控機(jī)床使用的數(shù)控系統(tǒng)還是日本的 FANUC、德國(guó)的 SIEMENS 和 DMG 等的系統(tǒng)
(三)世界加工中心技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
近年來(lái),加工中心作為數(shù)控機(jī)床的重要代表性產(chǎn)品,頻繁出現(xiàn)在世界四大國(guó)際機(jī)床展上(歐洲國(guó)際機(jī)床展覽會(huì) EMO、美國(guó)芝加哥國(guó)際機(jī)床展覽會(huì) IMTS、日本國(guó)際機(jī)床展覽會(huì) JIMTOF 和中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì) CIMT 并列被稱(chēng)為世界四大國(guó)際機(jī)床名展),世
界各大機(jī)床廠商紛紛在展會(huì)上展示各公司新研發(fā)的加工中心。加工中心制造技術(shù)已成為各展會(huì)的重頭戲??偟膩?lái)說(shuō),加工中心的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)同其他數(shù)控機(jī)床一樣仍是: 高效、高精、高速,同時(shí)也可看到五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床、機(jī)床的復(fù)合化、與機(jī)器人有效的結(jié)合以及“綠色生態(tài)機(jī)床”是當(dāng)前加工中心發(fā)展的主要方向。
1、加工中心向高效、高精、高速化發(fā)展
加工中心帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置,在一臺(tái)機(jī)床上能集中完成多種工序,因而可減少工件裝夾、測(cè)量和機(jī)床的調(diào)整時(shí)間,減少工件半成品的周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間, 使機(jī)床的切削利用率(切削時(shí)間和開(kāi)動(dòng)時(shí)間之比)高于普通機(jī)床 3~4 倍,因而比普通機(jī)床更高效。同時(shí),加工中心同其他數(shù)控機(jī)床一樣具有加工精度高的特點(diǎn),而且加工中心由于加工工序集中,避免了長(zhǎng)工藝流程,減少了人為干擾,因此加工精度更高, 加工質(zhì)量更加穩(wěn)定。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高,制造業(yè)向著高、精、尖方向發(fā)展,特別是汽車(chē)、船舶、紡織、電子技術(shù)、航空航天的迅猛發(fā)展,對(duì)加工中心的速度和生產(chǎn)效率要求也越來(lái)越高,主軸轉(zhuǎn)速在 12000r/min 以上的高效、高精、高速化加工中心已經(jīng)是數(shù)控機(jī)床行業(yè)流行的趨勢(shì)。
2、加工中心五軸聯(lián)動(dòng)趨勢(shì)
五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是一種科技含量高、精密度高,專(zhuān)門(mén)用于加工復(fù)雜曲面的機(jī)床, 這種機(jī)床系統(tǒng)對(duì)一個(gè)國(guó)家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等行業(yè),有著舉足輕重的影響力。
五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的結(jié)構(gòu)形式多種多樣,主要用于葉輪、葉片加工,也是每次國(guó)際機(jī)床展的重點(diǎn)展品之一。例如,在第十一屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)(CIMT 2009)上, 德國(guó) DMG 公司是展示五軸聯(lián)動(dòng)加工中心品種最多的供應(yīng)商,其展出的加工中心品種琳瑯滿目,有多軸聯(lián)動(dòng)加工中心(包括銑頭兩聯(lián)動(dòng)和工作臺(tái)兩聯(lián)動(dòng))、立柱移動(dòng)式及工作臺(tái)移動(dòng)式、立柱與床身分體式及立柱與床身鑄成一體式等,其中,最具代表的是該公司展出的 DMU 210 P 五軸聯(lián)動(dòng)加工中心,它的造型設(shè)計(jì)采用大視窗、大空間,這是一種國(guó)際新潮流,日本馬扎克(MAZAK)公司也推崇這種理念,以方便操作工實(shí)施觀察。DMU 210 P 五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的可移操作臺(tái)用 19 英寸大屏幕顯示,比通常的顯示屏幕要大,這個(gè)操作臺(tái)的視角可以調(diào)節(jié)而且和一個(gè)可調(diào)的柔軟坐椅連接,讓操作者使用更方便舒適,這種宜人化的工業(yè)造型設(shè)計(jì),突出了以人為本的理念。此外,德國(guó)
Hermle、意大利 C.B.Ferrari 等公司也都展示了加工葉輪、葉片的高效五軸加工中心技術(shù);豐富多彩的龍門(mén)五聯(lián)動(dòng)加工中心展品也各顯其長(zhǎng)。我國(guó)華中數(shù)控、南京四開(kāi)等數(shù)控制造企業(yè)也都成功開(kāi)發(fā)出五聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng),北京機(jī)電院、江蘇新瑞等也先后制造出中、高檔的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心。
3、加工中心復(fù)合化,與機(jī)器人有效結(jié)合
打破工藝界限,機(jī)床的復(fù)合加工也是當(dāng)今數(shù)控機(jī)床發(fā)展的一大趨勢(shì)。自 20 世紀(jì)
90 年代德國(guó) WFL 公司發(fā)明車(chē)銑復(fù)合加工中心以來(lái),日本 MAZAK、韓國(guó)大宇(斗山)以及德國(guó) DMG 等均不斷有新款推出。我國(guó)的北京一機(jī)床、青海一機(jī)床、秦川發(fā)展等也相繼推出車(chē)銑、銑車(chē)、銑磨等復(fù)合加工中心機(jī)床,在 CIMT2009 上,北一、沈陽(yáng)機(jī)床、大連機(jī)床以及陜西三豐、長(zhǎng)沙金嶺等都有產(chǎn)品展出。沈陽(yáng)機(jī)床展出的 GTM500200 龍門(mén)移動(dòng)式車(chē)銑中心,是一臺(tái)龍門(mén)框架移動(dòng)式復(fù)合機(jī)床。工作臺(tái)有兩部分組成,外端是回
轉(zhuǎn)直徑為φ4500mm 的車(chē)削圓工作臺(tái),轉(zhuǎn)速 40r/min;內(nèi)端是 4500 × 7000mm 的銑削工作臺(tái),承重 15t。按不同工件的工藝要求,選擇不同的工作臺(tái)面。機(jī)床主傳動(dòng)功率
52kW,刀庫(kù)容量 60 把。
工業(yè)機(jī)器人在機(jī)床上的應(yīng)用,也是當(dāng)今數(shù)控機(jī)床發(fā)展的一大趨勢(shì),在歐、美、日等許多 24 小時(shí)無(wú)人化工廠內(nèi),工業(yè)機(jī)器人已起到了主角作用。在 CIMT 2009 上,日本 FANUC、日本 DENSO 等公司詳盡地展示了此項(xiàng)技術(shù),機(jī)器人不僅僅起到物流搬運(yùn)作用,甚至還可進(jìn)行切削加工。德國(guó) DMG 在展會(huì)期間的新聞發(fā)布會(huì)上也介紹了其將工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在機(jī)床上的創(chuàng)新應(yīng)用,這種機(jī)器人有 6-7 軸運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié),可直接在機(jī)床上做抓取工件的各種動(dòng)作。工業(yè)機(jī)器人同機(jī)床有效地結(jié)合在一起,讓機(jī)器人從事簡(jiǎn)單而且重復(fù)的勞動(dòng),不僅可提高生產(chǎn)效率,最大限度降低生產(chǎn)成本,同時(shí),機(jī)器人不會(huì)疲勞且不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤,因而對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定起到了很大的作用。
4、綠色生態(tài)機(jī)床成為研究熱點(diǎn)
從近幾年舉行的國(guó)際機(jī)床展看,數(shù)控機(jī)床除了向高速、高精度、多軸聯(lián)動(dòng)、復(fù)合加工和智能化方向發(fā)展外,也更重視環(huán)保化,綠色生態(tài)機(jī)床開(kāi)始成為研究熱點(diǎn)并日益受到重視?!熬G色生態(tài)機(jī)床”是近年來(lái)機(jī)床行業(yè)的一種發(fā)展趨勢(shì),其強(qiáng)調(diào)了機(jī)床、環(huán)境、人三者之間的關(guān)系,目地是大幅度提高機(jī)床生產(chǎn)效率的同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響和對(duì)操作者健康的危害。加工中心作為數(shù)控機(jī)床的重要代表性產(chǎn)品,也具有向環(huán)?;较虬l(fā)展的趨勢(shì)。
指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)(對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱)
審
核
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意
見(jiàn)
教研室主任意見(jiàn)
簽字: 年 月 日
學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn)
簽字: 年 月 日公章:
附錄一 外文譯文
Electromechanical integration technology and its application
1. An electromechanical integration technology development
Mechatronics is the machinery, micro-, control, aircraft, information processing, and other cross-disciplinary integration, and its development and progress depends on the progress of technology and development, the main direction of development of a digital, intelligent, modular, and human nature , miniaturization, integration, with source and green.
1.1 Digital
Microcontroller and the development of a number of mechanical and electrical products of the base, such as the continuous development of CNC machine tools and robots, and the rapid rise of the computer network for the digital design and manufacturing paved the way for, such as virtual design and computer integrated manufacturing. Digital request electromechanical integration software products with high reliability, easy operability, maintainability, self-diagnostic capabilities, and friendly man-machine interface. Digital will facilitate the realization of long-distance operation, diagnosis and repair.
Intelligent 1.2
Mechanical and electrical products that require a certain degree of intelligence, it is similar to the logical thinking, reasoning judgement, autonomous decision-making capabilities. For example, in the CNC machine increase interactive features, set up Intelligent I / O interface and intelligent database technology, will use, operation and maintenance of bring great convenience. With fuzzy control, neural network, gray, wavelet theory, chaos and bifurcation, such as artificial intelligence and technological progress and development and the development of mechanical and electrical integration technology has opened up a vast world.
Modular 1.3
As electromechanical integration products and manufacturers wide variety of research and development of a standard mechanical interface, dynamic interface, the environment interface modules electromechanical integration products is a complex and promising work. If the development is set to slow down. VVVF integrated motor drive unit with vision, image processing, identification and location of the motor functions, such as integrated control unit. Thus, in product development, design, we can use these standards modular unit quickly develop new products.
1.4 Network
As the popularity of the network, network-based remote control and monitoring of various technical ascendant. The remote control device itself is the integration of mechanical and electrical products, fieldbus technology to household appliances and LAN network possible, use a home network to connect various home appliances into a computer as the center of computer integrated appliances system, so that people in the home can be full enjoyment of the benefits of various high-tech, therefore, electromechanical integration products should be no doubt North Korea networks.
1.5 humanity
Electromechanical integration of the end-use product is targeted, how to give people electromechanical integration of intelligent products, emotion and humanity is becoming more and more important, electromechanical integration products in addition to improving performance, it also urged the color, shape and so on and environmental coordination, the use of these products, or for a person to enjoy, such as home robot is the highest state of human-machine integration.
1.6 miniaturization
Micro-fine processing technology is a necessity in the development, but also the need to improve efficiency. MEMS (Micro Electronic Mechanical Systems, or MEMS) refers to quantities can be produced by the micro-collection agencies, micro-sensors, micro actuators and signal processing and control circuit until interface, communication and power is one of the micro-devices or systems . Since 1986 the United States at Stanford University developed the first medical microprobe, 1988 at the University of California, Berkeley developed the first micro-motor, both at home and abroad in MEMS technology, materials and micro-mechanism much progress has been made, the development of all sorts MEMS devices and systems, such as the various micro-sensors (pressure sensors, micro-accelerometer, micro-tactile sensor), various micro-component (micro-film, micro-beam, microprobes, micro-link, micro-gear, micro-bearings, micro-pump , microcoil and micro-robot, etc.).
1.7 Integration
Integration includes a mutual penetration of various technologies, and integration of various products of different structural optimization and composite, and included in the production process at the same time processing, assembly, testing, management, and other processes. In order to achieve more variety, small batch production of automation and high efficiency, the system should have a more extensive flexible. First system can be divided into several levels, allowing the system to function dispersed, and security and coordination with other parts of the operation, and then through software and hardware at various levels will be organically linked to its optimal performance, the most powerful.
1.8 with source of
Electromechanical integration refers to the product itself with energy, such as solar cells, fuel cells and large-capacity battery. As on many occasions not be able to use electricity, which campaigns for the mechanical and electrical integration products, has a unique power source comes with the benefits. Sources with the integration of mechanical and electrical product development direction of.
Green 1.9
The development of technology in people's lives brought great changes in the material at the same time has also brought rich resources, deterioration of the ecological environment consequences. Therefore, people calling for the protection of the environment, regression, and achieving sustainable development in the concept of green products such calls have emerged. Green products is low-power, low-wood consumption, clean, comfortable, coordination and utilization of renewable products. In its design, manufacture, use and destruction of human beings should be in line with environmental protection and health requirements, electromechanical integration of green products is mainly refers to the use of time is not pollute the ecological environment, at the end of product life, and regeneration of decomposition products.
2. electromechanical integration in the application of technology in the iron and steel
In the iron and steel enterprises, the integration of mechanical and electrical systems are at the core microprocessor, the computer, industrial computer, data communications, display devices, meters and the combination of technologies such as organic, assembled by the merger means for the realization of a large-scale integrated system create conditions for effective integration, enhanced system control precision, quality and reliability. Electromechanical integration technology in the iron and steel enterprises in the mainly used in the following areas:
2.1 Intelligent Control Technology (IC)
As a large-scale iron and steel, high-speed continuous and the characteristics of the traditional control technologies encountered insurmountable difficulties, it is necessary to adopt very intelligent control technology. Control technologies include intelligent expert system, neural and fuzzy control, intelligent control techniques in steel product design, manufacturing, control, product quality and diagnostic equipment, and other aspects, such as blast furnace control system, electric furnace and continuous casting plant, steel rolling system , steelmaking - Casting integrated scheduling system - rolling, cold rolling, etc..
2.2 Distributed Control System (DCS)
Distributed control system uses a central command for the control of a number of Taiwan-site monitoring and intelligent computer control unit. Distributed control systems can be two, three or more levels. Using computers to concentrate on the production process monitoring, operation, management and decentralized control. With monitoring and control technologies, and the functions of distributed control system more and more. Not only can be achieved control of the production process, but also can be achieved online optimization, the production process real-time scheduling, production planning statistical management functions, as a measurement, control, integration of the integrated system. DCS control functions with diverse features and easy operation, the system can be extended, easy maintenance and high reliability characteristics. DCS is decentralized and centralized control monitoring, fault-minor, and the system has the chain protection features, the use of manual control system failure operational measures, the system is highly reliable. Distributed control system and centralized control system compared to their more functional, with a higher level of security. Is the large-scale integration of mechanical and electrical systems main trend.
2.3 Open Control System (OCS)
Open Control System (Open Control System) is the development of computer technology led by the new structure concept. "Open" means a standard for the exchange of information in order consensus and support this standard design systems, different manufacturers products can be compatible and interoperable, and the sharing of resources. Industrial control systems through open communication network so that all control equipment, management, computer interconnections, to achieve control and management, administration, integrated decision-making, through fieldbus to the scene and control room instrumentation control equipment interconnected to achieve integrated measurement and control of.
2.4 Computer Integrated Manufacturing System (CIMS)
CIMS is the iron and steel enterprises will be and the production and operation, production management and process control connecting to achieve from raw materials into the plant, production and processing of shipments to the entire production process and the overall integration process control. Currently iron and steel enterprises have basically achieved process automation, but this kind of "automated island" of single automation lack of information resources and the sharing of the unified management of the production process, can hardly meet the requirements of the iron and steel production. Future competition iron and steel enterprises is the focus of many varieties, small batch production, cheap and of good quality, timely delivery of goods. In order to improve productivity, saving energy, reducing staff and the existing inventory, accelerate cash flow, production, operation and management of the overall optimization, the key is to strengthen the management, access to the benefits of raising the competitiveness of businesses. The United States, Japan and some other large-scale iron and steel enterprises in the 1980s has been widely realization of CIMS.
2.5 Fieldbus Technology (FBT)
Fieldbus Technology (Fied Bus Technology) is the connection settings in the field of instrumentation installed in the control room and control devices for digital, bi-directional, multi-station communication link. Fieldbus technology used to replace the existing signal transmission technology (such as 4 to 20 mA, DCDC transmission), it will enable more information in the field of Intelligent Instrumentation devices and higher-level control system in the joint between the communications media on the two-way transmission. Fieldbus connection can be through save 66% or more on-site signal connecting wires. Fieldbus lead to the introduction of the reform and the new generation of DCS around open fieldbus automation system of instruments, such as intelligent transmitter, intelligent, fieldbus detection instruments, fieldbus of PLC (Programmable Logic Controller) local control stations and field development.
2.6 AC drive technology
Transmission technology in the iron and steel industry plays a crucial role. With power technology and the development of microelectronics technology, the development of AC variable speed very quickly. The AC drive to the advantages of electric drive technology in the near future from AC drive completely replace DC transmission, the development of digital technology, complex vector control technologies to achieve practical, AC variable speed system speed and performance has reached more than DC converter level. Now whether small or large-capacity electrical motor capacity synchronous motor can be used to achieve reversible induction motor or smoothing governor. AC drive system in the production of steel rolling emerged as a welcome users, applications continues to expand.
附錄二 外文原文
機(jī)電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究
1 .機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展
機(jī)電一體化是機(jī)械、微、控制、機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合,其發(fā)展和進(jìn)步有賴(lài)于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1.1 數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ),如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人;而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起,為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路,如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
1.2 智能化
即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類(lèi)似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對(duì)話功能,設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫(kù),會(huì)給使用、操作和維護(hù)帶來(lái)極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟了廣闊天地。
1.3 模塊化
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類(lèi)和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元;具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣,在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí),可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開(kāi)發(fā)出新的產(chǎn)品。
1.4 網(wǎng)絡(luò)化
由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品,現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能,利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng),使人們?cè)诩依锟沙浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來(lái)的好處,因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
1.5 人性化
機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人,如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來(lái)愈重要,機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外,還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào),使用這些產(chǎn)品,對(duì)人來(lái)說(shuō)還是一種享受,如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。
1.6 微型化
微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然,也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems,簡(jiǎn)稱(chēng)MEMS)是指可批量制作的,集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路,直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國(guó)斯坦福大學(xué)研制出第一個(gè)醫(yī)用微探針,1988年美國(guó)加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個(gè)微電機(jī)以來(lái),國(guó)內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理方面取得了很大進(jìn)展,開(kāi)發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng),如各種微型傳感器(壓力傳感器、微加速度計(jì)、微觸覺(jué)傳感器),各種微構(gòu)件(微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機(jī)器人等)。
1.7 集成化
集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合,又包含在生產(chǎn)過(guò)程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率,應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次,使系統(tǒng)功能分散,并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn),然后再通過(guò)軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來(lái),使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。
1.8 帶源化
是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源,如太陽(yáng)能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場(chǎng)合無(wú)法使用電能,因而對(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品,自帶動(dòng)力源具有獨(dú)特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。
1.9 綠色化
技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來(lái)巨大變化,在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來(lái)資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以,人們呼喚保護(hù)環(huán)境,回歸,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷(xiāo)毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類(lèi)健康的要求,機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí),產(chǎn)品可分解和再生利用。
2 .機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵中應(yīng)用
在鋼鐵企業(yè)中,機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心,把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái),采用組裝合并方式,為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件,增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面:
2.1 智能化控制技術(shù)(IC)
由于鋼鐵具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn),傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難,因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)等,智能控制技術(shù)廣泛于鋼鐵的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面,如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車(chē)間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。
2.2 分布式控制系統(tǒng)(DCS)
分布式控制系統(tǒng)采用一臺(tái)中央機(jī)指揮若干臺(tái)面向控制的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級(jí)的、三級(jí)的或更多級(jí)的。利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測(cè)控技術(shù)的,分布式控制系統(tǒng)的功能越來(lái)越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程控制,而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能,成為一種測(cè)、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。DCS是監(jiān)視集中控制分散,故障面小,而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能,采用了系統(tǒng)故障人工手動(dòng)控制操作措施,使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比,其功能更強(qiáng),具有更高的安全性。是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。
2.3 開(kāi)放式控制系統(tǒng)(OCS)
開(kāi)放控制系統(tǒng)(Open Control System)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?!伴_(kāi)放”意味著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持,按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換,且資源共享。開(kāi)放控制系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián),實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營(yíng)、管理、決策的集成,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線使現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián),實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制一體化。
2.4 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)管理以及過(guò)程控制連成一體,用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠,生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程全局和過(guò)程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過(guò)程自動(dòng)化,但這種“自動(dòng)化孤島”式的單機(jī)自動(dòng)化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過(guò)程的統(tǒng)一管理,難以適應(yīng)鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來(lái)鋼鐵企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn),質(zhì)優(yōu)價(jià)廉,及時(shí)交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫(kù)存,加速資金周轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理整體優(yōu)化,關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理,獲取必須的效益,提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。美國(guó)、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實(shí)現(xiàn)CIMS化。
2.5 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(FBT)
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(Fied Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號(hào)傳輸技術(shù)(如4~20mA,DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表裝置與更高一級(jí)的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連接導(dǎo)線?,F(xiàn)場(chǎng)總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開(kāi)放自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線化儀表,如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場(chǎng)總線化檢測(cè)儀表、現(xiàn)場(chǎng)總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現(xiàn)場(chǎng)就地控制站等的發(fā)展。
2.6 交流傳動(dòng)技術(shù)
傳動(dòng)技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。隨著電力技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動(dòng)的優(yōu)越性,電氣傳動(dòng)技術(shù)在不久的將來(lái)由交流傳動(dòng)全面取代直流傳動(dòng),數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn),交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過(guò)直流調(diào)速水平?,F(xiàn)在無(wú)論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用同步電機(jī)或異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎,應(yīng)用不斷擴(kuò)大。
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