机电设备维护与管理基础.doc

第一章 机电设备维护与管理基础 第一节 概 述 一、定义：广义讲，是指融合了机械、电子、电器、检测、控制和计算机等技术的设备。 二、常见机电设备： 1.工业生产用，发电机组、加工中心、数控机床等。 2.农业生产用，拖拉机、联合收割机、插秧机等。 3.交通运输用，汽车、火车、飞机等。 4.办公自动化用，打印机、复印机、计算机等。 5.日常生活用，空调、冰箱、洗衣机等。 6.国防领域用，火箭、坦克、军舰等。 三、机电设备发展的三阶段： 1.早期阶段： 6000年前，出现类似现代钻床和车床的简易设备，动力源为人力； 17世纪，出现了具有动力源、传动机构、工作机构三大部分的机械设备，动力源为畜力； 18世纪，瓦特发明了蒸汽机，动力源为蒸汽机 2.传统机电设备阶段： 19世纪20年代初，电动机取代蒸汽机成为机械设备的动力——机电设备发展到机电结合的初始阶段。 特点：“机”、“电”分别构成各自独立的系统，两者融合性很差 3.现代机电设备阶段： 20世纪50年代末60年代初，机械技术与电子技术结合，现代机电设备是在传统的机电设备基础上，融合了电子技术、检测技术、控制技术、软件工程技术等现代技术的产物→数控设备。 四、数控设备及数控系统的的发展过程： 1.数控设备的发展过程： 第一代：1948年，美国帕森斯公司受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备，1949年该公司在美国麻省理工学院伺服机构内研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式铣床改装成的三坐标数控铣床。 特点：电子管元件，体积庞大，价格昂贵 第二代：1958年，开始采用晶体管元件和印刷线路板。美国出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心（MC Machining Center）。 特点：晶体管元件，体积减小，功耗降低，可靠性提高 第三代：1965年，数控装置开始采用小规模集成电路，使数控装置的体积减小、功耗降低及可靠性提高。但仍然是硬件逻辑数控系统。 特点：小规模集成电路，体积更小，功耗降低，可靠性提高，成本更低 第四代：1970年，美国芝加哥国际机床展览会首次展出用小型计算机控制的数控机床界上第一台汁算机数字控制（CNC Computer Numerical control）的数控机床。 第五代：1974年微处理器和半导体存储器用于数控装置（MMC），促进了数控机床的普及应用和数控技术的发展。 特点：与第三代相比，数控装置的功能扩大了一倍，体积缩小为1/20，价格降了3/4，可靠性极高 在20世纪80年代后期，出现了以加工中心为主体，再配上工件自动检测与装卸装置的柔性制造单元(FMC Flexible Manufacture Center)。FMC和FMS技术是实现计算机集成制造系统(CIMS Computer Integrated Manufacture System)的重要基础。 2. 数控系统的发展 数控系统的发展表现为以下的几个阶段： 四、机电设备的发展趋势：从某种意义上，就是数控技术的发展趋势 从20世纪中叶数控技术创立以来，它给机械制造业带来了革命性的变化。现在数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，现代的CAD/CAM，FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上；数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段；数控技术是国家的战略技术；基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重要基础性产业；专家们预言: 二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。 机电设备向高性能化、智能化、网络化、微型化、系统化和轻量化发展。 1.高性能化：指运行高速化、加工高精化、高速度和高可靠性 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 ◆运行高速化表现在以下几个方面： 1）进给率高速化 2）主轴高速化：采用电主轴（内装式主轴电机），即主轴电机的转子轴就是主轴部件。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，