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论机电一体化的发展毕业论文

第1章绪论

1概述

现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了

工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算

机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械

工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生

了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体”为特征

的发展阶段。

一、机电一体化的核心技术

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传

感器、信息处

理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发

展,必须从以下

几方面着手。

1.1机械本体技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。

现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加

以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有

可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能

量消耗,提高效率。

1.2传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠

性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传

感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检

测技术。

1.3信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计

算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处

理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的

可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。

1.4驱动技术

电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存

在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用

组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

1.5接口技术

为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。

接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。

目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆

非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

1.6软件技术

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高

生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、

软件程序的固化、推行软件工程等。

二、机电一体化技术的主要应用领域

2.1数控机床

数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作

和控制精度上都有迅速提高,具体表现在:

2.1.1总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线

的体系结构。

2.1.2开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、

符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。

2.1.3WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实

现二、三维加工

过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊

控制等智能机制。

2.1.4大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功

能,同时也加强了CNC系统的控制功能。

2.1.5能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独

立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬

运、机械手等控制都集成到系统中去。

2.1.6系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的

能力。

2.1.7以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧

凑的数控装置。

2.2计算机集成制造系统(CIMS)CIMS的实现不是现有各分散系

统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以

制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、

生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高

可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力

可以得到更大的发挥。

2.3性制造系统(FMS)柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由

计算机、数控机床、机器人、料

盘、自动搬运小车和自动