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①機械制造是一種綜合性、一體化的技術,提高制造業的整體水平,為企業帶來更高的經濟效益和社會效益,促進機械制造業的發展,為機械制造業帶來更高的綜合效益;②機械制造技術能夠提高機械產品的市場競爭力。提高生產率是在市場競爭中取得優勢地位的關鍵,現代機械制造技術是時間、成本、質量三要素的統一;③現代機械制造技術結合了多種高新技術,是一種完善的系統工程,能夠便利地進行信息、能量和物質的交換。④現代機械制造技術是提高國家競爭力的關鍵技術。雖然我國在近年來不斷研發與引進先進的制造技術,但是與國外發達國家相比仍有很大的差距。工業發達國家已經實現了機械制造系統的自動化,并研制出了敏捷制造、并行工程和計算機集成制造等一系列的制造系統。我國的機械制造水平遠遠落后于發達國家,表現在:一是體制和機制落后。發達國家的機械制造已經實現了自動化和智能化,通過計算機進行管理,擺脫了傳統的生產模式,在組織管理、技術發展等方面取得了很大地進步。但我國的計算機技術僅僅是在一些規模較大的企業中運用,只是起到了輔助管理的作用,很多中小企業仍然沿用傳統的管理模式,生產效率較低。二是設計方法落后。很多發達國家不斷運用新的設計方法、設計數據和準則,計算機技術得到了普遍的推廣,在現代機械制造領域實現了無圖紙設計生產。我國的設計方法仍然比較落后,雖然CAD/CAM等技術得到了一定程度的推廣,但也僅僅是在一些大型的機械制造企業中得到了運用。
2現代機械制造技術的發展趨勢
(1)虛擬化?,F代機械制造技術發展的虛擬化表現在兩個方面,即設計中的擬實技術和制造中的虛擬技術。現代機械制造技術朝著虛擬化的方向發展可以加快產品開發速度,降低在開發過程中的風險。具體說來,擬實技術通過對產品結構和性能進行分析,實現產品性能的優化,降低成本。擬實技術的應用過程包括產品干涉檢驗、運動仿真、動力學分析、人機工程學分析等方面。制造中的虛擬技術是在產品生產過程中對產品的可加工性、加工的合理性進行模擬和檢驗,為制造工藝的優化奠定基礎,同時也可以保證產品的質量與生產周期。對機械制造的生產環節進行建模和仿真。(2)全球化。全球化是目前機械制造技術的主要發展方向,也是二十一世紀制造業的必然發展趨勢。隨著市場競爭環境的日趨激烈,很多知名度很高的企業在競爭中倒閉或者被兼并,但是也有很多企業在激烈的市場競爭環境下取得了成功,國際化經營是這些企業取得成功的因素之一?,F代機械制造技術全球化發展的技術基礎是網絡技術和集成化、標準化技術。隨著網絡技術的不斷發展與普及,給現代機械制造業帶來了革命性的變革。網絡技術為企業提供了信息交流的平臺,同時也成為企業開發產品與經營管理的重要手段,實現了經營管理的國際化,使機械制造企業的國際市場競爭更為激烈。網絡技術成為企業發展的動力,使企業的生產經營活動國際化,成為現代機械制造技術的國際化發展的重要技術支持?,F代機械制造技術全球化發展的第二個技術支持是機械制造的標準化與集成化。異地制造是實現機械制造全球化發展的重要因素,要實現機械制造技術的異地制造必須實現產品信息、產品功能、生產過程集成化。標準化是集成化的基礎,同時也是集成化的關鍵,只有實現了機械制造的標準化才可能實現全球化。(3)綠色化。近年來,隨著環保理念日益深入人心,現代機械制造也面臨著環境保護這一嶄新的課題?,F代機械制造技術需要考慮到工業生產的環境效益,實現生產過程的綠色化。要實現生產過程的綠色化,必須在生產過程中貫徹環保理念,實現綠色設計、綠色設備、綠色材料、綠色工藝和綠色包裝。同時,現代機械制造業的生產管理也要綠色化,這樣才能夠最大限度地降低現代機械制造工業對環境造成的危害,提高能源和原材料的利用效率。如何充分利用資源,實現生產過程的綠色化是現代機械制造業面臨的重大課題。只有發展綠色制造技術才能夠促進人類社會的可持續發展,為子孫后代謀福祉。綠色制造技術主要包括以下3個方面:①精密成形技術。精密成形技術包括精密鑄造、精密鍛壓、精密熱塑成形、精密焊接和切割等方面。②無切削液加工。在現代機械制造技術中,無切削液加工可以簡化機械加工工藝,建設生產成本,并能夠解決廢液排放和回收等問題。③快速成形技術。RPM(快速原型零件制造技術)能夠運用添加和累計的原理,對傳統加工技術是一個重大的突破。通過上述技術的運用,能夠提高能源和原材料的利用效率,同時也能夠降低制造成本,實現生產過程的綠色化。
摘要:數控技術是實現機械制造自動化的關鍵,直接影響到國家工業的發展和綜合國力的提高。以數控技術為核心的機械設備的生產和應用已經成為衡量一個國家技術水平和戰略地位的重要標準。因此廣泛采用數控技術應用于制造業,無論從戰略角度還是發展策略,都是我國實現工業經濟大國必須要大力提倡和廣泛發展的。
關鍵詞:機械制造數控技術
在機械制造業中,數控加工技術已經越來越受到重視。隨著計算機技術為主流的現代科技技術發展和市場產品競爭的加劇,傳統的機械制造技術很難滿足現代產品多樣化的發展和日新月異的換代速度。面對多品種小批量生產比重的加大,產品交貨質量和成本要求的提高,要求現代的制造技術具有很高的柔性。如何能增強機械制造業對外界因素的適應能力以及產品適應市場的變化能力,就需要我們能利用現代數控技術的靈活性,最大限度的應用于機械制造行業。將機械設備的功能、效率、可靠性和產品質量提高到一個新的水平,從而滿足現代市場的競爭需求。
1技術特點
數控技術是用數字信息對機械加工和運動過程進行控制的技術。它是集傳統的機械制造技術、計算機技術、傳感檢測技術、網絡通信技術、光機電技術于一體的現代制造業基礎技術,具有高精度、高效率、柔性自動化等特點。
目前是采用計算機控制,預先編程然后利用控制程序實現對設備的控制功能。由于計算機軟件的輔助功能替代了早期使用純硬件電路組成的數控裝置,使得輸入數據的存儲、處理、判斷、運算等功能均由現場可編輯的軟件來完成,這樣極大的增強了機械制造的靈活性,提高設備的工作效率。
2機械制造中數控技術的應用
2.1工業生產工業機器人和傳統的數控系統一樣是由控制單元、驅動單元和執行機構組成的。主要運用機器設備的生產線上,或者運用于復雜惡劣的勞動環境下下,完成人類難以完成的工作,很大程度上改善了勞動條件,保證了生產質量和人身安全。
在實際操作中,控制單元是由計算機系統組成,指揮機器人按照寫入內核的程序向驅動單元發出指令,完成預想的操作,同時同步檢測執行動作,一旦出現錯誤或發生故障,由傳感系統和檢測系統反饋到控制單元,發出報警信號和相應的保護動作。而執行機構是由伺服系統和機械構件組成。有動力部分向執行機構提供動力,使執行機構在驅動元件的作用下完成規定操作。
2.2煤礦機械現代采煤機開發速度快、品種多,都是小批量的生產,各種機殼的毛坯制造越來越多地采用焊件,傳統機械加工難以實現單件的下料問題,而使用數控氣割,代替了過去流行的仿型法,使用龍骨板程序對采煤機葉片、滾筒等下料,從而優化套料的選用方案。使其發揮了切割速度快、質量可靠的優勢,一些零件的焊接坡口可直接割出,這樣大大提高了生產效率。同時,數控氣割機裝有自動可調的切縫補償裝置。它允許對構件的實際輪廓進行程序控制,好比數控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調節切縫的補償值來精確的控制毛坯件的加工余量。
2.3汽車工業汽車工業近20年來發展尤為迅猛,在快速發展的過程中,汽車零部件的加工技術也在快速發展,數控技術的出現,更加快了復雜零部件快速制造的實現過程。
將高速加工中心和其它高速數控機床組成的高速柔性生產線集“高柔性”與“高效率”于一體,既可滿足產品不斷更新換代的要求,做到一次投資,長期受益,又有接近于組合機床剛性自動線的生產效率,從而打破汽車生產中有關“經濟規模”的傳統觀念,實現了多品種、中小批量的高效生產。數控加工技術中的快速成形制造技術在復雜的零部件加工制造中可以很輕易方便的實現,不僅如此,數控技術中的虛擬制造技術、柔性制造技術、集成制造技術等等,在汽車制造工業中都得到了廣泛深入的應用。21世紀的汽車加工制造業已經離不開數控加工技術的應用了。2.4機床設備機械設備是機械制造中的重中之重,面對現代機械制造業的需求,具備了控制能力的機床設備是現代機電一體化產品的重要組成部分。計算機數控技術為機械制造業提供了良好的機床控制能力,即把計算機控制裝置運用到機床上,也就是用數控技術對機床的加工實施控制,這樣的機床就是數控機床。它是以代碼實現機床控制的機電一體化產品,它把刀具和工件之間的相對位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動作數字碼記錄在控制介質上,從而發出控制指令來控制機床的伺服系統或其他執行元件,使機床自動加工出所需零件。
3數控技術的發展
從第一臺數控機床開發成功到現在已有50多年的歷史,由傳統的封閉式數控系統發展到現今的開放式PC數控系統。傳統的計算機數控系統,由于采用封閉的體系結構,它的通用性、軟件移植性、功能擴展和維修都比較困難;開放式體系結構的計算機數控系統的發展,使傳統的計算機數控系統的市場正在受到挑戰。開放式計算機數控系統,采用軟件模塊化的體系結構,顯示了優良的性能,能適應各種計算機的軟件平臺,具有統一風格的用戶交互環境,操作、維護、更新換代和軟件開發都比較方便,具有較高的性能價格比,已成為數控系統發展的方向。
1我國機械設計技術
1.1機械設計初期計劃設計
機械設計的初期計劃設計分析在某種程度上與計算機軟件設計分析有相似之處,機械設計進行前,設計人員要整理和搜集機械的有關資料,充分了解需要設計的機械性能和功能,依據相關資料和數據對機械設計進行初期計劃設計。
1.2機械設計的設計方案
機械設計的關鍵是設計方案,其直接的影響機械設計的質量和水平。在機械設計的設計方案階段,很多問題需要及時、有效地處理。通常應著重處理理論和實踐間的矛盾問題。機械設計的設計方案不僅需要符合機器本身的性能和功能需求,還需要考慮測試人員自身的因素,這包括測試人員對于機器開發、創新等方面的認識是否充分。設計方案的設計步驟主要有以下幾點:機械運動方式、結構特點、工作原理、零件選擇的正確性等。
1.3機械設計的主要技術設計
機械設計的主要技術設計時,對于主要技術方面的要求較高。對于機械設計的主要技術設計階段,首先需要核對設計圖紙的信息,認真的進行圖紙數據的計算、分析總圖與部分圖,并對數據進行整理。其次要對機械設計的技術設計部分進行仔細審核,確保不出現問題,如出現問題,則需要對各個環節進行重新檢查。
1.4機械設計的技術發展方向
現代機械產品對于性能和功能的要求越來越高,這給機械制造業中的機械設計提出更高的要求,當前,機械設計在科學技術的發展中起到了越來越重要的地位,設計質量也不斷提高。目前智能化已經成為現代機械產品所必須要具備的。機械產品的智能化需要使用高水平的設計軟件對產品進行模擬與設計,增強機械產品的結構和功能性,提高設計水平。另外,機械產品未來還需要具備系統化。現代的機械產品設計需要將產品的各個部分進行系統的有機結合,使其功能發揮到最優的狀態?,F在機械產品的設計在未來還應更加模塊化。模塊化的優勢是能夠快速的將機械性能與功能進行結合,大幅度提升產品的優勢,滿足機械產品的設計方案需求?,F代機械設計的未來發展方向:
1.4.1性能更優的現代機械產品。機械制造業需要設計出性能更好的產品,這需要機械產品的設計人員對產品的性能和質量設計更加嚴謹。想要讓機械產品的性能更加優越需要通過技術設計、防腐設計、控制設計等技術來共同實現。
1.4.2適應市場的現代機械產品的設計技術。在當前的競爭激烈的市場中,想要在市場中占據一席之地,需要機械產品的設計人員開發出新的技術,改變原有機械產品的使用功能,提高機械產品的質量。在進行設計時需要加大技術創新,降低成本和提高智能化水平。只有不斷進行技術創新,才能維持市場的競爭力。1.4.3現代機械產品注重節能環保的設計。當前,節能環保已經成為企業發展的目標,環保保護的意識越來越高,成為當今社會發展中重要的組成部分。因此,機械設計人員在進行設計時需要將節能環保和綠色的理念融入到機械產品的設計中去。
2我國機械制造技術
2.1我國先進機械制造技術的特點
目前我國的科學技術不斷發展,機械制造技術在機械制造中起到了決定的作用,應用于各行各業,技術與設備的更新需要在原有技術的基礎上,應用先進的技術進行改進和創新,滿足市場越來越高的要求。另外,先進的機械制造技術對于機械產品的性能和功能提升上有較大的影響。目前我國在工業生產中應用先進的技術,已取得較大的進步,極大的提高了生產效率,對機械制造的技術進行不斷的創新,開拓了市場。最后,先進的機械制造技術還具有系統性技術綜合的特點,對于機械制造的范圍進行擴展,優化產品及后續生產加工的工序。
2.2我國機械制造技術的發展方向
我國的機械制造技術未來的發展方向有以下三點:
2.2.1機械制造的管理。我國機械制造技術發展的未來方向是嚴格規范計算機管理制度,所以計算機管理的加強,能有促進我國機械制造業的和機械制造技術的發展。
2.2.2機械制造的設計。現在的機械產品設計注重智能化設計,例如應用各種軟件及模擬技術對機械產品進行設計,有效的提高了產品的性能和結構。2.2.3機械制造的工藝分析。我國機械制造技術和機械制造工藝向高精密加工和精細加工方向發展。
結束語
與英美等工業發達的國家相比,我國制造業的現狀不能令人樂觀,需要更多的人一起努力。社會的進步,使得如今的人們對產品的要求發生了極大的變化。人們更多的希望品種多樣化、快捷的更新速度、高檔的產品質量、方便的使用模式、合理的價位,靚麗的外形、完善的售后服務,要滿足人們這些日漸增長的需求,就必須采用先進的機械制造技術。加入WTO之后,我國的機械制造業遇到了前所未有的機遇和挑戰。要把握住機遇、應對和挑戰,就決不能再沿著20世紀的發展模式,必須全面拓展,步入全球化、網絡化、虛擬化、自動化、綠色化的“五化”發展模式。只有這樣,才能走出一條中國自有的先進機械化道路[2]。
機械制造技術的特點
機械設備的設計、研發、生產,是促進國民經濟發展、推進企業創新的一個重要因素。因為無論是新產品的制造,或是新技術的推廣,都離不開新的、高科技的機械設備的支持。要想使機械設備的設計研發工作更加合理、科學,要想促進機械水平的整體快速提高,就必須清楚的了解和掌握機械制造技術的特點,只有這樣,才能設計出符合規范的大中小型機械設備[3]。
作為一項先進的制造技術,往往在機械產品設計制造、生產組織、管理銷售以及售后服務等方面,特別強調計算機技術、信息傳感技術、自動化技術以及現代系統管理技術的應用。其原因在于,它要不斷使一直以來的傳統制造技術和最近的高新技術成果相結合,從而使機械制造技術成為能夠駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流三者合一的系統工程。
促進國家經濟和綜合實力的增強、提高我國企業在國際市場上的競爭能力是先進的制造技術應用的兩大目標。因此,它往往并不限于制造過程本身,而是涉及了產品從市場調查、產品研發、工藝設計、生產準備、制造加工以及售后服務等一般產品涵蓋的所有內容,在此基礎上,將它們結合成為一個有機的整體。最終,提高制造業在所有行業的綜合經濟效益和社會效益。
怎樣提高企業的生產率,是企業參與市場競爭的核心問題。20世紀80年代以后,隨著全球市場的進一步融合及發展,制造業要想在市場上擁有一席之地,就必須以側重提高勞動生產率為根本,轉變為側重時間為核心的時間、質量和成本三者的有機統一為根本。只有達到了三者的統一,機械制造技術才能真正的進步,才能在日漸激烈的市場競爭中處于不敗之地。
上世紀80年代開始,全球市場逐步形成,以歐美為首的發達國家通過金融、科技等手段爭奪其在全球的市場份額,利用其自身優勢,向不發達國家傾銷商品、輸出資本,導致市場的競爭趨于白熱化。為了不被激烈的市場大潮沖垮,各個國家爭相發展本國的機械制造技術。只要一個國家的機械制造技術能夠趕超世界先進水平,并能成為該國制造業贏得全球市場的支撐力,整個國家的經濟實力才能有所提高。與此同時,機械制造技術是21世紀的高科技技術,它理應和最先進的科技成果相集合,理應有明確的新的技術領域。
我國機械制造技術的未來發展
制造技術分為傳統制造技術和先進制造技術。顯然,先進制造技術是由傳統制造技術發展而來的,它保留了傳統制造技術中的有效部分,又源源不斷的吸取各種新的高技術成果,之后將二者結合到生產的所有領域及其全部過程[4]。掃描顯微鏡的發明和使用,使人類認識和改造世界的能力進入納米的尺度。納米技術是指產品能夠實現納米級精度,是在納米尺度范圍內研究物質原子和分子結構、物質特性及其相互作用和運動,最終運用這種技術為人類服務的高新科技。納米技術對制造業的發展進程產生了極其深遠的影響,就目前來說,它的應用范圍十分廣泛,包括納米材料技術、納米加工技術、納米裝配技術以及納米測量技術等等。2000年,超精密加工的加工精度已經達到納米級。而在21世紀初開發的分子束生長技術、離子注入技術和材料合成、掃描隧道工程可使加工精度達到0.0003-0.0001μm。目前的精密工程正向其終極目標——原子級精度的加工逼近,即可以做到移動原子級別的加工[5]。
1)對于現代機械制造技術的未來發展,將主要體現在兩個方面:(1)精密工程技術。它以超精密加工的前言部分、微細加工、納米技術為代表,目的是將來進入微型機械電子和微型機器人的時代。(2)機械制造的高度自動化。它以CIMS和敏捷制造等的發展為代表。
2)飛速發展的網絡通訊技術的發展和普及,給從事機械制造業的眾多企業的生產經營活動帶來了翻天覆地的變化。因此,必須加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習,從而推動機械類企業朝著良性競爭和多方合作的方向發展。
3)未來還需要注意產品生產過程中的模擬和檢驗,即制作過程中的虛擬技術。計算機仿真是機械制作虛擬化的核心,它通過仿真軟件來模擬真實系統,以此來保證產品設計和工藝的合理性,同時,也確保產品制造的成功,并及時發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。
首先是程序單元。這個單元是機械自動化系統運行過程中最為重要的一個單元,系統當中應該執行的任務和執行任務過程中所采用的方式都是程序單元需要解決的問題。其次是作用單元。這一單元是整個自動化技控制系統中完成前期任務的重要組成部分,主要是在系統運行的過程中,為系統增加其保持正常運行過程中需要的能量,還要做好機械生產過程中的定位工作。再次是傳感單元。這一單元是系統運行過程當中最為基礎性的一個單元,主要是對系統在工作中的運行狀態和運行指標進行監控和檢測,保證系統處在正常的運行狀態當中。第四就是制定單元。這一單元是整個系統當中最為重要的一個單元,它能夠對傳感單元傳輸過來的信息進行詳細的分析和比較,這樣就可以根據實際的情況對相關的數據信息進行處理,并發出動作信號。最后一個就是控制單元。這個單元是系統中起到保障性作用的單元,在各個單元的制定和動作調節以及維護方面,控制單元有著十分關鍵的作用。
2機械自動化技術在機械制造中的應用分析
2.1集成化應用分析
對于機械制造領域來說,其中所涉及到的集成化實際上主要是在技術功能、技術經營上所進行的集成。而也正是由于信息技術的作用影響,才能夠使得計算機集成化技術轉化成為對于機械制造的整體性優化。企業本身在實際進行經營管理的過程中,所涉及到的相關動態集成措施,能夠讓制造企業本身的動態集成為一個整體,通過這方面的措施才使得自動化技術保持自身的應用合理性,進而讓企業信息管理系統、計算機輔助設計技術、數控加工技術等被應用到制造系統中。就現階段來說,將CAD/CAM作為主要核心的CIMS工程應用措施,實際上已經在整個制造行業中進行了覆蓋,其生產形式必然會成為未來的發展趨勢。
2.2柔性化應用分析
柔性化最顯著的特點在于其能夠根據外界因素作用力的差異表現出與之相對應的適應能力。換句話說,在柔性化應用過程中,生產出的產品能夠較好地適應市場的更改特性?,F代機械制造行業必須針對終端用戶的各類需求及時精確地做出反應,進而對機械制造產品類型和結構屬性做出相應調整。從這一角度上來說,柔性化應用可以很好地解決該問題,其在確保必要生產柔性的基礎上,對人機交互界面進行了合理優化,并在構建產品制造信息系統的基礎上將計算機管理的工作效益發揮到最大。在當前技術條件的支持下,敏捷制造已成為柔性化應用的必然選擇與發展趨勢,其最顯著的應用優勢體現在以下幾個方面:a.提高產品生產質量和生產效率。b.確保產品交貨期,滿足客戶需求。c.強化信息系統運行全過程的可靠性。
2.3自動化的加工系統
機械是由不同的零部件組合而成,而成品是將零部件按照一定的順序和技術要求進行組裝而成的。自動化的加工系統能夠有效地完成生產過程中的重復勞動,能夠大大降低工人的重復勞動,節省體力,保證充足的人力資源。
2.4智能化應用分析
智能化機械制造技術,主要是將自動化技術、人工智能技術、機械制造技術、系統工程管理技術等多項不同的技術進行了良好的結合。而通過和專家系統所進行的結合,智能機械實際上完全能夠依據機械制造體系中所呈現出的環境不同變化。機械智能化體系中所存在的一個主要特性,便是其所呈現出的極為特殊的人機工作界面,在實際執行制造工作的過程中,可以利用交互界面來進行人機溝通。智能化技術的應用,其中所存在的關鍵,就在于使用智能技術來對于相關專家所呈現出的智力活動加以模擬,如此一來,便能夠使得自動化機械按照專家化的模式來進行運轉。同時,還由于智能技術的應用,使得運行的系統能夠依據自身當前所呈現出的情況來執行實時性的檢測工作,盡可能的保證運行得以優化。
3結束語
近幾年,機械制造技術的發展速度相對比較快,其可應用到多領域的制造行業中,反映了機械制造技術的現行狀態。根據制造行業的發展,重點分析我國機械制造技術的現狀。
1.1設計現狀
我國機械制造技術的設計過程中,初步引入了計算機技術,而且計算機技術的應用并不成熟,實際機械制造技術的設計,與發達國家的差距比較大。例如:發達國家在技術設計方面,強調了創造與技術更新,計算機技術為設計的基礎,僅起到輔助作用,而機械制造技術的設計核心是數據操作,進入了無紙設計的狀態,體現了我國機械制造技術設計中的缺陷與不足。雖然我國加快了技術設計的速度,但是還要注重技術的可行性,不能盲目引進,更要確保機械制造技術與制造行業的相符性。
1.2制造現狀
機械制造技術在我國行業中的制造方式,處于研究和初步實踐的階段,制造的水平偏低,多項制造方法并未得到有效的普及。此時發達國家機械制造技術的制造應用,進入了成熟、普及的狀態,如:高精密制造、激光制造等,機械制造的過程朝向復合化的狀態發展。機械制造技術在工藝中的應用,反饋了此類技術在我國的基本情況,我國應該積極探究機械制造應用,逐步落實先進的機械制造技術。
1.3管理現狀
發達國家機械制造技術的管理工作,進入了信息化的模式,采用計算機統籌管理機械制造技術,構建管理模式。發達國家較為重視機械制造技術的管理,通過管理實現技術的規范化應用,而我國將機械制造的重點放在技術方面,忽略了技術管理的重要性,信息化的管理方法僅出現在大型機械制造產業中,導致我國機械制造技術的管理狀態參差不齊。由于我國機械制造技術的管理缺陷,制約了技術自身的發展,技術與管理同處于落后的狀態。
1.4自動化現狀
自動化是機械制造技術中的重點,我國機械制造自動化中,投入制造生產的有:單機、剛性兩類自動化,只存在很少一部分制造產生,投入了柔性制造等自動化技術,而在發達國家,已經取消了單機、剛性自動化技術的應用,比較常用的是柔性制造、集成制造等。我國在發展機械制造自動化的同時,發達國家也在積極建設機械制造技術,逐漸拉開了自動化的差距。
2我國機械制造技術的發展趨勢
縱觀我國機械制造技術的現狀,應該加快機械制造技術的發展趨勢,引進國外先進的發展理念,全面建設機械制造技術,確保我國能跟上發達國家的發展速度。在我國機械制造技術中,分析未來發展的趨勢。首先是完善自動化建設,我國機械制造技術的自動化建設中,以發達國家為標準即可,致力于縮短與發達國家的距離,再主動進行自動化的發展建設。我國機械制造技術在自動化發展的過程中,落實集成系統應用,改善現行的自動化狀態。第二智能化發展,其為我國機械制造技術的發展目標。制造行業涉及到大量復雜的工藝,智能化的發展趨勢,能夠利用智能化的機器設備,代替人工操作,處理機械制造中的復雜工藝,促進機械制造技術的現代化發展。我國機械制造技術在智能化發展中,深化了診斷、控制等模式應用,實際智能機器人已經取得了研究成果,還能輔助機械制造自動化進入成熟的狀態,體現智能化發展的優勢。第三是云制造的應用,云概念本身就是一項新的領域,其在機械制造技術發展中的指導,主要是利用網絡提供制造的模式,將機械制造技術作為一項資源,通過網絡平臺輸送到客戶端,促使越來越多的客戶能夠想到到機械制造的服務,拓寬了機械制造技術的應用范圍,在云制造的支持下,推進機械制造技術的共享化發展。第四是低碳化發展,我國機械制造技術應用中,存在一定程度的污染,導致制造企業也成為高污染的風險點,所以機械制造技術的未來發展中,應該注重低碳化發展,落實環保、節能、降耗等多項低碳理念,還要在機械制造技術中深化循環使用,實現機械制造技術的低碳效益。
3結束語
1、面向工業應用的技術。先進制造技術并不限于制造過程本身,它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果,其目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長,目的是要提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。
2 駕馭生產過程的系統工程。先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
3 面向全球競爭的技術。20世紀80年代以來,市場的全球化有了進一步的發展,發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場,傾銷產品,輸出資本。隨著全球市場的形成,使得市場競爭變得越來越激烈,先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此,一個國家的先進制造技術,它的主體應該具有世界先進水平,應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。
4 市場競爭三要素的統一。在20世紀70年代以前,產品的技術相對比較簡單,一個新產品上市,很快就會有相同功能的產品跟著上市。因此,市場競爭的核心是如何提高生產率。到了20世紀80年代以后,制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來,使三者達到了統一。
二 先進機械制造技術的發展現狀
近年來,我國的制造業不斷采用先進制造技術,但與工業發達國家相比,仍然存在一個階段性的整體上的差距。
1 管理方面。工業發達國家廣泛采用計算機管理,重視組織和管理體制、生產模式的更新發展,推出了準時生產(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理,多數小型企業仍處于經驗管理階段。
2 設計方面。工業發達國家不斷更新設計數據和準則,采用新的設計方法,廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD/CAM),大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。
3 制造工藝方面。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高,尚在開發、掌握之中。
4 自動化技術方面。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS),實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段,柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。
三 我國先進機械制造技術的發展趨勢
1 全球化。一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈。例如在機械制造業中,國內外已有不少企業,甚至是知名度很高的企業,在這種無情的競爭中紛紛落敗,有的倒閉,有的被兼并,不少暫時還在國內市場上占有份額的企業,不得不擴展新的市場;另一方面,網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展,這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用,已成為全球化制造業發展的動力,全球化制造的第一個技術基礎是網絡化,網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。
2 網絡化。網絡通訊技術的迅速發展和普及,給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外,網絡通訊技術的快速發展,加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習,推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。
3 虛擬化。制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標,進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真,通過仿真軟件來模擬真實系統,以保證產品設計和產品工藝的合理性,保證產品制造的成功和生產周期,發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。
4 自動化。自動化是一個動態概念,目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。
關鍵詞:機械制造業;低碳制造技術;生態保護
中圖分類號:TD406 文獻標識碼:A
1 前言
隨著我國逐步構建資源節約型和環境友好型社會,對機械制造行業的可持續發展要求也更高,因此要采用低碳制造技術。盡管我國目前已初步形成低碳制造技術體系并應用比較廣泛,但還有待于進一步完善。
2 低碳制造
2.1 低碳制造技術內涵
低碳制造在本質上是基于各種資源利用最大化與能耗最小化的現代制造模式,主要是確保機械生產與生態環境保護以實現低碳生產,在生產過程中各環節,尤其是資源利用、生產制造、物流運輸及機械生產階段,都要采取有效方法使資源利用率不斷提高,進而實現節能減排的目標。低碳制造是由傳統機械制造技術逐漸發展起來的,它有機結合了環保及節能降耗理念。低碳機械制造技術對于機械制造行業具有十分重要的意義,對機械制造具有改進和優化作用。
2.1.1 清潔能源技術
主要應用太陽能、水能、風能、沼氣能及潮汐發電技術等,不只是使傳統能耗減少,也使排污量明顯降低,對于生態環境起到保護作用。
2.1.2 低碳制造設計技術
低碳制造設計技術主要是以設計生產流程、模型及方法為切入點,目前,主要涵蓋低碳制造設計原則與方法、設計數據庫、評價基礎與流程、設計標準及優化模型等眾多領域。
2.1.3 低碳制造技術
針對低碳生產戰略的發展,關鍵在于低碳制造技術。其原因是該技術以實際機械生產過程為重點,主要涉及制造工藝低碳化、低碳制造及車間低碳技術優化等。具體表現在處理和循環利用廢棄物,主要由處理廢氣、污水及報廢產品等技術構成。
2.1.4 碳匯技術
碳匯技術主要由煤炭捕獲技術和掩埋技術組成,主要是利用碳捕捉技術分離出大氣層中的二氧化碳,將其利用碳儲存手段封存并隔絕大氣的技術。碳捕捉技術目前在國內比較成熟,但碳儲存技術還有待于開展深入研究。
2.2 低碳制造體系
低碳機械加工制造通??梢暈榈蜐舛榷趸紡南到y資源和生產過程中的釋放過程,低碳制造在資源利用、生產制造等領域都有應用。在實際生產中,采用有效方法使資源利用率不斷提高,并在各環節中加強節能減排以實現低碳的目標。資源利用率、能耗及碳排量是評估低碳制造的綜合指標,低碳制造技術具有比較豐富的內容,由低碳設計技術、設計方法、評價方案及相關數據庫構成評價模型。低碳制造體系結構包括產品低碳設計、生產過程及能源與原材料開發低碳化三方面內容,其中,低碳產品設計包括輕量化、模塊化及生態化三方面設計內容,低碳生產過程包括加工設備、工藝及生產管理三方面內容,原材料和能源兩方面內容構成低碳資源與原材料開發。
3 低碳制造技術的應用
機械產品設計在通常情況下,以創造最大經濟效益并確保產品質量及功能作為最終設計目標。但隨著不斷提高的環保意識和資源節約意識,對機械產品也具有更高的要求。所以,對設計機械產品的過程中,還應盡量與“低碳”標準要求相符。此外,降耗對于機械產品設計也具有關鍵性作用。分析研究產品低碳設計,對于降耗、能源利用率提高及生態保護等方面都具有十分重要的意義。而要使低碳機械制造技術應用充分發揮作用,就應與實踐相結合才能不斷發展,從而實現資源利用率提高和節能減排的明顯效果,降低能耗與環境污染,實現可持續發展。
3.1 輕量化設計
輕量化設計是綜合考慮產品各要素的一種優化設計方法,在汽車、船舶、機械等領域已得到廣泛應用,特別是應用在機械產品設計中最廣泛。究其原因主要是其優勢十分明顯:一是有效在原材料和產品加工、安裝及使用過程中能降低能耗,進而使資源利用率有效提高;二是能源資源與原材料在生產過程中產生的碳排量,在運行使用時產品產生污染物的排放量可明顯降低,實現保護生態環境的作用;三是有效降噪降低噪聲污染。在輕量化設計產品時,確保機械產品具有一定可靠性。
3.2 模塊化設計
在機械產品設計中,模塊化設計是比較先進的一種設計方法。按照不同功能,可將模塊化設計系統分為多個不同模塊。再結合實際情況和設計所需,優化組合不同模塊而獲得相應的機械產品,模塊化設計在“低碳時代”已被機械、航天等領域廣泛應用。將機械產品各功能性單元劃分為若干模塊,并對模塊評估以達到降耗目的,進而確保設備功能及可靠性。
3.3 生態化設計
生態化設計基于對機械產品功能及可靠性的保證,降低能耗及保護生態環境的優化設計方式。涉及機械、能源、電子等比較廣泛的領域,在設計過程中,一是對能源節約及綠色環保材料優先選擇,使能源、資源利用率有效提高;二是盡量避免選用高能耗及有害材料,以實現對生態環境的保護。在生產的過程中,機械制造通常會產生大量污染物,不只是破壞生態環境,也對操作者身體健康產生嚴重影響。所以,機械制造企業應在產品設計中盡量采用生態化設計方法,選用較小污染、較高能源利用率及經濟效益的高科技工藝,以實現機械制造的可持續發展。
結語
總之,能源供需隨著社會經濟的迅速發展而呈現出比較突出的矛盾,生態環境受到的破壞也日趨嚴重。因此,在機械制造中倡導低碳制造技術具有十分重要的現實意義。為實現低碳制造目標,采取有效策略實施低碳技術改進,而且還要在機械制造中不斷深入開展低碳制造理論及其技術的應用,傳統機械制造應采用低碳制造理論進行取代才能有利促進機械制造業的健康發展。
參考文獻
[1]李大涌,王華明.機械制造中的低碳制造理論與技術應用[J].黑龍江科技信息,2014(21).
關鍵詞:機械制造;綠色制造技術;應用
1概述
我國機械制造業在近年來得到了較快的發展,也取得了一定的成就,已經成為了我國支柱性產業之一,但機械制造業也是用水用電大戶,會排出大量的工業廢水、廢氣、廢物,一直以來都存在著低效率、高消耗的問題。據統計,我國機械制造業每年都會產生數以億噸計的工業廢水、廢氣、廢物,造成了嚴重的污染,也消耗掉了大量的寶貴資源。在這種情況下,社會各界都亟盼在機械制造過程廣泛應用綠色制造技術,為節能減排、營造和諧社會做出貢獻。文章就機械制造過程綠色制造技術應用進行探討。
2綠色制造技術概述
綠色制造技術是在傳統制造技術的基礎之上發展起來的,采用新型節能材料和先進制造技術來進行制造生產,使得制造出來的產品對環境污染小、成本低、質量高。
2.1綠色工藝
綠色制造的重要一環就是綠色工藝,清潔生產與綠色工藝緊密相關、密不可分;綠色工藝是指那些既能夠降低環境影響,又能夠保障產品質量的機械制造工藝技術;通常而言,綠色工藝有以下一些實現途徑:(1)基于環境負荷的相對尺度來確定其影響自然資源、人體健康、生物多樣性程度的評價;(2)對廢物排放、自然資源利用,以及水體、土壤、空氣可能造成影響的環境評價;(3)通過對原有設備和原有工藝機械改善來達到改變產品制造技術或者生產工藝的效果,將生態損壞、原材料消耗量、健康與安全風險、能源消耗、廢物生量降低到最低程度。(4)將原材料、過渡產品在工藝過程中實現循環利用。
2.2綠色材料
綠色材料也被稱為生態材料,是指在機械制造產品生產過程中選用那些對環境無害、無毒、噪聲小、能耗低的材料,或者有一定的危害性,但是在應用一些相應措施之后就可消除或者減少的材料,具有較佳的環境兼容性。
2.3綠色包裝
綠色包裝指機械制造產品所采用的包裝工藝、包裝材料都務必要滿足節能減排的要求。既要考慮到包裝材料的可回收性、可降解性、成本,又要考慮到機械制造產品的質量優良、包裝精美。在機械制造產品的包裝階段,要盡量選擇節能環保、循環利用率高、耐用性強的高科技綠色材料,例如可以選擇符合“3R1D”原則、可以自行降解、并且可多次循環利用的綠色包裝材料。
3綠色制造技術在機械制造過程中的應用
3.1鑄鍛焊工藝綠色化
美國作為消失模鑄造技術的發源,率先并領跑消失模鑄造應用于工業生產,其產量己占世界產量的50%以上。隨著工業技術的不斷發展和創新,鋁合金和黑色合金鑄件的技術被美國、日本等發達國家發展的非常成熟了,并且己進入大批量生階段。中國有26000多家鑄造企業,消失模鑄造企業僅100多家,中國鑄件年產量己達2400多萬t,消失模鑄造產量僅僅20多萬t。我國一汽輕型發動機用消失模鑄造法生產的鋁合金進氣管,毛坯重由原來金屬的3.39kg減少到2.84kg,機加工量減少30%,而且模具壽命提高了10倍。傳統的鉛錫焊料由于污染、抗蠕變性能差,已經完全不能滿足電子工業對其可靠性、環境性能的要求。
3.2切削加工工藝綠色化
德國制造的加工中心中將有5%用氣冷與性涂層刀具相結合來取代澆注式冷卻。但采用油基磨削液有一個缺點,那就是在加工過程中會產生煙霧,使工作環境發生變化而不利于生產,而且過多的使用磨削液會造成成本的增加。在各種加工方式中,其資源的使用量及污染量居于前列,要改善這種情況,可以采用干凍磨削方式來加工。針對單件小批量零件需求,德國開發出數控干切削加工鑄型,用于零件制造。同時,在機床切削加工過程,切削液的使用、存貯、采購都需要專門的物流系統和技術,會消耗掉10%-15%的加工成本,而若不能正確處理和使用切削液,那么必將會污染環境,危害到操作人員的身心健康,針對這種情況,可以將原來那種有害健康、高污染、高成本的濕切削過程用微量(MQL)技術、干切削技術來代替,進一步促進機械制造業的“綠色”。
3.3深孔鉆削工藝綠色化
亞干式加工是控制環境污染源頭的一項綠色制造工藝,它的優點是在切削的過程中沒有污染,省去使用切削液造成的一切費用開支,大大的控制住了生產的成本。相對傳統(濕式)深孔鉆削中大量使用切削液進行冷卻、、排屑,造成環境污染和成本增加的問題,在整個制造過程中做到對環境的污染最小和對資源的利用率最高。濕式深孔鉆削中的切削力比亞干式深孔鉆削中的切削力略小,濕式深孔鉆削的刀具磨損和加工表面粗糙度值與亞干式深孔鉆削的差不多,能夠獲得比較好的刀具耐用度和內孔表面質量。亞干式深孔鉆削中切削液顆粒容易進入刀具與已加工面的接觸區,及冷卻效果良好,切削區溫度較低,后刀面與已加工表面不易枯接,使兩者之間的摩擦減小從而使已加工表面的粗糙度減小。
3.4綠色生態機床的應用
綠色生態機床是綠色機械制造技術的最新應用,它提出了一種全新的節能減排理念:降低使用機床時的能源消耗,并且減少機床的量,節省材料。據統計,為了確保機床的剛度,不得不占用80%的機床重量,而只有不到20%的機床重量用于對機床運動學進行滿足。針對這種情況,應該從新材料、新結構兩個方面來優化機床結構,降低機床的質量。新材料是指在機床制造材料中采用復合材料、陶瓷、人造花崗石(樹脂混凝土)、碳素纖維等新材料,而新結構是指可以采用箱中箱結構機床、聯機床等新型結構機床,能夠讓其具有熱穩定性好、抗振性強、阻尼系數大等顯著的優點。此外,要以產業化生產和先進技術為手段,以環保、優質、節能、高效為目標,以機械制造產品的全壽命周期設計管理為指導來開展廢舊機床的再制造項目,充分回收利用廢舊機床,這樣一來,能夠節約70%以上的材料,能夠節約60%的能源消耗,生產成本僅為新品的50%左右。
作者:田煒 單位:呼倫貝爾學院
參考文獻:
[1]李聰波,王秋蓮,劉飛,等.基于可拓理論的綠色制造實施方案設計[J].中國機械工程,2010,21(01):120-124.