机械制造自动化技术的发展.pdf

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1、机械制造自动化技术的发展 摘要 制 造 业 特 别 是 机械 制 造 业 是 国 民 经 济 的 支 柱 产 业， 现 代 制 造 业 正 在 改 变 着 人 们 的 生 产 方式 、 生 活 方 式 、 经 营 管 理 模 式 乃 至 社会 的 组 织 结 构 和 文 化 。 由 于 中国 潜 在 的 巨 大 市 场 和 丰 富 的 劳 动 力 资源 ， 世 界 的 制 造 业 正 在 向 中 国转 移 ， 中 国 正 在 成 为 世 界 的 制 造 大 国。 因 此 ， 机 械 制 造 自 动 化 在 中国 的 机 械 制 造 业 中 的 显 得 尤 为 重 要 。 机 械 制 造 自 动

2、 化, 主 要 是指 在 机 械 制造 业 中 应 用 自动 化 技 术 , 实现 对 加 工 对 象 的 连 续自 动 生 产 , 实 现 优 化 有 效的 自 动 化 生 产 过 程 , 加快 生 产 投 入 原 料 的 加 工 变 换 和流 动速 度, 节约 人力 资源 。机 械自 动化 技术 的应 用 与 发 展 , 是 机 械 制造 业 技 术 改造 、 升 级 和 进步 的 主 要 手 段 , 是 未 来 机 械 制 造 业 技 术 发 展的 主要 方向 和核 心。科 技 的 进 步 发展 , 是 不 断 开 发 、 应 用 、实 践 的 结 果 。大 力 推 广 科 技 成 果

3、, 加 快 科 学 技 术 商 品 化 , 正 确 判 断 、识 别 并坚 持机 械自 动化 技术 的 发 展 走 向 , 对 于机 械自 动化 技 术 的 发 展 至 关 重 要。随 着 我 国 机 械 制 造 业 的 快 速 发 展 , 对 于 机 械 自 动 化 技 术 的 发 展 至 关重 要。回 顾 我 国 机 械 自 动 化 技 术 近 些 年的 发展 , 是 一 项 理 论课 题 , 也是 一 项 实 践 性 课 题 , 具 有 非 常 重 要 的理 论 意 义 和 现 实 意 义 。 总 结 了 几 个 方面 着 重 介 绍 我 国 近 些 年 来 机 械 自 动 化技 术 发

4、 展 历 程 中 出 现 的 一些 经验 。 【 关 键 词 】：机 械自 动化发展技 术发展 1 目录 摘 要 1 1 如 何 发 展 机 械 制 造 自 动 化 技 术 4 1.1 实 用 机 械 自 动 化 技 术 .4 1.2 低 成 本 机 械 自 动 化 技 术 .4 1.3 现 代 机 械 自 动 化 技 术 .5 1.4 配 套 发 展 机 械 自 动 化 技 术 6 2机 械 制 造 技 术 的 特 点 7 2.1 机 械 制 造 技 术 是 一 个 系 统 工 .7 2.2 机 械 制 造 技 术 是 一 个 综 合 性 技 术 .7 2.3 机 械 制 造 技 术 是 市

5、 场 竞 争 要 素 的 统 一 体 .7 2.4 机 械 制 造 技 术 是 一 个 世 界 性 技 术 .8 3 机 械 自 动 化 在 我 国 的 特 点 及 作 用 8 3.1 机 械 自 动 化 的 特 点 .8 3.2 机 械 自 动 化 的 作 用 .8 4 机 械 自 动 化 的 产 生 9 5 机 械 自 动 化 的 现 状 9 5.1 管 理 方 面 .9 5.2 设 计 方 面 10 5.3 制 造 工 艺 方 面 10 5.4 自 动 化 技 术 方 面 10 6 机 械 自 动 化 的 发 展 历 程 .10 7 机 械 自 动 化 的 发 展 趋 势 和 方 向 .

6、11 7.1 机 械 自 动 化 的 发 展 趋 势 -农 业 自 动 化 .11 2 7.2 我 国 机 械 制 造 技 术 的 发 展 方 向 11 结 论 .14 致 谢 .15 参 考 文 献 .16 3 1 如何发展机械制造自动化技术 首 先 先 介 绍 机 械自 动 化 技 术 的 应 用 与 发 展 是 机 械制 造 业 技 术 改 造 、 技 术 进 步 的 主 要 手 段和 技 术 发 展 的 主 要 方 向 。 就 如 何 发 展机 械 制 造 自 动 化 技 术 从 四方 面进 行阐 述。 机 械 自 动 化 , 主要 指 在 机 械 制造 业 中 应 用 自动 化 技

7、术 , 实 现 加 工 对 象 的 连 续 自 动 生 产 , 实 现 优 化 有 效 的 自 动 生 产 过 程 , 加 快 生 产 投 入 物 的 加 工 变 换 和 流 动速 度 。 机 械 自 动 化 技 术 的 应 用 与 发 展 , 是 机 械 制 造 业 技 术 改 造、技 术 进 步 的 主 要 手 段 和 技 术 发 展 的 主要 方向 。 机 械 自 动 化 的 技 术 水 准 , 不 仅影 响 整 个 机 械 制 造 业 的 发展 , 而 且 对 国 民 经 济 各 部 门 的 技术 进步 有很 大的 直接 影 响 。 如 何 发 展 我 国 的机 械 自 动 化 技 术

8、 , 应 实 事 求 是 , 一切 从 我 国 的 具 体 国 情 出 发 , 做 好 各 项 基 础 工 作 , 走 中 国 的 机 械 自 动化 技 术 发 展 之 路 。 1.1 实用机械自动化技术 结 合 生 产 实 际 , 注 重 实 用 发 展 机 械 自 动 化 技术 。 先 进 制 造技 术 的 全 部 真 谛 在 于 应 用。发 展 机 械 自 动 化 技 术 , 应 以 企 业 的 生产 和 发 展 的 实 际 需 要 及 具 体 条 件为 导 向 。 只 有 对 合 适 的 产 品 采 用 与 之相 适 应 的 自 动 化 方 式 进 行 生 产 , 才 能 收 到 良

9、好 的 技 术 经济 效 益 和 社 会 经 济 效 益 。 我 国 发 展 机 械自 动 化 技 术 , 应 结 合 实 际 , 注 重实 用 , 即 对 国 民 经 济 产 生 实 际效 益。那 种 盲 目 搞 自 动 化 、自动 线的 做法 , 全 年 生 产 任 务 只 需 12 个 月 就 完 成 的 低 负 荷率 生产 也要 搞的 倾向 应当 纠 正 , 对 国 民 经 济 不 产 生显 著 促 进 、 效 率 低 下 的 要 缓 搞 。 我 们 要的 是 效 益 , 而 不 单 纯 的是 速度 。 1.2 低成本机械自动化技术 发 展 投 资 少 、 见效 快 的 低 成 本 自

10、 动 化 技 术 。 发 展低 成 本 自 动 化 技 术 , 潜 力 大 , 前 景 广 , 投 资省 , 见 效 快 , 提 高 自 动 化程 度 , 可 以 收 到 事 半 功 倍 的 经 济 效 果 , 适合 我 国 现阶 段 的 发 展 需要 和 国 情 。 20 世 纪90 年 代 美 国 麻 省 理 工 学 院 提 出 的 精 节 生 产LP ( Lean Production) 模 式 , 就 是 以 最 小 的 投 入 , 取 得 最 大 的 产 出 的 具 体 表 4 现 。 借 鉴 国 外 发 展 机 械 制造 业 低 成 本 自 动 化 技 术 的 经 验 是 有 益的

11、 。 我 国 机 械 制 造 业 各 企 业 有大 量 的 通 用 设 备 , 在 发 展 现 代机 械 自 动 化 技 术 时 , 应 以 原 有 的 设 备为 主 , 合 理 调 整 机 床 布 局 , 添加 少 量 的 数 控 设 备 , 引 入 CAD/CAM 技 术 , 充 分 发 挥 计算 机自 动化 管理 的优 势和 人 的 创 造 性 , 共 同 构 成 一个 以 人 为 中 心 , 以 信 息 自 动 化为 先 导 、 树 立 自 主 的 单 元 化 生 产 系 统 , 为我 国 机 械制 造 业 自 动 化技 术 发 展 应 用 提 供 了 一 条 投 资 少 、 见 效快

12、 、 效 益 高 、 符 合 我 国 国 情 的 机 械 自动 化 技 术 发 展 应 用 新 途 径 。 通用 机 的 局 部 自 动 化 改 装 有 重 要 意 义 。近 期 内 我 国 对 成 本 低 、维 修方 便 的 通 用 机 的 需 要 量 还 是 不 会 急 剧下 降的 , 因 为 有 广 大 的 乡 镇 企 业 市场 , 有 小 工 厂、 试 验 室 、 大型 企 业 的 工 具 车 间 等 。 1.3 现代机械自动化技术 结 合 中 国 国 情 , 发 展 现 代 机 械 自 动 化 技 术 。实 现 机 械 自 动化 是 一 个 由 低 级 到 高 级 、 由 简单 到

13、复 杂 、 由 不 完 善 到 完 善 的 发 展 过程 。 当 机 械 的 操 作 采 用 自 动 控 制 器 后 , 生 产 方 式 才 从 机 械 化 逐步 过 渡 到 机 械 控 制 ( 传 统 ) 自 动化 、数 字 控 制 自 动 化 、计 算 机 控 制 自 动 化 。 只 有 建 立 了 自 动 化 工 厂 后 , 生 产 过 程 才 能 全 盘 自 动 化 , 才 能 使 生 产 率 全 面 提 高 , 达 到 自动 化的 高级 理想 阶段 。 中国 实现 机械 自动 化技 术 应 是 一 个 长 期 的 过 程 , 不 可 能 一 蹴 而就 。 当 前 , 中 国机 械 制

14、 造 业 同 世 界 先 进 水 准 也 存在 阶段 性差距 。在 我国 这种 国情 下, 普 遍 发 展 应 用 计 算 机 集 成制 造 系 统 的 “ 全 盘 自 动 化 ” 或 “高 度 自 动 化 ” , 并 不 具 备 必 要 的 基 础 技 术 、经 验 和 投 资 能 力 。 因 此 , 要 不要 普 遍 发 展 全 盘 自 动 化 或 高 度 自动 化 CIMS 技 术 , 一定 要慎 重行 事。 而 且全 盘 自 动 化 或 高 度 自 动 化 的 CIMS 技 术 也 并 非 我 国 机 械 制 造 业 的 当 务 之 急 , 只 能 列 为 机 械 制 造 自 动 化技

15、 术 的 主 要 发 展 方 向 。 应 该 发 展 工 艺成 熟 的 大 批 量 生 产 的 自 动 化 技术 。 我 国 现 阶 段 , 在 产 品 数 量较 大 的 同 类 产 品 连 续 流 水 作 业 的 切 削加 工 生 产 中 , 自 动 化 设 备 仍 然是 半 自 动 机 床 、 自 动 机 床 、 组 合 机 床及 其 组 成 的 自 动 线 、 回 转 体 零 件 加 工自 动 线 等 。 而 在 大 批 量 的 铸 造、 锻 造 、 冲 压 、 焊 接 、 热 处 理 和 装 配等 生 产 中 , 采 用 刚 性 自 动 化 ( 自 动 单 机 和 自动 线 ) 则 是

16、 合 理可 行 的 , 能 取 得 较 好 的 经 济 效 益 ; 对 于 品 种 稍 多 的成 批 生 产 , 应 采用 由 快 速 重 5 新 调 整 的 设 备 组 成 成 组 工段 或 流 水 线 、 可 更 换 主 轴 箱 组 合 机 床自 动 线 、 短 自 动 线 和 复 合 制 造单 元 , 实 现 成 组 自 动 化 ; 而 单件 小 批 量 生 产 , 应 从 推广 成 组 技 术 入手 , 适 当 发 展 采 用 数 控 机 应 酬或 加 工 中 心 , 有 针 对 性 地 建 立 一 些揉 性制 造单 元 FMC( Flexible Manu- facturing Ce

17、ll) , 可 取得 较 好 的 经 济 效 果 。 我 国 作 为 一 个 发展 中 国 家 , 考 虑 一 切 生 产 技 术 问 题 时 的 前 提必 须 是 适 用 。 我 国 消 化吸 收国 外柔 性制 造系 统 ( Pseudo- FMS) , 是 要 确 保 必 要 的 生 产 柔 性 的 前 提 下 , 优 化 人 机 界 面 , 不 过 分 追 求自 动 化 , 尽 可 能 建 立 较 为 完 善 的 信 息 系 统 , 充 分 发 展 计 算 机 管 理 的 效 益 。 系 统 中 先 进 的 自 动 化装 备 和 普 通 设 备 并 存 , 系 统 的某 些 环 节 允

18、许 人 工 干 预 。 这 是 一 个 典型 的 结 合 国 情 、 实 施 适 用 先 进方 针 的 自 动 化 技 术 解 决 方 案 。 我 国 目前 在 消 化 呼 吸 、 融 会 贯 通 国 际 上 有 用的 自 动 化 技 术 理 论 的 基 础 上 , 要 努 力 做 到 从我 国 机 械 制 造业 的 实 际 情 况 出 发 , 发 展 创 新 , 形 成 有 国 情 特 征 的 发 展 自 动 化 技 术 理 论 和 学 说 , 进 行 围 绕 计算 机 技 术 的 柔性 自 动 化 技 术 的 开 发 研究 , 以适 用 为 前 提 , 急 需 什 么 就 解 决 什 么,

19、 取得 实践 经验 再推广 应用 。 1.4 配套发展机械自动化技术 抓 好 基 础 , 注 重配 套 发 展 机 械自 动 化 技 术 。发 展 应 用 机 械自 动 化 技 术 , 要 扎 扎 实 实 地 抓好 自 动 化 技 术 应 用 项 目 的 基 础 工 作 和 从实 际 出 发 的 推 广 应 用 工 作 , 既 要 发 展 主 机 , 也 要 配 套 发 展自 动 化 元 件 及 控 制 系 统 。 可 编 程 控 制器 、 微 处 理 机 、 各 种 传 感 器 、 新 型 刀具 、 控 制 系 统 及 系 统 软 件 、 电子 计 算 机 等 将 是 今 后 机 械 自 动

20、 化 的 主要 技 术 基 础 。 研 究 生 产 大 量 性能 优 良 、 自 动 化 水 准 高 的 机 电 产 品 是发 展 应 用 机 械 自 动 化 技 术 的 关键 。 自 动 化 生 产 时 , 在 系 统 的结 构 、 质 量 ( 重 量 ) 、体 积 、刚 性和 耐性 等方 面对 现 代 机 械 自动 化技 术有 着重 要 的 影 响 , 机 械 技 术 应 利用 其 它 高 新 技 术 来 更 新 , 实 现与 适 应 现 代 机 械 自 动 化 技 术 的 发 展 ; 自 动 化 生 产 时 , 机 械 制 造 系 统 的 自 动 控 制 、 自 动 检 测 、 伺 服

21、系 统的 操 作 等 都 少 不 了 要 应 用 微 电 子 技 术和 自 动 控 制 理 论 ; 自 动 化 生 产 时 , 信 息 的 交换 与 处 理 、 存取 、 运 算 、 判 断 和 决 策 等 都 少 不 了要 应用 计算 机与 信息处 理技 术。 总 之 , 我 国 机 械 制 造 业 发展 应 用 自 动 化 技 术 , 不 但 要 起点 高 , 瞄 准 6 世 界 先 进 水 准 , 而 且 必 须 包 括 各 种 灵 活的 低 成 本 、 见效 快 的 自 动化 技 术 , 坚 持 提 高 与 普 及 相结 合 的 方 针 , 我 国 的 机 械 自 动化 技 术 发 应

22、 应 用 才 能 健 康 地 走 上高 速度 、高 质量 和高 效 益 之 路。 2 机械制造技术的特点 做 好 基 础 自 动 化得 工 作 仍 是 我 国 制 造 企 业 一 项 紧迫 而 艰 巨 的 任 务 。 但 加 工 中 心 无 论 是 数量 还 是 利 用 率 都 很 低 ， 可 编 程 控 制 器的 使 用 并 不 普 及 ， 工 业 机 器 人的 应 用 还 很 有 限 。 因 此 ， 我 们要 立 足 于 我 国 的 实 际 情 况 ， 在 看 到 国际 上 制 造 业 发 展 趋 势 的 同 时 扎 扎 实 实地 做 好 基 础 工 作 。 2.1 机械制造技术是一个系统

23、工程 先 进 制 造 技 术 特别 强 调 计 算 机 技 术 、 信 息 技 术 、传 感 技 术 、 自 动 化 技 术 、 新 材 料 技 术 和现 代 系 统 管 理 技 术 在 产 品 设 计 、 制 造和 生 产 组 织 管 理 、 销 售 及 售 后服 务 等 方 面 的 应 用 。 它 要 不 断 吸 收 各种 高 新 技 术 成 果 与 传 统 制 造 技术 相 结 合 ， 使 制 造 技 术 成 为 能 驾 驭 生产 过 程 的 物 质 流 、 能 量 流和 信息 流的 系统 工程 。 2.2 机械制造技术是一个综合性技术 先 进 制 造 技 术 应用 的 目 标 是 为

24、了 提 高 企 业 竞 争 和促 进 国 家 经 济 和 综 合 实 力 的 增 长 。 因 此， 它 应 不 限 于 制 造 过 程 本 身 ， 它 涉 及产 品 从 市 场 调 研 、 产 品 开 发 及工 艺 设 计 、 生 产 准 备 、 加 工 制 造 、 售后 服 务 等 产 品 寿 命 周 期 的 所 有内 容 ， 并 将 它 们 结 合 成 一 个 有 机 的 整体 。 以 便 提 高 制 造 业 的 综合 经济 效益 和社 会效 益 。 2.3 机械制造技术是市场竞争要素的统一体 市 场 竞 争 的 核 心是 如 何 提 高 生 产 率 。 随 着 市 场 全球 化 的 进

25、一 步 发 展 ，20 世纪 80 年代 以后 ，制 造 业 要 赢 得 市 场 竞 争 的 主 要 矛盾 已经 从 提 高 劳 动 生 产 率 转 变 为以 时 间 为 核 心 的 时 间 、 成 本 和 质 量 的三 要 素 的 矛 盾 。 先 进 制 造 技 术把 三个 矛 盾 有机 结 合 起 来 ，使 三 者 达 到 了 统 一 。 7 2.4 机械制造技术是一个世界性技术 20 世 纪 80 年 代 以 来 ， 随着 全球 市 场 的 形 成 ， 发 达 国 家 通 过 金 融 、 经 济 、 科 技 手 段 争 夺 市 场， 倾 销 产 品 ， 输 出 资 本 ， 使 得 市 场

26、 竞争 变 得 越 来 越 激 烈 ， 为 适 应 这种 激 烈 的 市 场 竞 争 ， 一 个 国 家 的 先 进制 造 技 术 应 具 有 世 界 先 进 水 平， 应 能 支 持 该 国 制 造 业 在 全 球 市 场 的竞 争 力 。同 时 ，机 械 制 造 技术 是面 向 21 世 纪 的 技 术 ，应 与 现代 高新 技术 相 结 合 ， 应 有 明 确 范畴 的新 的技 术领 域。 3 机械自动化在我国的特点及作用 机 械 自动 化, 主 要指 在 机 械 制 造业 中应 用 自 动 化 技 术 , 实 现 加 工 对 象 的 连 续 自 动 生 产 , 实 现 优 化 有 效的

27、 自 动 生 产 过程 , 加 快 生 产 投 入 物 的 加 工 变 换 和 流 动速 度 。 机 械 自 动 化 技 术 的 应 用 与 发 展 , 是 机 械 制 造 业 技 术 改 造、技 术 进 步 的 主 要 手 段 和 技 术 发 展 的 主要 方向 。 机 械 自 动 化 的 技术 水 准 , 不 仅 影 响 整 个 机 械 制 造 业 的 发 展 , 而 且 对 国 民 经 济 各 部 门 的 技术 进 步 有 很 大 的 直 接 影 响 。 如 何 发 展我 国 的 机 械 自 动 化 技 术 , 应 实 事 求 是 , 一 切 从 我 国 的 体 国 情出 发 , 做 好

28、 各 项 基 础 工 作 , 走 中国 的机 械自 动化 技术 发 展 之 路 。 3.1 机械自动化的特点 机 械 自 动 化 的 特 点 很多 : 第 一 , 机 械自 动化 是 面 向21 世纪 的技 术, 是 具 有 明 确 的范 畴 的 新 的 技术 领 域 ; 第二 , 机 械自 动 化 技 术是 面 向 工 业 应 用 的 技 术 , 可 以 提 高 制 造 业 的 综 合 经 济 效 益 和 社 会 效 益 ; 第 三 , 机 械 自 动 化 技 术 是 面 向 全 球 竞 争 的 技 术 , 同 时 是 驾 驭 生 产 过 程 的 系 统 工 程 , 是 市 场 竞 争 核

29、心 时 间 、 质 量 和 成 本 三 要 素 的 统 一 。 3.2 机械自动化的作用 在 工 业 生 产 中 , 机 械 自 动 化 的 作 用 很 大 : 第 一 , 机 械 自 动 化 的 应 用 , 可 以 提 高 生 产 过 程 的 安 全 性 ; 第 二 , 机 械 自 动 化 可 以 提 高 生 产 效 率 ; 第三 , 机械 自 动 化 可 以提 高 产 品 的 质 量 ; 第 四 , 机 械 自 动化 可 以 减 少 , 生 产 过 程 的 原 材 料 和 能 源 损 耗 。 很 多 方 面 机 械 自 动 化 的 特 点 与 作 用 相 辅 相 成 , 在 工 业 中 起

30、 到 很 8 大 的 作 用 , 并 且 我 国 处 于 机 械 自 动 化 的 初 期 , 需 要 循 序 渐 进 , 不 断 努 力 , 创 造 条 件 , 向 自 动化 的高 级理 想阶 段迈 进 。 4 机械自动化的产生 机 械 自动 化技 术 从上 个 世 纪20 年 代首 先 在 机 械 制 造 冷加 工大 批 量 生 产 过 程 中 开 始发 展应 用，上 世 纪 60 年 代后 为适 应市 场 的 需 求 和 变 化 ， 为 增 强 机 械 制 造业 对 市 场 灵 活 快 速 反 应 的 能 力 ， 开 始建 立 可 变 性 自 动 化 生 产 系 统 ，即 围 绕 计 算

31、机 技 术 的 柔 性 自 动 化 。 它是 在 制 造 系 统 不 变 或 变 化 较 小的 情 况 下 ， 机 器 设 备 或 生 产 管 理 过 程通 过 自 动 检 测 、信 息 处理 、分 析判 断自 动地 实 现 预 期 的 操 作 或 某 种 过 程 ， 并 能 够 自 动 地 从 制 造 一 种 零 件 转 换 到 制造 另 一 种 不 同的 零 件 。 社 会 实 践 证 明 ， 这 种 定 义 下 的制 造 系 统 自 动 化 与 当 代 大 多 数 企 业 的实 际 不 相 容 。 目 前 ， 世 界 各 国的 机 械 自 动 化 水 准 除 少 数 工 业 发 达 国家

32、 的 某 些 生 产 部 门 外 ，大 多 数 还 处 于 操 作 阶 段 的 自 动 化 。我 国 也 不 例外 ， 需 要 循 序 渐 进 ， 不 断 努 力， 创 造 条 件 ， 向 自 动 化 的 高 级 理 想 阶段 迈 进 。 5 机械自动化的现状 机 械 自 动 化 技 术从 上世 纪 20 年 代 开 始 发 展 应 用 以来 , 在 各 行 各 业 都 得 到 了 迅 速 发 展 和 广 泛 的 应 用 , 特 别 是 近 年 来 计 算 机 的 高 度 集 成 化 , 开 始 采 用 计 算 机 集 成 制造 系 统 , 大 大 加 快 了 机 械自 动 化 的发 展 ,

33、但 我 国 让 处 于 初 级 操作 阶段 的自 动化 。 近 年 来, 我 国 的制 造 业 不 断采 用 先 进 制 造技 术 , 但 与 工业 发 达 国 家 相 比 , 仍 然 存 在 一 个 阶 段 性 的 整 体 上 的 差 距 。 5.1 管理方面 工 业 发 达 国 家 广 泛 采用 计算 机管 理, 重视 组织 和管 理体 制 、生 产 模 式 的 更 新 发 展, 推 出 了 准时 生 产 (JIT)、 敏 捷 制 造 (AM) 、 精 益 生 产 (LP) 、 并 行 工 程 (CE) 等 新 的 管 理 思 想 和技 术 。 我 国 只 有 少数 大 型 企 业 拒 不

34、 采 用 了 计 算 机辅 助管 理, 多数 小型 企业 仍处 于经 验管 理阶 段。 9 5.2 设计方面 工 业 发 达 国 家 不断 更 新 设 计 数 据 和 准 则 , 采 用 新 的 设 计方 法 , 广 泛 采 用 计 算 机 辅助 设 计 技 术 (CAD), 大 型企 业 开 始 无 图 纸的 设 计 和 生 产 。 我 国 采 用 CAD技术 的比 例比 较低 。 5.3 制造工艺方面 工 业 发 达 国 家 较 广 泛 的 采用 高 精 密 加 工 、 精 细 加 工 、 微 细 加 工、 微 型 机 械 和 微 米 、 纳 米 技 术、 激 光 加 工 技 术 、 电

35、磁 加 工 技 术 、 超塑 加 工 技 术 以 及 复 合 加 工技 术等 新型 加工 方法 。我 国 普 及 率 不 高, 尚 在 开 发 、 掌 握 之 中 。 5.4 自动化技术方面 工 业 发 达 国 家 普 遍 采 用 数 控 机 床 、 加 工 中 心 及 柔 性 制 造 单 元 (FMC) 、柔 性 制 造 系 统 (FMS) 、计 算 机 集 成 制 造 系 统 (CIMS),实 现 了 柔 性 自 动 化 、 只 是 智 能 化 、集 成 化 。 我 国 尚 处 在 单 机 自 动 化 、 刚性 自 动 化 阶 段 , 柔 性 制 造 单 元 和 系 统 仅 在 少 数 企

36、业 可见 。 6 机械自动化的发展历程 机 械 自动 化技 术 从本 世 纪20 年代 首先 在 机 械 制 造 冷 加工 大批 量 生 产 过 程 中 开 始 发展 应用 ，60 年 代 后 为适 应市 场的 需求 和变 化， 为 增 强 机 械 制 造 业 对 市 场灵 活 快 速 反 应 的 能 力 ， 开 始 建 立 可 变性 自 动 化 生 产 系 统 ， 即 围 绕 计算 机 技 术 的 柔 性 自 动 化 。 它 是 在 制 造系 统 不 变 或 变 化 较 小 的 情况 下，机 器 设 备 或 生 产 管 理 过 程 通 过 自动 检测 、 信 息 处 理 、 分 析 判 断

37、自 动地 实 现 预 期 的 操 作 或 某 种 过 程 ， 并 能够 自 动 地 从 制 造 一 种 零 件转 换到 制造 另一 种不 同 的 零 件。 70 80年 代 国 际 上 出 现 了 开 始 采 用 计 算 机 集 成 制 造 系 统 CIMS(Computer Integrated Manufacturing） ，柔 性自 动化 生产 模式 也 有 这 种 情 况 。 初 期 以 信息 集 成 为 重 点 ， 以 较 高 的 自 动 化 程 度为 特 征 ， 但 在 实 现 过 程 中 遇 到了 困 难 。 鉴 于 实 现 计 算 机 集 成 制 造 系统 的 全 盘 自 动

38、化 所 需 的 巨额 投入（ 一 个 全 盘 自 动 化 工 厂 耗 资 数 百亿 美元 ， 柔 性 制 造 系 统 一 般 价格 为 600 2500 万 美元 ） ，所 承担 的巨 大风 险， 10 加 之 技 术 上 的 难 度 与 可 靠性 等 问 题 ， 世 界 工 业 发 达 国 家 已 开 始 “ 碰 壁 转 产 ” ， 转 而注 重 信 息 集 成 的 效果 ， 追 求 低 成 本 自 动化LCA(Low Cost Automation） 的 企 业 组 织 结 构 和 运 行方 式。 目 前 ， 世 界 各 国 的 机械 自 动 化 水 准 除 少 数 工 业 发 达 国 家

39、 的 某些 生 产 部 门 外 ， 大 多 数 还 处于 操 作 阶 段 的 自 动 化 。 我 国 也 不 例 外， 需 要 循 序 渐 进 ，不 断 努力 ，创 造 条件 ，向 自 动 化 的 高 级 理 想 阶 段 迈 进 。 实 现 我 国 机 械 自 动 化 技 术是 一 个 长 期 的 过 程 ， 不 可 能 一 蹴 而 就。 我 国 机 械 制 造 业 目 前 有 . 万 个 企 业 ，发 展 很不 平衡 ，有 大量 落后 于 现 代 水 准 的 产 业 ， 大 部分 企 业 还 比 较 落 后 ， 手 工 劳 动 占 有 相当 的 比 重 ， 我 国 能 独 立 开 发 现代

40、机 械 自 动 化 技 术 的 企 业 可 以 说 没 有； 我 国 机 械 制 造 业 企 业 中 自 动化 装 备 少 、 水 准 低 ， 不 仅 在 数 量 上 同世 界 先 进 国 家 有 较 大 差 距 ， 而且 在 品 种 上 、 质 量 上 、 使 用 上， 同 世 界 先 进 水 准 也 存 在 阶 段 性差 距。 7 机械自动化的发展趋势和方向 7.1 机械自动化的发展趋势-农业自动化 近 些 年 来 , 国 外 农 业自 动化 飞速 发展 , 农业 机械 设计 向高 速、宽 幅 、 大 功 率 、 舒 适 的 方 向 发 展。 自 动 化 控 制 技 术 在 农 业 机 械

41、 上 的 应用 已 相 当 普 及 , 一 些 著 名 厂 商把 自 动 控 制 、 信 息 处 理 、 全 球 定 位 系 统和 激 光 、 遥 感 等 现 代 尖 端 技术 、 装 备 应 用 于 农 业 机 械 上 。 由 于 历史 、 观 念 和 技 术 等 方 面 的 原 因 , 我国 传 统 农业 机 械 与 发 达国 家 相 比 有 很 大 差 距 , 已 远 远 不 能 适 应农 业 的 科 技 进 步 。 近 些 年 来 , 自 动 化 的 研 究 逐 渐 被 人 们 所 认 识, 自动 控制 在农 业 上的 应用 越来 越受 到重 视。 7.2 我国机械制造技术的发展方向

42、先 进 制 造 技 术 是 制 造 技 术 的 最 新 发 展 阶 段 ， 是 由 传 统 的 制 造 技 术 发 展 起 来 的 ， 既 保 持 了过 去 制 造 技 术 中 的 有 效 要 素 ， 又 要 不断 吸 收 各 种 高 新 技 术 成 果，并 渗 透 到 产 品 生 产 的 所 有 领 域 及 其 全部 过程 。 20世 纪 80 年 代 ，随着 扫描 显微 镜的 发 明 和 使 用 ，人 类认 识 世界 和 改 造 世 界 的 能 力 进 入 纳米 尺 度 ， 纳 米 技 术 是 指 实 现 纳 米 级 精度 ， 是 一 种 在 纳 米 尺 度 上 研 究原 子 和 分 子

43、结 构 ， 物 质 特 性 及 相 互 作用 与 11 运 动 ， 并 运 用 这 种 技 术 为人 类 服 务 的 高 新 技 术 ， 纳 米 技 术 对 制造 业 产 生 了 很 大 的 影 响 ， 其 应用 范 围 将 非 常 广 泛 ， 包 括 纳 米材 料 技 术 、 纳 米 加 工 技 术 、 纳 米装 配技 术和 纳米 测量 技 术 等 , 超 精 密 加 工 的 加 工 精度 在 2000 年 已 达 到 纳 米 级， 在 21 世 纪 初 开 发 的 分 子 束 生 长 技 术 、离 子 注 入 技 术 和 材 料 合 成 、 扫 描 隧 道工 程 （ STE） 可 使 加

44、工 精 度 达 到 0.0003 0.0001 m ， 现在 精密 工程 正向 其 终 极 目 标 原 子 级 精 度 的 加 工 逼 近， 也 就 是 说 ，可 以 做 到 移动 原 子 级 别 的 加 工 。 现 代 机 械 制 造 技 术 的 发 展 主 要 表 现 在 两 个 方 向 上 ： 一 是 精 密 工 程 技 术 ， 以 超 精 密 加 工 的前 沿 部 分 、 微 细 加 工 、 纳 米 技 术 为 代表 ， 将 进 入 微 型 机 械 电 子 技 术和 微 型 机 器 人 得 时 代 ； 二 是 机 械 制 造 的 高 度 自 动 化 ， 以 CIMS 和 敏 捷 制 造

45、 等的 进一 步发 展为 代表 。 (1) 精 密 成 形 技 术 成 形 制 造 技 术 包 括 铸 造 、 焊 接 、 塑 性 加 工 等。 精 密 成 形 技 术 包 括 ： 精 密铸 造 （ 湿 膜 精 密 成 形 铸 造 、 刚 型 精 密成 形 铸 造 、 高 精度 造 芯 ） 、 精 密 锻 压（ 冷 湿 精 密 成形 、 精 密 冲 裁 ） 、精 密 热 塑 性 成 形 、 精 密 焊接 与切 割等 。 (2) 无 形 切 削 加 工 无 切 削 液 加 工 的 主 要 应 用 领 域 是 机 械 加 工 行 业 ， 无 切 削 液 加 工 简 化 了工 艺 、 减 少 了 成

46、 本 并 消 除 了 冷 却 液 带来 的 一 系 列 问 题 ， 如 废 液排 放和 回收 等等 。 （ 3）快 速 成 形 技 术 快 速原 型零 件制 造技 术（ RPM ） ，其 设计 突 破 了 传 统 加 工 技 术 所 采 用 的材 料 去 除 的 原 则 ， 而 采 用 添 加、 累 积 的 原 理 。其 代 表性 技术 有 分层 实体 制造（ LOM ） ，熔 化 沉 积 制 造 （ FDM ）等 等 。 由 于 以 上 工 艺 和技 术 不 仅 减 少 了 原 材 料 和 能 源 的耗 用 量 或 缩 短 了 开 发 周 期 、 减 少 了 成 本， 而 且 有 些 工 艺

47、 的 改 进 对 环 境 起 到 保护 作 用 ， 因 此 被 称 为 绿 色 制 造工 艺 。 绿 色 制 造 是 人 类 社 会 可 持 续 发展 在 制 造 业 中 的 体 现 。 这 一 切除 了 工 艺 革 新 外 ， 还 必 须 依 靠 信 息 技术 ， 通 过 计 算 机 的 模 拟 、仿 真， 才能 实现 。 综 上 所 述 , 我 国 要 搞 好 机 械 自 动 化 , 不 但 要 起 点 高 , 瞄 准 世 界 先 进 水 准 , 而 且 必 须 包括 各 种 灵 活的 提 成 本 、 见效 快 的 技 术 , 坚 持 提 高 与 普 及 相 结合 的 方 针 , 同 时

48、从 我 国 具体 的 基 本 国 情 出 发 , 使我 国 的 机 械 自 动 化 技 术 发 挥 应 有 的才 能 健 康 地 走 上 高 速 度 、 高 质 量 和 高效 益 12 之 路 。 13 结论 通 过 对 我 国 目 前制 造 业 的 发 展状 况 和 发 展 趋 势 的 了解 。 在 新 的 世 纪 里 , 科 学 技 术 必 将 以 更 快 的 速 度 发 展 ，更 快 更 紧 密 得 融 合到 各个 领 域 中 , 而 这 一 切 都将 大 大 拓 宽机 械 制 造 业 的发 展 方 向 。它 的 发 展 趋 势 可 以 归 结 为 “ 四个 化” ：柔 性 化、灵 捷

49、化 、智 能 化、信 息 化 . 即 使 工 艺 装 备 与 工 艺 路 线 能适 用 于 生 产 各 种 产 品 的 需 要 ， 能 适 用于 迅 速 更 换 工 艺、 更 换 产 品 的需 要 , 使 其与 环 境 协 调 的 柔 性 , 使生 产 推 向 市 场 的 时 间 最 短 且 使 得 企 业 生 产 制 造 灵 活 多 变 的 灵 捷 化 , 还 有 使 制 造 过 程 物 耗 , 人 耗 大 大 降 低 , 高 自 动 化 生 产 , 追 求 人 的 智 能 于 机 器 只 能 高 度 结 合 的 智 能 化 以 及主 要 使 信 息 借 助 于 物 质 和 能 量 的 力 量生 产 出 价 值 的 信 息 化 。 当 然 机 械 制 造 业 的 四个 发 展 趋 势 不是 单 独 的 ， 它 们 是 有 机 的 结 合 在 一 起 的， 是 相 互 依 赖 ， 相 互 促 进 的 。 同 时 由于 科 学 技 术 的 不 断 进 步 ， 也 将会 使 它 出 现 新 的 发 展 方 向 。 前 面 我 们看 到 的 是 机 械 制 造 行 业 其 自 身线 上 的 发 展 。 然 而 ， 作 为 社 会 发 展 的一 个 部 分 ， 它 也 将 和 其 它的 行业 更广 泛的 结合 。 21 世 纪机 械制 造业 的