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1、目录目录0前言2机械制造技术的发展11.1 我国机械制造行业发展现状12. 如何发展机械制造自动化技术02.1 .1实用机械自动化技术02.1.2 低成本机械自动化技术02.1.3 现代机械自动化技术12.1.4配套发展机械自动化技术23 机械制造技术的特点.33.1 机械制造技术是一个系统工程33.2 机械制造技术是一个综合性技术33.3 机械制造技术是市场竞争要素的统一体43.4 机械制造技术是一个世界性技术44 机械制造化在我国的特点及应用.44.1 机械自动化的特点54.2 机械自动化的作用55 机械自动化的产生56.1 管理方面66.2 设计方面66.3 制造工艺方面66.4 自动化
2、技术方面77 机械自动化的发展历程.78 机械自动化的发展趋势和方向88.1机械自动化的发展趋势-农业自动化88.2 我国机械制造技术的发展方向89 机械自动化系统在化工生产中的应用119.1 锅炉汽包水位控制方面的研究119.1.1单冲量控制系统129.1.2双冲量控制系统139.1.3三冲量控制系统159.2 冷却器控制方案的研究179.2.1 控制冷却剂的流量189.2.2 控制气氨排量1910 机械自动化系统的优点与效益2110.1生产能力和工作质量提高2110.2使用安全性和可靠性提高2210.3调整和维修方便，使用性能改善2210.4具有复合功能，适用面广2310.5改善劳动条件，
3、有利于自动化生产23 10.6 节约能源.减少耗材.2411 机械设计制造及其自动化的发展方向2411.1机电一体化2511.2智能化2511.3模块化2511.4网络化2611.5微型化2611.6绿色化2711.7人格化27参考文献28 前言专业培养目标：培养掌握现代化机械制造及自动化基础理论知识，从事现代机械加工设备的设计制造、控制与技术管理的高级技术应用性专门人才。 专业核心能力：机械的设计与制造、自动化机械设备的安装与调试、生产技术与管理。 专业核心课程与主要实践环节：机械制图、工程力学、机械设计基础、电工与电子技术、液压与气动、机械制造设备、数控技术、自动化控制系统、现代控制工程、
4、机加工实习、现代机械制造技术综合实训、专业课程的课程设计、毕业实习（设计）等，以及各校的主要特色课程和实践环节。 可设置的专业方向：机电一体化、机械电子技术。 就业面向：工业企业机械设备的安装、调试、维护与管理，机电设备的技术销售与制造等工作。 其他：本专业可获取劳动部组合机床操作工中级职业技术证书、劳动部加工中心操作工中级职业技术证书。 从行业发展看，数控机床、工程机械、发电设备、印刷机械等专业的前景都值得看好。 需要说明的是，机械类专业的名称、内涵过去和今天有所不同，现在经调整、合并，机械类专业有“机械设计制造及其自动化”“材料成型及控制工程”“工业设计”“过程装备与控制工程”“机械工程及
5、自动化”“车辆工程”“机械电子工程”“汽车服务工程”“制造自动化与测控工程”“微机电系统工程”“制造工程”等专业。 附加参考：在国家人事部发布的“高校毕业生专业需求排行榜”上，机械设计与制造类专业排名第一。社会需求旺盛，说明该专业领域目前在快速发展，需要大量专业人才。这与中国当前国内经济的发展轨迹是吻合的。 机械类专业是一个是实实在在的专业，大到万吨巨轮，小到移动电话，高精到 航天飞机，普通到曲别针的制造，都离不开该类人才。而且，机械类专业还具有通用性的优势：学建筑机械的去搞医疗器械能适应，学石油机械的去造飞机也没问题。另外，并非只有机械行业才需要机械专业人才，任何行业，无论是生产型企业还是研
6、发性单位，只要使用设备、生产线，就要给机械专业人才用武之地，如制药、乳品、食品、橡胶等行业都需要他们来安装和维护生产设备。只要整个社会经济正常发展，该专业毕业生就不乏就业岗位，他们既可以成长为工程师，也能胜任管理岗位。 可是，从“高考专业报名热度排行表”上看，考生对该专业的选择并不踊跃。究其原因，可能是因为：前些年大中型国企不景气的影响仍然存在，人们不愿意到生产或研发型企业工作。另外，媒体和社会总是热衷于宣传知名企业家、管理者，而优秀的工程师只能做幕后英雄，难以成为引导青少年人生走向的偶像。还有，就是机械工程师要下车间，给人一种“蓝领”的错觉。 在今后10年内，社会对机械行业毕业生总体需求较大
7、，其中机电一体化专业人才最为紧缺。目前不少企业的生产设备逐步更新换代，掌握机电一体化技术、懂得数控设备的操作与维护的机械专业人才将大受欢迎。不过目前我国高校的一些机械类专业教学内容陈旧，不能适应培养高水平的机电一体化专业人才的需要，这是一个亟待解决的问题。 此外机械设计制造与加工专业人才近年供需比也较高。因为这些专业将来的工作条件相对艰苦，需要从事车、钳、铣、刨等工作，所以报读这些专业的人不多，因而相关岗位上的人才缺口比较大。现在在不少地方的人才市场上，高级机械技术工人的待遇已直逼高学历人士。另外工业工程和工业设计专业也有望成为热门专业，因为我国的工业设计人才相对缺乏，我们20年来所培养的工业
8、设计专业毕业生仅3万人左右，只相当于目前韩国该专业在校生的数量。不过工业设计专业在当前的就业情形并不好，供大于求，这是因为工业设计的重要性还不能为人、为企业所了解、所看重.摘要机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求愈加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。本文分析了目前我国机械制造行业的发展现状以及未来发展趋势对策。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
9、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,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
10、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展历程中出现的一些经验。关键词制造行业；发展现状；发展趋势；机械自动化;发展；技术机械制造技术的发展1.1 我国机械制造行业发展现状机械制造业是一个国家最基础的行业，也决定了一个国家制造业的整体水平，起步早，但发展又最令人担忧，比如现在中国的汽车工业相比机械制造业来说无论是产品质量还是生产效率都要高得多，当然这也是因为机械行业的特性起了决定性的因素。面对越来越激烈的国际市场竞争，我国机械制造业面临着严
11、峻的挑战。我们在技术上已经落后，加上资金不足，资源短缺，以及管理体制和周围环境还存在许多问题，需要改进和完善，这些都给我们迅速赶超世界先进水平带来极大的困难。随着我国改革的不断深入，对外开放的不断扩大，为我国机械制造业的振兴和发展提供了前所未有的良好条件。当今，制造业的世界格局已经和正在发生重大的变化，欧、亚、美三分天下的局面已经形成，世界经济重心开始向亚洲转移已出现征兆，制造业的产品结构、生产模式也在迅速变革之中。所有这些又给我们带来了难得的机遇。挑战与机遇并存，我们应该正视现实，面对挑战，抓住机遇，深化改革，以振兴和发展中国的机械制造业为己任，励精图治，奋发图强，以使我国的机械制造业在不太
12、长的时间内赶上世界先进水平。1.2 世界机械制造业发展出现的特点21世纪，世界机械工业进入前所未有的高速发展阶段，对比其他行业，机械工业的发展呈现出以下这些主要特点：（1）经济规模化。全球化的规模生产已经成为各大跨国公司发展的主流。在不断联合重组，扩张竞争实力的同时，各大企业也纷纷加强对其主干业务的投资与研发，不断提高系统成套能力和个性化，多样化市场适应能力。（2）地位基础化。发达国家重视装备制造业的发展，不仅在本国工业中所占比重、积累、就业、贡献均占前列，更在于装备制造业为新技术、新产品的开发和生产提供重要的物质基础，是现代化经济不可缺少的战略性产业，即使是迈进“信息化社会”的工业化国家，也
13、无不高度重视机械制造业的发展。（3）机械制造业跨国并购加剧。现代并购不再一味地强调对抗竞争，强强联合成立企业获得竞争优势的主要手段，这是机械制造业全球化过程中大公司谋求生存发展的一大特点。而且趋饱和的市场，日渐激烈的市场竞争，投资建厂的风险增大，也使得更多企业开始采用联合并购的手段。在建厂的前提下，优化企业产品结构，以达到提高生产能力、扩大市场份额、获取规模效益的目的。以高技术为内涵的行业来自技术创新的威胁，使跨国公司走上了联合之路，以形成强大的技术创新能力。机械制造业大企业间的战略并购，导致了机械工业资源的重新配置。使得世界机械工业的竞争格局出现了协作型的局面。（4）机械制造业全球化的方式发
14、生了新变化。传统的全球化方式有两种：一是以母国为生产基地，将产品销往其他国家；二是在海外投资建立生产制造基地，在国外制造产品，销售到东道国或其他国家。特点是：自己拥有制造设施与技术，产品完全由自己制造；在资源的利用上，仅限于利用东道国的原材料、人员或资金等。1.3 机械制造行业未来的发展趋势随着信息技术革命，管理思想与方法的根本性变化，企业组织形式也发生了变化，这些变化发生在跨国公司，并将成为新型全球化方式而发展下去。这种变化的主要特征是：广泛利用别国的生产设施与技术力量，在自己可以不拥有生产设施与制造技术所有权的情况下，制造出最终产品，并进行全球销售。机械制造业公司在全球范围建立零部件的加工
15、网络，自己负责产品的总装与营销。原材料调配、零部件采购全球化已成为世界机械制造工业的发展趋势。机械制造业在未来的发展中，有四种重要趋势将对其产生重大影响。（1）机械制造业技术的融合。在机械制造业的许多领域，电子控制和软件技术变得同机械工程同等重要。德国格第巴赫机械制造公司是世界最大的为大型玻璃制造厂生产玻璃处理系统的公司，目前该公司的软件控制装置、电子机械装置占据了其产值的1/3。（2）机械制造业服务性思维。在从电梯到工厂设备等的各个领域，生产厂家的利润增加已不再是因为按固定规格生产产品，而是要求制造厂家能按用户的要求生产产品，以满足用户的个性化特殊的需求。（3）机械制造业全球产品开发。企业的
16、产品开发，不是闭门造车，而是在面向开放的公共平台和社会资源。如美国最大的家用电器制造商惠而浦公司，对由2000名工程师组成的全球产品开发小组进行改组，以集思广益开发新产品，缩短某些产品的开发时间。（4）机械制造业更新生产策略。为了进一步适应市场经济，振兴我国机械制造业，把我国的机械产品源源不断地推向国际市场，并牢固地占有国际市场，有必要重新认识机械制造业，认清21世纪初机械制造业发展的总趋势、机械制造工艺装备的特点以及我国机械制造工程师应掌握高新技术的主要方向。1.4 21世纪机械制造业发展的总趋势高质量、高生产率一直是机械制造业发展的主要目标。因此，21世纪初机械制造业发展的总趋势可概括为“
17、四化”：柔性化使工艺装备与工艺路线能适应生产各种产品的需要，能适用迅速更换工艺、更换产品的需要；灵捷化使生产力推向市场准备时间缩为最短，使工厂机制可以灵活转向；智能化柔性自动化的重要组成部分，它是柔性自动化的新发展和延伸；信息化机械制造业将不再是由物质和能量借助于信息的力量生产出的价值，而是由信息借助于物质和能量的力量生产出的价值。因此，信息产业和智力产业将成为社会的主导产业。机械制造业也将成为由信息主导的、并采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织合理方式的一个全新的机械制造业。21世纪初机械制造业的重要特征表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。近年
18、来产品更迭不断加快，各种各样的需求不断增加。据一些发达工业国的情况来看，这种产品更迭加快的步伐更加明显。例如美国、西德、瑞士等国的统计表明，19951998年机械零件的种类增加了约50%；80%的工作人员不直接与材料打交道，而与信息打交道；85%的活动不直接增加产品的附加值，产品、工艺过程、组织管理日益复杂化；设计、工艺准备等占去的时间为完成用户订货总时间的65%以上。另外，在激烈的市场竞争中，供货期与质量往往起着比价格更为重要的作用。时间就是金钱，时间能赢得竞争的胜利。灵捷化又是摆在机械制造业面前的头等重大课题。在技术上要实现柔性化，在生产组织上要实现变革.2. 如何发展机械制造自动化技术首
19、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, 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
20、技术发展之路。 2.1 .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。 2.1.2 低成本机械自动化技术发展投资少
21、、见效快的低成本自动化技术。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。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
22、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、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。2.1.3 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
23、。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
24、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 C
25、ell) , 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
26、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, 取得实践经验再 推广应用。 2.1.4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
27、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应用才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。 3 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
28、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。3.1 机械制造技术是一个系统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。3.2 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了提高企业竞争和促进国家经济和综合实
29、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。3.3 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。3.4 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
30、市场，倾销产品，输出资本，使得市场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。4 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
31、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, 做好各项基础工作, 走中国的机械自动化技术发展之路。4.1 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,是市场竞争核心时间、质量和成本三要素的统一。4.2 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
32、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,在工业中起到很大的作用,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。 5 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
33、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。6 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,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,
34、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。 6.1 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。 6.2 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。 6.3 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
35、、激光加工技术、电磁加工技术、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。 6.4 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业可见。 7 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
36、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。 7080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6002500万美元），所承担的巨大风险，加之技术上的难度与可靠性
37、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，
38、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。8 机械自动化的发展趋势和方向8.1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。8.2 我
39、国机械制造技术的发展方向 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结构，物质特性及相互作用与运动，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
40、子束生长技术、离子注入技术和材料合成、扫描隧道工程（STE）可使加工精度达到0.00030.0001m，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
41、、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
42、、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、高质量和高效益之路。本章小结 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
43、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世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且
44、要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。当然这一切还需要我们大家进一步的努力。相信我国的机械制造业和自动化技术在不久的将来会走向更远。9 机械自动化系统在化工生产中的应用 生产过程中，对各个工艺过程的物理量（或工艺变量）有着一定的控制要求。有些工艺变量直接表现生产过程，对产品的数量与质量起着决定性的作用。例如，精馏塔的塔顶或塔釜温度，一般在操作压力不变的情况下必须保持一定，才能得到合格的产品；加热炉出口温度的波动不能超过允许范围，否则将影响后一工段的效果；化学反应器的反应温度必须保持平稳，才能使
45、效率达到指标。有些工艺变量虽不直接地影响产品的质量和数量，然而保持其平稳却是使生产获得良好控制的前提。9.1 锅炉汽包水位控制方面的研究 锅炉汽包是生产蒸汽的设备，几乎是工业生产不可缺少的设备，保持锅炉汽包的液位高度在规定范围内是非常重要的，若水位过低，则会影响产气量，且锅炉易烧干而发生事故；若水位过高，生产蒸汽含水量高，会影响蒸汽质量。这些都是危险的，因此对汽包的液位严加控制是保证锅炉正常生产必不可少的措施，9.1.1单冲量控制系统汽包水位控制手段是控制给水，基于这一原理，可构成如图3-1所示的单冲量控制系统。 图3-1 汽包单冲量控制系统这里的“冲量”一词是指变量，单冲量即汽包水位。这种控
46、制系统典行的简单控制系统。当蒸汽负荷突然大幅度增加时，由于假水位现象，控制器不但不能开大给水阀来增加给水量，以维持锅炉的物料平衡，而是关小控制阀的开度，减小给水量。等到假水位消失后，由于蒸汽量增加，送水量反而减小，将使水位严重下降，波动很历害，严重时气包水位降到危险程度以至发生事故。因此对于停留时间短、负荷变动较大的情况，这样的系统不能适应，水位不能保证。然而对于小型锅炉，由于水在汽包中的停留时间较长，在蒸汽负荷变化时，假水位的现象并不显著，配上一些联锁报警装置，也可以保证安全操作，故采用这种单冲量控制系统尚能满足生产要求。9.1.2双冲量控制系统 在汽包水位的控制中，最主要的扰动是蒸汽负荷的变化。如果根据蒸汽流量来进行校正，不仅可以补偿“虚假水位”所引起的误动作，而且使给水位控制阀的动作十分及时，从而减少水位波动，改善控制品质。将蒸汽流量信号引入，就购入了双冲量控制系统，如图3-2所示。从本质上看，双冲量控制系统是一个前馈（蒸汽流量）控制加单回路反馈控制的复合控制系统。这里的前馈仅为静态前馈，若需要考虑两条通道在动态上的差异，需引入动态补偿环节。 图3-2 汽包双冲量原理图及方框图图3-2所示的连接方式中，加法器的输出I是IC1ICC2IFI0式中 IC液位控制器的输出； IF蒸汽流量变送器（一般经开方器）的输出；I0初始偏置值C1、C2
