第一篇：淺析液粘技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

淺析液粘技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

[摘 要]液粘技術(shù)是一種利用液體的粘性或者油膜剪切作用力來傳遞動能的新技術(shù)，目前正廣泛應(yīng)用于煤礦機(jī)械傳動設(shè)備當(dāng)中，具有廣闊的市場前景。本文從液粘技術(shù)原理出發(fā)，簡單介紹了該技術(shù)在煤礦機(jī)械中的具體應(yīng)用，并為以后的發(fā)展和推廣指明了方向。

[關(guān)鍵詞]液粘技術(shù)；煤礦機(jī)械

中圖分類號：F420 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）22-0239-01

煤礦機(jī)械發(fā)展簡述

煤炭作為我國最主要的能源消費(fèi)來源，伴隨經(jīng)濟(jì)高速增長的同時(shí)，其供應(yīng)量保持以每年10%的高速增長。隨著大規(guī)模機(jī)械化采煤的開展，大量的煤礦機(jī)械應(yīng)用到煤礦開采過程中，煤礦機(jī)械的研發(fā)工作也在各大煤炭行業(yè)生產(chǎn)、科研機(jī)構(gòu)如火如荼的展開。并且，隨著新思路的開拓、新技術(shù)的應(yīng)用，煤礦機(jī)械逐步向自動化、智能化、集成化和機(jī)電一體化轉(zhuǎn)型。研發(fā)和制造出一臺高集成、高智能、功能全面、安全可靠的煤礦機(jī)械對于煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變得尤為重要。同時(shí)，數(shù)字化和自動化的煤礦機(jī)械也讓煤炭生產(chǎn)過程中的作業(yè)效率大大提升，安全事故降低，有利于煤炭行業(yè)的健康、安全、高效和可持續(xù)發(fā)展。液粘技術(shù)

液粘技術(shù)是目前國內(nèi)外應(yīng)用于機(jī)械傳動上的一種新技術(shù)，傳統(tǒng)的以液體作為工作介質(zhì)的傳動技術(shù)主要是液壓傳動和液力傳動，與傳統(tǒng)的液壓、液力傳動相比，液粘傳動具有較大的靈活性，能廣泛適用于井下、地上各種復(fù)雜工作環(huán)境、工作條件，既可以作為單一系統(tǒng)，用來實(shí)現(xiàn)高性能的傳動或制動，又具有良好的兼容性和可擴(kuò)展性，能與其他類型傳動系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)高度綜合高性能的復(fù)合傳動。

2.1 液粘傳動原理

液粘傳動是利用液體的粘度或者油膜的剪切作用來傳遞動力，所以稱之為液粘傳動，又稱為油膜切剪傳動。其工作原理是基于牛頓內(nèi)摩擦定律。如圖1所示：

從公式可以看出，切應(yīng)力與液體介質(zhì)的動力粘度和剪切速度成正比，與油膜的厚度成反比。在實(shí)際傳動過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動是，通過油膜剪切力的作用，帶動從動裝置轉(zhuǎn)動，通過調(diào)節(jié)不同的參數(shù)和油膜厚度，就能匹配出不同功率需要的扭矩，從而實(shí)現(xiàn)傳動的無極調(diào)速。

2.2 液粘技術(shù)的優(yōu)勢

由于采用液粘技術(shù)的傳動裝置，主動部分與從動設(shè)備之間采用的是油膜接觸，與傳統(tǒng)的軸承或齒輪直接硬接觸相比，由于油膜的可流動性，屬于間接接觸。在現(xiàn)實(shí)傳動過程中，可以實(shí)現(xiàn)對于輸出轉(zhuǎn)速和扭矩的無級變速，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)無載荷或者帶載荷啟動。對于啟動慣性較大的負(fù)載端，可以通過自動控制，使傳動裝置緩慢加速，逐步帶載，防止傳動系統(tǒng)過載。由于非接觸式傳動，并且可以通過油膜的強(qiáng)制流動，及時(shí)帶出接觸面由于摩擦產(chǎn)生的熱量，防止產(chǎn)生火花或者局部過熱而導(dǎo)致傳動設(shè)備失效。同時(shí)，主動與從動裝置的磨損也會降低，油膜的壓力與厚度通過計(jì)算機(jī)自動控制，根據(jù)負(fù)載情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使整個(gè)傳動裝置變得自動化，智能化，以適應(yīng)煤礦機(jī)械復(fù)雜工作環(huán)境和工作條件，大功率，大扭矩傳動設(shè)備的需要。液粘技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

基于液粘傳動技術(shù)的種種優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)符合煤礦機(jī)械的相關(guān)應(yīng)用需要，能大力提高煤礦機(jī)械的工作性能和工作效率，提高整個(gè)礦區(qū)生產(chǎn)作業(yè)水平。現(xiàn)將液粘傳動技術(shù)在煤礦機(jī)械中應(yīng)用途徑歸納于下：

3.1 復(fù)合傳動

在煤礦企業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要將挖掘出的原煤從地下礦井輸送到地面，此過程需要借助大功率和長距離的輸送機(jī)，而該機(jī)械在進(jìn)行長距離輸送過程中，對于設(shè)備的啟動、加載、功率平衡等性能要求較高。而液粘傳動技術(shù)與傳統(tǒng)行星齒輪傳動裝置結(jié)合，即可在電機(jī)和滾筒之間，實(shí)現(xiàn)能適應(yīng)各種工況、具有多功能的復(fù)合傳動。具體裝置組成圖如圖2所示：

該裝置通過行星齒輪與液粘傳動裝置相互配合，通過調(diào)節(jié)液壓和測控系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，改變動、靜摩擦片間隙，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的無級調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速和扭矩，能適應(yīng)該運(yùn)輸設(shè)備從空載啟動到正常運(yùn)行的逐漸加載過程。與傳統(tǒng)的帶式運(yùn)輸機(jī)傳動方式相比，復(fù)合式液粘傳動裝置具有高效率，對電機(jī)、輸送帶和減速器的磨損較小，能延長整個(gè)裝置的使用壽命，且由于是逐步加載，對電網(wǎng)的沖擊也較小，容易維持電網(wǎng)的穩(wěn)定。

3.2 煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能調(diào)速

變頻技術(shù)作為電動機(jī)節(jié)能亮點(diǎn)，一直受到廠家和用戶的關(guān)注，并且隨著十二五以來，節(jié)能降耗作為企業(yè)，特別是能源生產(chǎn)企業(yè)的工作重點(diǎn)之一。面對國家發(fā)改委對各省市節(jié)能量的要求，企業(yè)也應(yīng)該積極響應(yīng)，積極配合完成各省市攤派到各企業(yè)的節(jié)能指標(biāo)的要求。煤礦通風(fēng)機(jī)作為保障煤礦安全生產(chǎn)的重要設(shè)備，一般具有高功率高流量的特性，并且由于挖掘巷道的延伸，其功率是一個(gè)復(fù)雜變化的過程。傳統(tǒng)的機(jī)械傳動，導(dǎo)致煤礦通風(fēng)機(jī)一直處于大馬拉小車的狀態(tài)，每年消耗的電量非常驚人，而通過采用液粘技術(shù)傳動，使煤礦通風(fēng)機(jī)具有變頻功能，根據(jù)巷道的長短，相對應(yīng)的控制輸出相應(yīng)的風(fēng)量，防止通風(fēng)機(jī)一直處于大負(fù)荷、滿負(fù)荷工作狀態(tài)，節(jié)約能源。

3.3 液粘制動技術(shù)

煤礦運(yùn)輸機(jī)械由于負(fù)荷較高，慣性較大對于設(shè)備的制動性能要求較高。且隨著載荷的不同，傳統(tǒng)的機(jī)械摩擦制動不能適應(yīng)各種工況制動的需要，煤礦生產(chǎn)的特殊環(huán)境，要求運(yùn)輸設(shè)備的制動扭矩能匹配帶上載荷進(jìn)行調(diào)控，而液粘傳動技術(shù)的出現(xiàn)，方便的解決該問題。液粘制動系統(tǒng)的主體示意圖如圖3所示：

通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和參數(shù)控制，液粘傳動技術(shù)能滿足不同負(fù)載狀態(tài)下的運(yùn)輸設(shè)備制動要求，并且由于液粘傳動技術(shù)良好的散熱性能，能快速散去在減速制動時(shí)由于摩擦產(chǎn)生的大量熱量，防止局部過熱發(fā)生變形損壞，同時(shí)又能避免電火花產(chǎn)生，特別適合煤礦井下生產(chǎn)防爆要求。結(jié)語

清潔、高效、安全生產(chǎn)作為能源生產(chǎn)企業(yè)的重中之重，是現(xiàn)代煤炭企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展方向。煤礦機(jī)械設(shè)備的更新?lián)Q代是保障企業(yè)安全高效生產(chǎn)的基本要素。我國煤礦機(jī)械設(shè)備的發(fā)展與歐美發(fā)達(dá)國家相比，還有不少的差距。液粘傳動技術(shù)的出現(xiàn)，能顯著提高煤礦生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平，我們要積極研發(fā)、運(yùn)用各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，積極推動過程煤礦機(jī)械的發(fā)展，以適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉文皓.國產(chǎn)煤礦機(jī)械發(fā)展?fàn)顩r和趨勢分析[J].科技與生活，2012，19.[2] 肖林京等.基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的液粘傳動系統(tǒng)研究[J].CAD/CAM制造業(yè)信息化，2005，10.[3] 劉樺.液粘技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用研究[J].科技大觀，2009.

第二篇：淺談機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

淺談機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

【摘要】 煤礦機(jī)械正處在一個(gè)向機(jī)電一體化方向發(fā)展的時(shí)代,近來,隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的重視,煤礦設(shè)備投入的不斷增加,煤礦機(jī)械也處在一個(gè)更新?lián)Q代的時(shí)期。

【關(guān)鍵詞】 煤炭機(jī)械 機(jī)電一體化

煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在這一時(shí)期顯得尤為重要,它使機(jī)械、電子技術(shù)和液壓控制技術(shù)有機(jī)的結(jié)合,極大地提高了煤礦機(jī)械的各種性能,如安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、操作舒適性以及作業(yè)精度、作業(yè)效率、使用壽命、方便安裝拆除、便于維護(hù)等。目前以微機(jī)或微處理器為核心的電子(微電腦)控制裝置(系統(tǒng))在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用已很普及,電子控制技術(shù)已深入到煤礦機(jī)械的許多領(lǐng)域,如提升機(jī)和采煤機(jī),提升機(jī)的PLC系統(tǒng),采煤機(jī)的變頻控制系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)操作等,煤礦機(jī)械的在線狀態(tài)監(jiān)控與故障自診、故障報(bào)警等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,對煤礦機(jī)械的性能要求也在不斷提高,電子(微機(jī))控制裝置在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用將更加廣泛,結(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜、維護(hù)也將更加專業(yè)化。特別是,隨著我國進(jìn)口及國產(chǎn)煤礦機(jī)械數(shù)量的逐年增加,如何用好,管好這些價(jià)格昂貴的煤礦機(jī)械,使其發(fā)揮最大的效率,是煤礦機(jī)電部門所面臨的一個(gè)重要的問題。為幫助煤礦機(jī)械使用人員、維修人員、管理人員對煤礦機(jī)械中的電氣與電子控制裝置的功能、類別及特性有一些初步的了解和掌握,下面我就這些做一下介紹與淺述。煤礦生產(chǎn)中,煤礦機(jī)械的性能自動化程度及其經(jīng)濟(jì)性等可以說直接影響到生產(chǎn);也直接影響到煤礦供電、排水、通風(fēng)、提升等的安全運(yùn)行。而煤礦機(jī)械電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量的好壞與性能的優(yōu)劣又直接影響到機(jī)械的動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性,從而影響施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。電子(微電腦)控制系統(tǒng)已成為煤礦現(xiàn)代機(jī)械不可缺少的組成部分,同時(shí)也是評價(jià)煤礦現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)水平的一個(gè)重要依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,以及對煤礦機(jī)電產(chǎn)品性能要求不斷提高,電子(微電腦)控制系統(tǒng)在煤礦機(jī)械中所占的比重越來越大,其功能將會越來越強(qiáng),應(yīng)用范圍也將越來越廣,而其復(fù)雜程度也隨之提高,這樣就對使用與維修維護(hù)這些設(shè)備的煤礦工作人員提出了更高的要求,對煤礦職工的培訓(xùn)工作和對煤礦設(shè)備的管理工作也顯得尤為重要。

煤礦生產(chǎn)施工要求煤礦機(jī)械具有以下性能:皮實(shí)耐用且維修簡單、生產(chǎn)效率高且節(jié)能降耗,自動化程度高且操作簡單,施工質(zhì)量好,精度高;性能穩(wěn)定,工作可靠,安全性高,使用壽命長;具有較好的經(jīng)濟(jì)性,即高的技術(shù)價(jià)格比和低的制造與使用成本;工人勞動強(qiáng)度低,操作員的工作條件好;具有在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視,故障自診及自動故障報(bào)警功能,能及時(shí)準(zhǔn)確地指出故障部位,減少停機(jī)維修時(shí)間。

為適應(yīng)煤礦機(jī)械對性能的要求,僅僅依靠機(jī)械和液壓技術(shù)的已顯得力不從心。電子(微電腦)控制技術(shù)的發(fā)展就成了煤礦機(jī)械的必要選擇。機(jī)電一體化是一項(xiàng)新興的技術(shù),將其引入到煤礦機(jī)械中,必將會給煤礦機(jī)械帶來了新的技術(shù)變革,使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。

機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子工程學(xué),是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù),是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、液壓技術(shù)以及其他技術(shù)相互融合而成的一門獨(dú)立的交叉學(xué)科。機(jī)電一體化技術(shù)從70年代中期開始在國外機(jī)械上得到應(yīng)用。80年代以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的興起,推動了機(jī)械制造技術(shù)的迅速發(fā)展,特別是隨著微型計(jì)算機(jī)及微處理技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展及其在機(jī)械上的應(yīng)用,極大促進(jìn)了煤礦機(jī)電產(chǎn)品的性能,使煤礦機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)飛躍的發(fā)展時(shí)期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)在國外機(jī)械上的應(yīng)用已相當(dāng)普及,在我國也是發(fā)展的方向,已成為機(jī)械高性能的體現(xiàn)。目前機(jī)械的電子(微機(jī))控制系統(tǒng)主要用以實(shí)現(xiàn)如下功能:

1、在線監(jiān)控、自動報(bào)警及故障自診,即對煤礦機(jī)械的電動機(jī)、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控,出現(xiàn)故障能動報(bào)警并準(zhǔn)確地指出故障的部位,從而改善操作員的工作條件,提高機(jī)器的工作效率,簡化設(shè)備維護(hù)檢查工作,降低使用維修費(fèi)用,縮短停機(jī)維修時(shí)間,延長設(shè)備的使用壽命。如采煤機(jī)上變頻器就采用PLC控制,可實(shí)現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診,還有煤礦用各種電器設(shè)備也越來越智能化。

2、節(jié)能降耗,提高生產(chǎn)效率。例如井下使用的膠帶輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)、提升機(jī)等,使用變頻起動、PLC

控制系統(tǒng),節(jié)電量就為30%左右,同時(shí)生產(chǎn)效率也大大提高。

3、自動化或半自動化程度的提高

煤礦機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率,并減少因操作者的經(jīng)驗(yàn)不足,對作業(yè)精度的影響。例如,冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設(shè)備,由我國北京天地瑪坷電液控制系統(tǒng)有限公司與德國MARCO公司合作生產(chǎn)的PM31型液壓支架電液控制系統(tǒng),就是微電腦控制,只要在支架操作控制器上輸入程序,支架使會自動連續(xù)動作,也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和工作面無人操作。

4、其他應(yīng)用

一些國外生產(chǎn)的輸送機(jī)、采煤機(jī)、綜掘機(jī)等采用了電子(微電腦)控制的自動變速器,能夠根據(jù)外負(fù)荷的變化情況自動改變傳動系的傳動比,從而改變功率,這不僅充分利用了電動機(jī)功率,大大提高了能耗經(jīng)濟(jì)性,而且也簡化了操作,降低了勞動強(qiáng)度,提高了設(shè)備的安全性能,提高作業(yè)人員操作的安全性,目前我國在綜合機(jī)械化采煤機(jī)上采用電子(微電腦)控制。可實(shí)現(xiàn)無人操作,使機(jī)械能在危險(xiǎn)地帶或人無法接近的地點(diǎn)進(jìn)行作業(yè),也配備了無線遙控裝置,可遠(yuǎn)程遙控也可微電腦編程控制。

電子(微電腦)系統(tǒng)的可靠性是煤礦機(jī)械非常重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)。由于煤礦機(jī)械一般井下作業(yè),其直接受到潮氣、煤塵、通風(fēng)、石塊、地質(zhì)變化等的侵襲,此外還受到采煤振動和沖擊以及各種電、磁等的干擾,工作環(huán)境非常惡劣,因此電子(微電腦)控制系統(tǒng)必須滿足井下性能環(huán)境要求,能在井下環(huán)境溫度下可靠、穩(wěn)定地工作;抗壓強(qiáng)度高、抗老化,具有較長的使用壽命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入;較好耐沖擊和抗振性能;較強(qiáng)的抗干擾能力,系統(tǒng)能在各種干擾下可靠地工作。

第三篇：淺談機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

淺談機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

摘要： 煤礦機(jī)械正處在一個(gè)向機(jī)電一體化方向發(fā)展的時(shí)代，近來，隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的重視，煤礦設(shè)備投入的不斷增加，煤礦機(jī)械也處在一個(gè)更新?lián)Q代的時(shí)期。關(guān)鍵詞：煤炭機(jī)械 機(jī)電一體化 應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對煤礦機(jī)械的性能要求也在不斷提高，電子（微電腦）控制裝置在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用將更加廣泛，結(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜，維護(hù)也將更加專業(yè)化。為幫助煤礦機(jī)械使用人員、維修人員、管理人員對煤礦機(jī)械中的電氣與電子控制裝置的功能、類別及特性有一些初步的了解和掌握，下面我就這些做一下介紹與淺述。

煤礦生產(chǎn)中，煤礦機(jī)械的性能自動化程度及其性等可以說直接影響到生產(chǎn)，也直接影響到煤礦供電、排水、通風(fēng)、提升等的安全運(yùn)行。而煤礦機(jī)械電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量的好壞與性能的優(yōu)劣又直接影響到機(jī)械的動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性，從而影響施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。電子（微電腦）控制系統(tǒng)已成為煤礦現(xiàn)代機(jī)械不可缺少的組成部分，同時(shí)也是評價(jià)煤礦現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)水平的一個(gè)重要依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及對煤礦機(jī)電產(chǎn)品性能要求不斷提高，電子（微電腦）控制系統(tǒng)在煤礦機(jī)械中所占的比重越來越大，其功能將會越來越強(qiáng)，應(yīng)用范圍也將越來越廣，而其復(fù)雜程度也隨之提高，這樣就對使用與維修維護(hù)這些設(shè)備的煤礦工作人員提出了更高的要求，對煤礦職工的培訓(xùn)工作和對煤礦設(shè)備的管理工作也顯得尤為重要。

為適應(yīng)煤礦機(jī)械對性能的要求，僅僅依靠機(jī)械和液壓技術(shù)已顯得力不從心。電子（微電腦）控制技術(shù)的發(fā)展就成了煤礦機(jī)械的必要選擇。機(jī)電一體化是一項(xiàng)新興的技術(shù)，將其引入到煤礦機(jī)械中，必將會給煤礦機(jī)械帶來了新的技術(shù)變革，使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子工程學(xué)，是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、液壓技術(shù)以及其他技術(shù)相互融合而成的一門獨(dú)立的交叉學(xué)科。機(jī)電一體化技術(shù)從70年代中期開始在國外機(jī)械上得到應(yīng)用。80年代以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的興起，推動了機(jī)械制造技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著微型計(jì)算機(jī)及微處理技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展及其在機(jī)械上的應(yīng)用，極大促進(jìn)了煤礦機(jī)電產(chǎn)品的性能，使煤礦機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)飛躍的發(fā)展時(shí)期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)在國外機(jī)械上的應(yīng)用已相當(dāng)普及，在我國也是發(fā)展的方向，已成為機(jī)械高性能的體現(xiàn)。

目前機(jī)械的電子（微電腦）控制系統(tǒng)主要用以實(shí)現(xiàn)如下功能:

一、在線監(jiān)控、自動報(bào)警及故障自診

即對煤礦機(jī)械的電動機(jī)、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，出現(xiàn)故障能自動報(bào)警并準(zhǔn)確地指出故障的部位，從而改善操作員的工作條件，提高機(jī)器的工作效率，簡化設(shè)備維護(hù)檢查工作，降低使用維修費(fèi)用，縮短停機(jī)維修時(shí)間，延長設(shè)備的使用壽命。如采煤機(jī)上變頻器就采用PLC控制，可實(shí)現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診，還有煤礦用各種電器設(shè)備也越來越智能化。

第四篇：先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

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講述了先進(jìn)制造技術(shù)概念與特點(diǎn)，論述了先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用，并提出了我國機(jī)械工業(yè)發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)采取的對策。先進(jìn)制造技術(shù)的概念與特點(diǎn)

一般認(rèn)為：先進(jìn)制造技術(shù)是指制造業(yè)(傳統(tǒng)制造技術(shù))不斷吸收機(jī)械工程技術(shù)、電子信息技術(shù)(包括微電子、光電子、計(jì)算機(jī)軟硬件、現(xiàn)代通信技術(shù))、自動化控制理論技術(shù)(自動化技術(shù)生產(chǎn)設(shè)備)、材料科學(xué)、能源技術(shù)、生命科學(xué)及現(xiàn)代管理科學(xué)等方面的成果;并將其綜合應(yīng)用于制造業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理(檢測)、銷售、使用、服務(wù)(售后服務(wù))以及對報(bào)廢產(chǎn)品的回收處理這樣一個(gè)制造全過程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)、競爭能力，取得(具有市場競爭能力的)理想經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合效果的制造技術(shù)的總稱。

由以上先進(jìn)制造技術(shù)的概念可以看出先進(jìn)制造技術(shù)有如下特點(diǎn)：

1)先進(jìn)制造技術(shù)不是一成不變的，而是一個(gè)動態(tài)過程，要不斷吸取各種高新技術(shù)成果，并將其滲透到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)管理及市場營銷的所有領(lǐng)域及全部過程，并實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的生產(chǎn)。

2)先進(jìn)制造技術(shù)是面向新世紀(jì)技術(shù)系統(tǒng)，它的目的是提高制造業(yè)的綜合效益，贏得國際市場競爭。

3)先進(jìn)制造技術(shù)是不僅限于制造過程本身，它涉及到產(chǎn)品從市場調(diào)研、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、加工制造、售后服務(wù)等產(chǎn)品壽命周期的所有內(nèi)容。

4)先進(jìn)制造技術(shù)是特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)管理等方面的應(yīng)用。

5)先進(jìn)制造技術(shù)是強(qiáng)調(diào)各專業(yè)學(xué)科之間的相互滲透、融合和淡化，并最終消除它們之間的界限。

6)先進(jìn)制造技術(shù)是特別強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)，要求產(chǎn)品是所謂的“綠色產(chǎn)品，要求生產(chǎn)過程是環(huán)保型的。

先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

如前所述，先進(jìn)制造技術(shù)是一個(gè)龐大的技術(shù)群。在機(jī)械制造的整個(gè)過程中，無論是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)、還是在產(chǎn)品生產(chǎn)制造或是經(jīng)營管理中都能充分利用先進(jìn)制造技術(shù)。近幾年，機(jī)械制造業(yè)發(fā)生了一系列重大變化，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1)企業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生重大變革。由于先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代機(jī)械制造企業(yè)逐步改變了傳統(tǒng)觀念，在生產(chǎn)組織方式上發(fā)生了五個(gè)轉(zhuǎn)變：從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變;從金字塔式的多層次生產(chǎn)管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變;從按功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)、自主管理的小組工作組織形式轉(zhuǎn)變;從質(zhì)量第一的競爭策略向快速響應(yīng)市場的競爭策略轉(zhuǎn)變;從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變。

2)機(jī)械制造業(yè)的先進(jìn)制造工藝以及自動化技術(shù)的形成和發(fā)展。在整個(gè)機(jī)械制造的過程中，工藝過程是最主要的過程。由于機(jī)械制造業(yè)本身的需要，形成和發(fā)展了許多先進(jìn)的制造工藝及自動化技術(shù)。從而充實(shí)、發(fā)展了整個(gè)先進(jìn)制造技術(shù)群，帶動了其他制造業(yè)的發(fā)展。這些先進(jìn)制造工藝及自動化技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面。(1)毛坯制造工藝。毛坯制造是機(jī)械制造工藝的基礎(chǔ)和前提。近幾年，出現(xiàn)了許多先進(jìn)的制造工藝及技術(shù)。鑄造方面出現(xiàn)了一套精密潔凈鑄造成形工藝，例如，外熱風(fēng)沖天爐熔煉、處理、保護(hù)成套技術(shù);鋼液精煉與保護(hù)技術(shù);高效金屬型鑄造工藝及設(shè)備;氣化模鑄造工藝與設(shè)備等。鍛壓方面出現(xiàn)了精確高效塑性成型技術(shù)，主要有熱精鍛生產(chǎn)線成套技術(shù)，冷溫成型成套技術(shù)，輥鍛和楔橫軋成形技術(shù)，精密沖裁工藝及設(shè)備等，焊接與切割方面出現(xiàn)了新型焊接電源及控制技術(shù)，激光焊接技術(shù)，微連接技術(shù)，數(shù)控切割技術(shù)等。(2)機(jī)械加工工藝。機(jī)械加工是機(jī)械制造工藝過程的主要組成部分，在這方面的趨勢是向高效、高精度方向發(fā)展。主要有精密加工和超精密加工，高速切削與超高速磨削，復(fù)雜型面的數(shù)控加工，游離磨料的高效加工等。(3)自動化技術(shù)。制造自動化技術(shù)是在制造過程的所有環(huán)節(jié)采用自動化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制造全過程的自動化。是研究對制造過程的規(guī)劃、運(yùn)作、管理、組織、控制與協(xié)調(diào)優(yōu)化等的自動化的技術(shù)，以使產(chǎn)品制造過程實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、及時(shí)和潔凈的目標(biāo)。在機(jī)械制造過程中，除了發(fā)展應(yīng)用先進(jìn)制造工藝以外，自動化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用是另一大特征。這些自動化技術(shù)包括CAD，CAM集成、機(jī)床數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、柔性制造技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)、自動檢測及信號識別技術(shù)等。

我國機(jī)械工業(yè)發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的戰(zhàn)略與對策

我國是一個(gè)制造業(yè)基礎(chǔ)薄弱的國家，而機(jī)械制造業(yè)占的比重又較大。盡管近十年來，我國機(jī)械制造業(yè)不斷引進(jìn)國外的先進(jìn)制造技術(shù)，但與發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。主要表現(xiàn)為：技改投入相對不足。技術(shù)裝備、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)管理、市場觀念、人員素質(zhì)相對落后。面對新世紀(jì)國際機(jī)械制造業(yè)的競爭和高新技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)，我國機(jī)械制造業(yè)應(yīng)采取以下對策。

1)提高認(rèn)識，全面規(guī)劃，將裝備制造業(yè)置于重要的戰(zhàn)略地位。

2)加強(qiáng)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用與自身制造技術(shù)的開發(fā)相結(jié)合。據(jù)前論述可知，加強(qiáng)先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用，對發(fā)展機(jī)械制造業(yè)、增強(qiáng)機(jī)械制造業(yè)的生命力十分必要。但同時(shí)，我們也應(yīng)注重機(jī)械制造技術(shù)自身的開發(fā)，著重提高自主創(chuàng)新能力。高度重視制造產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)的研究開發(fā)，全力實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略、專利戰(zhàn)略。切實(shí)提高企業(yè)的技術(shù)開發(fā)和集成創(chuàng)新能力，這對于豐富先進(jìn)制造技術(shù)、促進(jìn)其他制造業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。將引進(jìn)、消化吸收國外先進(jìn)制造技術(shù)與自主開發(fā)創(chuàng)新相結(jié)合，深化科技體制改革，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新體系的建設(shè)。

3)大力發(fā)展先進(jìn)高新制造技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。

4)人才是技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。要加強(qiáng)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用和開發(fā)，必須提高人員素質(zhì)，加強(qiáng)人才培訓(xùn)。應(yīng)培養(yǎng)一批既懂科學(xué)技術(shù)，又懂管理的優(yōu)秀企業(yè)家，還要造就一支具有較高職業(yè)素質(zhì)的技術(shù)工人隊(duì)伍。

5)加強(qiáng)國際交流與合作。世界各國的機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展都有自己的特色和側(cè)重點(diǎn)。通過加強(qiáng)

第五篇：先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

摘要：中國雖是制造大國，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍有很大差距。材料成型加工制造是制造業(yè)的重要組成部分，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要內(nèi)容，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及國防力量的增強(qiáng)均有重要作用。該文認(rèn)為，面對市場經(jīng)濟(jì)、參與全球競爭，企業(yè)的發(fā)展要依靠先進(jìn)制造技術(shù)，而先進(jìn)制造技術(shù)必然促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。未來的制造企業(yè)將是以人、管理及技術(shù)三要素組成，而以人為本。未來的制造模式將是：小批量、高質(zhì)量、低成本、交貨期短、生產(chǎn)柔性、環(huán)境友好。快速產(chǎn)品與工藝開發(fā)系統(tǒng)、新一代制造工藝及裝備和模擬與仿真是三項(xiàng)關(guān)鍵先進(jìn)制造技術(shù)。

關(guān)鍵詞：

材料成形加工、發(fā)展趨勢、制造業(yè)、先進(jìn)制造技術(shù)

引言：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算材料科學(xué)已成為一門新興的交叉學(xué)科，是除實(shí)驗(yàn)和理論外解決材料科學(xué)中實(shí)際問題的第三個(gè)重要研究方法。它可以比理論和實(shí)驗(yàn)做得更深刻、更全面、更細(xì)致，可以進(jìn)行一些理論和實(shí)驗(yàn)暫時(shí)還做不到的研究。因此，基于知識的材料成型工藝模擬仿真是材料科學(xué)與制造科學(xué)的前沿領(lǐng)域及研究熱點(diǎn)。根據(jù)美國科學(xué)研究院工程技術(shù)委員會的測算，模擬仿真可提高產(chǎn)品質(zhì)量5～15倍、增加材料出品率25%、降低工程技術(shù)成本13%～30%、降低人工成本5%～20%、增加投入設(shè)備的利用率30%～60%、縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和試制周期30%～60%、增加分析問題廣度和深度的能力3～3.5倍等。

正文：先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用 1 先進(jìn)制造技術(shù)的概念與特點(diǎn)

一般認(rèn)為：先進(jìn)制造技術(shù)是指制造業(yè)(傳統(tǒng)制造技術(shù))不斷吸收機(jī)械工程技術(shù)、電子信息技術(shù)(包括微電子、光電子、計(jì)算機(jī)軟硬件、現(xiàn)代通信技術(shù))、自動化控制理論技術(shù)(自動化技術(shù)生產(chǎn)設(shè)備)、材料科學(xué)、能源技術(shù)、生命科學(xué)及現(xiàn)代管理科學(xué)等方面的成果;并將其綜合應(yīng)用于制造業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理(檢測)、銷售、使用、服務(wù)(售后服務(wù))以及對報(bào)廢產(chǎn)品的回收處理這樣一個(gè)制造全過程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)、競爭能力，取得(具有市場競爭能力的)理想經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合效果的制造技術(shù)的總稱。

由以上先進(jìn)制造技術(shù)的概念可以看出先進(jìn)制造技術(shù)有如下特點(diǎn)：

1)先進(jìn)制造技術(shù)不是一成不變的，而是一個(gè)動態(tài)過程，要不斷吸取各種高新技術(shù)成果，并將其滲透到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)管理及市場營銷的所有領(lǐng)域及全部過程，并實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的生產(chǎn)。

2)先進(jìn)制造技術(shù)是面向新世紀(jì)技術(shù)系統(tǒng)，它的目的是提高制造業(yè)的綜合效益，贏得國際市場競爭。

3)先進(jìn)制造技術(shù)是不僅限于制造過程本身，它涉及到產(chǎn)品從市場調(diào)研、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、加工制造、售后服務(wù)等產(chǎn)品壽命周期的所有內(nèi)容。

4)先進(jìn)制造技術(shù)是特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)管理等方面的應(yīng)用。

5)先進(jìn)制造技術(shù)是強(qiáng)調(diào)各專業(yè)學(xué)科之間的相互滲透、融合和淡化，并最終消除它們之間的界限。

6)先進(jìn)制造技術(shù)是特別強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)，要求產(chǎn)品是所謂的“綠色產(chǎn)品，要求生產(chǎn)過程是環(huán)保型的。

2.先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

如前所述，先進(jìn)制造技術(shù)是一個(gè)龐大的技術(shù)群。在機(jī)械制造的整個(gè)過程中，無論是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)、還是在產(chǎn)品生產(chǎn)制造或是經(jīng)營管理中都能充分利用先進(jìn)制造技術(shù)。近幾年，機(jī)械制造業(yè)發(fā)生了一系列重大變化，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1)企業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生重大變革。由于先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代機(jī)械制造企業(yè)逐步改變了傳統(tǒng)觀念，在生產(chǎn)組織方式上發(fā)生了五個(gè)轉(zhuǎn)變：從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變;從金字塔式的多層次生產(chǎn)管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變;從按功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)、自主管理的小組工作組織形式轉(zhuǎn)變;從質(zhì)量第一的競爭策略向快速響應(yīng)市場的競爭策略轉(zhuǎn)變;從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變。

2)機(jī)械制造業(yè)的先進(jìn)制造工藝以及自動化技術(shù)的形成和發(fā)展。在整個(gè)機(jī)械制造的過程中，工藝過程是最主要的過程。由于機(jī)械制造業(yè)本身的需要，形成和發(fā)展了許多先進(jìn)的制造工藝及自動化技術(shù)。從而充實(shí)、發(fā)展了整個(gè)先進(jìn)制造技術(shù)群，帶動了其他制造業(yè)的發(fā)展。這些先進(jìn)制造工藝及自動化技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面。(1)毛坯制造工藝。毛坯制造是機(jī)械制造工藝的基礎(chǔ)和前提。近幾年，出現(xiàn)了許多先進(jìn)的制造工藝及技術(shù)。鑄造方面出現(xiàn)了一套精密潔凈鑄造成形工藝，例如，外熱風(fēng)沖天爐熔煉、處理、保護(hù)成套技術(shù);鋼液精煉與保護(hù)技術(shù);高效金屬型鑄造工藝及設(shè)備;氣化模鑄造工藝與設(shè)備等。鍛壓方面出現(xiàn)了精確高效塑性成型技術(shù)，主要有熱精鍛生產(chǎn)線成套技術(shù)，冷溫成型成套技術(shù)，輥鍛和楔橫軋成形技術(shù)，精密沖裁工藝及設(shè)備等，焊接與切割方面出現(xiàn)了新型焊接電源及控制技術(shù)，激光焊接技術(shù)，微連接技術(shù)，數(shù)控切割技術(shù)等。(2)機(jī)械加工工藝。機(jī)械加工是機(jī)械制造工藝過程的主要組成部分，在這方面的趨勢是向高效、高精度方向發(fā)展。主要有精密加工和超精密加工，高速切削與超高速磨削，復(fù)雜型面的數(shù)控加工，游離磨料的高效加工等。(3)自動化技術(shù)。制造自動化技術(shù)是在制造過程的所有環(huán)節(jié)采用自動化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制造全過程的自動化。是研究對制造過程的規(guī)劃、運(yùn)作、管理、組織、控制與協(xié)調(diào)優(yōu)化等的自動化的技術(shù)，以使產(chǎn)品制造過程實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、及時(shí)和潔凈的目標(biāo)。在機(jī)械制造過程中，除了發(fā)展應(yīng)用先進(jìn)制造工藝以外，自動化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用是另一大特征。這些自動化技術(shù)包括CAD，CAM集成、機(jī)床數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、柔性制造技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)、自動檢測及信號識別技術(shù)等。

3.我國機(jī)械工業(yè)發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的戰(zhàn)略與對策

我國是一個(gè)制造業(yè)基礎(chǔ)薄弱的國家，而機(jī)械制造業(yè)占的比重又較大。盡管近十年來，我國機(jī)械制造業(yè)不斷引進(jìn)國外的先進(jìn)制造技術(shù)，但與發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。主要表現(xiàn)為：技改投入相對不足。技術(shù)裝備、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)管理、市場觀念、人員素質(zhì)相對落后。面對新世紀(jì)國際機(jī)械制造業(yè)的競爭和高新技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)，我國機(jī)械制造業(yè)應(yīng)采取以下對策。

1)提高認(rèn)識，全面規(guī)劃，將裝備制造業(yè)置于重要的戰(zhàn)略地位。

2)加強(qiáng)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用與自身制造技術(shù)的開發(fā)相結(jié)合。據(jù)前論述可知，加強(qiáng)先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用，對發(fā)展機(jī)械制造業(yè)、增強(qiáng)機(jī)械制造業(yè)的生命力十分必要。但同時(shí)，我們也應(yīng)注重機(jī)械制造技術(shù)自身的開發(fā)，著重提高自主創(chuàng)新能力。高度重視制造產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)的研究開發(fā)，全力實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略、專利戰(zhàn)略。切實(shí)提高企業(yè)的技術(shù)開發(fā)和集成創(chuàng)新能力，這對于豐富先進(jìn)制造技術(shù)、促進(jìn)其他制造業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。將引進(jìn)、消化吸收國外先進(jìn)制造技術(shù)與自主開發(fā)創(chuàng)新相結(jié)合，深化科技體制改革，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新體系的建設(shè)。

3)大力發(fā)展先進(jìn)高新制造技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。

4)人才是技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。要加強(qiáng)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用和開發(fā)，必須提高人員素質(zhì)，加強(qiáng)人才培訓(xùn)。應(yīng)培養(yǎng)一批既懂科學(xué)技術(shù)，又懂管理的優(yōu)秀企業(yè)家，還要造就一支具有較高職業(yè)素質(zhì)的技術(shù)工人隊(duì)伍。

5)加強(qiáng)國際交流與合作。世界各國的機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展都有自己的特色和側(cè)重點(diǎn)。通過加強(qiáng)國際交流與合作，可迅速吸收應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)，并結(jié)合本國國情來發(fā)展機(jī)械制造技術(shù)。

現(xiàn)代的產(chǎn)品與工藝開發(fā)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：在設(shè)計(jì)全過程采用信息技術(shù)，產(chǎn)品有創(chuàng)新，采用新材料與新制造工藝，使產(chǎn)品開發(fā)周期短、返工少、成本低，因而產(chǎn)品在國際市場上有競爭能力。輕量化、精確化、高效化將是成形制造技術(shù)的重要發(fā)展方向，材料成形制造向更輕、更薄、更精、更強(qiáng)、更韌、成本低、周期短、質(zhì)量高的方向發(fā)展。制造過程的計(jì)算機(jī)模擬仿真是先進(jìn)制造技術(shù)的重要內(nèi)容，已在鑄造及塑形加工等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。高性能、高精度、高效率、多學(xué)科及多尺度是模擬仿真技術(shù)的努力目標(biāo)，而微觀組織模擬從微米到納米尺度則是近年來新的研究熱點(diǎn)。綠色制造是制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展趨勢。

制造業(yè)及材料成型加工技術(shù)的作用及地位

我國已是制造大國，僅次于美、日、德，位居世界第4。我國雖是制造大國，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍有很大差距，表現(xiàn)在：1勞動生產(chǎn)率低，人均產(chǎn)值不到美國的k/20；2技術(shù)含量低，以CAD為例，仍停留在繪圖功能：3重要關(guān)鍵復(fù)雜產(chǎn)品基本上沒有自主產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)能力。

材料成形加工行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，材料成形加工是汽車、電力、石化、造船、機(jī)械等支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)制造技術(shù)，新一代材料加工技術(shù)也是先進(jìn)制造技術(shù)的重要內(nèi)容。鑄造、鍛造及焊接等材料加工技術(shù)是國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主體技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界75%的鋼材經(jīng)塑性加工，45%的金屬結(jié)構(gòu)用焊接得以成型。汽車重量的65%以上仍由鋼材、鋁合金、鑄鐵等材料通過鑄造、鍛壓、焊接等加工方法而成形。

但是，我國的材料成形加工技術(shù)與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍有很大差距。例如：重大工程的關(guān)鍵鑄鍛件如長江三峽水輪機(jī)的第一個(gè)葉輪仍從國外進(jìn)口；航空工業(yè)發(fā)動機(jī)及其它重要的動力機(jī)械的核心成形制造技術(shù)尚有待突破。因此，在振興我國制造業(yè)的同時(shí)，要加強(qiáng)和重視材料成形加工制造技術(shù)的發(fā)展。

制造業(yè)在過去的二十年中發(fā)生了巨大變化，這種變化還會延續(xù)。高速發(fā)展的工業(yè)技術(shù)要求加工制造的產(chǎn)品精密化、輕量化、集成化；國際競爭更加激烈的市場要求產(chǎn)品性能高、成本低、周期短；日益惡化的環(huán)境要求材料加工原料與能源消耗低、污染少。為了生產(chǎn)高精度、高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品，材料正由單一的傳統(tǒng)型向復(fù)合型、多功能型發(fā)展；材料成形加工制造技術(shù)逐漸綜合化、多樣化、柔性化、多學(xué)科化。

面對市場經(jīng)濟(jì)、參與全球競爭，必須十分重視制造業(yè)、先進(jìn)制造技術(shù)及成形加工制造技術(shù)的技術(shù)進(jìn)步。

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

美國在“新一代制造計(jì)劃”中指出未來的制造模式將是：批量小、質(zhì)量高、成本低、交貨期短、生產(chǎn)柔性、環(huán)境友好。未來的制造企業(yè)將是：以人、管理及技術(shù)三要素組成，而以人為本。未來的制造企業(yè)要掌握十大關(guān)鍵技術(shù)，包括了“快速產(chǎn)品與工藝開發(fā)系統(tǒng)”，“新一代制造工藝及裝備”及“模擬與仿真”三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。其中新一代制造工藝包括精確成型制造或稱凈成型制造工藝。凈成型制造工藝要求材料成型制造向更輕、更薄、更精、更強(qiáng)、更韌、成本低、周期短、質(zhì)量高方向發(fā)展。

輕量化、精確化、高效化將是未來制造技術(shù)的重要發(fā)展方向。以汽車制造為例，美國新一代汽車研究計(jì)劃的目標(biāo)是在2003年每100公里油耗要減少到3升。汽車重量減輕10%可使燃燒效率提高7%，并減少10%的污染。為了達(dá)到這一目標(biāo)，要求整車重量要減輕40～50%，其中車體和車架的重量要求減輕50%，動力及傳動系統(tǒng)必須減輕10%。例如，美國福特汽車公司新車型中使用的主要材料可以看出新一代汽車中鋼鐵黑色金屬用量將大幅度減少，而鋁及鎂合金用量將顯著增加，鋁合金將從284磅增加到733磅，鎂合金將從10磅增加到86磅。

近年來，隨著汽車工業(yè)和電子工業(yè)的迅速發(fā)展，對通過降低產(chǎn)品的自重以降低能源消耗和減少污染包括汽車尾氣和廢舊塑料，提出了更迫切的要求，輕量化的綠色環(huán)保材料將作為人們的首選。鎂合金就是被世界各國材料界看好的最具有開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展前途的金屬材料。

鎂合金產(chǎn)品具有以下優(yōu)勢：1輕量化：密度1.8g/cm3左右，是鐵的1/4，鋁的2/3，與塑料相近。2比強(qiáng)度高、剛性佳，優(yōu)于鋼、鋁。3極佳的防震性，耐沖擊、耐磨性良好。4優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性，改善電子產(chǎn)品散熱問題。5非磁性金屬，抗電磁波干擾，電磁屏蔽性佳。6加工成型性能好，成品外觀美麗，質(zhì)感佳，無可燃性相對于塑料。7材料可100%回收，回收率高，符合環(huán)保法。8尺寸穩(wěn)定，收縮率小，不易因環(huán)境溫度變化而改變相對于塑料。

鎂合金壓鑄件廣泛應(yīng)用于交通工具如汽車、摩托車及飛機(jī)零件等、IT行業(yè)如手機(jī)、手提電腦等3C產(chǎn)品、小型家電攝像機(jī)、照相機(jī)及其他電子產(chǎn)品外殼等行業(yè)。同時(shí)，壓鑄鎂合金產(chǎn)品在國防建設(shè)等領(lǐng)域也有十分廣闊的應(yīng)用前景。

快速產(chǎn)品/工藝開發(fā)系統(tǒng)

我國制造業(yè)的主要問題之一是缺乏創(chuàng)新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因而缺乏國際市場競爭能力。

傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)的特點(diǎn)：一是照貓畫虎、知識老化、缺乏創(chuàng)新，二是周期長、返工多、成本高。例如，日本豐田汽車公司沿用傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)方法造成了大量的返工。又例如，美國空軍研究所從1981—1991年研發(fā)武器共發(fā)布圖紙20，000張，但共有90，000張圖紙進(jìn)行了更改，平均每張圖紙改動了4.5次，多化費(fèi)了16億美元。

現(xiàn)代的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：1采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法，2進(jìn)行全生命周期設(shè)計(jì)，3設(shè)計(jì)全過程采用信息技術(shù)，4加快采用新材料、新工藝，5產(chǎn)品開發(fā)周期短、返工少、成本低，努力做到一次成功，6產(chǎn)品有創(chuàng)新，在國際市場上有競爭能力。

應(yīng)該指出：產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造開發(fā)系統(tǒng)是以設(shè)計(jì)與制造過程的建模為核心內(nèi)容。1992年，美國先進(jìn)金屬材料加工工程研究中心提出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)/制造工藝集成系統(tǒng)。在產(chǎn)品零部件的設(shè)計(jì)過程中同時(shí)要進(jìn)行影響產(chǎn)品及零部件性能的成型制造過程的建模，它不僅可以提供產(chǎn)品零部件的可制造性評估，而且可以提供產(chǎn)品零部件的性能預(yù)測。2001年，美國又提出了集成制造技術(shù)建議，并提出“可靠制造的建模與仿真”新構(gòu)思，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造等全生命周期過程全部進(jìn)行模擬仿真。

波音公司采用的現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，將新產(chǎn)品研制周期從8年縮短到5年，工程返工量減少了50%。日本豐田汽車公司在研制2002年嘉美新車型時(shí)縮短了研發(fā)周期10個(gè)月，減少了試驗(yàn)樣車數(shù)量65%。美國底特律柴油機(jī)公司研發(fā)一臺V6型柴油機(jī)的研發(fā)周期只用了7.5個(gè)月。美國汽車工業(yè)希望汽車的研發(fā)周期縮短為15—25個(gè)月，而20世紀(jì)90年代汽車的研發(fā)周期為5年。

新一代制造技術(shù)材料成型制造技術(shù)

制造技術(shù)可分為加工制造及成型制造以液態(tài)鑄造成型、固態(tài)塑性成型及連接成型等為代表技術(shù)，其中成型制造不僅賦予零件以形狀，而且決定了零件的組織結(jié)構(gòu)與性能。

精確成型制造技術(shù)

近年來出現(xiàn)了很多新的精確成型制造技術(shù)。例如，在精確鑄造成型加工方面，在汽車工業(yè)中Cosworth鑄造采用鋯砂砂芯組合并用電磁泵控制澆鑄)、消失模鑄造及壓力鑄造已成為新一代汽車薄壁、高質(zhì)鋁合金缸體鑄件的三種主要精確鑄造成型方法。許多研究預(yù)測消失模鑄造將是“明天的鑄造新技術(shù)”。另外，用定向凝固熔模鑄造生產(chǎn)的高溫合金單晶體燃汽輪機(jī)葉片也是精確成型鑄造技術(shù)在航空、航天工業(yè)中應(yīng)用的杰出體現(xiàn)。

在轎車工業(yè)中還有很多材料精確成型新工藝，如用精確鍛造成型技術(shù)生產(chǎn)凸輪軸等零件液壓脹型技術(shù)、半固態(tài)成型、三維擠壓法等。摩擦壓力焊新技術(shù)近來備受人們關(guān)注。

以擠壓鑄造及半固態(tài)鑄造為代表的精確成型技術(shù)由于熔體在壓力下充型、凝固，從而使鑄件具有好的表面及內(nèi)部質(zhì)量。材料在壓力作用下凝固可形成細(xì)小的球狀晶粒組織。半固態(tài)鑄造是一種生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、近凈成型、高品質(zhì)鑄件的材料半固態(tài)加工工藝技術(shù)。其區(qū)別于壓力鑄造和鍛壓的主要特征是材料處于半固態(tài)時(shí)在較高壓力下充型和凝固。半固態(tài)鑄造技術(shù)最早在上世紀(jì)70年代由美國MIT凝固實(shí)驗(yàn)室研究開發(fā)，并在90年代中期因汽車的輕量化得到了快速發(fā)展，可分為流變鑄造和觸變鑄造。

快速及自由成型制造技術(shù)

隨著全球化及市場的激烈競爭，加快產(chǎn)品開發(fā)速度已成為競爭的重要手段之一。制造業(yè)要滿足日益變化的用戶需求，制造技術(shù)必須有較強(qiáng)的靈活性，能夠以小批量甚至單件生產(chǎn)迎合市場。快速原型制造技術(shù)就是在這樣的社會背景下產(chǎn)生的。快速原型制造技術(shù)以離散/堆積原理為基礎(chǔ)和特征，將零件的電子模型按一定方式離散成為可加工的離散面、離散線和離散點(diǎn)，而后采用多種手段，將這些離散的面、線段和點(diǎn)堆積形成零件的整體形狀。有人因該技術(shù)高度的柔性而稱之為“自由成型制造”。近年來，快速原型制造已發(fā)展為快速模具制造及快速制造。它能大大縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)周期，解決單件或小批零件的制造問題。

激光加工技術(shù)多種多樣，包括電子元件的精密微焊接、汽車和船舶制造中的焊接、坯料制造中的切割、雕刻與成型等，其中激光加工自由成型制造技術(shù)也是重要的發(fā)展動向。

參考文獻(xiàn)

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