導語：如何才能寫好一篇簡述先進制造技術的特點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：機械制造技術現(xiàn)狀及特點發(fā)展趨勢

中圖分類號： TD406 文獻標識碼： A

我國目前正處于經(jīng)濟發(fā)展的關鍵時期，但作為科技發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)一一一一機械制造技術卻是我們的薄弱環(huán)節(jié)。為了跟上先進制造技術的世界潮流，我們只有將其放在優(yōu)先的地位，井以足夠的力量子以實施，才能盡快縮小與發(fā)達國家之間的差距，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

1我國機械制造技術發(fā)展的現(xiàn)狀

機械制造技術是研究產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、加工制造、維修服務及回收再生的全過程的工程學科，是以提高產(chǎn)品質量、經(jīng)濟效益、產(chǎn)品競爭力為目標，包含物質流，信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。

在20世紀70年代以前，生產(chǎn)產(chǎn)品的技術相對比較簡單，一個新產(chǎn)品上市，很快就會

有相同功能的產(chǎn)品跟著上市。20世紀80年代后，隨著國家改革開放的推進和市場全球化

的進一步發(fā)展，市場競年變得越來越激烈。

到20世紀90年代初，隨著CIMS技術的大力推廣應用，包括有CIMS實驗工程中心

和開放7個開放實驗室在內的研究環(huán)境已建成。在全國范圍內，部署了CIMS的若干研究項目，諸如CIMS軟件工程與標準化、開放式系統(tǒng)結構與發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS總體與集成技術、產(chǎn)品設計自動化、工藝沒計自動化、柔性制造技術、管理與決策信息系統(tǒng)，質量保證技術、網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫技術以及系統(tǒng)理論和方法等均取得了豐碩成果，獲得不同程度的進展。但因大部分大型機械制造企業(yè)和絕大部分中小型機械制造企業(yè)主要限于CAD和管理信息系統(tǒng)，底層基礎自動化還十分薄弱，數(shù)控機床由于編程復雜，還沒有真正發(fā)揮作用。因此，與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國的制造業(yè)仍然存在一個階段性的整體上的差距。

目前，我國已加入WT0，機械制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)與新的機遇。因此，我國機

械制造業(yè)不能單純的沿著20世紀的以凸輪及其機構為基礎、采用專片j機床、專用夾具、專用刀具組成的流水式生產(chǎn)線一一一剛性自動化發(fā)展，而是要進行全面拓展，面向五化發(fā)展，即全球化、網(wǎng)絡化、虛擬化、自動化、綠色化。

2機械制造技術的特點

隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)代機械制造技術呈現(xiàn)如下特點：

2.1機械剎造技術是一項系統(tǒng)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(xiàn)代系統(tǒng)管理技術在產(chǎn)品設計、制造和生產(chǎn)組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它是不斷吸收各種高新技術成果與傳統(tǒng)制造技術相結合，使制造技術成為能駕馭生產(chǎn)過程的物質流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。

2 2機械制造技術是一項綜合性技術

先進制技術應用的目標是為了提高企業(yè)競爭和促進國家經(jīng)濟和綜合實力的增長。因此，它并不限于制造過程本身，它涉及產(chǎn)品從市場調研、產(chǎn)品開發(fā)及工藝設計、生產(chǎn)準備、加工制造、售后服務等產(chǎn)品壽命周期的所有內容，并將它們結合成一個有機的整體。以便提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟效益和社會效益。

2 3機械制造技術是市場競爭要素的統(tǒng)一體

市場競爭的核心是如何提高生產(chǎn)率。隨著市場全球化的進一步發(fā)展，20世紀80年代以后，制造業(yè)要贏得市場競爭的主要矛盾已經(jīng)從提高勞動生產(chǎn)率轉變?yōu)橐詴r間為核心的時閘、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(tǒng)一。

2 4機械制造技術是一項世界性技術

20世紀80年代以來，隨著全球市場的形成，發(fā)達國家通過金融、經(jīng)濟、科技手段爭

奪市場，傾銷產(chǎn)品，輸出資本，便得市場競爭變得越來越激烈。為適應這種激烈的市場競爭，一個國家的先進制造技術應具有世界先進水平，應能支持該國制造業(yè)在全球市場的競爭力。同時，機械制造技術是面向21世紀的技術，應與現(xiàn)代高新技術相結合，應是有明確范疇的新技術領域。

3我國機械制造技術的發(fā)展趨勢

先進制造技術是制造技術的最新發(fā)展階段，是由傳統(tǒng)的制造技術發(fā)展起來的，既保持了過去制造技術中的有效要素，又要不斷吸收各種高新技術成果，井滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的所有領域及其全部過程。

20世紀80年代，隨著掃描顯微鏡的發(fā)明和使用，人類認識世界和改造世界的能力進入納米時代。納米技術是指實現(xiàn)納米級精度，是一種在納米尺度上研究原子和分子結構、物質特性及相互作用與運動、并運用這種技術為人類服務的高新技術，納米技術對制造業(yè)產(chǎn)生了很大的影響，其應用范圍將非常廣泛，包括納米材料技術、納米加工技術、納米裝配技術和納米測量技術等。

超精密加工的加工精度在2000年就已達到納米級．在21世紀初開發(fā)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(STE)可使加工精度達到0.0003～0．0001υm，現(xiàn)在精密工程正向其終極目標――原子級精度的加工逼近，也就是說，可以傲到移動原子級別的加工。

現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩個方向上：一是精密工程技術，以超精密加工的前沿部分、微細加工、納米技術為代表，將進入微型機械電子技術和微型機器人的時代；二是機械制造的高度自動化，以CIMS和敏捷制造等的進一步發(fā)展為代表。

3 1精密成形制造技術技術包括鑄造、焊接、塑性加工等

精密成形技術包括：精密鑄造（濕膜精密成形鑄造、剛型精密成形鑄造、高精度造芯）、精密鍛壓（冷濕精密成形、精密沖裁）、精密熱塑性成形、精密焊接與切割等。

3.2無切削液加工主要應用領域是機械加

工行業(yè)，無切削液加工簡化了工藝、減少了成本并消除了冷卻液帶來的一系列問題，如廢液排放和回收等

3 3快速原型零件制造技術(RPM)，其設計

突破了傳統(tǒng)加工技術所采用的材料去除的原則，而采用添加、累積的原理。其代表性技術有分層實體制造(LOM)．熔化沉積制造(FDM)等

由于以上工藝和技術不僅減少了原材料和能源的耗用量，縮短了開發(fā)周期，減少了成本，而且有些工藝的改進對環(huán)境起到保護作用，因此被稱為綠色制造工藝。綠色制造是人類社會可持續(xù)發(fā)展在制造業(yè)中的體現(xiàn)。這一切除了工藝革新外，還必須依靠信息技術，通過計算機的模擬、仿真，才能實現(xiàn)。

篇2

關鍵詞：機械制造 技術特點 發(fā)展方向

我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關鍵時期，制造技術是我們的薄弱環(huán)節(jié)。只有跟上先進制造技術的世界潮流，將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位，并以足夠的力度予以實施，才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

一、我國機械制造技術發(fā)展的現(xiàn)狀分析

機械制造技術是研究產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科，是以提高質量、效益、競爭力為目標，包含物質流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。

20世紀70年代以前，產(chǎn)品的技術相對比較簡單，一個新產(chǎn)品上市，很快就會有相同功能的產(chǎn)品跟著上市。20世紀80年代以后，隨著市場全球化的進一步發(fā)展，市場競爭變得越來越激烈。

20世紀90年代初，隨著cims技術的大力推廣應用，包括有cims實驗工程中心和7個開放實驗室的研究環(huán)境已建成。在全國范圍內，部署了cims的若干研究項目，諸如cims軟件工程與標準化、開放式系統(tǒng)結構與發(fā)展戰(zhàn)略，cims總體與集成技術、產(chǎn)品設計自動化、工藝設計自動化、柔性制造技術、管理與決策信息系統(tǒng)、質量保證技術、網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫技術以及系統(tǒng)理論和方法等均取得了豐碩成果，獲得不同程度的進展。但因大部分大型機械制造企業(yè)和絕大部分中小型機械制造企業(yè)主要限于cad和管理信息系統(tǒng)，底層基礎自動化還十分薄弱，數(shù)控機床由于編程復雜，還沒有真正發(fā)揮作用。因此，與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國的制造業(yè)仍然存在一個階段性的整體上的差距。

目前，我國已加入wto，機械制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)與新的機遇。因此，我國機械制造業(yè)不能單純的沿著20世紀凸輪及其機構為基礎采用專用機床、專用夾具、專用刀具組成的流水式生產(chǎn)線——剛性自動化發(fā)展。而是要全面拓展，面向五化發(fā)展，即全球化、網(wǎng)絡化、虛擬化、自動化、綠色化。

二、機械制造技術的特點

做好基礎自動化的工作仍是我國制造企業(yè)一項十分緊迫而艱巨的任務。但加工中心無論是數(shù)量還是利用率都很低?？删幊炭刂破鞯氖褂貌⒉黄占?，工業(yè)機器人的應用還很有限。因此，我們要立足于我國的實際情況，在看到國際上制造業(yè)發(fā)展趨勢的同時扎扎實實地做好基礎工作。

1.機械制造技術是一個系統(tǒng)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(xiàn)代系統(tǒng)管理技術在產(chǎn)品設計、制造和生產(chǎn)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(tǒng)制造技術相結合，使制造技術成為能駕馭生產(chǎn)過程的物質流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。

2.機械制造技術是一個綜合性技術

先進制造技術應用的目標是為了提高企業(yè)競爭和促進國家經(jīng)濟和綜合實力的增長。因此，它并不限于制造過程本身，它涉及產(chǎn)品從市場調研、產(chǎn)品開發(fā)及工藝設計、生產(chǎn)準備、加工制造、售后服務等產(chǎn)品壽命周期的所有內容，并將它們結合成一個有機的整體。以便提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟效益和社會效益。

3.機械制造技術是市場競爭要素的統(tǒng)一體

市場競爭的核心是如何提高生產(chǎn)率。隨著市場全球化的進一步發(fā)展，20世紀80年代以后，制造業(yè)要贏得市場競爭的主要矛盾已經(jīng)從提高勞動生產(chǎn)率轉變?yōu)橐詴r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(tǒng)一。

4.機械制造技術是一個世界性技術

20世紀80年代以來，隨著全球市場的形成，發(fā)達國家通過金融、經(jīng)濟、科技手段爭奪市場，傾銷產(chǎn)品，輸出資本，使得市場競爭變得越來越激烈，為適應這種激烈的市場競爭，一個國家的先進制造技術應具有世界先進水平，應能支持該國制造業(yè)在全球市場的競爭力。同時，機械制造技術是面向21世紀的技術，應與現(xiàn)代高新技術相結合，應是有明確范疇的新的技術領域。

三、我國機械制造技術的發(fā)展方向

先進制造技術是制造技術的最新發(fā)展階段，是由傳統(tǒng)的制造技術發(fā)展起來的，既保持了過去制造技術中的有效要素，又要不斷吸收各種高新技術成果，并滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的所有領域及其全部過程。

20世紀80年代，隨著掃描顯微鏡的發(fā)明和使用，人類認識世界和改造世界的能力進入納米尺度，納米技術是指實現(xiàn)納米級精度，是一種在納米尺度上研究原子和分子結構，物質特性及相互作用與運動，并運用這種技術為人類服務的高新技術，納米技術對制造業(yè)產(chǎn)生了很大的影響，其應用范圍將非常廣泛，包括納米材料技術、納米加工技術、納米裝配技術和納米測量技術等。

超精密加工的加工精度在2000年已達到納米級，在21世紀初開發(fā)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（ste）可使加工精度達到0.0003～0.0001μm，現(xiàn)在精密工程  正向其終極目標——原子級精度的加工逼近，也就是說，可以做到移動原子級別的加工。

現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩個方向上：一是精密工程技術，以超精密加工的前沿部分、微細加工、納米技術為代表，將進入微型機械電子技術和微型機器人的時代；二是機械制造的高度自動化，以cims和敏捷制造等的進一步發(fā)展為代表。

1.精密成形技術成形制造技術包括鑄造、焊接、塑性加工等。精密成形技術包括：精密鑄造（濕膜精密成形鑄造、剛型精密成形鑄造、高精度造芯）、精密鍛壓（冷濕精密成形、精密沖裁）、精密熱塑性成形、精密焊接與切割等。

2.無切削液加工無切削液加工的主要應用領域是機械加工行業(yè)，無切削液加工簡化了工藝、減少了成本并消除了冷卻液帶來的一系列問題，如廢液排放和回收等等。

3.快速成形技術快速原型零件制造技術（rpm），其設計突破了傳統(tǒng)加工技術所采用的材料去除的原則，而采用添加、累積的原理。其代表性技術有分層實體制造（lom），熔化沉積制造（fdm）等等。

由于以上工藝和技術不僅減少了原材料和能源的耗用量或縮短了開發(fā)周期、減少了成本，而且有些工藝的改進對環(huán)境起到保護作用，因此被稱為綠色制造工藝。綠色制造是人類社會可持續(xù)發(fā)展在制造業(yè)中的體現(xiàn)。這一切除了工藝革新外，還必須依靠信息技術，通過計算機的模擬、仿真，才能實現(xiàn)。

四、結論

現(xiàn)代制造技術是現(xiàn)代技術和工業(yè)創(chuàng)新的集成，是國家制造業(yè)的水平的主要標志，也是國家工業(yè)的基礎和支柱。隨著社會的發(fā)展，人們對產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大變化，要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求，就必須采用先進的機械制造技術。因此，我們應抓住機遇，了解我國機械制造技術的發(fā)展現(xiàn)狀，把握現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展趨勢，使我國現(xiàn)代制造業(yè)與世界發(fā)達國家站在同一起跑線上。

參考文獻：

[1]馬曉春.我國現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展趨勢[j].森林工程，2002，（3）.

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    關鍵詞:機械制造 技術特點 發(fā)展方向

    我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關鍵時期,制造技術是我們的薄弱環(huán)節(jié)。只有跟上先進制造技術的世界潮流,將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

    一、我國機械制造技術發(fā)展的現(xiàn)狀分析

    機械制造技術是研究產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質量、效益、競爭力為目標,包含物質流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。

    20世紀70年代以前,產(chǎn)品的技術相對比較簡單,一個新產(chǎn)品上市,很快就會有相同功能的產(chǎn)品跟著上市。20世紀80年代以后,隨著市場全球化的進一步發(fā)展,市場競爭變得越來越激烈。

    20世紀90年代初,隨著CIMS技術的大力推廣應用,包括有CIMS實驗工程中心和7個開放實驗室的研究環(huán)境已建成。在全國范圍內,部署了CIMS的若干研究項目,諸如CIMS軟件工程與標準化、開放式系統(tǒng)結構與發(fā)展戰(zhàn)略,CIMS總體與集成技術、產(chǎn)品設計自動化、工藝設計自動化、柔性制造技術、管理與決策信息系統(tǒng)、質量保證技術、網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫技術以及系統(tǒng)理論和方法等均取得了豐碩成果,獲得不同程度的進展。但因大部分大型機械制造企業(yè)和絕大部分中小型機械制造企業(yè)主要限于CAD和管理信息系統(tǒng),底層基礎自動化還十分薄弱,數(shù)控機床由于編程復雜,還沒有真正發(fā)揮作用。因此,與工業(yè)發(fā)達國家相比,我國的制造業(yè)仍然存在一個階段性的整體上的差距。

    目前,我國已加入WTO,機械制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)與新的機遇。因此,我國機械制造業(yè)不能單純的沿著20世紀凸輪及其機構為基礎采用專用機床、專用夾具、專用刀具組成的流水式生產(chǎn)線——剛性自動化發(fā)展。而是要全面拓展,面向五化發(fā)展,即全球化、網(wǎng)絡化、虛擬化、自動化、綠色化。

    二、機械制造技術的特點

    做好基礎自動化的工作仍是我國制造企業(yè)一項十分緊迫而艱巨的任務。但加工中心無論是數(shù)量還是利用率都很低。可編程控制器的使用并不普及,工業(yè)機器人的應用還很有限。因此,我們要立足于我國的實際情況,在看到國際上制造業(yè)發(fā)展趨勢的同時扎扎實實地做好基礎工作。

    1.機械制造技術是一個系統(tǒng)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(xiàn)代系統(tǒng)管理技術在產(chǎn)品設計、制造和生產(chǎn)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(tǒng)制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產(chǎn)過程的物質流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。

    2.機械制造技術是一個綜合性技術

    先進制造技術應用的目標是為了提高企業(yè)競爭和促進國家經(jīng)濟和綜合實力的增長。因此,它并不限于制造過程本身,它涉及產(chǎn)品從市場調研、產(chǎn)品開發(fā)及工藝設計、生產(chǎn)準備、加工制造、售后服務等產(chǎn)品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體。以便提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟效益和社會效益。

    3.機械制造技術是市場競爭要素的統(tǒng)一體

    市場競爭的核心是如何提高生產(chǎn)率。隨著市場全球化的進一步發(fā)展,20世紀80年代以后,制造業(yè)要贏得市場競爭的主要矛盾已經(jīng)從提高勞動生產(chǎn)率轉變?yōu)橐詴r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(tǒng)一。

    4.機械制造技術是一個世界性技術

    20世紀80年代以來,隨著全球市場的形成,發(fā)達國家通過金融、經(jīng)濟、科技手段爭奪市場,傾銷產(chǎn)品,輸出資本,使得市場競爭變得越來越激烈,為適應這種激烈的市場競爭,一個國家的先進制造技術應具有世界先進水平,應能支持該國制造業(yè)在全球市場的競爭力。同時,機械制造技術是面向21世紀的技術,應與現(xiàn)代高新技術相結合,應是有明確范疇的新的技術領域。

    三、我國機械制造技術的發(fā)展方向

    先進制造技術是制造技術的最新發(fā)展階段,是由傳統(tǒng)的制造技術發(fā)展起來的,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,并滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的所有領域及其全部過程。

    20世紀80年代,隨著掃描顯微鏡的發(fā)明和使用,人類認識世界和改造世界的能力進入納米尺度,納米技術是指實現(xiàn)納米級精度,是一種在納米尺度上研究原子和分子結構,物質特性及相互作用與運動,并運用這種技術為人類服務的高新技術,納米技術對制造業(yè)產(chǎn)生了很大的影響,其應用范圍將非常廣泛,包括納米材料技術、納米加工技術、納米裝配技術和納米測量技術等。

    超精密加工的加工精度在2000年已達到納米級,在21世紀初開發(fā)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(STE)可使加工精度達到0.0003~0.0001μm,現(xiàn)在精密工程  正向其終極目標——原子級精度的加工逼近,也就是說,可以做到移動原子級別的加工。

    現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩個方向上:一是精密工程技術,以超精密加工的前沿部分、微細加工、納米技術為代表,將進入微型機械電子技術和微型機器人的時代;二是機械制造的高度自動化,以CIMS和敏捷制造等的進一步發(fā)展為代表。

    1.精密成形技術成形制造技術包括鑄造、焊接、塑性加工等。精密成形技術包括:精密鑄造(濕膜精密成形鑄造、剛型精密成形鑄造、高精度造芯)、精密鍛壓(冷濕精密成形、精密沖裁)、精密熱塑性成形、精密焊接與切割等。

    2.無切削液加工無切削液加工的主要應用領域是機械加工行業(yè),無切削液加工簡化了工藝、減少了成本并消除了冷卻液帶來的一系列問題,如廢液排放和回收等等。

    3.快速成形技術快速原型零件制造技術(RPM),其設計突破了傳統(tǒng)加工技術所采用的材料去除的原則,而采用添加、累積的原理。其代表性技術有分層實體制造(LOM),熔化沉積制造(FDM)等等。

    由于以上工藝和技術不僅減少了原材料和能源的耗用量或縮短了開發(fā)周期、減少了成本,而且有些工藝的改進對環(huán)境起到保護作用,因此被稱為綠色制造工藝。綠色制造是人類社會可持續(xù)發(fā)展在制造業(yè)中的體現(xiàn)。這一切除了工藝革新外,還必須依靠信息技術,通過計算機的模擬、仿真,才能實現(xiàn)。

    四、結論

    現(xiàn)代制造技術是現(xiàn)代技術和工業(yè)創(chuàng)新的集成,是國家制造業(yè)的水平的主要標志,也是國家工業(yè)的基礎和支柱。隨著社會的發(fā)展,人們對產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術。因此,我們應抓住機遇,了解我國機械制造技術的發(fā)展現(xiàn)狀,把握現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展趨勢,使我國現(xiàn)代制造業(yè)與世界發(fā)達國家站在同一起跑線上。

    參考文獻:

    [1]馬曉春.我國現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展趨勢[J].森林工程,2002,(3).

篇4

關鍵詞：機械制造 技術 發(fā)展 探析

1探討機械制造技術的特點

1.1先進的制造技術

包括了電腦技術、現(xiàn)代信息技術、傳感技術、制造自動化技術、新材料技術和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術在產(chǎn)品設計、制造和生產(chǎn)組織管理、銷售及售后服務等方面的應用等等。它在實踐中不斷吸收各種高新技術成果，與傳統(tǒng)制造技術相結合，使制造技術成為能駕馭生產(chǎn)過程的能量流、物質流、信息流三個方面的系統(tǒng)工程。

1.2自動化的發(fā)展提高企業(yè)競爭力和社會生產(chǎn)力的增長

因此，它并不限于制造過程本身，它涉及產(chǎn)品從市場調研、產(chǎn)品開發(fā)及工藝設計、生產(chǎn)準備、加工制造、售后服務等產(chǎn)品壽命周期的所有內容，并將它們結合成一個有機的整體，以便提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟效益和社會效益。

1.3機械制造技術是市場競爭要素的統(tǒng)一體

隨著市場全球化的進一步發(fā)展，20 世紀 80 年代以后，制造業(yè)要贏得市場競爭的主要矛盾已經(jīng)從提高勞動生產(chǎn)率轉變?yōu)橐詴r間為核心的時間、成本和質量三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來，并使之達到完美統(tǒng)一。

2我國機械制造技術的自動化發(fā)展

超精密加工技術的加工精度在二十世紀末已達到納米級，在 21 世紀初開發(fā)的分子束生長技術、離子注入技術和材料合成、掃描隧道技術工程（STE）可使加工精度更高，現(xiàn)在精密工程正向其終極目標：原子級精度的加工逼近，也就是說，先進技術可以做到最高級的原子級別加工。

2.1超快速成形精密技術

快速原型零件制造技術，其設計突破了傳統(tǒng)加工技術所采用的材料去除的原則，而采用添加、累積的原理。

2.2無切削液加工技術

無切削液加工的主要應用領域是機械加工制造行業(yè)，這種加工簡化了工藝，減少了成本，消除了冷卻液帶來的一系列問題，如廢物廢液排放和回收等等。

2.3精密成形技術

精密成形制造技術包括鑄造、焊接、可塑性加工等。精密成形技術包括：精密鑄造，具體內涵有濕膜精密成形鑄造、高精度造芯；精密鍛壓，具體內涵有冷濕精密成形、精密沖裁；此外還有精密熱塑性成形、精密焊接與切割等等。隨著社會的發(fā)展，人們對產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大變化，產(chǎn)品要求多樣化、更新要求快捷化、質量要求高檔化、使用要求方便化、價格要求低廉化、外形要求美觀化、自動化程度要高一點、售后服務要求更好、要滿足人們越來越高的要求，就必須采用先進的機械制造技術。因此，我們應抓住機遇，了解我國機械制造技術的發(fā)展現(xiàn)狀，把握現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展趨勢，力爭使我國現(xiàn)代制造業(yè)與世界發(fā)達國家站在同一起跑線上，甚至于超過他們。

2.4 CIMS 技術

20 世紀 90 年代初，隨著CIMS 技術的大力推廣應用，包括有 CIMS 實驗工程中心和 7 個開放實驗室的研究環(huán)境已建成。在全國范圍內，部署了 CIMS的若干研究項目，諸如 CIMS 軟件工程與標準化、開放式系統(tǒng)結構與發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS總體與集成技術、產(chǎn)品設計自動化、工藝設計自動化、柔性制造技術、管理與決策信息系統(tǒng)、質量保證技術、網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫技術以及系統(tǒng)理論和方法等均取得了豐碩成果，獲得不同程度的進展。但因大部分大型機械制造企業(yè)和絕大部分中小型機械制造企業(yè)主要限于 CAD 和管理信息系統(tǒng)，底層基礎自動化還十分薄弱，數(shù)控機床由于編程復雜，還沒有真正發(fā)揮作用。因此，與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國的制造業(yè)仍然存在一個階段性的整體上的差距。

3節(jié)約資源型機械制造工藝的應用

3.1干式加工技術的應用

干式加工技術的應用主要體現(xiàn)在干切削和干磨削這方面，這種技術較為廣泛的應用于現(xiàn)在的車削、、銑削、磨削等生產(chǎn)環(huán)節(jié)當中。傳統(tǒng)的機械制造技術當中，需要在這些環(huán)節(jié)添加切削液，主要起到一種冷卻、、排屑和清晰的作用，但是切削液的使用不僅會提高各種機械產(chǎn)品的制造成本，還導致切削液隨著排水系統(tǒng)污染生態(tài)環(huán)境，另外對于工人來說也會產(chǎn)生一定的危害。而干式加工技術，就是在這些環(huán)節(jié)當中不再使用切削液的一種制造工藝技術，能夠有效的降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，并能起到良好的環(huán)境保護作用。第一，干切削，干切削的工藝技術方法包括很多方面的內容，干車削、干銑削、干鉆削、干式螺紋加工等等，而在企業(yè)當中使用最為廣泛的就是干車削，比如說在加工絲杠的過程中，一般現(xiàn)在軟的工件上加工出螺紋，通過碎硬以后對工件進行精磨。而一些施工旋風旋風銑削生產(chǎn)技術的，通過上述工藝可以提高金屬的切除率，提高企業(yè)生產(chǎn)效率。第二，干式模削，在傳統(tǒng)的磨削工藝當中，會產(chǎn)生一些油氣和煙霧，污染了車間的生產(chǎn)環(huán)境，同時也增加了生產(chǎn)成本。而現(xiàn)在一些企業(yè)開始使用干式磨削技術，也就是利用熱交換器的作用，把壓縮空氣冷到-110℃，然后直接噴灑在磨削部位，這樣就減輕了磨削過程中油氣和煙霧的產(chǎn)生，又能有效預防工件加工過程中出現(xiàn)變形。

3.2準干式加工技術

干式加工技術對材料、機床的構造有著很高的要求，現(xiàn)在很多企業(yè)還無法達到干式加工的生產(chǎn)條件，因此在技術上退而求其次，更多的應用準干式加工技術，這種技術是將干、濕加工的優(yōu)點結合起來，技術上要求相對較低，同時又能滿足加工的基本要求。在使用過程中，切削液的使用量也會大大減少，一般可以降低到 50ml/h 以下，在降低生產(chǎn)升本方面效果明顯，可以降低成本 50-75%左右。準干式加工技術也可以分為兩種，一種是汽束”噴霧冷卻切削，這種技術是先將空氣壓縮，然后加入少量的切削液，將混合以后的空氣和切削液直接噴灑到的切削部位，達到降低切削溫度，減少工件變形率的目的，這種技術應用最為廣泛。第二種是風冷卻切削技術，這種技術先將空氣中的水分去除掉，然后將空氣冷卻，在切削的時候世界噴到切削部位，并用植物油代替切削液的一種技術方法，但是這種技術目前來說還存在不少的缺陷，應用的范圍比較少。

4結語

現(xiàn)代機械制造技術的未來發(fā)展逐漸集中：以超精密加工的前沿部分、微細加工、納米技術為代表的精密工程技術和以和敏捷制造等的進一步發(fā)展為代表的機械制造的高度自動化，因此，我國機械制造工業(yè)的發(fā)展要適應全球化、網(wǎng)絡化、虛擬化、自動智能化的行業(yè)發(fā)展趨勢。

參考文獻：

[1]張樹余.淺析機械制造技術的特點及發(fā)展趨勢[J].科海故事博覽，2006（11）.

篇5

    [關鍵詞]模具制造設計 CAD/CAE技術

    一、模具制造技術的性質和特點

    模具的制造和使用方式形式多樣,技術含量高,生產(chǎn)工藝獨特,所牽系的生產(chǎn)要素多,應用范圍廣等幾方面。除此之外,模具制造技術對生產(chǎn)者的業(yè)務能力和職業(yè)素質都有很高的要求。模具制造技術具有以下兩個方面的原因特點:一,模具是單件生產(chǎn)的產(chǎn)品,即模具是根據(jù)成品之間的結構要求進行和制造的專用成型工具;二,模具制造的關鍵主要是制造凸模、凹模及相關成型零件的專門工藝,以及模具制造工藝過程的優(yōu)化設計與高度節(jié)約問題。

    二、模具設計,加工的幾種技術

    1.高速加工技術

    高速加工概念起源于德國切削物理學家Carl Salomon,他認為在常規(guī)切削范圍內切削溫度隨著切削速度的增大而升高,當切削速度達到臨界切削速度后,切削速度再增大,切削溫度反而下降,從而大大地減少加工時間,成倍地提高機床的生產(chǎn)率。高速加工的特點及在模具工業(yè)中的應用:

    加工效率高由于切削速度高,進給速度一般也提高5-l0倍,這樣,單位時間材料切除率可提高3-6倍,因此加工效率大大提高;切削力小高速加工由于切削速度高,切屑流出的速度快,減少了切屑與刀具前面的摩擦,從而使切削力大大降低;熱變形小高速加工過程中,由于極高的進給速度,95%的切削熱被切屑帶走,工件基本保持冷態(tài),這樣零件不會由于溫升而導致變形;加工精度高高速加工機床激振頻率很高,已遠遠超出“機床-刀具-工件”工藝系統(tǒng)的固有頻率范圍,這使得零件幾乎處于“無振動”狀態(tài)加工,同時在高速加工速度下,積屑瘤、表面殘余應力和加工硬化均受到抑制,因此用高速加工的表面幾乎可與磨削相比。

    另外,簡化工藝流程由于高速銑削的表面質量可達磨削加工的效果,因此有些場合高速加工可作為零件的精加工工序,從而簡化了工藝流程,縮短了零件加工時間。高速加工是以高切削速度、高進給速度和高加工精度為主要特征的加工技術。其工件熱變形小,加工精度高,表面質量好;非常適合模具加工中的薄壁、剛性較差、容易產(chǎn)生熱變形的零件,可以直接加工模具中使用的淬硬材料,特別是硬度在HRC46~60范圍內的材料。

    2.逆向工程技術

    按照傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)流程,開發(fā)過程是市場調研一概念設計一總體設計一詳細設計一制定工藝流程一設計工裝夾具一加工、檢驗、裝配及性能測試一完成產(chǎn)品。即從“設計思路一產(chǎn)品”的產(chǎn)品設計過程,這被稱為正向工程或順向工程。模具工業(yè)中的逆向T程應用大致可分為以下幾種情況:

    在沒有設計圖樣以及設計圖樣不完整或沒有CAD模型的情況下,在對零件原型進行測量的基礎上形成零件的設計圖樣或CAD模型;某些難以直接用計算機進行三維幾何設計的物體,目前常用黏土、本材或泡沫塑料進行初始外形設計,再通過逆向工程將實物模型轉化為三維CAD模型;人們經(jīng)常需要對已有的產(chǎn)品進行局部修改。原始設計沒有三維cAD摸的情況r,應用逆向工程技術建立C A D模型,再對CAD模型進行修改,這將大火縮短產(chǎn)品改型周期,提高生產(chǎn)效率。

    三、 CAD/CAE技術的應用

    模具設計是隨工業(yè)產(chǎn)品零件的形狀、尺寸與尺寸精度、表面質量要求以及其成型工藝條件的變化而變化的,所以每副模具都必須進行創(chuàng)造性的設計。模具設計的內容包括產(chǎn)品零件成型工藝優(yōu)化設計與力學計算和尺寸與尺寸精度確定與設計等,因此,模具設計常分為制件工藝分析與設計、模具總體方案設計、總體結構設計、施工圖設計四個階段。CAD/CAE,計算機輔助設計和輔助工程,它包括概念設計、優(yōu)化設計、有限元分析、計算機仿真、計算機輔助繪圖和計算機輔助設計過程管理等。應用CAD技術可以設計出產(chǎn)品的大體結構,再通過CAE技術進行結構分析、可行性評估和優(yōu)化設計。采用模具CAD/CAE集成技術后,制件一般不需要再進行原型試驗,采用幾何造型技術,制件的形狀能精確、逼真地顯示在計算機屏幕上,有限元分析程序可以對其力學性能進行檢測。借助于計算機,自動繪圖代替了人工繪圖,自動檢索代替了手冊查閱,快速分析代替了手工計算,使模具設計師能從繁瑣的繪圖和計算中解放出來,集中精力從事諸如方案構思和結構優(yōu)化等創(chuàng)造性的工作。在模具投產(chǎn)之前,CAE軟件可以預測模具結構有關參數(shù)的正確性。

    目前,世界上大型的CAD/CAE軟件系統(tǒng),如Pro/ENGINEER、UG、Solidworke、Alias等,都提供了有關產(chǎn)品早期設計的系統(tǒng)模塊,我們稱之為工業(yè)設計模塊或概念設計模塊。例如,Pro/ENGINEER就包含一個工業(yè)設計模塊——ProDesign,用于支持自上而下的投影設計,以及在復雜產(chǎn)品設計中所包含的許多復雜任務的自動設計。此模塊工具包括概念設計的二維非參數(shù)化的裝配布局編輯器。這些系統(tǒng)模塊的應用大大減少了設計師的工作量,節(jié)約了工作時間,提高了工作效率,使設計師把更多的精力用在新產(chǎn)品的開發(fā)及創(chuàng)新上。

    四、結束語

    隨著時代的發(fā)展,模具制造業(yè)全球化是發(fā)展的必然趨勢,其競爭不斷加劇,使當前模具制造業(yè)面臨極大的挑戰(zhàn),這一挑戰(zhàn)主要來源于市場和技術兩大方面。每個技術單元同時面向市場和合作伙伴,必須靈活地進行重組和集成,達到優(yōu)勢互補。高速切削、逆向工程、快速成形技術與CAD/CAE/CAM/RP虛擬環(huán)境的集成可使設計概念轉換為產(chǎn)品的時間縮短幾倍乃至幾十倍,構成一個快速產(chǎn)品開發(fā)及其模具制造的綜合系統(tǒng),可以實現(xiàn)從產(chǎn)品的設計、分析、加工到管理的靈活經(jīng)濟的組織方式,應用CAD/CAE技術,推動模具制造技術快速發(fā)展。

    參考文獻:

    [1]李志剛,曹延安.亞洲模具工業(yè)與技術的發(fā)展狀況[J].模具工業(yè),2007,(6).

篇6

種綠色制造技術進行了分析,最后詳細探討了綠色制造技術在機械制造過程中的應用。

關鍵詞:綠色制造技術；機械制造；技術方法；應用

中圖分類號： TE08 文獻標識碼： A 文章編號：

就目前我國的自然環(huán)境現(xiàn)狀而言,我國面臨著較為嚴重的生態(tài)危機。為了大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,國家加大了對各個領域的綠色環(huán)保管理力度,尤其是對工業(yè)而言,更是應當全面發(fā)展綠色生產(chǎn)技術,減少工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染和破壞。而綠色制造技術就是這樣一種能夠實現(xiàn)生態(tài)工業(yè)的現(xiàn)代工業(yè)制造技術,在現(xiàn)代工業(yè)制造中具有非常大的發(fā)展前景,是一項符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的技術方法。目前,綠色制造技術已經(jīng)廣泛應用在機械制造的設計、材料、工藝、包裝以及回收處理等各個方面,成為最具發(fā)展?jié)摿Φ闹圃旒夹g。

1 綠色制造的概念

綠色制造,是一種綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的綠色制造模式,其目的是從設計、制造、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中,對生態(tài)環(huán)境的負面影響最小,資源利用率最高,并使加工企業(yè)社會效益和經(jīng)濟效益協(xié)調化。在將綠色制造模式與傳統(tǒng)的制造模式進行分析對比后,可以發(fā)現(xiàn)綠色制造要比傳統(tǒng)制造多出一個環(huán)節(jié),即回收和循環(huán)再利用環(huán)節(jié)。而多出的這個環(huán)節(jié),正是綠色制造最大的特點,也是實現(xiàn)資源利用最大化的關鍵,通過對舊材料或舊機械進行回收,經(jīng)過加工維修后使其再次發(fā)揮作用,提高資源利用效率。

在利用綠色制造技術進行機械制造的過程中,需要注意從五方面注意實現(xiàn)綠色技術,即在機械制造的整個生命周期里,實現(xiàn)綠色設計、綠色材料、綠色工藝、綠色包裝和綠色回收處理。

2 綠色制造技術方法簡述

2 . 1 快速成型技術

快速成型技術,是一項集成了計算機技術、激光技術、數(shù)控技術及精密傳動等技術于一體的先進制造技術?？焖俪尚图夹g采用材料“逐層堆積”的原理,可以根據(jù)產(chǎn)品的計算機數(shù)據(jù),快速地制造出具有一定結構和功能的原型或者產(chǎn)品,可節(jié)約資源,又能減少加工廢棄物的處理。

2 . 2 干式切削技術

現(xiàn)代干式切削技術,就是要研究、尋找不使用(或少使用)切削液,改善切削條件、滿足加工要求的方法。不使用切削液的切削方法主要有:①完全不使用切削液——全干式切削(高速干式切削法);②用氣體混合微量劑代替切削液——半干式切削,其使用的是最小技術。采用半干式切削加工后,刀具、工件和切屑都保持干燥,切屑無需處理便可回收利用。

2 . 3 工藝模擬技術

工藝模擬技術通常應用于熱加工過程中,通過數(shù)值模擬、物理模擬、專家系統(tǒng)相結合來確定最佳工藝參數(shù)、優(yōu)化工藝方案,從而預測加工過程中可能出現(xiàn)的缺陷和防止措施,進而有效控制和保證加工工件的質量,并最大限度地減少污染、節(jié)約能源。

3 綠色制造技術在機械制造過程中的應用分析

3 . 1 機械產(chǎn)品的綠色結構設計

綠色結構設計是融機械產(chǎn)品的功能、質量、壽命和環(huán)境于一體的綠色設計方法。在機械產(chǎn)品設計之前,考慮好機械產(chǎn)品生命周期中各個環(huán)節(jié)的環(huán)境屬性(如:可維護性、可拆卸性、可回收性等),并將它作為一個重要的指導原則。設計目標是制造產(chǎn)品的可制造性、可維修性、可裝配性和可循環(huán)利用性等,達到縮短新產(chǎn)品上市時間、提高產(chǎn)品質量、改進服務、降低成本、加強環(huán)境保護意識,以實現(xiàn)社會、生態(tài)、經(jīng)濟的可持續(xù)化發(fā)展。

3 . 2 機械產(chǎn)品的綠色材料選擇設計

材料的選擇對于制造技術能否實現(xiàn)生態(tài)綠色而言是非常關鍵的,這是因為材料作為產(chǎn)品的物質基礎,材料的特性是要跟隨產(chǎn)品的整個使用循環(huán)周期的。只有選擇綠色材料,才能更大限度的增大綠色制造技術的生態(tài)效益。在進行材料選擇時,首先應考慮到材料的來源是否較為豐富易得,價格是否經(jīng)濟,以及材料的利用效果和對環(huán)境可能產(chǎn)生的污染程度等問題。盡可能的選擇原材料易得、無污染、性能良好、經(jīng)濟效益高的材料;其次,將可再生的材料和能夠回收再利用的材料作為首選材料,以保護資源、增大資源利用率。第三,應加大新型綠色制造材料的研發(fā)力度,研發(fā)更多的新型環(huán)保綠色材料。

3 . 3 機械產(chǎn)品綠色工藝

機械產(chǎn)品綠色工藝是利用科學材料和先進的科學技術為條件,在傳統(tǒng)工業(yè)的基礎上進行綠色產(chǎn)品制造。而且在進行工程工業(yè)生產(chǎn)時,傳統(tǒng)工業(yè)存在著許多的問題,因此我們在進行工藝加工時,盡量采用機械產(chǎn)品綠色工藝,這樣不僅減少了環(huán)境的污染,還對工業(yè)生產(chǎn)的成本進行了大幅度的節(jié)省。綠色制造的產(chǎn)品我們目前可以把它分為3種類型,第一種是節(jié)能型,這種類型主要是以節(jié)省能源為主。第二種是節(jié)資型,這主要是節(jié)省資源的消耗;第三中就是環(huán)保型,就是在進行產(chǎn)品在生產(chǎn)中和使用后,不會對環(huán)境造成污染,而制造的工藝。

3 . 4 機械產(chǎn)品的綠色包裝

制造產(chǎn)品的綠色包裝是指生產(chǎn)出的商品的包裝在自然界中對環(huán)境沒有污染,而且人們可以對其進行循環(huán)利用,從而減少資源的損耗,而且這些包裝材料在自然界中可以隨著分解者的分解進行自動降級。因此,我們在進行包裝生產(chǎn)時,我們不僅要考慮到包裝的實用性和美觀度,我們還要考慮它們對環(huán)境的危害,在經(jīng)濟發(fā)展的同時,倡導可持續(xù)的生活。

3 . 5 機械產(chǎn)品的綠色回收

機械產(chǎn)品的設計與制造,非常重視綠色制造產(chǎn)品報廢后的回收循環(huán)再利用,回收循環(huán)再利用使傳統(tǒng)的制造生產(chǎn)模式從開放式變?yōu)椴糠珠]環(huán)式。有利于企業(yè)進一步改進和完善制造產(chǎn)品的綠色設計。制造產(chǎn)品綠色回收的基本原則是:對還具有使用價值的產(chǎn)品需要通過綠色回收(更換零部件或維修)作為二手產(chǎn)品出售;對沒有使用價值的產(chǎn)品首先通過人工拆卸和分解,然后再綠色回收尚可利用的零部件;對不可利用的零部件也要按材料分類進行綠色回收利用,對有毒有害物質還要經(jīng)過專門工藝進行處理,其他混合物、殘渣則焚燒轉化為熱能進行綠色回收或送填埋工廠。

4 結語

在防治工業(yè)生產(chǎn)污染環(huán)境的技術中,綠色制造技術是一項行之有效且具有很大應用價值的現(xiàn)代新型環(huán)保技術,這對于提高我國制造業(yè)的生態(tài)制造技術有著重要意義。綠色制造技術并不是單單指產(chǎn)品形成中的綠色技術,而是指制造產(chǎn)品整個生命周期,包括從設計到回收再利用之間所有的環(huán)節(jié)都涉及到的綠色環(huán)保技術?？梢灶A見,大力發(fā)展綠色制造技術是控制制造業(yè)污染環(huán)境的關鍵技術措施,是未來制造業(yè)發(fā)展的重要技術方向。

參考文獻

[1] 詹霖. 機械制造業(yè)的先頭兵——快速成型技術[J]. 知識經(jīng)濟. 2010(11)

[2] 趙志洋,婁序蕾,張紹芳,施坪. ZDRH-2000智能集中系統(tǒng)的技術特性及應用[J]. 鍛壓裝備與制造技術. 2009(02)

篇7

【關鍵詞】虛擬樣機；機械設計；物理樣機

1 引言

虛擬樣機技術的興起，為機械設計提供了全新的設計理念和設計方法。虛擬樣機技術在機械設計中的應用是指在機械設計的初期，設計在初期進行，在計算機里創(chuàng)建虛擬樣機，根據(jù)各項仿真的實驗測試好分析，使設計的機械在結果和功能上在計算機上模擬，并在設計中發(fā)現(xiàn)設計的不足和缺陷，同時改進和優(yōu)化機械設。

2 虛擬樣機技術的內涵

虛擬樣機技術是面向系統(tǒng)級設計的、應用于基于仿真設計過程的技術，包含有數(shù)字化物理樣機、功能虛擬樣機和虛擬工廠仿真三方面內容。這三者在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)或產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)集成，提供了有效的方法實現(xiàn)從實體物理樣機向軟件物理樣機的轉化，從而有效地支持了虛擬產(chǎn)品開發(fā)。

機械領域中的虛擬樣機技術又稱為機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術，是20世紀80年代隨著計算機技術發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項計算機輔助工程（CAE）技術。機械工程技術人員通過在計算機上建立樣機模型，對模型進行各種動態(tài)性能分析，然后改進樣機設計方案，用數(shù)字化形式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的物理樣機，這可以大大的簡化機械產(chǎn)品的設計開發(fā)過程，大幅度縮減產(chǎn)品開發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開發(fā)費用和成本，明顯提高產(chǎn)品的質量和系統(tǒng)性，從而獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設計產(chǎn)品。特別虛擬樣機技術為復雜機械產(chǎn)品的設計提供了重要工具。

3 虛擬樣機的優(yōu)勢

虛擬樣機是一種在運用計算機模擬設計產(chǎn)品的設計技術，是實際產(chǎn)品在計算機上的表示，又叫數(shù)字化樣機。虛擬樣機技術的本質是一種模擬仿真技術。

傳統(tǒng)的機械物理樣機設計流程如圖1：

通過對比虛擬樣機技術的優(yōu)點是：通過機械系統(tǒng)的虛擬樣機進行軟件編程幾何建模、產(chǎn)品的控制設計、變形分析和優(yōu)化設計。這樣可以充分利用計算機實現(xiàn)產(chǎn)品的設計，避免了物理樣機的資源浪費，可以提高產(chǎn)品設計的效率，優(yōu)化設計產(chǎn)品。這是一種環(huán)保、高效的設計新方法。

4 機械設計中的虛擬樣機技術應用：

虛擬樣機的組成通常，虛擬樣機應該包括如下三個主要模塊。

（1）3D立體模塊：具備完善的物理模型描述能力。

（2）人際交互模塊：虛擬樣機技術以虛擬現(xiàn)實技術為基礎，實現(xiàn)產(chǎn)品模型的逼真顯示、動畫仿真和人機交互。

（3）測試評估模塊：產(chǎn)品模型分析和評價是虛擬樣機技術的核心，主要包括產(chǎn)品可制造性分析和產(chǎn)品性能評價，例如產(chǎn)品幾何形狀、空間布局、結構學分析、動力學分析、加工性分析、可裝配性分析、可維護性分析等等。

4.1 虛擬樣機技術及其相關軟件特點

虛擬樣機技術是與產(chǎn)品開發(fā)相關的CAX如CAD、CAE、CAM 等技術和D如DAF（Design For Assemlbly），面向裝配的設計）等陸續(xù)出現(xiàn)技術為基礎，進一步融合現(xiàn)代信息技術、先進仿真技術和先進制造技術，從系統(tǒng)的層面來分析復雜的系統(tǒng)，利用虛擬樣機代替虛擬物理樣機對產(chǎn)品進行創(chuàng)新設計測試和評估，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，改進產(chǎn)品的設計質量，提高面向客戶與市場需求的能力。

在機械設計中，虛擬樣機技術的研究對象是機械體系，而機械系統(tǒng)是一個相互聯(lián)系的物體的組合，系統(tǒng)的內部和外部都有多個影響因素，所以在機械設計中主要有三個分析：機械系統(tǒng)的靜力學分析-機械系統(tǒng)的運動力學分析，機械系統(tǒng)的動力學分析。

機械工程中的虛擬樣機設計主要是研究機械的系統(tǒng)動力學和運動學，核心是利用計算機分析產(chǎn)品技術的動力學和運動學，通過分析來確定系統(tǒng)和構件在任意時刻的位置、速度和加速度，同時確定各構件之間的作用力和反作用力，但由于機械系統(tǒng)是個比較復雜的系統(tǒng)，所以要借助其他相關的軟件技術：（1）幾何模型韻計算機輔助設計（CAD）技術軟件和技術，是用于計算機建模和展示機械系統(tǒng)的仿真分析結果的。（2）有限元分析（FEA）軟件和技術。使得有限元分析對構件的應力、應變和強度可以進行進一步的分析，這樣有限元分析就使得產(chǎn)品性能的優(yōu)化和改進和評估有了強有力理論基礎。（3）模擬各種各樣作用力的軟件編程技術。機械系統(tǒng)分析中需要分析各種外力如點動力、風力等其他動力因素，這就需要借助可以模擬各種各樣作用力的軟件編程了。（4）控制系統(tǒng)和最后的優(yōu)化分析技術。在機械設計完成以后，一般都有一個優(yōu)化的過程.運用虛擬樣機軟件分析設計結果使其達到最優(yōu)。通過優(yōu)化分析，確定最佳的設計結構和參數(shù)值，是機械系統(tǒng)獲得最佳的綜合性能。

4.1.1 CATIA軟件的特點與功能

CATIA是法國達索系統(tǒng)公司的CAD/CAE/CAM 一體化軟件，在世界CAD/CAE/CAM領域中處于領導地位。CATIA被廣泛應用于航空航天、汽車制造、造船、機械制造、電子、電器及消費品行業(yè)。它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設計與制造領域，滿足了工業(yè)領域各類大、中、小企業(yè)的需要。CATIA為用戶生產(chǎn)效率的提高、產(chǎn)品和流程的優(yōu)化以及企業(yè)整體效率的提高提供了多方面的支持，具有諸多優(yōu)點：高度集成化、知識積累與重用、高度的適應性、領先的技術、產(chǎn)品虛擬測試。

4.1.2 虛擬樣機技術的典型應用軟件是ADAMS軟件

ADAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學理論中的拉格郎日方程方法，建立系統(tǒng)動力學方程，對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預測機械系統(tǒng)的性能、運動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等。ADAMS一方面是虛擬樣機分析的應用軟件，用戶可以運用該軟件非常方便地對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析。另一方面，又是虛擬樣機分析開發(fā)工具。

4.2 機械設計中虛擬樣機技術的技術應用

4.2.1 具體應用之一：建模

建立一個機械系統(tǒng)的三維實體模型是實現(xiàn)虛擬樣機的基礎條件，所有的仿真實驗均是以建立三維模型為前提的。建立數(shù)字化的機械系統(tǒng)模型是相對比較復雜的過程，因此要采用比較專業(yè)的CAD 軟件來建立復雜的機械系統(tǒng)的虛擬樣機。當三維模型建立完成后，要通過約束副將其連接起來，以便定義物體問所發(fā)生的相對運動。現(xiàn)在很多三維CAD 軟件中部會提供一些運動和動力學的插件，可以利用這些插件映射出各約束關系和裝配關系，從而實現(xiàn)虛擬裝配過程及預約束添加過程的統(tǒng)一。

當各個零件模型間的連接關系及其相對運動確定好以后，接下來就是為模型添加驅動力和驅動轉矩，或者根據(jù)機械工程師所設定的運動規(guī)律促使模型運動，從而完成虛擬樣機模型的建立。當虛擬樣機的三維模型建立完成后，要對其機械系統(tǒng)運動進行相應的仿真試驗，通過試驗求取出運動的所有物理量，包括位移量、速度、加速度、作用力、作用力等。

4.2.2 具體應用之二：設計優(yōu)化

優(yōu)化是機械設計中常見的問題，通常機械優(yōu)化的具體方式如下：在滿足各種設計條件的前提下，在制定的變量變化范圍內，設計變量通過自動選擇來實現(xiàn)，利用分析函數(shù)求取目標函數(shù)的最大值。這種方法利用計算機的運算能力，將設計變量利用計算機作出修改后再進行迭代求解，從而實現(xiàn)多次仿真。每次仿真試驗都會修改一部分模型設計變量，直至得出所設定的物理量最優(yōu)解為止。

篇8

Abstract: This paper introduces the basic overview of mechatronics technology and development background, and describes the mechatronics design approaches and key elements.

關鍵詞:機電一體化;傳感器;發(fā)展趨勢

Key words: mechatronics;sensor;development trend

中圖分類號:TH122 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)11-0084-03

0 引言

現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展,極大地推動了不同學科的交叉與滲透,導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化,使機械工業(yè)的技術結構、產(chǎn)品機構、功能與構成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1機電一體化認識

日本在1971年提出一個新的英文集成名詞“Mechatronics”詞首Mecha取自Mechanics(機械學),詞尾tronics取自Electronics(電子學)。我國經(jīng)常譯為機電一體化或機械電子學。在1981年德國工程師協(xié)會,德國電氣工程技術人員協(xié)會共同組成的精密工程技術專家組提出的“關于大學精密工程技術專業(yè)的建議書”中,把精密工程技術定義為光-機-電一體化的綜合技術。它包括機械(含液壓,氣動及微機械),電工與電子,光學等技術及其組合,其核心為精密工程技術。在當前“信息爆炸”的形式下,相對于專門型人才來說,市場對復合型人才的需求更加迫切。在中國,我們認為機械發(fā)展新階段是機電一體化階段。機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統(tǒng)的總稱。機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不但發(fā)展,還將被賦予新的內容,基本特征可概括為:機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā),綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術,根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值,并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。因此,“機電一體化”涵蓋“技術”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是,機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術,而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術有純技術發(fā)展到機械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機械,其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節(jié)與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的眼神,具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區(qū)別。

2機電一體化的設計過程

機電一體化的機械動力部分由一般電動機演變?yōu)榭刂齐妱訖C,里程碑式地引入了電子和計算機等先進技術,代替人完成機器的檢測與控制等工作。在知識經(jīng)濟中體現(xiàn)了制造業(yè)高科技化,促進了高科技產(chǎn)業(yè)和知識經(jīng)濟的發(fā)展。它是一種用于機電產(chǎn)品最優(yōu)設計的方法學。它包括4個基本學科:電氣、機械、計算機科學和信息技術。如圖1所示。

機電一體化系統(tǒng)和多學科系統(tǒng)之間的區(qū)別不在于它們的組成要素,而在于這些組成要素設計的次序。一直以來,多學科系統(tǒng)設計使用一種按學科順序設計的方法。比如,機電系統(tǒng)的設計一般通過以機械設計開始的三個步驟完成。當機械設計完成后,設計電源和微電子系統(tǒng),接著是控制算法的設計及其實施。按學科順序設計的方法的最大缺點是對整個過程中各個點的固定設計導致新的限制,這種限制源于對這些點的設計,而且會傳遞到下一個學科點的設計。使用并行方法進行預先設計可以使產(chǎn)品更具協(xié)同性。它補充了信息系統(tǒng)以指導設計,這種指導貫穿于設計的各個階段,而不只是預先設計階段,從而使之更加綜合。在將機械,電氣及計算機系統(tǒng)和信息系統(tǒng)進行集成以設計制造產(chǎn)品和過程時,需要進行協(xié)同。最終產(chǎn)品的功能應大于其各部分功能之和。如果沒有協(xié)同組合的話,機電一體化產(chǎn)品具有的性能特征是很難實現(xiàn)的,機電一體化的關鍵要素如圖2。

機電一體化系統(tǒng)是在物理系統(tǒng)中使用信息系統(tǒng)的結果。物理系統(tǒng)包括機械系統(tǒng),計算機系統(tǒng),執(zhí)行器,傳感器和實時接口。機電一體化系統(tǒng)不只是機電系統(tǒng),而且還是一個控制系統(tǒng)。傳感器和執(zhí)行器用來把能量從動力大的一邊(通常是機械的一邊),轉換到動力小的一邊(通常是電氣和計算機的一邊)。上圖中的機械系統(tǒng)不僅包括機械零部件,還可能包括流體,氣動,熱,聲,化學及其它學科。傳感技術已經(jīng)出現(xiàn)了新的發(fā)展以適應對特殊監(jiān)測應用解決方案不斷增長的需要。

2.1 機電一體化中的集成設計問題由于機電一體化方法內在的并行性,或同時性工程,所以樣機試制階段的建模與仿真很重要。因為模型來自于各學科的綜合應用。所以應用一種可視化的編程軟件是很重要的。這樣就涉及到了框圖,流程圖,狀態(tài)轉換圖和波特圖。機電一體化是一種設計哲學,其產(chǎn)品或設備有一個重要的特點就是它們內部的智能,這是將執(zhí)行器,傳感器,控制系統(tǒng)和計算機組合設計實現(xiàn)的。系統(tǒng)的集成是通過硬件(部件)和軟件(信息處理)的聯(lián)合實現(xiàn)的。硬件集成是將機電一體化系統(tǒng)看成一個整體系統(tǒng)來設計的,將傳感器,執(zhí)行器和微處理器融入到機械系統(tǒng)中,軟件集成主要基于高級控制功能在設計時應首先分析客戶要求以及系統(tǒng)集成的技術環(huán)境。在制作時應考慮了解客戶,市場分析,優(yōu)化性能,生命周期性能,質量,可靠性和銷售。

2.2 機電一體化關鍵要素①信息系統(tǒng):信息系統(tǒng)包括信息傳輸?shù)乃蟹矫?從信號處理到控制系統(tǒng)到分析技術。信息系統(tǒng)結合了以下四種學科:通訊系統(tǒng),信號處理,控制系統(tǒng)和數(shù)值計算方法。在機電一體化應用中,我們最關心的是建模,仿真,自動控制和用于優(yōu)化的數(shù)字方法。②自動控制:控制系統(tǒng)工程學是在19世紀晚期產(chǎn)生的學科,認為在低階系統(tǒng)(三階或三階以下)系統(tǒng)的穩(wěn)定性依賴于特征方程的根和勞思(Routh)判據(jù),這是一個很好的判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析工具。③最優(yōu)化: 就是先確認最優(yōu)軌跡,最優(yōu)軌跡是根據(jù)系統(tǒng)的要求即約束條件確定的,然后設計控制系統(tǒng),在設計控制系統(tǒng)的時候應使系統(tǒng)的各參數(shù)最終滿足控制要求,使誤差最小化,或者說使目標函數(shù)的擾動最小化,可用最優(yōu)化過程反復迭代公式(Pk+1=Pk+τ?S k)這里k是迭代次數(shù),S k是P空間內的探索方向,τ是該方向上的探索步長空間內的探索步長,當P值不能再改進時這個過程結束,此時為最優(yōu)化。④機械系統(tǒng):機械系統(tǒng)考慮力作用下物體的特性。這樣的系統(tǒng)按其性質可分為剛性的,可變形的和可流動的。大多數(shù)機電一體化系統(tǒng)應用的剛體系統(tǒng),都依賴于物理學中的基本定律。⑤電氣系統(tǒng):電氣系統(tǒng)由兩個分支組成:電源系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)。通訊系統(tǒng)以低能量的電信號形式在各點之間傳輸信息。諸如信息存儲,處理和交換是通信系統(tǒng)的常見組成部分。電氣工程的這個領域也稱電子學。另一方面,電源系統(tǒng)用來在各點之間有效的傳遞大量的電能,而不是信息,例如:發(fā)電機是把機械能轉化為電能,而電動機是把電能轉化為機械能。

3傳感器和變換器

儀器儀表在現(xiàn)代科技領域中起著關鍵的作用。傳感器是與儀器儀表緊密相關的機電一體化系統(tǒng)中一個非常重要的組件,其作用是為特定工業(yè)過程提供收集不同信息的機制。傳感器廣泛應用于過程檢測以及工況評價方面,為用計算機系統(tǒng)對制造作業(yè)作較高級的監(jiān)控提供便利,可應用于過程前,過程中及過程后。有時,傳感器可以將一種物理現(xiàn)象轉化為決策分析的可用信號。智能系統(tǒng)用傳感器來監(jiān)測由環(huán)境變化影響的特定場合,然后通過校正動作對其控制。

實際上在所有的應用中,傳感器是將各種現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)轉化為電信號,因此可定義為:傳感器是一種把被測物理量轉換成輸出信號的裝置。因此傳感器也可以稱為變換器,應用范圍廣泛,甚至可以用于分辨那些人類感官無法覺察到的環(huán)境變化。它們作為一次元件,連續(xù)的將變化著的信息轉變成另一種形式,也就是說,傳感裝置檢測被測量,并將其轉換成系統(tǒng)可接受形式的信號,通常為電信號。整個系統(tǒng)的最大準確度由傳感器的靈敏度和其內部噪聲干擾所決定。在測控系統(tǒng)中,任何參數(shù)的變化,不論是在被測量中還是在信號修整中,都會直接影響系統(tǒng)的準確度。傳感器和變換器是現(xiàn)代控制系統(tǒng)(電,光,機械或流體系統(tǒng))的兩個重要組成部分,傳感器和變換器選用的程度取決于控制系統(tǒng)的自動化水平和復雜程度。要構成一個復雜控制系統(tǒng),測量裝置必須能夠滿足快速,靈敏和精確的要求。隨著使用要求的不斷提高,傳感器的體積也不斷的小型化,并通常將多個傳感器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組合固定在一起。傳感器的分類:根據(jù)傳感器的輸出信號形式,電源,工作模式以及被測變量可將傳感器分為以下兩大類。模擬傳感器:模擬是指連續(xù)的,不中斷的一系列事件。典型的模擬傳感器的輸出與被測變量是成正比例的,輸出信號以連續(xù)方式變化,根據(jù)其幅值取得信息,通常其輸出要經(jīng)過A/D轉換后輸?shù)接嬎銠C。數(shù)字傳感器:數(shù)字是指一系列離散的事件,各個事件前后分開,如果傳感器的邏輯電平輸出是數(shù)字的,則稱其為數(shù)字傳感器。數(shù)字傳感器有著準確度和精密度高的特點,與計算機監(jiān)控系統(tǒng)相連時不需要任何轉換器。

4A/D,D/A轉換

在計算機控制系統(tǒng)中,主機輸入數(shù)據(jù)或向外部命令,都是通過接口及輸入輸出通道進行的,完成信息傳遞和交換的裝置稱為過程輸入輸出通道。這些通道是聯(lián)系主機與被控對象的紐帶和橋梁。生產(chǎn)對象的各種模擬信號,不能直接輸入計算機,而要經(jīng)過模/數(shù)轉換,轉換成數(shù)字信號,才能輸入計算機進行加工處理。同樣,經(jīng)過計算機加工處理得到的數(shù)字信號,也不可能直接作用與被控對象。而要經(jīng)過數(shù)/模轉變成模擬信號,才能輸出到被控對象。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本任務是將模擬量即連續(xù)量轉換為數(shù)字量以便于計算機進行存儲,計算和處理。由于絕大多數(shù)物理量都是模擬量。因而數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不但本身就是一種獨立系統(tǒng),而且是計算機控制系統(tǒng)的極重要的組成部分。

一個典型的計算機控制系統(tǒng)如圖3所示。其工作原理是作為系統(tǒng)輸入的物理量(壓力,溫度,濕度,位置等),首先由傳感器變成點信號,然后送到放大器和濾波器。傳感器的輸出信號一般比較微弱,放大器的作用是將傳感器輸出的電信號放大到適當?shù)拇笮?。以利于進一步處理。濾波器的作用是消除干擾信號。然后,信號送到模擬多路開關,它在計算機的控制作用下對各個模擬通道進行分時處理,將各通道信號接到后面的采樣保持電路和A/D轉換器。采樣保持電路在規(guī)定的時刻對送來的模擬信號進行采樣并在A/D轉換期間保持被采樣的電壓不發(fā)生變化。A/D轉換器在保持時間內完成模/數(shù)轉換后將數(shù)字量送到計算機。采樣保持電路及A/D轉換的定時和控制信號均由計算機產(chǎn)生。計算機對A/D轉換器送來的各路數(shù)字量進行各種處理計算,然后用分時方法將處理結果送到各路D/A轉換器變成模擬信號去完成各種模擬控制。有時為了提高速度和精度,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不用模擬多路轉換開關,而是每條通道用一個A/D轉換器。

4.1 傳感器的作用傳感器是工業(yè)控制計算機系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。如沒有傳感器對生產(chǎn)過程的原始參數(shù)進行精確可靠的測量,那么無論是信號轉換,信息處理,或數(shù)據(jù)的顯示與控制,都將成為一句空話?？梢哉f,沒有精確可靠的傳感器就沒有精確可靠的測量系統(tǒng)。

4.2 A/D轉換器的原理經(jīng)過多路轉換開關和采樣/保持的模擬量必須被變成數(shù)字量才能送入計算機。完成這一轉換任務的器件叫做模擬/數(shù)字轉換器,簡稱A/D轉換器。如圖4是逐次逼近型A/D轉換器原理圖。由圖4可以看出,由N位寄存器,N位D/A轉換器、比較器以及控制邏輯四部分組成。其工作原理:當啟動信號作用后,時鐘信號在控制邏輯作用下,首先使寄存器的DN-1=1,N位寄存器的數(shù)字量一方面作為輸出用,另一方面,經(jīng)D/A轉換器轉換成模擬量Vx后,送到比較器,在比較器中與被轉換的模擬量Vx進行比較,控制邏輯根據(jù)比較器的輸出進行判斷。若Vx≥Vc,則保留這一位;若Vx

4.3 D/A轉換器的原理D/A轉換器的作用是將數(shù)字量轉換為模擬量。它實際上是一種由二進制譯碼控制的電流疊加電路。通常包括四個組成部分:精密的電壓基準;模擬二進制數(shù)字電壓(或電流)開關;產(chǎn)生二進制權電流或權電壓的精密電阻網(wǎng)絡;提供電壓或電流輸出相加的運算放大器。其原理如圖5為倒T型電阻D/A轉換器。其輸出電壓表達式很容易用基準電流和響應的倍數(shù)表示出來。與權電流型的D/A轉換器相比,倒T型電阻D/A轉換器具有電路簡單、轉換速度快的優(yōu)點,但其轉換誤差較大。在實際的D/A轉換器中,開關S是電子式的模擬開關。為了減小轉換誤差,開關必須具有導通電阻小,截止電阻大的特點。

5機電一體化綜述

機電一體化系統(tǒng)開發(fā)過程的第一步就是分析客房需求以及系統(tǒng)集成的技術環(huán)境。解決問題的復雜技術系統(tǒng)往往是一個具有數(shù)字或模擬形式并由復雜軟件支持其硬件的機械、電子、液壓和熱動力部件的結合體。典型機電一體化系統(tǒng)使用傳感器從技術環(huán)境中收集數(shù)據(jù)和信息。接下來的一步就是使用建模和描述方法的完善形式,以一種集成的方式來涵蓋這個系統(tǒng)的所有子任務。這包括在初始階段對子系統(tǒng)間必要接口的有效描述。數(shù)據(jù)經(jīng)過處理和解釋轉化為執(zhí)行器的動作。機電一體化系統(tǒng)能夠縮短開發(fā)周期,降低成本,提高質量。在機電一體化產(chǎn)品的設計中,有必要在不同的專家組之間協(xié)調知識和需要的信息。并行工程是產(chǎn)品的設計和制造以特殊方式融合的一種設計方法。傳統(tǒng)設計和制造間的障礙得以排除。

6機電一體化的發(fā)展趨勢

篇9

一、旅游科技研究簡述

目前國內對于旅游科技的理論研究主要集中在三個領域：旅游科技的作用、旅游領域的科技創(chuàng)新、旅游科技發(fā)展對策。不少學者對科技在旅游業(yè)發(fā)展中的作用和意義進行了論述，認為：建立現(xiàn)代旅游目的地、打造旅游商品、建設旅游服務體系、保障旅游安全、保護生態(tài)環(huán)境需要科技支撐[1]；科技創(chuàng)造了新的旅游消費方式、變革旅游企業(yè)的運作方式與政府的管理促銷方式、促使旅游業(yè)規(guī)模加速擴展和產(chǎn)業(yè)競爭格局快速重組[2]；在實踐中，應對一系列產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大趨勢，解決發(fā)展進程中的重大難題，主要依賴于科技的進步。部分學者對旅游科技創(chuàng)新與自主研發(fā)進行了研究，主要結論有：現(xiàn)代信息、新材料與先進制造、節(jié)能環(huán)保和多媒體技術在旅游業(yè)中應用最為廣泛、深入；旅游科技創(chuàng)新的領域和重點主要包括旅游生產(chǎn)力要素、旅游服務與運營保障體系、旅游促銷和管理[2]；東部沿海地區(qū)旅游業(yè)技術創(chuàng)新的產(chǎn)出（旅游業(yè)專利）數(shù)量明顯高于中西部地區(qū)；大多數(shù)省市旅游業(yè)發(fā)明專利特化系數(shù)值較低，具有高附加值的技術創(chuàng)新能力不強[3]；當前國內旅游研發(fā)正處于起步階段，為數(shù)不多的旅游研發(fā)活動是在政府主導和扶持下進行的[4]。對于如何推進科技在旅游業(yè)中的應用，學者們以廣東、廣西、浙江、貴州、海南、宜昌等地為例，以生態(tài)旅游、旅游安全、旅游商品研發(fā)、旅游循環(huán)經(jīng)濟、鄉(xiāng)村旅游、旅游信息化為重點，進行了探索，提出思想重視、資金投入、人才培養(yǎng)、產(chǎn)學研結合、示范推廣等方面的建議[5-6]。此外，還有部分學者關注到依托科技企業(yè)、開發(fā)科技旅游產(chǎn)品的問題。綜上所述，相對于其他領域，旅游科技是旅游科學中理論研究十分薄弱的部分，對旅游業(yè)引進、應用和創(chuàng)新科技的理論支撐不夠。加強旅游科技領域的理論與實踐研究，是旅游業(yè)發(fā)展中提出的現(xiàn)實命題。

二、西部地區(qū)強化旅游科技支撐的基本思路

結合旅游企業(yè)的結構和行為特性，根據(jù)技術擴散與創(chuàng)新的一般原理，考慮西部地區(qū)在社會經(jīng)濟條件、旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、未來發(fā)展趨勢等方面的實際情況，對西部地區(qū)強化旅游科技支撐的基本思路進行探討。

（一）西部地區(qū)發(fā)展旅游科技的基礎條件分析西部地區(qū)在實施科技興旅戰(zhàn)略、推進旅游科技發(fā)展過程中具有優(yōu)勢和機遇，同時也面臨多個方面的困難和挑戰(zhàn)。有利條件主要包括：旅游業(yè)涉及面廣，可以與其他部門與行業(yè)共享資源；西部地區(qū)各級政府普遍重視科技與自主創(chuàng)新；東部地區(qū)產(chǎn)業(yè)轉移伴隨技術轉移與擴散；旅游業(yè)轉型升級與提質增效要求提高科技含量，旅游改革工作不斷推進，開始注重旅游信息化與人才培養(yǎng)；建設部門開展重點風景名勝區(qū)數(shù)字化建設試點，各地積累了一定經(jīng)驗；國家深入推進西部大開發(fā)，加大對新疆、等地的扶持力度，探索建立生態(tài)補償機制；通訊、電力、交通等基礎設施不斷改善，開放程度不斷提高；國際非盈利機構的積極參與。同時，也存在一些不利條件，主要體現(xiàn)在：區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平不高，資金投入不多，科技人才有限，創(chuàng)新環(huán)境欠佳，技術能力較低；旅游企業(yè)散、小、弱、差狀態(tài)沒有得到根本性改變，多數(shù)旅游企業(yè)科技應用意識不強，創(chuàng)新基礎薄弱，技術引進和研發(fā)投入有限；西部地區(qū)自然環(huán)境條件與社會文化背景差異較大，旅游技術普適性不如東部地區(qū)強；生態(tài)系統(tǒng)脆弱而獨特，資源與環(huán)境保護技術要求高；原生態(tài)民族村寨、自然遺產(chǎn)和歷史遺址較多，科技應用需要創(chuàng)新思路。

（二）西部地區(qū)旅游科技發(fā)展中的擴散與創(chuàng)新西部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、創(chuàng)新水平與旅游科技的實際情況決定了科技興旅過程中必須處理好技術擴散與技術創(chuàng)新之間的關系。所謂技術擴散是指創(chuàng)新的技術在其它經(jīng)濟領域和更大地域空間范圍的應用推廣；技術創(chuàng)新則是指改進現(xiàn)有或創(chuàng)造新的產(chǎn)品、生產(chǎn)過程或服務方式的技術活動。從經(jīng)濟價值創(chuàng)造的角度看，重要的不在于技術創(chuàng)新的數(shù)量和本身價值，而在于這種創(chuàng)新性技術的擴散速度和規(guī)模；在全球經(jīng)濟一體化的背景下，技術創(chuàng)新對于某一地區(qū)經(jīng)濟或產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響取決于創(chuàng)新成果在經(jīng)濟系統(tǒng)或產(chǎn)業(yè)體系中的擴散效果[7]。在旅游業(yè)中，技術擴散是很重要的創(chuàng)新方式[8]。通過技術擴散和轉移來獲取所需技術，可以節(jié)省西部地區(qū)旅游企業(yè)的技術研發(fā)時間和費用，減少技術研發(fā)風險，縮短技術差距。以技術引進為基礎，以技術擴散為重點，以技術創(chuàng)新為輔助，是一條符合西部實際的旅游科技發(fā)展道路。根據(jù)高新技術傳播理論，影響技術擴散的因素主要表現(xiàn)在三個方面，即：創(chuàng)新技術本身、技術傳播渠道、技術擴散所處的社會系統(tǒng)[9]。對于旅游業(yè)而言，組織特點和管理者的態(tài)度也是影響技術擴散和引進的重要因子[6]。在促進創(chuàng)新和技術擴散過程中，政府行為和技術政策起到關鍵作用，政府應制定鼓勵旅游創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)政策，推廣相關質量標準，配套補貼和減稅措施，加強科研力量建設，加大培訓力度[8]。旅游企業(yè)是技術引進和創(chuàng)新的主體，應利用技術引進機會培養(yǎng)技術能力，強化機會識別、引進決策、技術實施、運營與改造四個環(huán)節(jié)的管理，增強學習能力，培育消化吸收、改進創(chuàng)新能力[10]。大型旅游企業(yè)集團、旅游連鎖企業(yè)和“母體”依托型旅游企業(yè)則可以單獨或聯(lián)合其他機構設立關鍵技術研發(fā)或創(chuàng)新中心，并通過識別、調整、獲取、創(chuàng)造、選擇、實施、貫徹、學習、組織發(fā)展等策略不斷提高創(chuàng)新管理能力[10]。此外，技術市場和技術中介在旅游科技擴散中具有重要作用，但現(xiàn)狀不能滿足旅游產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的需要，是科技興旅中應該予以關注的重要方面。

（三）西部地區(qū)發(fā)展旅游科技的路徑選擇鑒于以上理論分析，西部地區(qū)旅游科技的發(fā)展應采取分類推進的方法。對于通用性強的技術，如IT技術、GPS技術、智慧景區(qū)、智能酒店、新能源技術、展陳技術等，宜采取引進擴散的策略；對于具有一定地域特殊要求的技術，如適用于西部高原山地生態(tài)脆弱型旅游地的環(huán)境技術，宜在引進的基礎上，利用本地的科研與技術力量加以移植型創(chuàng)新和本土化改造；對于地域特征明顯、其他地區(qū)未有的技術，可以采取以本地研發(fā)力量為主、與其他地區(qū)科研機構合作的方式加以創(chuàng)新，并通過各種途徑促進科技成果轉化和技術擴散。為了實現(xiàn)這一目標，西部地區(qū)旅游科技發(fā)展應堅持政府引導、市場導向、企業(yè)主體、資源整合、示范帶動的原則，構建動力機制、協(xié)調機制、合作交流機制、市場交易機制、宣傳教育機制、監(jiān)督評估機制。在科技興旅實踐中，應制定積極的激勵與約束政策，引導科技、教育、研發(fā)機構、行業(yè)協(xié)會及相關結構形成合力，整合利用科技、環(huán)保、科研、建設、國土、文化、旅游等部門的資金、技術和人力資源，加強與發(fā)達地區(qū)和國家的合作與交流，充分利用大自然協(xié)會、保護國際、自然之友等國際民間組織的資金與技術援助，培育技術市場和中介組織，鼓勵大型旅游集團和母體依托型旅游企業(yè)設立研發(fā)機構，加強旅游科技人才與先進技術應用培訓，旅游項目招商引資中注意企業(yè)的技術水平，推行旅游環(huán)境、旅游服務與管理質量及相關領域的國際認證，遴選一批旅游科技應用與創(chuàng)新示范企業(yè)，推進智慧景區(qū)、智能酒店、數(shù)字化旅游城市試點建設工作，推進旅游科技引進、擴散和創(chuàng)新。

三、云南省推進旅游科技發(fā)展的個案研究

云南省自然景觀、民族風情、歷史文化資源豐富、特色鮮明，旅游產(chǎn)業(yè)得到政府重視并取得了明顯成就，是西部地區(qū)旅游業(yè)發(fā)展的典型代表。以云南省為例，對西部地區(qū)旅游業(yè)中科技應用的情況進行個案研究，具有較好的典型性。

（一）云南省旅游科技發(fā)展條件與現(xiàn)狀分析2000年4月，時任云南省科委主任的林文蘭在談到西部大開發(fā)時提出要依靠科技進行高質量的景點建設；同年6月，當時的副省長邵琪偉指出：云南旅游發(fā)展必須依靠科技，云南旅游科技含量亟待提高。2003年，《云南旅游發(fā)展倍增計劃（2004-2010）》中提出實施科技興旅戰(zhàn)略。2004年8月，云南省政府在《關于進一步加快旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干意見》指出：加強云南旅游教育和科學研究、加強人才培養(yǎng)和引進、加快信息化建設、加強對資源與環(huán)境的有效保護和合理開發(fā)。后來，配合旅游業(yè)“十一五”規(guī)劃編制了《云南旅游業(yè)“科技興旅”規(guī)劃》。2008年8月，云南省政府出臺《關于實施建設創(chuàng)新型云南行動計劃的決定》，提出轉變重點產(chǎn)業(yè)、重點企業(yè)發(fā)展方式，鞏固提升優(yōu)勢、特色領域的科技創(chuàng)新水平和競爭能力，根本改變總體創(chuàng)新能力落后的狀況。近年來，科技興旅的理念逐步受到旅游企業(yè)和政府機構的重視，科技在云南旅游開發(fā)、經(jīng)營和管理中的作用不斷增強。這主要表現(xiàn)在：云南旅游政務網(wǎng)、旅游外宣網(wǎng)站（英、韓、泰文版）、旅游資源及服務信息數(shù)據(jù)庫、衛(wèi)星賬戶、景區(qū)項目庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡營銷及12301旅游服務熱線取得了階段性成效；旅游項目開發(fā)中逐步采用高科技展示文化內涵、建設娛樂項目，如世界恐龍谷的景觀制造與互動娛樂、《云南映像》為代表的現(xiàn)代旅游演藝，以及溶洞通風設備與燈光照明技術等；旅游商品開發(fā)中技術含量逐步提高，如植物精油、普洱茶膏、火山礦泥膜；低碳環(huán)保技術逐步得到應用，如石林高科技生態(tài)旅游廁所、仙人洞荷塘水生植物凈化與漂浮生態(tài)修復技術等?？傮w而言，云南省旅游科技應用與創(chuàng)新水平不高，區(qū)域與行業(yè)差異較大，具體表現(xiàn)為：中心城市水平相對較高，各州市水平較低；酒店、旅行社、景區(qū)水平相對較高，其他環(huán)節(jié)較低；遺產(chǎn)地和5A景區(qū)水平相對較高，其他旅游區(qū)（點）較低；具有第一、二產(chǎn)業(yè)依托的企業(yè)水平相對較高，其他企業(yè)較差；新建旅游企業(yè)水平相對較高，傳統(tǒng)旅游企業(yè)水平較低。導致這種情況的原因既與旅游企業(yè)力量弱小、認識有限、人才不足有關，也與各地自然環(huán)境差異較大、適用技術不足、新技術研發(fā)力量薄弱有關。這也是《云南旅游業(yè)“科技興旅”規(guī)劃》實施效果不太理想的重要原因。

（二）云南省旅游科技擴散與創(chuàng)新狀況調研摸清云南省旅游科技擴散與創(chuàng)新狀況，明確現(xiàn)有的科技擴散渠道與創(chuàng)新能力，是確立旅游科技發(fā)展路徑的基礎。在現(xiàn)階段，云南省旅游領域應用的科技主要來自于外部引進，其次是自主創(chuàng)新。外部引進主要是技術較為成熟、市場化程度高的網(wǎng)絡信息、智能管理、展示陳列、節(jié)能降耗領域的先進技術，如酒店房務管理軟件、票務預定系統(tǒng)、旅游網(wǎng)站建設、景區(qū)門禁系統(tǒng)、太陽能路燈、餐廳點菜器、卡拉OK自助服務系統(tǒng)等。云南省新興技術創(chuàng)造、新興技術擴散、傳統(tǒng)技術擴散、人員技能培養(yǎng)、技術發(fā)展水平、環(huán)境指數(shù)分別居于全國25、24、27、30、29、29位，科技創(chuàng)新能力落后[11]。這決定了旅游科技創(chuàng)新比重不大，但是具有一定潛力，其主體包括：（1）科研院所：與科技或旅游有關的科研機構，有的已經(jīng)開展旅游業(yè)務，如中科院云南植物研究所；（2）高等院校：開設旅游服務與管理、工藝美術設計、計算機與信息系統(tǒng)、自動化、新興能源、環(huán)境保護與生態(tài)工程等專業(yè)的院校；（3）旅游企業(yè)：特別是具有第一二產(chǎn)業(yè)或科研院所、研發(fā)機構依托的新興旅游企業(yè)，如華曦生態(tài)山莊（依托華曦牧業(yè)集團有限公司）、西雙版納熱帶花卉園（依托云南熱帶作物研究所）、藏龍酒店（依托香格里拉藏龍生物資源開發(fā)有限公司）。此外，明確相關部門對于科技的需求狀況，是確立旅游科技發(fā)展方向與戰(zhàn)略的前提。經(jīng)過初步訪談，云南省旅游行政管理機構、各類旅游企業(yè)和第三方組織對于科技的需求主要表現(xiàn)在下列領域：智慧景區(qū)建設技術、智能酒店建設技術、旅游電子商務技術、旅游娛樂設施建造技術、旅游展示陳列與解說技術、旅游安全監(jiān)管與救援技術、旅游公共信息與查詢技術、旅游電子政務技術、旅游網(wǎng)絡營銷技術、旅游行業(yè)智能化管理技術、旅游商品研發(fā)技術、衛(wèi)星定位與自駕車導航技術、旅游遠程教育培訓技術、旅游資源保護技術、旅游低碳與環(huán)保技術、旅游生態(tài)恢復與建設技術，以及自助旅游服務系統(tǒng)、旅游資源開發(fā)技術（溶洞、濕地、森林、地質公園）等。

（三）云南省推進旅游科技發(fā)展的路徑與構想根據(jù)以上分析，云南省旅游科技應用狀況亟待提高，旅游系統(tǒng)自身的科技創(chuàng)新能力較弱，科技需求大于供給能力。因此，云南省推進旅游科技發(fā)展的基本思路是：外部引進為主，自主創(chuàng)新為輔；政府積極引導，構建激勵—約束機制，促使企業(yè)發(fā)揮主體作用；建立協(xié)調機制，調動科技部門和教研機構的力量。亦即，必須克服“大眾觀光旅游屬服務行業(yè)，不需要科技”、“生態(tài)旅游、文化旅游不需要高科技”等錯誤認識，在了解具體需求類型和規(guī)模的基礎上，大力引進并推廣運用先進適用技術；整合省內科技創(chuàng)新力量，引導其為旅游科技創(chuàng)新服務；促使旅游企業(yè)積極主動采用先進適用技術。在未來一段時間內，云南省在推進旅游科技發(fā)展、構建旅游科技支撐方面可以采取的具體行動包括：（1）制定《科技興旅工作條例》，出臺相應的獎勵辦法，調動相關部門的積極性；（2）建立旅游與科技部門的協(xié)調工作機制，在云南省科技協(xié)會下成立旅游科技分會，征集與科技興旅相關的科研與示范項目，定期舉辦研討、考察與交流活動，整合旅游與科技部門的力量共同推進旅游科技發(fā)展；（3）云南省旅游行業(yè)先進適用技術目錄、技術引進指南、技術創(chuàng)新指南、旅游科技理論研究指南，引導旅游企業(yè)、中介機構、科研部門的工作方向；（4）由中國旅游研究院云南分院立項支持旅游科技引進、應用與創(chuàng)新的相關理論研究，舉辦學術研討會，為實踐提供理論依據(jù)；（5）利用飯店、景區(qū)、旅行社、車船等行業(yè)協(xié)會的力量，加大先進適用技術調研、引進和推廣力度；（6）配合每兩年一次的中國國內旅游交易會（昆明）舉辦旅游科技展覽、交易與推廣活動；（7）實施旅游科技人才培養(yǎng)計劃，由省旅游局人事部門、培訓中心和旅游院校共同負責，為各級旅游管理機構、各類企業(yè)培養(yǎng)懂科技、能操作、會管理的專門人才；（8）在條件成熟的企業(yè)和地區(qū)推進智慧景區(qū)、智能酒店、數(shù)字化旅游城市建設工作，先期在世界遺產(chǎn)地、5A景區(qū)、國家重點風景名勝區(qū)、五星級酒店開展試點，為其它地區(qū)和企業(yè)積累經(jīng)驗；（9）實施旅游低碳與環(huán)保技術推廣工程，以綠色景區(qū)、綠色飯店、生態(tài)旅游示范區(qū)建設為抓手開展工作，在5A景區(qū)、五星級酒店以及新建酒店、申報5A的景區(qū)中開展試點；（10）推進全省旅游行業(yè)信息化管理工程，實施數(shù)字云南旅游營銷網(wǎng)絡建設工程，提升旅游部門的科技應用與管理水平；（11）實施旅游科技研發(fā)基地建設工程，在具備條件的地區(qū)、院?；蚱髽I(yè)，成立旅游商品、旅游演藝、旅游設施、旅游軟件研發(fā)基地，先期建設云南省旅游商品研發(fā)基地，推進旅游商品創(chuàng)新與成果轉化；（12）培育一批創(chuàng)新型旅游科技示范企業(yè)，實施旅游科技應用（創(chuàng)新）示范企業(yè)評選工程，采取“以獎代補”的方式給予一定物質獎勵；（13）推進旅游科技產(chǎn)學研合作示范工程建設，促進科技機構、旅游院校、旅游企業(yè)的深度合作，特別要重視發(fā)揮理工類、科技類院校的作用；（14）建議重點旅游城市與省科技廳建立廳市（州）會商制度，共同推進旅游信息化、特色旅游商品研發(fā)、旅游資源開發(fā)、旅游環(huán)境保護。