ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY專 科 畢 業(yè) 論 文機械設(shè)計制造及其自動化發(fā)展方向的研究Mechanical design, manufacturing and automation development direction of the research系（院）名稱： 機械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級： 機械制造及其自動化 08-1 學(xué) 生 姓 名： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得安陽工學(xué)院及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 名： ： 指導(dǎo)教師 名： ： 使用授權(quán)說明本人 了 安陽工學(xué)院 集 使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的， ： 學(xué) 提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的 本和 本 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）的 本和 ，并提供 學(xué) 以currency1用 “ 化或其它制fifl 論文 在不以 為 的提下，學(xué) 以公布論文的或 。作 名： ： 目 錄第一章 前言 1.1 機械自動化的生和 1.2 機械自動化的科學(xué)” 第二章 機械設(shè)計制造及其自動化符合設(shè)計原則 2.1對機的 2.2用 進(jìn)”不 第三章 機械自動化技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 3.1 包位制方 的研究 3.1.1 制系 3.1.2 制系 3.1.3 制系 3.2 制方 的研究 3.2.1制 的 3.2.2 制 的 第四章 機械自動化系統(tǒng)的優(yōu)點與效益 4.1生 和工作 的提 4.2使用安 和 提 4.3 和 方，使用 4.4 ， 用 4.5 動， 自動化生 4.6 ， 材 第五章 機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向 5.1機 體化 5.2 化 5.3 化 5.4 化 5.5 化 5.6化 5.7人化 第六章 結(jié)論 摘要本文主要對傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造和機械自動化相比較，提出了具有智能化的特征是現(xiàn)代機械和傳統(tǒng)的機械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。根據(jù)機械自動化在各行各業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，顯現(xiàn)出了機械自動化產(chǎn)品的優(yōu)點和效益。即多功能化、高效率、高可靠性、省材料、省能源，不斷滿足人們生活和生產(chǎn)多元化需求。文章從系統(tǒng)的觀念出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、 技術(shù)，自動化技術(shù)，及 技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。 了 的 制和 和 的 制方 。提出了 自動化 制的主要目 ， 明了機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向。設(shè)計制造； 自動化； 產(chǎn)品； 發(fā)展； 方向the This paper mainly to the traditional mechanical design, manufacturing and mechanical automation phase comparison, this paper puts forward a intelligent characteristic is the modern machinery and the traditional mechanical on the function of the essential difference. According to the mechanical automation in the application and development of all walks of life, showing the mechanical automation products advantages and benefits. Namely multi functionality, high efficiency, high reliability, save materials, save energy, and constantly satisfy the peoples life and production diversification demand. This article from the concept of system, the integrated use of mechanical technology, microelectronics technology, automation technology, and a control technology in the application of chemical production. Mainly enumerated the boiler drum water level control and coolant flow and ammonia displacement of the optimal control scheme. Puts forward the process automation control the main target in the future, and indicated the mechanical design, manufacturing and automation development direction. Keywords: design manufacturing； Automation； Products； Development； direction第一章 前 言機械自動化的生和 在1971 本的機械設(shè)計雜志副刊上刊登了機 體化這名詞，后來隨著機 體化的發(fā)展而被 泛的應(yīng)用。美國機械工程師協(xié)會 1984 為現(xiàn)代機械下了如下 ：“由計算機信息 協(xié) 制的，用 成包括機械運動和 等動 學(xué)任的機械和（或）機 相互聯(lián)系的系”。它 提及的機 體化是致的，因此以說現(xiàn)代機械就是指機 體化系。20世紀(jì)90 代國際機機構(gòu)理論聯(lián) 會，給出了這樣的 ，機 體化是精密機械工程 制和系思想在品設(shè)計和制造過程中的協(xié)同結(jié) 。因此又以說機 體化就是在機械設(shè)計制造及其自動化基礎(chǔ)上的發(fā)展。2 機械自動化的科學(xué)”機械設(shè)計制造及其自動化是機械”和 ”為主體，多門”學(xué)科相互滲透 相互結(jié) 的物，是正在發(fā)展和逐漸 的門興的邊緣學(xué)科，機械自動化使機械工業(yè)的”結(jié)構(gòu) 品結(jié)構(gòu) 構(gòu)成 生方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生由“機械 化”邁入了以“機械自動化”為特征的發(fā)展階fl。它的發(fā)展至今已經(jīng)成為門 著自身體系的學(xué)科，隨著生和科學(xué)”的發(fā)展，還將不被賦予的 。但其最基本的特征概括為：機械自動化的設(shè)計制造是從系的觀點出發(fā)，綜 運用機械” ” 自動制” 計算機” 信息” 傳感 測” ” 接口” 信息變換”以及軟編程”等群體”，根據(jù)系 標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu) 標(biāo)，在多 ，低 的意上實現(xiàn)特 價值并使 個系最優(yōu)化的系工程”。需 強 的是，機械自動化”是基 上述群體” 機融 的種綜 ”，而不是機械”，以及其他”的簡組 拼湊，這就是現(xiàn)代機械機械 化在概念上的根本區(qū)別。現(xiàn)代機械設(shè)計制造出的品，不僅是人和fi肢體的延伸，還是人的感官頭腦的延伸， 化的特征是現(xiàn)代機械自動化和傳的機械在 上的本 區(qū)別。第二章 機械設(shè)計制造及自動化的符合設(shè)計原則2 對機的 任何種品 是為人 的 種需 而 發(fā)的， 種主 ，不同的品 不同的主 。概而 ， 對 入的物 和信息（ 所 工業(yè)大 ）進(jìn)行 種 理， 出 所需特 的物 信息。因此，機械自動化系也 對 入的物 和信息進(jìn)行 種 理，從而 出 所需特 的物 信息的主 。如上所述，機械自動化系是個綜 的概念，包含了機 體化”和機 體化品 個方 的 。作為品，又包含著設(shè)計 制造和特 的 以使用 ，而 是由其 機聯(lián)系的結(jié)構(gòu)所 的。2 2用 進(jìn)”不 根據(jù)品或系的主 不同，對品或系進(jìn)行 。以物料 運 加工為主。 入物 和信息，經(jīng)過加工 理，主 出 變了位 和 的物 系（或品）稱為加工機。如 種機 交 運 機械 品加工機械 重機械 織機械 機械 工機械等。以 換為主， 入 和信息， 出不同 的系（或品）稱為動 機，其中 出機械的為 動機。如 動機 機 機等。以信息 理為主， 入信息和 。主 出 種信息。如據(jù) 文 等的品稱為信息機。如 種 表 計算機 傳機以及 種公機械等。機械自動化系除了 上述 的主 外，還應(yīng) 體其它 動 測 制 構(gòu)造 。基 上述的 構(gòu)成 理， 設(shè)計或 種機械自動化的品，又 currency1思， 造發(fā)明和?！叭?，根據(jù)3種不同的主 及其不同的 入，組 來 成9大 的系品。 此外，對 不同主 的加工機構(gòu)，其運動方式不同，也構(gòu)成不同用的機械?！叭?，fifl機 是根據(jù)工 相對運動生fifl作用的 理進(jìn)行工作的。因此，工 的運動方式不同，生不同用的機 。所以說機械自動化的發(fā)展 ， 大的想，需 我 用 進(jìn)” 科學(xué) 理來不，設(shè)計制造出 的自動化品。第三章 機械自動化系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用生過程中，對 個工過程的物理 （或工變 ） 著 的制 。 ”工變 接表現(xiàn)生過程，對品的 著 的作用。“如，精的 或 ，在作 不變的下 ，得 的品 加出口 的動不 過， 將 后工fl的 果 化學(xué) 應(yīng)的 應(yīng) ，使 指標(biāo)?！惫ぷ?不接地 品的 和 ， 而 其 是使生獲得 制的提。包位制方 的研究 包是生 的設(shè)， 是工業(yè)生不 的設(shè)， 包的位 在 是重 的， 位過低， 會 ， 而發(fā)生 位過 ，生 含 ，會 。這” 是 的，因此對包的位 加制是 正生 不 的，3.1.1 制系包位制fifl是制給，基 這 理，構(gòu)成 制系。這的“ ”詞是指變 ， 包位。這種制系行的簡制系。 大 加，由 位現(xiàn)，制不但不 大給 來加給 ，以 的物料 ，而是 制 的 ， 給 。等 位 失后，由 加，送 而 ，將使位 重下降，動很歷害， 重 包位降 程以至發(fā)生。因此對 停留短 變動較大的，這樣的系不 應(yīng)，位不 。 而對 ，由 在包中的停留較長，在 變化，位的現(xiàn)并不顯著，配上”聯(lián)鎖報警裝 ，也以 安 作，currency1用這種 制系尚生 。2 制系 在包位的制中，最主 的擾動是 的變化。如果根據(jù) 來進(jìn)行 正，不僅以補償“虛位”所引 的誤動作，而 使給位制的動作十及，從而 位動， 制品 。將 信號引入，就購入了 制系。從本 上看， 制系是個饋（ ）制加回 饋制的 制系。這的饋僅為靜 饋， 需 考慮 道在動 上的差異，需引入動 補償環(huán)。包 理 及方框 連接方式中，加法的 出I是IC1ICC2IFI0式中 IC位制的 出 IF 變送（經(jīng) 方）的 出 I0初始偏 值C1 C2 加法系。C1的設(shè) 取1，C2的值應(yīng)考慮 靜 饋補償，現(xiàn)場湊試，也經(jīng)理論推導(dǎo)得出。設(shè) I0的 的是使其在正 下，制和加法的的 出 個比較 中的值。最 在正 下，I0 和 C2IF項接近而相互抵 。 制系 制系還 個弱點：制 的工作特 不 成為線 特 ，這樣 做 靜 補償就比較困難 同，對 給系的擾動仍不克。為此再將給 信號引入，構(gòu)成 制系。 制系的實 方 較多，包 制系為其中的 制方 。以看出，這是饋制串級制組成的 制系。其中，包位是主 （主變 ）， ，給 為輔助 。在包停留較短 “虛位” 重，需引入 信號的 作用。這種 信號應(yīng)是 作用，以避免由 加和 ，位偏離設(shè) 值過 或過低而造成停車。 制系的方框 ，加法的運算 系 制相同， 系設(shè) 如下：a 系C1 取1或稍 1的值 b currency1用 C2取正值，C2的值 物料 系進(jìn)行計算 c I0的設(shè) 和取值仍 制系相同。包 系方框 在 的制系中，位制和 制的參 方法串級制系相同。在 ”裝 中，currency1用了比較簡的 制系，只用臺制及臺加法，加法接在制 ，也接在制 后，包 制系的簡化接法。加法的正 號是針對currency1用 及正作用制的。此接法的優(yōu)點是使用表最 ，只 臺多 道的制 實現(xiàn)。但如果系設(shè) 不確 物料 ， 變化，位將 余差，此接法位無余差，但使用表較 多，在投運及系設(shè) 等方 較 麻煩”。2 制方 的研究 的載體是 ，currency1用 等介 作為 ，用它 在 發(fā)進(jìn)吸 工物料的大 ，使用工物料的出口 下降來 生工 ，工業(yè)用 的制方 以下 種。3.2.1 制 的 為 制 的制方 ，其機理也是 過 變傳速 方程中的傳 積F來實現(xiàn)的。該方 制 ， （ ）用充， 對“機入口 無 。但這種方 制不夠靈活，另外 發(fā)不得 ， 引 帶而損壞“機。為此，currency1用 位串級制方 的物料出口 位的串級制方 ，使用這種方 ，以限制位的上限，夠的 發(fā)。也以currency1用 位選擇 制方 的選擇 制方。3.2.2 制 制 的制方 ，其機理是 過 變傳速 方程中的 均 來制工物料的出口 的，這種方 制靈敏迅速，但制系 “機入口 的動。另外， 的用不充。為確 系的安 運行，還需 設(shè) 個位制系，防止 進(jìn)入 管而導(dǎo)致“機損壞。根據(jù)以上研究知：自動制裝 和被的工設(shè)組成了個沒 人接參的自動化制系。作工坐在作室，就觀察 個裝 的變化。因此， 生過程的安 ，降低了動強。近二十 來，工業(yè)生 的迅速發(fā)展，加劇了對人 生 環(huán)境的污染，因此 工業(yè)生對環(huán)境的污染的 也納入了過程制的 標(biāo)。綜上所述，過程自動化制的主 標(biāo)包括以下 個方 ：1 生過程的安 和 2 預(yù) 的 和 3 盡地 材料和 損 4 把生對環(huán)境的害降 最 限。第四章 機械自動化系統(tǒng)的優(yōu)點與效益隨著機械自動化”的快速發(fā)展，機械自動化品 逐步取代傳機 品的趨勢，傳機 品相比，機械自動化品 的 和附加值，它將給 發(fā)生 和用戶帶來社會 經(jīng)濟 益。4 生 和工作 提 機械自動化品大 信息自動 理和自動制 ，其制和 測的靈敏 精以及 很大程的提 ， 過自動化制系精確地 機械的執(zhí)行機構(gòu) 設(shè)計的 成預(yù) 的動作，使 不受機械作 主觀因的 ，從而實現(xiàn)最佳作， 最佳的工作 和較 的品 。同由 機械自動化品實現(xiàn)了工作自動化，所以生 大大提 。“如:機 對工的加工 大大提 ,生 比普 機 提 56倍。柔 制造系的生設(shè)用 提 1.53.5倍，機 50%，省作人員50%，“短生周 40%，使加工成本降低50% 。此外，由 機械自動化工作方式 過 軟來 應(yīng)需 的 柔 ，特別 多品種 品的生 是“短品 發(fā)周 加速 換代的重 。4 2使用安 和 提 機械自動化品 自動 報警 自動 自動 等 。在工作過程中， 過載 過 過 短等 ，自動currency1取 ，避免和 人身設(shè)，顯著提 設(shè)的使用安 ，機械自動化品由currency1用 ， 了機械品中的動構(gòu)和 損，從而使其 較 的靈敏和 。 降低， 得 了延長。4 和 方，使用 機械自動化品在安裝 試， 過 變制程 來實現(xiàn)工作方式的 變，以 應(yīng)不同用戶對的需 以及現(xiàn)場參變化的需 。這”制程 過多種fifl 入 機械自動化品的制系中，而不需 變品中的任何和 。對 的機械自動化主品，以 入 不同的執(zhí)行程 ， 后根據(jù)不同的工作對，給 個代 信號 入 指 的預(yù) 程 進(jìn)行自動工作。機械自動化品的自動化 和自動對工作過程中出現(xiàn)的 自動currency1取 ，使工作 正。由 機械自動化品普 currency1用程 制和顯示，作 和fi 顯著 ，使得作大大簡化，并 方 簡。機械自動化品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程逐步由 制系指 ，系重實現(xiàn) 動作。 級的機械自動化品 過被對的學(xué) 以及外 參的變化隨機自 最佳工作程 ，實現(xiàn)自動化最優(yōu)化作。4 4 ， 用 機械自動化品 出機 品” 限制， ”和 ，使品的 和自動化程大大提 。機械自動化品 自動化制 自動補償 自動 自動 自動 和 化等多種 ，應(yīng)用 不同的場 和不同 ，用戶需 ，應(yīng)變 較強。4 動， 自動化生機械自動化品自動化程 ，是知 密集和”密集品，是將人從重的體 動中 出來的重 ，以加速工自動化 公自動化業(yè)自動化 交 自動化至是自動化，從而currency1進(jìn)我國個現(xiàn)代化的實現(xiàn)4 “ ， 材 和二 是國的 標(biāo)，也是用戶十 fi的fl ，機械自動化品 過currency1用低 動機構(gòu)，最佳的 制，以提 設(shè)的 用 ， 明顯的 果。同，由 多種學(xué)科的交融 ，機械自動化系的多 方 從機械系 計算機系，另方 從系 軟系，從而使得機械自動化品系 著 方發(fā)展， 了材料 。所以，無論是生門還是使用位，機械自動化”和品的應(yīng)用， 會帶來顯著的社會和經(jīng)濟 益。正因為如此，世 國， 是 本 美國 國 在大 發(fā)展和推動機械自動化”。第五章 機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向我國從20世紀(jì)80 代初 始這方 的工作研究和應(yīng)用，研究機構(gòu)及”大中業(yè)對這”的發(fā)展及應(yīng)用做了大 的工作，并取得了 的成果。但 本等 進(jìn)國相比，仍 相 差”。任何門科學(xué) 是由基礎(chǔ)理論 ”和工程系組成的 體系。機械自動化在”和工程系方 已 很大的發(fā)展但基礎(chǔ)理論方 尚在發(fā)展中，還很不 ，所以今后的發(fā)展方是：機 體化機 體化就是機械自動化的發(fā)展和延伸，傳的機械品只 機 體化方發(fā)展，是機械工業(yè)發(fā)展的出。2 化 化是21世紀(jì)機械自動化”發(fā)展的個重 發(fā)展方。這所說的“ 化”是對機行為的述，是在制理論的基礎(chǔ)上，吸 人工 運學(xué) 計算機科學(xué) 學(xué) fi學(xué) 生理學(xué)和 動 學(xué)等思想 方法 人 ，使它 推理 思 自主 等 ，以 得 的制標(biāo)。 ，使機械自動化品 低級 或人的 ， 是 而又 的?；琼椫?而又巨的工程。由 機械自動化品種 和生多。研制和 發(fā) 標(biāo)機械接口 接口 動 接口 環(huán)境接口的機械自動化品 是項十雜但又是重 的。如研制集 速 速 動機體的動 ， 理 別和測”等 的制 以及 種 成 作的機械裝 。這樣，用標(biāo) 迅速 發(fā)出的品，同也大生 。顯 ，從 品的標(biāo)化 系“化帶來的 以 無論是對生標(biāo)機械自動化 的業(yè)還是對生機械自動化品的業(yè)，化將給機械自動化業(yè)帶美 的程。4 化20世紀(jì)90 代，計算機”的 出成就是 ”。 ”的興 和 速發(fā)展給科學(xué)” 工業(yè)生 教育以及人 生活帶來了巨大的變。 種 將 經(jīng)濟 生連成體，業(yè)的 也趨 化。機械自動化的品 研制出來，只 其 道， ，很快會 。