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机械工程与自动化的关系点击次数:1744 发布时间:2010-05-28

机械工程的发展史与简介:
“机械工程”一词英语为(mechanical engineering),它以有关的自然科学和技术科学为理论基础,结合生产实践中的技术经验,研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。机械是现代社会进行生产和服务的五大要素(人、资金、能源、材料和机械)之一,并参与能量和材料的生产。
石器时代人类制造和使用的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单工具是后来出现的机械的先驱。几千年前,人类已创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨,用于提水的桔槔和辘轳,装有轮子的车,航行于江河的船及桨、橹、舵等。所用的动力由人力发展到畜力、风力和水力。所用材料由天然的石、木、土、皮革等发展到人造材料。zui早的人造材料是陶瓷。制造陶瓷器皿的陶车,已是具有动力、传动和工作3个部分的完整机械 。鼓风器对人类社会发展起了重要作用。强大的鼓风器使冶金炉获得足够高的炉温,得从矿石中炼取金属。西周时期,中国就已有了冶铸用的鼓风器。15~16世纪以前,机械工程发展缓慢。17世纪以后,资本主义商品经济在英、法等国迅速发展,许多人致力于改进各产业所需要的工作机械和研制新的动力机械——蒸汽机。18世纪后期,蒸汽机的应用从采矿业推广到纺织、面粉和冶金等行业。制作机械的主要材料逐渐从木材改为金属。机械制造工业开始形成,并逐渐成为重要产业。机械工程从分散性的、主要依赖匠师个人才智和手艺的技艺发展成为有理论指导的、系统的和独立的工程技术。机械工程是促成18~19世纪的工业革命和资本主义机械大生产的主要技术因素。
随着时间的推移,“机械工程”的越来越向专业化和综合化发展。
19世纪下半叶,机械工程成为一门独立学科。进入20世纪,随着机械工程技术的发展和知识总量的增长,机械工程开始分解,陆续出现了专业化的分支学科。分解趋势在20世纪中期(第二次世界大战结束前后)达到zui高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非一个人所能全部掌握,一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割,视野狭窄,不能统观和统筹稍大规模工程的全貌和全局,并且缩小技术交流的范围,阻碍新技术的出现和技术整体的进步,对外界条件变化(如新技术、新材料和新产品的出现、材料与半成品的供应及价格变化等)的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭,考虑问题过专,在协同工作时配合协调困难,也不利于继续自学提高。因此,从20世纪中、后期开始,机械工程又出现了综合的趋势。人们更多地关注基础理论,拓宽专业领域,合并分化过细的专业。
机械按功能可分为动力机械、粉碎机械、交通运输机械和物料搬运机械等;机械工业按其服务对象,可分为工业设备、农业机械、交通运输等机械制造业;按服务的产业可分为农业机械、化工机械、矿山机械和纺织机械等;按工作原理可分为热力机械、透平机械、仿生机械和流体机械等。相同的工作原理,相同的功能或服务于同一产业的机械有相同的问题和特点,因此机械工程就有几种不同的分支学科体系。另外,全部机械在研究、开发、设计、制造、运用过程中,要经过若干工作性质不同的阶段,依此,机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统,如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。这些分支学科系统互相交叉、互相重叠,使机械工程可能分化成上百个分支学科。分支之间又有类似的重叠、交叉关系。
展望机械工业未来,机械工业是为国民经济提供装备的基础工业,将随着科学技术的发展而产生变化,将会越来越先进。
自动化技术的由来与发展:
自动化一词,英语为(Automation)是指工具或生产过程不依赖或少量依赖人的干预而主要依靠预设指令和程序自动完成工作的过程。
我国2000多年前发明的指南车,可算是世界上*台自动机器,是世界上zui早的自动定向装置。但是,自动化作为一门学科及现代科学技术领域,是从本世纪四十年代开始的,至今还只有三十多年的历史。在四十生代未与五十年代初,在科学技术较先进的国家中,已开始采用各种自动调节器伺服系统与有关电子设备,实现单机自动化或局部自动化、半自动化。
自动化科学出现的原因是为了控制那些自工业革命来越来越复杂的机械设备,诸如汽车、飞机等。此外现代工业生产上的流水线和精密设备,也越来越难以单纯的依靠人手来控制。这些新产品和技术导致了自动化科学的诞生。同时,应用数学和近现代电子学的发展也为自动化科学提供了理论基础。
随着自动化水平的不断提高,一些生产过程正从单机、局部自动化发展到全盘、综合自动化。在一些现代化的工厂里,从原料进厂到产品出厂都是自动化或半自动化的,而且达到高速、、地生产。在这些工厂里,采用了一系列的自动装置、电子仪表,及电子计算机控制的自动线与自动化车间,而不只是一台自动化单机和个别工艺参数(如温度、压力、流量)的自动调节。
目前,自动化技术正广泛地普及到国民经济各部门,深入到国防与科研各个领域,自动化系统的规模愈来愈大,出现了一些大系统。例如,综合自动化的钢铁联合企业是个大系
统,它从矿山开采,选矿、冶炼、轧制、剪切到包装、运输,都是实现zui优控制的。
总之,自动化的水平将越来越高,应用范围将越来越大
机械工程与自动化的关系:
随着社会的发展,科学的进步,机械工程与自动化的越来越密切,我们常常可以看到一些关于机械与自动化在一起的例子。
机械工业自动化是科学进步的产物,它通常包括三个部分:(一)机械工业产品自动化,(二)机械工业生产过程自动化,(三)系统工程学在机械工业中的应用。
在机械加工大批量另件中,国外早在本世纪二十年代开始采用自动化生产技术,如1923
年英国就曾采用组合机床自动线加工汽缸体。其后对于多品种、中小批量生产,国外出现了
各种程控技术(简易程控器,可编程序控制器等)、数控技术〔数控NC机床、加工中心,计算机控制单独实时对象CNC及MNC,(或称计算机数控及微型机数控)计算机集中控制与管理DNC(或称群控)以及可调加工系统FMS等〕、通用工业机械手以及各种控制机(小型计算机、微型机等)。
国外机械产品自动化成套设备单套容量已高达2万千瓦;做到集中控制,集中监视;在
自动化元件方面已有整套标准控制单元;工艺较先进:做到结构上组合安装积木化,用材工
程塑料化,金属材料型材型板化,控制装置集戍化、小型化、微型化,微型化的自动化装置与电动机一体化,装置直接装于电动机机坐上,节省专用的控制柜;设备可靠性高,维护简便,
许多设备都可以做到锁门运行,不要值班人员监视与维护。
各种机械的数控机床是机械工程与自动化的产物。据国外报导,大约到1985年,由中央计算机控制的整个工广的全盘在线自动化和zui佳化将成为现实。日本曾于1972年提出筹建无人化机床厂的规解,19 T6年完成了基本设计,将于1980年建成,生产机床另部件,到1990年时工厂可以正式生产机床。全厂共需十人(同规模普通厂约需700^-800人);工厂包括冷、热加工装配以及喷涂等工种,加工另件品种达2000多种(zui小批量1}-25件),可组装成50种机床部件。系统分四级控制,主要应用程序达40多种,各单元都能自国外近年来发展了计算机辅助设计和计算机辅助制造( CAD/CAM)系统,使产品设计和某些生产调度自动化。还要按照“系统工程学”原理建立起来的集成生产系统(IMS ) ,它范围更广,甚至包括了生产计划和生产管理。
CAD/CAM系统和IMS系统的发展,取决于硬件和软件,特别是软件的发展。要建成全自动化的“无人化”工厂,首先要发展集成化软件系统和计算机分级控制系统。据国外报导,现在已运行的CAD/CAM系统有四万多个,而且多用于单个另部件的生产。至于较大规模的系统,尚末见报导。 由此可见,以CAD/CAI或IMS系统为基础的全盘自动律下厂布环只是规划中的目标。
我国建国以来,发展自动化技术有很大成绩。目前一机部所属各单位,有自动线300多条,其中冷加工自动线约有250条仍右。这些自动线绝大多数是继电器控制系统,应用顺序控制的极少,几乎没有在线自动检测。自动线的技术水平虽较低,但一般都提高工效3一5倍。机械手约有1千台左右,多为专用,很少通用,尚有定位等技术问题有待解决。数控机
,床全国有30。多台,由于可靠性差,尚末推广应用。顺序控制器及可编程序控制器应用不多。
DNC(群控)系统巳有10多台,计算机辅助设计开始用在变压器设计,组合机床设计及大
规模集成电成电路设计上,但都是探索性的。在生产管理方面,*汽车厂在工资计算及生
产日报表开始用计算机。总的说来,计算机数量尚少,一机部系统全部只有52台,全国只有
400台左右,外围设备不能配套,计算机应用刚开始起步。与国外的差距很大,必须急·起直
追迎头赶上。
与国外发展情况相同,我国机械工业自动化正从单机自动化发展到自动生产线、自动化
车间和自动化工厂,企业已在注意以下领域的工作:
(1)很抓基础理论的研究,如现代控制理论,大系统理论、系统工程学在机械工业中
的应用等基础理论;
‘ (2)开展一些关键技术的研究:如①能量转换技术,研制新型的能量转换装置;②新型交流调速技术,研究交流调速的新理论、新线路新电机和新器件,③计算机应用技术,研究微型机的应用开展软件硬件及固件技术的研究;④生产过程仿真技术,应用数字计算机及数字模拟混合计算机对大型自动化系统进行模拟试验及设计计算,选择zui佳参数及zui佳系统,⑤自适应及自学习等控制技术,⑥自动化成套技术,应用系统工程学理论与计算机对自动化系统及成套设备的技术经济指标进行全面分析研究,使综合指标达到zui佳;⑦自动化检测技术,提高在线检测的精度、可靠性及自动测试水平。
(3)发展各种自动化装置(包括、各种顺序控制器等)及各种用途的工业机械手;
(4)大力研究各种用计算机的加土控制系统,如NC、加工中心、CNC} DNC和以DNC
为中心的FN1S系统;
(5)发展CAD%CAM系统及集成生产系统(IMS),
(6)提高单机自动化水平;
(7)一按产品类别建立能完成全部生产工艺循环的综合自动线,以及自动化车间、自动
化工广等。
综上所述,在应用电子计算机等各种自动化装置后,自动化的现代工业的劳动生产率将
有惊人的突破,自动化对资金积累,保证质量、降低消耗、加快国民经济的发展和巩固国防
将起重大的作用。
在自动化的生产条件下,操作工人的工作将是对生产过程的技术管理工作,如调正设
备,‘在计算机等专门技术装置的协助下决定工艺制度和操作程序。因此操作人员必须掌握一
定的自动化知识,否则很难使自动化设备正常运行,为此必须特别重视对各类人员的培训工
作。
机械工程与自动化结合地位与作用:
随着电子技术与计算机技术的迅速发展,触发了机械领域的一场深刻的革命,促进了机械技术与微电子技术的高度结合.机电结合已成为机械工业发展的必然趋势.而当前我国机械制造业在机电技术上又相对比较落后,这严重阻碍了我国产品质量的提高,造成了我国产品在国际市场上缺乏竞争能力.机电产品质量从外观质量到内部质量都反映出大量问题.
机械工业是国民经济的传统工业和支柱产业,省内外多家大型机械企业,众多的中小型企业和乡镇企业,为加强技术改造,提高产品的技术含量,增强企业的发展后劲,纷纷成立技术中心,积极进行产品的更新,引进机械制造领域的技术人才.因此,该学科的建设将对国民经济建设以及科技兴省内,振兴我国的装备制造业中将发挥重要作用.
自动化不仅使人类实繁重的体力劳动中解放出来,而且也从紧张的脑力劳动中解放出
来。这将有助于逐步缩小脑力劳动与体力劳动的差别,从而在社会主义制度下更快地向共产
主又过渡。
随着科学技术的飞速发展,机械制造及自动化专业人才的需求量日益增多.因此,该学科具有良好的发展机遇和发展前景。可以说自从“机械工程”与“自动化科学技术”结合以来,我国的工业前进的步伐明显的提高了,为我们的社会主义建设做出了不可替代的贡献。

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苏小姐
021-61538622
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