机电一体化概论 第2章

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1、第二章机电一体化技术的概况第一节机电一体化技术的发展过程数控机床CAMCAD/CAM（1952）（60年代中期）CIMS机电一体化产品机器人FMS（80年代）（1959）（70年代）其它机电一体化产品图2－1机电一体化技术发展过程示意图第二节机电一体化技术出现和发展的原因一、市场对产品的需求在商品经济的环境中，市场对产品的需求是生产的最大动力。★消费者对产品的品种、功能、质量等方面的要求越来越高。★生产厂家要以最短的研制周期、最低的生产成本来生产产品，以确保其在市场竞争中的有利地位。机电一体化技术的出现和发展是与这样的市场经济环境紧密相关的，主要受到下列因素的影响

2、：1．某些产品的功能开发受到制约某些传统的机械产品或以机械功能为主的产品（如机床、手表、照相机等），其功能开发已达到较高的水平，如果继续单纯在机械学领域中进行功能的进一步开发已经比较困难。因此，引入电子技术对这些产品进行功能开发，可以使这些产品具有更多的功能或更好的性能，以满足用户对高性能产品的需要。2．缩短产品研制周期，提高产品质量传统的用手工绘图、靠图纸组织整个生产过程的技术管理模式造成新产品研制周期长、产品质量不易提高，已不能满足日益激烈的市场竞争的需要。在这种条件下，计算机辅助设计与辅助制造（CAD/CAM）系统可以发挥其优势：★利用计算机辅助设计（CAD

3、）缩短设计周期★利用计算机辅助工程（CAE）提高设计质量★利用计算机辅助工艺设计（CAPP）缩短工艺设计周期，提高工艺设计水平★利用数控机床缩短加工周期，提高加工质量3．针对多品种、中小批量产品的生产在机械制造行业中，大批量生产的产品只占15～25％，而中小批量生产的产品则占75～85％。由于中小批量产品不适于传统的自动生产线加工制造，因此其生产效率较低，产品成本较高。应用柔性制造系统（FMS），成功地解决了多品种、中小批量产品的生产制造问题，降低了生产成本，并且提高了生产效率。4．动态多变的市场环境需要近二十年来，传统的相对稳定的市场已变为动态多变的市场，其主要

4、特点是：（1）产品生命周期缩短，产品更新加快；（2）产品品种增加，批量减少；（3）产品的质量、价格和交货期日益受到重视。为适应这样的市场特点，制造企业必须以实现多品种、小批量、低成本、高质量和缩短交货期为企业生产管理的目标。计算机集成制造系统（CIMS）应用统一的计算机系统，对企业的生产系统进行管理和控制，从企业生产系统整体上解决了生产的高度灵活性与高效率之间的矛盾，从而可以实现上述生产管理目标。二、科学技术发展的必然结果1.科学的发展使得一门学科不可能孤立地存在十五世纪下半叶，近代科学开始兴起，天文学、力学、物理学、化学、生物学等学科从混为一体的哲学中分离出来，

5、得到迅速发展。这时，自然科学处于初期阶段，研究自然界主要采用分化方法，即把事物分成各个独立的部分，分门别类地、孤立地进行考察。这种研究方法当时自然科学的发展是必要的，并且起到积极的作用。二十世纪三十年代以来，自然科学向宏观和微观两个方面纵深发展，科学分化越来越细，而科学综合又越来越显著。科学技术发展到一个新的更高级的阶段。这样，不仅揭示了事物之间纵向联系，而且揭示了事物之间的横向联系。现在，人类已经进入了以系统论、信息论、控制论等现代科学方法来揭示自然界的时代，某一学科完全孤立于其它学科几乎是不可能的事情。2.工程技术的发展使得机、电和计算机等技术结合应用在工程技

6、术领域中，机械技术、电子技术和计算机技术得到广泛的应用：★许多工业产品和民用产品是由机械装置、电子装置和计算机等组成的★现代的生产设备绝大部分都装备有机械装置、电子装置和计算机通过三者之间的结合与互补，以期达到增加功能、提高性能的目的。在现代生产设备的设计、制造、安装、调试和维修等方面，机械技术、电子技术和计算机技术的关系更为密切。因此，机械、电子、计算机技术所处的重要地位以及它们之间的密切联系，往往是其它学科所无法比拟的。它们的相互结合既有先天的基础，又有实际应用的价值。因此，可以说：机电一体化技术的出现和发展是科学技术发展的必然结果。第三节怎样正确应用机电一体

7、化技术机电一体化是一门不同于传统技术的新技术，因而从技术、思想方法、思想观念、知识结构等方面都有别于其它技术。一、技术上趋向更多学科交叉首先，机电一体化技术应该与生产工艺相结合。其次，机电一体化技术应该与管理科学相结合客观地说，只要适应市场需要和技术发展需要，机电一体化技术扩展到更多学科的交叉和结合是合理的。二、思想方法上注重整体性所谓整体性是一种系统思想，整体性主张人们不要把一个系统分解成许多孤立的部分，然后把这些部分机械地相加。整体性要求把系统作为有机整体来考察，从整体与部分、部分与部分之间相互依赖、相互结合、相互制约的关系中揭示系统的特征和运动规律。整体性实

8、例实例1：