温控技术论文

时间:2023-04-03 09:47:29

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温控技术论文

第1篇

目前,数控技术正在发生根本性变革,由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上,数控系统实现了超薄型、超小型化;在智能化基础上,综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术,数控系统实现了高速、高精、高效控制,加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数,实现了在线诊断和智能化故障处理;在网络化基础上,CAD/CAM与数控系统集成为一体,机床联网,实现了中央集中控制的群控加工。长期以来,我国的数控系统为传统的封闭式体系结构,CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定,加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节,整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下,加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数,无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整,更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量,因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见,传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构,限制了CNC向多变量智能化控制发展,已不适应日益复杂的制造过程,因此,对数控技术实行变革势在必行。

二、数控技术发展趋势

(一)性能发展方向

(1)高速高精高效化。速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统,同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施,机床的高速高精高效化已大大提高。(2)柔性化。包含两方面:数控系统本身的柔性,数控系统采用模块化设计,功能覆盖面大,可裁剪性强,便于满足不同用户的需求;群控系统的柔性,同一群控系统能依据不同生产流程的要求,使物料流和信息流自动进行动态调整,从而最大限度地发挥群控系统的效能。(3)工艺复合性和多轴化。以减少工序、辅助时间为主要目的的一种复合加工,正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后,通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施,完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴,西门子880系统控制轴数可达24轴。(4)实时智能化。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为

(二)功能发展方向

(1)用户界面图形化。用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同,因而开发用户界面的工作量极大,用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用,人们可以通过窗口和菜单进行操作,便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。(2)科学计算可视化。科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据,使信息交流不再局限于用文字和语言表达,而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合,进一步拓宽了应用领域,如无图纸设计、虚拟样机技术等,这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。(3)多媒体技术应用。多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体,使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域,应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化,在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。

(三)体系结构的发展

(1)集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片,可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术,可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点,可实现超大尺寸显示,成为和CRT抗衡的新兴显示技术,是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术,将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格,改进性能,减小组件尺寸,提高系统的可*性。(2)模块化。硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求,将基本模块,如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块,作成标准的系列化产品,通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减,构成不同档次的数控系统。(3)网络化。机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网,可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行,不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。(4)通用型开放式闭环控制模式。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程,包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素,因此,要实现加工过程的多目标优化,必须采用多变量的闭环控制,在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式,易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体,构成严密的制造过程闭环控制体系,从而实现集成化、智能化、网络化。

三、智能化新一代PCNC数控系统

当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体,形成严密的制造过程闭环控制体系。

职称中心

参考文献:

[1]电动机降压起动器的选择与分析,凌浩,2000.12vol.20P66.

[2]交流异步电动机的软起动与保护探讨,何友全矿山机械,2000.5.

第2篇

我国对先进工业技术的开发有法律保障,在《中华人民共和国节约能源法》、《高耗能特种设备节能监督管理办法》中明确规定:在工业生产应用中,大力支持节能减排技术的研发、创造、展示以及推广,为了降低能源的耗损比率;大力推广企业用高效率、高能源利用率的、锅炉、电动机、窑炉、泵类等工业设备,争取开创更加先进的工业检测和工业控制技术。然而,在具体实施过程中我们需要了解面临的挑战:

1.1对机械设备的危害与干扰

从机器自身结构来看,大部分空压机生产简单有明显的技术缺陷:输入的压力数大于一定值时,变频空压机会自动打开导致电动机空转,严重浪费电力资源并且损害机器本身,继而导致异步电动机的频繁启动和频繁暂停,降低电动机的使用寿命。变频空压机启动时需要很大的电流,对电网冲击较大,而且严重磨损了电器本身的转动轴承设备。电动机在运作的时候会产生很严重的噪音污染,电动机周围的工作环境比较恶劣,也对工作人员的健康产生不利影响,且以人为调节法来调节电动机的输出压力,运转效率低,严重浪费人力资源。

1.2对机械设备相关电器的危害

对变压器的危害表现在:加大铜损和铁损,使得变压器的温度升高,影响绝缘;引起电动机附加零件的发热,引发机器本身温度的额外升高;导致电容器组温度过热,增加中介电质的感应能力,严重的情况下可以损坏电力电容器组;对开关设备的危害,启动瞬间开关将会产生较大的电流变化,达到电压保险值直至绝缘体的破坏;在保护电气的时候,改变电器固有属性,引发电器动作紊乱;引发测量仪表的数据显示误差,降低数据精确度。

2变频技术在机电控制方面的策略

2.1基本思路

在世纪工业过程中对变频技术进行较为尖端的的软件和硬件设计,先根据传统空压机电动机的特点,全方位分析其耗能原因和工作特性,从而设计出变频技术调速、空气技术压缩、压力传感技术提升等控制方式,根据控制电路进行变频器的确定以及电器初始化的设计,控制方式要用矢量控制,详细分析矢量控制原理,对变频矢量进行仿真检查,科学地改变变频器的运行参数。另一方面,变换变频器的控斜参数。通过复合信号控制变频器的输入与输出,可以在容器的进口处增加电器使用流量信号记录,容器上增加电器压力信号,这样可以减少对机械设备的危害。

2.2具体策略

首先在系统线路中建立安装滤波器,过滤掉高次谐波的干扰信号。其次是屏蔽干扰源,这是抵御干扰行之有效的方法之一,具体做法是用钢管来屏蔽输出线路。再次是将电机正确接地,接地时要与其他的动力电器设备接地点分开。然后是对线路进行合理布局,电动机设备的信号线和电源线应该尽量避开变频器的输入和输出线,而其他设备的电源线和信号线也同样要避开变频器的输入和输出线,进行平行铺设。最后是合理使用电抗器,交流电抗器中的串联电路减弱了输入电路中电流对变频器的打击,而直流电抗器减弱了输入电流中的高次谐波。在设置之前,电动机电网中的高次谐波含量已达到40%,而安装了滤波器之后,高次谐波的含量降到了20.6%,特别是三到八次过后,已经低于标准含量值了。在变频器选择方面,需要学会优先考虑谐波含量低且携带滤波器和电抗器的变频工具。变压机电动机安装时,控制信号电缆和本身的动力电缆要有属于各自的架构线路的电缆结构,做好及屏蔽措施,禁止线路交叉或者架构紊乱,安装时两者要保持距离以及设立必要的防护措施,综合达到既发展工业经济又节能减耗的“双赢”效果。值得我们借鉴的是,国际上针对变频空压机电动机重新设计了空压机,将电机由传统意义上的单相电改为三相交流电,并且具有良好的调速性能。我国目前大量生产和应用的空压机电动机,如果要持续发展就必须要开发出单相电机的变频器。最后对改造之后的空压机电动机进行相关的数据计算,并进行成本分析,验证是否能够让改造后的空压机更加有效地节省能源。

3结束语

第3篇

建设工程质量检测是国家进行工程质量监管的重要手段,在工程质量监督管理中发挥着重要的监控威慑作用。当前国内建设工程质量检测行业仍然存在着不规范的市场行为,检测机构的检测工作中时有弄虚作假,试样做假、漏检、少检的行为发生。规范建设工程质量检测行业的市场行为,加强建设工程质量检测机构的管理能力,提升建设工程质量检测机构的工作质量势在必行。信息化管理方法的运用能够在一定程度上保障建设工程质量检测过程中检测数据的真实性、公正性、可靠性。建设工程质量检测的信息化管理是指在工程质量检测机构中,利用计算机自动化技术、网络技术以及现代通讯技术等手段对建设工程质量检测机构及其所属各部门的检测业务进行综合管理,为建设工程质量检测机构的整体运行提供全面、自动化的管理及各种服务。目前,全国较发达地区已经相继建立了较为完善的检测机构信息化监管系统,对涉及建筑结构安全的力值检测参数如混凝土抗压强度、钢筋力学性能指标等必须实时上传试验结果,对于非力值检测参数的检测报告必须上传关键页面。除此之外,某些地区如广州市正在推行混凝土试块芯片植入技术,对于混凝土试块一律要求植入混凝土芯片,检测机构不得接收无芯片的混凝土试块,试块必须进行扫描识别之后方可进行试验,无芯片的混凝土抗压强度报告不得作为验收报告采用。然而目前检测机构的信息化管理运作中依然存在不少问题,如网络传输不顺畅,导致数据无法实时上传;存储设备容量不够,导致部分数据丢失;监管系统安全性不足,数据被他人利用等。其中,当前最突出的问题是信息化管理仅仅停留在对试验数据的监控,疏忽了对试验流程与过程的监管,即无法保证样品的真实性或试验过程的规范性,容易出现“偷梁换柱”等问题,即试样制假或试验作假等现象。有鉴于此,本研究以上述问题为出发点,应用现代信息网络技术,对试验流程与试验数据进行“双控”,确保试验结果的真实性和检测报告的有效性,为真实评价工程质量提供科学依据。

2设计原理与系统架构

2.1技术原理

根据检测监管业务需要,对试验流程进行全过程监控,包括收样、样品制备、数据采集等过程。主要体现于两个方面:第一方面,通过高清摄像枪对样品接收和样品制备过程进行实时记录;另一方面通过在试验机电脑上安装视频采集卡,自动采集试验机电脑屏幕的数字信号,通过图像处理器转换成与摄像机信号一致的模拟信号。最后利用现有的CATV技术,将电脑屏幕数字信号与摄像机信号整合在一起,通过光纤传输至硬盘录像机,实现实时的监控、存储功能,通过录像回放功能实现对历史记录的查询。通过登陆客户端软件或ip登录访问服务器电脑,可以实现在办公室对检测过程的动态监控。本部通过现有的vpn网络,连接到检测中心服务器后浏览视频、回放录像,实现远程监控。

2.2系统架构

本系统主要有前端的数据采集装置包括高清摄像枪和视屏采集卡,数据传输介质(光纤),数据接收与存储设备(硬盘录像机)、网络交换机、服务器电脑以及客户端软件组成。系统架构如图1所示。(1)高清摄像枪用于监控样品接收与存放、样品制作、抗压试验等过程,对试验过程规范性与样品的真实性进行实时监管,避免弄虚作假现象的发生。(2)视屏采集卡自动采集试验机电脑屏幕的数字信号,并通过内置转换器转换成与摄像枪信号一致的模拟信号,对试验参数、试验数据、以及曲线的形态进行实时监控,确保试验过程的规范性和数据真实性。(3)光纤作为信号传输介质,将高清摄像枪与视频采集卡的信号传输至硬盘录像机,相比同轴电缆,光纤传输速度快,降低信号延迟;传输损失少,保证视屏质量。(4)网络交换机实现与局域网内的电脑及服务器电脑互联,可以通过局域网访问硬盘录像机。(5)硬盘录像机数据接收和存储终端,实时接收光纤传至的信号并存储,并可以对历史记录按时间进行查询。(6)服务器将若干硬盘录像机通过网络交换机串联至服务器电脑,通过访问服务器电脑可以同时访问局域网内所有的硬盘录像机,实现一机多控。本部通过现有的vpn网络,连接到检测中心服务器后浏览视频、回放录像。(7)客户端软件除了通过ip访问服务器电脑以外,可以通过安装客户端软件对局域网内的硬盘录像机进行访问,相比于ip访问,使用管理更简便。

3系统实施

图2和图3是分别利用客户端软件和iP登陆访问,对试验过程和试验环境进行的全方位监控。以混凝土芯样抗压强度检测详细阐述监控流程,具体如下。

3.1样品安全管理监控

委托方完成登记委托后,将样品放置于芯样样品存放区集中保管,在存放区安装高清摄像枪,配合大门口的监控信号,对样品进行全面安全监视,如下图4、图5所示。

3.2样品制备流程监控

芯样的制备流程主要包括芯样接收、开箱验样、盲样编号、芯样切割、芯样打磨、芯样补平等6个阶段,对上述6个关键节点布设视屏监控,如下图6、图7、图8、图9、图10、图11所示。杜绝芯样制备环节的不正规操作,保证样品真实性、试验过程规范性,确保试验结果可靠性。

3.3抗压试验“双控”

“一控”是对样品的真实性进行确认,避免试验人员调换样品,高清摄像枪可以清晰捕捉样品编号,确保是真实样品,如图12所示;对试样的破坏过程及破坏形态是否正常进行判定,如试样偏心受压导致提前破坏或样品未完全破坏而试验机误判试验终点等现象;“二控”是对试验机电脑屏幕的监控,监控试验数据采集是否正常,试验曲线走势是否正常,是否发生试样尚未破坏而试验机停止采集数据、曲线下落时间与试样的破型时间不一致等现象的发生,如图13所示。

4结束语

第4篇

1.1开放化趋势

现代图书馆空间设计大多采用大开间设计,不同功能区域间使用软隔断加以区分,如使用低矮屏风、植物、透明物等半隔断不同的使用空间,或是通过赋予不同功能空间相异的色彩基调进行空间的软隔断。

1.2一体化趋势

一体化主要是指空间功能的一体化。其主要表现在两个方面,一是对相近或相类似的空间功能进行合并,通过综合服务台为读者提供一站式的服务;二是在相关空间布局过程需要考虑读者具体活动的规划,如读者在展开小组讨论的同时需要检索或独立思考时,希望能够迅速位移至相关区域。图书馆应在考虑到读者具体行为模式的基础上,合理布局相关区域,以模块化形式呈现,以此来提高用户的空间使用率。

1.3灵活化趋势

灵活化是指图书馆空间布局及使用并不是一成不变的,用户可以根据其使用情境的需要,对空间做出相应的调整,以满足其当下的需要。为实现用户空间使用的弹性化,图书馆通常配备一些可移动桌椅、可调节家具等,方便用户通过桌椅、家具的排列组合设计相应的使用情境。

1.4多元化的趋势

多元化是读者空间需求的必然结果。调查表明,读者需要图书馆提供多元化的空间,包括自习空间、小组协作化学习讨论空间、高科技网络交流平台、娱乐休闲空间等。

2图书馆空间设计的原则和流程

2.1图书馆空间设计的原则

图书馆作为人类知识交流学习的殿堂,必须是一个能够让读者产生轻松感、愉悦感,激发学习兴趣及创意热忱的空间,因此图书馆空间设计必须掌握以下原则。

2.1.1亲近感

图书馆空间能够让身处其中的用户体会到自己是空间的主人,徜徉在图书馆空间内,用户能够全身心放松,不受任何束缚,自由地开展阅读、交流、学习活动,从而找寻到感官体验、心灵体验的内在归属。

2.1.2便捷性

图书馆空间设计布局合理、运作高效,一站式服务便是图书馆空间便捷性的最好体现,用户在这里可以享受到基本的综合服务,免去了奔波的劳碌和束缚。便捷性的另一体现便是自助式服务的开启和普及,用户可以根据自己的时间开展书籍借阅、归还,方便快捷地使用图书馆内的各类资源。

2.1.3人性化

我们应将读者需求作为图书馆空间设计的出发点和落脚点及评判图书馆空间设计成功与否的基本标准。在采光设计中,尽量使用自然光,室内放置多种绿色植物,让读者感受与大自然的贴近。此外,还可通过一些卡通装饰的迎接牌、标语牌或温馨提示牌,让用户感受到图书馆空间设计细节处的人性化。

2.2图书馆空间设计的流程

图书馆空间设计是一项系统性工程,不同于一般简单的建筑物空间设计。用户群构成的复杂性及用户需求的多元化决定了图书馆空间设计必须遵循相应的科学流程。首先,图书馆空间设计必须有严格缜密的规划过程,即用户空间需求调研活动。图书馆应通过问卷调查、馆内实地观察、小组访谈、一对一访谈形式,收集用户使用图书馆空间的相关数据,开展分析,深度挖掘用户各类空间需求。其次,规划者应该以图书馆用户需求调查分析结果为基本出发点,通过与建筑师的合作,将新技术的预期影响融入至馆舍规划设计中,形成若干空间规划设计方案;将设计方案在用户群中公布,邀请用户对不同方案做出相应的评价和决策。以宁波市图书馆为例,其“第三空间”项目规划设计了6个方案邀请市民朋友参与现场评选。该方案竞赛评选由市民投票评选和专家会议评选两部分组成,其中市民投票评选权重为20%。最后,图书馆还应根据用户的评价及反馈意见对所选定的设计方案做出适当的调整和修改。即使是在规划设计实施过程及项目完工后,图书馆仍应积极地收集用户对于空间的反馈意见,通过适时的持续性评估,不断完善和发展图书馆空间功能。

3图书馆空间设计案例分析

近年来,国内图书馆纷纷通过实施空间再造及服务转型,积极为用户打造无可替代的具有时代元素、充满活力的空间。以浙江大学图书馆为例,其空间再造工程始于2009年,经过3年的规划设计,浙江大学图书馆信息共享空间正式对外开放,形成多媒体空间、知识空间、学习空间、研究空间、文化空间、系统体验空间、创新空间及社交空间等功能区域,为用户营造了一种分享的文化和分享的环境。它既是一个用户的信息社区,又是一个打通的空间,将图书馆过去传统的一对一服务模式变革成为双向的、互动的空间服务模式。在公共图书馆空间设计领域,上海图书馆的空间设计别具特色。上海图书馆的“创•新空间”为未来图书馆空间定义了一种新可能。“创•新空间”像一个充满现代设计元素的创意工作室,为读者提供智能化、全媒体的专题信息服务,为创客及专业设计人员搭建主题服务的知识平台和体验艺术创意的智能化空间,体现了图书馆空间设计的未来发展趋势,使图书馆突破了从前只提供书籍、资讯、信息的传统空间角色,通过为用户提供创造工具,激发其创意灵感,引发其思维变革,而真正成为了学习、探索以及开创思维的场所。

4结束语

第5篇

在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中,交流伺服系统的应用越来越广泛,其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流,而且调试、使用十分简单,因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器(DigitalSignalProcessor,DSP),可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样,在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统,并充分发挥DSP的高速运算能力,自动完成整个伺服系统的增益调节,甚至可以跟踪负载变化,实时调节系统增益;有的驱动器还具有快速傅立叶变换(FFT)的功能,测算出设备的机械共振点,并通过陷波滤波方式消除机械共振。

一般情况下,这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式,即伺服电机上的编码器反馈既作速度环,也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度,应在最终的运动部分安装高精度的检测元件(如:光栅尺、光电编码器等),即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是:伺服系统只接受速度指令,完成速度环的控制,位置环的控制由上位控制器来完成(大多数全闭环的机床数控系统就是这样)。这样大大增加了上位控制器的难度,也限制了伺服系统的推广。目前,国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统,使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。

该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷,伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等),作为位置环,而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙(如齿轮间隙、丝杠间隙等),补偿机械传动件的制造误差(如丝杠螺距误差等),实现真正的全闭环位置控制功能,获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成,无需增加上位控制器的负担,因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中,开始采用这种伺服系统。

2直线电机驱动技术

直线电机在机床进给伺服系统中的应用,近几年来已在世界机床行业得到重视,并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。

在机床进给系统中,采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台(拖板)之间的机械传动环节,把机床进给传动链的长度缩短为零,因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式,带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。

1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝杠等),使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高,反应异常灵敏快捷。

2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差,减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制,即可大大提高机床的定位精度。

3.动刚度高由于"直接驱动",避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象,同时也提高了其传动刚度。

4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车(时速可达500Km/h),所以用在机床进给驱动中,要满足其超高速切削的最大进个速度(要求达60~100M/min或更高)当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性,使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速,高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度,一般可达2~10g(g=9.8m/s2),而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1~0.5g。

5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机,就可以无限延长其行程长度。

6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触),其运动时噪音将大大降低。

7.效率高由于无中间传动环节,消除了机械摩擦时的能量损耗,传动效率大大提高。

直线传动电机的发展也越来越快,在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品,其中美国科尔摩根公司(Kollmorgen)的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统,它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动;德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。

3可编程计算机控制器技术

自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器(ProgrammingLogicalController,PLC)问世以来,PLC控制技术已走过了30年的发展历程,尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展,它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器(PCC)就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。

与传统的PLC相比较,PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小,这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题,它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台,这样应用程序的运行周期则与程序长短无关,而是由操作系统的循环周期决定。由此,它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来,满足了实时控制的要求。当然,这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下,按照用户的实际要求,任意修改。

基于这样的操作系统,PCC的应用程序由多任务模块构成,给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求,如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等,分别编制出控制程序模块(任务),这些模块既独立运行,数据间又保持一定的相互关联,这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后,可一同下载至PCC的CPU中,在多任务操作系统的调度管理下并行运行,共同实现项目的控制要求。

PCC在工业控制中强大的功能优势,体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS(分布式工业控制系统)技术互相融合的发展潮流,虽然这还是一项较为年轻的技术,但在其越来越多的应用领域中,它正日益显示出不可低估的发展潜力。

4运动控制卡

运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元。它的出现主要是因为:(1)为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求;(2)在各种工业设备(如包装机械、印刷机械等)、国防装备(如跟踪定位系统等)、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中,急需一个运动控制模块的硬件平台;(3)PC机在各种工业现场的广泛应用,也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。

运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心,大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地,运动控制卡与PC机构成主从式控制结构:PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作(例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等);控制卡完成运动控制的所有细节(包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等)。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。

这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行,运动控制卡也形成了一个独立的专门行业,具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现,如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。

5结束语

计算机技术和微电子技术的快速发展,推动着工业运动控制技术不断进步,出现了诸如全闭环交流伺服驱动系统、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、运动控制卡等许多先进的实用技术,为开发和制造工业自动化设备提供了高效率的手段。这也必将促使我国的机电一体化技术水平不断提高。

第6篇

建筑楼宇的暖通空调系统对环境的温度、湿度、通排风是通过交换形式完成的。建筑能耗中的暖通空调系统的能耗,主要表现在:首先,受到环境系统及设备的设计与选型、运行维护与管理以及各种技术配置与能效比未能合理有效使用等的影响,都会使实际能耗升高,能量使用效率及能费比下降。其次,建筑物内实际空气环境的冷热质量及其变化因素的存在,也会影响到暖通空调系统的设计运行质量。

2暖通空调系统节能技术分析

根据建筑楼宇现场环境的具体情况和用户的要求,通过合理配置新风温度、建筑环境内部温度和房间温度设定值,采用冷热量回收、湿热转换等方式合理运行暖通空调以达到节省能源,从而提高能源的使用效益的目的。

(1)在暖通空调工程中发展蓄冷(热)技术,其节能的意义在于:采取将一部分高峰电负荷转移到低谷(移峰填谷)。可以提高发电厂的一次能源利用率;一定程度的缓解电力紧张。对于用户来说,由于实行分时电价政策,可节省电费开支,降低运行费用。暖通空调节能采用蓄冷(热)空调系统,蓄冷(热)系统包含:蓄冷(热)设备、制冷(热)设备、连接管路、控制系统。蓄冷(热)空调系统包括:蓄冷(或热)系统、空调及循环控制系统。主要依靠直接数字控制系统(DDC),实现自控。暖通空调系统节能DDC控制器技术的应用,其主要控制功能有:a.将实际的提供的冷冻水温度与回水温度及回水流量进行比较,计算得出冷冻水系统的冷负荷。根据实际冷负荷及最佳的节能状态(冷冻水供回水温度为12/6度),决定投入运行的制冷机组及相关设施的数量。b.投入运行的冷冻水泵采用双机备用机制,DDC控制器结合制冷机组及有关水泵的运行时间累计,每次启动累积时间最少的一台制冷机组及水泵运行,补足需要的冷冻水量,以实现冷(热)蓄能。且在设备故障情况不中断,延长设备使用寿命的效果。

(2)根据建筑物内环境设定温度以及控制回风和新风的风比例,运用空调机组、新风机组最佳启停控制器,计算暖通空调开/关的最佳时间及起动次数、运行时间累计,通过节能DDC控制器技术应用提升节能效益:a.根据建筑物内环境要求,实时调节合适的新风阀和回风阀开度。停机时回风阀全开,新风阀全关。b.冷冻水阀与风机联动控制,新风温度接近室内温度设定时,尽量引入新风,风机停时,冷冻水阀自动关闭。c.空调机组、新风机组送风总管上设温度传感器,其所测风温与设定值比较后,输出电信号,调整回水管比例积分电动调节阀的开度,调节水流量,保证回风温度在设定的波动范围内。采用通排风余热采集回收技术的热回收装置,使建筑物内暖通空调随季节气候环境变化合理实时调节。室外新风温度低于(或高于)建筑物内暖通空调通排风温度,室外新风含湿量低于(或高于)排风含湿量,应用安装在通排风出口的热交换器,通过排风和新风各自的通道进行分别间接接触以达到换热取能效果;利用热回收装置及通排风余热收集技术,来预热和加湿新风(或利用余冷来预冷新风,降低新风温度和湿度)。

(3)采用循环热源提取的热泵技术。热泵技术的运用,其优势在于:通过规模化地利用江河湖海、城市污水、工业污水、地下土壤或空气,实现获取低温热能的方式的多样化;利用获取的低温热能并加以转化,这种运用能通过少量不可再生的能源将大量的低温热量提升为高温热量,是目前最节省一次能源(即煤、石油、天然气等)的供热系统;在一定条件下既可供热,也可用以制冷,即一套设备兼作热源和冷源。热泵技术具有很好的节能效益、经济效益和社会效益,是一种可持续发展的建筑节能新技术,具有广阔的应用前景。例如:采用从地下水水源中获取热能的热泵技术。即,采用热泵从抽取的地下水中收集并获取热量,之后,再将水回灌到地下。这种技术在应用中受到地下水文地质条件的限制,应用条件及场所有很大的局限性。采用土壤源热泵技术。即,将循环工质通入地下埋管,构成与土壤间所形成的循环工质换热器。根据季节的不同及季节的转换,通过这一换热器从地下取热(或冷),成为热泵的热(或冷)源;实现冬存夏用或夏存冬用。采用污水源热泵技术。即,收集城市污水中所能提取的热量,综合利用污水处理过程中所收集的热能充当热源,从而解决城市供暖用热并有效提高其效费比。由于能够有效地降低一次能源消耗,因而可以减少C0气体和其它燃烧产生的污染物的排放。

(4)采暖、空调系统在绝大部分时间内,实际负荷小于设计热(冷)负荷,其所使用的水和空气作为热量和冷量的载体,其流量也是随着负荷的变化而变化。暖通空调领域变流量技术的运用,可以根据不同的季节、以及在一天之内不同的时段的变化,使暖通空调系统动态地满足经常变化的负荷要求,从而最大限度的节省能耗。暖通空调在热水供暖系统、循环冷冻水、冷却水系统以及通排风系统中应用改变系统动力的变流量技术,可以极大改善暖通空调的能耗,有利于节能和环保,有较好的经济性。

(5)绿色建筑节能要求在建筑围护结构(包括屋顶、外墙、门窗等)中使用绿色建材作为保温、隔热材料以节约能源。可以减少基本建筑材料的用量,减轻围护结构的自重,而且在保证建筑物的室内空气品质的同时,采用自动调节室内温度、湿度的新型墙体材料,可以大幅度节能降耗,推动建筑业的可持续发展。

3加强暖通空调的节能设计

对于绿色建筑来说,应对当地的环境、气候、资源等以及建筑物内部暖通空调的运行应用环境进行综合考虑,加强暖通空调的节能设计。

(1)绿色建筑在温度及湿度调节运行、循环通排风等的能耗,要求对选择的暖通空调的通风气流、温度、湿度及其环境影响等,运用模拟软件进行分析,要有最佳的节能方式。

(2)暖通空调整体的设计质量在很大程度上取决于空气系统控制水平。设计调整空调系统的能量损耗,使其与室内的湿热环境参数、人体对湿热的感受指标保持平衡,最大限度的实现资源节约。

(3)选择正确的暖通空调的冷热源系统的节能设计,对绿色建筑结构、建筑设备的能耗,冷热源节能系统事关重大。充分利用比如太阳能、风能、地热、水能等可再生资源,在暖通空调设计中,在基于保证室内空气质量的基础之上,通过置换式送风、低温送风系统,并结合冷辐射吊顶系统,实现节能目标。

第7篇

20世纪中期,随着电子技术的发展,自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现,给自动化技术带来了新的概念,用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制,推动了机床自动化的发展。

采用数字技术进行机械加工,最早是在40年代初,由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司(ParsonsCorporation)实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时,利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理,并考虑到刀具直径对加工路线的影响,使得加工精度达到±0.0381mm(±0.0015in),达到了当时的最高水平。

1952年,麻省理工学院在一台立式铣床上,装上了一套试验性的数控系统,成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。

这台机床是一台试验性机床,到了1954年11月,在派尔逊斯专利的基础上,第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司(Bendix-Cooperation)正式生产出来。

在此以后,从1960年开始,其他一些工业国家,如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。

数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床,因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。

然而,由于当时的数控系统采用的是电子管,体积庞大,功耗高,因此除了在军事部门使用外,在其他行业没有得到推广使用。

到了1960年以后,点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此,数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展,据统计资料表明,到1966年实际使用的约6000台数控机床中,85%是点位控制的机床。

数控机床的发展中,值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床,它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月,由美国卡耐·;特雷克公司(Keaney&TreckerCorp.)开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具,根据穿孔带的指令自动选择刀具,并通过机械手将刀具装在主轴上,对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种,不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心,还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。

1967年,英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统,这就是所谓的柔性制造系统(FlexibleManufacturingSystem——FMS)之后,美、欧、日等也相继进行开发及应用。1974年以后,随着微电子技术的迅速发展,微处理器直接用于数控机床,使数控的软件功能加强,发展成计算机数字控制机床(简称为CNC机床),进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。

80年代,国际上出现了1~4台加工中心或车削中心为主体,再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元(FlexibleManufacturingCell——FMC)。这种单元投资少,见效快,既可单独长时间少人看管运行,也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。

目前,FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展,从中小批量加工向大批量加工发展。

所以机床数控技术,被认为是现代机械自动化的基础技术。

那什么是车床呢?据资料所载,所谓车床,是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件,是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。

古代的车床是靠手拉或脚踏,通过绳索使工件旋转,并手持刀具而进行切削的。1797年,英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床,并于1800年采用交换齿轮,可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年,另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。

为了提高机械化自动化程度,1845年,美国的菲奇发明转塔车床;1848年,美国又出现回轮车床;1873年,美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床,不久他又制成三轴自动车床;20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。

第一次世界大战后,由于军火、汽车和其他机械工业的需要,各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率,40年代末,带液压仿形装置的车床得到推广,与此同时,多刀车床也得到发展。50年代中,发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床,70年代后得到迅速发展。

车床依用途和功能区分为多种类型。

普通车床的加工对象广,主轴转速和进给量的调整范围大,能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作,生产效率低,适用于单件、小批生产和修配车间。

转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架,能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序,适用于成批生产。

自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工,能自动上下料,重复加工一批同样的工件,适用于大批、大量生产。

多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似,但两组刀架分别装在主轴的前后或上下,用于加工盘、环和轴类工件,其生产率比普通车床提高3~5倍。

仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸,自动完成工件的加工循环,适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产,生产率比普通车床高10~15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型

立式车床的主轴垂直于水平面,工件装夹在水平的回转工作台上,刀架在横粱或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件,一般分为单柱和双柱两大类。

铲齿车床在车削的同时,刀架周期地作径向往复运动,用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件,由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。

专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床,如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。联合车床主要用于车削加工,但附加一些特殊部件和附件后,还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工,具有“一机多能”的特点,适用于工程车、船舶或移动修理站

看机床的水平主要看金属切削机床,其他机床技术和复杂性不高,就是近几年很流行的电加工机床,也只是方法的改变,没什么复杂性和科技含量。

我国的数控磨床水平不错,每年都有大量出口,因为它简单,基本属于劳动密集型。

金属加工主要是去除材料,得到想得到的金属形状。去除材料,主要靠车和铣,车床发展为数控车床,铣床发展为加工中心。高精度多轴机床,可以让复杂零件在精度和形状上一次到位,例如,飞机上的一个复杂零件,以前由很多种工人:车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干,其中还有报废的,最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了,而且精度比你设计的还高。零件精度高就意味着寿命长,可靠性好。

由普通发展到数控,一个人顶原来的十个,在精度上,更是没法说,适应性上,零件变了,换个程序就行。把人的因素也降为最低,以前在工厂,谁要时会车涡轮、蜗杆,没个10年8年的不行,要是谁掌握了,那牛得很。现在用数控设备,只要你会编程,把参数输进去就可以了,很简单,刚毕业的技校学生都会,而且批量的产品质量也有保证。

自美国在50年代末搞出世界一台数控车床后,机床制造业就进入了数控时代,中国在六十年代也搞出了第一代数控机床,但后来中国进入了什么年代,大家都知道。等80年代我们再去看世界的数控机床水平,差距就是20年了,其实奋起直追还有希望,但国营工厂不思进取,到了90年代,我们再去看世界水平,已有30年的差距了。中国改革开放前走的是苏联的路子,什么叫苏联的路子,举个例子来讲:比如,生产一根轴,苏联的方式是建一个专用生产线,用多台专用机床,好处是批量很容易上去,但一旦这根轴的参数发生了变化,这条线就报废了,生产人员也就没事做了。在1960-1980年代,国营工厂一个产品生产几十年不变样。到了1980年代后,当时搞商品经济,这些厂不能迅速适应市场,经营就困难了,到了90年代就大量破产,大量职工下岗。现代的生产也有大批量生产,但主要是单件小批量,不管是那种,只要你的设备是数控的,适应起来就快。专业机床的路子已经到头了,;西方走的路和前苏联不一样,当年的“东芝”事件,就是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床,让苏联在潜艇的推进螺旋桨上的制造,上了一个档次,让美国的声纳听不到潜艇声音了,所以美国要惩处东芝公司。由此也可见,前苏联的机床制造业也落后了,他们落后,我们就更不用说了。虽然,美国搞出了世界第一台数控机床,但数控机床的发展,还是要数德国。德国本来在机械方面就是世界第一,数控机床无非就是搞机电一体化,机械方面德国已没问题,剩下的就是电子系统方面,德国的电子系统工业本来就强大,所以在上世纪六、七十年代,德国就执机床界的牛耳了。

但日本人的强项就是仿造,从上世纪70年代起,日本大量从德国引进技术,消化后大量仿造,经过努力,日本在90年代起,就超越了德国,成为世界第一大数控机床生产国,直到现在还是。他们在机床制造水平上,有一些也走在了世界前面,如在机床复合(一机多种功能)化方面,是世界第一。数控机床的核心就在数控系统方面,日本目前在系统方面也排世界第一,主要是它的发拿科公司。第一代的系统用步进电机,我们现在也能造,第二代用交流伺服电机。现在的数控系统的核心就是交流伺服电机和系统内的逻辑控制软件,交流伺服电机我们国家目前还没有谁能制造,这是一个光学、机械、电子的综合体。逻辑控制软件就是控制机床的各轴运动,而这些轴是用伺服电机驱动的,一般的系统能同时控制3轴,高级系统能控制五轴,能控5轴的,五轴以上也没问题。我们国家也由有5轴系统,但“做秀”的成份多,还没实用化。我们的工厂用的五轴和五轴以上机床,100%进口。

机床是一个国家制造业水平高低的象征,其核心就是数控系统。我们目前不要说系统,就是国内造的质量稍微好一点的数控机床,所用的高精度滚珠丝杠,轴承都是进口的,主要是买日本的,我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂,数控系统100%外购,各厂家一般都买日本发那科、三菱的系统,占80%以上,也有德国西门子的系统,但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢?早期,德国系统不太能适合我们的电网,我们的电网稳定性不够,西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了,他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少,价格方面还是略高。德国人很不重视中国,所以他们的系统汉语化最近才有,不像日本,老早就有汉语化版的。

就国产高级数控机床而言,其利润的主体是被外国人拿走了,中国只是挣了一个辛苦钱。美国为什么没有能成为数控机床制造大国呢?这个和他们当时制定产业政策的人有关,再加上当时美国的劳动力贵,买比制造划算。机床属于投资大,见效慢,回报率底的产业,而且需要技术积累。不太附和美国情况。但后来美国发现,机床属于战略物资,没有它,飞机、大炮、坦克、军舰的制造都有问题,所以他们重新制定政策,扶植了一些机床厂,规定了一些单位只能买国产设备,就是贵也得买,这就为美国保留了一些数控机床行业。美国机床在世界上没有什么竞争力。

欧洲的机床,除德国外,瑞士的也很好,要说超高精密机床,瑞士的相当好,但价格也是天价。一般用户用不起。意大利、英国、法国属于二流,中国很少买他们的机床。西班牙为了让中国进口他们的机床,不惜贷款给中国,但买的人也很少??借钱总是要还的。

韩国、台湾的数控机床制造能力比大陆地区略强,不过水平差不多。他们也是在上世纪90年代引进日本技术发展的。韩国应该好一点,它有自己制造的、已经商业化了的数控系统,但进口到中国的机床,应我们的要求,也换成了日本系统。我们对他们的系统信不过。韩国数控机床主要有两家:大宇和现代。大宇目前在我国设有合资企业。台湾机床和我们大体一样,自己造机械部分,系统采购日本的。但他们的机床质量差,寿命短,目前在大陆影响很坏。其实他们比我们国产的要好一点。但我们自己的差,我们还能容忍,台湾的机床是用美金买来的,用的不好,那火就大了。台湾最主要的几家机床厂已打算把工厂迁往大陆,大部分都在上海。这些厂目前在国内的竞争中,也打着“国产”的旗号。

近来随着中国的经济发展,也引起了世界一些主要机床厂商的注意,2000年,日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂,据说制造水平相当高,号称“智能化、网络化”工厂,和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司,德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。

目前,国家制定了一些政策,鼓励国民使用国产数控机床,各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业,一个购买计划里,80%是进口,国产机床满足不了需要。今后五年内,这个趋势不会改变。不过就目前国内的需要来讲,我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。

美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上,技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同,各有特点。

1.美国的数控发展史

美国政府重视机床工业,美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费,且网罗世界人才,特别讲究“效率”和“创新”,注重基础科研。因而在机床技术上不断创新,如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。由於美国首先结合汽车、轴承生产需求,充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线,而且电子、计算机技术在世界上领先,因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实,且一贯重视科研和创新,故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床,其存在的教训是,偏重於基础科研,忽视应用技术,且在上世纪80代政府一度放松了引导,致使数控机床产量增加缓慢,于1982年被后进的日本超过,并大量进口。从90年代起,纠正过去偏向,数控机床技术上转向实用,产量又逐渐上升。

2.德国的数控发展史

德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位,在多方面大力扶植。,於1956年研制出第一台数控机床后,德国特别注重科学试验,理论与实际相结合,基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作,对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究,在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实,出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用,其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件,在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统,均为世界闻名,竞相采用。

3.日本的数控发展史

日本政府对机床工业之发展异常重视,通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国,在质量管理及数控机床技术上学习美国,甚至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床后,1978年产量(7,342台)超过美国(5,688台),至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台,出口27,409台,占59%)。战略上先仿后创,先生产量大而广的中档数控机床,大量出口,占去世界广大市场。在上世纪80年代开始进一步加强科研,向高性能数控机床发展。日本FANUC公司战略正确,仿创结合,针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统,在技术上领先,在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人,科研人员超过600人,月产能力7,000套,销售额在世界市场上占50%,在国内约占70%,对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。4.我国的现状

我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代,中国于1958年研制出第一台数控机床,发展过程大致可分为两大阶段。在1958~1979年间为第一阶段,从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识,在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下,一哄而上又一哄而下,曾三起三落、终因表现欠佳,无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大,缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术,从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产,解决了可靠性、稳定性问题,数控机床开始正式生产和使用,并逐步向前发展。通过“六五”期间引进数控技术,“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”,我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年,我国数控产业发展迅速,1998~2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此,进口机床的发展势头依然强劲,从2002年开始,中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国,2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元,国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显,70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力,究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势,充分认识国产数控机床的不足,努力发展先进技术,加大技术创新与培训服务力度,以缩短与发达国家之问的差距。 

 在20余年间,数控机床的设计和制造技术有较大提高,主要表现在三大方面:培训一批设计、制造、使用和维护的人才;通过合作生产先进数控机床,使设计、制造、使用水平大大提高,缩小了与世界先进技术的差距;通过利用国外先进元部件、数控系统配套,开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床,供应国内市场的需求,但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑,不能独立发展,基本上处于从仿制走向自行开发阶段,与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括:缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引;严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人;缺少深入系统的科研工作;元部件和数控系统不配套;企业和专业间缺乏合作,基本上孤军作战,虽然厂多人众,但形成不了合力。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代,通过“六五”期间引进数控技术,“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”,我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年,我国数控产业发展迅速,1998~2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此,进口机床的发展势头依然强劲,从2002年开始,中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国,2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元,国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显,70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力,究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势,充分认识国产数控机床的不足,努力发展先进技术,加大技术创新与培训服务力度,以缩短与发达国家之问的差距。

2003年开始,中国就成了全球最大的机床消费国,也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率,1999年,我们国家机械加工设备数控华率是5-8%,目前预计是15-20%之间。一、什么是数控机床车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法,所谓机械加工,就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状,包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床,数控机床就是在普通机床上发展过来的,数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后,机床就成了数控机床。当然,普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单,例如:从铣床发展到加工中心,机床结构发生变化,最主要的是加了刀库,大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备,主要是指数控车床和加工中心。我国目前各种门类的数控机床都能生产,水平参差不齐,有的是世界水平,有的比国外落后10-15年,但如果国家支持,追赶起来也不是什么问题,例如:去年,沈阳机床集团收购了德国西思机床公司,意义很大,如果大力消化技术,可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。,近几年随着中国制造的崛起,欧洲不少企业倒闭或者被兼并,如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气,有不少在80年代很出名的机床制造商倒闭,例如:新泻铁工所。二、数控设备的发展方向六个方面:智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高,综合起来,德国的水平最高,日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言,我们应该能进世界前4名。三、数控系统 由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是:日本发那客、德国西门子、日本三菱;其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速,软件水平相当不错,但差就差在电器硬件上,故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军,但机床的硬件方面不行,质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。

四、机床精度1、机械加工机床精度分静精度、加工精度(包括尺寸精度和几何精度)、定位精度、重复定位精度等5种。2、机床精度体系:目前我们国家内承认的大致是四种体系:德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB,国标和国际标准差不多。3、看一台机床水平的高低,要看它的重复定位精度,一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床,在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下,就是超高精度机床,高精度的机床,要有最好的轴承、丝杠。;4、加工出高精度零件,不只要求机床精度高,还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。五、目前世界著名机床厂商在我国的投资情况1、2000年,世界最大的专业机床制造商马扎克(MAZAK)在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司,生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错,目前效益良好,年产600台,目前正在建2期工程,建成后可以年产1200台。2、2003年,德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂,目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。3、2002年,日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂,年生产能力为1000台,生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。4、韩国大宇在山东青岛投资建厂,目前生产能力不知。5、台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂,年生产能力800台。5、民营企业进入机床行业情况1、浙江日发公司,2000年投产,生产数控车床、加工中心。年生产能力300台。2.2004年,浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床,主要是从日本引进技术,目前刚开始,起点比较高。3.2002年,西安北村投产,名字象日本的,其实老板是中国人,采用日本技术。生产小型仪表数控车床,水平相当不错。六、军工企业技改情况军工企业得到国家拨款开始于当年“大使馆被炸”,后来台湾上台后,大规模技改开始了,军工企业进入新一轮的技改高峰,我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近3年来,我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床,国内机床厂商为了迎接这次大技改,也引进了不少先进技术,争取军工企业的高端订单。听在军工企业的朋友讲,如果再能“顶”三年,我们的整体水平会上一个台阶。 其实,总书记掌权以来,已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度上,他说,我们要建立和经济发展相适应的国防能力,相信再过10年,随着我国国防工业和汽车行业的发展,我们国家会诞生世界水平的机床制造商,也将会超越日本,成为世界第一机床生产大国。

参考文献:

1.《机床与液压》20041No171995-2005TsinghuaTongfang OpticalDiscCo¸,Ltd¸Allrightsreserved

2.参考资料:/f?kz=211006537

3.参考网址:/question/79231131.html?fr=qrl&fr2=query

4.《机床数控系统的发展趋势》黄勇陈子辰浙江大学

5.《中国机械工程》

6.《数控机床及应用》作者:李佳

7.《机械设计与制造工程》2001年第30卷第1期

8《机电新产品导报》2005年第12期

9.《瞭望》2007年第37期

第8篇

对与食品的包装进行杀菌时,以往的人工消毒不能达到较好的效果,也会改变食物的风味、色泽以及营养成分等特性。同时还有可能导致微生物的进入,导致运输及仓储不便。采用数控技术进行食品的无菌包装技术,能够有效解决这些问题,并且数控技术已广泛运用于饮料、食品以及乳制品等行业当中,如图3所示。上图为采用数控技术的无菌包装技术机床,设备采用的是热水循环喷淋杀菌,即进行温水预冷,然后采用冷水进行冷却处理,达到杀菌的目的。主要应用在各种玻璃瓶、PET瓶以及易拉罐等饮料的杀菌,并且设备还具有外观美观、性能稳定等特点。经输送带进行传送,将物品送入杀菌机中,受到各温度的影响,使得食物的温度得到有效地调节,从而达到消毒目的。食品经过杀菌设备时,容器将受到来自不同水温的预热及加热、杀菌,最后是冷却的阶段,设备前端进行逐步的加热与后端的冷却处理,能够保持食物的风味、色泽以及营养成分,在达到杀菌的同时,还能保持食物的鲜美。总之,数控技术在工业当中的运用,不仅降低了员工的劳动强度、减少了成产成本,提高了生产的效率,确保了产品的质量。

当前,我国汽车工业的发展迅速,使得汽车的配件加工也取得较大的进步,数控技术在汽车工业当中的运用,某种程度上提高了汽车配件生产与制造的效率,促进了我国汽车工业的更大发展。在汽车工业制造当中,数控技术集加工中心与数控机床于一体,共同组成高效率的柔性生产线,满足当前汽车产品进行更新换代的要求;打破了汽车生产与制造过程的经济规模观念,较好地实现汽车的中小批量以及多品种的需求。对于汽车制造中复杂的零部件而言,运用数控技术进行加工与制造,能够减少各零部件的制造误差,提高加工的效率。与此同时,还有其他的技术:柔性制造技术与虚拟制造技术、集成制造等技术在汽车工业的当中得以推广应用,将汽车加工的制造技术与数控加工的技术紧密相连,促进汽车工业的进一步发展[2]。

宇航工业当中运用数控技术加工零部件,能够满足宇航零部件的特殊加工要求,此外少部分宇航零件的刚度性较差。因此,宇航的工业材质唯有使用数控技术进行小切削力加工,方可实现宇航工业零部件对机械的加工需求。先进的数控技术相对于传统的制造技术而言,不但能够满足零部件对加工的柔性以及精度的要求,而且还能够对铝合金的材质进行切割,有效节约能源,减少加工制造的人力、财力以及费用的支出。

在机械的机床设备加工当中引入数控技术,并借助计算机的控制技术,对机床设备的加工进行全面的有效指挥与控制,确保机床的设备具有较好的加工、生产以及控制的能力,从而可以精准、快速地进行加工。数控技术能够对机床的加工刀具、冷却泵的操作以及工件位置与主轴的变速等情况进行有效控制,从而更快地确保机床设备的生产效率满足要求。与此同时,达到了机床加工的精细化与精度的要求,为我国的机械制造行业的发展提供较好的机床控管功能,因此数控技术在机械的机床加工与制造当中,起到至关重要的作用。

第9篇

1.1在机床设备中应用数控机床是现代机电的重要组成,能够有效的提高制造业的工作效率。数控机床的应用改变了原来的零件加工方式,能够使用数字化技术处理零件的加工工艺,使用编程指令,让人工操作得到了取代,提高了加工效率。在机床设备中应用数控技术,能够让生产工序和各项设备有机配合,不再调整机床工作台的位置,能够实现复杂零件的加工。

1.2在工业中应用在工业中,主要是将数控技术应用在机械设备生产线上。采用编程方法,把需要的指令输入到了计算机中,然后通过控制计算机实现机械设备远程自动化控制技术,不再使用人工控制。数控技术具有很高的精确度,在保证了加工质量的同时,还能够提高生产效率,人工工作的环境也得到了改善。在工业中应用数控机床能够完成复杂的加工任务,在精度方面也有很好的精确度,在工作效率方面更是比人工操作快速。一旦出现了故障,数控机床的相关传感和检测系统,就能够把故障的相关信息传输到计算中,计算机就会停止机床的工作,能够很好的保护数控机床设备。这样能够很大的节省人力资源,让企业的成本降低。

1.3在机械加工中应用我国科学技术发展非常迅速,不进行数控车床技术的更新就不能跟上时展的步伐。很多的机械制造商已经意识到了先进技术的潜力,不断地引进先进的焊件。数控气割技术轻松的解决了单件下料难的问题,在工作的时候,只要保证压缩接触面积均匀,就能够实现很好的密封功能,对于产品的内外环凹凸面加工提供了保证,实现毛坯到成品持续加工。数控技术在机械浮动油封中也得到了很大的应用,能够将数控镗铣床编程和现代机械设备进行结合,通过提前编制好齿形子程序,调整结合角度就可以满足质量的要求。在机械加工中,使用数控车床技术,还能够提高零件焊接的精度,进行密封,能够从毛坯到成品持续加工,很大程度上提高了加工效率。

2数控机床增效措施

数控机床加工工艺和加工设备中有一些问题,缺乏数控机床加工工艺的知识库和数据库,缺乏加工切削参数,缺乏数字化管理系统和制造系统。数控机床在加工的时候,需要很长的准备时间和等待时间,发生故障之后调试的时间也很长,这些都降低了数控机床的效率。对我国数控机床加工工艺现状进行认真分析之后,研究出了一些增加数控机床效率的方法。

2.1提高自动化程度数控技术在发展过程中,会逐渐的提高自动化程度,这是数控技术发展的趋势,也是制造领域的要求。自动化程度加快之后,能够减少加工的时间,提高加工的效率。经过柔性生产线和柔性制造单元以及复合加工技术,能够提高数控技术的自动化和连续性,这样可以有效的降低加工所需要的辅助时间,提高了生产效率。

2.2优化加工过程数控车床加工过程还存在一定的缺陷,通过优化生产加工过程,能够减少加工准备时间。在加工中,使用先进配套的管理方式、生产技术、机械零件制造执行系统、刀具自动配送、机械设备管理等,能够增强设备的开动率和完整性,对于数控机床的持续运行和高效管理具有很好的作用。

2.3优化加工设计和工艺数控机床加工工艺需要优化,在保证零件质量的前提下,通过减少加工的时间,提高加工的效率。数控机床使用先进的刀具或者是高性能的数控机械机床等,能够仿真模拟数控机床的加工,从而优化控制数控机床程序。优化加工工艺和加工设计,能够提高加工的性能,提高切削效率和主轴的加工效率。

3总结

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