机电一体化认识实习论文_机电一体化专业论文

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题目(中)从生产线角度浅谈机电一体化技术

(英)Mechtronics Used in Production Lines

姓名与学号

林嘉颖 3090100768

指导教师

林勇刚

年级与专业

机械电子工程0902

时间

2011年7月12日

机械电子工程暑期实习总结报告

一 摘要

机电一体化不仅是一门技术，而且是一门科学问题和方法学问题。在生产线中的许许多多工序都涉及到机电一体化技术，同时整条生产线也运用了机电一体化的思维方式，组成一个巨大的一体化系统，使生产效率提高，成本大大降低。本文将通过三个案例分析，浅析现代化生产线中机电一体化技术及思维的应用，并根据各个案例的特点，就个人所见所闻提出一些改进方案，从而总结出机电一体化系统的构成特点及发展趋势。

二 关键词

生产线 自动化 机电一体化

三 引言

2011年7月8日至7月10日，我们先后在杭州娃哈哈集团，杭州钢铁集团公司，杭州通用能源技术开发有限公司进行为期三天的机电一体化认识实习。

在此期间，我们参观了娃哈哈机械工程公司，参观了模具生产车间，对模具的生产过程有了感性认识，同时参观了娃哈哈的瓶装矿泉水及饮料的流水生产线，了解了饮料的整个生产过程；在杭州钢铁集团公司，我们了解到电炉炼钢的方法，高速线材的生产方法以及钢铁冶炼的过程；在杭州通用能源技术开发有限公司，我们认识了模块化生产链的架构，并参观了火力，风力发电机的机架精加工车间。

这次参观使我们对机电一体化概念有了更深入的了解。现代企业的生产线可以看作是一个系统，每个行业的生产线都有其特点及发展趋势，但它们的的发展过程中都会趋向机电一体化，以达到高效率低成本的生产目标。下面便结合三天认知实习中的所见所闻，从生产线角度浅析机电一体化技术的应用与发展趋势。

四 正文

4.1 机电一体化概念

机电一体化概念在20世纪70年代由日本人提出，经过数十年的发展，已普遍应用于现代企业生产中。对于机电一体化的概念没有明确的定义，而由日本机械振兴协会提出的概念：是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称，被认为是较为确切的定义。

机械电子工程暑期实习总结报告

根据闭环论，机电一体化系统分为四个组成部分（如图），其中分别要突破的关键进行技术有：机械技术，测量技术，测量与控制技术，执行技术，接口和集成技术等。在实习中参观的三家企业的机电一体化系统，也面临着对这些关键技术的解决问题。

4.2 机电一体化技术在生产线中的应用

根据文献[3]定义，自动生产线是由工件传送系统和控制系统，将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序联结起来，自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统。为了使产品生产效率及质量提高，生产成本下降，越来越多的生产线朝着自动化生产线方向迈进。而一条自动化生产线可看成是一个机电一体化系统，包括了主功能（生产线实现的功能）、动力功能、检测功能（产品检测功能）、控制功能（生产线的控制连接系统）和构造功能五大部分，每个部分又相互联系，实现产品的生产，检测，包装，运输等功能，并根据产品生产所需，表现出不同的发展趋势。机电一体化产品几乎遍及所有制造业领域。正如文献[2]所言，在工业发达国家数控机床已占机床总数的30%~ 40%;工业机器人的数量在未来10 年将以25% ~ 30% 的速度增长机电一体化技术的发展，将使自动线的灵活性更大，可实现多品种、中小批量生产的自动化。而未来的制造业也将从机电一体化单机向整个制造业的集成化过渡。下面通过对三条生产线的分析浅谈机电一体化技术在生产线中的应用。

4.3 案例分析——杭州娃哈哈集团公司瓶装饮料生产线

在模具生产车间中，整个模具生产过程并非属于自动线，但是每个生产步骤中均使用数控铣床，使机电一体化技术得到应用。

在纯净水及碳酸饮料生产线上，我们有幸目睹从制瓶、灌装到消毒包装全自动的生产过程。据观察了解。由于机电一体化将工业产品和过程都作为一个完整的系统看待；因此不同于在模具生产车间的加工工序分道实现机电一体化，整套生产可以看作是多个机电一体化产品综合成一个巨大的机电一体化系统，生产线的基本组成如下：

机械电子工程暑期实习总结报告

1主功能：纯净水及碳酸饮料生产。

在整个过程中实现了机械能转化为化学能（塑料瓶生产），机械能转化为热能（瓶子整理器，饮料罐装）化学能间转变（消毒）机械能间转变（包装）等几个步骤的能量转变，同时实现了由原材料（塑料，大容量液体）向产品（瓶装液体）的转变。动力功能：

经观察，各个加工工序均有相应的电源提供动力，包括传送带。而传送带作为连接各加工工序的硬件设施，将前一工序的产品传送至下一步骤中，作为下一工序的原材料进行加工。控制功能：

各工序的控制功能控制了输入输出的正常工作。在瓶子整理阶段，塑料瓶整理器通过小隔块及传送带的摩擦力将瓶子分别隔开，再用机械手将瓶子抓起，排好序列。整个过程中需要由控制系统控制输入量正常进给（瓶子正常下落到传送带上）传送带按照要求速度传输，机械手上安装传感器，当检测到有瓶子时，能够及时架起瓶子，进行整理。

而在整条自动生产线的控制系统保证线内的机床、工件传送系统，以及辅助设备按照规定的工作循环要求正常工作。比如在完成灌装消毒工序后瓶子被整理成三个一列的形式，但在贴标签工序中需要瓶子单个进入加工程序，此时便要靠传送带调整瓶子的摆放方式，使瓶子按照要求的速度单个进入贴标签工序。检测功能

整个生产线中多处用到机械手，而每个机械手中如果安装传感器进行检测，将使整个生产线更柔性化。比如在装箱工序中十二只机械手会将产品夹起放入箱子中。如果已在机械手中安装传感器，而并非靠时间来控制机械手的位移及动作，便会使整个工序更趋向智能化，失误率也更低。

在经过上述简单的分析后，我们可以看到娃哈哈整个加工生产线自动化程度非常高，但也有继续改进的空间，如提高检测信息的精确性且能自动检测各项参数，实现整个过程全自动无人监控检测；设备多功能化，一体多用，适应多种液体、多种瓶型的灌装和封口，以适应时刻变化的市场需求；提高生产产品的合格率，以符合节能环保的要求。

4.4 案例分析——杭州钢铁集团公司电炉炼钢生产线及高线生产线

电炉炼钢生产线

电炉炼钢法主要利用电弧热，以废钢为原料进行冶炼。根据文献[4]，电炉炼钢一定的优势：铁原料、还原剂、燃料等种类广泛，比较灵活易得生产中产生的, 以及粉尘较少, 对环境的污染较小，开炉停炉灵活，操作方便。

在电炉炼钢生产线中，我们看到了机电一体化技术的典型应用：通过计算机控制机械手进行氧气补给。其机械本体为机械手，动力系统推测为电动，经过温度气流等传感器，将信息反馈到计算机上，在经过信息处理后形成工作人员界面上的图文资料，工作人员再经过对信息的判别控制机械手的运动及氧气进给量。

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个人认为该系统的改进方向有：信息采集的精确度及频率的提高，对信息的智能化处理以实现全自动控制，产生紧急情况时的安全警报与自动关闭保护系统，及提高机械手运动的精准性以提高氧气等原料的利用率，降低能耗等。高速线材生产线

参考文献[5], 高速线材的生产流程如下：

如果我们再次将整条生产线看作是一个机电一体化系统，它的基本构成将可以分为： 主功能：将小型轧钢变为线材，实现每秒产量112米的生产效率。具体的能量转换为机械能间的转变及机械能与化学能之间的转化（在加热炉中还存在热能与化学能之间的转化）。

动力功能：电动，在长520余米的生产线中，为粗轧，中轧，精轧等各个部分提供动力支持。在杭州钢铁集团中有专门的发电场进行供电，满足巨大的需求量。

检测功能：在生产线中对各道工序的产品进行各参数（如直径，重量，韧性，塑性，内部性能等）进行检测并进行一定的修复。在检测功能中我们看到还需要工作人员的参与和调试维护，控制整个生产过程。

控制功能：通过预先设定的程序对生产线中各部分进行时间速度上的控制，若是根据检测到的刚调参数进行速度的分配,并调节飞剪的相关技术参数,将可使一条生产线生产多种规格钢丝.当然这仍需要在机械系统中实现.生产线的各个部分仍需要控制技术的支持,如文献[6]中提到的控制冷却工艺的采用:根据生产需要控制冷却速度，保证所有硬线钢和软线钢的生产.同时智能调节温度将进一步降低能耗，满足低耗能的发展趋势。

在整个生产线中有多处应用了机电一体化技术,使生产效率得以提高,但其中仍需要工作人员的检测调控,可见在信息采集,自动化控制等方面还存在一定的改进空间，如对生产线数据检测信息的完备性与准确性，同时能够自动判别信息，对信息进行有效的处理，再根据控制系统进行控制调节，使之实现生产的完全自动化。

4.5 案例分析——杭州通用能源技术开发有限公司发动机生产线

通用能源公司生产线的最大特点是生产的模块化，比如在车间中看到的一台发电机，杭州公司只负责制造机架，而通用公司在世界各地的分公司将完成其他各个部分的制造，最后在奥地利完成整台机组的组装。这种模块化的生产在一定程度上使生产率得到提高，各地的资源得以最合理的利用。我认为这条贯穿全球的生产线也应用了机电一体化的思维：将整个系统看做是有机的整体，通过应用机械，电子，计算机等技术实现各个生产商之间信息的交流，产品的调配，劳动力的设置等等，当然这其中将涉及到更多科技以外的管理技术。而这种模块化的发展趋势是机电一体化系统的发展趋势之一。

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在通用公司的模型精加工车间，我们看到了大型模型的测量工具，大型数控铣床，数控镗床，大型焊接机等各类设备中许多都采用了数控技术，但在工件检测，以及焊接方面仍不能达到智能化。根据文献[1]，我们可看出，对于目前的一些人工参与的工序，可以通过智能工程实现智能化，使焊接等工艺成为智能加工工艺（如研发出机械手根据焊接母材的不同情况选择焊接方法，调整运动速度等）将使机电一体化技术得到更广泛的应用。

五 结论

综上所述，机电一体化系统是机械工程，电气工程，计算机科学等多种学科的协调集成并非简单的堆积，在各条生产线中，机电一体化技术不仅应用于生产线的各个子部分，同时其理念及技术也应用与生产线的组织架构中，使生产效率得到大幅提高。

同时机电一体化技术将朝着智能化，集成化，绿色化，模块化等方向发展，继续完成优化生产的使命。

六 参考文献

[1] 《试论机电一体化的发展方向》 朱志成 [2] 《机电一体化技术探讨》葛运生 [3] 百度百科——自动生产线词条

[4] 《转底炉直接还原一电炉炼铁流程与高炉炼铁流程的对比》秦廷许 马鞍山钢铁设计研究总院

[5] 《大规格线材生产工艺设计》陈文灶(攀钢集团公司线材厂)[6] 《酒钢新高速线材生产线工艺特点与技术装备》孙竞(酒泉钢铁(集团)有限责任公司)[7] 浙江大学通识课程《机电一体化》课件 祝长生