数字化控制与制造技术范文

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中图分类号：C35 文献标识码： A

1、引言

机械的安全性能一般就是指在机械安全使用说明书规定下，在正常的使用条件下执行其功能时不产生伤害工人身体健康的性能保证。但事实上任何一台机械都有存在风险，在操作不适当的时候，更会直接导致危险，而这些危险都会进一步导致安全事故的发生、对操作人员造成伤害。一般来说，事故的发生原因主要有两个方面：操作人员人的不规范操作和机器的不安全状态两个因素有关。当发生一起机械安全事故的时候，人们关注的.追究的是入的不规范操作行为。而对机械本身的不安全状态考虑甚少。

2、安全控制系统与安全现场总线系统的基本内涵

2.1安全控制系统

安全控制系统是指在机械运行、停止时以及操作期间对生产装置提供安全保护。这种安全系统在工厂装置本身出现危险或人为原因而导致危险时，能够立即做出反应并输出正确信号，使装置安全停车，以防止危险的发生、事故的扩散或者降低事故的危害性。它包括了现场的安全信号，逻辑控制单元和输出控制单元三个主要的方面。

安全控制系统与控制系统属于两个完全不同的概念。控制系统是一个动态的系统，它时刻监控系统中的运行相关的参数，并根据系统逻辑进行相应的输出控制，保证机械的正常运行。安全控制系统是一个静态的系统，其监控系统中的安全相关的参数。在系统正常运行期间，安全控制系统不作出任何响应。但是当系统出现异常、或安全相关信号被触发，安全控制系统立刻夺去系统的控制权，根据其内部逻辑，对输出设备进行安全控制，从而保证了整个系统的安全。

安全控制系统中的逻辑控制元器件是决定整个安全控制系统安全等级、设计成本、运行质量的重要因素之一。在安全自动化领域，常用的安全逻辑控制元器件包括有安全继电器模块、安全可编程控制系统和安全总线系统。针对不同的应用场合，这些安全逻辑元器件可以配置成合适的安全解决方案。

2.2安全现场总线系统

现场总线控制系统技术是20世纪80年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。现场总线控制系统的出现引起了传统的PLC和DCS控制系统基本结构的革命性变化。现场总线控制系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理，更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信方式转变成为基于网络来选择设备。

通俗的讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式，由PLC控制各个电器元件，对应每一个元件有一个I/O口，两者之间需要用两个线进行连接，作为控制和/或电源。当PLC所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护都十分不便。为此，人们考虑怎么样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这个线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根线自然地被称为总线，就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以这种总线被称为现场的总线，简称现场总线。

在机械制造领域，对于采用现场总线的安全控制系统，必须具有失效安全功能。当现场设备，如传感器、电缆、控制器或触发器在发生障碍、错误、失效的情况下，应该具有导致减轻以致避免损失的功能，以确保人员和机器的安全，这个要求就是失效――安全原则。

失效――安全狭义概念是指：当设备发生故障时，能自动导向安全一方的技术；广义概念是指：当设备发生故障时，不仅能自动导向安全一方，而且具有维护安全的手段

3、机械制造控制系统安全自动化技术的应用

3.1安全自动化控制系统在钢铁制造业中的应用

钢铁制造是典型的机械制造业，并且具有一定的危险性，在其生产过程中，钢板的开卷、剪裁以及冷轧生产线，如果操作不当，很容易对生产工人造成伤害，在钢铁的冷轧生产线上，其生产原料是热轧带钢，而热轧带钢生产过程中，需要经过轧制与冷却工艺的加工，这会在其表面形成一层氧化铁层，为了保证生产工人的安全，必要在实施冷轧之前，将其表面的氧化铁膜予以清除，清除的过程中可以应用酸洗的方法来进行，使后续的生产工艺在干净的金属表面来进行，这样才能保证机器的正常运转，在该环节中，制造工艺是相对比较复杂的，对该过程中的安全性能具有较高的要求，并且很多步骤都需要技术人员及生产工人进行现场的装载、清洗、调试、检测等，在钢卷的轧制、测厚、小车移动、乳酸喷射、再卷、开卷等过程中，如果机械设备出现故障，或者是人为操作不当，很容易对相关的工作人员产生辐射、拖拽、灼伤、缠绕、冲击、碰撞、切割等伤害。

由此可见，采取有效的安全防护措施来保证机械设备及相关工作人员的安全，降低生产风险是非常必要的，在钢铁制造业的安全保护系统中，主要的工作内容是保证生产现场所有的安全功能，一旦发现系统中出现相应的故障，应该立即将相关的输出进行自动的切断，使得机械设备能够安全的停止，如，依据生产的需要，工作人员进入到机械工作区域进行调试、清洗、维修等工作时，为了保证工作人员的人身安全，应该对现场的安全隐患进行全面的分析，并在安全自动化控制系统中，进行相关的设置，保证在危险来临时，安全自动化控制系统能够对工作人员实施有效的保护。

3.2安全自动化控制系统在汽车制造业中的应用

相对于其他行业的机械制造业生产，汽车制造业中的总装、涂装、焊装、冲压等制造工艺具有一定的危险性，尤其是其中的冲压工艺，是所有汽车制造所有制造工艺中最危险系数最高的，在步骤的生产过程中，对其安全性能具有非常高的要求，所以在冲压车间中，也应用了比较多的安全自动化控制技术，在汽车制造的高速冲压生产过程中，生产工艺比较复杂，在正常的机械生产过程中，不仅要保证其工艺功能，保证各个生产线的生产安全是非常重要的，其中包括机械设备的运行安全与工作人员的人身安全不受损害。

对汽车制造业应用有效的安全自动化技术，保证生产安全，主要可以从以下几方面进行：

（1）双手控制设备，当工作人员在进行相关的具有安全隐患的操作时，为了防止出现危险，强行的使工作人员进行双手操作，并且要在操作的过程中工作人员要处于制定的安全操作范围中，系统才能响应其操作，这对于保证工作人员的人身安全具有非常重要的作用。

（2）紧急停止装置，该装置能够对无意之间进行的设备的重新启动予以阻止，在一些老旧设备中，由于不具备锁定功能，如果对启动按钮进行了误动作，将会直接导致设备的重新启动，非常的危险。

（3）防护安全门设备，工作人员在压机内工作时，具有一定的危险性，为了对工作人员实施有效的保护，应用可移动的防护门设备是一种非常好的保护手段，该设备的主要工作原理时，在相关机械设备的危险动作停止之前，限制工作人员进入到危险区域中，这对于工作人员的人身安全具有非常好的保护作用。

结束语

总之，基于安全自动化控制系统、技术在机械制造领域的科学重要性、优质内涵我们只有开展机械制造业控制系统安全自动化技术的深入研究，明晰安全总线系统要求，实施有效的安全实践策略，才能确保机械制造业生产经营的安全有序，并促进其实现可持续的全面发展。

篇2

中图分类号：TG659 文献标识码：A

随着经济的飞速发展以及科技的不断进步，机械制造行业对数控技术也提出了更高的要求。我国经济发展过程中需要的各种技术设备都离不开机械制造的大力支持，机械制造水平的不断提高要靠数控技术来提供技术保障，数控技术是提高机械制造自动化水平的关键。因此，要加强对数控技术与自动化机械制造的研究，并将数控技术科学、合理、有效地运用到机械制造中，从而促进我国机械制造以及国民经济快速、有序的发展。

1数控技术

数控技术指的是数字、符号以及文字等数字信息对机械运动以及制造的过程实施有效控制的一种技术。数控技术能够对机械制造、传感检测以及计算机等相关技术进行科学合理的结合，从而为自动化机械制造提供强大的技术支撑，从而促进其制造高效率、高质量的完成。

1.1数控技术的主要特点

首先，数控技术具有较强的便利性。数控技术的合理运用可以有效减少机械制造原有的机械制造工艺，从而缩短其制造流程，提高制造的效率。在进行自动化机械制造的过程中对数控技术进行合理使用还能改变其工艺参数，从而使机械制造更加便捷。

其次，数控技术具有较高的制造效率。数控技术在自动化机械制造中的应用能够使相关机床高效的完成复杂零件的加工，取得普通机床难以取得的加工效果，使用一次的装夹工件就能够精准地完成对多道工序的深加工，极大地缩短了加工的时间，提高了加工的精确度。

最后，数控技术的信息化水平较高。数控技术对计算机、自动化、网络通信以及制造技术等进行了有效的运用，使得自动化机械制造的信息化水平得到了较大的提高。

1.2数控技术的关键性原理

数控技术对计算机、电气传动以及机械制造等技术进行有效的综合运用。数控技术系统主要是通过相应的存储程序来完成对不同机床的不同控制，整个数控技术系统主要由控制程序、数控装置以及输入设备、输出设备等构成要素组成。数控技术系统自动完成对预先设置好的程序的加载，然后借助输入设备将各种相关的数据信息输入到机床当中，之后机床通过译码以及计算机的运算处理，再将各个坐标轴的准确移动分量传送到驱动电路之中，从而使机床加工出满足不同需要的各类零件。

2 自动化机械制造

2.1自动化机械制造的现状

近年来，随着我国经济发展速度的加快，带动了自动化机械制造行业的发展，其生产规模日趋扩大，生产能力也日渐提高，但在自动化机械制造技术方面，我国的自动化机械制造整体技术水平还比较低，与国外此类技术相比还存在较大的差距，产品的技术含量还不够高，自动化机械制造的核心技术也主要从发达国家引进，因而对发达国家的依赖性较强。所以加强对国内自动化机械制造技术的研发，以使其自主研发的水平得到较大提高已成为当前我国面临的主要问题。

2.2机械制造过程进行自动化机械制造的重要作用

第一，自动化机械制造能够极大的降低制造成本。在进行机械制造的过程中，提高其制造的自动化水平，能够有效的提高产品制造的效率，缩短单件产品制造的时间，从而在单位时间内制造出更多的产品，并使产品的质量得到较大的提高。此外，实现自动化机械制造还能有效的减少人力、物力的浪费，实现某些环节的自动化操作，从而达到降低生产成本的目的。

第二，使用自动化进行机械制造能使企业的竞争力得到较大的提升。实现自动化机械制造对我国机械制造行业整体机械制造水平的提高具有不可忽视的巨大作用。自动化技术的有效运用能够使制造企业的经济效益得到大幅度的提升，使得制造出来的产品更符合客户的需要，从而扩大企业的市场，占有更多的市场份额，进而提高企业的竞争能力。

3 数控技术在自动化机械制造的有效运用

3.1机床设备运行中数控技术的有效运用

机床设备对机械制造具有十分重要的作用，其是机械制造的基础条件。数控技术在机械制造中的使用为机床控制力的不断提高提供了前提保障，数控机床是一种以代码的形式来对机床实施控制的机电产品，其将刀具的有效选择以及主轴的变速等的相关操作、动作顺序的数字码准确的、详细的记录在相应的控制介质之上，从而通过控制指令的发出来完成对机床的控制，进而使机床自动有序地加工出一定标准的机械零件。

3.2工业生产发展过程中数控技术的有效运用

执行系统、控制系统以及驱动系统是工业机器最重要的组成部分。在进行工业生产的时候，由于受到各种因素如生产条件等的影响，许多生产环节都无法由人工完成其操作，或者由人工完成的话会极大的影响产品质量，甚至还会威胁操作人员的生命安全，而数控技术则使这一现象得到了较好的改善。在工业生产过程中，数控技术不仅能对进行机械制造的机床进行合理控制，而且还具备一定的监督作用，只要机床出现操作错误的情况，错误信息就会通过传感器反馈给控制单元，并采取相应的应对措施。此外，数控技术的使用能够为操作人员提供更多的安全保障，并且借助计算机相关系统进行远程操作，有效节省了人力。

3.3汽车工业发展过程中数控技术的有效运用

随着交通行业的发展，汽车作为人们的主要出行工具也获得较快的发展，因而数控技术在汽车工业的运用也就成了必然选择。数控技术对汽车相关零部件的生产制造发挥着日益重要的作用，它使相关部件的质量得到了较好的保证。在传统的汽车相关零部件生产制造过程中，主要关注的是产生的规模及效益，而引入了数控技术进行生产以后，零部件的质量、生产效率以及生产成本等也纳入了数控技术的考虑范围，使整个汽车制造行业的总体生产水平都获得了较大的提升。

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中图分类号：G718 文献标识码： C 文章编号：1672-1578（2013）09-0245-01

1 前言

随着我国经济的发展，也带动了我国科技的迅速发展，这就使我国从原来的机械大国逐步转变成为了机械强国，但是从目前高等院校的人才培养模式来看，仍然存在着很多问题，具体表现在虽然每年毕业生的人数都在不断增加，但是个人素质却没有显著提高，很难达到企业的要求。追溯这个原因，主要体现在大部分高校在现阶段的教育仅仅是注重单纯的给学生传授专业方面的知识，但是却忽视了培养学生的个人能力、综合能力以及创新意识。高校应该尽快完成对教学模式和教学体系的调整与改革，不仅重视理论的培养，还更应该做好学生实践能力的培养工作。

2 当前的人才培养目标与定位

由于当今科学技术的迅速发展，使得传统机械方面的学科和人文科学、材料以及信息等方面的其他专业的边界变得越来越模糊，几个专业之间的联系也变得越来越紧密。因此，机械设计制造及其自动化专业为了适应新形势教学要求的需要，就需要对该专业的人才培养模式做出全面的改革。第一，改革的目的主要是为了给一些事业单位及企业提供具有高素质的人才，以满足现代社会对于人才的能力、个人素养以及专业知识等方面日益增长的需求。在人才类型上主要可以分成工程应用型以及工程研究型两类，这两种类型的人才在培养时所需要的专业知识、操作能力以及个人素质的方式既有共同点也有区别。第二，为了满足新时代下的现代化需求，应该培养出德智体美劳各个方面全面发展，具备专业的基础知识、基本技能以及创新能力的优秀人才，这样才能够满足制造行业一线生产的要求。第三，在现代化的培养目标中，能够充分地体现出当今社会的发展与社会的进步。培养的人才主要应该具备机电结合与工程应用两个方面的特征，人才培养视为了服务制造行业的一线生产；其业务范围具体规定了需要设计制造、管理销售和技术运用及改造等方面的人才。而在该专业的人才培养目标中，并不包含开发型人才。

3 人才培养结构的基本框架

当前该专业的应用型人才培养框架大致可以概括为以下几点：以工程应用为一条主线；以机与电为两根支柱；以设计、制造、测控和传动三个方面为三个模块；以数学物理、人文科学、计算机技术、外语四个方面为四块基石；以专业技术、工程素质、人文修养、道德品质、身心健康五个方面为五种素质。

4 应用型人才培养的主要措施

4.1加强高校师资队伍建设

要想实现教学改革，高校就需要建立起一支具有高素质、专兼结合的已经优化配置的师资队伍。在一所高校中，师资队伍的教学质量、学术水平以及具体实践能力，都会直接影响到学生的水平和质量。首先，需要对该专业的专职教师进行培训，提高基础课教师对专业课的了解，掌握该课程的基础理论与实际应用的技能；使专业课教师明确教学的目标和方向，充分了解专业发展的动态与前言的信息，学习最新的加工工艺，从而保证学生能够学到更好的机械制造技能。

4.2加强高校实验基地建设

高校应该加大对机械制造实验室的投资力度，提高实验室的硬件条件与软件设施。与此同时，还需要修建一些机械拆装实验室，为学生提供机械拆装的设备，使该装业的学生能够通过对这些机械设备的拆装与测绘等技术提高自己的专业技能，之后还需要学生通过三维软件对这些机械拆装的部件做好建模，这样就能够进一步强化学生对于这些机械拆装结构、原理等的掌握。

除此之外，学校还应该积极联系校外的实习基地，组织学生去实习基地参观、实习。在这个基础上们不仅能够提高教师的实践能力与科研能力，还能够实现真正的资源共享与优势互补，是高校都能共同进步。

4.3加强高校学风制度建设

高校不仅需要抓好教学的质量，还需要规范教学过程，要同时充分调动教师与学生的积极性。教师应该做好理论教学与课堂教学，同时还不应该忽视学生的课余时间。可以在学校成立与该专业相关的协会，为学生在课余时间提供学生与实践的场所，而教师也应该积极参与到实训中，给学生做出及时、专业、正确的指导。该实训基地应该全天为学生开放，避免挫伤学生的学习积极性。通过课下的实践，既能够提高教师的教学水平与实践技能，还能够培养学生的动手能力与实践能力。

5 结语

总而言之，在新的时代要求下，国内的各大高校都应该积极研究、探索并改革当前对机械设计制造及其自动化专业的人才培养策略，高校应该转变教育的思想，进一步明确高校培养人才的目的与特色，从而为今后提供高质量的应用型人才做好保证。

参考文献：

[1]明哲.基于数控技术的机械设计制造及其自动化专业应用型本科人才培养模式的研究与实践[J].制造业自动化，2012，03.

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与其他加工制造方法相比,饭金件的数字化设计制造有自身的特点。饭金件并非一次成形,它的制造过程包括多个工序,因此饭金件的数字化定义不仅包括零件本身的定义,更包括工序件的定义和优化。为了保证制造精度,必须根据零件形状、成形工艺、材料特性等进行成形过程中工艺数模的定义,作为工序间的制造依据和检测依据。其次,饭金件成形是塑性变形过程,无法完全定量控制。再次,饭金成形过程中需控制的主要是成形力、温度等工艺过程参数,而非坐标等几何参数,控制难度更大。由于材料性能的不稳定性和随机性,使工艺参数设计和成形过程精确控制十分困难。因此必须从成形工艺开始直至工装模具试压交付整个过程进行研究,形成饭金件数字化设计制造的解决方案,建立饭金的数字化设计制造体系。饭金数字化设计制造包括工艺数字化设计、数字化工艺数模(即制造模型)、工装数字化设计、工装模具数字化制造等内容,这些内容以产品数模库、产品工艺数据库、工艺数模库、模具设计知识库、标准件库、成形分析/仿真库等共享数据为支撑,通过数据接口与相关部门进行数据交换,由数据管理系统进行管理,进行系统集成,实现并行设计制造,从而提高饭金模具设计质量,缩短制造周期。饭金的数字化设计制造技术工艺设计和制造模型的定义是核心,应该进行以下方面的工作:建立企业共享数据库。饭金件设计是典型的知识需求密集的过程。企业在以往的制造过程中积累了大量关于饭金材料性能数据、典型流程、工艺参数等经验及试验数据,这些数据转化为共享知识,建立模具工艺知识数据库,有助于提高饭金工艺设计的效率和成形质量。此外还有模具设计知识数据库、模具数字化分析数据库等。研究饭金件制造模型定义方法,建立毛坯和工艺模型的专用计算工具,为工装设计、工艺参数设计、数控编程等提供数据源,以满足零件精密成形的需要。图1中,成形模具的外形制造依据为制造模型中的成形工艺模型而不是零件原始数模。成形工艺模型考虑了零件的回弹等因素,对型面和尺寸进行了合理的预修正。以制造模型为框肋零件橡皮囊液压成形工艺过程的数据源,改变了反复试错的制造方式,简化了模具设计的工作,减少了人为不确定因素的影响,提高了模具设计的效率,同时可保证零件成形后的精度,提高零件制造的质量,实现零件的精密、快速和低成本的制造。图1框类零件橡皮囊液爪成形过程飞机蒙皮柔性工装是数字化制造的一个典型案例。图2所示是一种柔性多点吸盘式夹持工装系统,采用数字量传递的蒙皮制造技术,与工艺数字化和数控设备结合很容易实现蒙皮零件的数字化生产,使工装制造周期大幅减少,生产效率显著提高。模具外形调整在10分钟之内可以完成,对于多品种小批量蒙皮零件的生产具有独特优势。国内北京航空制造工程研究所已经开展了这方面的工作5:。

篇5

一、数字化技术与自然人结合

数字化技术与自然人在车间生产中各有特点。数字化技术能够对车间内的控制信息、设备信息、库存信息等进行管理和控制，但是缺乏灵活性，而人却能够随机应变。将数字化技术控制的各种设备和数据通过无线通信网络传到自然人的数字化设备，自然人通过数字化设备能够全面的掌握车间的运行状态。

二、数字化人的特点

因为数字化设备与自然人结合后，人成为车间内的移动控制者，他能够不断地来回移动，对正在运行的设备状况进行随时监控，也能够对产品加工工艺进行调整。车间内采用的无线局域网技术，使得人的这种移动控制成为可能。软件上车间各种信息应能快速反映到数字设备上，并按照人的操作发出指令，控制设备。

数字设备功能多，体积小，因此集成是必然的选择。硬件上要集成多种芯片，包括WIFI、蓝牙等通信芯片，还包括存储器、处理器、其他模块和各种接口、电池、显示器等。软件上要与上层工作站通信，发送各种信息，与设备通信，这么多功能都要集成在一款软件之内，占用资源要小，功能要齐全。

人在车间内要能够监控所有运行设备，但现在企业内加工设备往往五花八门，因此兼容性是非常重要的，也是非常难以实现的。其原因第一个是不同厂家的设备运行模式不同，要想兼容就要研究所有的通信协议，然后才能通信，从而获取设备的信息并进一步控制设备，单就这一步已经极为困难；第二个，不同时期的设备控制方式是变化的，新的设备容易通信，旧的设备通信难度大。

另一个问题是操作问题，大量的各种设备，操作方式不同而且操作复杂，加之各种信息，使得实际上的操作任务是很繁重的，如果人机界面操作不简易，那么很难完成所有任务。因此人机界面的易操作性非常重要，好的人机界面会给操作带来便捷，从而提升工作效率。

三、以数字化设备为主导的人机协同制造

1.运行模式

数字化设备管理系统能够对车间进行监控，但人脑的决策和判断同样重要而且无法为数字化系统实现。人不再是具体的操作加工设备，而是根据设备状况，对工艺、物流等进行安排和调整。数字化设备与人的结合，对设备之间的组合、加工工艺的规划、数控加工程序、刀具工具的使用做出具体安排，并实时监控。

2.以数字化设备人机协同制造的特点

传统加工制造，所有的任务、工艺、操作都由管理层设定，下达到生产现场，这个过程中，最上层是办公室里负责设计和工艺的管理层，下面设备层只是命令的执行者，这是绝大部分的数字化制造中都采用的模式。

在新的加工制造模式中，上面的被颠覆，由于数字化设备连接了管理层和现场设备层，因此设备层的操作人员同样是车间的管理者，并且由于操作人员更接近生产设备，可以直接观察生产现场的状况，因此对于车间的直接控制其效果还要优于上面的管理层。

传统车间，产品的设计人员一般在技术部门，而现场的操作人员则完全按照计划完成加工任务，这使得加工中如果出现问题就无法及时的修补，带来时间和经济上的损失。新的加工模式很好地解决了以上问题，生产工艺的制定者是身处生产第一线的操作数字化设备的人员，这样的工作人员通过对数字化设备监控车间，发现问题能及时处理，消除了设计人员和操作人员间的距离，减少了处理问题的时间，提高了生产效率。

数字化设备与人的结合，最大限度地弥补了数字化设备和自然人各自的缺点，发挥了二者的长处和优点，最大限度的使得通信技术和人的判断得以结合，为新一代的生产制造模式提供了良好的平台，是新型制造技术发展的重要方向，一部分已经为现代企业所采用，其余的也必将成为制造业未来发展的潮流之一。

参考文献：