机械自动化的历史发展及未来展望

目 录

中文摘要?????????????????????????????? 1 1 引言???????????????????????????????????? 2 2 机械自动化历史?????????????????????????? 3 2.1 自从18世纪中叶至工业革命时期????????????????? 3 2.2 1952年一1965年???????????????????????? 3 2.3 从1967年到20世纪80年代中期????????????????? 4 2.4 从1967年到20世纪80年代中期????????????????? 4 3机械自动化发展现状 ???????????????????????? 6 4机械自动化发展未来???????????????????????? 9 结论 ??????????????????????????????? 11 致谢 ??????????????????????????????? 12 参考文献????????????????????????????? 13

机械自动化的历史发展及未来展望

摘要：自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按预定的程序或指令自动进行操

作或控制的过程，而机械自动化就是机器或者装置通过机械方式来实现自动化控制的过程。机械自动化是最早出现的自动控制系统，是自动化的一个分支。本文阐述了机械自动化国内外发展现状，进而探索机械自动化未来。

关键词：机械自动化；干预；发展现状。

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1 引 言

17世纪后期，随着机械的改进，需要煤和矿石的需求量大大的增加人力畜力无法满足需求。于是18世纪初出现了T.纽科门的大气式蒸汽机，用以驱动矿井排水泵。1765年，J.瓦特发明了有分开凝汽器的蒸汽机，降低了燃料消耗率。1781年，瓦特又创制出提供回转动力的蒸汽机，扩大了蒸汽机的应用范围。蒸汽机过于笨重应用不便。19世纪末，电力供应系统和电动机开始发展和推广。20世纪初在工业生产中电动机取代了蒸汽机。

离心调速器机械自动化的真正大放光彩的时候应是近代西方的工业革命时期，当时瓦特改进的蒸汽机中就运用了多个机械自动控制调节系统：离心式调速器和节流阀等。离心式调速器开创了机械自动控制的一个新的里程碑。机械自动化的实现将机械生产 引领向了一个新的领域，通过自动控制系统，真正达到了大工业生产及减少劳动强度，提高了劳动效率，令整个世界的生产水平迈上了一个新的台阶，并由此延伸出了电气自动化。

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2 机械自动化历史

2.1 自从18世纪中叶至工业革命时期

1870 -1950年，纯机械控制随着电液控制的刚性自动化加工单机和系统得到长足发展。如1870年美国发明了自动制造螺丝的机器，继而于1895年发明多轴自动车床，它们都属于典型的单机自动化系统，都是采用纯机械方式控制。1924年第一条采用流水作业的机械加工自动线在英国的Morri，汽车公司出现;1935年苏联研制成功第一条汽车发动机气缸体加工自动线。这两条自动线的出现使得制造自动化技术由单机自动化转向更高级形式的自动化系统。在第二次世界大战前后，位于美国底特律的福特汽车公司大量采用自动化生产线，’使汽车生产的生产率成倍提高，汽车的成本大幅度降低，汽车的质量也得到明显改善。随后，西方其他工业化国家、苏联以及日本都开始广泛采用制造自动化技术和系统，使这种形式的制造自动化系统得到迅速普及，其技术也日趋完善，它在生产实践中的应用也达到高峰。尽管这种形式的制造自动化系统仅适合于像汽车这样的大批生产，但它对于人类社会的发展却起到了巨大的推动作用。值得注意的是，在此期间，苏联于1946年提出的成组生产工艺的思想，对制造自动化系统的发展具有极其重要的意义。直到目前，成组技术仍然是制造自动化系统赖以生存和发展的主要技术基础之一。

2.2 1952年一1965年

数控（numerical control, NC）技术和工业机器人技术，特别是单机数控，得到飞速发展。数控技术的出现是制造自动化技术发展史上的一个里程碑。它对多品种、小批量生产的自动化意义重大，几乎是目前经济性实现小批量生产自动化的唯一实用技术。第一台数控机床于1952年在美国的麻省理工学院研制成功，它一出现，立即得到人们的普遍重视，从1956年开始就逐渐在中、小批量生产中得到使用。1953年，麻省理工学院又研制成功著名的数控加工自动编程语言，为数控加工技术的发展莫定一了基础。1958年，第一台具有自动换刀装置和刀库的数控机床即加工中心（machiningcenter, MC ）在美国研制成功，进一步提高了数控机床的自动化程度。第一台工业机器人于1959年出现于美国。最早的工业机器人是极坐标式的，它的出现对制造自动化技术具有很大的意义。工业机器人不但是制造自动化系统中不可缺

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少的压力变送器设备，它本身也可单独工作，自动进行装配、焊接、喷漆、热处理等工作。1960年，美国研制成功自适应控制机床，使机床具有了一定的智能色彩，可以有效提高加工质量。1961年在美国出现的计算机控制的碳电阻制造自动化系统，可以称为计算机辅助制造（CAM）的雏形。1962年和1963年又相继在美国出现了圆柱坐标式工业机器人和计算机辅助设计（CAD）及绘图系统，后者为自动化设计以及设计与制造之间的集成莫定了基础。1965年出现的计算机数控（CNC）机床具有很重要的意义，因为它的出现为实现更高级别的制造自动化系统扫清了技术障碍。

2.3 从1967年到20世纪80年代中期

这是以数控机床和工业机器人组成的柔性制造自动化系统得到飞速发展的时期。

1967年英国的Molins公司研制成功计算机控制6台数控机床的可变制造系统，这个系统被称为最早的柔性制造系统，它的出现成功地解决了多品种、小批量复杂零件生产的自动化及降低成本和提高效率的问题。同年，美国的Sundstand公司和日本国铁大宫工厂也相继研制成功计算机控制的数控系统。ITMIll年日本研制出按成组加工原则的IKEGAI可变加工系统，同年美国又研制出工业机器人操作的焊接自动线。随着工业机器人技术和数控技术的发展和成熟，20世纪70年代初出现了小型制造自动化系统，即柔性制造单元。柔性制造单元和柔性制造系统到目前仍是制造自动化的最高级形式，即自动化程度最高并且实用的系统。1980年日本建成面向多品种、小批量生产的无人化机械制造厂—富士工厂，从原材料到外购件人库、搬运、加工、成品人库等，除装配以外的其他工序均完全实现自动化。20世纪80年代初期还建成了一个由机器人进行装配的全自动化电机制造厂和一个规模庞大的利用激光加工的综合柔性制造系统。需要指出的是，这种无人自动化工厂的努力却是不成功的，原因并不在于技术，而主要在于它的经济性太差，并忽略了人在制造系统中的核心作用。

2.4 从20世纪80年代中期至今

制造自动化系统的主要发展是计算机集成制造系统（computer integrated manufacturing system, CIMS ），并被认为是21世纪制造业的新模式。

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生产环境和不可预测的市场需求，这就要求系统具有比较大的柔性，能够满足磁翻板液位计产品快速更换的要求。实现自动化制造系统柔性的主要手段是采用成组技术和计算机控制的、模块化的数控设备。这里所说的柔性与传统意义上的柔性却不同，我们称之为敏捷性。传统愈义上的柔性制造系统仅能在一定范围内具有柔性，而且系统的柔性范围是在系统设计时就预先确定了的，超出这个范围时系统就无能为力。先进生产模式下的自动化制造系统面对的是无法预测的外部环境，无法在规划系统时预先设定系统的有效范围，但由于系统具有智能且采用了多种新技术（如模块化技术和标准化技术），因此不管外部环境如何变化，系统都可以通过改变自身的结构适应之。智能制造系统的这种“敏捷性”比“柔性”具有更广泛的适应性。

制造自动化大致是沿着数控化、柔性化、系统化、智能化的技术阶段升级，并朝数字化、信息化制造方向发展。单元自动化技术是这一技术阶梯的升级基础，包括计算机输助设计/制造（CAD/CAM）、数字控制（NC）、计算机数字控制（CNC）、加工中心（MC ）、自动导向小车（AGV）、机器人、坐标测量机（CMM）、快速成形（RP）、人机交互编程、制造资源计算（MRPII ）、管理信息系统（MIS ）、产品数据管理（PDM ）、基于网络的制造技术、质量功能配置/工艺性设计技术（QFD/DFX）等，将使传统过程和装备发生质的变化，实现少或无图样快速设计、制造，以提高劳动生产率，提高产品质量，缩短设计、制造周期，提高企业的竞争力。

我们重视科技发展的同时也不可忘记对环境的保护，所以绿色无污染，资源能更有效利用将也是机械自动化发展的一个不可缺少的方向。清洁生产、循环经济、生态经济为特征的绿色生产力的快速发展, 使其成为先进生产力的重要组成部分和保护环境的最佳“结合点”。 这就是机械自动化重要方向。

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结 论

机械自动化随着电子计算机技术的发展逐步应用于机械制造中,数控机床、加工中心、自动制造单元、自动制造系统等更多更智能的制造生产加工场所。智能化，微型化，绿色化，节能化将成为机械自动化的主体。

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致 谢

大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中真的很充实，当我写完这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。从论文的选题、资料的收集到论文的编排整个过程中，我得到了许多的热情帮助。

论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。老师的谆谆诱导、同学的出谋划策及家长的支持鼓励，是我坚持完成论文的动力源泉。在此，我特别要感谢我的导师叶老师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，他都费尽心血。没有叶老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。在这次综合实践中老师对我给予了很大的帮助，老师一丝不苟的知道，他始终耐心的解答，我这里要衷心的感谢他。他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。通过这次系统的毕业综合实践，使我的专业只是有了一个较为系统的重温，同时也使我对专业有了一个全面的了解。

感谢汽车工程系的各位同学，与他们的交流使我受益颇多。最后要感谢我的家人以及我的朋友们对我的理解、支持、鼓励和帮助，正是因为有了他们，我所做的一切才更有意义；也正是因为有了他们，我才有了追求进步的勇气和信心。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有很多人给了我无言的帮助，这里请接受我诚挚的谢意！

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[参考文献]

[1]Jain A K, Duin R, Mao J. Statistical Pattern Recognition: A Review [J]. IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2000，22( 1): 4-38. [2]江宗法，等。驾驶员安全气囊的工作原理与维修技术要点。内蒙古公路与运输。 [3]16.安全气囊的安全性初探。湖南交通科技。

[4]黄宁军，等。汽车安全带安全气囊的新发展。汽车科技，

[5]2001，3Casella G. and Berger R.L., Statistical Inference (M), 北京：机械工业出版社，

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第二版，

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