工程機(jī)械的制造技術(shù)

1、通訊地址 :廣州大學(xué)城廣東工業(yè)大學(xué)西十 721 宿舍 E-mail:334238299- -工程機(jī)械的制造技術(shù)林榮珍 機(jī)械工程 2111101149路志明 機(jī)械工程 2111101189摘 要：本文通過(guò)介紹工程機(jī)械制造技術(shù)的過(guò)去概況和現(xiàn)狀，闡述了工程機(jī)械的未來(lái)發(fā)展 前景，接著對(duì)工程機(jī)械制造的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析， 綠色制造技術(shù)、 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、 機(jī)電液一體化技術(shù)、 智能監(jiān)控技術(shù)、 激光技術(shù)、 虛擬制造技術(shù)在工程機(jī)械的制造過(guò)程中都占 據(jù)著舉足輕重的地位，最后對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)在工程機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展意義作了闡 述。關(guān)鍵詞 ：工程機(jī)械，先進(jìn)制造技術(shù)，虛擬制造 , 綠色制造Abstract：

2、This paper describes the construction machinery manufacturing technology overview of past and present to explain the prospects for the future development of construction machinery, and then make a detailed analysis on key technologies of construction machinery manufacturing. Green-manufacturing tech

3、nology, computer simulation technology, hydraulic integration technology, intelligent monitoring technology, laser technology and virtual manufacturing technology are light enough to occupy the position held in the manufacturing process of construction machinery .Lastly, it describes the application

4、 and development of advanced manufacturing technology in the construction machinery manufacturing industry.Keywords：construction machinery, advanced manufacturing technology, virtual manufacturing， green manufacturing0 緒論 我們常說(shuō)的工程機(jī)械是指用于工程建 設(shè)的施工機(jī)械的總稱。 概括地說(shuō)， 凡土石方 施工工程、路面建設(shè)與養(yǎng)護(hù)、 流動(dòng)式起重裝 卸作業(yè)和各種建筑工程所需的綜合性機(jī)械

5、 化施工工程所必需的機(jī)械裝備， 都可以稱為 工程機(jī)械。近代工程機(jī)械的發(fā)展， 始于蒸汽機(jī)發(fā)明 之后，19 世紀(jì)初，歐洲出現(xiàn)了蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的 挖掘機(jī)、壓路機(jī)、起重機(jī)等。此后由于內(nèi)燃 機(jī)和電機(jī)的發(fā)明，工程機(jī)械得到較快的發(fā) 展。第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展更為迅速。工程機(jī)械制造技術(shù)的過(guò)去概況（1）1750 到 1850，蒸汽機(jī)的發(fā)明帶來(lái)了工 業(yè)革命， 開啟了人類的現(xiàn)代化文明。大機(jī)器 取代了手工工具和簡(jiǎn)陋機(jī)械； 蒸汽機(jī)和內(nèi)燃 機(jī)等無(wú)生命動(dòng)力， 取代了人和牲畜的肌肉動(dòng) 力；用大型的集中的工廠生產(chǎn)系統(tǒng)，取代了 分散的手工業(yè)作坊。在這期間，動(dòng)力機(jī)械、 生產(chǎn)機(jī)械和機(jī)械工程理論都獲得了飛躍性1的發(fā)展 。（2）計(jì)算機(jī)的發(fā)明導(dǎo)

6、致了自動(dòng)化生產(chǎn)的另 一種工業(yè)革命。 工程機(jī)械的制造也進(jìn)入了自 動(dòng)化時(shí)代。計(jì)算機(jī)監(jiān)控、 計(jì)算機(jī)仿真已成為23工程制造的重要技術(shù) 23 。工程機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟(jì)全球化與社會(huì)信息化發(fā)展步 伐的進(jìn)一步加快， 在現(xiàn)代工程機(jī)械行業(yè)，運(yùn) 用到越來(lái)越多的先進(jìn)制造技術(shù) 45 。在當(dāng)前 這個(gè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈， 客戶的需求日益 多樣化的時(shí)代背景下， 工程機(jī)械企業(yè)一定要 對(duì)先進(jìn)的制造技術(shù)和制造工藝進(jìn)行廣泛的 應(yīng)用，對(duì)諸如超高速技術(shù)的加工、 電火花的 加工、高能束的加工、復(fù)合加工技術(shù)、快速6 的原型制造技術(shù)等都要實(shí)現(xiàn)高效的應(yīng)用 6 。 同時(shí)，也要對(duì)建立在當(dāng)代的計(jì)算機(jī)信息技術(shù) 高速發(fā)展基礎(chǔ)上的這個(gè)先進(jìn)的制造體

7、系加 以利用， 注重應(yīng)用設(shè)計(jì)作為中心的機(jī)械虛擬 產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)， 加強(qiáng)模擬以制造作為中 心的機(jī)械虛擬制造， 更快地引進(jìn)以管理和控 制作為中心的行業(yè)資源管理， 并在先進(jìn)制造 工藝的基礎(chǔ)上以最低的成本建立先進(jìn)的制7造工廠 7 。目前，我國(guó)工程機(jī)械的總體水平與發(fā)達(dá) 國(guó)家相比，落后1015年，但也有少量產(chǎn)品接近國(guó)際水平， 且因價(jià)格低廉而受發(fā)展中 國(guó)家歡迎。一些節(jié)省勞動(dòng)力、 提高勞動(dòng)生產(chǎn) 率、降低作業(yè)成本的產(chǎn)品（如叉車、小型搬 運(yùn)車等） 也受歐美市場(chǎng)歡迎。 我國(guó)工程機(jī)械 產(chǎn)品年出口額僅為 2.5 億 3 億美元，所以 8 出口潛力很大 。工程機(jī)械制造技術(shù)的未來(lái)展望21 世紀(jì)以后的較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)， 工程

8、機(jī) 械具有廣闊的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。具體來(lái)說(shuō)，工程9 機(jī)械的市場(chǎng)可分為五大塊 。（ 1 ）在國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的引導(dǎo)下， 西部經(jīng)濟(jì)建設(shè)將掀起高潮， 在西部高原及沙 漠地區(qū)， 其獨(dú)特的自然條件要求使用高原型 工程機(jī)械。 國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的高原型工程機(jī) 械已形成定型的機(jī)種， 而我國(guó)不少工程機(jī)械 企業(yè)對(duì)高原型工程機(jī)械的開發(fā)研究尚未進(jìn) 行， 或處于起步階段，現(xiàn)有機(jī)種難以適應(yīng)西 部的特殊要求。（ 2）為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，全國(guó)七大水 系河道的清淤，幾大湖泊的退田還湖， 幾萬(wàn) 公里堤壩的加固， 需要較多的通用工程機(jī)械 和一些特殊的工程機(jī)械 （如長(zhǎng)臂挖掘機(jī)、清 淤船等）。 另外，搶險(xiǎn)抗災(zāi)用的特殊工程機(jī) 械（如高通過(guò)性微型挖

9、掘機(jī)、 危巖挖掘機(jī)等） 的需求也日益增多 10 。（ 3）隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，農(nóng)村需要 小型、簡(jiǎn)單、實(shí)用、價(jià)廉的農(nóng)用工程機(jī)械來(lái) 從事農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。（ 4）小城鎮(zhèn)建設(shè)，園林綠化及維護(hù)， 林業(yè)開發(fā)，港口、鐵路、機(jī)嘗高速公路的維 護(hù)， 工廠生產(chǎn)等建設(shè)或非建設(shè)行業(yè)，也日益 廣泛使用通用或?qū)Ｓ霉こ虣C(jī)械。（5）工程機(jī)械是國(guó)際貿(mào)易中的主要機(jī) 械產(chǎn)品之一， 年貿(mào)易額約 350 億美元。其中 美國(guó)和日本占世界市場(chǎng)份額的 50%以上 1112。通過(guò)以上分析可以看出， 工程機(jī)械具有 廣闊的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)前景， 具有良好的發(fā)展前 景。工程機(jī)械制造的關(guān)鍵技術(shù)綠色制造技術(shù)在工程機(jī)械的實(shí)際制造過(guò)程中采用綠

10、色加工設(shè)備、 原材料、通過(guò)綠色加工工藝去 實(shí)現(xiàn)制造的綠色化 13 。綠色工藝原則如下：（1）資源綜合利用。一方面要遵循廢 料最小原則，另一方面，為減輕零件重量， 節(jié)約材料，可盡量采用鍛造、壓鑄、粉末冶 金等工藝。（2）能源消耗最少原則。盡量減少整 個(gè)加工過(guò)程中的能源消耗， 尤其是不可再生 能源的消耗對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程也要進(jìn)行物流 優(yōu)化，減少生產(chǎn)輔助時(shí)間，降低零部件生產(chǎn) 過(guò)程中的加工等待時(shí)問(wèn)和搬運(yùn)時(shí)間， 從而節(jié) 省能源。（ 3）環(huán)境污染最少原則。合理選擇和 使用切削液、 潤(rùn)滑液，或者采用先進(jìn)的干式 切削加工和磨削加工廠等， 減少切削液對(duì)自 14然環(huán)境的污染 。計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)與重

11、復(fù)的物理實(shí) 驗(yàn)技術(shù)比較具有開發(fā)新產(chǎn)品周期短的優(yōu)點(diǎn)； 用重復(fù)物理實(shí)驗(yàn)， 反復(fù)修改樣機(jī)的舊技術(shù)開 發(fā)一個(gè)全新機(jī)型需要 57 年，采用計(jì)算機(jī)1516仿真技術(shù)只要一年 1516 ；計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 能發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)結(jié)構(gòu)上的薄弱環(huán)節(jié)， 以及強(qiáng)度 過(guò)剩的部分或部件，從而優(yōu)化了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度； 這在物理實(shí)驗(yàn)方面是難以做到的。 由此， 可 以大量減少開發(fā)新產(chǎn)品的資金。機(jī)電液一體化技術(shù)機(jī)械技術(shù)、 液壓技術(shù)和微智能技術(shù)與信 息技術(shù)四者有機(jī)的結(jié)合，組成新的傳動(dòng)系 統(tǒng)， 這就是所謂的機(jī)電液一體化技術(shù)。 是當(dāng) 17 今工程機(jī)械技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì) 17 。由于 工程機(jī)械向大型化和小型化兩端發(fā)展， 作業(yè) 速度、作業(yè)準(zhǔn)確性和作業(yè)質(zhì)量越來(lái)

12、要求越 高，必然要求具有先進(jìn)性能的傳動(dòng)系統(tǒng)。機(jī) 電一體化技術(shù)適應(yīng)工程機(jī)械作業(yè)工況環(huán)境 復(fù)雜，發(fā)展傳動(dòng)多檔變速系統(tǒng)，以便重載低 速，輕載高速，運(yùn)行可靠安全。機(jī)電液一體化技術(shù)是隨著機(jī)電一體化 技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的。國(guó)外工程機(jī)械，如裝載 機(jī)，混凝土攪拌機(jī)等。機(jī)械技術(shù)與微機(jī)控制 技術(shù)向機(jī)電液一體化技術(shù)發(fā)展。 液壓系統(tǒng)向 1819 閉式、集成化方向發(fā)展 1819 。國(guó)外把智能 技術(shù)、液壓技術(shù)、傳感技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù) 應(yīng)用于鏟土運(yùn)輸機(jī)械上， 在自動(dòng)化、智能化 和節(jié)能、提高效率等方面都取得了顯著成 效。智能監(jiān)控技術(shù)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是以嚴(yán)密監(jiān)測(cè)工程機(jī)器 各主要功能的變化情況， 在發(fā)生故障時(shí)，通 過(guò)顯示和音響通知司機(jī)，

13、 還可以了解故障發(fā) 生的部位，甚至在司機(jī)誤動(dòng)作時(shí)立即報(bào)警， 起到安全保護(hù)作用。顯然，智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是 人機(jī)自我保護(hù)、自我監(jiān)測(cè)的良好保障。 近年 來(lái)， 由于提高人機(jī)安全性的要求， 國(guó)外在工 程機(jī)械上有的已成為標(biāo)準(zhǔn)裝備。工程機(jī)械裝備智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已成為高 技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)之一。 以節(jié)能、安全和工作狀態(tài) 的自動(dòng)監(jiān)控為重點(diǎn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品已大 量推向市場(chǎng)。 監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)由于可顯示出 工程機(jī)械主要功能的狀態(tài)，所以，可以避免 或減少作業(yè)過(guò)程中發(fā)生事故，保證該機(jī)安 全、可靠和高效地進(jìn)行作業(yè)， 成為重要的裝 20 備和發(fā)展方向 。激光技術(shù)激光技術(shù)是工程機(jī)械的一個(gè)非常重要 的制造技術(shù)。 從最小結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)芯片到超 大型

14、的飛機(jī)和艦船， 激光制造都將是不可或 2122缺的重要手段 。自 20 世紀(jì) 70 年代大 功率激光器件及配套制造系統(tǒng)出現(xiàn)以來(lái)， 激 光加工技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展， 已形成了激 光焊接、激光切割、激光打孔、金屬零件激 光直接成形、激光打標(biāo)等十幾種應(yīng)用工藝。 在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用， 已經(jīng)成為工程機(jī) 械制造的一種重要手段。虛擬制造技術(shù)虛擬制造技術(shù)不是已有各單項(xiàng)技術(shù)的 簡(jiǎn)單組合，而是對(duì)制造知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化組 織，對(duì)工程對(duì)象和制造活動(dòng)進(jìn)行全面建模， 在相關(guān)理論和已積累知識(shí)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)集 成虛擬制造進(jìn)展最重要的是在制造業(yè)中的 廣泛應(yīng)用 2324 虛擬裝配、虛擬車間布 局設(shè)計(jì)、 虛擬焊接在機(jī)械工程制造中都具

15、有 很明顯的應(yīng)用意義?？偟恼f(shuō)來(lái)，虛擬制造以產(chǎn)品的“軟”模 型取代了實(shí)物樣機(jī)， 通過(guò)對(duì)模型的模擬測(cè)試目前國(guó)內(nèi)的工程機(jī)械行業(yè)在機(jī)動(dòng)車發(fā) 動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)、機(jī)械回轉(zhuǎn)減速器等機(jī)械制進(jìn)行產(chǎn)品評(píng)估， 能夠以較低的生產(chǎn)成本獲得 較高的設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短了產(chǎn)品的發(fā)布周期，25提高了企業(yè)生產(chǎn)效率 25 企業(yè)的生產(chǎn)因?yàn)樘摂M制造技術(shù)的應(yīng)用而具有了高度的柔性 化和快速的市場(chǎng)反應(yīng)能力， 因而市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能 力大大增強(qiáng) 作為一種先進(jìn)的制造模式，虛 擬制造的應(yīng)用范圍必然會(huì)不斷擴(kuò)大， 給更多26的企業(yè)帶來(lái)更大的收益 26 先進(jìn)制造技術(shù)在工程機(jī)械制造 行業(yè)的應(yīng)用5.1 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)首先，先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在 其市場(chǎng)定位上，

16、 其市場(chǎng)價(jià)值在于實(shí)現(xiàn)更優(yōu)質(zhì) 低耗、高速高效、清潔而靈活的生產(chǎn)，提高 機(jī)械產(chǎn)品對(duì)當(dāng)前動(dòng)態(tài)多變的市場(chǎng)的適應(yīng)能 2728力與核心的競(jìng)爭(zhēng)力 2728 。其次，機(jī)械行業(yè)的先進(jìn)制造技術(shù)已經(jīng)不 再是局限于先進(jìn)制造工藝， 其應(yīng)用范圍已經(jīng) 覆蓋了包括市場(chǎng)的分析、 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、 加工 與裝配、 產(chǎn)品的銷售和維護(hù)、 售后服務(wù)以及 回收再利用等在內(nèi)的市場(chǎng)全過(guò)程 2930 。同 時(shí)，先進(jìn)制造技術(shù)在工程機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用也 更加強(qiáng)調(diào)制造技術(shù)、操作者、 具體的管理與 制造信息組合而成的四維集成， 這就是制造 技術(shù)不僅會(huì)涉及到行業(yè)的物質(zhì)流與能量流， 還一定程度的涉及到其信息流與知識(shí)流， 形 成四流交的局面。5.2 先進(jìn)制造技術(shù)在

17、工程機(jī)械行業(yè)發(fā) 展前景造方面還存在一定的不足， 基本上還要依賴 于進(jìn)口，其零配件的生產(chǎn)也較為落后 。 高、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、專業(yè)系統(tǒng)較多、線路復(fù) 雜密集、制造的難度大、 產(chǎn)品的質(zhì)量要求高、 系統(tǒng)間相互銜接復(fù)雜等特點(diǎn)。 因此， 要加強(qiáng) 這些工程機(jī)械的制造， 提高制造效率， 保證 產(chǎn)品的美觀性、可行性、實(shí)用性和安全性， 加強(qiáng)先進(jìn)制造技術(shù)的研發(fā)和運(yùn)用是必不可 少的。結(jié)論人類文明進(jìn)步的歷史， 總是與制造技術(shù) 的發(fā)展與進(jìn)步緊密聯(lián)系在一起的。 伴隨國(guó)家 進(jìn)行四個(gè)現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程， 工程機(jī)械有著 良好的發(fā)展前景， 綠色制造技術(shù)、 計(jì)算機(jī)仿 真技術(shù)、機(jī)電液一體化技術(shù)、 智能監(jiān)控技術(shù)、 激光技術(shù)、 虛擬制造技術(shù)在工

18、程機(jī)械制造過(guò)這些工程機(jī)械設(shè)備的制造具備自動(dòng)化程度程中起著舉足輕重的作用。隨著經(jīng)濟(jì)全球化與社會(huì)信息化發(fā)展步 伐的進(jìn)一步加快， 在現(xiàn)代工程機(jī)械行業(yè)，先 進(jìn)制造技術(shù)的地位越來(lái)越重要。 這些先進(jìn)的 制造技術(shù)在不斷的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)的突破， 技藝也逐步成熟，并得到不斷的創(chuàng)新和改 進(jìn)，獲得的經(jīng)濟(jì)效益也日益增加。致謝在歷時(shí)將近一個(gè)月的論文即將完成之 際，我想向曾經(jīng)給我們組幫助和支持的人表 示衷心的感謝。 首先要感謝我的授課老師劉 強(qiáng)老師， 在論文的寫作過(guò)程中，受到了課堂 上他很多的啟發(fā)， 同時(shí)也感謝對(duì)我的幫助的 同學(xué)們，指導(dǎo)了我很多相關(guān)的知識(shí)。參考文獻(xiàn)1 鄒十踐 . 我國(guó)要成為工程機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)還要走多遠(yuǎn) .

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