课程：

• 1、机械装配的发展趋势
• 2、机床技术都有哪些发展趋势？
• 3、机械的发展趋势

机械装配的发展趋势

机械装配的一般发展方向是：

①根据生产批量改进产品的结构设计，以改善产品的装配工艺性；

②应用大功率超声波清洗技术和装置有效地清洗大型零件，以提高产品的清洁度；

③推广和提高胶接技术，发展光孔上丝（螺钉直接拧入光孔）、无孔上丝（不另加工孔，螺钉直接拧入联接件）等加工与装配相结合的新工艺；

④在检测和校正工作中，推广应用光学、激光等先进技术，以提高产品质量及其稳定性；⑤提高装配工作的机械化自动化程度。

机床技术都有哪些发展趋势？

机床技术十四大发展趋势：

1、机床的高速化

随着汽车、航空航天等工业轻合金材料的广泛应用，高速加工已成为制造技术的重要发展趋势。高速加工具有缩短加工时间、提高加工精度和表面质量等优点，在模具制造等领域的应用也日益广泛。机床的高速化需要新的数控系统、高速电主轴和高速伺服进给驱动，以及机床结构的优化和轻量化。高速加工不仅是设备本身，而是机床、刀具、刀柄、夹具和数控编程技术，以及人员素质的集成。高速化的最终目的是化，机床仅是实现的关键之一，绝非全部，生产效率和效益在“刀尖”上。

2、机床的精密化

按照加工精度，机床可分为普通机床、精密机床和超精机床，加工精度大约每8年提高一倍。数控机床的定位精度即将告别微米时代而进入亚微米时代，超精密数控机床正在向纳米进军。在未来10年，精密化与高速化、智能化和微型化汇合而成新一代机床。机床的精密化不仅是汽车、电子、医疗器械等工业的迫切需求，还直接关系到航空航天、导弹卫星、新型武器等国防工业的现代化。

3、从工序复合到完整加工

70年代出现的加工中心开多工序集成之先河，现已发展到完整加工，即在一台机床上完成复杂零件的全部加工工序。完整加工通过工艺过程集成，一次装卡就把一个零件加工过程全部完成。由于减少装卡次数，提高了加工精度，易于保证过程的高可靠性和实现零缺陷生产。此外，完整加工缩短了加工过程链和辅助时间，减少了机床台数，简化了物料流，提高了生产设备的柔性，生产总占地面积小，使投资更加有效。

4、机床的信息化

机床信息化的典型案例是Mazak410H，该机床配备有信息塔，实现了工作地的自主管理。信息塔具有语音、文本和视像等通讯功能。与生产计划调度系统联网，下载工作指令和加工程序。工件试切时，可在屏幕上观察加工过程。信息塔实时反映机床工作状态和加工进度，并可以通过手机查询。信息塔同时进行工作地数据统计分析和刀具寿命管理，以及故障报警显示、在线帮助排除。机床操作权限需经指纹确认。

5、机床的智能化-测量、监控和补偿

机床智能化包括在线测量、监控和补偿。数控机床的位置检测及其闭环控制就是简单的应用案例。为了进一步提高加工精度，机床的圆周运动精度和刀头点的空间位置，可以通过球杆仪和激光测量后，输入数控系统加以补偿。未来的数控机床将会配备各种微型传感器，以监控切削力、振动、热变形等所产生的误差，并自动加以补偿或调整机床工作状态，以提高机床的工作精度和稳定性。

6、机床的微型化

随着纳米技术和微机电系统的迅速进展，开发加工微型零件的机床已经提到日程上来了。微型机床同时具有高速和精密的特点，最小的微型机床可以放在掌心之中，一个微型工厂可以放在手提箱中。操作者通过手柄和监视屏幕控制整个工厂的运作。

7、新的并联机构原理

传统机床是按笛卡尔坐标将沿3个坐标轴线的移动X、Y、Z和绕3个坐标轴线转动A、B、C依次串联叠加，形成所需的刀具运动轨迹。并联运动机床是采用各种类型的杆机构在空间移转主轴部件，形成所需的刀具运动轨迹。并联运动机床具有结构简单紧凑、刚度高、动态性能好等一系列优点，应用前景广阔。

8、新的工艺过程

除了金属切削和锻压成形外，新的加工工艺方法和过程层出不穷，机床的概念正在变化。激光加工领域日益扩大，除激光切割、激光焊接外，激光孔加工、激光三维加工、激光热处理、激光直接金属制造等应用日益广泛。电加工、超声波加工、叠层铣削、快速成型技术、三维打印技术各显神通。

9、新结构和新材料

机床高速化和精密化要求机床的结构简化和轻量化，以减少机床部件运动惯量对加工精度的负面影响，大幅度提高机床的动态性能。例如，借助有限元分析对机床构件进行拓扑优化，设计箱中箱结构，以及采用空心焊接结构或铅合金材料已经开始从实验室走向实用。

10、新的设计方法和手段

我国机床设计和开发手段要尽快从甩图板的二维CAD向三维CAD过渡。三维建模和仿真是现代设计的基础，是企业技术优势的源泉。在此三维设计基础上进行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快新产品的开发速度，保证新产品的顺利投产，并逐步实现产品生命周期管理。

11、直接驱动技术

在传统机床中，电动机和机床部件是借助耦合元件，如皮带、齿轮和联轴节等加以连接，实现部件所需的移动或旋转，机和电是分家的。直接驱动技术是将电动机与机械部件集成为一体，成为机电一体化的功能部件，如直线电动机、电主轴、电滚珠丝杆和力矩电动机等。直接驱动技术简化了机床结构，提高了机床的刚度和动态性能，运动速度和加工精度。

12、开放式数控系统

数控系统的开放是大势所趋。目前开放式数控系统有三种形式：1）全开放系统，即基于微机的数控系统，以微机作为平台，采用实时操作系统，开发数控系统的各种功能，通过伺服卡传送数据，控制坐标轴电动机的运动。2）嵌入系统，即CNC+PC，CNC控制坐标轴电动机的运动，PC作为人机界面和网络通信。3）融合系统，在CNC的基础上增加PC主板，提供键盘操作，提高人机界面功能，如Siemens840Di和Fanuc210i。

13、可重组制造系统

随着产品更新换代速度的加快，专用机床的可重构性和制造系统的可重组性日益重要。通过数控加工单元和功能部件的模块化，可以对制造系统进行快速重组和配置，以适应变型产品的生产需要。机械、电气和电子、液和气、以及控制软件的接口规范化和标准化是实现可重组性的关键。

为了加快新机床的开发速度和质量，在设计阶段借助虚拟现实技术，可以在机床还没有制造出来以前，就能够评价机床设计的正确性和使用性能，在早期发现设计过程的各种失误，减少损失，提高新机床开发的质量。

机械的发展趋势

发展工程机械是国民经济建设的重要装备，在装备工业中占有举足轻重的地位。中国工程机械行业2007年的销售收入为2 223亿元，位居世界工程机械行业第二位。从2001年到2007年，年均增速超过24%。出口额从1998年的2.24亿美元增长到2007年的87亿美元，10年间增长了37倍，中国的工程机械行业在全球同行中占有重要位置，产品已出口到欧美等工程机械强国，正在向“制造大国”和“制造强国”迈进。

但是，与国际先进水平相比，中国工程机械的整体水平尚有差距，部分产品在国际主流市场上处于二、三流产品的地位；中国工程机械企业与大型工程机械跨国企业集团相比，竞争力还比较弱。在迈向工程机械制造强国的征途中，发展的形势将更严峻、面临的挑战将更大。

面临的形势是经济与市场的全球化、竞争的白热化以及需求的个性化与便利化、相关利益主体的多元化、科技发展的高速化，这就要求我们科学、准确地预测未来，快速应对，只有这样才能保持已形成的优势并赶超先进。

人文关怀、可持续发展成为行业科技创新的理念工程机械作为人自身能力的延伸，一直与人类文明进步共同发展。随着科学技术的进步，人类对生活质量的不断追求以及对尊严的重视，为工程机械发展提出了许多新的课题。中国工程机械行业顺应需求，重视加强微电子技术、信息技术、光电技术、新材料技术与机械制造技术之间的结合、融合，促进产品向多样化、智能化、绿色化等领域攻关与创新。

智能化和产品规格延伸彰显人文关怀工程机械产品的应用空间随着人类对生活品质日渐增长的需求而逐渐得以拓展，已由原来的建筑、筑路、水利电力、矿业等传统领域向城市狭窄施工场所、山区丘陵地区的农业施工场所及在货栈、码头、仓库、舱位、农舍、园林、园艺、建筑物层内和地下工程作业环境，及大型、特大型施工工程和矿山拓展。因此，要求工程机械逐步向两端延伸，即微型化与大型化、特大型化。大型、特大型工程机械产品随着大型、特大型工程的不断增多，市场需求量不断增长。它们具有研制与生产周期长、科技含量高、附加值高的特点，代表了一个国家或一个重要企业工程机械制造水平，这些产品多被发达国家的几家跨国公司垄断。

另一方面，为了提高生产效率，减轻劳动强度，改善劳动条件，尽可能地用机械作业替代人力劳动成为一种发展趋势，为适应这种工程作业环境使用要求，小型及微型工程机械的需求将迅速增长。微型产品不但其外形尺寸受到具体约束，同时其外观形态、色调等方面的设计愈来愈体现了与自然、环境的融合，更彰显了对人性尊重的人文关怀。

其次是同一产品由单一功能向多功能化、柔性化方向发展，即在通用产品的基础上增加模块化的功能部件，实现产品功能的多样化；或通过全新的模块化设计、制造以及不同模块之间的柔性化组合，实现功能多样化，传统意义上的工程机械产品种类划分将受到挑战。工程推土机应向微型、小型与大型、特大型等两端延伸，开发适应如湿地、沙漠、灌木丛等不同工况要求的，多功能、多用途、高效节能的产品以及相应的辅助功能模块。装载机应开发斗容量大、发动机功率大、掘起力大、倾翻负荷大、牵引力大、废气排放少的大型环保产品和可装载、可抓物、可侧卸、可起重，经济性好的一机多用型产品（如破碎机）。

工程挖掘机要延伸发展大型液压挖掘机、微型挖掘机、无人驾驶液压挖掘机、遥控水下挖掘机、水下推土机、水下挖沟机。

轮式起重机要开发技术先进、可靠性高、寿命长、施工质量好而且新技术含量高的一机多用型的多功能产品等。通过工程机械的信息化、智能化，可以提高工程机械各种故障的自我诊断和修复能力，降低施工人员的劳动强度、提高工作效率和工程质量。在一些特殊工况下，如高温、严寒、高空、辐射、水下和地下等工况，可以代替施工人员进行智能化、高质量施工。操作系统的自动化控制与远程控制、施工的精确定位与控制、故障诊断与监控等技术在工程机械上的应用将会越来越普遍。应用机电液一体化技术、电子计算机技术、监测控制技术以及这些技术的集成技术开发的装载机、挖掘机、筑养路机械、叉车、混凝土搅拌运输机械和起重机等新型工程机械产品将会不断出现。