《气动控制实验装置的研发毕业设计说明书》.docVIP

第一章 绪论 1.1 课题设计的目的及意义 在当前，随着科学技术的发展和高新技术推广应用的普及，机电一体化技术已逐步深入到生产、生活的各个角落，生产从机械化转变为自动化，在机械加工、汽车制造、食品生产、药品包装等方面都在向自动化方向转变，它们都有共同的规律（按一定规则节拍地动作），从而产生了自动化生产线（流水线、装配线），据统计在汽车制造、电子元器件等精密加工制造业，有80%以上的工作是由“生产线”来完成的[1]，这些企业急需机电类应用型、技能型人才。 但由于办学经费紧张，职业院校一般没有能力购置与企业类同的“生产线” ，学生在校期间，不能建立整套生产过程的概念，为此，本人根据所学的专业知识结合这次毕业设计的要求，研制一套与企业生产实际相吻合的仿真自动化加工生产线， 该生产线可以根据办学需要实现任意组合的生产型教学实训生产线——基于气动控制的生产过程实验装置，以解决学生在校实训过程与企业实际生产情况不相吻合的问题。 本次设计研究的基于气动控制的生产过程实验装置是典型的机电气一体化的自动化装置，也是一套与企业生产实际相吻合的仿真自动化加工生产线，该装置主要有供料机构、检测机构、传输机构及分拣机构等组成，它涵盖了机电专业所学的机械设计、液压与气动技术、电工电子技术、检测传感技术及PLC控制等专业知识。在该系统上可以进行气动技术、传感器技术、电机传动、物料输送、自动化装配、PLC 控制等多种课程的教学与实训，也可以在此基础上进行相关的毕业设计。 设计研究该装置的目的在于： 一是为专业课程 “机电综合技能实训”提供一个实验平台，通过对整个系统进行教学并让学生动手装配、调试并模仿设计，学生可以在传感器的设计选型、气动元件的选型、气动回路的设计、结构系统设计、控制系统设计、PLC编程、系统装配、电气连接、系统调试等多方面进行全方位的学习和实践，达到理论教学难以达到的效果，培养学生的感性认识和实际动手能力。在全面掌握该系统的基础上，学生将具有设计装配一般实际工程系统的能力，达到技能教学的目的与效果。 二是为学生找到一条容易适应从学校到工厂环境转换，从理论到实际转换，从课堂教学到工程现场真刀真枪技能转换的新途径，缩短从学校课堂到工业生产现场的距离，从而提高学生动手的能力。为使学生了解各种不同的元器件，我们全部采用工业化的标准元件与材料，尽可能采用不同的元器件类型，以增强学生的知识面和认知面。 通过该实验装置的系统设计、安装调试等教学，能充分锻炼操作者团队协作能力、计划组织能力、自动线安装与调试能力、工程实施能力、职业素养、交流沟通能力、效率、成本和安全意识，引导高职院校机电一体化类专业教学改革发展方向，促进工学结合人才培养模式改革与创新，培养可持续发展的满足企业需求的自动化控制高技能人才[2]。 1.2 机电一体化的概念与核心技术 一、机电气一体化的概念 机电一体化技术是以微型计算机为代表的微电子技术，信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透，在与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术，机电一体化技术直接导致了自动化技术的产生[3]。 机电气液一体化是现代化科学技术发展的必然结果，是将机械、微电子、信息技术、气液传动及控制技术融合在一起的一种现代化控制。其中机电一体化技术是核心技术。机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更日新月异。 二、机电一体化的主要技术有[4]： 1、机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。 2、计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。 3、系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。 4、自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试