世界机械发展史论文3000字

机械（machinery）是机器（machine）和机构（mechanism）的总称。各种机构都是用来传递与变换运动和力的可动装置。至于机器则都是根据某种使用要求而设计的执行机械运动装置，可用来传递和变换能量，物料和信息，机械是人类生活和生产的基本要素之一，是人类物质文明最重要的组成部分。机械的发明是人类区别于其他动物的一项主要标志。人类自从用机械代替简单的工具，使手和足的“延长”在更大程度上得到发展 。而经过三次工业革命的洗礼，机械的飞速发展，更是使人类达到了前所未有的境地，可以说，世界机械的发展史，就是人类超越自我，探索未知领域的发展史。　　1 世界机械发展的三个阶段　　世界机械的发展与人类的文明发展史紧密相连，根据人类文明的发展，世界机械的发展史可分为三个阶段：从公元前7000年城市文明的出现到公元十七世纪末为机械的起源和古机械发展阶段，从十八世纪到二十世纪初为近代机械发展阶段，由二十世纪初到现在，为现代机械发展阶段。每一个阶段的机械都有各自的特点，都曾使得人类的社会飞跃发展，且带来了人类社会质的改变。下面按时间来分，从三个阶段来叙述世界机械的发展史。　　1机械起源和古代机械发展阶段　　据世界考古家发现，公元前7000年，在巴勒斯坦地区犹太人建立杰里科城，城市文明首次出现在地球上，最找的机械———车轮或许是此时诞生的。车轮是人类重要的发明之一，正是由于车轮的诞生，才是车成为人类重要的交通工具。而最早的车轮是用来制陶的。当人类进入青铜器时代，机械得到了很大的发展，也开始变得更加实用，当今世界七大奇迹之一，埃及的金字塔，便是从进入青铜器时代的埃及巴达里人发明的搬运重物的工具慢慢建立起来的。公元前3500年，古巴比伦的苏美尔诞生了带轮的车，是在橇板下面装上轮子而成。 公元前3000年，美索不达米亚人和埃及人开始普及青铜器，青铜农具及用来修造金字塔的青铜工具（比如：凿子）在此时已广泛使用。　　公元前2800年，中国中原地区出现原始耕地工具——耒耜（木制）。　　公元前2800年，青铜器制作技术传入我国周边，西域的游牧民族（现中国甘肃东乡马家窑文化遗址）出现锡青铜铸成的铜刀。公元前2500年，欧亚之间地区就曾使用两轮和四轮的木质马车．埃及古代墓葬中曾发现公元前1500年前后的两轮战车。　　公元前2500年，伊拉克和埃及用失蜡法铸造青铜金属饰物。 公元前2400年，埃及出现腕尺、青铜手术刀，滑轮等机械设备。　　2近代机械的发展阶段　　为了实现大批量生产，从十九世纪开始，人们就开始探索，首先的用于大批量生产的是在军事领域，人们采取了互换式的生产方法，其后，各种新式互换式的机床也应运而生，在制造机床上的同时，为了保证机床的精确度，千分尺等一大批测量器具和螺纹被设计制造出来。　　在对管理模式的研究下，机械的制造开始走向自动化，例如，辛辛那提公司制造的液压式平面磨床，就是具有自动循环系统；而在米尔沃尔基的工厂，钻床实现了自动化，部件的安装或移动，钻头的转动及进给，工作台的移动等动作都是自动进行的。　　3现代机械的发展阶段　　随着电子科技的发展，机械的自动化程度越来越高，1952年，美国帕森斯公司制成第一台数字控制机床，1962年，美国本迪克斯公司首次在数控铣床上实现最佳控制（ACO）。 1967年，美国的福克斯首次提出机构最优化概念，英国莫林斯公司根据威廉森提出的柔性制造系统的基本概念研制出“系统24”。1976年，日本发那科公司首次展出有四台加工中心和一台工业机器人组成的柔性制造单元。　　而这一时期，最重要的发明无疑是电脑，电脑的出现并运用到生产中，是机械的生产效率，精确度提高到了一个前所未有的高度。　　2世界机械发展的未来趋势　　人类自从用机械代替简单的工具，使手和足的“延长”在更大程度上得到发展。但是人还以头脑为其独有的特征，为了使头脑的功能得以延伸，因而产生了控制理论，计算机科学，人工智能科学和信息科学。　　现在的机械，已经远远不是马克思时代定义的“原动机+传动机+工作机”，而是已经会“自行思考”。随着各种技术的发展，未来的机械将会更加智能化。机械的发展，将是计算机控制下的机械，计算机不仅仅是用来计算的机械，而且它起着头脑的作用，不论是什么机械，都将发展成为一个机器人。　　3 对世界机械发展背后世界的思考　　在机械飞速发展之下，自然环境受到了严重的破坏，空气污染，水质污染，固体废弃物污染，海洋污染，聚氯乙烯污染，内燃机引起的铅污染等等，严重危害着人类自身以及其他生物的生存，而各种重要的资源如煤炭，石油，天然气„„„也在殆尽之中。　　告诉的机械发展背后是一个如此“肮脏”的世界，机械未来的发展也引起许多人为此担忧，1987年世界环境与发展委员会《在我们的共同未来》报告中第一次阐述了可持续发展(Sustainable Development)的概念，为未来的发展开辟了希望。

数控技术和装备发展趋势及对策 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。1 数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面［1～4］。1．1 高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(01μm)。在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。4 重视新技术标准、规范的建立1 关于数控系统设计开发规范如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。