工程机械的制造技术

工程机械的制造技术

林荣珍机械工程 2111101149

路志明机械工程 2111101189

摘要：本文通过介绍工程机械制造技术的过去概况和现状，阐述了工程机械的未来发展前景，接着对工程机械制造的关键技术进行了详细的分析，绿色制造技术、计算机仿真技术、机电液一体化技术、智能监控技术、激光技术、虚拟制造技术在工程机械的制造过程中都占据着举足轻重的地位，最后对先进制造技术在工程机械制造行业的应用和发展意义作了阐述。

关键词：工程机械，先进制造技术，虚拟制造, 绿色制造

Abstract：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 technology, 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 and development of advanced manufacturing technology in the construction

machinery manufacturing industry.

Keywords：construction machinery, advanced manufacturing technology, virtual manufacturing，green manufacturing

0 绪论

我们常说的工程机械是指用于工程建设的施工机械的总称。概括地说，凡土石方施工工程、路面建设与养护、流动式起重装卸作业和各种建筑工程所需的综合性机械化施工工程所必需的机械装备，都可以称为工程机械。

近代工程机械的发展，始于蒸汽机发明之后，19世纪初，欧洲出现了蒸汽机驱动的挖掘机、压路机、起重机等。此后由于内燃机和电机的发明，工程机械得到较快的发展。第二次世界大战后发展更为迅速。

1 工程机械制造技术的过去概况

（1）1750到1850，蒸汽机的发明带来了工业革命，开启了人类的现代化文明。大机器取代了手工工具和简陋机械；蒸汽机和内燃机等无生命动力，取代了人和牲畜的肌肉动力；用大型的集中的工厂生产系统，取代了分散的手工业作坊。在这期间，动力机械、生产机械和机械工程理论都获得了飞跃性的发展[1]。

（2）计算机的发明导致了自动化生产的另一种工业革命。工程机械的制造也进入了自动化时代。计算机监控、计算机仿真已成为工程制造的重要技术[2][3]。

2 工程机械制造技术的现状

随着经济全球化与社会信息化发展步伐的进一步加快，在现代工程机械行业，运用到越来越多的先进制造技术[4][5]。在当前这个市场的竞争日趋激烈，客户的需求日益多样化的时代背景下，工程机械企业一定要对先进的制造技术和制造工艺进行广泛的应用，对诸如超高速技术的加工、电火花的加工、高能束的加工、复合加工技术、快速的原型制造技术等都要实现高效的应用[6]。同时，也要对建立在当代的计算机信息技术高速发展基础上的这个先进的制造体系加以利用，注重应用设计作为中心的机械虚拟产品的开发和设计，加强模拟以制造作为中心的机械虚拟制造，更快地引进以管理和控制作为中心的行业资源管理，并在先进制造工艺的基础上以最低的成本建立先进的制造工厂[7]。

目前，我国工程机械的总体水平与发达国家相比，落后10～15年，但也有少量产品接近国际水平，且因价格低廉而受发展中国家欢迎。一些节省劳动力、提高劳动生产率、降低作业成本的产品（如叉车、小型搬运车等）也受欧美市场欢迎。我国工程机械产品年出口额仅为2.5亿～3亿美元，所以出口潜力很大[8]。

3 工程机械制造技术的未来展望

21世纪以后的较长一段时期内，工程机械具有广阔的国内外市场。具体来说，工程机械的市场可分为五大块[9]。

（1）在国家西部大开发战略的引导下，西部经济建设将掀起高潮，在西部高原及沙漠地区，其独特的自然条件要求使用高原型工程机械。国外发达国家的高原型工程机械已形成定型的机种，而我国不少工程机械企业对高原型工程机械的开发研究尚未进行，或处于起步阶段，现有机种难以适应西部的特殊要求。

（2）为了保护生态环境，全国七大水系河道的清淤，几大湖泊的退田还湖，几万公里堤坝的加固，需要较多的通用工程机械和一些特殊的工程机械（如长臂挖掘机、清淤船等）。另外，抢险抗灾用的特殊工程机械（如高通过性微型挖掘机、危岩挖掘机等）的需求也日益增多[10]。

（3）随着农业结构的调整，农村需要小型、简单、实用、价廉的农用工程机械来从事农业基础设施建设和农业产业化生产。

（4）小城镇建设，园林绿化及维护，林业开发，港口、铁路、机尝高速公路的维护，工厂生产等建设或非建设行业，也日益广泛使用通用或专用工程机械。

（5）工程机械是国际贸易中的主要机械产品之一，年贸易额约350亿美元。其中美国和日本占世界市场份额的50%以上

[11][12]

。

通过以上分析可以看出，工程机械具有广阔的国内外市场前景，具有良好的发展前景。

4 工程机械制造的关键技术

4.1 绿色制造技术

在工程机械的实际制造过程中采用绿

色加工设备、原材料、通过绿色加工工艺去实现制造的绿色化[13]。绿色工艺原则如下：（1）资源综合利用。一方面要遵循废料最小原则，另一方面，为减轻零件重量，节约材料，可尽量采用锻造、压铸、粉末冶金等工艺。

（2）能源消耗最少原则。尽量减少整个加工过程中的能源消耗，尤其是不可再生能源的消耗对整个生产过程也要进行物流

优化，减少生产辅助时间，降低零部件生产过程中的加工等待时问和搬运时间，从而节省能源。

（3）环境污染最少原则。合理选择和使用切削液、润滑液，或者采用先进的干式切削加工和磨削加工厂等，减少切削液对自然环境的污染[14]。

4.2 计算机仿真设计技术

计算机仿真设计技术与重复的物理实

验技术比较具有开发新产品周期短的优点；用重复物理实验，反复修改样机的旧技术开发一个全新机型需要5—7年，采用计算机仿真技术只要一年[15][16]；计算机仿真技术能发现和改进结构上的薄弱环节，以及强度过剩的部分或部件，从而优化了结构强度；这在物理实验方面是难以做到的。由此，可以大量减少开发新产品的资金。

4.3 机电液一体化技术

机械技术、液压技术和微智能技术与信息技术四者有机的结合，组成新的传动系统，这就是所谓的机电液一体化技术。是当今工程机械技术发展的必然趋势[17]。由于工程机械向大型化和小型化两端发展，作业速度、作业准确性和作业质量越来要求越高，必然要求具有先进性能的传动系统。机电一体化技术适应工程机械作业工况环境复杂，发展传动多档变速系统，以便重载低速，轻载高速，运行可靠安全。

机电液一体化技术是随着机电一体化技术发展而出现的。国外工程机械，如装载机，混凝土搅拌机等。机械技术与微机控制技术向机电液一体化技术发展。液压系统向闭式、集成化方向发展[18][19]。国外把智能技术、液压技术、传感技术和自动控制技术应用于铲土运输机械上，在自动化、智能化和节能、提高效率等方面都取得了显著成效。

4.4 智能监控技术

智能监测系统是以严密监测工程机器各主要功能的变化情况，在发生故障时，通过显示和音响通知司机，还可以了解故障发生的部位，甚至在司机误动作时立即报警，起到安全保护作用。显然，智能监测系统是人机自我保护、自我监测的良好保障。近年来，由于提高人机安全性的要求，国外在工