機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)探析

孫智杰

（山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 255000）

1 機(jī)電一體化技術(shù)的基本特征及其內(nèi)涵

（1）機(jī)電一體化的內(nèi)涵。從基本內(nèi)涵的視角來講，機(jī)電一體化的本質(zhì)內(nèi)涵就在于預(yù)設(shè)相應(yīng)的機(jī)械控制程序，然后據(jù)此實(shí)現(xiàn)智能性的機(jī)械系統(tǒng)控制，最終保證能夠達(dá)到最優(yōu)的低消耗、多功能以及環(huán)保運(yùn)行綜合效果。由此可見，機(jī)電一體化整合了全過程的機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械功能改進(jìn)以及機(jī)械應(yīng)用實(shí)效的優(yōu)化，其中涵蓋了集成性的微電子以及電力電子技術(shù)。在電子技術(shù)手段的輔助下，系統(tǒng)將會(huì)預(yù)設(shè)相應(yīng)的裝置操作流程，然后配置獨(dú)立性的各個(gè)功能單元。從系統(tǒng)內(nèi)部配置的視角來看，應(yīng)當(dāng)能夠依托智能化手段來全面整合各個(gè)獨(dú)立性的系統(tǒng)操控單元，據(jù)此達(dá)到了更高層次的智能化水準(zhǔn)。

因此可以得知，機(jī)電一體化本身應(yīng)當(dāng)屬于特殊的科學(xué)操作過程，該過程融合了多層次的體系化要素，而不單純局限于銜接微電子技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)。從系統(tǒng)功能本身的視角來看，機(jī)電一體化設(shè)有系統(tǒng)自我檢測(cè)、自我控制、自我調(diào)整以及自主處理各類信息的全新功能，此外還能用于完成實(shí)時(shí)性的自我診斷，進(jìn)而生成了相應(yīng)的機(jī)械工程操作項(xiàng)目。

（2）機(jī)電一體化的技術(shù)特征。機(jī)電一體化首先體現(xiàn)為優(yōu)良的系統(tǒng)應(yīng)用性，這是由于該技術(shù)本身建立于研發(fā)新型產(chǎn)品的視角下，其存在根基就在于靈活性的日常生產(chǎn)應(yīng)用。截至目前，上述的一體化技術(shù)已經(jīng)著眼于突破原有的產(chǎn)品領(lǐng)域以及產(chǎn)品類型約束，從而實(shí)現(xiàn)了更廣范圍的產(chǎn)品應(yīng)用更新。此外針對(duì)各類現(xiàn)有的機(jī)械開發(fā)技術(shù)以及機(jī)械專業(yè)系統(tǒng)而言，關(guān)鍵在于多專業(yè)以及多領(lǐng)域之間開展全方位的協(xié)同與配合。只有在多專業(yè)緊密進(jìn)行配合的狀態(tài)下，最終才會(huì)達(dá)到優(yōu)良的系統(tǒng)研發(fā)整體效果。

此外，機(jī)電一體化還具備整體性以及集成性的特征。從整體性的視角來看，機(jī)電一體化設(shè)有簡(jiǎn)便并且易于進(jìn)行操作的良好人機(jī)界面，用戶據(jù)此即可觀察到完整度較高的機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)作流程。另外，機(jī)電一體化還體現(xiàn)為優(yōu)良的附加值以及較好的系統(tǒng)綜合性能，其在客觀上有助于減低機(jī)械污染并且優(yōu)化了機(jī)械運(yùn)行實(shí)效性。

2 機(jī)械工程領(lǐng)域?qū)τ跈C(jī)電一體化技術(shù)的具體應(yīng)用要點(diǎn)

（1）關(guān)于機(jī)械包裝。對(duì)于機(jī)械包裝而言，當(dāng)前多數(shù)企業(yè)仍習(xí)慣于選擇凸輪構(gòu)造或者控制連桿的構(gòu)造予以完成。然而實(shí)質(zhì)上，上述傳統(tǒng)構(gòu)造通常都局限于單一性的控制電路以及連桿結(jié)構(gòu)。在此情形下，關(guān)于機(jī)械包裝將會(huì)經(jīng)歷較為復(fù)雜的流程，并且還會(huì)增添后續(xù)維修機(jī)械以及調(diào)試機(jī)械的整體操作難度。與之相比，如果能將原有的機(jī)械包裝技術(shù)替換成全新的一體化機(jī)電手段，則在客觀上有助于縮小傳動(dòng)部件占據(jù)的體積，同時(shí)還可達(dá)到縮減機(jī)械能耗的最終目標(biāo)。例如針對(duì)傳感技術(shù)若能加以綜合性的利用，那么有助于創(chuàng)建精密性更強(qiáng)的設(shè)備零件總體結(jié)構(gòu)，確保實(shí)現(xiàn)了針對(duì)經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)保效益的顯著提升。

（2）關(guān)于機(jī)床改造。截至目前，多數(shù)企業(yè)都已將數(shù)控機(jī)床作為企業(yè)平日生產(chǎn)不可或缺的機(jī)床種類。針對(duì)數(shù)控機(jī)床本身來講，關(guān)鍵在于擬定與之有關(guān)的機(jī)床運(yùn)行要求，從而維持了精準(zhǔn)的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。但是在某些情形下，機(jī)床加工也可能表現(xiàn)為特定的偏差，針對(duì)上述偏差應(yīng)當(dāng)能夠予以妥善限定，而不要超出最大的偏差區(qū)間限度。

企業(yè)在適當(dāng)引進(jìn)上述一體化手段的基礎(chǔ)上，針對(duì)伺服控制系統(tǒng)將其緊密結(jié)合于當(dāng)前的機(jī)床改造。具體而言，伺服控制系統(tǒng)十分便于對(duì)其予以日常維修，此外還能用于簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)并且縮短了排除故障以及查找故障消耗的總時(shí)間。如果有必要調(diào)整現(xiàn)存的機(jī)床總體構(gòu)造，那么只需運(yùn)用簡(jiǎn)便的手段即可加以調(diào)整。因此在目前看來，此類數(shù)控機(jī)床體現(xiàn)為獨(dú)特的數(shù)控運(yùn)行優(yōu)勢(shì)，企業(yè)對(duì)其應(yīng)當(dāng)能夠著眼于綜合加以引進(jìn)，并且針對(duì)企業(yè)目前現(xiàn)存的機(jī)床予以適度改造。

（3）關(guān)于開發(fā)產(chǎn)品。除了上述要點(diǎn)以外，機(jī)電一體化還能全面適用于現(xiàn)階段研發(fā)全新的各種機(jī)電產(chǎn)品，進(jìn)而體現(xiàn)為優(yōu)良的產(chǎn)品研發(fā)前景。這是因?yàn)椋?dāng)前的很多機(jī)械產(chǎn)品都體現(xiàn)為多變的產(chǎn)品性能，其中也包含了某些智能化機(jī)械。由此可見，機(jī)電一體化手段針對(duì)自動(dòng)化以及智能化的新型機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面創(chuàng)建，從而摒棄了原有的普通機(jī)械構(gòu)造并且增添全新產(chǎn)品功能。

例如針對(duì)機(jī)床產(chǎn)品來講，建立于CAD 以及其他自動(dòng)操控手段之上的新型機(jī)械機(jī)床不再需要置于人工操控之下，而是能夠自動(dòng)辨識(shí)某些零件形態(tài)，然后據(jù)此調(diào)用特定的加工程序來實(shí)現(xiàn)零件加工。在此前提下，機(jī)械工程產(chǎn)品本身將會(huì)蘊(yùn)含更優(yōu)的科技含量以及產(chǎn)品價(jià)值，從而顯著推進(jìn)了現(xiàn)階段的機(jī)械技術(shù)進(jìn)步以及機(jī)械領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展（圖1）。

圖1 機(jī)電一體化的產(chǎn)品開發(fā)實(shí)例

3 探析技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

在現(xiàn)階段的有關(guān)實(shí)踐中，機(jī)電一體化已經(jīng)能夠滲透于研發(fā)多樣化的機(jī)電產(chǎn)品中，并且還在逐步拓寬現(xiàn)存的技術(shù)領(lǐng)域與技術(shù)覆蓋面。這主要是因?yàn)?，機(jī)電一體化有助實(shí)現(xiàn)總體上的能耗降低，同時(shí)也服務(wù)于工藝精度的提升以及產(chǎn)品總體質(zhì)量的顯著優(yōu)化。在未來發(fā)展中，機(jī)電一體化技術(shù)還將呈現(xiàn)出如下的基本發(fā)展趨向。

首先是高性能化的趨勢(shì)。新型機(jī)電產(chǎn)品之所以體現(xiàn)為獨(dú)特的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其中根源應(yīng)當(dāng)在于此類產(chǎn)品具備更優(yōu)的穩(wěn)定性與產(chǎn)品進(jìn)度，而與之有關(guān)的產(chǎn)品可靠性也獲得了相應(yīng)改進(jìn)。具體針對(duì)研發(fā)上述的機(jī)電產(chǎn)品而言，企業(yè)有必要將其納入多系統(tǒng)以及多任務(wù)的相關(guān)操作中，進(jìn)而得出穩(wěn)定性較好的新型工業(yè)產(chǎn)品。此外，某些產(chǎn)品如果表現(xiàn)為特定的產(chǎn)品運(yùn)行故障，那么可以將產(chǎn)品檢修控制于相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)，從而達(dá)到了優(yōu)化機(jī)電產(chǎn)品整體效能的目的。

其次是產(chǎn)品個(gè)性化的趨勢(shì)。從目前現(xiàn)狀來看，機(jī)電一體化范疇內(nèi)的產(chǎn)品若要擁有相對(duì)更優(yōu)的產(chǎn)品市場(chǎng)份額，則需更多突顯此類產(chǎn)品能夠達(dá)到的個(gè)性化水準(zhǔn)。唯有如此，機(jī)械工程產(chǎn)品才能占據(jù)突顯的該領(lǐng)域份額。相比而言，機(jī)電一體化本身具備更高層次的產(chǎn)品智能化以及產(chǎn)品個(gè)性化基本特征。經(jīng)由一體化操控的流程，生產(chǎn)并且制作出來的新型機(jī)械產(chǎn)品將會(huì)具備更加突顯的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，從而體現(xiàn)了此類產(chǎn)品具備的亮點(diǎn)所在。

第三是環(huán)?；内厔?shì)。機(jī)電一體化除了體現(xiàn)為智能化以及個(gè)性化等突顯優(yōu)勢(shì)以外，其還有助實(shí)現(xiàn)綜合性的環(huán)保與節(jié)能。這是因?yàn)榇祟惞こ虣C(jī)械產(chǎn)品本身具備綠色化的典型特征，并且集成了現(xiàn)階段的一體化技術(shù)。從產(chǎn)品制造以及產(chǎn)品加工的視角來看，運(yùn)用環(huán)?；侄胃佑兄沤^額外性的生產(chǎn)資源消耗，同時(shí)也延長了某些機(jī)械產(chǎn)品固有的產(chǎn)品運(yùn)行壽命。因此可以得知，機(jī)電一體化在根源上能夠助推現(xiàn)階段的機(jī)械工程節(jié)能以及機(jī)械工程環(huán)保。

4 結(jié)語

經(jīng)過分析可見，機(jī)電一體化技術(shù)體現(xiàn)為實(shí)效性、便捷性以及體系化的全新特征，其能夠與當(dāng)前的機(jī)械工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全方位的緊密融合。在此前提下，針對(duì)當(dāng)前階段的機(jī)械工程領(lǐng)域仍然需要引進(jìn)上述的機(jī)電一體化手段，據(jù)此達(dá)到了整體優(yōu)化并且顯著改進(jìn)機(jī)電運(yùn)行的宗旨與目的。因此在實(shí)踐中，關(guān)于機(jī)械工程仍需更多側(cè)重于細(xì)節(jié)優(yōu)化，確保遵照循序漸進(jìn)的宗旨與思路來逐步滲透機(jī)電一體化技術(shù)，保證機(jī)電企業(yè)能夠收獲優(yōu)良的機(jī)電工程綜合效果。