機械設(shè)計制造中機電一體化的應(yīng)用研究

李敏

摘 要：機電一體化是新興的技術(shù)，在中國經(jīng)濟中發(fā)揮極其重要的作用。在生產(chǎn)企業(yè)中，它依托于機械設(shè)備的運行。為了提升工業(yè)化發(fā)展進程，相關(guān)工作人員有必要強化機械設(shè)計制造中機電一體化研究與創(chuàng)新應(yīng)用?；诖?，本文闡述了機電一體化的基礎(chǔ)技術(shù)，分析了機電一體化在機械設(shè)計制造中的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計制造;機電一體化;實際應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.117

工業(yè)在國家經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)重要地位，而機電一體化是應(yīng)用于現(xiàn)代工廠的重要技術(shù)，融合了多種新興技術(shù)，例如：微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感技術(shù)、編程技術(shù)等，集成了大規(guī)模的電路與計算機系統(tǒng)功能，促進傳統(tǒng)工業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級，其應(yīng)用全面提升了整體機械設(shè)計與制造的效率、質(zhì)量。

1 機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)

1.1 集成制造技術(shù)

計算機集成制造技術(shù)把人、生產(chǎn)控制、管理融合為一個整體，從而對原料、機械生產(chǎn)、產(chǎn)品出貨全流程的控制。從目前我國機械制造行業(yè)的發(fā)展形勢分析，機械領(lǐng)域已總體實現(xiàn)了自動化、信息化發(fā)展，然而，“自動化孤島”問題依然普遍存在，隨著科技的發(fā)展，還需要進一步實現(xiàn)資源的共享，以便規(guī)范化地管理生產(chǎn)流水線。

1.2 現(xiàn)場總線技術(shù)

這項技術(shù)可以為控制室中的各類儀表、設(shè)備的信息傳播帶來支持，經(jīng)常應(yīng)用于制造自動化、過程自動化、樓宇自動化等領(lǐng)域的現(xiàn)場智能儀器實現(xiàn)良好的通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。以往的信號傳輸方式越來越不適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展要求，而現(xiàn)場總線技術(shù)可以實現(xiàn)機械設(shè)備各類信息的雙向傳輸，極大地提升了信息的利用率。

1.3 交流傳動技術(shù)

這項技術(shù)具有更強的適應(yīng)性、承載性、穩(wěn)定性，可更好地抵抑外界信號帶來的干擾。同時，電力電子、微電子技術(shù)的有效應(yīng)用，可為交流傳動技術(shù)的應(yīng)用提供有力的支持，增強了機械設(shè)備的安全性能。

2 機電一體化在機械設(shè)計和制造中的應(yīng)用

2.1 數(shù)控技術(shù)

數(shù)控技術(shù)廣泛用于機械設(shè)備，例如：數(shù)控激光加工、數(shù)控齒輪、數(shù)控火焰切數(shù)控的機床等，均融合了多種工藝。上述設(shè)備的有效應(yīng)用，為現(xiàn)代企業(yè)制造機械設(shè)備提供了支持，可自動地完成換刀、轉(zhuǎn)臺、主軸頭的旋轉(zhuǎn)等操作，讓工業(yè)生產(chǎn)的智能化程度越來越高，同時提升了生產(chǎn)效率。例如：德國西門子880系統(tǒng)控制軸的應(yīng)用，推動了CAM、CAD技術(shù)朝向更加實用的方向發(fā)展，數(shù)控軸高達24軸。前期生產(chǎn)中，系統(tǒng)往往針對簡單的技術(shù)，隨著數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用頻率加大，為智能化生產(chǎn)提供了可能。數(shù)控技術(shù)能夠促進人工智能技術(shù)、實時系統(tǒng)的發(fā)展。

2.2 動力設(shè)計

機電一體化在機械設(shè)備動力設(shè)計中的有效應(yīng)用，旨在節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率。以往的工業(yè)生產(chǎn)中，機械設(shè)備在運行過程中需要大量的能耗，生產(chǎn)的效率整體偏低，制約了企業(yè)的發(fā)展。一般情況下，在機械設(shè)備的設(shè)計、制造期間，一定要仔細地分析能耗問題。而機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效地降低能源消耗，提升設(shè)備的動力水平。以液壓機為例，它是一種較為傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備，需要較高的能耗，能量的利用率偏低。在以往的工程設(shè)備中，液壓機的生產(chǎn)率非常低，能量的利用率不超過1/3。而在機械設(shè)備制造領(lǐng)域，應(yīng)用機電一體化技術(shù)后，在液壓挖掘機內(nèi)裝有電子調(diào)速裝置，可讓相關(guān)的設(shè)備按照實際情況自動地調(diào)節(jié)壓力、轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)，從而降低設(shè)備的能源消耗。此外，大部分機械設(shè)備應(yīng)用柴油，可在柴油機上安裝電子調(diào)速裝置，柴油機能夠適時調(diào)整工作方式，以達到提升效率的目的。

2.3 傳感器

在機電一體化技術(shù)中，傳感器是重要的信息傳輸裝置，可把各類系統(tǒng)的不同信號有效地傳輸于各個元器件，且啟動元器件展開相應(yīng)的工作。利用傳感器技術(shù)進行信息的傳輸，讓數(shù)據(jù)更安全、快捷地得到傳遞，增強了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性，極大地減小了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`差。在此期間，傳感器系統(tǒng)不僅需要依托于集成化的通訊技術(shù)，還要實現(xiàn)與執(zhí)行系統(tǒng)的融合，讓信號傳輸于某個指定的位置，并自啟元件，完成動作指令。例如：在一些切削機械中，機電一體化的應(yīng)用可提升傳感器檢測的敏感度。對于運行中的機械設(shè)備，檢測的時候一般要對軸承、驅(qū)動系統(tǒng)、溫度、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)等加以檢測。另外，所制造的裝置的精度等可以及時傳遞到機械控制系統(tǒng)，從而對機械設(shè)備進行實時性地監(jiān)控。

2.4 監(jiān)控系統(tǒng)

在機械設(shè)備運行的時候，極易發(fā)生某些緊急問題，例如：設(shè)備突然發(fā)生故障、原料供應(yīng)不足等。此時，機械設(shè)備應(yīng)當及時采取應(yīng)對措施，如：停止運行，以免增加安全隱患。為了讓機械設(shè)備及時做出相應(yīng)的反應(yīng)動作，一定要不斷地優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)，從而實時監(jiān)測機械設(shè)備的運行狀態(tài)，及時查出故障，自動解決某些問題。機電一體化技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在自動報警和故障診斷和處理系統(tǒng)的設(shè)計上。利用自動報警技術(shù)，故障診斷和處理技術(shù)，可以實現(xiàn)對工程機械傳感和液壓系統(tǒng)的有效監(jiān)控。萬一機械設(shè)備產(chǎn)生異?，F(xiàn)象，系統(tǒng)均會自動地查找故障部位，且初步地確認故障方位、種類，及時發(fā)現(xiàn)警報信號，讓工作人員第一時間采取必要的檢修措施。監(jiān)控系統(tǒng)的故障警報工作原理：在監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部安裝一套標準化的有關(guān)機械設(shè)備的本體構(gòu)造以及各個組件參數(shù)的裝置。機械設(shè)備在日常運行中，可把各個元件的詳細情況傳輸于信息系統(tǒng)，通過監(jiān)控系統(tǒng)對其有效地監(jiān)督與控制，且與正常的參數(shù)對比。若存在較大的差異，則會第一時間發(fā)出警報，以免故障的影響蔓延。機電一體化技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用提升了設(shè)備??的工作效率，控制了機械設(shè)備損壞的概率，提高了機械設(shè)備的使用性能。

3 結(jié)束語

總之，機電一體化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用使機械技術(shù)和電子技術(shù)的優(yōu)勢得到更好地融合。這種高新技術(shù)在工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中的有效應(yīng)用，可以大幅度地提升機械設(shè)備的生產(chǎn)效率，為國家的經(jīng)濟建設(shè)與發(fā)展提供更多的技術(shù)支持。

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