機(jī)械設(shè)計制造中機(jī)電一體化的應(yīng)用研究

劉繼媛

摘要：我國的科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，在社會各個行業(yè)領(lǐng)域中均得到了廣泛的普及和運(yùn)用，機(jī)械設(shè)計制造業(yè)中加大了對機(jī)電一體化的探索和研究，提高了機(jī)械設(shè)計制造的整體水平和生產(chǎn)效率。機(jī)電一體化直接影響著機(jī)械制設(shè)計制造的綜合水平和最終效率，實現(xiàn)了信息、機(jī)械、電子等技術(shù)的有機(jī)融合。本文對機(jī)械設(shè)計制造中運(yùn)用機(jī)電一體化的優(yōu)勢進(jìn)行了探討，結(jié)合機(jī)械設(shè)計制造中機(jī)電一體化技術(shù)分析，提出了機(jī)械設(shè)計制造中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用研究。

Abstract： The rapid development of science and technology in our country has been widely popularized and used in all sectors of society. The mechanical design and manufacturing industry has increased the exploration and research of mechatronics， which has improved the overall level of mechanical design and manufacturing. Productivity. Mechatronics directly affects the comprehensive level and final efficiency of mechanical design and manufacturing， and realizes the organic integration of information， machinery， electronics and other technologies. This article discusses the advantages of the use of mechatronics in mechanical design and manufacturing， combined with the analysis of mechatronics technology in mechanical design and manufacturing， and puts forward a research on the application of mechatronics technology in mechanical design and manufacturing.

關(guān)鍵詞：機(jī)械;設(shè)計;制造;機(jī)電一體化;應(yīng)用

Key words： machinery;design;manufacturing;mechatronics;application

中圖分類號：TH16;TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）01-0220-02

0? 引言

我國的現(xiàn)代化社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，工業(yè)作為支柱型產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展情況對于國家整體的經(jīng)濟(jì)實力和社會建設(shè)起著決定性的作用。由于現(xiàn)代化社會對于機(jī)電技術(shù)的水平提出了更高的要求，因此機(jī)械設(shè)計制造有必要引進(jìn)先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)，提高機(jī)械設(shè)計與制造的綜合水平和整體生產(chǎn)效率，為機(jī)械設(shè)計制造行業(yè)的未來發(fā)展提供切實的保障。強(qiáng)化我國的工業(yè)生產(chǎn)能力和綜合實力，推進(jìn)我國的現(xiàn)代化社會建設(shè)進(jìn)程的深入發(fā)展。

1? 機(jī)械設(shè)計制造中運(yùn)用機(jī)電一體化的優(yōu)勢分析

機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造的過程中發(fā)揮了其自身的多重優(yōu)勢作用，實現(xiàn)了多元化的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用模式，體現(xiàn)在了機(jī)械設(shè)計、制造環(huán)節(jié)的各個方面，不僅兼顧了產(chǎn)品的安全性和實用性，同時提升了產(chǎn)能的可操控性。機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造中具有較高的安全性優(yōu)勢，尤其是在制造、安裝、操作等過程中，均可以改變傳統(tǒng)的人工方式，用機(jī)械化的方式提高各個環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量。減少了投入到傳統(tǒng)人工方式中的作業(yè)人員人力成本，并且提高了整體的智能化操作水平，構(gòu)建起智能化、自動化的機(jī)械設(shè)計制造新模式。針對設(shè)備運(yùn)用期間可能發(fā)生的問題，運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)可以及時的調(diào)整其中的各個環(huán)節(jié)，結(jié)合實際的機(jī)械設(shè)計制造生產(chǎn)需求，最大程度的保證生產(chǎn)安全[1]。不僅如此，機(jī)電一體化技術(shù)的集成優(yōu)勢十分明顯，應(yīng)用范圍廣泛，經(jīng)由機(jī)電一體化處理后，機(jī)械設(shè)計和制造產(chǎn)品各項性能均有所提高，并且簡化了機(jī)械設(shè)計和制造的過程，強(qiáng)化了機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)的綜合水平。機(jī)電一體化技術(shù)是可持續(xù)發(fā)展理念下的先進(jìn)技術(shù)手段，對原有的機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)展開了更進(jìn)一步的完善和優(yōu)化，其環(huán)保性、節(jié)能性更強(qiáng)。將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用到不同環(huán)節(jié)的機(jī)械制造中，有針對性的優(yōu)化各項技術(shù)效果，發(fā)揮了機(jī)電一體化技術(shù)的巨大優(yōu)勢，使機(jī)械設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)發(fā)生了巨大的進(jìn)步和改變[2]。

2? 機(jī)械設(shè)計制造中機(jī)電一體化技術(shù)分析

2.1 集成制造技術(shù)

機(jī)械設(shè)計制造中的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用范圍十分廣泛，其中的集成制造技術(shù)對于機(jī)械加工的全過程起著重要的作用，實現(xiàn)了機(jī)械加工過程的自動化、集約化。設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)備的過程中，必須要從前期的設(shè)計基礎(chǔ)階段做好充足的準(zhǔn)備工作，包括準(zhǔn)備原材料、明確生產(chǎn)流程和產(chǎn)品產(chǎn)出等環(huán)節(jié)，制定切實可行的管理制度。機(jī)電一體化下的機(jī)械設(shè)計制造，整個生產(chǎn)工作加工流程的自動化水平提高，在前期的設(shè)計和生產(chǎn)階段可以運(yùn)用計算機(jī)模擬系統(tǒng)和相關(guān)應(yīng)用，動態(tài)演示整個生產(chǎn)流程，并且優(yōu)化程序設(shè)計和錄入環(huán)節(jié)，模擬出不同部門的生產(chǎn)過程，獲取精確的數(shù)據(jù)信息。提高測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計制造的集成化和現(xiàn)代化模式，為機(jī)械設(shè)計制造全過程的自動化夯實基礎(chǔ)[3]。

2.2 總線技術(shù)

總線技術(shù)指的是組合起多種儀器設(shè)備后，實現(xiàn)統(tǒng)一的管理和應(yīng)用，同類別的設(shè)備可以采取總控和分控相結(jié)合的管理模式，達(dá)到對同類設(shè)備高效管理的目的，構(gòu)建起閉合管理的生產(chǎn)車間管理形式?？偩€技術(shù)下，機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)模式從技術(shù)層面發(fā)生了全方位的改變，提高了系統(tǒng)化控制的效果。在傳統(tǒng)的人工管理和監(jiān)測模式中，整體的管理效率較低，而運(yùn)用總線技術(shù)創(chuàng)新了計算機(jī)管理的模式，可以匯總整個車間的設(shè)備運(yùn)行情況，提高了設(shè)備的統(tǒng)一性和集中性。降低了人力資源成本的投入，減少了對人工管理和監(jiān)測的依賴，總線技術(shù)將指令下達(dá)以及信息收集等各個環(huán)節(jié)構(gòu)建成一體，在信息交互的模式下，完成監(jiān)測和控制設(shè)備的任務(wù)。由此，機(jī)械設(shè)備和計算機(jī)技術(shù)之間的結(jié)合更加的緊密，大大提高了機(jī)械設(shè)計制造的整體效率[4]。

2.3 交流傳動技術(shù)

交流傳動技術(shù)指的是雙向傳動信息的技術(shù)，機(jī)電一體化運(yùn)用下的機(jī)械設(shè)計制造對于電子信息傳輸要求較高，需要電子信息傳輸過程十分流暢、準(zhǔn)確。為了實現(xiàn)產(chǎn)能的升級和優(yōu)化，必須要運(yùn)用到雙向傳動技術(shù)，提高對整體的全面布局效果，增強(qiáng)信息傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率，強(qiáng)化信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和流暢性。以內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)環(huán)節(jié)為例，其中涉及到多個部門的協(xié)作，才能夠完成生產(chǎn)工作，包括原料供應(yīng)、產(chǎn)品組裝等，需要不同的車間企業(yè)部門之間進(jìn)行良好的協(xié)同作業(yè)，由此保證內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)的綜合效率和良好質(zhì)量。運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)，實現(xiàn)機(jī)械設(shè)計制造，整體操控性能的提升，在交流傳動技術(shù)下加強(qiáng)了不同部門人員之間的協(xié)作和交流效果，提高了機(jī)械設(shè)計制造的機(jī)電一體化水平[5]。

3? 機(jī)械設(shè)計制造中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用

3.1 動力應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計制造中，機(jī)電一體化技術(shù)的實際應(yīng)用范圍十分廣泛，體現(xiàn)在動力部分的應(yīng)用效果，是機(jī)電一體化技術(shù)向機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中所需要的能量提供了充足的動能支持。機(jī)械設(shè)備需要消耗的能源極高，并且傳統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行中由于能耗大、生產(chǎn)效率低等問題，導(dǎo)致綜合效益有限，因此設(shè)計和制造機(jī)械設(shè)備需要加強(qiáng)對設(shè)備能源消耗情況的有效控制。以液壓機(jī)為例，這是工業(yè)機(jī)械設(shè)備中十分典型的一個傳統(tǒng)設(shè)備，液壓機(jī)以液體為介質(zhì)，實現(xiàn)能量的傳遞和運(yùn)輸，達(dá)到壓制工藝的目標(biāo)，在加工制造領(lǐng)域當(dāng)中被廣泛運(yùn)用。但是液壓機(jī)的能量中有70%的能量均沒有得到有效的利用，這在很大程度上降低了整體的液壓機(jī)生產(chǎn)和運(yùn)行效率，能量利用率過低。運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)計和生產(chǎn)液壓機(jī)，可以提高對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和壓力值等參數(shù)的有效控制，通過安裝額外的電子調(diào)速器，可最大程度的減少機(jī)械設(shè)備的能源損耗問題，將不同部件的實際效能充分的運(yùn)用和發(fā)揮到機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)和運(yùn)行活動中，提高動力效果，為我國建設(shè)資源節(jié)約型社會貢獻(xiàn)一份力量[6]。

3.2 傳感器應(yīng)用

機(jī)電一體化系統(tǒng)中，傳感器作為重要的構(gòu)成部分，負(fù)責(zé)傳輸信息、保證信息的準(zhǔn)確性，將系統(tǒng)中的各個信號和信息向不同的元件部位輸送，以此維護(hù)各元件的穩(wěn)定運(yùn)行。傳感器和機(jī)電一體化技術(shù)相結(jié)合，使執(zhí)行系統(tǒng)和機(jī)械設(shè)備通信系統(tǒng)有機(jī)融合，提高了信息安全性，增快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，大大提高了?shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率和綜合效率。以切削機(jī)械為例，其中包含多種零件，不同零件的生產(chǎn)質(zhì)量均決定了整體的機(jī)械設(shè)備工作準(zhǔn)確性。在原有的生產(chǎn)和設(shè)計模式下，工作人員采取人工控制的方式對零件的生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行管控，準(zhǔn)確性不足，而運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，則可以檢測設(shè)備的驅(qū)動系統(tǒng)、溫度系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)。發(fā)揮傳感器的靈敏效果，使機(jī)械控制系統(tǒng)中納入全部的工作參數(shù)，實現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的自動化控制，避免出現(xiàn)人為誤差的情況，大大優(yōu)化了設(shè)備的性能質(zhì)量[7]。

3.3 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中，提高了機(jī)械制造生產(chǎn)的精準(zhǔn)度，并且可以對機(jī)械工作具有實時的監(jiān)督功能，幫助工作人員加強(qiáng)對機(jī)械工作狀態(tài)的了解和掌握。一旦發(fā)生機(jī)械故障信息，可以在第一時間內(nèi)向操作人員傳輸數(shù)據(jù)信息，幫助操作人員處理隱患問題，將故障所造成的損失和不良影響降到最低。監(jiān)控系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計中作為重要環(huán)節(jié)，應(yīng)發(fā)揮自動排查故障和自動報警功能，運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)提高監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的性能，使自動報警系統(tǒng)和自動排查故障功能更完善，只需要在計算機(jī)中提前的輸入指令，便可以實現(xiàn)高效化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化的機(jī)械工作。機(jī)械設(shè)備的某一個系統(tǒng)發(fā)生故障問題時，監(jiān)控系統(tǒng)快速的做出相應(yīng)的預(yù)警反應(yīng)，并且排查出系統(tǒng)故障問題，輔助工作人員發(fā)現(xiàn)故障、排除故障，保證機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

3.4 數(shù)控設(shè)計應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計中廣泛的運(yùn)用到了數(shù)控技術(shù)，將數(shù)控技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了機(jī)械制造與設(shè)計工作的創(chuàng)新改革。由于數(shù)控技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造中涉及到復(fù)雜、繁瑣的工藝流程和內(nèi)容，因此可以利用機(jī)電一體化技術(shù)提高機(jī)械設(shè)計智能化處理的效率，解決數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計中存在的不足缺陷和漏洞問題。例如，在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計中運(yùn)用自動換刀技術(shù)，可以配合CAD技術(shù)提高設(shè)備的使用效率，將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械設(shè)備的實際運(yùn)行和生產(chǎn)中，均可以提高整體機(jī)械設(shè)計與制造的控制和管理效果。人工作業(yè)的成本投入減少，降低了機(jī)械設(shè)計制造工作的難度，減少了數(shù)控設(shè)計復(fù)雜工藝的設(shè)計、制造難度，促使我國機(jī)械設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)水平的綜合提升，提高各設(shè)計和制造環(huán)節(jié)的整體水平[8]。

4? 結(jié)論

綜上所述，現(xiàn)代科技快速發(fā)展的全新時代背景下，機(jī)電一體化技術(shù)作為必不可少的先進(jìn)技術(shù)手段，被普及和運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計制造中。機(jī)電一體化技術(shù)是時代發(fā)展下的必然產(chǎn)物，發(fā)揮了自身的核心優(yōu)勢價值作用，改變了我國的工業(yè)生產(chǎn)模式，推動了機(jī)械制設(shè)計制造的現(xiàn)代化、信息化建設(shè)進(jìn)程。實現(xiàn)了對計算機(jī)技術(shù)的有效運(yùn)用，提高了機(jī)械設(shè)計制造中各個生產(chǎn)單位之間的協(xié)調(diào)性，使我國的機(jī)械設(shè)備應(yīng)用效率大大提高，值得人們繼續(xù)探索和研究。

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