機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用探究

邴洋海 劉士偉

摘? 要：機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中具有十分廣泛的應(yīng)用，并且應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)可以充分實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造相關(guān)設(shè)備使用性能的最大程度發(fā)揮，在提升機(jī)械制造生產(chǎn)工作效率的同時(shí)進(jìn)一步提升工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。本文先以機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的作用分析作為論述切入點(diǎn)，再簡(jiǎn)要介紹機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的具體應(yīng)用，最后對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)加以分析，共同為我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用提供思路。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;機(jī)械制造;生產(chǎn);應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TH-39;TH16? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的作用

1.1 幫助調(diào)試

在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)能夠幫助機(jī)械設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。從一定程度上說(shuō)，機(jī)械制造過(guò)程中機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)建主要是通過(guò)運(yùn)用程序控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)各個(gè)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備加以連接而成，那么在機(jī)械設(shè)備的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)與操作過(guò)程中，控制程序則能夠直接根據(jù)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況來(lái)予以具體運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的反饋，此時(shí)技術(shù)人員則可以基于反饋數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)試，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的配置優(yōu)化與使用性能提升[1]。

1.2 故障報(bào)警

機(jī)電一體化技術(shù)具備相應(yīng)的故障報(bào)警功能，在機(jī)械制造生產(chǎn)工作中，機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠結(jié)合機(jī)械設(shè)備的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)需要來(lái)進(jìn)行相應(yīng)故障報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置，此時(shí)，一旦控制程序識(shí)別到異常數(shù)據(jù)，那么機(jī)電一體化系統(tǒng)就能夠進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，及時(shí)地警示有關(guān)技術(shù)人員。而對(duì)于技術(shù)人員而言，也可以通過(guò)查詢(xún)系統(tǒng)所提示的故障代碼及時(shí)檢測(cè)、排除設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)故障。

1.3 提升制造性能

機(jī)電一體化技術(shù)可有效地提升機(jī)械制造生產(chǎn)設(shè)備的性能[2]。正如上文所述，機(jī)電一體化系統(tǒng)集合了設(shè)備調(diào)試、故障報(bào)警、機(jī)械監(jiān)視等多種功能，此時(shí)則有助于技術(shù)人員及時(shí)地關(guān)注機(jī)械制造生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中有可能出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)于機(jī)械性能的提升，故障處理效率，風(fēng)險(xiǎn)控股等等都有著重要的作用。

1.4 降低操控難度

機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)，可大程度降低機(jī)械設(shè)備的操控難度，從而拓展其具體適用范圍。機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)直接簡(jiǎn)化了機(jī)械制造生產(chǎn)工作流程，并且不少機(jī)械操作在多種技術(shù)的加持下向控制集成化發(fā)展，那么技術(shù)人員在操作上也會(huì)更加便捷，操作難度的大大降低無(wú)疑直接拓展了機(jī)械制造設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)工作當(dāng)中的適用范圍。

2 機(jī)械制造業(yè)中機(jī)電一體化技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 機(jī)床控制方面

機(jī)床控制工作一直是機(jī)械制造工作的核心所在，故而其要求也更為嚴(yán)格，不僅要求機(jī)床工作速度快速，還應(yīng)當(dāng)具備較高的智能化水平以及抗干擾能力，只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械制造生產(chǎn)的高精度與高質(zhì)量要求。而在機(jī)床控制工作中適當(dāng)?shù)厝谌霗C(jī)電一體化技術(shù)，則能夠很好地借助計(jì)算機(jī)處理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制，同時(shí)于機(jī)床加工設(shè)備內(nèi)部相應(yīng)的配置DSP芯片，則可大程度提升機(jī)床控制水平與控制精度，此時(shí)機(jī)械制造產(chǎn)品質(zhì)量大幅度增高，無(wú)疑創(chuàng)造了更多的企業(yè)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)效益。

2.2柴油機(jī)自動(dòng)控制方面

對(duì)于機(jī)械功率機(jī)械制造行業(yè)向來(lái)要求嚴(yán)格，而柴油機(jī)作為機(jī)械動(dòng)力的關(guān)鍵所在，對(duì)超游記自動(dòng)控制加以管理優(yōu)化，則能夠直接起到提升機(jī)械制造生產(chǎn)效果的作用。在柴油機(jī)自動(dòng)控制方面積極的應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)降低柴油機(jī)廢氣排放量的目的，以此提升柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。并且在機(jī)電一體化系統(tǒng)下，中央控制程序還能夠結(jié)合柴油機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況以及相關(guān)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)需求對(duì)柴油機(jī)自身的運(yùn)作方式進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化與調(diào)整，此時(shí)配合自動(dòng)化工作系統(tǒng)，柴油機(jī)工作期間也能夠直接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)升溫、自動(dòng)調(diào)速、自行控制油門(mén)等功能。在此情況下，柴油機(jī)自動(dòng)控制得以有效實(shí)現(xiàn)，那么在具體的機(jī)械制造與工作生產(chǎn)過(guò)程中，柴油機(jī)能耗可持續(xù)降低，在同步實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排綠色生產(chǎn)目標(biāo)的同時(shí)也能夠收獲更高的經(jīng)濟(jì)效益與價(jià)值。

2.3 精度控制方面

機(jī)械制造生產(chǎn)精度直接與生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品本質(zhì)質(zhì)量掛鉤，因此在精度控制上，機(jī)械制造企業(yè)都務(wù)必要增強(qiáng)關(guān)注，盡可能地防止因生產(chǎn)精度控制不當(dāng)而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量降低的情況出現(xiàn)。在生產(chǎn)精度控制方面合理地應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)能夠起到重要的生產(chǎn)精度控制作用。以生產(chǎn)材料的配比控制為例，借助機(jī)電一體化技術(shù)在能夠直接對(duì)相關(guān)原材料進(jìn)行準(zhǔn)確地稱(chēng)量與配比，此時(shí)能夠直接規(guī)避掉傳統(tǒng)生產(chǎn)工作環(huán)節(jié)中因人為操作因素而造成的稱(chēng)量誤差風(fēng)險(xiǎn)。除此之外，機(jī)電一體化系統(tǒng)下，還能夠通過(guò)運(yùn)用電子自動(dòng)測(cè)量功能來(lái)縮短人工測(cè)量、配比的花費(fèi)時(shí)間，并且其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與科學(xué)性往往也更具保障，由此可見(jiàn)，在精度控制方面融入機(jī)電一體化技術(shù)，一來(lái)可提升產(chǎn)品生產(chǎn)自動(dòng)化水平，二來(lái)能夠切實(shí)提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量[3]。

2.4 機(jī)械能耗降低方面

在傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)制造過(guò)程中，由于具體設(shè)施設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率相對(duì)低下，能源浪費(fèi)現(xiàn)象相對(duì)嚴(yán)重。但是，在機(jī)械制造領(lǐng)域積極融入機(jī)電一體化技術(shù)之后，各類(lèi)電子節(jié)能設(shè)備也紛紛被加入實(shí)際制造流程中，此時(shí)，則能夠大程度地提升能源在制造生產(chǎn)工作中的使用效率，對(duì)于節(jié)省能源使用量大有裨益。例如，通常情況下，液壓機(jī)（見(jiàn)圖1）對(duì)于燃料的使用率為30%左右，但是應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)為其安裝好新型的節(jié)能控制設(shè)備之后，液壓挖掘機(jī)的燃料使用率能夠在原來(lái)的基礎(chǔ)上再提升15%，顯而易見(jiàn)，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)能源節(jié)約的應(yīng)用無(wú)比重要。除了節(jié)省能源資源之外，機(jī)電一體化技術(shù)還能夠?yàn)闄C(jī)械制造設(shè)備的生產(chǎn)應(yīng)用創(chuàng)造更好的安全性與環(huán)保性能，例如，技術(shù)人員通過(guò)加大機(jī)械設(shè)備各板塊之間的運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，則可以在降低機(jī)械磨損的同時(shí)進(jìn)一步提升機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)效率與產(chǎn)品效益。

3 機(jī)械制造業(yè)機(jī)電一體化未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)析

3.1 綠色化

工業(yè)化發(fā)展無(wú)疑充實(shí)了人們的物質(zhì)生活，但是凡事皆有兩面性，工業(yè)生產(chǎn)也直接造成了資源減少、環(huán)境破壞等諸多問(wèn)題的出現(xiàn)。近年來(lái)，隨著公眾環(huán)保意識(shí)的逐漸提升，在機(jī)械制造行業(yè)也逐漸興起了“綠色產(chǎn)品”的概念，在此情況下，機(jī)電一體化綠色化也成為機(jī)械制造行業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的未來(lái)發(fā)展重要趨勢(shì)。綠色化主要是指機(jī)械制造行業(yè)所生產(chǎn)出來(lái)的機(jī)電一體化產(chǎn)品具有一定的環(huán)保特征，無(wú)論是在使用過(guò)程中還是報(bào)廢后都不會(huì)造成污染，如此一來(lái)，機(jī)械生產(chǎn)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境所造成的破壞也會(huì)顯著降低?？偠灾S著社會(huì)形態(tài)的持續(xù)發(fā)展進(jìn)步，在機(jī)械制造領(lǐng)域務(wù)必要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，探索機(jī)電一體化技術(shù)的綠色化發(fā)展，以此在提升能源利用率的同時(shí)生產(chǎn)處具有可持續(xù)發(fā)展特性的綠色產(chǎn)品[4]。

3.2 智能化

智能化技術(shù)是當(dāng)前信息數(shù)據(jù)時(shí)代下生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展必然趨勢(shì)，特別是在機(jī)械制造生產(chǎn)領(lǐng)域，自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用也有效推動(dòng)了人工智能技術(shù)的發(fā)展及提升。通俗而言，機(jī)械制造生產(chǎn)中運(yùn)用智能化技術(shù)事實(shí)上就是借助信息技術(shù)手段來(lái)模擬人腦來(lái)對(duì)制造生產(chǎn)當(dāng)中所遇到的問(wèn)題進(jìn)行一些列推理、求解、認(rèn)知等活動(dòng)，而這些活動(dòng)也直接涉及到了表示、利用以及獲取知識(shí)這三個(gè)技術(shù)層面，那么在應(yīng)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)工作環(huán)節(jié)時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)也能夠體現(xiàn)出更為重要的價(jià)值。由于智能化不僅涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、心理學(xué)等不同學(xué)科，在投入具體運(yùn)用時(shí)還能夠借助智能化系統(tǒng)開(kāi)展邏輯思維與自主決策等工作，那么機(jī)械制造行業(yè)機(jī)電一體化的智能化發(fā)展則能夠大程度地解放勞動(dòng)力（例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對(duì)話(huà)功能，可直接省略掉復(fù)雜繁瑣的人為操作步驟），并且在人工智能系統(tǒng)模擬人類(lèi)行為開(kāi)展智能活動(dòng)的同時(shí)，所作出的判斷與決策往往也會(huì)具有更高的科學(xué)性，為機(jī)械制造行業(yè)的整體發(fā)展提供了巨大助力。

3.3 微型化

機(jī)電一體化技術(shù)的微型化發(fā)展時(shí)滿(mǎn)足精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然前提，同時(shí)更是提升機(jī)械制造行業(yè)生產(chǎn)效率的重要途徑。早在上世界80年代，微型化就已經(jīng)收到了機(jī)械制造行業(yè)人士的極大重視。何為微型化產(chǎn)品，其界定概念主要是指幾何尺寸在一立方厘米以?xún)?nèi)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，為了實(shí)現(xiàn)這一機(jī)械制造目的，那么在技術(shù)上微機(jī)電系統(tǒng)（Miero Eleetronic MechanicalS ystems，簡(jiǎn)稱(chēng)MEMS）就必須要充分吸納軟件技術(shù)、微機(jī)機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的精華所在，機(jī)電一體化制造的目的并非一味地縮小機(jī)械產(chǎn)品本身的尺寸，而是要力圖打造產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的微型化特征[5]。而為了實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的微型化發(fā)展，從當(dāng)前視角而言，業(yè)內(nèi)人員務(wù)必要同步重視加工方法、機(jī)械制造設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)方式等制造相關(guān)的領(lǐng)域發(fā)展。從另一角度上看，機(jī)電一體微型化產(chǎn)品具有體積小、靈活性高且能耗低等特點(diǎn)，在一些特殊領(lǐng)域，例如醫(yī)療、軍事、生物研究等需要精細(xì)操作的領(lǐng)域則有可能更加需要這類(lèi)產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，換言之，機(jī)電一體化技術(shù)的微型化發(fā)展必然會(huì)在康空航天、生物醫(yī)學(xué)以及信息技術(shù)等領(lǐng)域得到更大的應(yīng)用，前景廣闊。

3.4 模塊化

就當(dāng)前而言，市面上機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類(lèi)以及生產(chǎn)廠(chǎng)家都數(shù)不勝數(shù)，因此研制并開(kāi)發(fā)具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊一直是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。但若推進(jìn)機(jī)電一體化的模塊化發(fā)展，這項(xiàng)復(fù)雜的問(wèn)題就會(huì)迎刃而解，例如研制具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的電機(jī)—體控制單元，那么在進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，只需要利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元就能夠迅速地開(kāi)發(fā)出新的機(jī)械產(chǎn)品，如此一來(lái)，機(jī)械制造產(chǎn)品的通用化水平與可擴(kuò)展性特征得以有效增強(qiáng)，機(jī)械產(chǎn)品自身生產(chǎn)成本、維修成本以及應(yīng)用研發(fā)成本都能夠得到大幅度降低。除此之外，伴隨MEMS技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，機(jī)電一體化機(jī)械制造中微處理器的結(jié)構(gòu)與性能也能夠不斷完善優(yōu)化，而依托這些模塊單元，也會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)機(jī)電一體化生產(chǎn)、設(shè)計(jì)工作的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，可以充分地發(fā)揮出機(jī)械技術(shù)、電子控制技術(shù)、信息技術(shù)等各種先進(jìn)技術(shù)的特點(diǎn)與功能，促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的提升。從應(yīng)用價(jià)值上看，在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)幫助調(diào)試、故障報(bào)警、提升機(jī)械性能以及降低操控難度等不同方面的功能與作用，此時(shí)機(jī)械制造設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量得到了大程度保障。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展進(jìn)步，在機(jī)床控制、柴油機(jī)自動(dòng)控制、精度控制、全自動(dòng)包裝、監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)械能耗降低等不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)或生產(chǎn)方面機(jī)電一體化技術(shù)都能夠科學(xué)合理地與之滲透結(jié)合，進(jìn)一步擴(kuò)大工程機(jī)械在整體行業(yè)中的影響。除此之外，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用也還存在較大發(fā)展空間，相關(guān)行業(yè)人員則應(yīng)當(dāng)明確該技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向，從綠色化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、模塊化等加以不斷探索創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

[1] 戴忠順.機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（1）：174.

[2] 吳馨芳，賴(lài)劼修.機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用分析[J].數(shù)碼設(shè)計(jì)（上），2020，9（8）：79.

[3] 陳志恒.機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，2020，11（18）：72-73.

[4] 侯效華.機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（12）：200-202.

[5] 周家海.機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新通信，2018，20（17）：128.

收稿日期：2021-08-02

作者簡(jiǎn)介：邴洋海（1979—），男，遼寧沈陽(yáng)人，本科，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。