機(jī)電技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的運(yùn)用分析

林堅(jiān)

（泰聲電力建設(shè)有限公司，浙江 溫州 325000）

現(xiàn)階段，機(jī)械設(shè)計(jì)制造與機(jī)電技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中占據(jù)著尤為重要的地位，機(jī)械設(shè)計(jì)制造包含許多內(nèi)容，機(jī)電技術(shù)在各個(gè)行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用，不管是機(jī)械設(shè)計(jì)還是機(jī)械制造，都需要加強(qiáng)對(duì)機(jī)電技術(shù)的合理應(yīng)用，以此推動(dòng)未來(lái)機(jī)電一體化的發(fā)展。

1 機(jī)電技術(shù)的內(nèi)涵

機(jī)電機(jī)器一般是由主體部位的發(fā)動(dòng)機(jī)、啟動(dòng)結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)以及傳向結(jié)構(gòu)等部分組成，要想提升電機(jī)工作效率，就應(yīng)優(yōu)化電機(jī)主體性能，盡可能地減輕電機(jī)的工作阻力，不斷提升電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)期間的工作效率與精確度。以往的電機(jī)主要是以鋼鐵材料為主，要想提升電機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，就要優(yōu)化其技術(shù)結(jié)構(gòu)，將以往的生產(chǎn)轉(zhuǎn)為對(duì)機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用，使非傳統(tǒng)的鋼鐵材料成為電機(jī)設(shè)備的主材料，比如，應(yīng)用復(fù)合材料后減輕設(shè)備主體重量，提高電機(jī)功率，降低不必要的損耗。未來(lái)機(jī)電技術(shù)將會(huì)朝著機(jī)電一體化的方向發(fā)展，并廣泛用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，它是電子控制、機(jī)械技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合產(chǎn)物，有著較強(qiáng)的功能性和綜合性特點(diǎn)，使機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用強(qiáng)化了和人們生產(chǎn)生活的聯(lián)系，不斷增強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的質(zhì)量，提升工業(yè)生產(chǎn)效率。

2 機(jī)電技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造實(shí)際上就是指從事于各類(lèi)化工機(jī)械、儀器、紡織機(jī)械、儀表等機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的工業(yè)部門(mén)，其作用在于提供先進(jìn)的技術(shù)裝備，推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的未來(lái)發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，機(jī)電技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用與設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性有著緊密的聯(lián)系，對(duì)各個(gè)部件的鏈接、集成以及融合實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量的提升。所以，機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)大致可以體現(xiàn)為以下幾方面：（1）機(jī)電技術(shù)的科技含量較高，提升速度快，且機(jī)電技術(shù)具有較強(qiáng)的包容性，能夠讓機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行期間逐漸吸收其他領(lǐng)域的技術(shù)。幫助企業(yè)將科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)為實(shí)際生產(chǎn)力。（2）機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，技術(shù)的應(yīng)用有著綜合化與多元化的特點(diǎn)，機(jī)電技術(shù)可以在各個(gè)行業(yè)與領(lǐng)域的生產(chǎn)中取得良好效果，且機(jī)電技術(shù)使用穩(wěn)定性強(qiáng)，能夠降低設(shè)備安全事故的發(fā)生幾率，保障操作人員的人身安全，且自動(dòng)化與高精度的操作流程能夠發(fā)揮生產(chǎn)作用。（3）機(jī)電技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中安全性較高，特別是在安裝與操作環(huán)節(jié)，可采用機(jī)械化的方式代替人工操作方式，減輕人員作業(yè)量，采用智能化與自動(dòng)化的生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的智能化操作。與此同時(shí)，機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用能夠盡快發(fā)現(xiàn)并調(diào)整設(shè)備使用問(wèn)題。（4）機(jī)電技術(shù)能夠被合理的用于各類(lèi)制造技術(shù)內(nèi)，且可對(duì)各項(xiàng)技術(shù)展開(kāi)針對(duì)性的優(yōu)化，發(fā)揮機(jī)電技術(shù)的集成優(yōu)勢(shì)，比如，應(yīng)用微型化技術(shù)提高設(shè)備操作性能，為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造作業(yè)的實(shí)施提供技術(shù)支持。

3 機(jī)電技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用分析

3.1 機(jī)電技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1.1 數(shù)控設(shè)計(jì)

數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展得到了機(jī)電技術(shù)的支持，使機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的過(guò)程不斷被優(yōu)化，且以往數(shù)控技術(shù)的復(fù)雜步驟被簡(jiǎn)化處理，經(jīng)過(guò)技術(shù)的智能化整合，提升設(shè)備整體設(shè)計(jì)水平。比如，機(jī)械產(chǎn)品在生產(chǎn)與設(shè)計(jì)期間應(yīng)用了自動(dòng)換刀技術(shù)，機(jī)床使用效率顯著提升，CAD技術(shù)也憑借著數(shù)控技術(shù)的優(yōu)化而更加實(shí)用。在數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最初階段，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，難以達(dá)到當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用需求，隨著數(shù)控技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)的相互融合，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)控技術(shù)展開(kāi)了更加精準(zhǔn)的操控，并實(shí)現(xiàn)了CAD與CAM技術(shù)的相互整合與優(yōu)化。

3.1.2 動(dòng)力設(shè)計(jì)

動(dòng)力設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行期間具有基礎(chǔ)支撐的作用，隨著生態(tài)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，綠色節(jié)能環(huán)保已成為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域同樣如此。在動(dòng)力設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，可以解決以往動(dòng)力設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)動(dòng)力通常會(huì)應(yīng)用液壓機(jī)，這類(lèi)設(shè)備在操作中消耗的能源較多，要想節(jié)約能源、降低能耗，就必須對(duì)動(dòng)力的應(yīng)用展開(kāi)精確控制，比如，使用電子調(diào)速器進(jìn)行機(jī)械動(dòng)力和壓力的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，按照設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況降低設(shè)備轉(zhuǎn)速的運(yùn)行誤差。

3.1.3 傳感器設(shè)計(jì)

傳感器在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)儆谛畔鬏數(shù)闹匾獦?gòu)成元件，一直以來(lái)，傳感器都在機(jī)械設(shè)計(jì)中發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。不同的機(jī)械設(shè)計(jì)，所用的傳感器型號(hào)也不同，具體差異體現(xiàn)于數(shù)據(jù)傳輸速度與質(zhì)量要求兩方面。以往的傳感器裝置技術(shù)含量較低，在設(shè)備檢測(cè)期間無(wú)法滿足數(shù)據(jù)傳輸與反饋的需求，導(dǎo)致機(jī)械運(yùn)行的穩(wěn)定性效果達(dá)不到預(yù)期效果，甚至?xí)斐膳袛嗾`差。應(yīng)用了機(jī)電技術(shù)后，特別是將機(jī)電一體化技術(shù)用于傳感器設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，計(jì)算機(jī)技術(shù)使傳感器的設(shè)計(jì)得到優(yōu)化，數(shù)據(jù)分析質(zhì)量顯著提升。計(jì)算機(jī)技術(shù)在操作期間能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行全方位的監(jiān)控，使數(shù)據(jù)被輸入軟件公式內(nèi)，為機(jī)械設(shè)計(jì)水平的提升提供保障。

3.2 機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

3.2.1 智能自動(dòng)化技術(shù)

智能自動(dòng)化已成為未來(lái)機(jī)械制造的主要發(fā)展趨勢(shì)，也是當(dāng)前機(jī)電自動(dòng)化在機(jī)械制造領(lǐng)域的主要技術(shù)形式，憑借著先進(jìn)的技術(shù)支撐，推進(jìn)計(jì)算機(jī)編程與人工智能在機(jī)械制造中的實(shí)現(xiàn)。科學(xué)技術(shù)與機(jī)械制造水平之間有著一定的關(guān)聯(lián)，智能技術(shù)提高了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用效率，通過(guò)對(duì)技術(shù)的規(guī)劃，使其在機(jī)械制造環(huán)節(jié)加大對(duì)人工智能的使用程度，從而保障產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。與此同時(shí)，智能自動(dòng)化技術(shù)可以對(duì)人類(lèi)的行為進(jìn)行效仿，使機(jī)械制造流程得到優(yōu)化，同時(shí)采用主動(dòng)判斷模式提高機(jī)械智能控制效率。智能自動(dòng)化技術(shù)的使用可以降低以往制造技術(shù)的操作誤差，提高工程機(jī)械生產(chǎn)水平，合理設(shè)置計(jì)算機(jī)程序，規(guī)范生產(chǎn)流程。

智能自動(dòng)化技術(shù)也被人們看作計(jì)算機(jī)技術(shù)的拓展與延伸，在機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)，智能自動(dòng)化技術(shù)有著較強(qiáng)的綜合性，且智能化中涵蓋了多項(xiàng)新型技術(shù)，可整合技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)建立完整化系統(tǒng)，憑借系統(tǒng)控制各版塊間的關(guān)聯(lián)，使機(jī)械制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)予以?xún)?yōu)化。采用機(jī)器人工作形式，使其代替人工完成相應(yīng)的工作，對(duì)于某一環(huán)節(jié)的問(wèn)題，機(jī)器人可以第一時(shí)間將錯(cuò)誤信號(hào)傳遞給系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析后反饋出相應(yīng)的解決方法。所以，機(jī)械制造應(yīng)用智能自動(dòng)化技術(shù)后可以起到模擬人類(lèi)行為的作用，比如，測(cè)試角速度的時(shí)候，采用霍爾元件，將感應(yīng)條安裝于回轉(zhuǎn)零件中，使其再經(jīng)過(guò)霍爾元件的時(shí)候，霍爾元件因此會(huì)形成一個(gè)脈沖，這樣的脈沖通常都是平穩(wěn)的。一旦回轉(zhuǎn)零件在運(yùn)行期間出現(xiàn)了缺陷問(wèn)題，霍爾元件的脈沖將會(huì)發(fā)生異常，該信號(hào)經(jīng)過(guò)智能化系統(tǒng)的操作處理后，將會(huì)自動(dòng)反饋并進(jìn)行補(bǔ)償控制，完成對(duì)設(shè)備的破損檢查。

3.2.2 柔性自動(dòng)化技術(shù)

柔性自動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)為柔性制造技術(shù)，以工藝設(shè)計(jì)為主和數(shù)控技術(shù)為核心，可實(shí)現(xiàn)多批量加工制造、裝配、檢測(cè)。實(shí)際上，柔性自動(dòng)化是目前機(jī)械制造領(lǐng)域的新型應(yīng)用手段，已通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，在機(jī)械制造環(huán)節(jié)得到了廣泛應(yīng)用。柔性自動(dòng)化技術(shù)以數(shù)控技術(shù)為核心，其中還包括其他生產(chǎn)技術(shù)，憑借著數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)改進(jìn)機(jī)械制造生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造的數(shù)字化發(fā)展，從而不斷提高機(jī)械制造水平。

適用于柔性自動(dòng)化生產(chǎn)的設(shè)備有很多，比如數(shù)控機(jī)床、傳輸與存儲(chǔ)裝置等，其技術(shù)中主要包括分布式數(shù)字控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、仿真技術(shù)等，同時(shí)在聯(lián)線技術(shù)的應(yīng)用下，按照具體工藝設(shè)計(jì)要求，將設(shè)備聯(lián)線后形成自動(dòng)化生產(chǎn)的整體。柔性制造系統(tǒng)內(nèi)涵蓋諸多系統(tǒng)，比如，信息系統(tǒng)被用于多批產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)，廣泛采集并分析市場(chǎng)需求，以結(jié)果為參考改進(jìn)生產(chǎn)方案，提高資源利用率，節(jié)約成本支出。柔性制造系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備科學(xué)調(diào)配，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自我檢查，強(qiáng)化自檢效果，預(yù)防故障問(wèn)題發(fā)生。

3.2.3 集成自動(dòng)化技術(shù)

工程機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)，集成自動(dòng)化技術(shù)已成為其中的主要推廣技術(shù)形式。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，集成自動(dòng)化技術(shù)的功能更齊全，且可操作性更強(qiáng)，能夠有效解決復(fù)雜的機(jī)械生產(chǎn)問(wèn)題。實(shí)際上，集成自動(dòng)化技術(shù)是應(yīng)用了自動(dòng)化軟件與系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造的集約型發(fā)展，這一過(guò)程中以計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用為核心，通過(guò)數(shù)控技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的融合，促進(jìn)機(jī)械制造的可持續(xù)發(fā)展。經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究得知，集成自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上提升了機(jī)械制造水平與機(jī)械生產(chǎn)能力，為強(qiáng)化質(zhì)量控制意識(shí)，優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用流程，有必要定期對(duì)系統(tǒng)軟件與設(shè)備展開(kāi)調(diào)試與維護(hù)工作。

機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用可以幫助機(jī)械設(shè)計(jì)與制造完成故障問(wèn)題的修復(fù)與監(jiān)測(cè)，將機(jī)電技術(shù)與其他技術(shù)相聯(lián)合，有效維護(hù)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。一旦設(shè)備在運(yùn)行期間發(fā)生了故障問(wèn)題，系統(tǒng)也能夠第一時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)分析，方便故障定位，顯示故障結(jié)果。比如，應(yīng)用智能專(zhuān)家系統(tǒng)精準(zhǔn)的掌握設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行情況，確保設(shè)備內(nèi)的所有零部件都可以維持在安全且高效的運(yùn)行狀態(tài)中，盡可能地提高設(shè)備使用壽命。集成技術(shù)聯(lián)合智能機(jī)器人，使機(jī)械設(shè)計(jì)與制造可以更好的應(yīng)對(duì)惡劣或復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境，融合傳感器技術(shù)、機(jī)器人控制學(xué)以及仿生學(xué)，模仿人類(lèi)思維模式，準(zhǔn)確識(shí)別與判斷系統(tǒng)運(yùn)行的全過(guò)程。

3.3 機(jī)電技術(shù)在機(jī)械智能制造中的應(yīng)用

3.3.1 數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)

與傳統(tǒng)機(jī)械加工方式相比，數(shù)控加工生產(chǎn)特點(diǎn)十分顯著，具體體現(xiàn)為以下幾方面：（1）能夠加工復(fù)雜型面的工件，數(shù)控機(jī)床內(nèi)加工的零件形狀與加工程序有關(guān)，即便是尤為復(fù)雜繁瑣的工件也能在數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用下快速加工。（2）加工精度較高，且質(zhì)量穩(wěn)定可靠。數(shù)控機(jī)床自身精度很高，一般的數(shù)控機(jī)床定位精度與重復(fù)定位精度分別為0.01mm和0.005mm，而數(shù)控機(jī)床的加工期間無(wú)須人為參與，可消除人為誤差帶來(lái)的精度影響，工件加工精度可以得到數(shù)控機(jī)床使用的保證。（3）生產(chǎn)率較高，能夠改善勞動(dòng)條件。數(shù)控加工能夠減少零件加工與輔助時(shí)間，這是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速高，合理選擇了切削用量后即可發(fā)揮刀具的使用性能，減少加工時(shí)間。與此同時(shí)，數(shù)控加工應(yīng)用了通用與組合夾具，加工前無(wú)需提前劃線，且加工期間可以自動(dòng)換刀，有效改善了勞動(dòng)條件。操作人員需要完成程序編寫(xiě)與輸入、零件裝卸、裝備刀具、檢驗(yàn)零件等工作，數(shù)控機(jī)床采用了封閉式加工方式，在達(dá)到清潔高效的同時(shí)，也能降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用，使機(jī)械加工制造發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，將數(shù)控技術(shù)用于制造領(lǐng)域，有利于推動(dòng)機(jī)電一體化的發(fā)展。數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用主要集中于信息處理與數(shù)據(jù)模擬等方面，通過(guò)數(shù)據(jù)的整合，完成數(shù)據(jù)處理、模擬以及分析，提高機(jī)械制造的生產(chǎn)作業(yè)精度。與此同時(shí)，將數(shù)控技術(shù)與計(jì)算機(jī)繪制、統(tǒng)計(jì)功能相融合，推動(dòng)數(shù)控生產(chǎn)效率的顯著提升，以更加直觀的形式展現(xiàn)數(shù)據(jù)與生產(chǎn)流程。

企業(yè)制造產(chǎn)品時(shí)以終端設(shè)計(jì)為前提，采用CPU操作模式與智能化控制方式，發(fā)揮機(jī)電一體化技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的實(shí)時(shí)診斷特點(diǎn)，完成機(jī)械制造生產(chǎn)加工過(guò)程的三維模擬，潛移默化地夯實(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.3.2 自動(dòng)生產(chǎn)控制

產(chǎn)品機(jī)械化生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)受到人為因素的影響，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量和精度降低，采用機(jī)電技術(shù)后可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的自動(dòng)生產(chǎn)控制，全方位地控制生產(chǎn)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的智能化，同時(shí)提高生產(chǎn)效率。一旦生產(chǎn)期間發(fā)生問(wèn)題，自動(dòng)生產(chǎn)控制可作出干預(yù)，保持正常生產(chǎn)狀態(tài)。目前自動(dòng)生產(chǎn)控制行業(yè)主要集中于飲料與香煙這類(lèi)重復(fù)性強(qiáng)、生產(chǎn)力大的產(chǎn)品生產(chǎn)，且這類(lèi)生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)要求很好，可通過(guò)生產(chǎn)控制技術(shù)的應(yīng)用，保障產(chǎn)品品質(zhì)，促進(jìn)產(chǎn)品大量生產(chǎn)。

3.3.3 傳感技術(shù)

傳感器可以將機(jī)械設(shè)計(jì)與制造生產(chǎn)期間的影響因素轉(zhuǎn)為信息數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的采集與分析，降低工作量，提高生產(chǎn)效率。這是機(jī)電技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，通常以智能制造作為切入點(diǎn)，在自動(dòng)化操作期間發(fā)揮傳感技術(shù)的作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)內(nèi)信息的識(shí)別與檢測(cè)，利用光傳感器對(duì)環(huán)境光度的變化情況進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)掌握影響因素。在機(jī)械制造與智能制造領(lǐng)域內(nèi)，傳感器還能夠檢測(cè)出物體位移和零件尺寸等信息，所以傳感技術(shù)目前被廣泛用于汽車(chē)與航空這類(lèi)高密度領(lǐng)域中。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著機(jī)電技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用給機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)帶來(lái)了翻天覆地的變化，使機(jī)械設(shè)計(jì)與制造朝著數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。通過(guò)智能自動(dòng)化技術(shù)、集成技術(shù)、數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)生產(chǎn)制造，優(yōu)化機(jī)械制造流程，提高制造水平。