機械設計制造中機電一體化的應用研究

李敏

摘 要：機電一體化是新興的技術，在中國經濟中發揮極其重要的作用。在生產企業中，它依托于機械設備的運行。為了提升工業化發展進程，相關工作人員有必要強化機械設計制造中機電一體化研究與創新應用。基于此，本文闡述了機電一體化的基礎技術，分析了機電一體化在機械設計制造中的實際應用。

關鍵詞：機械設計制造;機電一體化;實際應用

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

工業在國家經濟發展中占據重要地位，而機電一體化是應用于現代工廠的重要技術，融合了多種新興技術，例如：微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感技術、編程技術等，集成了大規模的電路與計算機系統功能，促進傳統工業的轉型與升級，其應用全面提升了整體機械設計與制造的效率、質量。

1 機電一體化技術的基礎技術

1.1 集成制造技術

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

1.2 現場總線技術

這項技術可以為控制室中的各類儀表、設備的信息傳播帶來支持，經常應用于制造自動化、過程自動化、樓宇自動化等領域的現場智能儀器實現良好的通訊網絡技術。以往的信號傳輸方式越來越不適應現代工業發展要求，而現場總線技術可以實現機械設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

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

2 機電一體化在機械設計和制造中的應用

2.1 數控技術

數控技術廣泛用于機械設備，例如：數控激光加工、數控齒輪、數控火焰切數控的機床等，均融合了多種工藝。上述設備的有效應用，為現代企業制造機械設備提供了支持，可自動地完成換刀、轉臺、主軸頭的旋轉等操作，讓工業生產的智能化程度越來越高，同時提升了生產效率。例如：德國西門子880系統控制軸的應用，推動了CAM、CAD技術朝向更加實用的方向發展，數控軸高達24軸。前期生產中，系統往往針對簡單的技術，隨著數控技術的應用頻率加大，為智能化生產提供了可能。數控技術能夠促進人工智能技術、實時系統的發展。

2.2 動力設計

機電一體化在機械設備動力設計中的有效應用，旨在節約能源，提高生產效率。以往的工業生產中，機械設備在運行過程中需要大量的能耗，生產的效率整體偏低，制約了企業的發展。一般情況下，在機械設備的設計、制造期間，一定要仔細地分析能耗問題。而機電一體化技術的應用，能夠有效地降低能源消耗，提升設備的動力水平。以液壓機為例，它是一種較為傳統的工業設備，需要較高的能耗，能量的利用率偏低。在以往的工程設備中，液壓機的生產率非常低，能量的利用率不超過1/3。而在機械設備制造領域，應用機電一體化技術后，在液壓挖掘機內裝有電子調速裝置，可讓相關的設備按照實際情況自動地調節壓力、轉速等工藝參數，從而降低設備的能源消耗。此外，大部分機械設備應用柴油，可在柴油機上安裝電子調速裝置，柴油機能夠適時調整工作方式，以達到提升效率的目的。

2.3 傳感器

在機電一體化技術中，傳感器是重要的信息傳輸裝置，可把各類系統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的工作。利用傳感器技術進行信息的傳輸，讓數據更安全、快捷地得到傳遞，增強了數據傳輸的準確性，極大地減小了數據傳輸的誤差。在此期間，傳感器系統不僅需要依托于集成化的通訊技術，還要實現與執行系統的融合，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，機電一體化的應用可提升傳感器檢測的敏感度。對于運行中的機械設備，檢測的時候一般要對軸承、驅動系統、溫度、回轉系統等加以檢測。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，從而對機械設備進行實時性地監控。

2.4 監控系統

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

3 結束語

總之，機電一體化技術在機械設計制造中的應用使機械技術和電子技術的優勢得到更好地融合。這種高新技術在工業技術創新中的有效應用，可以大幅度地提升機械設備的生產效率，為國家的經濟建設與發展提供更多的技術支持。

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