機械設計制造中機電一體化的應用研究

何利鋒 李濤

摘 要：在現階段我國正處于國民建設的關鍵時期，機械制造行業作為國家建設中極為關鍵的一部分，也得到了極大的發展和進步。機電一體化是對機械技術、微電子技術、傳感器技術等多項技術的融合，能夠有效促進機械設計制造水平的提高，所以在當下的機械設計制造中正在積極應用機電一體化技術來促進機械設計制造質量的提高，以期為各行各業發展提供更加先進的機械設備。基于此文章就對當下機械設計制造中機電一體化的應用進行了探究分析，以供借鑒。

關鍵詞：機械設計制造；機電一體化；應用

1機械設計制造中機電一體化的應用優勢

1.1安全性能高

通過應用機電一體化技術能夠使機械設備的性能更加強大，功能更加齊全，不僅可以滿足生產加工需要，同時還具備自動報警、監視、保護等功能。如果這些設備帶運行中發生異常，其內在控制系統就會自動發出警報并進行保護，以將設備異常所產生的影響降至最低，切實保證設備的使用安全。

1.2較高的生產能力

機電一體化對于機械設備的精確管控有著非常重要的作用，通過預設相應的控制程序就可以實現對設備的一體化操控，減少設備生產中的人力成本，降低了因人為操作誤差而造成的設備風險，提高機械加工生產的效率，為企業創造更多的經濟效益。

1.3較高的使用性能

機電一體化指的是將機械技術、微電子技術、傳感器技術、信息技術等相關技術進行融合所形成的一種綜合性技術，將其應用到機械設計中可以提高控制系統的效率和靈敏度，簡化操作流程，并且還可以根據具體制造需要、功率調整等合理選擇更加符合機械制造的技術或者措施，提高機械設備的使用性能。

1.4適用范圍大

機電一體化系可以為機械設計制造的創新提供技術支持，還可以具備強大的設計和管理功能，為設計分析提供有效的幫助，充分提高設計的效率和質量。此外，對于設計中存在的問題和缺陷也可以利用機電一體化技術來進行分析研究，及時對設計進行完善和優化。所以機電一體化的應用范圍非常廣泛。

1.5維護方便

通過維護保養可以使機械設備的使用周期得到延長，降低設機械設備在運行中的故障率，提高機械設備的利用價值。在以往的機械設備維護中，就是由人工來進行問題的檢測和維護，所以不可免會存在一些遺漏或者缺陷，但是在當下即便一體化可以實現對機械設備的全面檢測，及時找出機械設備中所存在的問題，降低了維護工作的工作量和工作難度，提高了維護工作的效率和質量。

2機械設計制造中機電一體化的應用

2.1數控機床

數控技術最早出現在上個世紀中期，經過長期的發展和完善，當下數控技術的精確度和功能都得到了充分發展。數控機床的功能非常強大，它所具備的開放性、硬件系統和功能模塊能夠為用戶提供多樣化的服務。數控系統具備動態加工功能，利用線診斷和模糊控制等為機械加工提供編程功能。在可操控編程技術的幫助下，可以實現主軸箱動作的智能化，當執行命令下達后，就可以機械化的進行換刀、旋轉等操作。使產業實現了在機床操控技術方面的信息化、科學化和有序化。存儲器的容量非常大，并且還采用了模塊化軟件設計，進而促進數控系統功能的進一步拓展。在數控機床工作時，不僅可以同時完成多項不同任務，還可以具備自動檢測功能，及時對破損刀具等設備異常作出報警。

2.2工業機器人

第一代工業機器人由于技術方面的限制，所以其功能和適用性都相對較差，并不能夠應用到具體工業生產上。而第二代工業機器人在傳感技術和計算機技術的幫助下，實現了對第一代工業機器人的升級，其可以通過計算機和傳感器來完成對相關指令的分析、處理和執行，實用性得到了大大增強。而在現階段計算機技術和傳感技術又得到了新的發展和進步，這就使機器人的邏輯思維能力、判斷能力得到了進一步增強，實用性和適用性都得到了有效保證，該類機器人就是第三代工業機器人。并且該技術在多個領域得到了有效應用，比如航天、工程建設、軍工等方面，為人們提供了創新途徑，實現了對各個產業的升級、創新和優化。

3機電一體化技術在機械設計制造過程中的具體體現

3.1機電一體化技術在動力部分中的應用

在機械設備的動力部分融入機電一體化技術，能夠提高設備的運轉效率，減少設備在運行中的能耗。在以往機械設備使用過程中，消耗大量的電能，且生產效率也無法得到保證，生產成本相對較高，嚴重影響了企業的經濟效益。但是通過對機電一體化技術的應用就可以降低能耗，縮減成本，使機械設備在同等電量條件下產生更多的經濟效益。比如，在現階段的工業生產中，液壓機屬于一種必不可少的設備，但是該設備會消耗大量的能量，而且生產效率也較低，能源利用率最高不超過35%。但是通過機電一體化技術對其進行改造，添加了電子調速器這樣壓機在工作時就可以結合具體工作需求來自動調節轉速壓力等相關工作參數，就實現對電能的節約。

3.2在傳感器中的應用

電一體化系統中傳感器的作用是非常重要的，它需要負責把各相關信號傳輸到對應的元件之中，這樣元件才能夠根據指令來做出相應操作。傳感器的數據傳輸效率和穩定性都非常強，能夠有效降低傳輸過程中的錯誤率。在具體的傳感器應用過程中，傳感器需要與集成通訊系統、執行系統等進行協作，形成一整套的控制流程。比如，再利用機械設備進行切削時，就可以利用傳感器來自動控制切削厚度或者切削長度。傳感器還可以對機械設備的運行狀態進行檢測，比如檢測設備的驅動系統、設備溫度等等。例如，對于某項主電機功率為12KW的機械設備，然后就可以利用傳感器下達相關執行指令，其在工作時所產生的數據經過傳感器進行檢測，得到其主傳動系數總功率、進給系統功率系數分別為0.85和0.98，進而就可以得到其切削功率12KWx0.85x0.98。除此以外，數控機床或者設備在加工過程中的精度和準確度也可以利用傳感器來進行監測控制，以確保其滿足具體的加工生產需要。

3.3在監控系統中的應用

在具體的機械設備運行生產過程中，設備必不可免會出現故障、異常、材料不足等情況。如果出現此類情況，必須及時采取處理措施，避免產生安全事故或者對設備造成損傷。為了提高設備對于故障異常的反應速度，需要對設備的監控系統進行進一步優化和完善，這樣才可以及時發現故障和處理故障。通過應用機電一體化技術可以是機械設備具備自動報警和故障診斷的功能。這樣就可以對機械設備的各個系統在運行中的狀態進行全面的實時監控，這樣就可以在故障和異常出現時自動對其進行定位，并作出相應處理措施和發出警示信號，以便于工作人員及時對故障和異常進行進一步處理。監控系統之所以會在設備出現故障或者異常時發出警報，是因為設機械設備的相關運行參數都有著固定的范圍限制，并且其也會輸入到監控系統內部，如果設備出現異常情況，其運行參數就會發生改變，一旦超出其可控范圍，監控系統就可以迅速捕捉到異常參數并發出警報，以提醒操作人員及時對其進行處理。將機電一體化技術充分應用到機械設計制造之中，可以使機械設計制造更加完善高效，使機械設備操作效率得到了提高，延長了機械設備的使用壽命，提高了企業的經濟效益。

結束語

總而言之，隨著工業的不斷進步和發展，機電一體化與機械設計制造之間的關系會越來越密切。機電一體化能夠有效促進機械設備工作效率的提高，實現機械加工的智能化和現代化，為智能制造這一目標的實現奠定良好的基礎。

參考文獻：

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（作者單位：上海振華重工（股份）有限公司長興分公司）