機械設計制造中機電一體化的應用研究

商臣

摘要：機電一體化是大規模集成電路和微型計算機為代表的微電子技術，是一種新型技術，在我國經濟生產中發揮了重要作用。尤其是在工業生產領域，對機械設備的利用越來越廣泛。為了提高工業生產效率，必須加強對機械的創新研究。機電一體化技術是現代工業發展過程中的重要技術，對于我國實現工業化發展具有重要作用。

關鍵詞：機械設計;制造生產;機電一體化

引言

機電一體化技術是一種新型的電子操控技術，它可將機械、微電子、自動控制等技術進行軟件編程處理，統一整合這些技術，應用到大規模集成電路上，通過計算機對機械操作進行輔助操作，使得機械設計方案與控制得到全方面的優化，提高了運行效率，降低管理成本。

1.機電一體化技術解析

機電一體化將機械設計中的各個部件進行鏈接、融合并集成，使機械設備中感應單元、驅動方式、以及如何執行進行一些列控制優化以及集成，從而實現整體機械整體設計質量的提升。機電一體化技術最與眾不同的地方，是可將機械設備中的執行驅動方式和感應單元等組織結構運作效率進行提升，實際上就是將機械設計的方式進行優化，通過自動化系統讓機械設計中的每個部件得以融合集成，繼而加快傳統技術產品升級的速度。

2.機電一體化技術組成種類

2.1集成制造技術

此項技術主要是通過計算機的輔助整合生產部門設計部門的機械設計，通過模擬，讓整個設計過程的測試工作順利完成。提升測試結果的精確性，減小誤差，讓每個部門的生產步驟可以提前得到模擬實現。機械設計中原材料和生產管理的統一整合，是將整個生產過程進行信息和自動化處理，這是一種機械和信息兩種技術的完美結合，通過集成技術的輔助，讓資源得到共享處理，并將技術設計的統一和整體性得到兼顧。

2.2總線技術

總線技術是控制施工現場的重要手段，不同儀器設備及操作儀表通過總線技術的統一操控，讓生產現場中的儀器得到自動化控制。如今，傳統的信號控制管理技術與現代化的生產模式已經無法適配，總線技術則完美替代了傳統的信號控制，促使機械設備的各項信息可以進行雙向傳輸，最大限度的提升了傳輸效率。傳輸中的信號消損幅度降到最小后，這種精確性的現場控制也讓生產技術效率得到了水平上的保障。

2.3交流傳動技術

實際操作中交流傳動技術的承載和信息處理能力相比較其他技術來說擁有較強的適應性，同時在信號傳輸能力上也變得更為優質。讓信號在傳輸過程中受到的干擾程度降到最低，保證信號傳輸過程的穩定，也讓機械設計中的信息交流質量更高，促使產品設計獲得優化。微電子以及電子技術的使用，讓機械設備的穩定性變得更強，保障設計工作的質量達到機械生產要求。

3.機電一體化在機械設計中的應用

3.1機電一體化在數控設計中的應用

數控機床技術獲得機電一體化技術的輔助后，讓機械制造生產過程得以優化。同時將數控技術中的繁雜步驟進行簡化處理，并實現智能化整合，促進整體式設計質量水平的提升。例如：機械產品在實際生產過程中采用自動換刀技術后，可讓機床的使用效率提升到更高的水平，CAD技術也因數控設計技術的優化變得更加實用。數控系統設計開發的初始階段，體系構建較為簡單，無法滿足現階段機械技術的實際要求。數控設計獲得機電一體化技術的輔助后，計算機系統可將數控技術進行更為精確的操控，并且可以從根本上實現CAD/CAM技術的整合優化。

3.2機電一體化在動力設計中的應用

動力設計在機械設備的運行過程中屬于基礎支撐，生態可持續發展戰略的提出，節能環保逐漸成為各個產業生產發展過程中的核心內容，對于機械生產來說也不例外。除了保證企業經濟效益以外，還要確保資源可以得到充分的利用。機電一體化技術在動力設計中的應用，則將這個問題進行了良好解決。傳統的機械設計動力一般會使用液壓機，這種設備在實際運作中需要消耗大量的能源，如果想要從源頭上節約能源，那么就必須對動力的運作進行精確控制，機電一體化技術中的電子調速器可以讓機械的動力壓力等實現精確調節，依據設備運行的實際狀況對設備轉速進行運作誤差的降低。

3.3機電一體化在傳感器設計中的應用

傳感器在機械設計中屬于信息傳輸中主要的構成元件，在機械設計中非常重要。不同的機械設計應用的傳感器型號也存在一定的差異性，主要表現在數據傳輸速度和質量要求上。傳統的傳感器裝置因為技術水平較低，在機械設備的檢測過程中無法滿足數據反饋和傳輸上的技術要求，這也就直接造成了機械運行過程中的狀態無法達到穩定的效果，甚至會產生較大的判斷誤差。獲得機電一體化技術的輔助后，計算機技術可以讓傳感器設計得到全面優化，從整體上提升數據分析質量。這里值得一提的是，計算機技術可在實際操作過程中對數據進行實時監控，促使這些數據可以直接輸入到軟件公式中，為機械設計水平的提高提供應有的保障。顯然機械設計各個部件的精度提升，為提高設備運作水平以及增加使用壽命創造有利條件。

3.4應用于機器人領域

機器人在我國的工業領域應用非常普遍，特別是在汽車制造業、電子電氣行業以及鑄造行業發揮了重要的作用，它的廣泛應用極大地提高了生產效率，減少了經濟成本。由于大部分行業需要更加精密的產品，所以對工業機器人的設計精度要求較高，在工業機器人每一個制造過程中都對其精度有較高的要求，如今應用機電一體化技術，采用伺服電機并安裝編碼器對電機的旋轉角度進行檢測，將編碼器里的反饋數據發送至伺服驅動器，校對并使旋轉角度正確，保證了其運動精度。此外，機器人控制也是機器人制造業的一項關鍵能力，為提高機器人的性能，降低機器人的成本，仍然需要進行大量的研究并引入新的功能。當今備受關注的機器人發展領域有多機器人控制、安全控制、3D視覺、遠程機器人監控、無線通信等。

4.機電一體化的發展趨勢

4.1小型化，微型化發展

微型化是現代工業產品的一大趨勢，各種各樣的信息電子設備的體積都在不斷縮減，由于納米技術、微米技術的迅速發展，使得應用機電一體化技術的產品向著小型化、微型化發展成為可能。比如應用了感應式、光電式、磁敏式、電容式以及超聲波式等各種微型傳感器的工業機器人可在生產線或在搬運系統中實現快節奏的工作，并且其緊湊型的結構在密實的機房內能留出更大的操作余地。通過微型結構和強大性能，工業機器人具有卓越的設計自由度，可以實現廣泛應用，這也就意味著其有更大的靈活性。

4.2智能化發展

隨著技術的發展和應用，特別是物聯網、云計算等智能技術的突破式發展，推動了機電一體技術的智能化，比如德國的“工業4.0”、中國的“智能工廠1.0”概念，意思都是在利用新興技術來推動工業的智能化發展。我國制造業正在從勞動密集型轉變為知識密集型，技術密集型，通過制造技術的智能升級，利用大數據分析、人工智能、傳感器等技術配合完成作業，讓工人和機器進行配合作業，實現更高效率的生產。

結語

機電一體化技術的應用讓機械技術與電子技術得到有機融合，這是機械生產技術開發中的壯舉。這項綜合性的高新技術將會在技術升級與革新中獲得更為廣泛的應用，并促進機械生產效率的不斷提升，繼而為我國的經濟建設做出應有的貢獻。

參考文獻：

[1]張佳獎，李志國，李凱.機電一體化系統在機械工程中的應用[J].中國戰略新興產業，2018（28）：108.

[2]溫玉春.試論機電一體化的創新及發展方向[J].山東工業技術，2017（05）：127.