機(jī)械設(shè)計(jì)制造中機(jī)電一體化的應(yīng)用研究

宋斌 喬喬

摘要：作為制造業(yè)的基礎(chǔ)，機(jī)械設(shè)備是必不可少的，高效率、高質(zhì)量的機(jī)械設(shè)備更是保證制造業(yè)不斷向前發(fā)展的利器。為提升機(jī)械設(shè)備的工作效率和質(zhì)量，機(jī)電一體化技術(shù)不斷應(yīng)用于機(jī)械工程，提升機(jī)械設(shè)備平臺(tái)的工作質(zhì)量。文章以機(jī)械設(shè)計(jì)為主要論題，就機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行研究，從機(jī)械設(shè)計(jì)的概念、機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)和二者結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況等方面展開討論。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);機(jī)電一體化;應(yīng)用

一、機(jī)械設(shè)計(jì)概述

（一）機(jī)械設(shè)計(jì)概念

機(jī)械設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同的使用要求，利用機(jī)械原理理論、材料力學(xué)特性、物理能量定理等理論工具，設(shè)計(jì)出滿足實(shí)際使用需求的零件，從而組裝成為機(jī)械設(shè)備的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)零件的尺寸、材料、結(jié)構(gòu)和振動(dòng)等特性充分考量，保證零件實(shí)際應(yīng)用效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分，作為機(jī)械工程的核心，其質(zhì)量決定機(jī)械工程實(shí)施過(guò)程中的工作量，也直接影響機(jī)械工程完成后的使用效果。

（二）機(jī)械設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，不僅要考慮到設(shè)計(jì)方案滿足使用需求，還要保證其生產(chǎn)效率和使用效率，最大限度的制造出品質(zhì)高的機(jī)械零件。

1.低能耗

除保證設(shè)計(jì)技術(shù)質(zhì)量外，還要考慮到設(shè)計(jì)社會(huì)效益。尤其在能源消耗不斷增加的今天，機(jī)械設(shè)計(jì)方案必須保證低能耗、低排放。初步設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)后，在保證其各項(xiàng)力學(xué)性能、材料性能等指標(biāo)不發(fā)生改變的情況下，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，減少原材料消耗和能源消耗，加大廢物利用率。這需要設(shè)計(jì)人員熟悉生產(chǎn)流程，設(shè)計(jì)出符合機(jī)械工程實(shí)際情況的設(shè)計(jì)方案。

2.低成本

低成本不代表低質(zhì)量，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)考慮到設(shè)計(jì)方案的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。機(jī)械設(shè)備從生產(chǎn)到銷售本質(zhì)上是一種經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，怎樣能控制生產(chǎn)成本，如何能夠設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)性很好的設(shè)計(jì)方案才是機(jī)械設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)注意的另一重要問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員可以從材料、流程和工藝等方面考慮，減少使用性價(jià)比較高的材料、優(yōu)化生產(chǎn)和工藝流程、提升工藝質(zhì)量，以最小的成本完成制造任務(wù)。

3.便于管控

設(shè)計(jì)方案還應(yīng)當(dāng)考慮到生產(chǎn)管控的便利性，無(wú)論是設(shè)計(jì)任務(wù)還是生產(chǎn)任務(wù)，都需要高效的管理制度作為保障。設(shè)計(jì)方案若違背生產(chǎn)制度或與生產(chǎn)制度不吻合，會(huì)造成制造過(guò)程中不必要的浪費(fèi)，也會(huì)影響到零件的實(shí)際制造質(zhì)量和制造效率。因此，設(shè)計(jì)方案符合實(shí)際生產(chǎn)情況是非常必要的，合理的設(shè)計(jì)方案可以使機(jī)械制造任務(wù)高效保質(zhì)的完成。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)制造

為了使機(jī)械設(shè)備滿足使用的各種要求，確保機(jī)械產(chǎn)品能夠在更為廣泛的環(huán)境中正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)降低生產(chǎn)費(fèi)用、提高整體效能，需要對(duì)機(jī)械進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程包含很多個(gè)步驟、包含很多個(gè)方面，包含多個(gè)設(shè)計(jì)專業(yè)。在當(dāng)代社會(huì)，任何工作都需要考慮成本，機(jī)械設(shè)計(jì)作為控制機(jī)械成本的重要節(jié)點(diǎn)，需要在滿足使用需求的前提下進(jìn)行。機(jī)械設(shè)計(jì)中的每一個(gè)組成零件和部件，都要受到空間、材料和造型的諸多限制，既需要分體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，更需要整體整合和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。首先，機(jī)械設(shè)計(jì)需要進(jìn)行整體和分體的機(jī)械受力、經(jīng)濟(jì)、使用性能方面的核算和方案對(duì)比集成，為機(jī)械制造提供依據(jù)和要求。其次，需要在既有條件下，均衡各方面的需求，做到可以實(shí)現(xiàn)制造、滿足使用需求，還要做到經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)能等要求。最后，機(jī)械設(shè)計(jì)不僅僅是滿足使用需求，還需要控制成本，要用最少的資源實(shí)現(xiàn)最大的效用。設(shè)計(jì)指標(biāo)之間相互束縛和矛盾，需要根據(jù)國(guó)家的法律要求，行業(yè)的規(guī)范要求，用戶的特殊要求進(jìn)行平衡，達(dá)到兼顧。設(shè)計(jì)者單憑經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)還不能滿足現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的要求，需要借助設(shè)計(jì)硬件和軟件來(lái)進(jìn)行大量的計(jì)算和多方案優(yōu)化。當(dāng)代機(jī)械制造包括農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、泵、壓縮機(jī)、汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等多個(gè)方面，離不機(jī)床、機(jī)器人等機(jī)電一體化設(shè)備的應(yīng)用。

三、一體化技術(shù)促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展

機(jī)電一體化技術(shù)在當(dāng)代機(jī)械制造過(guò)程中已經(jīng)成為不可或缺的重要組成部分。機(jī)電一體化技術(shù)耦合微處理器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提高了傳統(tǒng)傳感器設(shè)備的準(zhǔn)確性、靈敏度和智能化水平，猶如給機(jī)械制造設(shè)備配備了大腦和眼睛，極大程度上解放了人力、節(jié)約了物力和時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。該技術(shù)加上電動(dòng)機(jī)和液壓器等動(dòng)力裝置，可以自我實(shí)現(xiàn)機(jī)械操作，極大地解放了人類的勞動(dòng)，提高了穩(wěn)定性和連續(xù)性，為機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量提供了保障。機(jī)電一體化技術(shù)涉及幾乎個(gè)個(gè)行業(yè)、種類繁多，為我們提供著各種產(chǎn)品和服務(wù)，改變著我們的世界。該技術(shù)不單單是機(jī)械設(shè)計(jì)模型建立、受力分析建模、多維動(dòng)態(tài)演示，還包括智能機(jī)器人、高精度自動(dòng)化機(jī)床，極大提高了設(shè)計(jì)效率和制造精度。在現(xiàn)有框架下，并非選擇最好的設(shè)備就一定能夠達(dá)到最好的整體效果。在一定的資金預(yù)算下，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體功能滿足需要，要兼顧經(jīng)濟(jì)適用和維修方便。機(jī)電一體化技術(shù)融入并支撐了機(jī)械設(shè)計(jì)制造全過(guò)程，其不單單是一種工具性的參與，其本身也是一種機(jī)械設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品，是一種整合了先進(jìn)電子技術(shù)設(shè)備的一體化機(jī)械產(chǎn)品。

四、結(jié)語(yǔ)

機(jī)械化的發(fā)展為社會(huì)大生產(chǎn)提供了可能，機(jī)械的智能化、一體化發(fā)展伴隨著社會(huì)的發(fā)展而不斷進(jìn)步。當(dāng)代社會(huì)的發(fā)展離不開各種機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造和廣泛推廣使用，而機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程離不開機(jī)電一體化設(shè)備。機(jī)械的發(fā)展過(guò)程中，從機(jī)械的設(shè)計(jì)制造開始，包括安裝調(diào)試到最終機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)維修，都離不開機(jī)電一體化設(shè)備的參與和助力。只有不斷提高技術(shù)創(chuàng)新、不斷加快技術(shù)融合，不斷加快一體化機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用，才能提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平。

作者簡(jiǎn)介： 宋斌，華晨寶馬汽車有限公司;

喬喬，沈陽(yáng)眾和檢測(cè)有限公司。