機電一體化技術在機械設計制造中的應用

甘 諦 孟 雷

中國原子能科學研究院 北京 102413

1 機電一體化的定義論述

1.1 機電一體化中各部件的聯系 機電融合一體化將工程機械設計過程中的各個主要部件能夠進行相互連接,融合并相互組成,使工程機械設備不僅能實時感應工作單元,驅動和工作方式等而還有如何對其執行進一步過程控制上的優化,以及利用集成電路,從而可以實現一個整體工程機械設計的技術質量同步提升。

1.2 電子感應器主體與運作 機電融合一體化機械技術其實是最與眾不同的一個地方,是我們可以將傳統機械設備當中的一些電子感應器的組織及其結構以及運作方式進行一種效率上的提升,其實就是將傳統機械設計的運作方式可以進行功能分解并加以優化,能夠快速的大大加快我們傳統的機械技術和新產品的研發生產應用速度。

1.3 國家機電一體化用途 在我們現代國家最早對機電設備一體化技術加以推廣應用的技術領域是作為工業電力設備生產,不斷的逐步提高電力生產技術水平。

2 如何推進機電一體化技術發展

機電設備一體化軟件技術主要內容包括相關軟件技術和相關硬件集成技術。硬件驅動技術單元是由自動機械設備、傳感器控制單元、信息處理控制單元和軟件驅動控制單元等部分組成。為切實推進機電工業一體化的加快發展,需要從以下幾個方面深入著手：

2.1 機械設備技術方面 機械設備技術必須從改善設備性能、減輕設備體積與重量、提高設備精度等方面考慮。非金屬復合材料等新型材料在機械設備組件中的大量應用,對機械設備小型化發展貢獻巨大。傳感器系統技術、驅動系統技術與智能控制系統技術的不斷進步,在改善設備響應速度、減少能耗、提高生產效率方面影響較大。

2.2 傳感器技術方面 傳感器技術發展水平是自動化機械設備控制系統最核心的影響因素。隨著傳感器技術的成熟及各類新型傳感器產品的研發,機械設備檢測精度越來越高,控制效果越來越精準。

2.3 信息處理技術方面 信息處理應用技術直接影響關系著機械設備信息傳感器處理系統實時輸出被測信號的信息種類、質量與信號真實性穩定程度,隨著設備信息處理應用技術的成熟,傳感器系統輸出的信號越來越復雜多樣化,傳感器系統的信號數據處理可靠性與信號穩定性也越來越高,機械設備信息控制處理系統的信號數據處理控制能力與信號響應速度不斷進步得到極大提高[1]。通訊接口技術可以看做為信息處理技術的一部分,隨著工業互聯網、物聯網等概念的興起,越來越多的應用現場要求傳感器系統必須具備標準化的數據通訊接口,方便設備控制系統的數據傳輸與采集。

2.4 軟件數據系統方面 軟件數據處理控制系統軟件是現代自動化工業機械設備的必要技術組成部分,為真正實現自動機械設備正常運行作業或者設備性能同步升級,軟件數據處理控制系統的產品更新與技術開發工作需要不斷跟上傳統硬件處理系統的不斷發展升級步伐,實現協調一致健康有序發展。目前,程序系統標準化、程序系統模塊化、軟件程序系統化鞏固化、軟件程序系統工程化已逐漸成為眾多軟件技術產品開發者和企業開展深度技術開發的戰略目標。

3 數控技術的特點化

3.1 精確快速高效 對于工業機械制造而言,由于過程涉及所用到的基礎知識以及操作細節種類較多,精確、快速和高效已經是一直以來機械制造商和工作人員期望所能達到的重要目標。而且在數控技術中由于融合了高科技數控芯片以及強大的中央處理器,可以有效率的保證數控機械制造過程中的所有性能要求都可以能夠及時得到充分滿足,并且通過輔助可以改善數控機床自身的機械動態工作特性和機床靜態運動特性,使數控機床自身的機械制造工作效率以及操作精準度進一步的得到提升。

3.2 彈性化 彈性化對其產生的實際影響主要可以體現在兩個主要方面,其一。針對數控系統的各種彈性化系統設計進行處理,通過設計相應結合用戶實際需要,設定各種具有自身不同特點的系統功能性,同時其設計涉及的功能范圍較廣,可以有效保證其系統操控的整體性；其二,群控控制系統的設計彈性化,在同一套的群控控制系統當中的它可以根據應急不同的企業生產過程需要,針對生產物料以及生產信息的各種傳播方式進行各種相應的彈性調整。

3.3 工藝復合性和多工同軸化 一般按照統一的機床系統要求設定,對機床相應的加工生產和機床加工工藝程序需要進行系統調整,針對各個數控機床加工生產之間的工藝配合不同情況,可以充分利用各個數控機床之間工藝技術復合的各種形式,對其能在生產和機床加工以來的減少各個數控機床之間的工藝配合以及工作花的時間,能夠有效的大大提升機床生產工作效率。

3.4 實時監控智能化 傳統的實時監控系統功能設定較為趨于理想化,對其系統相關的動態運作以及動態調整功能沒有一個明確的功能定義[2]。而同時利用這種人工工程智能技術可以自動完成較為理想化的前期施工管理形態,可以有效的大大減少前期施工的延誤時間。并且通過利用人工科學信息技術與其他人工智能技術結合在一起的各種方式,可以充分的幫助完成改變人類的各種職業行為,可以做到大大的有效減少從業人員的資源使用。

4 機械設計制造中機電一體化的應用表現

4.1 機械一體化數控技術應用 機械設備在設計制造初到生產階段,數控技術及其應用領域范圍在逐步不斷擴大,比如數控傳動激光齒輪加工傳動機床、數控傳動齒輪加工機床等,都主要是通過應用不同數控技術和新工藝手段綜合而來形成。各類工業應用機械設備加工性能的有效綜合發揮,能直接使得各類應用機械設備實現加工智能化綜合應用,比如自動旋轉銑刀主軸和銑頭、自動快速換檔銑刀等,能大大提升工業生產機械加工智能化應用程度,強化生產工作效率。

4.2 機械一體化技術在動力部分的應用 在工業機械設備機電動力控制部分中合理分配應用機電動力一體化傳動技術主要目的是為了對機械生產率提高進行有效控制,全面解決降低機械能耗不足問題。在我國傳統電子工業技術發展中它所應用的各類電子設備生產能耗較大,生產過程效率相對較低,獲取的工業綜合信息效率相對較低。在工程機械設備開發設計與生產制造使用過程中,要對機械能源消耗突出問題及時進行全面有效控制。通過應用優化機電設備一體化管理技術及其應用對工業能源消耗中的問題可以進行有效控制,提升工業機械設備的勞動力管理效率。

4.3 在傳感器方面的應用 在機電設備一體化啟動系統中的各傳感器元件是啟動信息信號傳輸重要系統組成的一部分,將啟動系統中各類不同型號信息傳遞連接到不同型號組成量的元件中,啟動組成元件穩定正常運行[3]。在現有傳感器自動數據快速傳輸技術基礎上,能有效保障錯誤信息通過數據安全快速準確傳遞,能對數據傳遞傳輸過程中各類重要錯誤信息發生時的概率大小進行自動控制。在用戶傳遞數據過程中,傳感器傳遞系統不僅要有效集成數據通訊處理系統,還要和數據執行處理系統有效進行融合。信號在高速傳遞傳輸過程中,到達系統指定傳輸位置之后,可以進行自動化解并啟動傳輸元件,達到各項傳輸動作中的指令基本設定要求。

4.4 在監控系統中的有效應用 機械設備在長期技術應用中會容易發生一些較多新的突發技術問題,比如機械設備長期應用發生故障以及機械原材料長期供應不足等復雜問題。發生此類行業突發安全問題之后,需要及時對此類問題企業進行排查處理,停止工業機械設備正常運行,避免出現帶來更多行業安全隱患。當前為了有效保障不同機械設備人員能有效正確應用不同機械故障,需要不斷強化故障監控管理系統網的建立,通過故障監控管理系統及時發現各項機械故障,對部分機械故障出現問題及時進行集中控制。

4.5 液壓技術的應用 液壓控制技術主要特點是通過選取一種科學性和技術含量較高的新型水壓控制系統,將液壓計算機信息技術與液壓控制系統技術的功能有效緊密結合,實現液壓機械制造業向集成化、網絡化、自動化、智能化四個方向全面融合發展。液壓傳動技術目前應用起來具有諸多新的應用價值,能在各種機械制造的各行業中廣泛應用,在各種工程機械、農業機械、裝配件等機械制造方面等都具有較大量的應用技術成就。

5 結語

機電設備一體化在我國機械設備工業設計開發制造中及其應用領域具有重要主導作用,在機械設備設計開發制造應用過程中,機電設備一體化主要集中體現在機械動力元件部分、機械元件本體部分、傳感元件部分等。在工業機械設備技術設計研發制造應用過程中,要不斷強化機電設備一體化關鍵技術研發應用,提升工業機械設備技術應用生產效率。