機電一體化技術在機械制造業中的應用探究

邴洋海 劉士偉

摘? 要：機電一體化技術在機械制造行業中具有十分廣泛的應用，并且應用機電一體化技術可以充分實現機械制造相關設備使用性能的最大程度發揮，在提升機械制造生產工作效率的同時進一步提升工業生產經濟效益。本文先以機電一體化技術在機械制造業中的作用分析作為論述切入點，再簡要介紹機電一體化技術在機械制造業的具體應用，最后對機電一體化技術未來發展趨勢加以分析，共同為我國機電一體化技術在機械制造行業中的應用提供思路。

關鍵詞：機電一體化;機械制造;生產;應用

中圖分類號：TH-39;TH16? ? 文獻標識碼：A

1 機電一體化技術在機械制造業中的作用

1.1 幫助調試

在機械制造行業中應用機電一體化技術能夠幫助機械設備進行調試。從一定程度上說，機械制造過程中機電一體化系統的構建主要是通過運用程序控制系統來對各個生產機械設備加以連接而成，那么在機械設備的實際運轉與操作過程中，控制程序則能夠直接根據機械設備的運行狀況來予以具體運轉數據的反饋，此時技術人員則可以基于反饋數據對機械設備進行進一步的調試，從而實現機械設備的配置優化與使用性能提升[1]。

1.2 故障報警

機電一體化技術具備相應的故障報警功能，在機械制造生產工作中，機電一體化系統能夠結合機械設備的實際運轉需要來進行相應故障報警系統的設置，此時，一旦控制程序識別到異常數據，那么機電一體化系統就能夠進行自動報警，及時地警示有關技術人員。而對于技術人員而言，也可以通過查詢系統所提示的故障代碼及時檢測、排除設備運轉故障。

1.3 提升制造性能

機電一體化技術可有效地提升機械制造生產設備的性能[2]。正如上文所述，機電一體化系統集合了設備調試、故障報警、機械監視等多種功能，此時則有助于技術人員及時地關注機械制造生產過程當中有可能出現的問題，對于機械性能的提升，故障處理效率，風險控股等等都有著重要的作用。

1.4 降低操控難度

機電一體化系統應用于機械制造業，可大程度降低機械設備的操控難度，從而拓展其具體適用范圍。機電一體化的實現直接簡化了機械制造生產工作流程，并且不少機械操作在多種技術的加持下向控制集成化發展，那么技術人員在操作上也會更加便捷，操作難度的大大降低無疑直接拓展了機械制造設備在實際生產工作當中的適用范圍。

2 機械制造業中機電一體化技術的具體應用

2.1 機床控制方面

機床控制工作一直是機械制造工作的核心所在，故而其要求也更為嚴格，不僅要求機床工作速度快速，還應當具備較高的智能化水平以及抗干擾能力，只有這樣才能夠實現機械制造生產的高精度與高質量要求。而在機床控制工作中適當地融入機電一體化技術，則能夠很好地借助計算機處理技術來實現機床控制，同時于機床加工設備內部相應的配置DSP芯片，則可大程度提升機床控制水平與控制精度，此時機械制造產品質量大幅度增高，無疑創造了更多的企業經濟生產效益。

2.2柴油機自動控制方面

對于機械功率機械制造行業向來要求嚴格，而柴油機作為機械動力的關鍵所在，對超游記自動控制加以管理優化，則能夠直接起到提升機械制造生產效果的作用。在柴油機自動控制方面積極的應用機電一體化技術，能夠實現降低柴油機廢氣排放量的目的，以此提升柴油機運轉效率。并且在機電一體化系統下，中央控制程序還能夠結合柴油機實際運行情況以及相關機械設備的運轉需求對柴油機自身的運作方式進行針對性的優化與調整，此時配合自動化工作系統，柴油機工作期間也能夠直接實現自動升溫、自動調速、自行控制油門等功能。在此情況下，柴油機自動控制得以有效實現，那么在具體的機械制造與工作生產過程中，柴油機能耗可持續降低，在同步實現節能減排綠色生產目標的同時也能夠收獲更高的經濟效益與價值。

2.3 精度控制方面

機械制造生產精度直接與生產出來的產品本質質量掛鉤，因此在精度控制上，機械制造企業都務必要增強關注，盡可能地防止因生產精度控制不當而導致產品質量降低的情況出現。在生產精度控制方面合理地應用機電一體化技術能夠起到重要的生產精度控制作用。以生產材料的配比控制為例，借助機電一體化技術在能夠直接對相關原材料進行準確地稱量與配比，此時能夠直接規避掉傳統生產工作環節中因人為操作因素而造成的稱量誤差風險。除此之外，機電一體化系統下，還能夠通過運用電子自動測量功能來縮短人工測量、配比的花費時間，并且其測量結果的準確性與科學性往往也更具保障，由此可見，在精度控制方面融入機電一體化技術，一來可提升產品生產自動化水平，二來能夠切實提升產品生產質量[3]。

2.4 機械能耗降低方面

在傳統的機械生產制造過程中，由于具體設施設備運轉效率相對低下，能源浪費現象相對嚴重。但是，在機械制造領域積極融入機電一體化技術之后，各類電子節能設備也紛紛被加入實際制造流程中，此時，則能夠大程度地提升能源在制造生產工作中的使用效率，對于節省能源使用量大有裨益。例如，通常情況下，液壓機（見圖1）對于燃料的使用率為30%左右，但是應用機電一體化技術為其安裝好新型的節能控制設備之后，液壓挖掘機的燃料使用率能夠在原來的基礎上再提升15%，顯而易見，機電一體化技術在機械制造行業能源節約的應用無比重要。除了節省能源資源之外，機電一體化技術還能夠為機械制造設備的生產應用創造更好的安全性與環保性能，例如，技術人員通過加大機械設備各板塊之間的運轉調節，則可以在降低機械磨損的同時進一步提升機械運轉效率與產品效益。

3 機械制造業機電一體化未來發展趨勢簡析

3.1 綠色化

工業化發展無疑充實了人們的物質生活，但是凡事皆有兩面性，工業生產也直接造成了資源減少、環境破壞等諸多問題的出現。近年來，隨著公眾環保意識的逐漸提升，在機械制造行業也逐漸興起了“綠色產品”的概念，在此情況下，機電一體化綠色化也成為機械制造行業機電一體化技術應用的未來發展重要趨勢。綠色化主要是指機械制造行業所生產出來的機電一體化產品具有一定的環保特征，無論是在使用過程中還是報廢后都不會造成污染，如此一來，機械生產對自然生態環境所造成的破壞也會顯著降低。總而言之，隨著社會形態的持續發展進步，在機械制造領域務必要順應時代發展潮流，探索機電一體化技術的綠色化發展，以此在提升能源利用率的同時生產處具有可持續發展特性的綠色產品[4]。

3.2 智能化

智能化技術是當前信息數據時代下生產技術發展必然趨勢，特別是在機械制造生產領域，自動化技術的廣泛應用也有效推動了人工智能技術的發展及提升。通俗而言，機械制造生產中運用智能化技術事實上就是借助信息技術手段來模擬人腦來對制造生產當中所遇到的問題進行一些列推理、求解、認知等活動，而這些活動也直接涉及到了表示、利用以及獲取知識這三個技術層面，那么在應對實際生產工作環節時，機電一體化技術也能夠體現出更為重要的價值。由于智能化不僅涉及計算機科學、模糊數學、運籌學、心理學等不同學科，在投入具體運用時還能夠借助智能化系統開展邏輯思維與自主決策等工作，那么機械制造行業機電一體化的智能化發展則能夠大程度地解放勞動力（例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，可直接省略掉復雜繁瑣的人為操作步驟），并且在人工智能系統模擬人類行為開展智能活動的同時，所作出的判斷與決策往往也會具有更高的科學性，為機械制造行業的整體發展提供了巨大助力。

3.3 微型化

機電一體化技術的微型化發展時滿足精細加工技術發展的必然前提，同時更是提升機械制造行業生產效率的重要途徑。早在上世界80年代，微型化就已經收到了機械制造行業人士的極大重視。何為微型化產品，其界定概念主要是指幾何尺寸在一立方厘米以內的機電一體化產品，為了實現這一機械制造目的，那么在技術上微機電系統（Miero Eleetronic MechanicalS ystems，簡稱MEMS）就必須要充分吸納軟件技術、微機機械技術、微電子技術等相關技術的精華所在，機電一體化制造的目的并非一味地縮小機械產品本身的尺寸，而是要力圖打造產品結構上的微型化特征[5]。而為了實現機電一體化的微型化發展，從當前視角而言，業內人員務必要同步重視加工方法、機械制造設計、驅動方式等制造相關的領域發展。從另一角度上看，機電一體微型化產品具有體積小、靈活性高且能耗低等特點，在一些特殊領域，例如醫療、軍事、生物研究等需要精細操作的領域則有可能更加需要這類產品優勢的發揮，換言之，機電一體化技術的微型化發展必然會在康空航天、生物醫學以及信息技術等領域得到更大的應用，前景廣闊。

3.4 模塊化

就當前而言，市面上機電一體化產品的種類以及生產廠家都數不勝數，因此研制并開發具有統一標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊一直是一項復雜的工作。但若推進機電一體化的模塊化發展，這項復雜的問題就會迎刃而解，例如研制具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機—體控制單元，那么在進行產品開發設計時，只需要利用這些標準模塊化單元就能夠迅速地開發出新的機械產品，如此一來，機械制造產品的通用化水平與可擴展性特征得以有效增強，機械產品自身生產成本、維修成本以及應用研發成本都能夠得到大幅度降低。除此之外，伴隨MEMS技術的持續發展，機電一體化機械制造中微處理器的結構與性能也能夠不斷完善優化，而依托這些模塊單元，也會進一步促進機械制造行業機電一體化生產、設計工作的科學化、標準化發展。

4 結語

綜上所述，在機械制造行業中應用機電一體化技術，可以充分地發揮出機械技術、電子控制技術、信息技術等各種先進技術的特點與功能，促進機械產品質量的提升。從應用價值上看，在機械制造業中應用機電一體化技術，可同時實現幫助調試、故障報警、提升機械性能以及降低操控難度等不同方面的功能與作用，此時機械制造設備的運轉效率與生產質量得到了大程度保障。隨著機電一體化技術的持續發展進步，在機床控制、柴油機自動控制、精度控制、全自動包裝、監控系統、機械能耗降低等不同的生產環節或生產方面機電一體化技術都能夠科學合理地與之滲透結合，進一步擴大工程機械在整體行業中的影響。除此之外，機電一體化技術的應用也還存在較大發展空間，相關行業人員則應當明確該技術的未來發展方向，從綠色化、智能化、網絡化、微型化、模塊化等加以不斷探索創新。

參考文獻

[1] 戴忠順.機電一體化技術在機械制造業中的應用分析[J].南方農機，2019，50（1）：174.

[2] 吳馨芳，賴劼修.機電一體化技術在機械制造業中的應用分析[J].數碼設計（上），2020，9（8）：79.

[3] 陳志恒.機電一體化技術在機械制造業中的應用[J].黑龍江科學，2020，11（18）：72-73.

[4] 侯效華.機電一體化技術在機械制造業中的應用[J].內燃機與配件，2021（12）：200-202.

[5] 周家海.機電一體化技術在機械制造業中的應用[J].中國新通信，2018，20（17）：128.

收稿日期：2021-08-02

作者簡介：邴洋海（1979—），男，遼寧沈陽人，本科，研究方向：電氣工程及其自動化。