机电一体化技术在机械设计制造中的应用研究

机电一体化技术在机械设计制造中的应用研究

胡向焱

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摘要：制造业的飞速发展使得对产品质量与生产效率的要求也在逐渐提高，对所应用的制造技术进行持续更新与灵活应用，应作为制造业发展的首要工作。但由于传统制造业的发展模式表现出了污染大与材料利用率过于低下等特点，使得最终所生产出的产品逐渐无法满足实际的市场需求。而机电一体化技术的出现突破了以往的传统制造业在生产效率、人力资源以及质量控制方面的诸多限制，并逐渐成为了机械设计制造环节不可或缺的重要技术类型。

关键词：机电一体化；机械设计制造

1 国内外机电一体化发展现状

国外工业化发达国家，其数控机床占总机床数比例的30%～40%，且在未来的10年内会有25%～30%的增长。从整体发展情况来看，我国的机电一体化已经逐渐完成了单机至整个机械设计制造行业的集成化过渡任务。经由多年发展，我国在机电一体化技术的发展方面，相较国外已经“不落下风”，普通级数控机床的加工精度由10 mm提高到了5 mm，精密级的加工中心甚至已经开始承接1～1.5 mm精度的机械设计制造任务，并明确了纳米级的超精密加工发展方向。

2 机电一体化技术应用优势

2.1 产品小型化

作为当下机械设计制造流程的优化方向，产品小型化由于其占地面积更小使得其未来规模化使用成为可能，是充分反映不同生产阶段制造技术水平的突出表现。在融合应用机电一体化技术后，从机械设备应用的角度来看，控制系统与人为干预等部分功能的加入获得了足够的空间条件，体积小、重量轻的机械产品特征，为其充分发挥应用优势奠定了基础[1]。伴随电子技术的更新与进步，电路芯片制造取得了极大突破，超高规模的制造方案为全面施行机械产品小型化方案提供了完备条件。如此一来，对应的机械设备结构获得了进一步优化的机会，无论是其自身重量还是体积，均达到了有效控制目的，进而预留出大量机械协同工作空间，是促进大规模生产制造的重要基础。

2.2 生产力增强

操作人员的自身水平决定了传统机械设备的应用效率与实际工作能力，对人力操作依赖较大且过程中所耗费的操作时间过多。而若将机电一体化技术融入机械设备，则将表现出其超高的自动化程度，并根据预先设定程序执行对应操作任务，原本的人力操作环节代替为计算机控制，能够根据材料特性与环境变化情况作出迅速反应[2]。不仅将整体生产效率加快，同样保证了性能指标与生产环境和制造标准之间的匹配度，消除了以往由于人为操作所带来的产品差异隐患，是提升整体生产力的关键因素。

3 机械设计制造环节中机电一体化技术的实际应用

3.1 信号控制

传统信号控制技术无法满足当下对于信号传递的实际要求，是机械设计制造过程中会经常发现的问题，诸多机械功能所带来的新需求与现行的信号控制方案并不匹配。因此，建议将机电一体化总线技术融入设计环节，将多个元器件通信干路进行连接，以实现不同机械设备的同步管理，继而将设备整体运行效率与能力予以提升[3]。总线技术同样可以应用在不同环节的协同参与过程中，为机械设备生产效率的提升与产品质量提供保障条件。再加上总线技术的应用打通了不同设备部位之间的信息传输渠道，在将整体运行能力增强的同时，也同样保证了设备维护保养环节问题解决的及时性。

3.2 数控技术

数控技术在现代化工业制造体系中具有重要的现实应用价值，例如常见的数控机床、数控火焰切机床等，这些设备在逐步更新的数控技术的应用条件下，能够根据实际需要做出轴头旋转、自动换刀等动作，是提升工业制造效率的关键因素[4]。而在融入机电一体化技术后，将彻底消除原本数控技术的应用缺陷，无论是在编程还是在实际操作过程中，均获得了漏洞修复条件，并为操作人员提供了更多的有效操控条件。自动化的运行环境，使得设备在运行、保养过程中为产品各个生产环节的服务质量提升奠定了基础，将产品的整体制造难度进一步提升，为计算机辅助技术的后续更新与发展提供了完备条件，实现了基于机电一体化技术的系统未来发展目标。

3.3 产品制造精度

机械类的产品不仅需要满足其在功能方面的应用要求，同时也应确保其制造精度符合预期设计标准。当下的工程机械不仅种类繁多，且自身结构过于复杂，不同零部件之间的配合对精度的要求极大，若依旧沿用传统制造方案必然会影响到实际的制造精度，并会使所生产出的产品遭受极大的负面影响[5]。而在融入机电一体化技术后，各类参考数据均将获得有效控制，消除精度控制隐患。以原材料重量称量环节、材料加工进尺等环节为例，在电子控制与机械运行的巧妙配合下，无论是从加工制造还是部件装配角度，均提供了科学有效的精度控制条件，实现了零部件生产状态实时把控的关键目标。

4 机电一体化技术融入机械设计制造环节的未来融合发展方向

4.1 智能化

作为计算机技术发展环节的新学科，人工智能俨然已经成为智能制造未来的主要发展方向。如此一来，机械设计制造的全过程将表现出智能化的发展特征，进而模拟出与实际机械操作相关的操作者行为逻辑，并逐渐形成信息自助获取与决策判断的能力。智能化的机械制造发展方向，是我国机械设计制造行业获得可持续性发展的重要基础。

4.2 网络化

当前我国正处于信息技术爆炸与行业快速发展的重要阶段，5G技术的低延时与配套技术的不断完善，使得万物互联、生活优化发展目标的实现成为可能。机械设计制造行业在当下已经明显表现出了对网络化发展技术的迫切需要，例如“无人工厂”“黑灯工厂”的出现，大大提升了设备的自动运行效率，且不同设备之间实现了远程实时通信目标。不仅如此，由于部分设备有着故障远程检修、功能实时监测以及远程功能控制等实际需求，因此对于机械设备来说，需要具备对应的网络能力，以达到充分发挥机电一体化技术应用优势的最终目的。

4.3 模块化

作为综合了多种功能的基础设备类型，机械设备的设计制造往往会根据其功能需求做集成化订制，此环节在将机械设备设计制造难度提高的同时，也将会带来诸多与机械设备相关的应用成本。若将模块化思维融入其中，机械设备将获得按需组合应用的基本条件，继而将设计开发成本予以降低，并为后续机械设备的使用、检修以及模块更换奠定基础，并根据其对功能需求予以调整转产，省去了新开模、图纸设计等诸多流程。针对不同产品自身的性能差异，可依照对功能的不同需要混合厂家的不同品牌，继而形成具有综合性能的完善整体，满足对机械设备的功能所需。但需要注意的是，对于机械设备来说其模块化的方向确定与相应功能组合目标的实现，需要得到来自国家与行业的政策、标准的条件支持，为解决不同厂家对产品进行设计制造的接口、功能适配等问题提供完备条件。

5 结束语

综上所述，机电一体化技术的出现，为机械设备发挥其功能优势奠定了基础。相信在未来，随着机电一体化技术应用流程与方案的不断更新，其必然能够在材料应用、资源节约以及环境保护等领域，发挥出更大的应用价值，继而实现我国机械设计制造行业的可持续性绿色化发展目标。

参考文献

[1] 廖杰.绿色技术在机电一体化机械系统中的应用分析[J].南方农机，2019,50(9):119.

[2] NONE.机电一体化技术在机械工程中的深度应用[J].小学语文教学，2019(1):72-73.

[3] 徐小婷，徐冬冬.智能制造背景下高技术技能人才培养模式改革的困境与对策研究---以机械设计与自动化类专业为例[J].辽宁经济职业技术学院·辽宁经济管理干部学院学报，2020(2):121-123.

[4] 杨建业.浅析机械设计制造中机电一体化的应用[J].百科论坛电子杂志，2020(6):1392.

[5] 刘伟强.浅析机械设计制造中机电一体化的应用[J].内燃机与配件，2019(24):215-216.

[6] 时旭东，赵剑，赵洪甲.浅析机械设计制造中机电一体化的应用[J].名城绘，2020(3):48.