机械设计制造中机电一体化的应用

机械设计制造中机电一体化的应用

吴海龙  ,张兵兵

烟台三环智能装备有限公司  山东烟台  264000

摘要：作为融合信息技术与机械技术的常用技术类型，机电一体化技术的应用重要性毋庸置疑，是促进我国现代化工业进程的关键因素。近年来，随着机械电子工程的蓬勃发展，机电一体化概念被提出，在机械设计制造领域中展露出广泛应用前景，被业界一致视为创新旧有机械设计制造模式、实现智慧制造目标的关键。与此同时，机电一体化概念与相应技术的问世时间较晚，虽然得到大规模应用推广，但机电一体化技术价值仍旧存在深度挖掘的空间。基于此，本文详细分析了机械设计制造中机电一体化的应用措施。

关键词：机械设计制造；机电一体化；应用

引言

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。

1机电一体化在机械设计制造中的应用价值

1.1提高机械制造精度

机电一体化系统的应用，逐渐取代了旧有的人工生产与控制方式，由系统自动执行预先导入的控制方案，随着时间推移来逐项下达预控指令，或是在满足触发条件后执行对应控制指令，操纵机械手按特定轨迹、姿态进行运动，极大程度提高了机械制造精度。同时，机电一体化系统还具备修正功能，由传感器跟踪检测机械臂的运动轨迹、位置与姿态等参数，对比输出值与输出值，根据二者偏差值来下达纠偏指令，始终维持较高的制造精度，避免参数误差持续积累。

1.2生产力较强

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。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[1]。

2机电一体化在机械设计制造中的应用措施

2.1数控机床

早期数控机床设备普遍存在功能单一、自动化程度低下、操作繁琐的问题，要求工作人员手动完成排屑、更换刀具、主轴转速参数调节等操作，数控机床使用效率低下，生产能力存在进一步提升的空间。对此，需要在数控机床场景中应用机电一体化系统，从技术层面上满足数控机床自动化生产的前提条件，并在数控机床上加装相应执行机构，由系统直接向各处执行机构下达控制指令，替代人工完成操作，把普通级数控机床加工精度提升至5μm水准，超精密级数控机床的加工精度更是提升至0.01μm水准。例如，某制造企业在推行机电一体化系统的前提下，对老旧型号数控机床进行升级改造，加装自动排屑装置、变频电动机、自动回转刀架、伺服电机、编程控制器等硬件设备，由工作人员在编程控制器中设定加工信息，信息提交至逻辑电路中进行整合处理，转换为控制信号。随后，再将信号发送至自动回转刀架、自动排屑装置等执行机构，自动控制数控机床执行排屑、回转刀架、更换刀具等操作，确保数控机床在无人工直接干预条件下可以连续完成工件的多道加工任务，这对提升机床数控化率、核心零部件加工效率乃至机械制造精度都有着十分重要的现实意义。

2.2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。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[2]。

2.3动力设计

以传统方式进行农业机械设备设计制造作业时，由于设备在产生动能的过程中必须耗费大量能源，故而传统生产设备的能源消耗程度相对较大，该点与现代节能环保理念极为不符。因此为实现在保障农业机械设备工作效率的情况下，提高其能源节省效果，工作人员对现代农业机械设备进行设计制造时，必须认识到设备能耗问题的严重性，并探究相应的解决措施。因此工作人员有必要在液压机设计制造中对机电一体化技术进行应用，充分发挥该项技术手段的优势，进而为生产作业效率提供保障。例如在实际工作中，可选择将电子调速器设置在液压机上，并对实际需求进行充分结合，动态化调控液压机压力值及转速等多项参数，发挥不同部件的效能，以此为现代社会经济发展奠定基础。

2.4机械节能

在传统机械制造模式中，采取人工控制方式，由工作人员根据自身工作经验来主观判断现场环境、机械设备运行需要，对压力、电流、电机转速等运行参数进行调节，或是对机械设备运行模式进行切换。根据实际制造情况来看，受人为因素影响，部分运行参数没有被调节至最佳数值，机械设备长时间处于满载、超载运行状态，设备实际运行能耗远超过标准能耗，造成不必要的电力浪费，也在间接上增加了机械制造成本。对此，需要应用到机电一体化技术，系统凭借传感检测、逻辑分析控制等功能，持续感知外部环境与设备运行状态，自动下达控制指令来调节运行模式及参数量，实现能量调配、功率调节等目的，在不影响机械制造活动正常开展的前提下，将机械设备运行能耗控制在合理范围内。与此同时，在机械设计期间，也可依托机电一体化系统来改善所研制机械产品的节能效果[3]。

2.5设备运行监控

基于机电一体化技术，能够建立起针对设备运行过程的状态监控体系，若将其应用于机械设计与测试阶段的初期，将达到不同零部件运行状况确认的目的。例如，部分厂家将设备状态监控应用于关键技术的保密环节，由于监控效果获得强化继而避免降低了关键技术泄密的发生风险。近些年来，随着社会的进步与发展，设备运行状态监控相关技术的应用普及率也逐渐提升，为保证设备应用效果与使用安全性能提供了完备条件。但需要注意的是，设备运行环节极有可能由于遭遇到复杂工况继而导致出现突发事件，部分设备若预先并没有设定防备方案，将导致出现较大故障甚至只得做报废处理。而在融入机电一体化技术后，机械设备的关键部位可增加大量传感器，并为其配备一系列的控制措施，从而实现紧急情况下机械设备的自动报警与根据环境变化情况自主停机的目标。且能够在短时间内自动定位故障位置，判断故障类型并赋予机械设备简单的故障自动修复能力。

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]陈耀华.机械设计制造中机电一体化的应用研究[J].南方农机,2019,50(21):246.

[2]杨鑫.机械设计制造中机电一体化的应用[J].矿业装备,2019(05):86-87.

[3]单晓坤.机械设计制造中机电一体化的应用研究[J].大众投资指南,2019(11):257.