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

段石生

【摘 要】機(jī)電一體化技術(shù)是一種新型的電子操控技術(shù)，它可將機(jī)械、微電子、自動(dòng)控制等技術(shù)進(jìn)行軟件編程處理，統(tǒng)一整合這些技術(shù)，應(yīng)用到大規(guī)模集成電路上，通過計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械操作進(jìn)行輔助操作，使得機(jī)械設(shè)計(jì)方案與控制得到全方面的優(yōu)化，提高了運(yùn)行效率，降低管理成本。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì)；制造生產(chǎn)；機(jī)電一體化

中圖分類號(hào)：TM736；文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

機(jī)電一體化是大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)，是一種新型技術(shù)，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。尤其是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，對(duì)機(jī)械設(shè)備的利用越來越廣泛。為了提高工業(yè)生產(chǎn)效率，必須加強(qiáng)對(duì)機(jī)械的創(chuàng)新研究。機(jī)電一體化技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展過程中的重要技術(shù)，對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化發(fā)展具有重要作用。

1機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

作為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的重要技術(shù)支撐，機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等諸多內(nèi)容的系統(tǒng)綜合。從應(yīng)用過程來看，其具有以下方面的突出優(yōu)勢(shì)。

其一，較強(qiáng)的生產(chǎn)能力。與傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)方式相比，機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代信息技術(shù)的支撐下，其實(shí)現(xiàn)了操作流程的高精度、高靈敏度、自動(dòng)化控制，其使得產(chǎn)品生產(chǎn)的效率更高，質(zhì)量更加規(guī)范，因而社會(huì)應(yīng)用價(jià)值十分大。其二，安全性能較高。機(jī)電一體化技術(shù)下，工程機(jī)械的生產(chǎn)過程具備了動(dòng)態(tài)化的監(jiān)視和報(bào)警功能，這種異常信息及時(shí)檢查和自動(dòng)保護(hù)的落實(shí)，使得操作人員、操作設(shè)備損傷的程度和頻次得以有效控制，有效的提升了設(shè)備運(yùn)行的安全性。其三，機(jī)電一體化技術(shù)擁有較為強(qiáng)大的應(yīng)用性能。一方面，在控制系統(tǒng)下，其相關(guān)工作狀態(tài)可以進(jìn)行數(shù)字顯示，并且智能化、電子化的操作設(shè)備取代了傳統(tǒng)的手柄應(yīng)用，有效的縮減了操作任務(wù)量，確保了操作的方便性。其四，應(yīng)用范圍十分廣闊。具體而言，復(fù)合技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，在其控制下，其可以充分的應(yīng)用于每個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的全面提升。

2機(jī)電一體化在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1機(jī)電一體化在數(shù)控設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床技術(shù)獲得機(jī)電一體化技術(shù)的輔助后，讓機(jī)械制造生產(chǎn)過程得以優(yōu)化。同時(shí)將數(shù)控技術(shù)中的繁雜步驟進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，并實(shí)現(xiàn)智能化整合，促進(jìn)整體式設(shè)計(jì)質(zhì)量水平的提升。例如：機(jī)械產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)過程中采用自動(dòng)換刀技術(shù)后，可讓機(jī)床的使用效率提升到更高的水平，CAD技術(shù)也因數(shù)控設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)化變得更加實(shí)用。數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的初始階段，體系構(gòu)建較為簡(jiǎn)單，無法滿足現(xiàn)階段機(jī)械技術(shù)的實(shí)際要求。數(shù)控設(shè)計(jì)獲得機(jī)電一體化技術(shù)的輔助后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可將數(shù)控技術(shù)進(jìn)行更為精確的操控，并且可以從根本上實(shí)現(xiàn)CAD/CAM技術(shù)的整合優(yōu)化。

2.2機(jī)電一體化在動(dòng)力設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

動(dòng)力設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行過程中屬于基礎(chǔ)支撐，生態(tài)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，節(jié)能環(huán)保逐漸成為各個(gè)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展過程中的核心內(nèi)容，對(duì)于機(jī)械生產(chǎn)來說也不例外。除了保證企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益以外，還要確保資源可以得到充分的利用。機(jī)電一體化技術(shù)在動(dòng)力設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，則將這個(gè)問題進(jìn)行了良好解決。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)動(dòng)力一般會(huì)使用液壓機(jī)，這種設(shè)備在實(shí)際運(yùn)作中需要消耗大量的能源，如果想要從源頭上節(jié)約能源，那么就必須對(duì)動(dòng)力的運(yùn)作進(jìn)行精確控制，機(jī)電一體化技術(shù)中的電子調(diào)速器可以讓機(jī)械的動(dòng)力壓力等實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)，依據(jù)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際狀況對(duì)設(shè)備轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)作誤差的降低。

2.3機(jī)電一體化在傳感器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

傳感器在機(jī)械設(shè)計(jì)中屬于信息傳輸中主要的構(gòu)成元件，在機(jī)械設(shè)計(jì)中非常重要。不同的機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用的傳感器型號(hào)也存在一定的差異性，主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸速度和質(zhì)量要求上。傳統(tǒng)的傳感器裝置因?yàn)榧夹g(shù)水平較低，在機(jī)械設(shè)備的檢測(cè)過程中無法滿足數(shù)據(jù)反饋和傳輸上的技術(shù)要求，這也就直接造成了機(jī)械運(yùn)行過程中的狀態(tài)無法達(dá)到穩(wěn)定的效果，甚至?xí)a(chǎn)生較大的判斷誤差。獲得機(jī)電一體化技術(shù)的輔助后，計(jì)算機(jī)技術(shù)可以讓傳感器設(shè)計(jì)得到全面優(yōu)化，從整體上提升數(shù)據(jù)分析質(zhì)量。這里值得一提的是，計(jì)算機(jī)技術(shù)可在實(shí)際操作過程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，促使這些數(shù)據(jù)可以直接輸入到軟件公式中，為機(jī)械設(shè)計(jì)水平的提高提供應(yīng)有的保障。顯然機(jī)械設(shè)計(jì)各個(gè)部件的精度提升，為提高設(shè)備運(yùn)作水平以及增加使用壽命創(chuàng)造有利條件。

2.4完善機(jī)械監(jiān)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)機(jī)械制造過程中，機(jī)械監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為欠缺，一方面，部分機(jī)械設(shè)備沒有進(jìn)行監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì)和應(yīng)用；另一方面，僅有的監(jiān)控系統(tǒng)較為滯后，其監(jiān)控內(nèi)容的全面性和精確性有待加強(qiáng)。而機(jī)電一體化技術(shù)引入以后，工程機(jī)械制造中的監(jiān)控功能得到了有效加強(qiáng)。具體而言，在信息技術(shù)、傳感器技術(shù)和信號(hào)變換技術(shù)的支撐下，機(jī)械生產(chǎn)人員可以對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行裝置、制動(dòng)系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的、全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控；并且通過異常信號(hào)自動(dòng)報(bào)警裝置的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了故障檢測(cè)的精確性，有效的保證了設(shè)備應(yīng)用的安全性。

2.5進(jìn)行作業(yè)精度控制

精度是工程機(jī)械制造質(zhì)量控制的重要指標(biāo)，一旦制造的成品設(shè)備或零件出現(xiàn)精度不達(dá)標(biāo)狀況，就會(huì)對(duì)整體的應(yīng)用性能產(chǎn)生較大影響。在機(jī)電一體化技術(shù)模式下，信息技術(shù)、電工電子技術(shù)使得工程機(jī)械制造中的數(shù)據(jù)控制更加精確。譬如在建筑生產(chǎn)中，傳統(tǒng)混凝體攪拌原材料的稱重主要依靠計(jì)量工具進(jìn)行操作，受人為操作或外部因素的影響，整體誤差較高；而機(jī)電一體化設(shè)備應(yīng)用后，電子稱量系統(tǒng)由微機(jī)進(jìn)行控制，其在實(shí)現(xiàn)原材料高精度檢測(cè)的基礎(chǔ)上，有效的避免了稱重過程人為誤差的產(chǎn)生。此外，現(xiàn)在鋪路工程中進(jìn)行了自動(dòng)找平系統(tǒng)應(yīng)用，其在超聲波技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)了澆筑材料的自動(dòng)供給和攤平，有效的提升了施工生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

2.6總線技術(shù)

總線技術(shù)是對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行合理控制的重要方法，通過現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用，可以將不同的儀器設(shè)備和儀表進(jìn)行統(tǒng)一的管理，使得現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中儀器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制，各個(gè)生產(chǎn)過程之間可以及時(shí)地進(jìn)行信息之間的傳遞，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化管控，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量進(jìn)行全面的提升。傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)控制管理技術(shù)隨著生產(chǎn)的進(jìn)步已經(jīng)不能適應(yīng)機(jī)械設(shè)計(jì)的需要，而總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備各類信息的雙向傳輸，這樣可以將傳輸?shù)男蔬M(jìn)行提升，減少傳輸中信號(hào)的損耗，提升信號(hào)的質(zhì)量，使得機(jī)械設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)控制更加符合技術(shù)需要。

2.7集成制造技術(shù)

該技術(shù)通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方式，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)中將設(shè)計(jì)人員、設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)部門進(jìn)行整合，通過計(jì)算機(jī)模擬的方式對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行測(cè)試，將各個(gè)部門的生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬，使得設(shè)計(jì)可以在制造之前獲得更加精確的測(cè)試，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)中原材料、生產(chǎn)管理和產(chǎn)品出貨等整個(gè)過程的信息化和自動(dòng)化，將機(jī)械設(shè)計(jì)與信息技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，并且通過集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源的共享，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)范化管理，防止設(shè)計(jì)中出現(xiàn)技術(shù)與設(shè)計(jì)分離的情況，實(shí)現(xiàn)整體技術(shù)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。

結(jié)束語

工程機(jī)械在社會(huì)生產(chǎn)生活中的經(jīng)營(yíng)不斷普及，確保機(jī)電一體化技術(shù)在其制造過程中的高效應(yīng)用，不僅有利于機(jī)械制造效率和質(zhì)量的提升，更能有效的保證設(shè)備應(yīng)用的總體安全。對(duì)于工程機(jī)械制造人員而言，其必須深刻認(rèn)識(shí)到機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的必要性，在保證其應(yīng)用內(nèi)容充分的同時(shí)，進(jìn)行高質(zhì)量的應(yīng)用過程管理。唯有如此，才能提升機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用水平，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)工程機(jī)械制造行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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（作者身份證號(hào)碼：340826198608015297）