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

商臣

摘要：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)于我國實(shí)現(xiàn)工業(yè)化發(fā)展具有重要作用。

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

引言

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。

1.機(jī)電一體化技術(shù)解析

機(jī)電一體化將機(jī)械設(shè)計(jì)中的各個(gè)部件進(jìn)行鏈接、融合并集成，使機(jī)械設(shè)備中感應(yīng)單元、驅(qū)動(dòng)方式、以及如何執(zhí)行進(jìn)行一些列控制優(yōu)化以及集成，從而實(shí)現(xiàn)整體機(jī)械整體設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升。機(jī)電一體化技術(shù)最與眾不同的地方，是可將機(jī)械設(shè)備中的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)方式和感應(yīng)單元等組織結(jié)構(gòu)運(yùn)作效率進(jìn)行提升，實(shí)際上就是將機(jī)械設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行優(yōu)化，通過自動(dòng)化系統(tǒng)讓機(jī)械設(shè)計(jì)中的每個(gè)部件得以融合集成，繼而加快傳統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)品升級(jí)的速度。

2.機(jī)電一體化技術(shù)組成種類

2.1集成制造技術(shù)

此項(xiàng)技術(shù)主要是通過計(jì)算機(jī)的輔助整合生產(chǎn)部門設(shè)計(jì)部門的機(jī)械設(shè)計(jì)，通過模擬，讓整個(gè)設(shè)計(jì)過程的測(cè)試工作順利完成。提升測(cè)試結(jié)果的精確性，減小誤差，讓每個(gè)部門的生產(chǎn)步驟可以提前得到模擬實(shí)現(xiàn)。機(jī)械設(shè)計(jì)中原材料和生產(chǎn)管理的統(tǒng)一整合，是將整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行信息和自動(dòng)化處理，這是一種機(jī)械和信息兩種技術(shù)的完美結(jié)合，通過集成技術(shù)的輔助，讓資源得到共享處理，并將技術(shù)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一和整體性得到兼顧。

2.2總線技術(shù)

總線技術(shù)是控制施工現(xiàn)場(chǎng)的重要手段，不同儀器設(shè)備及操作儀表通過總線技術(shù)的統(tǒng)一操控，讓生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中的儀器得到自動(dòng)化控制。如今，傳統(tǒng)的信號(hào)控制管理技術(shù)與現(xiàn)代化的生產(chǎn)模式已經(jīng)無法適配，總線技術(shù)則完美替代了傳統(tǒng)的信號(hào)控制，促使機(jī)械設(shè)備的各項(xiàng)信息可以進(jìn)行雙向傳輸，最大限度的提升了傳輸效率。傳輸中的信號(hào)消損幅度降到最小后，這種精確性的現(xiàn)場(chǎng)控制也讓生產(chǎn)技術(shù)效率得到了水平上的保障。

2.3交流傳動(dòng)技術(shù)

實(shí)際操作中交流傳動(dòng)技術(shù)的承載和信息處理能力相比較其他技術(shù)來說擁有較強(qiáng)的適應(yīng)性，同時(shí)在信號(hào)傳輸能力上也變得更為優(yōu)質(zhì)。讓信號(hào)在傳輸過程中受到的干擾程度降到最低，保證信號(hào)傳輸過程的穩(wěn)定，也讓機(jī)械設(shè)計(jì)中的信息交流質(zhì)量更高，促使產(chǎn)品設(shè)計(jì)獲得優(yōu)化。微電子以及電子技術(shù)的使用，讓機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性變得更強(qiáng)，保障設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量達(dá)到機(jī)械生產(chǎn)要求。

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

3.1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。

3.2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。

3.3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。

3.4應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域

機(jī)器人在我國的工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常普遍，特別是在汽車制造業(yè)、電子電氣行業(yè)以及鑄造行業(yè)發(fā)揮了重要的作用，它的廣泛應(yīng)用極大地提高了生產(chǎn)效率，減少了經(jīng)濟(jì)成本。由于大部分行業(yè)需要更加精密的產(chǎn)品，所以對(duì)工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)精度要求較高，在工業(yè)機(jī)器人每一個(gè)制造過程中都對(duì)其精度有較高的要求，如今應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，采用伺服電機(jī)并安裝編碼器對(duì)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，將編碼器里的反饋數(shù)據(jù)發(fā)送至伺服驅(qū)動(dòng)器，校對(duì)并使旋轉(zhuǎn)角度正確，保證了其運(yùn)動(dòng)精度。此外，機(jī)器人控制也是機(jī)器人制造業(yè)的一項(xiàng)關(guān)鍵能力，為提高機(jī)器人的性能，降低機(jī)器人的成本，仍然需要進(jìn)行大量的研究并引入新的功能。當(dāng)今備受關(guān)注的機(jī)器人發(fā)展領(lǐng)域有多機(jī)器人控制、安全控制、3D視覺、遠(yuǎn)程機(jī)器人監(jiān)控、無線通信等。

4.機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

4.1小型化，微型化發(fā)展

微型化是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的一大趨勢(shì)，各種各樣的信息電子設(shè)備的體積都在不斷縮減，由于納米技術(shù)、微米技術(shù)的迅速發(fā)展，使得應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)品向著小型化、微型化發(fā)展成為可能。比如應(yīng)用了感應(yīng)式、光電式、磁敏式、電容式以及超聲波式等各種微型傳感器的工業(yè)機(jī)器人可在生產(chǎn)線或在搬運(yùn)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)快節(jié)奏的工作，并且其緊湊型的結(jié)構(gòu)在密實(shí)的機(jī)房內(nèi)能留出更大的操作余地。通過微型結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大性能，工業(yè)機(jī)器人具有卓越的設(shè)計(jì)自由度，可以實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，這也就意味著其有更大的靈活性。

4.2智能化發(fā)展

隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，特別是物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等智能技術(shù)的突破式發(fā)展，推動(dòng)了機(jī)電一體技術(shù)的智能化，比如德國的“工業(yè)4.0”、中國的“智能工廠1.0”概念，意思都是在利用新興技術(shù)來推動(dòng)工業(yè)的智能化發(fā)展。我國制造業(yè)正在從勞動(dòng)密集型轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)密集型，技術(shù)密集型，通過制造技術(shù)的智能升級(jí)，利用大數(shù)據(jù)分析、人工智能、傳感器等技術(shù)配合完成作業(yè)，讓工人和機(jī)器進(jìn)行配合作業(yè)，實(shí)現(xiàn)更高效率的生產(chǎn)。

結(jié)語

機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用讓機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)得到有機(jī)融合，這是機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)中的壯舉。這項(xiàng)綜合性的高新技術(shù)將會(huì)在技術(shù)升級(jí)與革新中獲得更為廣泛的應(yīng)用，并促進(jìn)機(jī)械生產(chǎn)效率的不斷提升，繼而為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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