何利鋒 李濤

摘 要：在現(xiàn)階段我國(guó)正處于國(guó)民建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期，機(jī)械制造行業(yè)作為國(guó)家建設(shè)中極為關(guān)鍵的一部分，也得到了極大的發(fā)展和進(jìn)步。機(jī)電一體化是對(duì)機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)的融合，能夠有效促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平的提高，所以在當(dāng)下的機(jī)械設(shè)計(jì)制造中正在積極應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)來促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造質(zhì)量的提高，以期為各行各業(yè)發(fā)展提供更加先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備?；诖宋恼戮蛯?duì)當(dāng)下機(jī)械設(shè)計(jì)制造中機(jī)電一體化的應(yīng)用進(jìn)行了探究分析，以供借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造；機(jī)電一體化；應(yīng)用

1機(jī)械設(shè)計(jì)制造中機(jī)電一體化的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1安全性能高

通過應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)能夠使機(jī)械設(shè)備的性能更加強(qiáng)大，功能更加齊全，不僅可以滿足生產(chǎn)加工需要，同時(shí)還具備自動(dòng)報(bào)警、監(jiān)視、保護(hù)等功能。如果這些設(shè)備帶運(yùn)行中發(fā)生異常，其內(nèi)在控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)并進(jìn)行保護(hù)，以將設(shè)備異常所產(chǎn)生的影響降至最低，切實(shí)保證設(shè)備的使用安全。

1.2較高的生產(chǎn)能力

機(jī)電一體化對(duì)于機(jī)械設(shè)備的精確管控有著非常重要的作用，通過預(yù)設(shè)相應(yīng)的控制程序就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的一體化操控，減少設(shè)備生產(chǎn)中的人力成本，降低了因人為操作誤差而造成的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，提高機(jī)械加工生產(chǎn)的效率，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3較高的使用性能

機(jī)電一體化指的是將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行融合所形成的一種綜合性技術(shù)，將其應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)中可以提高控制系統(tǒng)的效率和靈敏度，簡(jiǎn)化操作流程，并且還可以根據(jù)具體制造需要、功率調(diào)整等合理選擇更加符合機(jī)械制造的技術(shù)或者措施，提高機(jī)械設(shè)備的使用性能。

1.4適用范圍大

機(jī)電一體化系可以為機(jī)械設(shè)計(jì)制造的創(chuàng)新提供技術(shù)支持，還可以具備強(qiáng)大的設(shè)計(jì)和管理功能，為設(shè)計(jì)分析提供有效的幫助，充分提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。此外，對(duì)于設(shè)計(jì)中存在的問題和缺陷也可以利用機(jī)電一體化技術(shù)來進(jìn)行分析研究，及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行完善和優(yōu)化。所以機(jī)電一體化的應(yīng)用范圍非常廣泛。

1.5維護(hù)方便

通過維護(hù)保養(yǎng)可以使機(jī)械設(shè)備的使用周期得到延長(zhǎng)，降低設(shè)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中的故障率，提高機(jī)械設(shè)備的利用價(jià)值。在以往的機(jī)械設(shè)備維護(hù)中，就是由人工來進(jìn)行問題的檢測(cè)和維護(hù)，所以不可免會(huì)存在一些遺漏或者缺陷，但是在當(dāng)下即便一體化可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的全面檢測(cè)，及時(shí)找出機(jī)械設(shè)備中所存在的問題，降低了維護(hù)工作的工作量和工作難度，提高了維護(hù)工作的效率和質(zhì)量。

2機(jī)械設(shè)計(jì)制造中機(jī)電一體化的應(yīng)用

2.1數(shù)控機(jī)床

數(shù)控技術(shù)最早出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)中期，經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展和完善，當(dāng)下數(shù)控技術(shù)的精確度和功能都得到了充分發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的功能非常強(qiáng)大，它所具備的開放性、硬件系統(tǒng)和功能模塊能夠?yàn)橛脩籼峁┒鄻踊姆?wù)。數(shù)控系統(tǒng)具備動(dòng)態(tài)加工功能，利用線診斷和模糊控制等為機(jī)械加工提供編程功能。在可操控編程技術(shù)的幫助下，可以實(shí)現(xiàn)主軸箱動(dòng)作的智能化，當(dāng)執(zhí)行命令下達(dá)后，就可以機(jī)械化的進(jìn)行換刀、旋轉(zhuǎn)等操作。使產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了在機(jī)床操控技術(shù)方面的信息化、科學(xué)化和有序化。存儲(chǔ)器的容量非常大，并且還采用了模塊化軟件設(shè)計(jì)，進(jìn)而促進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)功能的進(jìn)一步拓展。在數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，不僅可以同時(shí)完成多項(xiàng)不同任務(wù)，還可以具備自動(dòng)檢測(cè)功能，及時(shí)對(duì)破損刀具等設(shè)備異常作出報(bào)警。

2.2工業(yè)機(jī)器人

第一代工業(yè)機(jī)器人由于技術(shù)方面的限制，所以其功能和適用性都相對(duì)較差，并不能夠應(yīng)用到具體工業(yè)生產(chǎn)上。而第二代工業(yè)機(jī)器人在傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的幫助下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)第一代工業(yè)機(jī)器人的升級(jí)，其可以通過計(jì)算機(jī)和傳感器來完成對(duì)相關(guān)指令的分析、處理和執(zhí)行，實(shí)用性得到了大大增強(qiáng)。而在現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感技術(shù)又得到了新的發(fā)展和進(jìn)步，這就使機(jī)器人的邏輯思維能力、判斷能力得到了進(jìn)一步增強(qiáng)，實(shí)用性和適用性都得到了有效保證，該類機(jī)器人就是第三代工業(yè)機(jī)器人。并且該技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域得到了有效應(yīng)用，比如航天、工程建設(shè)、軍工等方面，為人們提供了創(chuàng)新途徑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)、創(chuàng)新和優(yōu)化。

3機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中的具體體現(xiàn)

3.1機(jī)電一體化技術(shù)在動(dòng)力部分中的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力部分融入機(jī)電一體化技術(shù)，能夠提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，減少設(shè)備在運(yùn)行中的能耗。在以往機(jī)械設(shè)備使用過程中，消耗大量的電能，且生產(chǎn)效率也無法得到保證，生產(chǎn)成本相對(duì)較高，嚴(yán)重影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。但是通過對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用就可以降低能耗，縮減成本，使機(jī)械設(shè)備在同等電量條件下產(chǎn)生更多的經(jīng)濟(jì)效益。比如，在現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)中，液壓機(jī)屬于一種必不可少的設(shè)備，但是該設(shè)備會(huì)消耗大量的能量，而且生產(chǎn)效率也較低，能源利用率最高不超過35%。但是通過機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造，添加了電子調(diào)速器這樣壓機(jī)在工作時(shí)就可以結(jié)合具體工作需求來自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速壓力等相關(guān)工作參數(shù)，就實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的節(jié)約。

3.2在傳感器中的應(yīng)用

電一體化系統(tǒng)中傳感器的作用是非常重要的，它需要負(fù)責(zé)把各相關(guān)信號(hào)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的元件之中，這樣元件才能夠根據(jù)指令來做出相應(yīng)操作。傳感器的數(shù)據(jù)傳輸效率和穩(wěn)定性都非常強(qiáng)，能夠有效降低傳輸過程中的錯(cuò)誤率。在具體的傳感器應(yīng)用過程中，傳感器需要與集成通訊系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)等進(jìn)行協(xié)作，形成一整套的控制流程。比如，再利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行切削時(shí)，就可以利用傳感器來自動(dòng)控制切削厚度或者切削長(zhǎng)度。傳感器還可以對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，比如檢測(cè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、設(shè)備溫度等等。例如，對(duì)于某項(xiàng)主電機(jī)功率為12KW的機(jī)械設(shè)備，然后就可以利用傳感器下達(dá)相關(guān)執(zhí)行指令，其在工作時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)過傳感器進(jìn)行檢測(cè)，得到其主傳動(dòng)系數(shù)總功率、進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)分別為0.85和0.98，進(jìn)而就可以得到其切削功率12KWx0.85x0.98。除此以外，數(shù)控機(jī)床或者設(shè)備在加工過程中的精度和準(zhǔn)確度也可以利用傳感器來進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，以確保其滿足具體的加工生產(chǎn)需要。

3.3在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在具體的機(jī)械設(shè)備運(yùn)行生產(chǎn)過程中，設(shè)備必不可免會(huì)出現(xiàn)故障、異常、材料不足等情況。如果出現(xiàn)此類情況，必須及時(shí)采取處理措施，避免產(chǎn)生安全事故或者對(duì)設(shè)備造成損傷。為了提高設(shè)備對(duì)于故障異常的反應(yīng)速度，需要對(duì)設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和完善，這樣才可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和處理故障。通過應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)可以是機(jī)械設(shè)備具備自動(dòng)報(bào)警和故障診斷的功能。這樣就可以對(duì)機(jī)械設(shè)備的各個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行中的狀態(tài)進(jìn)行全面的實(shí)時(shí)監(jiān)控，這樣就可以在故障和異常出現(xiàn)時(shí)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行定位，并作出相應(yīng)處理措施和發(fā)出警示信號(hào)，以便于工作人員及時(shí)對(duì)故障和異常進(jìn)行進(jìn)一步處理。監(jiān)控系統(tǒng)之所以會(huì)在設(shè)備出現(xiàn)故障或者異常時(shí)發(fā)出警報(bào)，是因?yàn)樵O(shè)機(jī)械設(shè)備的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)都有著固定的范圍限制，并且其也會(huì)輸入到監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部，如果設(shè)備出現(xiàn)異常情況，其運(yùn)行參數(shù)就會(huì)發(fā)生改變，一旦超出其可控范圍，監(jiān)控系統(tǒng)就可以迅速捕捉到異常參數(shù)并發(fā)出警報(bào)，以提醒操作人員及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理。將機(jī)電一體化技術(shù)充分應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造之中，可以使機(jī)械設(shè)計(jì)制造更加完善高效，使機(jī)械設(shè)備操作效率得到了提高，延長(zhǎng)了機(jī)械設(shè)備的使用壽命，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語

總而言之，隨著工業(yè)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，機(jī)電一體化與機(jī)械設(shè)計(jì)制造之間的關(guān)系會(huì)越來越密切。機(jī)電一體化能夠有效促進(jìn)機(jī)械設(shè)備工作效率的提高，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的智能化和現(xiàn)代化，為智能制造這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定良好的基礎(chǔ)。

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（作者單位：上海振華重工（股份）有限公司長(zhǎng)興分公司）