机电自动化在工程机械制造中的应用研究_杨张海.pdf

装备及自动化 2023 年 第 1 期 总第 214 期 造纸装备及材料26机电自动化在工程机械制造中的应用研究杨张海1，徐盼盼21.宜春职业技术学院，江西 宜春 3360002.河南省丽光照明工程有限公司，河南 郑州 450000摘要：机械制造领域是我国市场经济发展过程中的重要组成部分，也是我国基础性产业之一。其与我国工业领域的发展密不可分。自动化技术中包含智能化技术和数字化技术，可以大幅提高机械制造的自动化水平，无需大量的人力资源投入，便可确保生产出的机械零件具有高精度，满足企业的制造要求。这一技术的广泛应用将为我国机械制造领域走向现代化、自动化和智能化的发展之路提供有利条件，并进一步产出更多的机械高端零件，为贯彻落实我国的工业 4.0 发展规划奠定坚实基础。基于此，文章梳理了我国机械制造的发展现状，分析了机电自动化在工程机械制造中的应用内容，并从智能化、柔性化、集成化、虚拟化的发展角度分析了工程机械制造中的机电自动化技术。关键词：机电自动化；自动化技术；工程机械制造；智能化；柔性化；集成化分类号：TH-39；TH16在我国市场经济高速发展的行业背景之下，工业企业将要在越发激烈的市场竞争中，提高其市场竞争优势，则需要提高产品的生产质量及效率。对于机械制造行业来说，需要加强对自动化技术的合理运用，帮助企业有效地降低人力资源成本，扩大利润空间。尤其是我国正处于机械制造大国向机械制造强国的重要转折时期，要想提高工业在国际上的话语影响力，保持技术的领先水平，则需要不断加强自动化技术的研发和运用，改善企业的生产经营环境，优化产品制造的科技含量，实现机械制造的智能化、自动化、绿色化发展，为提高企业的核心竞争力提供有力支持。1 我国机械制造的发展现状近些年，我国持续推进工业领域的改造和升级，借助于科学技术的发展、运用和实践，我国的机械制造产业及生产技术，已经得到了快速发展，提高了机械制造的生产效率和生产质量，并借助于各种前沿的制造技术，引进精密仪器和制造设备，帮助企业提高了经济发展效益，扩大了企业的利润空间，助力工业企业抓住时代发展机遇、把握时代发展脉搏，提高了核心竞争力1。但是与国际前沿制造企业相比，目前我国的机械制造工艺仍然还有很大的进步空间。我国的机械制造工艺基础较为薄弱，相较于国际先进水平，仍有不足之处有待完善。在西方机械制造行业的发展过程中，已经基本实现了加工中心、数控机床的全面运用，与此同时，其智能化和自动化水平处于世界前沿。我国仍有不少的中小型机械制造企业在运用传统的刚性自动化技术，正处于向自动化机械制造的重要转折时期，难以将自动化技术应用到工业机械制造的全过程。机械商品的制造需要顺应市场的发展趋势和客户产品需求，在进行产品生产加工时，不同的零件规格参数有所不同，其内部组成构件有所差异，零件单元不尽相似2。因此在进行机械产品制造和加工时，企业需要进行批量生产。与西方国家相比，目前我国的机械制造虽然可以实现大规模的流水化生产，但是在技术含量要求较高、科技水平较强、重复性相对较小的机械零件生产上，还未达到理想目标，单件零部件生产经营活动还有很大的提升空间。同时，机械生产制造的加工方法和加工技术运用到的方式多为铣削、车削、钻削，不同类型的机械加工技术，使用到的机床类型也有所不同。例如，钻削使用的机床多为台式机床和摇臂机床；车削使用的机床则以卧式车床和单独机床为主；铣削使用的机床以龙门铣床、骨枕铣床、悬臂铣床为主3。因此在我国科学技术发展水平不断提升的行业背景之下，机械制造的生产工艺水平虽然变得越发完善，机械设备的精密度不断提升，同时在其中融入了大量的科学技术，衍生了各种新产品，但是结合实际，我国的工业发展作者简介：杨张海，男，硕士，助教，研究方向为机械、电子。文章编号：2096-3092（2023）01-0026-03造纸装备及材料 第 52 卷 总第 214 期 2023 年 1 月 装备及自动化27仍然面临全新的挑战和压力。2 机电自动化在工程机械制造中的应用内容在机械制造领域中运用自动化技术，其理论基础为控制理论，可以综合被控对象的特征和所处的具体环境变化情况，通过信息反馈作用，并施加控制作用到被控对象所在位置，以确保系统可以依照预先设定的算法进行标准化运行。控制理论为解决工业领域生产研究问题发挥出了巨大作用，同时也是自动化控制理论的重要研究基础。加强机械自动化技术的探讨和研究，将会从根源上改变人类的生产和生活模式4。具体来说，将自动化技术运用在工程机械制造领域，使用内容主要包括以下几个方面。2.1 信息的自动化信息的自动化包括工艺辅助设计、计算机辅助设计以及数据库系统管理等。其中，计算机辅助设计主要是指借助于计算机的图形设计软件和有关设备，可以为有关工程师提供辅助，展开机构件的设计。工艺辅助设计主要是指实现计算机辅助设计和辅助制造之间的全面衔接，提高企业的生产制造效率，保障其生产制造过程的标准化。产品数据库管理主要是指针对在生产制造数据信息展开集成化管理5。2.2 物资运输的自动化物资运输自动化管理工作可以将生产制造时需要的各类原材料及成品预送到标准位置，这也是机械生产自动化技术使用过程中无法缺少的重要系统。一般情况下，自动化物资供应管理系统包括三大模块，分别是自动化软件系统、组件自动输送设备和单机自动装置。2.3 生产自动化通过生产制造的自动化，可以对重复性工序进行自动持续循环，与此同时，还可以对机械组件进行自动化拆卸。在机械制造工程中运用自动化生产加工技术，可以有效替代传统的人力资源体力劳动，减少机械生产加工时人工操作失误所带来的精度不足等问题，改善了产品的生产质量6。2.4 设备装备的自动化设备装备的自动化主要是指将某种特定规格和形状的机械零配件，依照预先设定好的技术要求，以搬运、组装、试验、验收等步骤为主，将其进行自动化组装，形成零部件生产制造的工艺流水线，这也是机械生产自动化过程中的重要环节之一，可以有效取代传统的人力资源劳动，避免通过人工进行循环往复的复杂操作，改善了产品的生产效率7。3 工程机械制造中的机电自动化技术3.1 智能自动化技术在智能机电自动化技术的使用过程中，以人工智能技术为主。借助于人工智能技术，可以保障机械制造更为标准，提高机械制造的综合水平，进而优化产品的生产性能。可以通过人工智能技术，对人员操作行为进行动态模拟，相当于形成了机械制造的专家系统。将该专家系统作为导向，可以保障生产过程的智能化。智能化机电技术将会对有关工作人员提出较高的能力要求，需要操作人员具有较强的技术素养，发挥出人工智能技术在机械制造中决策、判断、分析等多种功能。智能机电自动化技术可以通过提前在系统中设计好编程算法，在出现机械设备故障之后，进行智能化的处理，以尽可能规避机械设备故障所带来的生产停摆问题，也可以为后续的故障方案制定提供一定的智能参考依据。3.2 柔性自动化技术柔性自动化技术的核心为数控技术，可以在其中融合其他的前沿技术手段，构建更为完整和全面的自动化管理体系，对整个机械制造全过程进行自动化管理。将其渗透于工程项目制造的各个流程，除了可以保障机械产品制造的精度，还可以对机械生产制造的数据信息进行统一，改善产品的生产质量。传统的工程机械制造，很容易受人为因素，引发各种生产问题，不仅导致大量的人力资源被浪费，还会导致生产参数不够标准，进而引发生产事故。轻则对产品的生产质量、生产精度带来影响，重则会引发人员伤亡问题。在此背景之下，柔性自动化技术的运用，更加侧重于关注各个生产流程的要点。利用自动化控制系统，可以对企业生产过程进行干预，并结合企业的生产需求，对生产规模和生产标准进行有效控制，有利于帮助企业进一步扩大产品的制造规模，增加产品的制造种类，同时带动我国企业制造行业获得高质量发展。具体来说，只需要用一台计算机电脑，编写机械自动加工程序，便可以借助远程操作系统，对设备及个别特殊规格的专用机床进行管控，确保机床可以进行自动化生产，形成连续加工体系，满足单一机 装备及自动化 2023 年 第 1 期 总第 214 期 造纸装备及材料28械零件的加工生产目标。也可以结合被加工零件的具体数量控制要求，对机械生产加工节奏进行全面调整，以确保生产加工过程更加符合企业的发展需求，不管是设备还是人工成本，都可以得到最为合理的管控8。3.3 集成自动化技术集成自动化技术是将生产活动和生产技术有机整合的过程。在工程机械制造领域中，集成自动化技术借助机械制造和信息技术的有机结合，形成了自动化管理体系。在这个体系中，数控技术、电子技术和计算机技术等技术被加入其中，以减少制造流程、提高综合效率和质量。目前，集成自动化技术已被广泛应用于国内工程制造领域，为实现技术功能和生产经营的全面集成提供了有力支持。通过计算机的辅助功能，动态管理机械产品的生产全过程，指导企业优化生产流程，提高核心竞争力，并满足客户的需求。具体而言，在进行机械加工的生产和制造时，运用集成化技术，可以基于三维模式框架，促进机械加工生产制造工作有序进行，真正地实现了生产工序之间的数据信息驱动，并将其作为自动化技术使用的着力点，将原本基于二维模式之下进行的机械产品生产制造加工过程，转变为三维的环境系统，形成全新的生产控制模型。同时构建生产制造加工过程的三维模型，也实现了数据信息的全面转换。借助三维立体仿真系统，可以对三维生产加工系统的工艺方案进行编制，也可以运用其他设计软件，优化三维几何模型系统，形成更为完善的三维作业流程，以为后续的产品设计工作打下坚实的基础9。3.4 虚拟技术虚拟自动化技术主要是将计算机和互联网作为基础，结合计算机图形学和人体行为学等，融合传感器设备，可以为机械生产制造过程提供逼真的虚拟环境，让用户通过人机交互，可以在虚拟化的生产环境中，获得更为逼真的生产操作体验。将虚拟技术运用在机械生产制造中，具有 4 大特征，分别为交互性、感知性、共享性和沉浸性。在系统构建上，主要包括 5 大元素，分别是虚拟环境发生器、人物、虚拟环境、传感器件和作用器件。这 5 大元素进行交互、融合、运用，可以有效地改善在机械制造过程中的用户操作感受，进而优化技术组的问题解决水平。例如，在机械生产制造出现故障问题之后，有关工作人员可以借助于虚拟技术，针对生产现场进行全面排查，明确设备是否存在故障，并展开深度剖析，掌握出现问题的具体根源，制定出针对性的解决措施，进一步规避不合格产品的出现，有效规避生产资源的浪费10。但是，虚拟技术在机械生产自动化中的运用正处于初期探索阶段，还未实现全面运用，因此有关工作人员在使用该技术时，需要与其他技术融合互补，以展现出机械设备的自动化水平，提高企业生产效率。4 结束语综上所述，在工程机械制造过程中，加强对自动化技术的运用，可以实现加工对象的连续自动化生产，提高了企业的生产效率和生产质量。除了会对整个行业发展带来影响，更促进我国在国际上掌握工业技术话语权，工业水平处于领先地位。因此还需有关工作人员继续进行技术的探索及研究，为我国的工业发展赋能，为工业 4.0 计划的落实奠定基础。参考文献1 林元正,林添良,陈其怀,等.电动工程机械关键技术研究进展J.液压与气动,2021,45(12):1-12.2 汤敏,曾力,李沨,等.船海工程机电设备智能化新模式J.船舶工程,2019,41(S1):128-133.3 段贤强.水稻直播机无人驾驶与智能作业系统研究D.上海:上海交通大学,2020.4 翟元网.机电自动化在工程机械制造中的应用J.造纸装备及材料,2020,49(03):8,78.5 于亚运.基于MC9S12XDP512的液压支架电液控制系统端头控制器的开发D.太原:太原理工大学,2016.6 王帅,陈朝阳,汤华炬.智能控制技术在工程机械涂装自行小车上的应用J.电镀与涂饰,2020,39(4):216-219.7 范衠,朱贵杰,李文姬,等.进化计算在复杂机电系统设计自动化中的应用综述J.自动化学报,2021,47(7):1495-1515.8 张凯凯.仿生触土试件挖掘阻力测试系统研究D.天津:天津科技大学,2018.9 姚远,李叶松,雷力