机电一体化技术在机械设计制造中的应用探讨.pdf

智能制造技术模具制造 2023年第9期机电一体化技术在机械设计制造中的应用探讨汪小海（马鞍山职业技术学院，安徽马鞍山技师学院，安徽马鞍山243031）【摘要】机电一体化技术当前信息时代背景下的新型技术，在我国现代化社会建设生产中扮演着不可忽视的重要作用。而在机械设计制造领域中，该技术不仅能够实现精简化，同样能够有效提升生产效率，确保加工精度以及安全性能。基于此，本文结合机电一体化技术及其优势，对机电一体化技术在机械设计制造中的应用进行分析，以供参考。关键词：机电一体化；机械设计制造；应用中图分类号：TG76文献标识码：BDOI：10.12147/ki.1671-3508.2023.09.062Discussion on the Application of Mechatronics Integration Technologyin Mechanical Design and ManufacturingWang Xiaohai（Maanshan Vocational and Technical College,Anhui Maanshan Technician College,Maanshan,Anhui 243031,CHN）【Abstract】Mechatronics integration technology,a new type of technology in the current information age,plays an important role that cannot be ignored in the construction and production ofChinas modern society.In the field of mechanical design and manufacturing,this technologycan not only achieve precise simplification,but also effectively improve production efficiency,ensure machining accuracy and safety performance.Based on this,this article combines the advantages of mechatronics technology and analyzes its application in mechanical design andmanufacturing for reference.Key words:mechatronics integration；mechanical design and manufacturing；application作为当今世界的制造业大国，在信息自动化技术的影响下，我国的生产模式得到了有效升级改进，不仅有效提升了产品的生产质量，满足了社会民众的物质需求，同样也改善了传统生产模式中效率低下、污染问题严重、材料利用率低等方面的问题。而在机械设计制造领域中，制造企业也应当明确机电一体化技术的应用优势，明确其基础技术分类，同时结合自身实际生产水平以及发展目标来探索出合理的机电一体化技术的应用方式，进而为自身的未来发展奠定良好基础，推动行业发展1。1机电一体化技术概述机电一体化技术本身就是一项集合了多项专业领域的综合技术体系，主要融入了信息技术、微电子技术、传感技术、信号变换技术、编程技术、自动控制技术等诸多方面。集成了大规模电力与计算机系统的应用优势，实现机械和电子的互联互通。目前来看，机电一体化技术的应用范围较广，在制造业、交通运输、医疗、军事等领域都有广泛的应用，大部分的现代化生产设备都在一定程度上应用了该技术，不仅能够明显提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量和可靠性，也能够完善生产制造体系，为企业的竞争力和市场占有率的提升带来技术保障。2机电一体化基础技术分类2.1集成制造技术集成制造技术指的是结合计算机系统来实现各 199智能制造技术模具制造 2023年第9期项生产管理操作流程的集成化管控，能够将生产原材料、技术工艺、人工操作、产品出货等流程进行一体化操控，不仅能够有效提升生产效率，同时也能够为生产管理工作带来巨大的便利。目前来看，信息化与自动化已经成为我国机械设计制造领域的重要发展趋势，且在现代科技的带领下，集成制造技术体系得以不断完善，但是还是能够发现自动化孤岛的现象，导致该技术的应用效果难以达到预期标准。2.2变流传动技术交流变动技术的核心特点就在于高适应性、高稳定性以及高承载性，该技术能够借助电力电子与微电子技术全面提升机械设计制造系统设备的运行安全，在保障生产效率与质量的基础上，大大降低运行安全风险性。同时还能够有效避免外界信号对生产流程的干扰效果，是当前我国机械设计制造领域中较为常见的技术类型2。2.3现场总线技术现场总线技术是指利用集中化控制系统，对机械设计制造系统中的各项设备仪器仪表的信息数据进行实时采集与传递的通讯网路技术，在机械设计制造自动化、过程自动化等方面的现场仪器设备中具有极为广泛的应用。相较于以往的信号传输方式而言，不仅不需要事先进行大量缆线的敷设，也能够有效避免安全隐患问题的发生，通过无线网络技术就可以事先机械设计制造设备信息的双向传递，确保信号的传递效率。3机电一体化技术在机械设计制造中的应用3.1传感设备传感设备在机电一体化系统中主要发挥出信息传递的功能，不仅能够对系统设备中的各方面信号进行全面采集、整理以及输送，也能够根据不同元件的运行需求以及生产工艺要求来发出相应的指令，让机械设备、通信系统与执行系统能够达到协调配合的效果，为信息传输安全带来全面保障，以确保系统能够执行正常程序，维持稳定高效的运行效果。例如在汽车零部件加工生产过程中的切削设备，工作人员需要对零部件生产质量以及机械设备运行精准程度进行全面分析，并考虑工作人员的状态以及能力水平，以确保机械设备能够维持正常运行状态。而在传统人工操作模式下，很容易会因为人为操作失误而导致零部件加工质量问题，难以达到汽车生产制造的相关标准，因此可以利用机电一体化技术，通过传感设备的使用，对设备回转系统、驱动系统、温度系统等方面进行检测，同时确保各个系统设备的运行参数数据进行内部传输，从而实现机械设备的自动化控制效果，也能够避免人为因素对机械设备操作及其生产精度所带来不利影响，以确保汽车零部件的加工生产品质。3.2动力部件通常来说，在机械设计制造的过程中需要消耗大量的能源，为系统机械设备的运行提供必要的动能，尤其是传统机械设备，其耗能情况较为严重，不仅会严重影响设备运行效果以及生产效率，同样也会为生产成本带来一定的压力。因此，工作人员在进行机械设备设计与制造的过程中需要对能耗问题予以高度重视，尽可能提升能源利用率，合理应用动力部件，进而确保生产效率水平。以汽车制造生产为例，其传统机械设备中主要以液压机为主，利用液体来进行动能的传递，进而确保压制工艺能够得以正常开展，但是在液压机运行的过程中，其能量利用率相对较低，只有将近三成的利用率，这就会对汽车生产效率带来一定程度的负面影响。因此可以采用机电一体化技术来进行压机操作，通过额外电子调速器来有效提升设备压力值以及转速，确保各方面参数的精准程度，进而有效改善运行能耗问题，提升汽车制造生产的整体效率水平。3.3数控设计数控设计主要应用于数控机床等环节之中，由于数控机床的整体工艺流程相对繁琐，且执行效率不足，导致数控技术的发展水平较为有限。为了突破技术限制，改善这一现状，可以利用机电一体化技术来优化数控系统设计中存在的问题，完善数控设计内容，进而实现智能化处理效果。例如在数控机床的切削精度方面的缺陷，就可以利用机电一体化技术来实现自动换刀的效果，进而提升机械设备的运行效率，保障生产质量水平3。3.4监控系统监控系统在机械设计制造领域中具有至关重要的意义，工作人员需要借助监控系统来明确各个机械设备的运行状态，全面掌握生产加工流程，根据实际情况来制定出相应的方案，以确保现场生产活动的安全与效率水平。因此可以借助机电一体化技术，通过控制设备来对生产制造过程种接卸设备运行参数来进行实时监控，一旦发生异常情况就可以将采集到的故障数据传递给操作系统，同时为工作人员进行及时警报，让其能够快速进行设备故障问题的排查与诊 200智能制造技术模具制造 2023年第9期断，进而全面降低设备故障问题的发生概率。通常来说，监控系统的核心组成部分主要为自动报警系统与故障排查系统，前者能够在机械设备运行过程中出现故障隐患的情况及时做出反应，而后者则需要工作人员事先输入指令程序来确保系统运行效率，有效处理设备故障问题。3.5产品开发在当前信息时代的背景下，现代智能技术及其智能设备得以广泛应用，为我国社会生活生产带来了巨大变化。而随着科技技术的不断进步，设备功能得以呈现集成化的发展趋势，传统的工程机械设计制造产品已经难以满足当代社会生产与生活的各方面标准。因此需要工作人员在机械设计制造产品开发的过程中使用机电一体化技术，丰富产品种类，完善产品性能，同时结合当前市场发展趋势以及相关要求来进行设计开发。例如在进行汽车发动机微机控制系统的设计过程中，工作人员可以使用机电一体化技术来进行设计，设计出能够有效降低燃料成本的发动机微机控制系统原理图，利用微处理器，或者对汽车发动机使用大规模的集成线路设计，并结合若干个传感器来获取模拟电压信号，从发动机输出轴得到精准的脉冲信号，并将其传输到BCU中进行模拟，而信号就可以通过数字转换器，转变为数字信号，根据信号指令就可以对空气燃料比、排气循环率等方面进行精确计算，并以此作为依据，对燃料喷射阀与点火装置驱动进行管控，让空气燃料比能够维持最佳的运行状态，以保证汽车发动机的各个运动状态都能够保持在正常的负荷条件下。4机电一体化技术的未来发展趋势随着智能化、自动化和信息化的不断发展，机电一体化技术的应用范围势必会得到进一步的扩大，也为技术发展提供了源动力4。具体来说，未来发展趋势包括以下几个方面。一是智能化，机电一体化技术能够通过人工智能、机器学习等技术实现自主决策、自主控制、自主维护等功能。目前来看，人工智能已经成为我国计算机领域的重要发展趋势，而在机械设计制造领域中，其智能化水平也会逐步提升，能够结合相关操作要求来进行人类思维与操作逻辑的有效模拟，进而实现智能化操控效果，在我国经济发展程度较高的城市中，已经逐步开始了智能化生产线的制造设计与应用实验，针对部分流水线，已经实现了人工智能操作模式，例如在我国某省的机械制造企业中，在汽车零部件加工环节中引进了智能操作臂，让其能够自主获取数据信息，并对其进行分析与逻辑判断，让其能够自主决策并生成相应的指令信息，同时还具备一定的自主学习能力，针对设计图纸中存在的问题能够进行自主改正，不仅大大提升了机械设计制造的精准程度，也全面提升了生产加工的经济效益。二是绿色化，机电一体化技术通过节能、环保等技术手段，实现对环境的保护和可持续发展。当前，随着我国生产规模的不断扩大，对于能源与资源的需求量也正在随之而提升，这不仅为设计制造成本带来了一定的压力，同时也会引发生态环境污染的问题。为了能够解决这一问题，我国也提出了节能降耗的环保理念，并投入大量资源，积极开发节能技术。因此，绿色化同样也是机电一体化技术发展的重要趋势，需要工作人员积极使用新型材料与技术工艺，尽可能采用可回收以及可二次利用的材料，并加大研究力度，进而为机械设计制造领域的未来发展带来有效保障。5结束语综上所述，制造业是我国经济发展与社会建设的重要支柱产业，而机电一体化技术则是能够推动制造业快速发展的关键技术，也是我国机械设计制造领域的重要发展趋势，因此相关单位与工作人员应当明确机电一体化的应用价值，合理利用该技术来提升设计制造的成产效率水平，并节省自然资源，实现绿色化生产效果，不断积累生产经验，并结合市场发展趋势以及自身实际情况来进行不断改进，进而为我国制造业的发展奠定夯实基础。参考文献1刘辉.机电一体化数控技术在机械制造中的应用分析J.造纸装备及材料,2022,51(12):105107.2张盼盼,王宇,蓝建华.基于机电一体化技术的机械设计制造与应用J.电动工具,2022(05):1921+26.3李海峰.机电技术在机械设计制造中的应用研究评机电设备与机械电子制造 J.铸造,2021,70(04):514.4周游.浅析机电一体化数控技术在机械制造中的应用J.科学技术创新,2019(30):195196.作者简介：汪小海，男，1970年8月生，汉族，安徽马鞍山人，本科，工程师，工学学士，研究方向：职业教育机电一体化专业基础课与专业课教学。（收稿日期：2023-05-30）DMM 201