机械设计制造中机电一体化的应用研究

何利锋 李涛

摘 要：在现阶段我国正处于国民建设的关键时期，机械制造行业作为国家建设中极为关键的一部分，也得到了极大的发展和进步。机电一体化是对机械技術、微电子技术、传感器技术等多项技术的融合，能够有效促进机械设计制造水平的提高，所以在当下的机械设计制造中正在积极应用机电一体化技术来促进机械设计制造质量的提高，以期为各行各业发展提供更加先进的机械设备。基于此文章就对当下机械设计制造中机电一体化的应用进行了探究分析，以供借鉴。

关键词：机械设计制造；机电一体化；应用

1机械设计制造中机电一体化的应用优势

1.1安全性能高

通过应用机电一体化技术能够使机械设备的性能更加强大，功能更加齐全，不仅可以满足生产加工需要，同时还具备自动报警、监视、保护等功能。如果这些设备带运行中发生异常，其内在控制系统就会自动发出警报并进行保护，以将设备异常所产生的影响降至最低，切实保证设备的使用安全。

1.2较高的生产能力

机电一体化对于机械设备的精确管控有着非常重要的作用，通过预设相应的控制程序就可以实现对设备的一体化操控，减少设备生产中的人力成本，降低了因人为操作误差而造成的设备风险，提高机械加工生产的效率，为企业创造更多的经济效益。

1.3较高的使用性能

机电一体化指的是将机械技术、微电子技术、传感器技术、信息技术等相关技术进行融合所形成的一种综合性技术，将其应用到机械设计中可以提高控制系统的效率和灵敏度，简化操作流程，并且还可以根据具体制造需要、功率调整等合理选择更加符合机械制造的技术或者措施，提高机械设备的使用性能。

1.4适用范围大

机电一体化系可以为机械设计制造的创新提供技术支持，还可以具备强大的设计和管理功能，为设计分析提供有效的帮助，充分提高设计的效率和质量。此外，对于设计中存在的问题和缺陷也可以利用机电一体化技术来进行分析研究，及时对设计进行完善和优化。所以机电一体化的应用范围非常广泛。

1.5维护方便

通过维护保养可以使机械设备的使用周期得到延长，降低设机械设备在运行中的故障率，提高机械设备的利用价值。在以往的机械设备维护中，就是由人工来进行问题的检测和维护，所以不可免会存在一些遗漏或者缺陷，但是在当下即便一体化可以实现对机械设备的全面检测，及时找出机械设备中所存在的问题，降低了维护工作的工作量和工作难度，提高了维护工作的效率和质量。

2机械设计制造中机电一体化的应用

2.1数控机床

数控技术最早出现在上个世纪中期，经过长期的发展和完善，当下数控技术的精确度和功能都得到了充分发展。数控机床的功能非常强大，它所具备的开放性、硬件系统和功能模块能够为用户提供多样化的服务。数控系统具备动态加工功能，利用线诊断和模糊控制等为机械加工提供编程功能。在可操控编程技术的帮助下，可以实现主轴箱动作的智能化，当执行命令下达后，就可以机械化的进行换刀、旋转等操作。使产业实现了在机床操控技术方面的信息化、科学化和有序化。存储器的容量非常大，并且还采用了模块化软件设计，进而促进数控系统功能的进一步拓展。在数控机床工作时，不仅可以同时完成多项不同任务，还可以具备自动检测功能，及时对破损刀具等设备异常作出报警。

2.2工业机器人

第一代工业机器人由于技术方面的限制，所以其功能和适用性都相对较差，并不能够应用到具体工业生产上。而第二代工业机器人在传感技术和计算机技术的帮助下，实现了对第一代工业机器人的升级，其可以通过计算机和传感器来完成对相关指令的分析、处理和执行，实用性得到了大大增强。而在现阶段计算机技术和传感技术又得到了新的发展和进步，这就使机器人的逻辑思维能力、判断能力得到了进一步增强，实用性和适用性都得到了有效保证，该类机器人就是第三代工业机器人。并且该技术在多个领域得到了有效应用，比如航天、工程建设、军工等方面，为人们提供了创新途径，实现了对各个产业的升级、创新和优化。

3机电一体化技术在机械设计制造过程中的具体体现

3.1机电一体化技术在动力部分中的应用

在机械设备的动力部分融入机电一体化技术，能够提高设备的运转效率，减少设备在运行中的能耗。在以往机械设备使用过程中，消耗大量的电能，且生产效率也无法得到保证，生产成本相对较高，严重影响了企业的经济效益。但是通过对机电一体化技术的应用就可以降低能耗，缩减成本，使机械设备在同等电量条件下产生更多的经济效益。比如，在现阶段的工业生产中，液压机属于一种必不可少的设备，但是该设备会消耗大量的能量，而且生产效率也较低，能源利用率最高不超过35%。但是通过机电一体化技术对其进行改造，添加了电子调速器这样压机在工作时就可以结合具体工作需求来自动调节转速压力等相关工作参数，就实现对电能的节约。

3.2在传感器中的应用

电一体化系统中传感器的作用是非常重要的，它需要负责把各相关信号传输到对应的元件之中，这样元件才能够根据指令来做出相应操作。传感器的数据传输效率和稳定性都非常强，能够有效降低传输过程中的错误率。在具体的传感器应用过程中，传感器需要与集成通讯系统、执行系统等进行协作，形成一整套的控制流程。比如，再利用机械设备进行切削时，就可以利用传感器来自动控制切削厚度或者切削长度。传感器还可以对机械设备的运行状态进行检测，比如检测设备的驱动系统、设备温度等等。例如，对于某项主电机功率为12KW的机械设备，然后就可以利用传感器下达相关执行指令，其在工作时所产生的数据经过传感器进行检测，得到其主传动系数总功率、进给系统功率系数分别为0.85和0.98，进而就可以得到其切削功率12KWx0.85x0.98。除此以外，数控机床或者设备在加工过程中的精度和准确度也可以利用传感器来进行监测控制，以确保其满足具体的加工生产需要。

3.3在监控系统中的应用

在具体的机械设备运行生产过程中，设备必不可免会出现故障、异常、材料不足等情况。如果出现此类情况，必须及时采取处理措施，避免产生安全事故或者对设备造成损伤。为了提高设备对于故障异常的反应速度，需要对设备的监控系统进行进一步优化和完善，这样才可以及时发现故障和处理故障。通过应用机电一体化技术可以是机械设备具备自动报警和故障诊断的功能。这样就可以对机械设备的各个系统在运行中的状态进行全面的实时监控，这样就可以在故障和异常出现时自动对其进行定位，并作出相应处理措施和发出警示信号，以便于工作人员及时对故障和异常进行进一步处理。监控系统之所以会在设备出现故障或者异常时发出警报，是因为设机械设备的相关运行参数都有着固定的范围限制，并且其也会输入到监控系统内部，如果设备出现异常情况，其运行参数就会发生改变，一旦超出其可控范围，监控系统就可以迅速捕捉到异常参数并发出警报，以提醒操作人员及时对其进行处理。将机电一体化技术充分应用到机械设计制造之中，可以使机械设计制造更加完善高效，使机械设备操作效率得到了提高，延长了机械设备的使用寿命，提高了企业的经济效益。

结束语

总而言之，随着工业的不断进步和发展，机电一体化与机械设计制造之间的关系会越来越密切。机电一体化能够有效促进机械设备工作效率的提高，实现机械加工的智能化和现代化，为智能制造这一目标的实现奠定良好的基础。

参考文献：

[1] 李文乐.探讨电力物资采购成本与质量控制策略[J].消费导刊，2015，（7）：205.

[2] 黎锡玲.电力物资管理工作中存在的问题及对策[J].中国管理信息化，2015，（12）：104.

（作者单位：上海振华重工（股份）有限公司长兴分公司）