機(jī)電一體化在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用

宋廣卓

摘要：作為工程機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的主流方向，機(jī)體一體化深受科技推動(dòng)作用的影響其技術(shù)體系日趨完善，被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械制作領(lǐng)域，不止大大提高工程機(jī)械的運(yùn)行效率，更節(jié)約大量勞動(dòng)力。同時(shí)，機(jī)電一體化標(biāo)志著工程機(jī)械制造行業(yè)步入全新發(fā)展階段，意味著工業(yè)機(jī)械與科學(xué)技術(shù)間相互融合。本文以機(jī)電一體化為切入點(diǎn)分析其技術(shù)現(xiàn)狀及工程機(jī)械制造應(yīng)用的必要性，就提出具體的應(yīng)用要點(diǎn)及發(fā)展前景進(jìn)行深入探究，旨在為相關(guān)從業(yè)人員積累更多的工作經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；工程機(jī)械制造；應(yīng)用要點(diǎn)

即便我國(guó)工業(yè)化起步相對(duì)較晚，但是于改革開(kāi)放初期我國(guó)大力推動(dòng)工業(yè)化發(fā)展，強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)由農(nóng)業(yè)大國(guó)向工業(yè)大國(guó)轉(zhuǎn)變的發(fā)展目標(biāo)，促使工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展水平迅猛提高，造成國(guó)家工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程早已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。同時(shí)，伴隨我國(guó)企業(yè)日趨重視信息通信技術(shù)研發(fā)，信息技術(shù)及信息化系統(tǒng)建設(shè)深度不斷擴(kuò)大，軟件工程、通信、控制及信息等方面技術(shù)間相互融合，機(jī)電一體化為工程機(jī)械制造行業(yè)注入全新動(dòng)力[1]。目前我國(guó)機(jī)電一體化向安全化、智能化及綠色化方向發(fā)展，其涉及領(lǐng)域日趨廣泛，對(duì)于國(guó)家工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程的影響更為深遠(yuǎn)，而應(yīng)用成效出現(xiàn)說(shuō)明機(jī)電一體化研究范圍逐步深入。鑒于此，本文針對(duì)工程機(jī)械制造應(yīng)用機(jī)電一體化的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.機(jī)電一體化的概述及發(fā)展現(xiàn)狀

一般說(shuō)來(lái)，機(jī)電一體化指機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及微電子技術(shù)相結(jié)合所形成的全新綜合性技術(shù)。自上個(gè)世紀(jì)70年代我國(guó)投入機(jī)電一體化技術(shù)研究以來(lái)，深受自身國(guó)情的影響，造成機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展進(jìn)程緩慢，直至步入21世紀(jì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，科學(xué)技術(shù)日趨成熟，一定程度上加快機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程[2]。同時(shí)，信息技術(shù)大力發(fā)展推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步，為工程機(jī)械性能提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。目前我國(guó)工程機(jī)械處于發(fā)展關(guān)鍵階段，尤其是機(jī)電一體化技術(shù)引進(jìn)，促使工程機(jī)械制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)以電子控制、液壓及機(jī)械為典型代表的綜合型技術(shù)模式。

同時(shí)，綜合型技術(shù)模式不止能明顯增強(qiáng)工程機(jī)械的性能，更確保工程機(jī)械使用時(shí)的安全性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性。現(xiàn)階段我國(guó)工程機(jī)械制造系統(tǒng)中機(jī)電一體化技術(shù)往往采取以微電子處理器為核心的作業(yè)模式，著重強(qiáng)調(diào)工程項(xiàng)目中不斷優(yōu)化各種系統(tǒng)裝置，全面總結(jié)處理現(xiàn)存問(wèn)題。從社會(huì)發(fā)展的角度來(lái)看，深受科學(xué)技術(shù)進(jìn)步及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，促使我國(guó)工程機(jī)械應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛，為一體化與智能化發(fā)展提供科學(xué)指導(dǎo)[3]。目前我國(guó)以微處理器或微機(jī)為核心的電子控制裝置被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化工程機(jī)械制造領(lǐng)域，尤其是電子控制技術(shù)，例如：平地機(jī)或攤鋪機(jī)找平自動(dòng)化、攤鋪機(jī)自動(dòng)供料、柴油機(jī)電子調(diào)速及挖掘機(jī)優(yōu)化電子功率等。

在科學(xué)技術(shù)水平不斷進(jìn)步的大背景下，工程機(jī)械制造的性能要求日趨嚴(yán)格，促使電子控制裝置被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械制造領(lǐng)域，造成工程機(jī)械結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，而伴隨我國(guó)進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)工程機(jī)械保有量不斷增多，如何妥善管理價(jià)格昂貴的工程機(jī)械確保其發(fā)揮最大效率，是工程建設(shè)部門(mén)所面臨的主要挑戰(zhàn)。同時(shí)，研究機(jī)電一體化應(yīng)用于工程機(jī)械制造無(wú)法脫離研究工程機(jī)械性能問(wèn)題，而社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中工程項(xiàng)目逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工目標(biāo)，一定程度上提高工程建設(shè)效率，節(jié)約大量的勞動(dòng)力成本[4]。為了增強(qiáng)工程機(jī)械的性能大幅度提高其運(yùn)行效率，除研究工程機(jī)械制造自動(dòng)化及智能化問(wèn)題外，必須充分發(fā)揮電子控制系統(tǒng)的作用。

2.工程機(jī)械制造應(yīng)用機(jī)電一體化的要點(diǎn)

2.1數(shù)控機(jī)床

作為工程機(jī)械應(yīng)用機(jī)電一體化最為典型的案例之一，數(shù)控機(jī)床技術(shù)深受機(jī)電一體化發(fā)展進(jìn)程的影響出現(xiàn)質(zhì)的飛躍，具有控制精度高、操作便捷、功能豐富及結(jié)構(gòu)合理等鮮明特點(diǎn)，并且數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)日趨緊湊化、模塊化及總線型，普遍選擇多主總線或多CPU體系。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床中開(kāi)放性設(shè)計(jì)一定程度上增強(qiáng)系統(tǒng)層次性及兼容性，便于用戶進(jìn)行編程實(shí)行設(shè)備改裝升級(jí)[5]。通常情況下，系統(tǒng)中可引進(jìn)模糊控制或在線診斷等方面技術(shù)，有利于增強(qiáng)數(shù)控機(jī)床的智能化水平，而在線診斷功能基本實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)向操作人員反饋機(jī)床中可能出現(xiàn)刀具破損等系列故障或潛在性故障，便于結(jié)合故障實(shí)際情況及時(shí)采取相應(yīng)的處理措施。

2.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

通常情況下，實(shí)時(shí)監(jiān)控功能是機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)械工程制造的具體表現(xiàn)，而相較于現(xiàn)有的技術(shù)，傳統(tǒng)機(jī)械工程技術(shù)相對(duì)落后，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控操作過(guò)程，造成機(jī)械工程總體治療難以得到有效控制，甚至無(wú)法保證操作人員的生命安全。由此可見(jiàn)，工程機(jī)械制造應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)能切實(shí)解決上述問(wèn)題，充分發(fā)揮執(zhí)行、傳動(dòng)及制動(dòng)等環(huán)節(jié)的作用實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題或故障則系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警定位故障具體位置，便于全面分析問(wèn)題結(jié)合具體故障得出相應(yīng)的解決方法，進(jìn)一步保證工程機(jī)械制造的安全性，大大提高工程機(jī)械制造的作業(yè)效率，節(jié)約更多人力物力。

2.3保證精度

工程機(jī)械制造應(yīng)用機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)于保證工程質(zhì)量提高工程精度具有不可比擬的積極作用。從傳統(tǒng)機(jī)械工程角度來(lái)看，其工藝相對(duì)簡(jiǎn)單且往往屬于人工操作，尤其是計(jì)算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及工程測(cè)量等環(huán)節(jié)誤差問(wèn)題頻發(fā)，難以保證機(jī)械工程總體質(zhì)量。由此可見(jiàn)，工程機(jī)械制造應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)不止能大大提高工程數(shù)據(jù)測(cè)量的精確程度，更有利于實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械自動(dòng)化測(cè)量目標(biāo)，最大限度消除數(shù)據(jù)計(jì)算及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)所引發(fā)的誤差，為保證機(jī)械施工質(zhì)量及精確程度提供強(qiáng)有力的支持。除保證工程機(jī)械制造精度以外，明顯提高工程機(jī)械制造的工作效率，一定程度上減輕施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景

一般說(shuō)來(lái)，智能化指機(jī)器行為的描述，以控制理論為基礎(chǔ)將混沌動(dòng)力學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)及人工智能相結(jié)合模擬人類(lèi)智能促使其具有邏輯思維、判斷推理及自主決策等能力，以達(dá)到追求更高控制效果的目標(biāo)。同時(shí)，微型化指機(jī)電一體化向微觀領(lǐng)域及微型機(jī)器發(fā)展的主流趨勢(shì)，而國(guó)際領(lǐng)域泛稱(chēng)為微電子機(jī)械系統(tǒng)（英文簡(jiǎn)稱(chēng)MEMS）泛指幾何尺寸不超過(guò)1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，主張其向納米級(jí)及微米級(jí)轉(zhuǎn)變。由此可見(jiàn)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品具有靈活性、耗能低及體積小等鮮明特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于信息、軍事及生物醫(yī)療等領(lǐng)域，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)不可比擬，而阻礙微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸為微機(jī)械技術(shù)，其產(chǎn)品加工無(wú)法脫離精細(xì)加工技術(shù)的支持，即超精密技術(shù)，可細(xì)分為蝕刻技術(shù)及光刻技術(shù)。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文探究，認(rèn)識(shí)到機(jī)電一體化占據(jù)工程機(jī)械制造極其重要的作用及地位，不止大大提高工程機(jī)械的運(yùn)行效率，更節(jié)約大量勞動(dòng)力，是工程機(jī)械制造行業(yè)的主流發(fā)展趨勢(shì)。因此，相關(guān)技術(shù)人員以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械制造自動(dòng)化及智能化為前提條件，不斷提高機(jī)電一體化的技術(shù)水平，加快機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，進(jìn)一步提高機(jī)械制造的工作效率，為推動(dòng)工程機(jī)械制造技術(shù)水平可持續(xù)性發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。此外，地方政府及相關(guān)部門(mén)必須重視培養(yǎng)機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)人才，向機(jī)電一體化技術(shù)研究提供源源不斷的人才補(bǔ)給。

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