機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

侯效華

摘要：科技的進(jìn)步與發(fā)展速度愈來(lái)愈快，機(jī)電一體化技術(shù)有了全面的提升，在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用受到更多的重視。如何合理對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用并提升制造效率，對(duì)技術(shù)應(yīng)用的提升以及機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展都有著重要的意義。文章對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)概念進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，對(duì)其在機(jī)械制造業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和具體應(yīng)用情況進(jìn)行研究，并對(duì)其發(fā)展進(jìn)行展望。

Abstract： The progress and development of science and technology is getting faster and faster， the mechatronics technology has been comprehensively improved， and the application in the machinery manufacturing industry has received more attention. How to reasonably apply mechatronics technology and improve manufacturing efficiency is of great significance to the improvement of technology application and the development of machinery manufacturing industry. This paper briefly expounds the concept of mechatronics technology， studies its application advantages and specific applications in the machinery manufacturing industry， and looks forward to its development.

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;機(jī)械制造;應(yīng)用

Key words： mechatronics;machinery manufacturing;application

中圖分類號(hào)：TH39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）12-0200-03

0? 引言

機(jī)電一體化技術(shù)是多種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)更加高效便捷的機(jī)械設(shè)備操作模式。隨著研究的深入以及應(yīng)用的完善和提升，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用更加廣泛，其將機(jī)械操控程序有效簡(jiǎn)化，對(duì)于設(shè)備性能的提升、效率的提升有著重要的促進(jìn)作用。

1? 機(jī)電一體化技術(shù)的概念及特征

1.1 概念

機(jī)電一體化技術(shù)的組成包括了當(dāng)前較為先進(jìn)的技術(shù)內(nèi)容，例如信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械設(shè)備技術(shù)，通過(guò)將多種技術(shù)融合，發(fā)揮其各自優(yōu)勢(shì)，使機(jī)電一體化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更多領(lǐng)域的應(yīng)用。

1.2 特征

體積小巧。機(jī)電一體化所依托的設(shè)備是集成電路，通過(guò)半導(dǎo)體技術(shù)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，濃縮了設(shè)備的體積，重量也比較輕，占地少的情況下，還能夠保障設(shè)備的性能和控制效率。

效率高。集成電路把設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，機(jī)電一體化技術(shù)又能進(jìn)行優(yōu)秀的控制效果，這使得機(jī)械效率得到很大提升。

穩(wěn)定性高。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用是建立單板、單片機(jī)作為控制機(jī)的基礎(chǔ)上，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置，其在穩(wěn)定性方面有著較強(qiáng)的表現(xiàn)。

2? 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

2.1 幫助機(jī)械進(jìn)行調(diào)試

機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)建，是運(yùn)用程序控制系統(tǒng)將機(jī)械設(shè)備進(jìn)行連接，在生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)機(jī)械操作情況，給予機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)反饋，能夠結(jié)合機(jī)械性能進(jìn)行調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的優(yōu)化配置，盡可能發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的性能。

2.2 故障報(bào)警

機(jī)電一體化系統(tǒng)可以根據(jù)機(jī)械設(shè)備的需要，設(shè)置故障報(bào)警系統(tǒng)，根據(jù)既定程序內(nèi)容，如果機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)異常，會(huì)進(jìn)行故障報(bào)警，同時(shí)提示故障代碼，更加便捷的實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)與修理。

2.3 提升機(jī)械性能

機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用，集合了機(jī)械監(jiān)控、報(bào)警、修復(fù)等多種功能，對(duì)于機(jī)械制造效率的提升有著重要的促進(jìn)作用。能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問(wèn)題，監(jiān)控、報(bào)警、檢測(cè)高效完成。對(duì)于機(jī)械性能的提升，故障處理效率，風(fēng)險(xiǎn)控股等等都有著重要的作用。

2.4 降低操控難度，拓展適用范圍

機(jī)電一體化產(chǎn)品通過(guò)多種技術(shù)將機(jī)械操作控制集成化，操作更加便捷，工作流程更簡(jiǎn)單且容易操作。將一些復(fù)雜的機(jī)械操作內(nèi)容寫(xiě)進(jìn)操作程序中，使操控難度大大降低，提升機(jī)械控制運(yùn)行效率的同時(shí)，也極大的拓展了機(jī)械設(shè)備適用范圍。

3? 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的具體應(yīng)用

3.1 在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

運(yùn)營(yíng)機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用，目前比較常見(jiàn)的是布設(shè)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)能夠檢測(cè)機(jī)械設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，監(jiān)控過(guò)程中如果有異常情況，會(huì)及時(shí)將故障情況顯示在系統(tǒng)中，同時(shí)以警報(bào)的方式作出提醒，使維修人員能夠及時(shí)作出反應(yīng)進(jìn)行診斷維修，減少故障造成的損失。

3.2 全自動(dòng)包裝工作中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

經(jīng)過(guò)了解，全自動(dòng)包裝機(jī)設(shè)備中對(duì)于機(jī)電一體化應(yīng)用較為深化，包裝機(jī)械設(shè)備運(yùn)用了較多的知識(shí)和技術(shù)。全自動(dòng)包裝機(jī)的實(shí)際操作和控制工作是比較繁雜的，操作難度大，環(huán)節(jié)復(fù)雜。將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用到包裝機(jī)械中，同時(shí)運(yùn)用機(jī)械工程知識(shí)、微處理技術(shù)等等，將復(fù)雜的操作步驟進(jìn)行集成組合。這極大的縮減了實(shí)際操作的復(fù)雜性，是對(duì)以往控制系統(tǒng)的彌補(bǔ)和優(yōu)化，通過(guò)軟件和機(jī)械控制的有效結(jié)合實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械全自動(dòng)包裝工作狀態(tài)，有效提升工作效率。

3.3 機(jī)床控制工作中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用分析

機(jī)床控制在實(shí)際機(jī)械制造方面對(duì)于精度、準(zhǔn)確度的要求的較為嚴(yán)苛的，同時(shí)還需要具備較快的速度，這就要求機(jī)床控制做到較高的智能化水平和穩(wěn)定性。機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)床控制中的應(yīng)用，融入計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，同時(shí)將DSP芯片進(jìn)行的設(shè)置，以此有效提升機(jī)床控制的精度、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性。在應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的機(jī)床控制效率和效果都得到了顯著提升，這不僅提升了工藝水平，還使操作能力提到了提升，為機(jī)械制造的經(jīng)濟(jì)效益提升奠定了基礎(chǔ)。

3.4 機(jī)械能耗降低中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)機(jī)械在機(jī)械效率方面相對(duì)較低，這主要是由于耗能較多且利用率較低的原因。在液壓挖掘機(jī)燃料利用方面，其利用最大值僅為25%，在機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中很多燃料都是以能耗的方式造成了消耗，不利于長(zhǎng)期的發(fā)展。在液壓挖掘機(jī)設(shè)備上應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，并通過(guò)電子監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，柴油機(jī)上安裝電子調(diào)速器實(shí)現(xiàn)機(jī)械的自動(dòng)調(diào)整。在此情況下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀察測(cè)試，其能耗情況有明顯的降低，這說(shuō)明通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)能夠達(dá)到機(jī)械設(shè)備的節(jié)能降耗目的。

3.5 精度控制工作中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

在機(jī)械制造中，精度控制一直是機(jī)械制造的關(guān)鍵質(zhì)量控制措施，這對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的影響。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用中，能夠?qū)C(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)組合，減少傳動(dòng)部件。在這種情況下機(jī)械的磨損將在機(jī)電設(shè)備控制下有所減少，同時(shí)增加配合的契合度，機(jī)械配件之前的配合以及受力變形情況將大大減少。與此同時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)能夠通過(guò)計(jì)算及檢測(cè)與控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械制造中的干擾進(jìn)行補(bǔ)償和校正，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)誤差的合理控制。在機(jī)械制造中精度控制方面，機(jī)電一體化技術(shù)有較大的發(fā)揮空間。

3.6 煉鋼工作中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

時(shí)代發(fā)展工程中，基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展與完善，使鋼材料的使用量增速明顯，同時(shí)由以往的低要求高產(chǎn)量，逐步演變?yōu)楦咭蟾弋a(chǎn)量。為了能夠新時(shí)代對(duì)鋼材料的要求，多數(shù)企業(yè)在技術(shù)方面進(jìn)行了改革和升級(jí)。例如機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，其將計(jì)算機(jī)處理器為中心，并將其他設(shè)備如操控系統(tǒng)、加熱設(shè)備、顯示設(shè)備及儀表儀器等等，實(shí)現(xiàn)技術(shù)組合的同時(shí)，保持各設(shè)備之間的聯(lián)動(dòng)，在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)協(xié)同生產(chǎn)。不僅大大提升了生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)量，同時(shí)對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的控制也有較大的提升，還能夠有效提升設(shè)備的使用壽命。此外交流傳動(dòng)方式在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，其可以對(duì)交流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行體現(xiàn)，由此可見(jiàn)機(jī)電一體化技術(shù)能夠?yàn)闊掍摴ぷ魈峁?qiáng)有力的技術(shù)支撐，可加快機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展腳步。

3.7 柴油機(jī)自動(dòng)控制工作中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)械制造業(yè)通常以柴油機(jī)作為動(dòng)力核心，以滿足生產(chǎn)制造所必須的機(jī)械功率要求，足夠的動(dòng)力源是保證機(jī)械控制工作的重要保證。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，可以通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行收集，同時(shí)根據(jù)指標(biāo)調(diào)整柴油機(jī)運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)對(duì)油門(mén)、調(diào)速器、自動(dòng)升溫等的自動(dòng)協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī)的控制調(diào)整，以保證滿足機(jī)械制造生產(chǎn)要求的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)，節(jié)能減排，提高效益的目標(biāo)。

綜上所述，將機(jī)電一體化技術(shù)引入到機(jī)械制造業(yè)中可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械使用性能的最大化發(fā)揮，同時(shí)提高設(shè)備檢修工作效率和質(zhì)量。這樣不僅有利于機(jī)械設(shè)備維護(hù)成本的控制，同時(shí)也從一定程度上延長(zhǎng)了機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

4? 機(jī)械制造業(yè)向機(jī)電一體化發(fā)展的方向

4.1 高效化與智能化

目前在機(jī)械制造領(lǐng)域，機(jī)電一體化應(yīng)用已經(jīng)較為普遍，并且應(yīng)用多中央處理器的數(shù)字化集成系統(tǒng)也較為先進(jìn)，對(duì)于生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量方面有著較好的支持。在之后的發(fā)展中，機(jī)電一體化技術(shù)向高效化智能化發(fā)展是一個(gè)重要的發(fā)展方向，同時(shí)將吸收更多的先進(jìn)技術(shù)，例如人工智能、運(yùn)籌學(xué)、模糊數(shù)學(xué)等等，通過(guò)新方法新技術(shù)的運(yùn)用，模擬人類的邏輯思維和判斷選擇能力，使機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)更加智能化的控制目標(biāo)。

4.2 微型化

在近些年的發(fā)展過(guò)程中，機(jī)械制造領(lǐng)域已經(jīng)向集成化邁進(jìn)了一大步，在硬件運(yùn)算、控制系統(tǒng)方面都有不錯(cuò)的表現(xiàn)。國(guó)外對(duì)于微型化的發(fā)展稱為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），將機(jī)電一體化產(chǎn)品微型化的發(fā)展，定義在一立方厘米以內(nèi)，同時(shí)向體積更小、功能更全、耗能更少、運(yùn)算更快、應(yīng)用更靈活等方面發(fā)展。

4.3 模塊化

模塊化是當(dāng)前機(jī)電一體化發(fā)展中的一個(gè)艱巨的任務(wù)，在發(fā)展過(guò)程中，由于開(kāi)發(fā)單位較多，并沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的接口，因此在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化方面依然有較大的發(fā)展空間。在具體的機(jī)電一體化產(chǎn)品研發(fā)方面，對(duì)動(dòng)力單元、控制單元進(jìn)行單獨(dú)的模塊化設(shè)計(jì)研發(fā)，形成標(biāo)準(zhǔn)單元，并以標(biāo)準(zhǔn)單元為基礎(chǔ)迅速開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用型產(chǎn)品，以此實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。

4.4 網(wǎng)絡(luò)化

隨著計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起給機(jī)電一體化發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)形成的新型業(yè)態(tài)，給予了傳統(tǒng)行業(yè)更大的創(chuàng)新空間。機(jī)電一體化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，可以在原基礎(chǔ)上突出遠(yuǎn)程控制、監(jiān)控技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等等?，F(xiàn)場(chǎng)總線與局域網(wǎng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化優(yōu)勢(shì)，為機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用提供便利。

5? 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展關(guān)乎很多領(lǐng)域技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)步和完善，機(jī)電一體化技術(shù)通過(guò)信息技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等多種技術(shù)的集合實(shí)現(xiàn)將高科技技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使之成為一個(gè)綜合性的控制系統(tǒng)，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終達(dá)到提升產(chǎn)品質(zhì)量以及機(jī)械制造效率、生產(chǎn)效率的提升。機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，對(duì)于機(jī)械設(shè)備性能提升有著較大影響。同時(shí)還能夠?yàn)闄C(jī)械設(shè)備提供狀態(tài)監(jiān)控和故障報(bào)警，這為機(jī)械制造業(yè)中的故障維修效率提升、機(jī)械設(shè)備狀態(tài)保持有良好的促進(jìn)作用。目前機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用依然還有發(fā)展的空間，需加大創(chuàng)新研發(fā)，積極提升應(yīng)用效果。

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