機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用分析

馬瑞

沈陽市汽車工程學(xué)校，遼寧沈陽，110122

0 引言

科學(xué)技術(shù)的日新月異推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域中得以廣泛運(yùn)用，并充分結(jié)合現(xiàn)下機(jī)械工程的發(fā)展模式實(shí)現(xiàn)高效融合。機(jī)械工程中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)已受到社會(huì)大眾的高度重視，并在基礎(chǔ)應(yīng)用中進(jìn)行不斷開拓和延伸。對于宏觀的角度而言，機(jī)電一體化技術(shù)是產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要方式，有效結(jié)合控制系統(tǒng)與產(chǎn)品制造領(lǐng)域的有關(guān)內(nèi)容，有助于提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力，而信息時(shí)代發(fā)展背景下機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的良好應(yīng)用具有重要意義[1]。

1 機(jī)電一體化技術(shù)簡述

隨著我國科學(xué)技術(shù)的日新月異，機(jī)電一體化應(yīng)運(yùn)而生，機(jī)電一體化是具有諸多特色的全新學(xué)科領(lǐng)域，其融合了電子學(xué)、信息學(xué)等其他學(xué)科領(lǐng)域的特色特點(diǎn)與優(yōu)勢，目的在于使機(jī)械達(dá)到智能化控制與工作。機(jī)電一體化包括技術(shù)與產(chǎn)品兩種類型，機(jī)電一體化產(chǎn)品是基于機(jī)電一體化技術(shù)而制造的機(jī)電設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化、自動(dòng)化控制與工作。機(jī)電一體化技術(shù)是以系統(tǒng)工程觀念為立足點(diǎn)和出發(fā)點(diǎn)，融合電子信息技術(shù)而形成的整體性科學(xué)技術(shù)，其目的是達(dá)到系統(tǒng)全面最優(yōu)化，即最高效率工作。機(jī)電一體化技術(shù)全面地將機(jī)械性能進(jìn)行規(guī)劃運(yùn)用，對機(jī)械的核心功能作用與管控電子化器件進(jìn)行融合，從而實(shí)現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備的智能化與自動(dòng)化轉(zhuǎn)變。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用有助于將機(jī)械當(dāng)做研究和應(yīng)用對象，并運(yùn)用于機(jī)械工程中，使機(jī)械工程整體工作效率達(dá)到最佳狀態(tài)，即使相關(guān)操作人員與客戶并不充分了解機(jī)電一體化機(jī)械工程，仍能夠順利使用。機(jī)電一體化技術(shù)的高效應(yīng)用，能夠保障機(jī)械工程的功能得到更好地發(fā)揮，提高機(jī)械工程設(shè)備的實(shí)際工作效果[2]。機(jī)電一體化技術(shù)的核心就是信息處置方式、傳感技術(shù)、智能化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多種科學(xué)技術(shù)的融合，將其應(yīng)用于機(jī)械工程中，不僅能夠提高機(jī)械工程的應(yīng)用效果與水平，也為后續(xù)機(jī)械工程進(jìn)一步發(fā)展提供了方向與經(jīng)驗(yàn)，機(jī)電一體化應(yīng)用是未來機(jī)械工程發(fā)展的必然趨勢。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 智能化特點(diǎn)

新時(shí)代背景下，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用對比以往機(jī)械工程操作技術(shù)的應(yīng)用具備較強(qiáng)的智能性特征，尤其是科學(xué)技術(shù)的日新月異，機(jī)電一體化技術(shù)在人工智能中的應(yīng)用，使機(jī)械工程中工作人員之間形成良好的工作習(xí)慣。在進(jìn)行機(jī)械工程的日常生產(chǎn)中，工作人員應(yīng)對機(jī)械設(shè)備的智能性和簡潔的操作提高重視。鑒于此，智能化的機(jī)電一體化技術(shù)在各種機(jī)械工程工藝中獲得廣泛運(yùn)用，有效降低人工成本，有效提升機(jī)械工程工作的質(zhì)量與效率。從機(jī)械制造企業(yè)的角度來講，機(jī)電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展有助于提升企業(yè)在激烈的市場競爭中具有更強(qiáng)的競爭能力，對于國家而言，機(jī)電一體化技術(shù)的日新月異，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展提供推動(dòng)力，在機(jī)械工程中有效提升我國的綜合國力和在國際發(fā)展中所占的地位[3]。

2.2 清潔化特點(diǎn)

新時(shí)代背景下，可持續(xù)發(fā)展就是我國各類工程與應(yīng)用過程中所追尋的目標(biāo)，由此，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展逐漸呈現(xiàn)出自動(dòng)清潔功能。機(jī)電一體化技術(shù)的清潔功能一般表現(xiàn)如下：①在進(jìn)行機(jī)械工程的日常生產(chǎn)中，清除不易排放的有害氣體或是廢物垃圾，為工程周邊的環(huán)境安全提供保障，為周邊水資源并不會(huì)遭受侵害和污染提供良好保護(hù)；②機(jī)械技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用有利于實(shí)現(xiàn)反復(fù)循環(huán)的應(yīng)用，避免發(fā)生浪費(fèi)問題，加強(qiáng)資源的有效保護(hù)，推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，最大限度地保障社會(huì)大眾的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程的應(yīng)用中，不但可以確保自身具有的清潔功能，而且保障了工程生產(chǎn)的質(zhì)量，推動(dòng)我國制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用分析

3.1 機(jī)電一體化技術(shù)在包裝機(jī)械中的應(yīng)用

將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在包裝機(jī)械中，將其作為包裝機(jī)械的工作基礎(chǔ)與核心，并在此基礎(chǔ)上建立完整而高效的技術(shù)維護(hù)管理體系與精度管控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對包裝機(jī)械問題故障的預(yù)防與管理控制。由于包裝機(jī)械本身的結(jié)構(gòu)構(gòu)造較為負(fù)載，因此傳統(tǒng)的技術(shù)與連接機(jī)制已經(jīng)逐漸無法滿足迅速發(fā)展的包裝機(jī)械[4]，而機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效地處理上述問題，同時(shí)能夠減少包裝機(jī)械的成本，保障包裝機(jī)械工作的穩(wěn)定性和可靠性。以機(jī)電一體化包裝機(jī)械為例，其核心與基礎(chǔ)為三個(gè)方面，分別為傳感與測量方面、信息接收與處理方面以及機(jī)械工作方面。機(jī)械工程方面的功能與作用為包裝程序工作，例如清洗、拆卸等，也是包裝機(jī)械最為基礎(chǔ)的工作方面。信息接收與處理方面是對傳感裝置的信號(hào)進(jìn)行接收，并對機(jī)械工程方面發(fā)送指令，指導(dǎo)機(jī)械工程方面開展上述工作；而傳感與測量方面是對相關(guān)作業(yè)進(jìn)行感應(yīng)和測量，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至信息接收與處理模塊。

3.2 機(jī)電一體化技術(shù)在改造機(jī)床上中的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床對于機(jī)床中的刀具與工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)擁有較高的要求，在具體的操作中，應(yīng)保障運(yùn)動(dòng)路線的精準(zhǔn)性，而且要嚴(yán)格控制偏差率處于合理范圍之中，為加工件的準(zhǔn)確無誤提供保障。開環(huán)伺服系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)單一，準(zhǔn)確診斷并排除故障等特征，而價(jià)格低廉，可獲得良好運(yùn)用。滾珠絲杠副在實(shí)際應(yīng)用中具有良好優(yōu)勢，如摩擦損失較小、傳動(dòng)效率很高、穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)等，在具體的操作中，將滾珠絲杠副正向擰緊，可有效消除螺母與絲桿之間的間隙；若是反向擰緊，有助于消除空間的死區(qū)，提高定位的精準(zhǔn)性。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)具有以上優(yōu)勢，推動(dòng)其獲得廣泛運(yùn)用。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，數(shù)控機(jī)床在實(shí)際運(yùn)行中可利用微機(jī)實(shí)現(xiàn)信息與數(shù)據(jù)的有效處理，充分結(jié)合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求和功能需求，實(shí)現(xiàn)更好地選擇。如果機(jī)床出現(xiàn)誤差，應(yīng)合理有效的調(diào)整，若是條件允許，應(yīng)保留原有的操作系統(tǒng)，若是改動(dòng)最小，要進(jìn)行機(jī)床的調(diào)整，有助于減少改造成本。

3.3 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程施工精度控制中的應(yīng)用

機(jī)械工程中產(chǎn)品的精度對于企業(yè)自身的利益存在直接影響，所以，應(yīng)嚴(yán)格控制產(chǎn)品的精度，加強(qiáng)成品基本性能的明確性，針對相關(guān)參數(shù)的科學(xué)合理性和偏差進(jìn)行分析。機(jī)械工程在具體實(shí)踐中，很容易涉及混凝土的攪拌工作，如果利用以往的計(jì)量工具，將無法滿足對不同原料的稱量標(biāo)準(zhǔn)，很容易出現(xiàn)各種誤差問題。電子稱重系統(tǒng)通常是依靠電腦實(shí)現(xiàn)操作和控制，對不同原材料實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測量，這樣的模式有助于減少誤差問題，有助于充分保障混凝土的功能性。如：自動(dòng)找平技術(shù)的利用，在路面修建中有助于確保攤鋪的平整性，確保后續(xù)工作的順利開展。自動(dòng)供料系統(tǒng)中需提高超聲波技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，保障自動(dòng)供料實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，充分保障路面的攤鋪質(zhì)量[5]。

3.4 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

新時(shí)代條件下，數(shù)控科技的飛速發(fā)展推動(dòng)機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)廣泛運(yùn)用，并逐漸發(fā)展到機(jī)床操控體系之中，譬如：多功能、火焰切、經(jīng)濟(jì)型等數(shù)控機(jī)床。此外，數(shù)控技術(shù)需利用控制編程模式衍生而出流程型的智能技術(shù)，其利用主軸箱的口令任務(wù)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化旋轉(zhuǎn)科技技術(shù)和換切技術(shù)等。在進(jìn)行機(jī)床的操作中，數(shù)控技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)訊息型、口令遞進(jìn)型、科學(xué)型的有效轉(zhuǎn)變，譬如：比較常見的CJK6153型號(hào)的數(shù)控機(jī)床，利用CAD口令作為主體推動(dòng)各種流程機(jī)床實(shí)現(xiàn)操控。不僅如此，利用數(shù)控科技有助于充分明確CAM科技與CAD科技目標(biāo)的明確性，在具體的應(yīng)用中有助于提高應(yīng)用效果，而且推動(dòng)數(shù)控科技實(shí)現(xiàn)直觀性操控，不僅能夠充分實(shí)現(xiàn)拓展數(shù)據(jù)模型，而且有助于實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展。

3.5 機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)代化背景下，在工程機(jī)械發(fā)展過程中，機(jī)電一體化技術(shù)在其中的應(yīng)用，有助于在監(jiān)控領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，在新時(shí)代工程機(jī)械發(fā)展過程中的監(jiān)控程序發(fā)揮著舉足輕重的作用，其有助于實(shí)現(xiàn)有效的改善，充分展現(xiàn)機(jī)電一體化的應(yīng)用價(jià)值。機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，有助于推動(dòng)工程機(jī)械項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)流程的全面監(jiān)控，著重呈現(xiàn)液壓體系、制動(dòng)體系、傳動(dòng)體系等重要組成部分，充分實(shí)現(xiàn)高效的監(jiān)督管理效益，針對各個(gè)體系的實(shí)施監(jiān)督在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可能出現(xiàn)的不良影響，獲得有時(shí)效、有目標(biāo)性的預(yù)警，與此同時(shí)，積極應(yīng)用科學(xué)合理的方案和方式進(jìn)行處置，有效減少不良影響。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)中，有助于自主檢修與預(yù)防保護(hù)獲得最佳效果，對于現(xiàn)如今工程機(jī)械生產(chǎn)過程中存在的問題與繁雜性特點(diǎn)，加強(qiáng)監(jiān)控效果的掌握至關(guān)重要，有助于提高人力資源的投放，推動(dòng)相關(guān)管控工作人員對于機(jī)電一體化預(yù)警之后的操控開展遠(yuǎn)程操作，有助于采用有效方式為機(jī)械工程運(yùn)行的安全性和牢靠性提供保障。

3.6 機(jī)電一體化技術(shù)在故障診斷中的應(yīng)用

因?yàn)闄C(jī)械生產(chǎn)一直處在運(yùn)行狀態(tài)之下，很容易出現(xiàn)耗損狀況，長期運(yùn)行機(jī)械設(shè)備，很容易發(fā)生故障，應(yīng)避免機(jī)械故障造成不良影響，相關(guān)人員需高度重視故障診斷部分，加強(qiáng)機(jī)電一體化的應(yīng)用，才能確保故障診斷具有良好效果，科學(xué)運(yùn)用兼顧實(shí)時(shí)監(jiān)測、故障診斷功能的機(jī)電一體化，確保管理人員精準(zhǔn)且及時(shí)地掌握設(shè)備狀態(tài)，不但有助于合理有效地解決故障問題，而且有助于延長設(shè)備的使用壽命。實(shí)踐表明，機(jī)電一體化技術(shù)在故障診斷中的應(yīng)用，在提升診斷效果的基礎(chǔ)上，緩解管理人員的工作量，減少機(jī)械化設(shè)備分析、維修所需的時(shí)間，此外，過程檢測需采用模型解析模式，精準(zhǔn)掌控故障出現(xiàn)的時(shí)間與頻率，合理預(yù)測故障的發(fā)生趨勢，管理人員可按照預(yù)測結(jié)果進(jìn)行相關(guān)機(jī)械設(shè)備的分析校正，確保設(shè)備的安全及穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)提前建立適用于不同故障的防治策略，有助于及時(shí)處理?？偠灾?，故障診斷屬于機(jī)械工程中機(jī)電一體化技術(shù)的重要應(yīng)用方向。

3.7 機(jī)電一體化技術(shù)在傳感器檢測中的應(yīng)用

作為機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用過程中尤為重要的組成部分，傳感器檢測技術(shù)的應(yīng)用需將計(jì)算機(jī)處理技術(shù)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)作為依托，在具體的運(yùn)行中，應(yīng)將信息參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽氐碾娦盘?hào)進(jìn)行控制，在具體的生產(chǎn)中可開展數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)工作，有助于充分掌握機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行情況。在傳感技術(shù)的應(yīng)用下，機(jī)械設(shè)備可提高自身運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，提高抗沖擊與外界變化的能力，保障安全運(yùn)行工作的平穩(wěn)進(jìn)行。機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中具備特殊性，傳感器應(yīng)具有較強(qiáng)的密封性和抗磨能力，保證運(yùn)行的長期穩(wěn)定開展，運(yùn)行的溫度需維持在40～130℃之間，防止電子元件在頻繁溫度與外界環(huán)境的變化中對精準(zhǔn)性造成影響。在溫度的調(diào)節(jié)中，在機(jī)械溫度中應(yīng)運(yùn)用微控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償工作，為機(jī)械生產(chǎn)線的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)帶來保障。機(jī)電一體化技術(shù)中I/O接口技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的有效處理。此外，配合微處理器的應(yīng)用，保證傳感器檢測機(jī)械設(shè)備中各類信息的全面性，邏輯處理、判斷、轉(zhuǎn)換工作更為滿足具體需要，信號(hào)處理工作具備綜合性。而信號(hào)處理I/O接口技術(shù)的機(jī)械自動(dòng)診斷功能實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)行過程中各類信息的有效處理，在具體的運(yùn)行中，應(yīng)及時(shí)分析并判斷基本參數(shù)，采用高效的數(shù)據(jù)傳輸保證機(jī)械設(shè)備的人機(jī)交換功能更為便捷。利用自動(dòng)化與人工機(jī)械判斷的互相結(jié)合保障運(yùn)行情況的診斷更為準(zhǔn)確，充分展現(xiàn)信號(hào)處理技術(shù)的優(yōu)勢[6]。

3.8 機(jī)電一體化技術(shù)在智能化與自動(dòng)化中的應(yīng)用

機(jī)電一體化在機(jī)械工程中的應(yīng)用，推動(dòng)智能化與自動(dòng)化優(yōu)勢的高效發(fā)揮。在智能化與自動(dòng)化中，加強(qiáng)機(jī)電一體化的科學(xué)運(yùn)用，可推動(dòng)機(jī)械工程步驟的優(yōu)化，部分工作不再采用人為管理或者控制，充分滿足我國自動(dòng)化發(fā)展趨勢，伴隨管理人員工作量的不斷緩解，也會(huì)不斷減少潛在的安全隱患。在具體的運(yùn)用中，相關(guān)人員需明確下列內(nèi)容：機(jī)電一體化在機(jī)械工程中的應(yīng)用，需以傳感器裝置與智能化系統(tǒng)作為依托，在此條件下，利用機(jī)械工程全面分析的模式，為獲得預(yù)期的管理目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[7]。

3.9 機(jī)電一體化技術(shù)在節(jié)能優(yōu)化中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)和發(fā)展都是以人工為主，其優(yōu)勢具備較強(qiáng)的靈活性，可若是處于連續(xù)性、固化性、大批量的生產(chǎn)運(yùn)行過程中就會(huì)心有余而力不足?，F(xiàn)如今，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，不僅不會(huì)喪失靈活性，而且還有助于提高生產(chǎn)運(yùn)行的連續(xù)性和安穩(wěn)性，確保公司運(yùn)營中節(jié)約人工成本。以往的企業(yè)車間工人非常多，而新時(shí)代機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)行車間中只需要安排較少的操作工人來操作生產(chǎn)程序與營運(yùn)體系，利用系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)械的控制，只要安排一個(gè)人或者幾個(gè)人就可以在操控臺(tái)實(shí)施操作，有助于推動(dòng)全面的機(jī)械運(yùn)行與生產(chǎn)。除此之外，機(jī)電一體化不僅節(jié)約了人工成本，而且有助于節(jié)省時(shí)間成本[8-9]。在原來的機(jī)械生產(chǎn)運(yùn)行中，每個(gè)環(huán)節(jié)之間都存有銜接缺少緊密性的情況，導(dǎo)致工作缺少持續(xù)性，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用讓生產(chǎn)流程展現(xiàn)整體性，生產(chǎn)流程與運(yùn)行流程有助于實(shí)現(xiàn)整體工作的互相銜接，縮短工作時(shí)間，提高生產(chǎn)周期。此外，在系統(tǒng)化的運(yùn)行與生產(chǎn)中，若是一個(gè)部分出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致全面流程停止運(yùn)行，傳統(tǒng)檢修方式都是人工排查檢修，從全面化的運(yùn)行程序從始至終逐一排查，在明確問題以及排除問題的過程中，運(yùn)行與生產(chǎn)都不能繼續(xù)開展。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)實(shí)時(shí)排檢出狀況并進(jìn)行預(yù)警，將會(huì)比以往人力排查節(jié)約更多的時(shí)間成本。

4 結(jié)語

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，其具體應(yīng)用范圍在社會(huì)的具體需求下得以拓展。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用對于推進(jìn)社會(huì)的發(fā)展意義重大，推動(dòng)工業(yè)化建設(shè)和改革創(chuàng)新的飛速發(fā)展，其不但有助于改善傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)的生產(chǎn)狀態(tài)，而且有助于提高信息技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，有效提高機(jī)械工程的產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率。信息化時(shí)代條件下，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用有助于社會(huì)發(fā)展獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益，在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用，有效提高機(jī)械工程在整天市場中所占比例，推動(dòng)我國企業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)增長。