机械设计制造中机电一体化应用探析

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摘要：机电一体化是计算技术和机械化生产的有机结合，显著提升了机电设计与制造效率。机电一体化标志着我国机械生产行业自动化水平的进一步提升，将集成电路和自动化生产线结合起来，使得机械设备的加工精密度进一步提升。机械生产水平是综合国力的重要体现，直接影响了工业产能和产品质量。未来，机械设计与制造行业将会朝着机电一体化的方向持续迈进。本文立足于机械设计制造的现代化需求，结合机电一体化的相关概念，深析机械设计制造中机电一体化的应用策略。

关键词：机械设计制造；机电一体化；应用分析

随着我国工业化进程的纵深推进，行业的发展越来越依赖技术的创新和产能的提升。机电一体化作为当前机械设计与制造的最新成果，能够全面激发我国工业生产的内在活力。机电一体化推动了我国机械制造及其自动化的全面发展，为智能生产线的建设打下了坚实的基础。机电一体化将电力技术和机械技术结合起来，推动传统工业的转型升级。本文结合内燃机设计与制造，探索内燃机生产行业的机电一体化建设。

1机电一体化的相关概念

1.1机电一体化的定义。机电一体化是我国机械设计制造能力的最佳体现，作为一种先进生产力，它整合了集成电路和计算机技术的优势。在工业生产和机械设备加工制造领域，机电一体化能够显著提升企业产能，凭借着高精度、好效率、高质量等众多优势迅速占领市场。随着电子信息技术和计算机技术的发展，机电一体化在此基础之上实现了质的飞跃，从根本上改变了机械生产模式。十八大以来，我国积极推动产业结构调整，淘汰落后产能，而机电一体化也迎来了新一轮的发展机遇。经过了30多年的发展，我国机电一体化技术逐渐成熟，在设计、制造、包装等多个行业应用广泛。1.2机械设计制造中机电一体化的优势。机电一体化作为工业生产的全新理念，凭借着产品过硬的性能，迅速占领了机械生产市场。相比于传统的工业生产模式，机电一体化产品兼顾安全性与实用性，在产能和可操控性上稳步提升。1.2.1生产过程安全可靠。机电一体化充分发挥了电子信息系统和计算机技术的优势，能够实现生产线的自动监视、故障自检、断电保护。机电一体化设备在生产安全性上有着明显的优势，对于电压、电流的变化有些较强的感知能力。一旦遇到超负荷运转或电压、电流异常情况将会断电并发出警报，有效保护了关键电子元件不被损坏。通过程序设计和电路控制实现设备的紧急停机。以内燃机生产为例，作为现代工业技术的代表，内燃机是工业产品和机械设备的核心。生产过程中，对产品质量和切割精度有很高的要求。同时内燃机生产作为高度密集型产业对生产的安全性和可靠性有较高要求。机电一体化能够满足于当前我国内燃机生产行业的一般需求，推动大型机械设备的研发和生产。1.2.2优秀的产能。机电一体化标志着我国自动化生产技术步入了新征程。通过信息录入系统的程序录入，将电信号转化为机械产能，以智能化数控机床为代表的新型生产设备具备优秀的产能满足日益扩大化的市场需求。这类产品具备强大的信息录入和信息识别能力，能够实现产品信息的自动监测和智能化生产。机电一体化能够有效应对复杂机械模型的生产，通过编程语言控制机床切割精度，显著提升设备操控的灵敏度和精确性。机电一体化能够最大限度的降低人为因素对生产行为的干扰，将传统工业生产的劳动密集型产业转变为高度集约，感度智能化企业。机电一体化的显著优势在于其信息处理的高效性，能够避免人工操作带来的不确定因素，实现不间断生产。这也使得设备生产过程中的不确定性得到有效控制。1.2.3可操控性强。机电一体化产品在操控性能和维护方面优势明显。通过数字显示、程序控制、计算机操作等形式，降低了机电一体化对操控人员的要求。设备在工作过程中按照既定的程序进行生产，生产行为具有高度的协同性和连续性。除特殊情况化，工作人员无须进行任何调整性操作。随着机电一体化的纵深推进，其与行业结合的紧密性越来越高。在内燃机生产过程中，机电一体化的最新成果相关电气零件的设计研发紧密结合。目前，已经有电火花加工机床、线切割机、激光测量仪等多种数控设备运用到内燃机的生产中来。一方面，内燃机整体构造较为复杂，单个零件的加工精度和复杂度较高，而机电一体化设备能够通过多线程程序的录入，实现对高精度产品的雕刻。就其调整和维修而言，该设备整体集约化程度高，设备调试以程序的调试为主。其自身的自检系统能够对运行中出现的故障采取一定的自我处理措施。

2机械设计制造中机电一体化技术

2.1集成制造技术。集成制造技术的成熟应用能够实现机械加工全过程的集约化、自动化。在设备设计与加工过程中，必须在设计前期做好充分的准备工作，从原材料准备到生产流程、产品输出等整个流程出发，完善管理体制，实现整个加工流程的自动化。在生产初期，运用计算机模拟系统对整个生产流程进行动态演示，对程序设计和录入进行优化。通过对各部门生产过程的模拟，获得更加精确的测试数据，为生产全过程的自动化打下基础。2.2总线技术。机电一体化从技术层面上改变了机械设备的生产模式，实现了系统化控制。合理运用总线技术能够将众多仪器设备组合起来，统一管理，对于同类设备，采用分控与总控结合的管理形式，完成各个生产车间的闭合管理。将传统的人工管理与监测转变为计算机管理。凭借总线技术将整个车间内的设备运行情况进行汇总，便于设备的集中统一管理，较少对人力资源的依赖。总线技术集信息收集与指令下达为一体，通过信息交互完成对设备的监测和控制，使计算机技术和机械设备之间结合更为紧密。2.3交流传动技术。交流传动技术即信息的双向传动，机电一体化对电子信息传输流畅性要求很高，通过双向传动技术的全面布局能够实现产能的优化升级，提升信息传输的效率和质量。内燃机生产是一个多部门协作的过程中，不论是原料供应还是产品组装都考验车间之间、企业之间的协同作业能力。通过微电子技术和计算机技术的整合，让机电一体化设备的整体操控性能得到进一步提升。

3机械设计制造中机电一体化技术应用

3.1数控设计。数控设计和数控机床作为一个成熟的工业加工系统，通过机电一体化技术的运用能够有效提升工艺的现代化水平。机电一体化作为数控设计和数控机床的整体革新，能够有效优化数控机床的缺陷，促进数控机床加工行业的现代化发展。目前我国发动机生产以活塞式发动机和涡轮发动机为主，以上两种内燃机适用面广，市场需求量大。目前，我国自主研发的往复式涡轮发动机逐渐成熟，发动机功率和排量逐渐提升，汽油柴油机的热效率能够达到40%以上。一方面，这表明我国内燃机生产技术逐渐成熟，另一方面，在内燃机热效率的提升上仍然存在较大的空间。从活塞式发动机到涡轮式发动机的升级对数控机床和机电一体化技术提出了更高的要求。通过计算机辅助制图，让CAD技术更高的应用与内燃机设计与制造。3.2动力设计。机电一体化相较于传统的分散式机械设计与制造行业而言能够显著提升动能，降低能耗。经济的发展使得我国内燃机需求量越来越大，只有不断提升机械制造的动能，才能够真正实现生产力的提升。通过集成电路和电子元件实现对数控机床和机电一体化设备的高效控制。传统机械设计中，一般选用液压机作为主要动力，但液压机整体工作效能不足，在设备使用过程中对能源的消耗与浪费较为严重。在液压装置中加入电子调速器就能够实现对机械压力和动力的可控调节。3.3监控系统。机械设计与制造过程中，监控系统是生产连贯性与持续性的重要保证。设备在运行过程中不可避免的会出现故障，监控系统的建立在于合理应对突发故障。机电一体化在故障诊断与监测方面优势明显，能够动态监测设备内部故障，实现故障预警，自动排查和报警。问题的早发现早处理能够最大限度的降低停机和故障造成的不良影响。

4机械设计制造中机电一体化的发展前景

4.1智能化发展。机电一体化建立在计算机系统和网络大数据的基础之上，随着工业化进程的深入推进，机电一体化将会朝着智能化的方向全面推进。目前，我国人工智能产业发展迅猛，将智能机器人应用到内燃机生产过程中仍然有赖于机电一体化理论体系作为支撑。一方面机电一体化作为工业集约化的重要途径，为工作方式仍然以机械式运动为主。另一方面，机械行为的智能化离不开人工智能和机电一体化的有机结合。智能产业链将会成为未来工业生产的主要形式。让智能化产品服务于机电行业的现代化发展，构建智能化产业园。4.2微型化发展。一方面，机电一体化设备正朝着小型化、微型化方向发展，这得益于智能芯片研发技术的提升，另一方面，微型化发展的机电设备能够满足于更加高精度的加工需求。就内燃机加工行业本身而言，加工对象的精度要求越来越高，这也促使机电一体化朝着更加高精度的方向发展。只有这样才能够满足日益多样化的机械加工需求。4.3网络化发展。机电一体化进程中，相关设备的集中监测有赖于网络体系的构建。借助网络平台实现对相关设备和车间的远程控制，为无人车间的构建打下基础。机电一体化的过程离不开互联网的参与，网络协同管理也是在网络产品和系统程序的基础上实现的。必要的局域网建设是机电一体化构建的基础。随着我国5G网络体系的建设，物联网将会成为机械设备生产行业的主要发展趋势。线上研发，线下成产，新型工业化产业将会更加依赖网络技术的普及。

5结束语

机电一体化标志着我国机械设计与制造步入了新台阶。现如今，机电一体化已然成为工业生产的主流形式，不论是机械设计加工还是相关产业的协同发展，都离不开机械设备的参与。在工业化进程深入推进的今天，机电一体化应当明确发展方向，结合我国工业基础特点，加速同工业生产的融合。

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作者:员园园 单位:西安交通工程学院