導(dǎo)語(yǔ)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造中機(jī)電一體化應(yīng)用探析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：機(jī)電一體化是計(jì)算技術(shù)和機(jī)械化生產(chǎn)的有機(jī)結(jié)合，顯著提升了機(jī)電設(shè)計(jì)與制造效率。機(jī)電一體化標(biāo)志著我國(guó)機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)自動(dòng)化水平的進(jìn)一步提升，將集成電路和自動(dòng)化生產(chǎn)線結(jié)合起來，使得機(jī)械設(shè)備的加工精密度進(jìn)一步提升。機(jī)械生產(chǎn)水平是綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)，直接影響了工業(yè)產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量。未來，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)將會(huì)朝著機(jī)電一體化的方向持續(xù)邁進(jìn)。本文立足于機(jī)械設(shè)計(jì)制造的現(xiàn)代化需求，結(jié)合機(jī)電一體化的相關(guān)概念，深析機(jī)械設(shè)計(jì)制造中機(jī)電一體化的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造；機(jī)電一體化；應(yīng)用分析

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的縱深推進(jìn)，行業(yè)的發(fā)展越來越依賴技術(shù)的創(chuàng)新和產(chǎn)能的提升。機(jī)電一體化作為當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的最新成果，能夠全面激發(fā)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的內(nèi)在活力。機(jī)電一體化推動(dòng)了我國(guó)機(jī)械制造及其自動(dòng)化的全面發(fā)展，為智能生產(chǎn)線的建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。機(jī)電一體化將電力技術(shù)和機(jī)械技術(shù)結(jié)合起來，推動(dòng)傳統(tǒng)工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。本文結(jié)合內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)與制造，探索內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)行業(yè)的機(jī)電一體化建設(shè)。

1機(jī)電一體化的相關(guān)概念

1.1機(jī)電一體化的定義。機(jī)電一體化是我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造能力的最佳體現(xiàn)，作為一種先進(jìn)生產(chǎn)力，它整合了集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在工業(yè)生產(chǎn)和機(jī)械設(shè)備加工制造領(lǐng)域，機(jī)電一體化能夠顯著提升企業(yè)產(chǎn)能，憑借著高精度、好效率、高質(zhì)量等眾多優(yōu)勢(shì)迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。隨著電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化在此基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，從根本上改變了機(jī)械生產(chǎn)模式。十八大以來，我國(guó)積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，淘汰落后產(chǎn)能，而機(jī)電一體化也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。經(jīng)過了30多年的發(fā)展，我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)逐漸成熟，在設(shè)計(jì)、制造、包裝等多個(gè)行業(yè)應(yīng)用廣泛。1.2機(jī)械設(shè)計(jì)制造中機(jī)電一體化的優(yōu)勢(shì)。機(jī)電一體化作為工業(yè)生產(chǎn)的全新理念，憑借著產(chǎn)品過硬的性能，迅速占領(lǐng)了機(jī)械生產(chǎn)市場(chǎng)。相比于傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)模式，機(jī)電一體化產(chǎn)品兼顧安全性與實(shí)用性，在產(chǎn)能和可操控性上穩(wěn)步提升。1.2.1生產(chǎn)過程安全可靠。機(jī)電一體化充分發(fā)揮了電子信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)線的自動(dòng)監(jiān)視、故障自檢、斷電保護(hù)。機(jī)電一體化設(shè)備在生產(chǎn)安全性上有著明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于電壓、電流的變化有些較強(qiáng)的感知能力。一旦遇到超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或電壓、電流異常情況將會(huì)斷電并發(fā)出警報(bào)，有效保護(hù)了關(guān)鍵電子元件不被損壞。通過程序設(shè)計(jì)和電路控制實(shí)現(xiàn)設(shè)備的緊急停機(jī)。以內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)為例，作為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的代表，內(nèi)燃機(jī)是工業(yè)產(chǎn)品和機(jī)械設(shè)備的核心。生產(chǎn)過程中，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和切割精度有很高的要求。同時(shí)內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)作為高度密集型產(chǎn)業(yè)對(duì)生產(chǎn)的安全性和可靠性有較高要求。機(jī)電一體化能夠滿足于當(dāng)前我國(guó)內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)行業(yè)的一般需求，推動(dòng)大型機(jī)械設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)。1.2.2優(yōu)秀的產(chǎn)能。機(jī)電一體化標(biāo)志著我國(guó)自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)步入了新征程。通過信息錄入系統(tǒng)的程序錄入，將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械產(chǎn)能，以智能化數(shù)控機(jī)床為代表的新型生產(chǎn)設(shè)備具備優(yōu)秀的產(chǎn)能滿足日益擴(kuò)大化的市場(chǎng)需求。這類產(chǎn)品具備強(qiáng)大的信息錄入和信息識(shí)別能力，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品信息的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和智能化生產(chǎn)。機(jī)電一體化能夠有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜機(jī)械模型的生產(chǎn)，通過編程語(yǔ)言控制機(jī)床切割精度，顯著提升設(shè)備操控的靈敏度和精確性。機(jī)電一體化能夠最大限度的降低人為因素對(duì)生產(chǎn)行為的干擾，將傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨燃s，感度智能化企業(yè)。機(jī)電一體化的顯著優(yōu)勢(shì)在于其信息處理的高效性，能夠避免人工操作帶來的不確定因素，實(shí)現(xiàn)不間斷生產(chǎn)。這也使得設(shè)備生產(chǎn)過程中的不確定性得到有效控制。1.2.3可操控性強(qiáng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品在操控性能和維護(hù)方面優(yōu)勢(shì)明顯。通過數(shù)字顯示、程序控制、計(jì)算機(jī)操作等形式，降低了機(jī)電一體化對(duì)操控人員的要求。設(shè)備在工作過程中按照既定的程序進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)行為具有高度的協(xié)同性和連續(xù)性。除特殊情況化，工作人員無須進(jìn)行任何調(diào)整性操作。隨著機(jī)電一體化的縱深推進(jìn)，其與行業(yè)結(jié)合的緊密性越來越高。在內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)過程中，機(jī)電一體化的最新成果相關(guān)電氣零件的設(shè)計(jì)研發(fā)緊密結(jié)合。目前，已經(jīng)有電火花加工機(jī)床、線切割機(jī)、激光測(cè)量?jī)x等多種數(shù)控設(shè)備運(yùn)用到內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)中來。一方面，內(nèi)燃機(jī)整體構(gòu)造較為復(fù)雜，單個(gè)零件的加工精度和復(fù)雜度較高，而機(jī)電一體化設(shè)備能夠通過多線程程序的錄入，實(shí)現(xiàn)對(duì)高精度產(chǎn)品的雕刻。就其調(diào)整和維修而言，該設(shè)備整體集約化程度高，設(shè)備調(diào)試以程序的調(diào)試為主。其自身的自檢系統(tǒng)能夠?qū)\(yùn)行中出現(xiàn)的故障采取一定的自我處理措施。

2機(jī)械設(shè)計(jì)制造中機(jī)電一體化技術(shù)

2.1集成制造技術(shù)。集成制造技術(shù)的成熟應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械加工全過程的集約化、自動(dòng)化。在設(shè)備設(shè)計(jì)與加工過程中，必須在設(shè)計(jì)前期做好充分的準(zhǔn)備工作，從原材料準(zhǔn)備到生產(chǎn)流程、產(chǎn)品輸出等整個(gè)流程出發(fā)，完善管理體制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工流程的自動(dòng)化。在生產(chǎn)初期，運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示，對(duì)程序設(shè)計(jì)和錄入進(jìn)行優(yōu)化。通過對(duì)各部門生產(chǎn)過程的模擬，獲得更加精確的測(cè)試數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)全過程的自動(dòng)化打下基礎(chǔ)。2.2總線技術(shù)。機(jī)電一體化從技術(shù)層面上改變了機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化控制。合理運(yùn)用總線技術(shù)能夠?qū)⒈姸鄡x器設(shè)備組合起來，統(tǒng)一管理，對(duì)于同類設(shè)備，采用分控與總控結(jié)合的管理形式，完成各個(gè)生產(chǎn)車間的閉合管理。將傳統(tǒng)的人工管理與監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)管理。憑借總線技術(shù)將整個(gè)車間內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行匯總，便于設(shè)備的集中統(tǒng)一管理，較少對(duì)人力資源的依賴?？偩€技術(shù)集信息收集與指令下達(dá)為一體，通過信息交互完成對(duì)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制，使計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械設(shè)備之間結(jié)合更為緊密。2.3交流傳動(dòng)技術(shù)。交流傳動(dòng)技術(shù)即信息的雙向傳動(dòng)，機(jī)電一體化對(duì)電子信息傳輸流暢性要求很高，通過雙向傳動(dòng)技術(shù)的全面布局能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)能的優(yōu)化升級(jí)，提升信息傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量。內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)是一個(gè)多部門協(xié)作的過程中，不論是原料供應(yīng)還是產(chǎn)品組裝都考驗(yàn)車間之間、企業(yè)之間的協(xié)同作業(yè)能力。通過微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的整合，讓機(jī)電一體化設(shè)備的整體操控性能得到進(jìn)一步提升。

3機(jī)械設(shè)計(jì)制造中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用

3.1數(shù)控設(shè)計(jì)。數(shù)控設(shè)計(jì)和數(shù)控機(jī)床作為一個(gè)成熟的工業(yè)加工系統(tǒng)，通過機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用能夠有效提升工藝的現(xiàn)代化水平。機(jī)電一體化作為數(shù)控設(shè)計(jì)和數(shù)控機(jī)床的整體革新，能夠有效優(yōu)化數(shù)控機(jī)床的缺陷，促進(jìn)數(shù)控機(jī)床加工行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。目前我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)以活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)為主，以上兩種內(nèi)燃機(jī)適用面廣，市場(chǎng)需求量大。目前，我國(guó)自主研發(fā)的往復(fù)式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸成熟，發(fā)動(dòng)機(jī)功率和排量逐漸提升，汽油柴油機(jī)的熱效率能夠達(dá)到40%以上。一方面，這表明我國(guó)內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)技術(shù)逐漸成熟，另一方面，在內(nèi)燃機(jī)熱效率的提升上仍然存在較大的空間。從活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)到渦輪式發(fā)動(dòng)機(jī)的升級(jí)對(duì)數(shù)控機(jī)床和機(jī)電一體化技術(shù)提出了更高的要求。通過計(jì)算機(jī)輔助制圖，讓CAD技術(shù)更高的應(yīng)用與內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)與制造。3.2動(dòng)力設(shè)計(jì)。機(jī)電一體化相較于傳統(tǒng)的分散式機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)而言能夠顯著提升動(dòng)能，降低能耗。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得我國(guó)內(nèi)燃機(jī)需求量越來越大，只有不斷提升機(jī)械制造的動(dòng)能，才能夠真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力的提升。通過集成電路和電子元件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床和機(jī)電一體化設(shè)備的高效控制。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)中，一般選用液壓機(jī)作為主要?jiǎng)恿?，但液壓機(jī)整體工作效能不足，在設(shè)備使用過程中對(duì)能源的消耗與浪費(fèi)較為嚴(yán)重。在液壓裝置中加入電子調(diào)速器就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)械壓力和動(dòng)力的可控調(diào)節(jié)。3.3監(jiān)控系統(tǒng)。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程中，監(jiān)控系統(tǒng)是生產(chǎn)連貫性與持續(xù)性的重要保證。設(shè)備在運(yùn)行過程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)故障，監(jiān)控系統(tǒng)的建立在于合理應(yīng)對(duì)突發(fā)故障。機(jī)電一體化在故障診斷與監(jiān)測(cè)方面優(yōu)勢(shì)明顯，能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備內(nèi)部故障，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警，自動(dòng)排查和報(bào)警。問題的早發(fā)現(xiàn)早處理能夠最大限度的降低停機(jī)和故障造成的不良影響。

4機(jī)械設(shè)計(jì)制造中機(jī)電一體化的發(fā)展前景

4.1智能化發(fā)展。機(jī)電一體化建立在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，隨著工業(yè)化進(jìn)程的深入推進(jìn)，機(jī)電一體化將會(huì)朝著智能化的方向全面推進(jìn)。目前，我國(guó)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，將智能機(jī)器人應(yīng)用到內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)過程中仍然有賴于機(jī)電一體化理論體系作為支撐。一方面機(jī)電一體化作為工業(yè)集約化的重要途徑，為工作方式仍然以機(jī)械式運(yùn)動(dòng)為主。另一方面，機(jī)械行為的智能化離不開人工智能和機(jī)電一體化的有機(jī)結(jié)合。智能產(chǎn)業(yè)鏈將會(huì)成為未來工業(yè)生產(chǎn)的主要形式。讓智能化產(chǎn)品服務(wù)于機(jī)電行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，構(gòu)建智能化產(chǎn)業(yè)園。4.2微型化發(fā)展。一方面，機(jī)電一體化設(shè)備正朝著小型化、微型化方向發(fā)展，這得益于智能芯片研發(fā)技術(shù)的提升，另一方面，微型化發(fā)展的機(jī)電設(shè)備能夠滿足于更加高精度的加工需求。就內(nèi)燃機(jī)加工行業(yè)本身而言，加工對(duì)象的精度要求越來越高，這也促使機(jī)電一體化朝著更加高精度的方向發(fā)展。只有這樣才能夠滿足日益多樣化的機(jī)械加工需求。4.3網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。機(jī)電一體化進(jìn)程中，相關(guān)設(shè)備的集中監(jiān)測(cè)有賴于網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建。借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)設(shè)備和車間的遠(yuǎn)程控制，為無人車間的構(gòu)建打下基礎(chǔ)。機(jī)電一體化的過程離不開互聯(lián)網(wǎng)的參與，網(wǎng)絡(luò)協(xié)同管理也是在網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和系統(tǒng)程序的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。必要的局域網(wǎng)建設(shè)是機(jī)電一體化構(gòu)建的基礎(chǔ)。隨著我國(guó)5G網(wǎng)絡(luò)體系的建設(shè)，物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)成為機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì)。線上研發(fā)，線下成產(chǎn)，新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)將會(huì)更加依賴網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及。

5結(jié)束語(yǔ)

機(jī)電一體化標(biāo)志著我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造步入了新臺(tái)階?，F(xiàn)如今，機(jī)電一體化已然成為工業(yè)生產(chǎn)的主流形式，不論是機(jī)械設(shè)計(jì)加工還是相關(guān)產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展，都離不開機(jī)械設(shè)備的參與。在工業(yè)化進(jìn)程深入推進(jìn)的今天，機(jī)電一體化應(yīng)當(dāng)明確發(fā)展方向，結(jié)合我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)特點(diǎn)，加速同工業(yè)生產(chǎn)的融合。

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作者:員園園 單位:西安交通工程學(xué)院