机电一体化技术在机械工程上的应用及其趋势展望

2022-11-22孙树峰

中国金属通报 2022年7期

孙树峰

机电一体化作为现代生产工艺之一，对于机械工程的发展有着非常关键的作用。只有加大力度对于机电一体化技术进行分析，明确机电一体化技术在机械工程中的应用，才能够了解其进一步发展方向，在今后更加科学合理的对于技术进行运用。

1 机电一体化技术

机电一体化技术主要是将电子技术和机械技术相联系，能够精准的控制机械不同功能，和传统的机械技术进行对比，机械一体化技术在控制机械时更加的灵活，在使用微电子技术之后，机械智能化程度也明显提升。并且，其对于能源的消耗比较少，能够在满足人们正常应用需求的同时，对于机械情况进行动态监管，有针对性的进行调整，有效的提升了机械设备的可靠程度。

机电一体化技术的优势较为突出，并且随着发展已经有了自身的特征，在机械中的重要性明确提升。第一，因为机电一体化技术是包含多个学科的交叉技术，对其进行应用可以使用传统机械应用方式发生变化，机械控制精准程度明显提升，能够为制造业的发展提供有利条件作为支持。第二，因为机电一体化是借助于软件对于多种不同类型技术进行汇总，可以有效提升机电一体化技术的逻辑性，使系统更加健全。并且，随着算法以及计算机软件的广泛运用，大部分工作都能够借助于数据构建模型，调整工作，使机械处在正常状态下，更加优质的进行工作。第三，机电一体化技术较为清晰。通过和软件技术结合，展现出了清晰的设计界面，操控难度明显降低，工作人员可以很快地完成各项工作。

2 机电一体化技术在机械工程上的应用

2.1 对于机床进行改造

机电一体化技术在机械工程之中有着良好的发展空间，应用价值较为突出。将其应用到改造机床之中，可以使各项工作更加顺利高效的开展。数控机床作为机械工作中最为关键的设备，在机械工程中应用较为普遍，并且在开展产品加工时，对于精准程度有着较高的标准，如果在现实工作时所选择运用的模具存在问题，很可能会导致产品的质量下降，这就需要工作人员和管理人员科学合理的将机电一体化技术应用到机床加工之中，并提升数控机床工作效果，使数控机床发展更加智能化。

在这个过程中，应用机电一体化技术还能够使数控机床的结构得到优化调整，提升其现代化程度，降低刀具以及工作台在使用过程中所出现的偏差。

在现实运用时，还应该通过分析计算机技术来对于多种不同类型数据信息进行处理，降低人员工作负担。在计算机内存在着较多的DPS芯片，这一芯片的使用可以较为有效的增强自动机床抵抗干扰的水平，为机械工程创造较多经济收益和社会效益。随着社会的进一步发展，我国机械工程逐渐呈现半自动化发展趋势，从某种角度来说，减轻了工作人员任务量，工作难度明显降低。

因此，科学合理的使用自动化技术能够从源头上降低机械工程所处的不足，使生产工作更加高效的开展。比如说，在对于挖掘机进行生产的过程中，应该从现实出发制定适宜的挖掘轨迹控制系统，并合理设置运行轨迹，再通过计算机技术达成智能控制目标，借助于这一方式可以有效的降低由于人为操作不当所引发的问题，使工作的精准程度得到大幅度提升。

2.2 开展机械运输

我国的矿产资源数量众多，但是矿产大多都需要挖掘，因此需要对于多种不同类型的现代化技术进行使用，再将所挖掘出的矿产资源进行运输。这一工作对于工作人员的要求较高，需要其有着较强的专业性和丰富的工作经验，并且在采矿的过程中存在着较多因素，很可能会对于工作人员的生命和财产安全造成威胁。

随着社会的发展，机电一体化技术在矿产生产挖掘中应用越发普遍，企业已经优化了原本的矿产生产挖掘方式，运用机电设备来代替人工。工作人员可以在操控室中通过机器观察地下矿产的分布情况，并输送指令，成功运输矿产资源。随着机电一体化技术的广泛应用，运输方式也发生了较大变化，需要从整体角度出发考虑到矿产行业自身特征以及运输物品的特点，运用液压系统带式传送方式，提升运输效果，并降低在运输过程中出现问题概率。

2.3 监控系统

机电一体化技术的应用优势较为突出，能够开展安全控制以及修复工作。因此，将其应用在监控系统中，可以取得较为理想的成效。

在这个过程中，液压系统、自动化系统等，也可以展现出机电一体化技术的优势，从而达成全天候实时动态监控这一目标。并且，在机械工程之中使用监控系统可以第一时间分析出现的故障以及导致故障出现原因，为维修人员提供方便，降低维修人员工作的困难程度。将机电一体化技术应用到机械工程之中，不但能够对于工作方式和环境进行优化，还能够使机械工程的应用效果得到提升。此外，在监控系统中安装报警系统，可以帮助工作人员及时的对于系统出现问题进行处理，防止机械工程出现经济亏损，并延长各个机械设备的应用时长，降低消耗，确保机械工程可以获得较多经济收益。

2.4 应用在包装机械之中

机械工程是将包装机械作为主要方式的，包装机械在机械工程中应用较为广泛。包装机械设备的组成复杂程度比较高，尤其是控制连杆以及凸轮的结构较为繁琐，如果发生故障，开展维修工作是非常困难的。设备故障已经变为了当前限制包装机械生产效率的主要因素，机械一体化的运用，能够将传统的工作模式转变成为包装机械生产方式，使其达成模块化生产，从而推动包装机械生产的智能化程度，使机械生产更加高效、优质，降低设备在应用过程中出现问题概率。

2.5 对于电子油门控制技术进行应用

随着经济水平的提升，人们对于科技产品有了新的标准，无论是性能还是质量都应该符合现实应用需要。在这个过程中，人们对于节能环保工作的重视程度明显提升，坚持可持续发展观念已经成为了大势所趋。在这一情况下，可以通过机电一体化来对于车辆油门进行控制，改善传统柴油装置污染物排放量不断增加的情况，构建真正的环保技术监管体系。这能够在提高装置控制效果的同时降低污染物的数量，推动其长期稳定发展。因此，在对于机械工程中运用电子油门控制技术，不但能够对于操作流程质量进行改善，还能够使工作更加安全、稳定，是与时俱进的表现。

2.6 对于柴油机进行优化

柴油机对于我国工业发展有着非常重要的作用，为了与时俱进的获得较好发展，企业应该对于柴油机的应用予以充分关注，在提升经济收益的同时尽可能的避免污染。将机电一体化技术运用到柴油机处理工作之中，不但可以通过电子调速器和电子控油装置完成相关任务，推动柴油机的自动化发展，还能够确保其运行的时效性，创造较多的经济收益，达成管理目标。最为关键的是，对于机电一体化技术进行应用，可以将柴油机污染物排放量控制在一定范围内，并增强技术管理能力，为设备监管机制的全过程优化提供条件，满足柴油机转型升级需求。

3 机电一体化技术在机械工程上的发展情况

3.1 从我国来进行分析

当前我国较为关注机电一体化技术的发展，近些年来，和机电一体化相关的6项技术，被我国有关部门当做高新产业研究重点。随着机电一体化技术的进一步发展，我国生态文化建设取得了一定成效。绿色、生态观念和机电一体化技术相结合，使机电一体化技术更加适应社会发展战略。

3.2 对于国外进行分析

机电一体化技术在世界各国制造业和机械工程中都有着不容忽视的作用。机电一体化技术的应用情况，从某种角度来说，能够反映出国家工业技术水平，和国家的政治、经济、军事领域有着较为密切的联系，因此不仅我国较为关注机电一体化技术，其他国家也非常关注机电一体化技术。西欧国际将机电一体化技术作为关键，并制定了辅助设计、装备制造、机械制造、智能化、柔性化五项发展目标。

4 机电一体化技术在机械工程上的发展趋势

4.1 网络化

随着技术实力的提升，机电一体化技术也在不断地完善，并且，将其应用在机械工程中有着良好的发展前景。当前，机电一体化技术逐渐网络化发展。

为了达成机电一体化技术网络化发展这一目标，需要相关人员在使用机电一体化技术的同时，科学合理的对于人工智能、信息技术、科学技术等进行运用，保障机电一体化技术的实践性和整体性，为机电一体化技术的网络化发展提供有利条件。在这个过程中，还应该将机电一体化技术与各项工程技术相联系，确保其能够得到广泛应用，从而推动我国机械工程的长期稳定发展。

4.2 智能化

当前，我国技术发展较为迅速，各项技术正在不断完善，随着社会的发展，应该将机电一体化技术融入到各种现代化技术之中，从而推动机电一体化技术的智能化发展。而产品是满足机电一体化智能发展的基础，这是和传统技术所不同的。因此，相关人员需要将控制理论作为立足点，并将其和心理学、人工智能等学科相加，对于人工智能手段进行模拟，进行自动编程诊断以及产品加工。

但是，需要注意的是，当前智能机电一体化还处在不断摸索状态下，并未得到应有落实，这就需要科研工作者在今后更加重视智能机电一体化技术的研发和应用。

4.3 绿色化

绿色发展是当前我国各行各业转型升级的关键目标，各行各业想要获得长期稳定的发展，就必须要与时俱进，将绿色发展落实到位。虽然当前我国经济发展较为迅速，但是经济发展是通过牺牲环境换取的，对于生态系统造成了一定程度的破坏。在这一情况下，机电一体化技术应该认识到绿色发展的重要作用，坚持绿色发展观念，在生产的各个环节尽可能的避免污染。

在对于产品进行应用时，还应该对于产品进行回收处理，借助于这一方式从源头上降低资源浪费等情况。

4.4 个性化

根据实际分析发现，当前消费者不但对于产品的质量有着较高标准，还希望产品能够满足自身个性化需求。因此，相关人员需要加大力度探究机电一体化技术，将其和现代化技术相联系，研发出可以满足消费者多种不同需求的产品，为消费者提供更加优质的服务。

4.5 模块化

开展机电一体化的企业数量较多，所生产出的产品类型较为丰富，这从某种角度来说，增加了生产机电一体化零件的困难程度。因此，在现实应用时，应该将机电一体化产品模块化、图像识别以及距离测量等工作落到实处。

目前，机电一体化技术在运用过程中会被电子技术系统化以及标准化等问题所约束，而科学合理的对其进行应用，降低问题对其造成的不利影响，可以使产品生产更加高效优质，并在结束生产以后迅速的配置零部件。因此，在今后随着社会的发展，机电一体化技术模块化趋势将会越发突出。

4.6 微型化

在开展半导体元件生产工作时，需要对于蚀刻技术进行应用。当前，我国相关机构已经对于除半微米级的机械元件进行了一系列研究，这也就代表着我国可以生产精细化程度较高的半导体元件，机电一体化设备的体积将会得到明显缩减。微型化技术的应用，为设备的智能升级发展提供了较为有利条件作为支持，并且这一研究仍在不断推进，随着这一技术的运用，在今后将会受到更多人的重视。

4.7 构建规范化一体技术发展机制

在对于机电一体化技术进行应用时，需要将机电技术和机电设备管理工作作为立足点。因此，在构建结构以及规划时，应该坚持发展观念，将战略目标落实到位。第一，当前机电一体化技术正在不断优化，科学合理的运用现代化技术能够使相关工作更加协调开展，有效提升整体管理水平。第二，当前机电一体化技术的精细化和智能化程度明显提升，能够在增强操作工序完整程度的同时，增强经济收益和管理水平。

4.8 进行故障诊断

如果机械的使用时间过长，在应用的过程中很可能会出现能源的大量消耗，导致设备负荷过重，严重时甚至出现故障，无法正常应用。为了尽可能的避免机械设备故障，技术人员需要加大力度应用机电一体化技术。这主要是因为机电一体化可以对于故障进行分析诊断，使工作人员在第一时间了解到机械设备目前的运转状态，并及时的找出存在故障，明确故障出现原因，有针对性的进行维修。这从某种角度来说，可以延长设备的应用寿命。根据相关资料调查分析发现，运用机电一体化技术能够在保证诊断结果精准程度的基础上，降低工作人员的负担，缩短分析故障原因以及开展维修工作需要花费的时间。除此之外，技术人员还可以通过计算机来进行建模，分析故障出现规律，达成精准监测设备故障这一目标，并将监测结果作为依据，运用预防措施，尽可能的保证机械设备处在安全状态下。

4.9 进行产品开发

将机电一体化技术应用到机械工程之中，可以为机电产品的研发提供支持，从而为社会的发展提供更多优质的机电产品。当前，大部分机械产品性能较为多变，还存在着一些智能机械。这从某种角度来说，可以展现出机电一体化技术对于自动化以及智能化新型机械的影响，有效改进了传统机械结构。

比如说，通过应用CAD等技术，可以使机械机床在无人工操作的情况下自动的对于零件进行识别，并根据加工工序来达成零件加工目标。在这一基础上，机械工程产品的技术含量和价值将会得到明显提升，从而推动这一时期机械工程行业的发展。

4.10 将其运用到冶金行业

近些年来，大部分冶金企业在发展的过程中所运用的生产工艺以及设备逐渐向机电一体化发展，智能化程度明显提升。在冶金行业中推行机电一体化，可以降低材料和人力资源的消耗。并且，机电一体化、自动化的落实，能够使生产环节处在被控制情况下，在减少成本投入的同时增加经济收益。智能冶铁和炼钢技术在国外应用较为广泛，和国外进行比较，我国机电一体化技术在冶金行业中的应用时间较短，技术水平比较低，需要相关人员结合我国实际并吸引发达国家成功经验，制定适宜的措施推动国内冶金行业的自动化发展。