机电技术在机械设计制造中的运用分析

2023-08-20林坚

中国设备工程 2023年14期

林坚

（泰声电力建设有限公司，浙江温州 325000）

现阶段，机械设计制造与机电技术在国民经济发展进程中占据着尤为重要的地位，机械设计制造包含许多内容，机电技术在各个行业内广泛应用，不管是机械设计还是机械制造，都需要加强对机电技术的合理应用，以此推动未来机电一体化的发展。

1 机电技术的内涵

机电机器一般是由主体部位的发动机、启动结构、传动结构以及传向结构等部分组成，要想提升电机工作效率，就应优化电机主体性能，尽可能地减轻电机的工作阻力，不断提升电机在运转期间的工作效率与精确度。以往的电机主要是以钢铁材料为主，要想提升电机市场竞争力，就要优化其技术结构，将以往的生产转为对机电技术的应用，使非传统的钢铁材料成为电机设备的主材料，比如，应用复合材料后减轻设备主体重量，提高电机功率，降低不必要的损耗。未来机电技术将会朝着机电一体化的方向发展，并广泛用于机械设计与制造领域，它是电子控制、机械技术以及互联网技术的融合产物，有着较强的功能性和综合性特点，使机电技术的应用强化了和人们生产生活的联系，不断增强机械设计与制造的质量，提升工业生产效率。

2 机电技术在机械设计制造领域的应用优势

机械设计制造实际上就是指从事于各类化工机械、仪器、纺织机械、仪表等机械设备生产的工业部门，其作用在于提供先进的技术装备，推动国民经济的未来发展。机械设计制造中，机电技术的创新应用与设备运行稳定性有着紧密的联系，对各个部件的链接、集成以及融合实现了质量的提升。所以，机电技术的应用优势大致可以体现为以下几方面：（1）机电技术的科技含量较高，提升速度快，且机电技术具有较强的包容性，能够让机械设备在运行期间逐渐吸收其他领域的技术。帮助企业将科学技术转为实际生产力。（2）机电技术的应用范围很广，技术的应用有着综合化与多元化的特点，机电技术可以在各个行业与领域的生产中取得良好效果，且机电技术使用稳定性强，能够降低设备安全事故的发生几率，保障操作人员的人身安全，且自动化与高精度的操作流程能够发挥生产作用。（3）机电技术应用过程中安全性较高，特别是在安装与操作环节，可采用机械化的方式代替人工操作方式，减轻人员作业量，采用智能化与自动化的生产模式，实现对设备的智能化操作。与此同时，机电技术的应用能够尽快发现并调整设备使用问题。（4）机电技术能够被合理的用于各类制造技术内，且可对各项技术展开针对性的优化，发挥机电技术的集成优势，比如，应用微型化技术提高设备操作性能，为机械设计与制造作业的实施提供技术支持。

3 机电技术在机械设计制造中的应用分析

3.1 机电技术在机械设计中的应用

3.1.1 数控设计

数控机床技术的发展得到了机电技术的支持，使机械设计与制造的过程不断被优化，且以往数控技术的复杂步骤被简化处理，经过技术的智能化整合，提升设备整体设计水平。比如，机械产品在生产与设计期间应用了自动换刀技术，机床使用效率显著提升，CAD技术也凭借着数控技术的优化而更加实用。在数控系统设计的最初阶段，系统整体结构比较简单，难以达到当前机械设计的实际应用需求，随着数控技术与机电一体化技术的相互融合，计算机系统对数控技术展开了更加精准的操控，并实现了CAD与CAM技术的相互整合与优化。

3.1.2 动力设计

动力设计在机械设备运行期间具有基础支撑的作用，随着生态可持续发展战略的提出，绿色节能环保已成为行业发展的关键，机械设计与制造领域同样如此。在动力设计环节应用机电一体化技术，可以解决以往动力设计中的常见问题，传统的机械设计动力通常会应用液压机，这类设备在操作中消耗的能源较多，要想节约能源、降低能耗，就必须对动力的应用展开精确控制，比如，使用电子调速器进行机械动力和压力的精准调节，按照设备实际运行情况降低设备转速的运行误差。

3.1.3 传感器设计

传感器在机械设计领域属于信息传输的重要构成元件，一直以来，传感器都在机械设计中发挥着无可替代的作用。不同的机械设计，所用的传感器型号也不同，具体差异体现于数据传输速度与质量要求两方面。以往的传感器装置技术含量较低，在设备检测期间无法满足数据传输与反馈的需求，导致机械运行的稳定性效果达不到预期效果，甚至会造成判断误差。应用了机电技术后，特别是将机电一体化技术用于传感器设计环节，计算机技术使传感器的设计得到优化，数据分析质量显著提升。计算机技术在操作期间能够对数据进行全方位的监控，使数据被输入软件公式内，为机械设计水平的提升提供保障。

3.2 机电自动化技术在机械制造中的应用

3.2.1 智能自动化技术

智能自动化已成为未来机械制造的主要发展趋势，也是当前机电自动化在机械制造领域的主要技术形式，凭借着先进的技术支撑，推进计算机编程与人工智能在机械制造中的实现。科学技术与机械制造水平之间有着一定的关联，智能技术提高了计算机信息技术的应用效率，通过对技术的规划，使其在机械制造环节加大对人工智能的使用程度，从而保障产品生产质量。与此同时，智能自动化技术可以对人类的行为进行效仿，使机械制造流程得到优化，同时采用主动判断模式提高机械智能控制效率。智能自动化技术的使用可以降低以往制造技术的操作误差，提高工程机械生产水平，合理设置计算机程序，规范生产流程。

智能自动化技术也被人们看作计算机技术的拓展与延伸，在机械制造领域内，智能自动化技术有着较强的综合性，且智能化中涵盖了多项新型技术，可整合技术上的优势建立完整化系统，凭借系统控制各版块间的关联，使机械制造生产环节予以优化。采用机器人工作形式，使其代替人工完成相应的工作，对于某一环节的问题，机器人可以第一时间将错误信号传递给系统，经过系统分析后反馈出相应的解决方法。所以，机械制造应用智能自动化技术后可以起到模拟人类行为的作用，比如，测试角速度的时候，采用霍尔元件，将感应条安装于回转零件中，使其再经过霍尔元件的时候，霍尔元件因此会形成一个脉冲，这样的脉冲通常都是平稳的。一旦回转零件在运行期间出现了缺陷问题，霍尔元件的脉冲将会发生异常，该信号经过智能化系统的操作处理后，将会自动反馈并进行补偿控制，完成对设备的破损检查。

3.2.2 柔性自动化技术

柔性自动生产技术简称为柔性制造技术，以工艺设计为主和数控技术为核心，可实现多批量加工制造、装配、检测。实际上，柔性自动化是目前机械制造领域的新型应用手段，已通过实践检验，在机械制造环节得到了广泛应用。柔性自动化技术以数控技术为核心，其中还包括其他生产技术，凭借着数控技术的优势改进机械制造生产模式，实现机械制造的数字化发展，从而不断提高机械制造水平。

适用于柔性自动化生产的设备有很多，比如数控机床、传输与存储装置等，其技术中主要包括分布式数字控制技术、计算机网络技术、仿真技术等，同时在联线技术的应用下，按照具体工艺设计要求，将设备联线后形成自动化生产的整体。柔性制造系统内涵盖诸多系统，比如，信息系统被用于多批产品生产环节，广泛采集并分析市场需求，以结果为参考改进生产方案，提高资源利用率，节约成本支出。柔性制造系统能够对设备科学调配，实现设备自我检查，强化自检效果，预防故障问题发生。

3.2.3 集成自动化技术

工程机械制造领域内，集成自动化技术已成为其中的主要推广技术形式。与传统技术相比，集成自动化技术的功能更齐全，且可操作性更强，能够有效解决复杂的机械生产问题。实际上，集成自动化技术是应用了自动化软件与系统，实现机械制造的集约型发展，这一过程中以计算机信息技术的应用为核心，通过数控技术与自动化技术的融合，促进机械制造的可持续发展。经过实践研究得知，集成自动化技术的应用在一定程度上提升了机械制造水平与机械生产能力，为强化质量控制意识，优化技术应用流程，有必要定期对系统软件与设备展开调试与维护工作。

机电技术的应用可以帮助机械设计与制造完成故障问题的修复与监测，将机电技术与其他技术相联合，有效维护设备的稳定运行。一旦设备在运行期间发生了故障问题，系统也能够第一时间进行检测分析，方便故障定位，显示故障结果。比如，应用智能专家系统精准的掌握设备当前运行情况，确保设备内的所有零部件都可以维持在安全且高效的运行状态中，尽可能地提高设备使用寿命。集成技术联合智能机器人，使机械设计与制造可以更好的应对恶劣或复杂的生产环境，融合传感器技术、机器人控制学以及仿生学，模仿人类思维模式，准确识别与判断系统运行的全过程。

3.3 机电技术在机械智能制造中的应用

3.3.1 数控生产技术

与传统机械加工方式相比，数控加工生产特点十分显著，具体体现为以下几方面：（1）能够加工复杂型面的工件，数控机床内加工的零件形状与加工程序有关，即便是尤为复杂繁琐的工件也能在数控技术的应用下快速加工。（2）加工精度较高，且质量稳定可靠。数控机床自身精度很高，一般的数控机床定位精度与重复定位精度分别为0.01mm和0.005mm，而数控机床的加工期间无须人为参与，可消除人为误差带来的精度影响，工件加工精度可以得到数控机床使用的保证。（3）生产率较高，能够改善劳动条件。数控加工能够减少零件加工与辅助时间，这是因为数控机床主轴转速高，合理选择了切削用量后即可发挥刀具的使用性能，减少加工时间。与此同时，数控加工应用了通用与组合夹具，加工前无需提前划线，且加工期间可以自动换刀，有效改善了劳动条件。操作人员需要完成程序编写与输入、零件装卸、装备刀具、检验零件等工作，数控机床采用了封闭式加工方式，在达到清洁高效的同时，也能降低劳动强度。

机电技术的应用，使机械加工制造发展态势良好，将数控技术用于制造领域，有利于推动机电一体化的发展。数控生产技术的应用主要集中于信息处理与数据模拟等方面，通过数据的整合，完成数据处理、模拟以及分析，提高机械制造的生产作业精度。与此同时，将数控技术与计算机绘制、统计功能相融合，推动数控生产效率的显著提升，以更加直观的形式展现数据与生产流程。

企业制造产品时以终端设计为前提，采用CPU操作模式与智能化控制方式，发挥机电一体化技术与数控技术的实时诊断特点，完成机械制造生产加工过程的三维模拟，潜移默化地夯实机械设计与制造在生产环节的数据基础。

3.3.2 自动生产控制

产品机械化生产过程中会受到人为因素的影响，导致产品质量和精度降低，采用机电技术后可以实现对产品的自动生产控制，全方位地控制生产活动，实现产品生产的智能化，同时提高生产效率。一旦生产期间发生问题，自动生产控制可作出干预，保持正常生产状态。目前自动生产控制行业主要集中于饮料与香烟这类重复性强、生产力大的产品生产，且这类生产对产品品质要求很好，可通过生产控制技术的应用，保障产品品质，促进产品大量生产。

3.3.3 传感技术

传感器可以将机械设计与制造生产期间的影响因素转为信息数据，通过对数据的采集与分析，降低工作量，提高生产效率。这是机电技术应用的关键，通常以智能制造作为切入点，在自动化操作期间发挥传感技术的作用，实现对控制系统内信息的识别与检测，利用光传感器对环境光度的变化情况进行检测，同时掌握影响因素。在机械制造与智能制造领域内，传感器还能够检测出物体位移和零件尺寸等信息，所以传感技术目前被广泛用于汽车与航空这类高密度领域中。