机电一体化技术在机械设计制造中的应用研究
李静
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李静,. 机电一体化技术在机械设计制造中的应用研究[J]. 中国机械研究,2023.11. DOI:10.12721/ccn.2023.157108.
摘要:
所谓机电一体化技术主要是将机械、电工电子、微电子、传感器等多种技术融为一体,并广泛应用于机械设计制造、工业生产、工程施工等领域的一项综合技术。尤其在机械设计制造领域,取决于机电一体化技术安全性好、可靠性高、维护方便的特点,使得各类机械产品的设计制造效率与产品质量得到大幅提升。基于此,本文将重点阐述机电一体化技术在机械设计制造中体现的实际应用价值,旨在说明该技术在助推产业升级、提高机械设计制造水平方面所扮演的重要角色。
关键词: 机电一体化机械设计制造应用价值
DOI:10.12721/ccn.2023.157108
基金资助:

在信息技术迅猛发展的背景下,机电一体化技术也日渐成熟,这就使机械自动化与智能化水平上升到了一个全新的高度,在机械设计制造过程中,机电一体化以其专业的技术优势,使得机械设计与制造流程变得更加简化,产品的研发、设计与制造对人力资源的需求量也大幅下降,无形当中便推进了我国工业自动化、智能化与现代化发展进程。

1 机电一体化技术的应用优势分析

1.1 降低安全事故的发生概率

过去,在机械设计制造过程中,多以人工操作模式为主,以至于整个生产作业过程中经常人为失误现象,甚至会引发一系列安全事故,这就使现场作业人员的人身安全受到直接威胁。而在应用机电一体化技术以后,作业生产全过程实现了自动化与智能化管理,整个作业生产线只需要少量的指令操作人员与现场监督人员,终端操作人员只需要向各种机械设备发出执行指令,机电一体化系统便可以完成相应的生产作业任务,这种脱离了人工操作模式的作业方法不仅减少了人工成本,同时,也能够将各种安全风险隐患消灭在萌芽状态[1]

1.2 节能降耗,减少损失

在采用人工作业流水线时,由于人为失误率较高,使得产品的合格率大幅降低,返工率显著提高,在这种情况之下,工业生产型企业将面临着大量的原材料损失的局面,进而给企业的经济效益造成严重影响。而机电一体化技术在机械设计制造领域的有效运用,则杜绝了这一情况的发生。在进入到设计制造环节之前,设计人员已经将事先编写好的应用程序写入计算机软件,在应用程序当中,包含大量关于产品的技术参数,当这些参数进入到执行阶段以后,系统将直接执行相关的程序指令,这就有效避免了人为失误现象的发生,产品的返工率也会降到最低点,这就给企业节省了大量的原材料。另外,在绿色生产理念的引领下,近年来,机械设计与制造领域开始大力推广使用机电一体化技术,尤其对于重工业生产企业来说,在应用该技术以后,能够有效减少污染物的排放量,减少噪声污染,减少因环境污染而造成的经济损失。因此,机电一体化技术在节能降耗方面也发挥着关键性作用。

2 机电一体化技术在机械设计制造中体现的应用价值

2.1 在数控技术领域的具体应用

数控技术作为机电一体化技术的一个重要分支,主要是通过数字技术对某一工作过程进行自动控制。以较为常见的数控机床为例,在应用机电一体化技术以后,设计人员可以将被加工零件图纸的几何信息与工艺信息转化为相应的代码,然后将其写成零件的加工程序,接下来,这些程序指令被直接输入到数控装置当中,并通过数控装置的信息处理与分配功能,使各种刀具与工件完成相应的加工任务。相比于过去人工流水线的作业模式,利用数控机床可以使生产流程得到进一步优化,生产过程中的自动化水平也显著提升。比如数控机床的主轴转速与进给范围,相比于普通机床要大的多,最高进给速度已经超过100m/min,最小分辨率为0.01um,其数控机床的生产能力也是普通机床的三倍以上,正常情况下,数控机床的时间利用率高达90%,而普通机床的最大利用率也不会超过50%。另外,数控机床的加工精度主要介于0.005mm—0.1mm之间,这种高精度、小误差的加工模式为改进和提高产品质量提供了坚实的技术保障。

2.2 在机械自动化领域的有效运用

内燃机作为工业生产领域的重要动力机械,主要借助于燃料的燃烧作用,将热能直接转换为驱动力的热力发动机。实现机械自动化,首先是对内燃机的加工速度、加工流程进行有效控制,并事先设定好逻辑控制程序,才能推进机械自动化与智能化发展进程。而机电一体化技术的介入恰恰解决了这一问题,比如在加工各种不同类型的机械零部件时,需要经过钻、铰、磨、挫、攻等流程,这一系列生产流程要想顺利展开,首先需要设计人员将机械零部件的各项技术参数转化为程序代码写入系统当中,然后通过数据传输,将执行程序直接传输给终端设备,当程序启动之后,终端设备便会自动识别出各个执行代码,最后,来执行相应的加工行为。比如以焊接作业为例,在焊接各种零部件时,在机电一体化技术的辅助下,结合导轨、气动、电动夹具等工具,能够快速的完成零部件的焊接任务,这种焊接模式不仅可以节省大量的时间,同时,也能够改进和提升焊接质量。另外,传统的机械自动化生产管理,需要投入大量的人力资源以及相关的机械设备,如果这些资源不能得到合理分配与有效应用,则会严重影响自动化生产进度,甚至会给工业生产型企业造成巨大的经济损失。但是,运用机电一体化技术可以对现有的生产管理模式进行优化和改进,机械自动化生产全过程中实际也是程序代码的执行过程,这种智能化的生产管理模式,使机械自动化与智能化水平得到大幅提升[2]

2.3 在汽车智能制造领域的具体应用

机电一体化技术在汽车智能制造领域也得到普遍推广和应用,以汽车的防抱死制动系统为例,在车辆行驶过程中,防抱死制动系统能够保证制动方向的稳定性,防止产生侧滑与跑偏现象,因此,该系统是目标制动效果最佳、稳定性最好、性能最优越的车辆制动装置,而这一装置显著的制动效果则得益于机电一体化技术的有效运用。比如车辆在行驶过程中遇到异常交通状况需要紧急停车,这时,在机电一体化技术的作用下,车辆能够平稳的停下来,这就避免了一些重特大交通事故的发生,车辆的整体安全性能得到大幅提升。过去,在汽车生产制造过程中,制动装置多采用单一的后轮制动的模式,这种模式最大弊病是遇到紧急情况后,很难在短时间内将车辆平稳的制动,车辆的滑行距离也无法得到有效控制,这就埋下了重大的安全风险隐患。但是,防抱死制动系统可以车辆行驶过程中,对车辆的行驶轨迹、行驶方向、行驶速度等关键数据进行收集和分析,然后,通过智能匹配的方法,与驾驶员的控制条件进行逐一匹配,一旦匹配成功,车辆在制动之后,其速度、方向等参数可以得到有效控制。最为关键的是,防抱死制动系统在融合机电一体化技术以后,使得汽车前轮同样可以完成制动指令,如果汽车遇到紧急事件,该系统能够精准的计算出车辆的最佳制动时间,并通过智能调控来控制车辆的各项技术参数,而这一过程无需人为操作,便可以轻松的达到平稳制动的效果。

结束语:

通过对机电一体化技术在机械设计制造中的实际应用效果可以看出,这种自动化与智能化相结合的技术类型,给机械设计制造领域提供了强大的技术支撑。首先,机电一体化技术的介入实现机械自动化生产的愿景,工业生产效率稳步提升。其次,该技术强大的抗外界干扰能力,给机械自动化生产流程的稳定性与安全性提供了坚实保障。最后,在运用机电一体化技术以后,机械设计与制造全过程实现了自动化与智能化管理,这就最大限度的降低了人力资源成本。因此,在机械设计制造领域应用机电一体化技术,既符合国家提倡的节能降耗、绿色环保理念,同时,也为生产效率与产品质量的提升注入了源源不断的驱动力。

参考文献:

[1]赵志勇,韩芳.机电一体化技术的系统设计及在机械设计制造中的应用方向[J].造纸装备及材料,2022,52(06):113-115.

[2]张盼盼,王宇,蓝建华.基于机电一体化技术的机械设计制造与应用[J].电动工具,2022(05):19-21+26.

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