机电一体化与机械制造智能化技术结合的发展研究
田国闯 赵威东 韩洪伟
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田国闯 赵威东 韩洪伟,. 机电一体化与机械制造智能化技术结合的发展研究[J]. 中国机械研究,20233. DOI:10.12721/ccn.2023.157024.
摘要: 新时代背景下,我国经济不断快速发展,社会不断进步,人们开始逐渐使用机械设备代替人工进行生产,这有效提高了生产效率与产量,带来了更高的经济收益,因此机械生产引起了人们的重视。生产工作对人工的依赖度大幅降低,不仅消除了人工能力局限性对生产工作的限制性影响,还充分发挥了机械设备特性让生产效率、产量变得更高、更稳定,故该项技术开始普及,对生产工作提出了新的要求,而机电一体化技术并不能满足这些要求,促使人们意识到该项技术还有待开发,故新一轮的研究工作展开,指出机电一体化的发展路径,即机电一体化技术应当与智能化技术相互融合,借助智能化技术弥补自动化生产的短处,思路的提出得到了广泛认可,而接下来的问题就是如何推进两者融入,对此有必要展开相关研究。
关键词: 机电一体化;机械制造;智能化技术;发展
DOI:10.12721/ccn.2023.157024
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引言

随着信息技术的崛起,在机械制造领域引入先进电子技术,从而实现全自动的智能化机械制造已经成为各大国家工业化发展主流,而机电一体化技术正是机械制造智能化技术的基础和关键所在。有了高超的机电一体化技术,我们就能拥有精良的智能制造装备,这正是实现智能制造的手段和途径。智能制造装备与传统的制造装备不同之处在于,它可以感知分析外在条件,并在此基础上进行推理决策,最后执行相应功能。

1机电一体化的概念

机电一体化是一种主要由机械技术、电子技术构成的综合性技术,具有非常广泛的应用范围,最突出的特征就是自动化运作。所谓自动化运作,就是在运作之前先设置好标准运作流程,然后将流程以编程的方式输入运作系统,系统就会按照流程控制相关设备进行运作,直到完成流程最后一个节点的命令为止,过程中一般不需要人工干预。这一基础上,机电一体化技术在实际应用当中能够有效提高工作效率与稳定性,但该项技术并非十全十美,也有一些缺陷,即其只能按照标准流程运作,如果实际工作中出现了标准流程以外需求,或者遇到了特殊情况,那么该项技术就可能无法运作,若要进行调整,需要重新设计新的流程,因此机电一体化是一项对标准流程要求甚高的技术,标准流程越完善,该项技术的应用价值就越高。另外,机电一体化的基础虽然是机械技术与电子技术,但在后期的发展中机电一体化又与其他技术建立了紧密联系,诸如电工电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术和信号变换技术等,这些技术使得机电一体化的形式更加丰富、功能更加强大,但并未使其脱离自动化范畴,故机电一体化技术依然有很大的发展空间。

2智能化技术与机电一体化融合的意义

2.1推动机电一体化实现质变

机电一体化一般是作为生产中执行生产工作的技术来使用的,但目前大多数生产机构只能通过该项技术做到自动化生产,故自动化生产的缺陷会在一定程度上限制生产效率、稳定性,并且在其他层面给人工造成较大工作负担,因此现代需求下,机电一体化需要迎来质变。从这一角度出发,智能化技术就是机电一体化的质变契机,即智能化技术与机电一体化融合,相当于在机电一体化生产系统基础上安设了一个智能化终端,该终端能够通过智能逻辑对机电一体化的生产活动进行管理,常规状态下可保持自动化运作模式。而当一旦发生异常情况,终端就能通过传感器一类的信息采集装置获取信息,然后根据信息进行分析,识别异常情况,在条件允许的情况下能自主解决一些异常,诸如调整自动化生产流程,规避异常现象,同步通知人工对异常现象进行处理,又或者对自动化生产的某个机电设备进行参数调试,也能解决部分异常现象,若无法解决将通知人工,同步持续对无法解决的异常现象进行分析,下一次即可识别,即使依然无法解决,也能做到准确识别,使得人工可以直接处理异常。可以看出,智能化技术的介入改变了机电一体化纯粹依靠自动化生产流程执行生产工作的局面,消除了自动化生产缺陷,因此机电一体化得以质变。

2.2降低机械设备制造难度

智能化技术的应用十分广泛,除了能够直接应用于机电一体化的生产控制当中,还能用于机械设备制造当中,制造出来的机械设备统称为智能化机械设备,此类设备在功能上更加强大,能够更好地适应物理环境,侧面就使得机械设备制造难度下降。以机械手臂为例,以往机械设备制造中,制造者必须结合工作现场的物理空间等条件对机械设备的形状、规模等进行设计,同时还要保障设计后的成果满足生产要求,这两点在一些特殊情况下可能会发生冲突,诸如在小空间下需要机械手臂运输自重较高的物料,那么为了保障机械手臂在小空间内能够自如运动,其规模不能太大,但迁就空间,减小机械手臂的规模,又可能导致机械手臂无法抓取自重较高的物料,不能进行运输。这种情况下机械设备制造就会变得异常困难,间接影响到机电一体化生产,而借助智能化技术能够在机械制造中实现机械设备避障功能,这样即使使用大规模机械手臂来运输机电一体化生产物料,也能通过该项功能来规模小空间内的种种限制,巧妙化解了两者冲突,故机械设备制造难度减小,机电一体化生产的需求也得到了满足。

3机电一体化与机械制造智能化技术结合的发展

3.1机电一体化技术在机械制造方面的应用

机械加工过程中的大多数应用程序使用计算机系统来模拟机械的当前情况和动态过程,并使用传感器来处理重要数据,然后在控制模式下编辑相关信息。机电一体化技术在机械生产过程中显示出了规模大和速度快的优势。而传统的控制技术已不能满足当今生产的基本要求,需要采用智能控制技术以在产品生产过程中及时做出有效的诊断并提高生产工作的效率。机电一体化还包括开放式控制。开放式控制是当前网络技术中的一个新概念。它会进行一些标准信息的交换,使不同时期生产的产品可以交换兼容,实现多样化资源共享并提高机械领域的产品制造质量。让那些复杂的矢量控制在这项技术中得到充分利用和发展,并提高效率。

3.2机电一体化技术在数控领域的应用

在数控领域执行机电一体化操作的过程更为复杂,并且机电一体化操作的一些细节比其他系统更加严格。如果相关人员不注意流程很容易出问题,可能会导致失败并最终造成巨大的经济损失。在数控领域采用机械集成技术,可以简化以往的操作系统,并且可以提高整体效率和准确性,确保系统安全。数控机床机电一体化加工已经成为一种趋势。作为工业生产的必备设备,在机械制造过程中,机电一体化的数控机床的使用范围不断扩大。这在一定程度上促进了工业生产,提高了工作效率。对机床铸造行业的发展具有积极意义。在提高效率的过程中,通过使用机电一体化的数控机床来计算可以更好地处理结果,也提高了可靠性和准确性。通过创建三维模型并执行工业生产的必要控制也可以进一步提高数控加工生产水平,并为实际操作提供保障。

结束语

总之,机电一体化的实现离不开信息技术的提升,只有不断融入新技术,机电一体化才能不断蓬勃发展,由此带来的智能制造业的广阔前景也将促进社会发展,国家富强。

参考文献

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