中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266000
摘要：科学技术的发展，我国的机电一体化技术有了很大进展，机械设计制造业中加大了对机电一体化的探索和研究，提高了机械设计制造的整体水平和生产效率。机电一体化直接影响着机械制设计制造的综合水平和最终效率，实现了信息、机械、电子等技术的有机融合。本文对机械设计制造中运用机电一体化的优势进行了探讨，结合机械设计制造中机电一体化技术分析，提出了机械设计制造中机电一体化技术应用研究。
关键词：机械；设计；制造；机电一体化；应用
引言
现今，现代工业领域基本都引入了机电一体化系统，该系统能够通过电力的开闭对机械设备启停进行控制，使得机械设备能够依照标准流程运动，自主完成生产任务，且该系统还能有效节约电能，因此机电一体化系统具有良好的应用价值。机电一体化系统的运作必须建立在自动化控制系统基础上，其电力开闭与机械设备启停都由控制系统决定，因此要实现机电一体化与自动化生产，就有必要对其自动化控制系统进行研究。
1机电一体化系统概况
文章选择的机电一体化系统主要被用于工业生产中的上、下料环节，其包含了电力与若干机械设备。每个设备都与电源保持直接联系，在电源输电后设备即可自动运作；反之，电源输电停止，则机械设备复位待工。因此，该设备的基本运作原理就是对电源输电进行控制，开启时输电，设备完成生产任务；关闭时停电，设备复位待工。这样在电源开闭的反复切换下，各机械设备即可在指定时间、指定位置上做出正确举动，实现自动化生产。
2机械设计制造中机电一体化技术分析
2.1优化机械设计制造集成化应用
将集成应用到机械制造中，可以掌握企业目前的整体生产状况，且在实际应用中可对技术进行改进，就目前发展现状来看，其在电梯机械设计制造领域中取得了良好的效果。优化机械设计制造集成化应用，可以将设计制造中的每一项管理活动提升，优化调整企业内部的各种资源和材料集中度，保证生产运行的有效性，突出设计制造时的功能性。自动化数控技术的虚拟化包括信息技术、多媒体技术、计算机图形技术和其他技术，且在技术集成的过程中需要借助CPU及可编程集成电路板，需要选择高度集成的CPU，可以选择带有RISC芯片的电路板，促进系统集成、软硬件运行速度和集成电路集成，完成技术的集成化应用，提高系统运行稳定性。该技术是当前机械设计制造领域中常用的基础之一，将其有效应用不仅可以降低产品的生产成本，如在实际应用中结合各类现代化设备，则可以提高制造业的生产效率。该技术在实际应用的过程中可以根基现存问题提出具体的优化和解决方案，以此缩短产品开发周期，确保辅助模拟的自动参数设置，使整体数据更加可视化。
2.2总线技术
总线技术指的是组合起多种仪器设备后，实现统一的管理和应用，同类别的设备可以采取总控和分控相结合的管理模式，达到对同类设备高效管理的目的，构建起闭合管理的生产车间管理形式。总线技术下，机械设备的生产模式从技术层面发生了全方位的改变，提高了系统化控制的效果。在传统的人工管理和监测模式中，整体的管理效率较低，而运用总线技术创新了计算机管理的模式，可以汇总整个车间的设备运行情况，提高了设备的统一性和集中性。降低了人力资源成本的投入，减少了对人工管理和监测的依赖，总线技术将指令下达以及信息收集等各个环节构建成一体，在信息交互的模式下，完成监测和控制设备的任务。由此，机械设备和计算机技术之间的结合更加的紧密，大大提高了机械设计制造的整体效率。
2.3机电自动化控制系统计算机人工控制模式切换机制
机电自动化控制系统借助计算机软件实现了人机交互界面，界面中可展示相关数据，供人工查阅，如果工作人员在数据观察中发现了异常，则可以通过该界面介入控制。在人工介入控制后，自动化控制模式将暂停，待人工退出人工控制模式后继续运作。该自动化控制系统计算机人工控制模式切换机制有两种：第一，当人工点击“人工控制”按钮后，自动化控制模式暂停，由人工负责控制，或者当自动化控制系统发现控制指令长时间无法在现场生效时，会判定现场出现了系统无法处理的事故，此时自动化控制系统暂停，让现场各设备保持当前状态，同时通知人工介入控制；第二，当人工点击“退出人工控制”按钮或 5min（具体时长可自定义）以内没有在人工控制界面中进行任何操作时，系统会自动恢复到自动控制模式，实现自动切换。
3机械设计制造中机电一体化技术应用
3.1感应层
感应层主要由传感器来实现，首先，传感器是一种感应设备，同时具备信号发出功能，因此感应层可以作为通信层的发出端。其次，感应层设计大体分为三个步骤：①传感器选型，不同类型的传感器能够感应到的数据是不同的，因此在感应层设计中必须做好传感器选型，根据现实需求选择电力传感器、信号传感器；②传感器安装，电力传感器安装在电源处，用于感应电力输出情况、生产电力是否正常输出数据。信号传感器安装在机械手臂、运输小车的复位点、移动路径及机械手臂的“掌心”处，通过信号可知机械手臂、运输小车是否精确复位、是否正常移动，且机械手臂下方是否有物料，以免机械手臂误动；③传感器调试，为了保障感应层中各传感器精度，在各传感器安装完成后需要对传感器进行调试，确保其符合标准参数。
3.2动力应用
机械设计制造中，机电一体化技术的实际应用范围十分广泛，体现在动力部分的应用效果，是机电一体化技术向机械设备运行中所需要的能量提供了充足的动能支持。机械设备需要消耗的能源极高，并且传统的设备运行中由于能耗大、生产效率低等问题，导致综合效益有限，因此设计和制造机械设备需要加强对设备能源消耗情况的有效控制。以液压机为例，这是工业机械设备中十分典型的一个传统设备，液压机以液体为介质，实现能量的传递和运输，达到压制工艺的目标，在加工制造领域当中被广泛运用。但是液压机的能量中有70%的能量均没有得到有效的利用，这在很大程度上降低了整体的液压机生产和运行效率，能量利用率过低。运用机电一体化技术设计和生产液压机，可以提高对设备运转和压力值等参数的有效控制，通过安装额外的电子调速器，可最大程度的减少机械设备的能源损耗问题，将不同部件的实际效能充分的运用和发挥到机械设备的生产和运行活动中，提高动力效果，为我国建设资源节约型社会贡献一份力量。
3.3控制层
控制层是在决策层生成控制信号后，向现场控制装置发出，促使控制装置运动，由此对机械手臂、运输小车进行控制的系统层。例如，当决策层控制终端做出了“让该机械手臂向前或向后移动1cm”的决策，则该决策控制指令就会被发送到现场控制装置，控制装置将推动相关机械手臂或运输小车进行运动，直至其完成指令要求。控制层的设计比较简单，主要就是选择具有接收控制指令信号、执行控制指令能力的控制装置安装在对应位置，等待指令发出即可。
结语
综上所述，我国工业行业不断快速发展，进一步提高了机械设计制造及其自动化的应用，这有利于提高工业生产效率。我国机械生产企业需要深入研究机械设计制造及其自动化技术，提升整体自动化水平，促进我国工业的可持续发展。
参考文献：
[1]刘畅.机械设计制造中机电一体化的运用分析[J].内燃机与配件，2020（18）：165-166.
[2]员园园.机械设计制造中机电一体化的应用分析[J].内燃机与配件，2020（14）：198-199.
[3]路全新.机械设计制造中机电一体化的应用[J].装备制造技术，2020（07）：196-197.