机械制造的智能化技术与机电一体化的融合研究

机械制造的智能化技术与机电一体化的融合研究

张军 浙江高达机械有限公司

摘要：机械制造的整体流程并不复杂，但是其实际的工艺流程复杂程度会随着加工零件的复杂程度而增加，尤其是在多曲面零件的加工和制造过程中，其实际的加工周期将会非常长。在智能化技术的支持下，技术人员可以将智能化系统控制单元嵌入机械制造控制系统中，从而为机械制造设备提供自由决策的空间。与普通机械制造过程不同，结合了智能化技术的机械制造流程对人工行为的依赖程度较低，这就促使其可以降低人为误差。基于此，本文将对机械制造的智能化技术与机电一体化的融合对策进行分析。

关键词：机械制造；智能化；机电一体化；趋势

1 智能化与机电一体化结合的意义

机电一体化技术，是运用系统综合利用微电子、计算机网络、自动化处理、传感测控、信息变换、自动控制等方面的群体技术，其有效促进了机械制造业的发展。工业机器人制造、数控方面以及计算机系统集成制造等方面均是机电一体化发展的重要体现。智能化技术的应用是企业追求的最终目标，为了满足客户的个性化需求，企业需要进一步提高机械设备生产的自动化水平，提高工作效率。机电一体化技术是机械制造发展的关键，智能化技术是提升机械制造核心竞争力的路径。智能化技术与机电一体化在机械制造业中的集成应用，是当前机械制造业发展的关键，意义十分深远。

2 机械制造的智能化技术与机电一体化的融合要点

2.1 高速数据分析技术与智能决策技术

在融合了智能化技术的机械制造数控中心中，其集控单元往往与智能化数据分析单元相联系。现阶段，大多数数控加工中心都会在接口拓展结构中加入与网络信息相关的拓展接口，通过应用此类接口，可以实现对数控加工中心的网络化管理。从其智能化技术应用形式的角度分析，在此类机械制造数控加工中心的运行过程中，集控单元会根据预设程序对走刀路径进行模拟，并以可视化的结果表示走刀路径的合理性，此时，工作人员即可根据实际的走刀路线对加工路径进行再次优化和模拟，从而筛选出更加合理的加工工艺流程。在此过程中，与智能决策相关的技术应用模组会对数控加工中心的工艺加工习惯进行记录，也对机械制造的各种工艺环节进行大数据分析，从而结合此类数据的特点，对与数据相关的加工行为进行筛选和记录，这样在后续加工过程中，如果需要执行相似或者相同的加工动作，即可直接应用先前积累的数据。这种以数据分析为基础的智能化技术应用形式即为高速数据分析技术应用形式，而此种技术应用形式需要以智能决策技术为基础。现阶段，在智能化的数控加工中心中，已经实现了动态捕捉摄像视角的布置，系统可自行对加工条件和加工状态进行诊断，从而实现自由度更高的自主决策过程。

2.2 加大人工智能技术的应用力度

（1）在信息时代，计算机网络技术飞速发展，发展至今已经完成普及，数字化生产、数字化设计为机械制造的智能化发展奠定了技术支持。虚拟技术和超级计算机的发展，为人工智能技术的应用和发展奠定了坚实基础。人工智能技术的应用，可促使机械制造过程具有更强的操作性、更高的可靠性以及自我诊断和自我修复能力，从而实现智能化、智慧化生产。

（2）人工智能技术的应用，还能让机电产品具有更高的智能化水平，实现自动化运行、远程操作、自我诊断、自我处理。比如：在机电设备上可设置智能I/O接口、添加人机交互功能、采用智能更新数据库，可促使机电一体化技术的应用更加便捷。

（3）在机械制造的智能化技术与机电一体化结合中，采用人工智能技术，既能有效提升生产制造水平，也是机械制造业发展的主要趋势。所以，在今后发展中，需要不停的创新人工智能技术，积极更新和升级现有的人工智能技术，以提升机械制造的智能化技术与机电一体化结合契合度，保证生产水平。

2.3 机械制造绿色化发展

随着理念的进步，智能化技术与机电一体化融合，还有一个重要的方向，就是机械制造将不断地朝着绿色化发展。首先，智能化技术的引入，能够有效地指导机械制造与生产，在这个过程中，就能够引入注重绿色化的思路。例如，在机械制造中引入环保控制技术，使得机械制造能够自动地进行调节，实现节能降耗的目的。其次，科技发展日新月异，带给人的不是只有便利，产生的巨大变化当中也包含着对环境等的影响。机电一体化的受益对象是人，人的智能和情感等人性化体验相对来说也极为重要，因此也要关注到人机关系，在色彩以及造型方面进行改进使人感觉到协调一致，满足人的各类需求，达到更加舒适自然的目的。在这一过程中，同样出现了许多对于环境的影响，如环境恶化、资源浪费。因此可持续发展策略应运而生。绿色产品的观念要深入人心，因此在这一理念的影响下，机械制造发展的过程中就必须兼顾绿色发展，即技术的革新也要以绿色发展为前提，因此智能化与机电一体化技术的结合，绿色化发展是重要的趋势。

2.4 结构微调与微动控制技术

在动态反馈技术与智能调节技术的支持下，在机械制造过程中，在智能化技术与机电技术结合之后，即可实现对系统动作的微动控制，而这种微动控制往往基于具体的机械结构。实际上，这种微动控制结构在现阶段已经得到了应用，包括波士顿公司生产的测试机器人以及航空战斗飞机的微控系统中，均应用到了这种相对智能化的微动控制技术。从这种技术的具体应用形式角度分析，结构微调与微动控制技术也是全流程巡航技术的一种，其可以根据系统的运行状态数据，对系统的运行特点进行分析。尤其是在涉及定位控制以及定点动作传导时，微动控制系统会对相应的控制动作进行细化分析，从三维空间的角度对控制点的移动行为进行标定，这样即可实现相对稳定、准确的定位控制。但是在这个过程中，数据的运算量往往异常巨大，需要大数据技术以及超级计算技术的支持，这就导致此类技术的应用成本相对较高，与此类设备相对应的机械结构制造标准也具有较高的要求。

2.5 提升逆向工程和快速原型制造应用水平

机械制造的智能化技术与机电一体化的结合是未来机械制造领域发展的必然选择，提升逆向工程和快速原型制造应用水平，能够促使二者之间的结合更加紧密。所谓逆向工程就是对现存的产品进行剖析、改进、设计，和传统制造工序正好相反，逆向工程的原理虽然在很久以前就被提出，并应用在船舶制造、汽车制造中，但受到技术的限制，并没有发挥出应有的作用。随着CAE技术、CAM技术的发展，逆向工程得到了重新发展，在逆向工程的基础上，融入更多计算机控制设计、传感器技术等，就形成快速原型制造技术，打破了传统去除成型的制造工艺，大大提升机械制造效率和质量，是目前机械制造领域最火热的技术之一。最被广泛认识的3D打印技术就是逆向工程和快速原型制造技术的有效应用，在具体应用中无需考虑机械制造零件的复杂性，可实现自由制造，而且整个生产过程立体可视，无切割噪声和振动，是一种比较绿色环保的机械制造技术。

3 结束语

综上所述，本文结合理论实践，分析了机械制造的智能化技术与机电一体化的结合，分析结构表明，智能化技术和机电一体化技术，都是信息时代发展的主要技术，将二者充分结合应用到机械制造中，可大幅度提升机械制造生产的效率和控制精度，真正意义上实现“无人值班或者少人值班”，减少人力资源投入，集中精力发展更加先进的技术设备，促使生产力水平和智能化水平不断提升，实现持续健康的发展。

参考文献：

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[2]陶晓红.机械制造的智能化技术与机电一体化的结合[J].中国设备工程,2021(05):34-35.

[3]李文善.机电一体化与机械制造智能化技术结合的发展[J].产业科技创新,2019,1(18):19-20.