现代机械制造中机电一体化技术的应用及发展趋势

引言​

在现代工业快速发展的背景下，机械制造行业对生产效率、产品精度和智能化水平的要求日益提高。机电一体化技术融合机械、电子、信息等多学科知识，成为满足这些需求的关键。

一、现代机械制造中机电一体化技术的应用

1.1 在自动化生产线中的应用

机电一体化技术为自动化生产线提供了核心支撑，实现了从原料输入到成品输出的全流程自主运行。控制系统还能根据生产节奏调节各环节速度，当某一环节出现物料堆积时，会自动发出信号调整上游设备的运行状态，避免停工待料。这种动态协调能力彻底改变了传统生产线依赖人工调度的模式，让生产流程更连贯，同时减少了人为操作带来的误差。

1.2 在精密加工设备中的应用

精密加工对尺寸精度和表面质量的要求极高，机电一体化技术通过机械结构优化与电子控制的结合，实现了微米级甚至纳米级的加工精度。在数控机床中，伺服驱动系统根据电子指令精确控制刀具的进给量，配合位置检测装置实时反馈刀具位置，形成闭环控制。当加工过程中出现微小偏差时，控制系统能立即调整驱动参数，确保刀具始终沿预设轨迹运动。设备的振动抑制、温度补偿等功能也通过机电协同实现，电子模块则实时监测温度变化并修正加工参数，避免热变形对精度的影响。

1.3 在智能检测系统中的应用

机电一体化技术让检测环节从人工抽检升级为全流程智能监控。检测系统整合了机械传动、传感器与信息处理技术：机械机构带动检测探头按预设路径移动，接触式或非接触式传感器采集工件的尺寸、纹理等数据，电子模块则对数据进行实时分析。在轴承生产中，检测设备通过机械臂翻转工件，激光传感器扫描外圆面，系统自动比对实测数据与标准参数，即时标记不合格品。

1.4 在工程机械中的应用

工程机械作业环境复杂，机电一体化技术通过智能化改造提升了设备的适应性和安全性。在挖掘机、起重机等设备中，电子控制系统与液压机械结构协同工作：操作指令经电子模块解析后，转化为液压阀的开度控制信号，精准调节机械臂的动作力度和速度。设备搭载的姿态传感器能实时监测车身倾斜角度，当接近安全阈值时，系统会自动限制危险动作并发出警报。部分高端工程机械还融入远程通信功能，操作人员可通过终端查看设备运行数据，当出现故障时，电子系统能自动定位问题部件并提示维修方案，减少现场排查时间。

二、现代机械制造中机电一体化技术的发展趋势

2.1 智能化趋势

智能化是机电一体化技术的核心发展方向，其核心是让机械系统具备自主决策与自适应能力。未来的机电一体化设备将深度融合人工智能算法，能通过传感器感知环境变化，并基于历史数据自主调整运行参数。加工设备可根据材料硬度、刀具磨损状态自动优化切削路径，无需人工干预即可维持加工精度。部分系统还将引入深度学习能力，在长期运行中积累工艺经验，面对新型加工任务时自主生成适配方案。

2.2 网络化趋势

网络化将打破单台设备的独立运行模式，实现多设备、多系统的协同联动。通过工业互联网技术，分散的机电一体化设备将形成互联互通的智能网络，实时共享生产数据与运行状态。生产线中的加工设备、检测装置、物流机械臂可通过网络实现信息交互，当机床完成加工后，会自动向物流系统发送信号，调度机械臂移送工件；检测设备发现质量偏差时，可直接向加工设备推送修正指令。这种网络化协同不仅限于单一车间，还将延伸至产业链上下游，使供应商的设备状态、客户的订单需求与生产系统实时对接，形成全流程的柔性生产网络，大幅提升制造系统的响应速度与资源利用率。

2.3 微型化趋势

微型化技术将推动机电一体化设备向小型化、高精度方向发展，以适应微纳制造等新兴领域的需求。通过微型机械结构设计与微型电子元件的集成，未来的机电一体化系统可实现毫米级甚至微米级的体积控制，同时保持高效的动力输出与控制精度。这种微型化趋势不仅拓展了机电一体化技术的应用场景，还能减少设备对生产空间的占用，降低能耗，为精密仪器制造、医疗设备加工等领域提供更灵活的技术支撑。

2.4 绿色化趋势

所谓绿色化是在降低能耗和减少污染基础上实现的一种循环经济，并且在机电一体化应用技术的设计应用中始终围绕这种想法进行。在设备的设计应用中，可以实现设备使用的轻量化和节约型驱动器，设备运作过程可以少产生一定的动能消耗，而电子驱动系统则可以应用节能智能控制算法，由控制系统按照负载情况适时调整动力输出，防止设备浪费能量。在设备的生产工作中，可以应用部分设备来实现废弃物回收，在生产中实时应用废弃物回收系统，将产品生产中的废弃料进行处理后实现重新利用。

三、推动现代机械制造中机电一体化技术发展的策略

3.1 加强核心技术研发

关键技术是机电一体化技术发展最根本的源头。要加强智能控制算法、精密传感技术、高效驱动等方面的攻克，形成研究—应用—应用成果转化应用，促进成果转化的全链条研发过程。高等院校、科研院所与企业合作，针对现阶段机电一体化存在的问题开展有针对性的科研攻关，加快智能决策算法的反应速率以及传感器在恶劣环境中应用过程中的抗干扰性能。要促进科研技术创新模式的改革，推进不同学科的合作，利用多学科联席会议机制，集结机械、电子、计算机等多方的力量，克服技术瓶颈问题。

3.2 完善产业支持体系

推动形成支撑产业发展的技术产业支持体系。应建立政府引导、市场主导的协同机制，政府方面，在政策引导上要明确技术发展路径，建立公共技术服务平台为企业提供检测验证、标准咨询等支持。行业组织应推动形成统一的技术标准、规范，解决设备之间的兼容性、数据之间的互联互通等产业发展共性问题，推动建立产业联盟的企业在技术研发、市场开拓方面形成合作，共享研发资源及市场信息。

3.3 培养专业技术人才

技术的落地需要合适的人来做，搭建良好的人才培养环境。高校可以根据现有专业课程对相关专业知识进行一定改良，比如增设智能控制、系统集成等跨领域课程，注重学生实践课程训练，安排学生在企业参与项目的实际开发；企业应设定企业员工课程，对一些技术人员进行培训和指导，促使企业技术人员对复杂的系统调测以及设备故障的检测能力得以提高；在行业专家和技术老员工的引导下，采用传帮带的形式、技术交流等方式，为行业引入跨领域人才，培养可以兼通机械设计与电子控制能力的创新型人才。

结语

现代机械制造的强劲动力是机电一体化技术，该技术在自动化制造、精密制造中的应用在很大程度上提高机械制造业的水平。智能化等四个趋势描绘了它的路径，核心研究技术等策略保障发展。未来机电一体化技术根据新理念新方案的不断提升和生态环境的改善，能够更加广泛地运用与机械制造领域，促进机械制造高度智能化、自动化和绿色化，并为实现机械制造业的高质量发展做好铺垫。

参考文献

[1] 赵安静 , 单智习 . 现代机械制造中机电一体化技术的应用及发展趋势 [J].造纸装备及材料 ,2021,50(10):80-82.

[2] 戚涛 . 现代机械制造中机电一体化技术的作用及发展趋势 [J]. 南方农机 ,2020,51(02):153.