电气自动化在机械工程中的应用分析

引言：随着工业 4.0 与智能制造的深入推进，机械工程领域正经历从传统制造向数字化、网络化、智能化的深刻变革。作为跨学科技术集成体，机械工程不仅需应对复杂结构设计与装备制造的挑战，更需通过技术创新提升生产效能与产品质量。电气自动化技术凭借其高精度控制、实时数据交互及智能决策能力，成为破解机械工程精度、效率与灵活性难题的关键。本文聚焦电气自动化技术在机械工程中的典型应用，以飞机装配为切入点，分析其在提升装配质量、优化生产流程及适应多样化需求中的核心作用，为行业技术升级提供理论参考与实践路径。

1 机械工程简述

机械工程结构复杂、涉及的学科众多，其包含了机械设计、装备制造、数据分析、故障维护等诸多子项。其中的机械设计在机械工程领域的影响巨大，需要与时俱进，持续革新设计思路和设计策略，推动机械工程走向智能化，提高机械工程的应用效能。装备制造则包含了丰富的技术特点，具有自动控制技术、机械传动原理、仿生学等多个领域的专业知识，对技术人员提出了较高的技能标准。技术人员需致力于创新与研发，提升机械制造领域的理论素养和实际动手能力，努力优化机械结构设计与运作流程，以实现机械制造的简易化。至于机械设备的维护保养，技术人员应遵循既定的时间表，执行定期的设备检查、维修和保护任务，及时替换损坏的部件，保障机械设备的稳定和高效运行。

2 电气自动化技术在飞机装配中的重要性

2.1 提高装配精度

在飞机装配中，零部件的精确定位与安装是保障整体性能的核心环节。电气自动化技术通过集成高精度传感器、伺服电机及闭环控制系统，实现了对装配过程的纳米级控制。传感器实时采集位置、姿态等关键参数，控制系统基于数据反馈动态调整执行机构动作，消除人工操作中的累积误差。这种技术路径确保了复杂曲面、精密孔位等关键特征的对接精度，为飞机气动性能、结构强度及系统集成度提供了基础保障。

2.2 提升装配效率

传统飞机装配依赖大量人工协同，存在操作节奏不一致、工序衔接耗时长等问题。电气自动化技术通过分布式控制架构与智能调度算法，实现了多工位并行作业与资源动态分配。PLC 与HMI 组成的控制系统可同步驱动气缸、电机等执行元件，完成零部件的快速抓取、精准定位与自动安装。同时，自动化检测环节替代了人工目视检查，缩短了质量验证周期，使整体装配流程的节拍时间显著压缩，生产效率得到质的提升[1]。

2.3 增强装配灵活性

现代飞机型号迭代加速，装配工装须具备快速重构能力以适应多样化需求。电气自动化技术采用模块化硬件设计与可编程逻辑控制，通过软件参数配置即可调整工装功能。例如，特征数据采集单元可基于不同型号的几何特征动态重组测量点位，运动机构通过路径规划算法自动适配新部件的装配轨迹。这种“ 软定义” 模式使单一工装平台能够覆盖多机型生产，降低了因型号切换导致的工装改造成本与周期。3 电气自动化技术在机械工程中的应用

3.1 高精度在线测量系统的集成应用

在航空无人机与有人机的精密装配过程中，高精度在线测量系统的集成应用已成为提升装配质量的核心技术之一。这一系统不仅集成了 LVDT差动式位移传感器、激光跟踪仪等尖端测量设备，还通过先进的电气自动化控制技术，实现了对工件关键特征点的毫秒级响应与微米级精度测量。具体实施时，系统首先根据工件的CAD 模型，预设一系列关键测量点，随后在装配过程中，通过自动化机械臂或移动测量平台，带动传感器精确抵达这些预设点，进行实时数据采集。采集到的数据即时反馈至中央控制系统，与预设的标准值进行比对分析，一旦发现偏差超出允许范围，系统立即发出警报，并指导装配人员进行微调，确保每个部件都能精准对接。这种闭环控制机制极大地提高了装配的准确性和效率，尤其适用于对精度要求极高的无人机翼身对接、有人机发动机安装等关键工序。

3.2 多轴联动定位与夹紧技术的自动化实现

面对航空无人机与有人机复杂多变的装配需求，多轴联动定位与夹紧技术的自动化实现显得尤为重要。该技术依托高精度的伺服电机系统与先进的气动或电动夹紧装置，通过电气自动化控制系统的精确指挥，实现工装夹具在三维空间内的灵活、精准移动与定位。在实际操作中，系统首先根据工件的形状与装配要求，计算出各轴的最佳运动轨迹与夹紧力参数，随后驱动伺服电机，带动夹具沿X、Y、Z 三轴及旋转轴同步移动，确保工件在装配过程中始终保持正确的位置与姿态。同时，智能夹紧装置能够根据工件的材质与形状，自动调节夹紧力度，既保证装配的稳定性，又避免对工件造成损伤。这种技术的应用，不仅极大地提高了装配的灵活性与适应性，还显著缩短了装配准备时间，降低了对操作人员技能水平的依赖，为航空产品的快速迭代与高效生产提供了有力支撑[2]。

3.3 智能化装配流程管理与优化

在航空无人机与有人机工装装配的复杂环境中，智能化装配流程管理与优化是推动装配工艺持续进步的关键。这一过程深度融合了物联网、大数据、人工智能等前沿技术，通过构建数字化、网络化的装配管理平台，实现了对装配流程的全方位、实时监控与数据分析。具体而言，系统通过安装在各工位的传感器与 RFID 标签，实时采集装配数据，包括工件到位情况、装配进度、质量检测结果等，并将这些数据上传至云端服务器。在服务器端，大数据分析算法对这些海量数据进行深度挖掘，识别出装配过程中的瓶颈环节、潜在质量问题及效率损失点，进而生成优化建议。同时，人工智能算法根据历史装配数据与实时反馈，动态调整装配策略，如优化工件流转路径、调整装配顺序等，以最大化装配效率与质量。此外，该系统还支持远程协作与故障诊断，工程师可通过移动终端实时查看装配现场情况，远程指导操作人员解决问题，进一步提升了装配的灵活性与响应速度。这种智能化管理方式的应用，不仅推动了航空产品装配工艺的智能化转型，还为企业的精益生产与持续改进提供了强大动力[3]。

3 结束语

电气自动化技术的深度渗透，正重塑机械工程的生产范式与价值创造逻辑。从纳米级装配精度控制到多机型共线生产的柔性适配，从装配流程的智能优化到远程协作的实时响应，技术迭代不仅推动了航空制造等高端领域的突破，更为机械工程全产业链的智能化转型提供了可复制的解决方案。未来，随着物联网、人工智能与数字孪生技术的进一步融合，电气自动化将助力机械工程突破物理与数字边界，实现从“ 制造” 到“ 智造” 的跨越式发展，为全球工业升级注入持久动能。

参考文献：

[1]高晓明,唐国平,肖权,等.电气自动化在水利水电工程中的应用分析[J].仪器仪表用户,2025,32(02):57-59.

[2]廖少鹏.电气自动化技术在机械制造中的应用与优化研究[J].造纸装备及材料,2022,51(11):13-15.

[3]朱红梅,潘美君.电气自动化在水利水电工程中的应用分析[J].水利水电科技进展,2022,42(05):130.