现代机械制造中机电一体化技术的应用及发展趋势

引言

随着科学技术的飞速发展，机械制造行业正经历着深刻的变革，传统的机械制造模式已难以满足现代社会对高效、精准、智能生产的需求。机电一体化技术作为机械工程、电子技术、信息技术等多学科交叉融合的产物，将机械与电子、控制等技术有机结合，为现代机械制造带来了全新的发展机遇。

一、现代机械制造中机电一体化技术的具体应用

1.1 智能制造装备中的应用

智能制造装备是机电一体化技术的重要载体，其核心在于通过机械结构与电子控制系统的融合实现自主运行。在数控机床领域，机电一体化技术的应用使设备具备了高精度的自动切削功能，通过伺服电机驱动滚珠丝杠实现进给运动，配合数控系统对刀具路径的实时规划，可完成复杂零件的精密加工，加工误差能控制在微米级范围内。

1.2 自动化生产线中的应用

自动化生产线通过机电一体化技术实现了生产流程的连续化与无人化。在物料输送环节，传送带系统与光电传感器结合，能自动识别工件位置并控制启停，当工件到达指定工位时，传感器触发信号，生产线暂停等待加工，完成后自动恢复运行，确保各工序有序衔接。在包装环节，自动化包装机整合了机械传动、气动控制和电子计数功能，可根据产品规格自动调整包装尺寸和封装力度，实现从产品成型到最终包装的全流程自动化。

1.3 质量检测与监控中的应用

机电一体化技术为质量检测提供了高效、精准的解决方案。在线检测设备通过集成机械传动、传感器和数据处理模块，一旦出现偏差立即触发分拣装置，将不合格品剔除。生产过程监控系统则通过分布在设备上的温度、振动、电流等传感器，实时监测设备运行状态，当参数超出正常范围时，系统自动发出预警并记录异常数据，帮助技术人员及时排查故障，避免因设备故障导致的产品质量问题。

1.4 节能与环保领域的应用

机电一体化技术在节能降耗方面发挥着重要作用。在电机驱动系统中，变频调速技术通过电子控制器调节电机转速，使电机输出功率与负载需求匹配，例如在风机、水泵等设备上应用后，可根据实际流量自动调整转速，相比传统定速运行方式节能 30% 以上。环保设备中，机电一体化技术的应用提升了污染物处理效率。

二、现代机械制造中机电一体化技术应用存在的问题

2.1 技术集成度有待提高

当前机电一体化技术的应用多停留在单一设备或局部环节的整合，缺乏系统性的技术融合。部分企业在引入自动化设备时，仅实现了机械动作与简单电子控制的结合，未能将设备与生产管理系统、数据平台有效对接，导致信息孤岛现象。例如，生产线上的加工设备与仓储系统各自运行，无法实现数据共享，影响了整体生产效率的提升。

2.2 核心技术对外依存度较高

我国在机电一体化技术的核心领域仍存在短板，高端传感器、精密伺服电机、核心控制系统等关键部件大多依赖进口。例如，高精度数控机床的数控系统主要来自国外品牌，国产系统在运算速度、稳定性等方面存在差距；工业机器人的精密减速器国产化率较低，制约了设备的成本控制和自主创新。核心技术的对外依赖不仅增加了企业的生产成本，还存在技术壁垒风险，当国际供应链出现波动时，可能导致生产中断。

2.3 专业人才短缺

机电一体化技术的应用需要具备机械、电子、计算机等多学科知识的复合型人才，但目前行业内这类人才供给不足。高校人才培养与企业实际需求脱节，课程设置偏重理论教学，缺乏实践环节，毕业生难以快速适应岗位要求。企业对现有员工的培训不足，许多技术人员仅掌握单一领域的知识，无法应对机电一体化设备的调试、维护等复杂工作。人才短缺导致企业在引入先进设备后，难以充分发挥其功能，设备故障处理不及时，

影响了生产进度。

2.4 应用成本较高

机电一体化设备的前期投入较大，高端数控机床、工业机器人等设备价格昂贵，对于中小型企业而言难以承受。此外，设备的安装调试、后期维护也需要持续投入，控制系统的软件升级、精密部件的更换等，都增加了企业的运营成本。成本压力使许多企业对机电一体化技术望而却步，仍选择传统生产方式，制约了技术的普及应用。

三、现代机械制造中机电一体化技术的发展趋势

3.1 智能化趋势

计算机智能化是机电一体化技术发展的重要趋势，未来的设备具有更强的自主控制水平。在产品内部增加人工智能算法，能够对产品生产数据进行不断分析学习，得到相应的加工参数，数控设备能够根据工件自身情况选择更高效的切削速度和进给量，使产品实现自主生产。智能化故障诊断。对设备通过内部配备的传感器或监测装置记录自身的各种状态信息，与以往设备所存储的信息分析之后作出判断，提前进行故障预警甚至更换故障件，降低设备停机风险。

3.2 网络化趋势

工业互联网将实现机电设备的完全联网，进入生产信息互联互通状态。在云端，企业管理层可监控异地分散的机电设备运行情况，统一管理和统计生产数据，共享生产资源。生产设备之间的互动配合也将更紧密，借助物联网技术，实现数据共享，当出现某台生产设备异常时，与之有关的其他生产设备将自动改变自身的运行参数，防止其连锁反应。

3.3 模块化与标准化趋势

模块化设计将使机电一体化设备的生产和维护更加便捷，通过将设备划分为多个标准化模块，企业可根据需求灵活组合，缩短产品研发周期。工业机器人可通过更换不同的末端执行器模块，实现焊接、搬运等多种功能，提高设备的通用性。制定行业标准，解决设备兼容问题，统一制订通信协议、接口标准等，不同品牌的设备可以互连互接，减少技术的集成工作量，标准的统一还将促进零部件的通用化生产，降低制造业成本，也便于机电一体化技术的推广使用。

3.4 绿色化趋势

机电一体化技术未来的发展中，环保理念将贯穿其中，节能环保的机械设备将会出现。设备在设计之初选择轻质结构，先进的传动结构节省能源，在使用中借助自动化控制技术减少能耗，比如将功率自动降低至适合设备负荷的程度。重视装备的可回收性设计，实现装备构件间的模块化、结构件的绿色材料，方便拆卸、再利用，减少废旧材料的排放量。在产品全生命周期内贯彻实施绿色制造，从产品设计选购的初始阶段、产品生产的后续阶段、产品使用过程、产品报废环节考虑环境影响，促进我国机械制造行业的可持续发展。

结语

机电一体化技术为现代机械制造行业带来了革命性的变化，在智能制造装备、自动化生产线等领域的应用，显著提升了生产效率和产品质量。然而，技术集成度不足、核心技术依赖等问题仍制约着其发展。未来，随着智能化、网络化等趋势的推进，机电一体化技术将更加成熟，通过不断突破技术瓶颈、降低应用成本，为机械制造行业的转型升级提供强大动力。

参考文献

[1] 马海彦. 现代机械制造中机电一体化技术的应用及发展趋势[J]. 模具制造,2025,25(07):103-105.

[2]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.