机电自动化在现代工程机械制造中的应用

1熊华江，2刘文玉，3徐占基

1熊华江，贵州省瓮安源新安全技术培训中心有限公司，贵州，550400

2刘文玉，山西中能建晋实管理有限公司，山西省朔州市，036002

3徐占基，北京导视互动网络技术有限公司，北京，100011

摘要：现代工程机械在结构复杂度与作业可靠性上要求不断提升，传统人力为主的制造方式难以满足批量一致与高效产出的需要。机电自动化将机械、电子与信息处理技术相融合，在加工、装配、检测等环节展现优势。如何科学把握其应用领域与关键技术，合理应对集成中的现实问题，推动制造过程向智能化演进，是值得深入探讨的课题。

关键词：机电自动化；工程机械；智能制造；生产制造

1 机电自动化在工程机械制造中的应用领域

1.1 关键零部件加工与装配

工程机械关键零部件对精度与一致性要求高，机电自动化在加工与装配环节应用突出。数控机床借助伺服驱动与插补运算实现复杂型面及高精度孔的稳定加工，机械手与自动装配线完成构件定位、紧固与分拣。自动送料与在线测量系统将毛坯供给与尺寸校验衔接，使加工节拍与质量波动得到控制。核心部件经装配后随即进入性能测试，检测数据自动反馈至前序工序，形成加工、装配、检验联动的闭环。自动化程度越高，对设备状态与工艺参数的依赖也越明显，须完善监控与维护机制保证整体产出质量。

1.2 焊接与成形工艺控制

焊接与成形直接决定工程机械结构的强度与几何精度，机电自动化使该类工艺摆脱对操作技能的依赖。焊接机器人依据预设轨迹与参数自动完成施焊，坡口清理、熔池状态监测与送丝速度协调一致，成形质量显著提升。数控切割与冲压设备按程序控制下料与成形尺寸，折弯、卷制等工序由伺服保证重复精度。工艺参数实时采集并与质量要求比对，偏差超限时自动报警停机，避免缺陷流入下道工序。自动化成形提高了效率与一致性，但对装夹、材料及环境条件仍较敏感，须建立规范的工艺准备与校准流程以发挥效能。

1.3 整机装配与检测调试

整机装配与检测调试是机电自动化应用的重要环节，直接关系产品交付性能。装配线按工艺节拍组织部件上线，拧紧、加注与管线连接由专用自动化设备完成。装配完成后进入整机检测，发动机、液压系统及电气装置状态参数经传感器集中采集，模拟负载下的运转试验自动判定是否正常。检测结果反馈至装配与设计环节，为缺陷追溯提供数据支撑。自动化检测缩短了调试周期。整机装配涉及众多子系统协同，环节衔接与信息传递的完整性成为决定自动化效能的关键。

2 机电自动化应用的关键技术

机电自动化的实现依赖多类技术协同支撑，传感检测、控制执行与信息集成构成其核心体系，掌握其原理与作用是构建自动化系统的基础。

2.1 传感与检测技术

传感与检测技术是机电自动化获取现场信息的基础。位置、位移与角度传感器实时反映构件与执行机构状态，压力、流量及温度传感装置监测液压与动力系统工况，视觉与测量设备辅助完成尺寸与表面检测。各类信号经采集与处理后转换为控制系统可用数据。传感元件受振动、温度变化及安装条件影响易产生漂移，需定期标定方能保证数据可靠。检测数据同时服务于质量追溯与设备维护，其完整记录与规范管理使自动化系统在运行中不断获得反馈，逐步实现状态精细化掌控。

2.2 可编程控制与伺服驱动技术

可编程控制与伺服驱动技术构成机电自动化的执行与协调核心。可编程控制器按程序指令有序调度各执行元件动作，逻辑判断与联锁保护确保工序间安全衔接；伺服驱动系统将控制指令转换为精确的位置、速度与力矩输出。两类技术相互配合，既承担重复性顺序控制，又实现对连续运动的动态调节。系统的响应速度、负载特性与程序结构直接影响运行稳定性。控制程序须根据工艺变化及时调整，参数整定与故障自诊断功能有助于缩短停机时间，保障自动化设备持续可靠工作。

2.3 数字化与信息化集成技术

数字化与信息化集成技术将分散的自动化设备连接为统一体系，使制造过程数据得以贯通利用。生产管理系统与设备控制系统通过通信接口交换信息，实现排产、物料与质量数据的集中管理，工艺参数由中央平台统一下发。数字孪生与仿真技术可在虚拟环境中预演工艺流程，提前发现节拍冲突与干涉问题。信息集成使生产状态实时可视，管理人员能及时掌握进度与异常。集成系统涉及多厂商设备与多种通信协议，数据标准不统一常致接口障碍，须在规划阶段明确规范并做好兼容，避免信息孤岛。

3 机电自动化应用中的问题与改进

机电自动化在工程机械制造中不断拓展应用，也暴露出集成、保障与升级方面的现实问题，正视并改进短板是推动自动化水平提升的关键。

3.1 系统集成与兼容问题

系统集成与兼容是机电自动化应用中突出的现实障碍。工程机械制造往往使用不同厂商、不同年代的设备，其控制系统、通信协议与数据格式各异，互联互通存在困难，数据难以在统一平台流转。部分自动化系统按单一工序孤立建设，工序间信息衔接不畅，形成自动化孤岛。系统改造时新旧设备并存，接口适配与程序移植工作量较大，易出现兼容性隐患。解决这类问题须在规划阶段统一技术标准与接口规范，采用开放架构并预留扩展空间，对既有设备进行合理改造与升级，逐步实现各环节信息无缝对接。

3.2 人才培养与运维保障

人才培养与运维保障直接制约机电自动化效能的发挥。自动化系统技术密集，操作、编程、调试与维护均需具备相应技能的专门人员，而制造现场复合型人才相对紧缺，素质参差易致设备使用不当与故障频发。自动化设备结构复杂、维护要求高，缺乏健全的预防维护计划与备件管理，使设备可靠性与开工率下降。运行数据积累与分析依赖人员经验，判断失误可能延误处理。为此需加强多层次技能培训，构建覆盖操作、维护与管理的梯队，完善设备台账与巡检制度，借助远程诊断等技术降低对现场经验的高度依赖。

3.3 智能升级的发展方向

智能升级是机电自动化在工程机械制造领域演进的必然趋势。人工智能与大数据技术赋予制造系统学习与优化的能力，工艺参数可依据历史数据自动寻优，设备状态通过数据驱动实现预测性维护。工业互联网平台将设备、生产与质量数据汇聚分析，机器人视觉、柔性装配等技术增强系统适应能力。智能制造强调系统整体优化，自动化的局部应用逐步向数字化车间乃至智能工厂转变。推动智能升级须以数据规范与基础自动化为前提，分阶段推进。工程机械品种多、批量小的特点，对柔性化与快速换产提出更高要求。

结论

机电自动化在工程机械制造的关键零部件加工、焊接成形与整机装配检测等环节得到广泛应用，显著提升了生产效率、质量一致性与可控性。传感检测、可编程控制与信息集成等技术相互支撑，构成自动化系统的核心。系统集成兼容、人才运维等现实问题仍待解决，需从标准统一、队伍建设与流程优化等方面改进。面向未来，随人工智能与工业互联网技术渗透，机电自动化将向智能化、柔性化演进，推动工程机械制造水平不断提升。

参考文献

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[3]焦庆亚. 关于机电自动化在工程机械制造中的应用研究[J].仪器仪表用户,2024,31(11):146-148.

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