機(jī)械裝備數(shù)字化設(shè)計(jì)及制造技術(shù)研究

龔星元 郭海芹 王慶華

鄭州佛光發(fā)電設(shè)備有限公司

機(jī)械裝備數(shù)字化設(shè)計(jì)及制造技術(shù)研究

龔星元 郭海芹 王慶華

鄭州佛光發(fā)電設(shè)備有限公司

近年來，機(jī)械裝備制造數(shù)控設(shè)備大幅度增加，而相關(guān)的數(shù)控配套技術(shù)及管理沒有同步協(xié)調(diào)發(fā)展，引進(jìn)的數(shù)控設(shè)備存在利用率和加工效率低的問題，制約了機(jī)械制造水平的進(jìn)一步提高。因此，提高裝備制造業(yè)設(shè)備利用率和加工效率，提升產(chǎn)品制造能力，推動(dòng)機(jī)械數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展，是當(dāng)前亟待解決的問題。

機(jī)械裝備；數(shù)字化設(shè)計(jì)；制造技術(shù)

我國機(jī)械裝備雖然近幾年來有了一定的進(jìn)步，但在整個(gè)行業(yè)發(fā)展中仍沒有發(fā)揮很好的同步發(fā)展效應(yīng)，更沒有起到引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的作用。當(dāng)前科技迅猛發(fā)展，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)作為一支重要的生力軍，在各行各業(yè)都發(fā)揮著巨大的作用?，F(xiàn)代機(jī)械裝備應(yīng)加速向“數(shù)字”和“精確”機(jī)械行業(yè)發(fā)展。推行各項(xiàng)新技術(shù)，加快我國機(jī)械裝備數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的應(yīng)用研究。

一、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)概述

數(shù)字化(Digital)是指信息(計(jì)算機(jī))領(lǐng)域的數(shù)字(二進(jìn)制)技術(shù)向人類生活各個(gè)領(lǐng)域全面推進(jìn)的過程，是基于產(chǎn)品描述的數(shù)字化平臺(tái)，建立基于計(jì)算機(jī)的數(shù)字化產(chǎn)品模型，并在產(chǎn)品開發(fā)全程采用，達(dá)到減少或避免使用實(shí)物的一種產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)。這種設(shè)計(jì)全面模擬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、裝配、制造等過程。數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)能力，縮短產(chǎn)品研制周期，降低開發(fā)成本，實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)目標(biāo)和企業(yè)間的協(xié)作，使企業(yè)能在最短時(shí)間內(nèi)組織全球范圍的設(shè)計(jì)制造資源共同開發(fā)出新產(chǎn)品，大大提高企業(yè)的競爭能力。

二、機(jī)械裝備行業(yè)發(fā)展中存在的問題

1、技術(shù)、裝備水平低

大多數(shù)陶機(jī)專業(yè)廠技術(shù)力量不足，產(chǎn)品設(shè)計(jì)多用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，CAD 等現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用還不普遍，工廠裝備落后，數(shù)控機(jī)床和加工中心為數(shù)不多，計(jì)量、檢測、控制手段較差，生產(chǎn)機(jī)械化程度低。

2、產(chǎn)品質(zhì)量差、檔次低

機(jī)械產(chǎn)品外觀質(zhì)量落后，有的性能不穩(wěn)定，機(jī)電一體化產(chǎn)品很少，尚有許多空白，成套性差，產(chǎn)品附加值低，在國際市場上缺乏競爭力。

3、產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)不合理，生產(chǎn)專業(yè)化水平和企業(yè)管理水平低

我國機(jī)械工業(yè)雖然己經(jīng)形成一定體系，但專業(yè)化分工、集約化程度很低，標(biāo)準(zhǔn)化程度也不高，產(chǎn)品零件互換性差，難以滿足高檔瓷生產(chǎn)的要求。這種生產(chǎn)方式極大地限制了現(xiàn)代化科技的應(yīng)用。

三、機(jī)械裝備數(shù)字化設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的應(yīng)用

1、建立以數(shù)字化設(shè)備為中心的現(xiàn)場服務(wù)體系

相關(guān)數(shù)據(jù)表明建立以數(shù)控設(shè)備為中心的服務(wù)體系，根據(jù)刀具、夾具、物料等制造資源需求計(jì)劃，分廠生產(chǎn)準(zhǔn)備部門提前進(jìn)行刀具、夾具、物料的準(zhǔn)備并將其配送到加工機(jī)床旁，不僅減少了數(shù)控機(jī)床無謂停工時(shí)間，更提高數(shù)控設(shè)備利用率。為實(shí)現(xiàn)資源準(zhǔn)備向集中配送方式轉(zhuǎn)變，應(yīng)該設(shè)置物料準(zhǔn)備工作站，刀具準(zhǔn)備工作站和數(shù)控工藝準(zhǔn)備工作站。

數(shù)控設(shè)備故障的及時(shí)診斷和處理也是提高數(shù)控設(shè)備效率的重要環(huán)節(jié)。培養(yǎng)精通機(jī)械和電氣方面的復(fù)合人才，在分廠設(shè)置維修、維護(hù)責(zé)任工程師，建立分廠故障處理數(shù)據(jù)庫，提高故障診斷和處理反應(yīng)能力。

2、應(yīng)用高效數(shù)字化裝備加工技術(shù)

數(shù)控加工工藝、程序編制的規(guī)范化在一定程度上體現(xiàn)了企業(yè)數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用的水平，通過規(guī)范化來約束數(shù)控程序的多樣化，進(jìn)而提高刀具軌跡的質(zhì)量。比對(duì)典型零件機(jī)械加工工藝經(jīng)驗(yàn)，建立規(guī)范化的數(shù)控加工工藝模板與數(shù)控程序模板，可以大幅度提高工藝、程序的質(zhì)量和產(chǎn)品的加工效率。

針對(duì)典型產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)。引進(jìn)專業(yè)化的數(shù)控加工編程軟件，確定最優(yōu)加工策略，對(duì)原有的零件加工路線和NC程序進(jìn)行優(yōu)化和固化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化工藝，提高數(shù)控加工程序的穩(wěn)定性和加工效率。

建立數(shù)控刀具系列化數(shù)據(jù)庫，不同產(chǎn)品都選用規(guī)范化、系列化的刀具，一方面有利于加工方法及切削參數(shù)的規(guī)范，保證了零件的加工質(zhì)量；另一方面，縮短了刀具訂貨周期，減少了庫存刀具的品種，節(jié)約了成本，縮短了新產(chǎn)品的工藝準(zhǔn)備周期。其次，通過切削參數(shù)的優(yōu)化，針對(duì)不同的機(jī)床、刀具、工件材料以及不同的加工特征，建立銑削工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫，為銑削參數(shù)的選擇提供科、統(tǒng)一的依據(jù)。

3、應(yīng)用數(shù)字化信息設(shè)備

數(shù)控設(shè)備能為生產(chǎn)管理提供了有效的狀態(tài)信息、監(jiān)控信息、檢測信息，通過DNC、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行程序的雙向傳輸，信息的采集和遠(yuǎn)程控制等已經(jīng)成為數(shù)控車間必須具備能力；同時(shí)，計(jì)算機(jī)還能把計(jì)劃執(zhí)行狀態(tài)、完成信息等提供給生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

機(jī)加工藝、數(shù)控工藝、數(shù)控程序、加工參數(shù)等信息都需要集成。數(shù)控車間信息集成主要包括以下三個(gè)方面：車間級(jí)CAM，車間級(jí)DNC和車間級(jí)MES。

強(qiáng)化數(shù)控車間CAM系統(tǒng)，以解決由于編程能力不足、編程水平不高導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床利用率低，零件數(shù)控加工覆蓋率低的難題。通過擴(kuò)大CAM應(yīng)用可充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的加工潛力，極大地提高數(shù)控機(jī)床利用率，將數(shù)控應(yīng)用覆蓋到所有應(yīng)該采用數(shù)控加工的零件。

建設(shè)數(shù)控車間DNC系統(tǒng)，以摒棄目前采用的人工聯(lián)機(jī)傳輸程序代碼的落后數(shù)控通訊方式，通過DNC網(wǎng)絡(luò)不僅可以實(shí)現(xiàn)程序代碼高速、暢通的傳輸與通訊和集成化管理，還可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的在線加工和機(jī)床運(yùn)行信息的采集與系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)控，為MES提供生產(chǎn)一線信息。

啟動(dòng)數(shù)控車間MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控加工程序的存儲(chǔ)管理與權(quán)限管理；對(duì)刀具庫、工裝庫、工藝規(guī)程、機(jī)床設(shè)備等制造資源、工藝資源的有效管理與充分利用；對(duì)車間生產(chǎn)信息(計(jì)劃、調(diào)度、統(tǒng)計(jì)、采集、監(jiān)控)的綜合管理與決策支持。即通過車間MES系統(tǒng)把與數(shù)控加工相關(guān)的所有數(shù)據(jù)、流程、業(yè)務(wù)、資源用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)管理起來，使數(shù)控車間的運(yùn)營效率和管理水平與先進(jìn)制造能力相匹配。

四、結(jié)束語

綜上所述，為推進(jìn)我國在機(jī)械裝備水平發(fā)展，縮短與發(fā)達(dá)國家的差距，應(yīng)充分將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于我國機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和管理全過程，這標(biāo)志著我國機(jī)械化在設(shè)計(jì)制造上的重大突破和一次重要產(chǎn)業(yè)升級(jí)，是推動(dòng)我國數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)展的重要舉措。

[1]孫玨.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造的相關(guān)技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2015(20)