龔星元 郭海芹 王慶華

鄭州佛光發(fā)電設備有限公司

機械裝備數(shù)字化設計及制造技術研究

龔星元 郭海芹 王慶華

鄭州佛光發(fā)電設備有限公司

近年來，機械裝備制造數(shù)控設備大幅度增加，而相關的數(shù)控配套技術及管理沒有同步協(xié)調(diào)發(fā)展，引進的數(shù)控設備存在利用率和加工效率低的問題，制約了機械制造水平的進一步提高。因此，提高裝備制造業(yè)設備利用率和加工效率，提升產(chǎn)品制造能力，推動機械數(shù)字化制造技術的發(fā)展，是當前亟待解決的問題。

機械裝備；數(shù)字化設計；制造技術

我國機械裝備雖然近幾年來有了一定的進步，但在整個行業(yè)發(fā)展中仍沒有發(fā)揮很好的同步發(fā)展效應，更沒有起到引領行業(yè)發(fā)展的作用。當前科技迅猛發(fā)展，數(shù)字化設計技術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。現(xiàn)代機械裝備應加速向“數(shù)字”和“精確”機械行業(yè)發(fā)展。推行各項新技術，加快我國機械裝備數(shù)字化設計與制造技術的應用研究。

一、數(shù)字化設計制造技術概述

數(shù)字化(Digital)是指信息(計算機)領域的數(shù)字(二進制)技術向人類生活各個領域全面推進的過程，是基于產(chǎn)品描述的數(shù)字化平臺，建立基于計算機的數(shù)字化產(chǎn)品模型，并在產(chǎn)品開發(fā)全程采用，達到減少或避免使用實物的一種產(chǎn)品開發(fā)技術。這種設計全面模擬產(chǎn)品的設計、分析、裝配、制造等過程。數(shù)字化設計與制造技術的應用可以大大提高機械產(chǎn)品開發(fā)能力，縮短產(chǎn)品研制周期，降低開發(fā)成本，實現(xiàn)最佳設計目標和企業(yè)間的協(xié)作，使企業(yè)能在最短時間內(nèi)組織全球范圍的設計制造資源共同開發(fā)出新產(chǎn)品，大大提高企業(yè)的競爭能力。

二、機械裝備行業(yè)發(fā)展中存在的問題

1、技術、裝備水平低

大多數(shù)陶機專業(yè)廠技術力量不足，產(chǎn)品設計多用傳統(tǒng)的設計方法，CAD 等現(xiàn)代化設計方法應用還不普遍，工廠裝備落后，數(shù)控機床和加工中心為數(shù)不多，計量、檢測、控制手段較差，生產(chǎn)機械化程度低。

2、產(chǎn)品質量差、檔次低

機械產(chǎn)品外觀質量落后，有的性能不穩(wěn)定，機電一體化產(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)組織結構不合理，生產(chǎn)專業(yè)化水平和企業(yè)管理水平低

我國機械工業(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，標準化程度也不高，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)代化科技的應用。

三、機械裝備數(shù)字化設計及制造技術的應用

1、建立以數(shù)字化設備為中心的現(xiàn)場服務體系

相關數(shù)據(jù)表明建立以數(shù)控設備為中心的服務體系，根據(jù)刀具、夾具、物料等制造資源需求計劃，分廠生產(chǎn)準備部門提前進行刀具、夾具、物料的準備并將其配送到加工機床旁，不僅減少了數(shù)控機床無謂停工時間，更提高數(shù)控設備利用率。為實現(xiàn)資源準備向集中配送方式轉變，應該設置物料準備工作站，刀具準備工作站和數(shù)控工藝準備工作站。

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

2、應用高效數(shù)字化裝備加工技術

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)控加工技術應用的水平，通過規(guī)范化來約束數(shù)控程序的多樣化，進而提高刀具軌跡的質量。比對典型零件機械加工工藝經(jīng)驗，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、程序的質量和產(chǎn)品的加工效率。

針對典型產(chǎn)品，實現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)。引進專業(yè)化的數(shù)控加工編程軟件，確定最優(yōu)加工策略，對原有的零件加工路線和NC程序進行優(yōu)化和固化，實現(xiàn)產(chǎn)品的標準化工藝，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)品的工藝準備周期。其次，通過切削參數(shù)的優(yōu)化，針對不同的機床、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、應用數(shù)字化信息設備

數(shù)控設備能為生產(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)絡進行程序的雙向傳輸，信息的采集和遠程控制等已經(jīng)成為數(shù)控車間必須具備能力；同時，計算機還能把計劃執(zhí)行狀態(tài)、完成信息等提供給生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

機加工藝、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方面：車間級CAM，車間級DNC和車間級MES。

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

建設數(shù)控車間DNC系統(tǒng)，以摒棄目前采用的人工聯(lián)機傳輸程序代碼的落后數(shù)控通訊方式，通過DNC網(wǎng)絡不僅可以實現(xiàn)程序代碼高速、暢通的傳輸與通訊和集成化管理，還可實現(xiàn)復雜零件的在線加工和機床運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。

啟動數(shù)控車間MES系統(tǒng)，實現(xiàn)對數(shù)控加工程序的存儲管理與權限管理；對刀具庫、工裝庫、工藝規(guī)程、機床設備等制造資源、工藝資源的有效管理與充分利用；對車間生產(chǎn)信息(計劃、調(diào)度、統(tǒng)計、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)控加工相關的所有數(shù)據(jù)、流程、業(yè)務、資源用信息技術、網(wǎng)絡技術管理起來，使數(shù)控車間的運營效率和管理水平與先進制造能力相匹配。

四、結束語

綜上所述，為推進我國在機械裝備水平發(fā)展，縮短與發(fā)達國家的差距，應充分將數(shù)字化技術應用于我國機械產(chǎn)品設計、制造和管理全過程，這標志著我國機械化在設計制造上的重大突破和一次重要產(chǎn)業(yè)升級，是推動我國數(shù)字化設計制造技術發(fā)展的重要舉措。

[1]孫玨.現(xiàn)代機械設計與機械制造的相關技術分析[J].科技創(chuàng)新與應用.2015(20)