李 康

（嘉峪關(guān)匯豐工業(yè)制品有限責(zé)任公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

我國制造業(yè)經(jīng)過長期的發(fā)展實(shí)踐，已完成了由手動(dòng)金屬切削機(jī)床向自動(dòng)化程度更高的數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床的轉(zhuǎn)變，使得制造業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率大幅度提升。目前，我國常用的傳統(tǒng)機(jī)床半數(shù)以上以瀕臨報(bào)廢邊緣，對這些廢舊機(jī)床進(jìn)行再制造處理是提升企業(yè)綜合效益的重要手段[1]。為提升機(jī)床再制造改造質(zhì)量及水平，從機(jī)床設(shè)計(jì)初期就應(yīng)為后期再制造打下基礎(chǔ)，由此不斷提升金屬切削機(jī)床的工作精度。

1 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的基本要求

金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)要綜合考慮機(jī)床的工藝要求，滿足機(jī)床生產(chǎn)所需的各種能力，包括機(jī)床不同工序可完成的種類，所加工零件的類型、材料和尺寸范圍、毛坯種類、加工精度和表面粗糙度等要求；生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度、剛度和精度、可靠性、成本和生產(chǎn)周期等因素，為滿足上述設(shè)計(jì)要求，機(jī)床在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：①機(jī)床的設(shè)計(jì)要與相連接設(shè)備的底座相匹配，并保證所裝的設(shè)備牢固可靠。②機(jī)床本身的剛度和強(qiáng)度要滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。③機(jī)床的穩(wěn)定性和耐久性是確保機(jī)床具有良好加工精度的前提，因此要采取有效措施，防止地下水及有害液體對機(jī)床的危害。必要時(shí)應(yīng)通過表面涂瀝青、墊油氈等防護(hù)措施來降低外界不利因素對機(jī)床的侵蝕。④結(jié)合產(chǎn)品的工藝特點(diǎn)和為便于使用創(chuàng)造條件來設(shè)計(jì)機(jī)床標(biāo)高進(jìn)，由此為生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鐵屑、冷卻液等的順利排出奠定基礎(chǔ)。⑤大型設(shè)備上的機(jī)床在設(shè)計(jì)時(shí)，要在設(shè)備安裝前期對其采取預(yù)壓操作，預(yù)壓重量需達(dá)到設(shè)備和最大工件重量和的1.25倍。⑥機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)堅(jiān)持節(jié)約設(shè)計(jì)原則，充分考慮設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)和報(bào)廢處理等相關(guān)費(fèi)用，在滿足機(jī)床各項(xiàng)性能要求的前提下最大限度地節(jié)省各項(xiàng)成本費(fèi)用。

2 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作現(xiàn)狀

金屬切削機(jī)床是工業(yè)發(fā)展的重要裝備支持，只有確保機(jī)床具有較高的標(biāo)準(zhǔn)化程度，才能滿足工業(yè)生產(chǎn)對機(jī)床使用的多樣化需求[2]。我國金屬切削機(jī)床行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化工作經(jīng)歷了從無到有，從有到優(yōu)的發(fā)展歷程，其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)得到了細(xì)化和精確，在汽車、航空航天、船舶、電力設(shè)備、農(nóng)機(jī)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。尤其是近幾年數(shù)控機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)化工作得到了前所未有的發(fā)展進(jìn)步，并在機(jī)床生產(chǎn)制造中得到應(yīng)用推廣，目前我國金屬切削機(jī)床行業(yè)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)近900項(xiàng)，其中國家標(biāo)準(zhǔn)80多項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)800多項(xiàng)。

3 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)方案評價(jià)過程

（1）機(jī)床設(shè)計(jì)方案評價(jià)方法。機(jī)床設(shè)計(jì)方案一般要通過理論分析、計(jì)算和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方式進(jìn)行評價(jià)，現(xiàn)階段在機(jī)床設(shè)計(jì)方案過程中合理的引進(jìn)了現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)，由此確保方案的精確性。機(jī)床設(shè)計(jì)方案中常存在許多不確定性因素，因此要深入分析，并采取有效措施，借助模糊程度分析法來計(jì)算機(jī)床各設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理。通過與國家相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較對照，最終從三角模糊比較矩陣中獲得一個(gè)明確的優(yōu)先量值，以此作為機(jī)床設(shè)計(jì)方案的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）金屬切削機(jī)床評價(jià)指標(biāo)構(gòu)建。面向再制造的機(jī)床設(shè)計(jì)需實(shí)現(xiàn)對原有機(jī)床性能的優(yōu)化補(bǔ)充，尤其要針對機(jī)床正常使用周期結(jié)束后的再制造問題創(chuàng)建有效指標(biāo)，并與機(jī)床最初的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，綜合將影響再制造效果的一些指標(biāo)融入此設(shè)計(jì)方案中，與機(jī)床最初的設(shè)計(jì)方案共同組成相應(yīng)的評價(jià)體系。并采用科學(xué)的評價(jià)方法，對機(jī)床設(shè)計(jì)及再制造工作作出精確評價(jià)。機(jī)床再制造設(shè)計(jì)方案評價(jià)涉及的范圍非常廣，包含的指標(biāo)非常多，因此要將數(shù)量和種類多樣化的目標(biāo)及指標(biāo)進(jìn)行指標(biāo)分類。

依據(jù)指標(biāo)類型的不同進(jìn)行系統(tǒng)性評價(jià)，指標(biāo)體系的選取要具有代表性，能反應(yīng)出機(jī)床再制造的方向和特點(diǎn)。按照多層次、有代表的指標(biāo)選取原則，聽取相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜壹敖?jīng)驗(yàn)豐富設(shè)計(jì)人員的意見和建議，選取重要且有代表性的金屬切削機(jī)床評價(jià)指標(biāo)，從而構(gòu)建完整的金屬切削機(jī)床評價(jià)指標(biāo)體系。所選取的相關(guān)指標(biāo)要由專家和豐富經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)人員共同把握，每個(gè)指標(biāo)體系都具有相應(yīng)的代表性和專業(yè)性，從而排除主客觀因素對設(shè)計(jì)方案的影響。

4 案例分析

金屬切削機(jī)床是目前我國應(yīng)用最廣泛、數(shù)量最多的設(shè)備，隨著使用年限的增加，多數(shù)現(xiàn)役機(jī)床已逐漸進(jìn)入報(bào)廢的高峰期，實(shí)現(xiàn)對這些報(bào)廢機(jī)床的再制造對促進(jìn)我國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)具有重要作用。以重慶某機(jī)床制造企業(yè)機(jī)床再制造設(shè)計(jì)方案的評價(jià)過程為例。該企業(yè)退役機(jī)床以C6132為主，根據(jù)其使用情況來分析影響再制造的關(guān)鍵因素，進(jìn)而明確機(jī)床再制造的落腳點(diǎn)和改造方向，制定了3種機(jī)床設(shè)計(jì)方案，通過對三種設(shè)計(jì)方案的對比評價(jià)，得出最佳方案。方案1：面向再制造的金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)方案將機(jī)床分為再制造修復(fù)模塊、基本功能模塊與選配功能模塊等三個(gè)區(qū)域。修復(fù)模塊主要包括機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)建修復(fù)和更換，然后通過再制造技術(shù)提升其原有功能特性；基本功能模塊就是對機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和安全防護(hù)系統(tǒng)等系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級；選配功能模塊主要針對機(jī)床的一些輔助設(shè)施，根據(jù)其后續(xù)使用的實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對其性能的完善和補(bǔ)充。方案2：在機(jī)床最初設(shè)計(jì)階段，將機(jī)床按功能特性分為動(dòng)力模塊、潤滑與冷卻系統(tǒng)模塊、液壓系統(tǒng)模塊以及切削系統(tǒng)模塊四大模塊。對4個(gè)模塊按照使用需求和制造目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并制造、組裝。然而對機(jī)床的后續(xù)使用進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管，對易發(fā)生問題的模塊進(jìn)行修復(fù)、升級或更換。方案3：提升機(jī)床關(guān)鍵零部件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)水平。隨時(shí)監(jiān)控這些零部件的后期使用情況，根據(jù)工作動(dòng)態(tài)中的具體性能對其進(jìn)行更換或修復(fù)處理。在機(jī)床設(shè)計(jì)方案評價(jià)過程中，決策者依據(jù)方案設(shè)計(jì)需要得出每個(gè)階段和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之間的權(quán)重。以下為5個(gè)不同階段的模糊比較矩陣，如表1。

表1 不同階段的模糊比較矩陣

5 結(jié)語

金屬切削機(jī)床是裝備制造業(yè)的主要設(shè)備，在我國諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮著不可替代的作用。為有效解決機(jī)床報(bào)廢后的再制造問題，使其能夠繼續(xù)為我國工業(yè)化生產(chǎn)服務(wù)，必須加強(qiáng)對再制造金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)方案的評價(jià)研究，使機(jī)床在設(shè)計(jì)之初就能為再制造打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，從而促進(jìn)機(jī)床再制造工作的順利進(jìn)行，提升行業(yè)競爭優(yōu)勢。