淺談機械裝備數字化設計與制造技術

摘 要：隨著計算機輔助設計和制造技術（C A D /C A M ）的發展，尤其是三維數字化C A D 的廣泛應用，現代設計理念和方法在眾多工業設計領域開展應用。陶瓷機械行業存在設計制造手段傳統，技術創新能力較弱等問題，本文就如何加速陶機產品數字化設計與制造技術開展了一定的應用研究。

關鍵詞：陶瓷機械；數字化技術；應用研究

我國陶瓷機械裝備雖然近幾年來有了一定的進步，但在整個陶瓷行業的發展中仍沒有發揮很好的同步發展效應，更沒有起到引領行業發展的作用。當前科技迅猛發展，數字化設計技術作為一支重要的生力軍，在各行各業都發揮著巨大的作用。現代陶瓷機械裝備應加速向“數字”和“精確”陶瓷行業發展。推行CAD/CAE/CAN、MIS 和加工柔性化系統、建立FMS 示范工程、加快我國陶瓷機械裝備數字化設計與制造技術的應用研究等。已成為歷史賦予我國陶瓷機械裝備技術人員的責任。

一、數字化設計制造技術概述

數字化（Digital）是指信息（計算機）領域的數字（二進制）技術向人類生活各個領域全面推進的過程，是基于產品描述的數字化平臺，建立基于計算機的數字化產品模型，并在產品開發全程采用，達到減少或避免使用實物的一種產品開發技術。這種設計全面模擬產品的設計、分析、裝配、制造等過程。數字化設計與制造技術的應用可以大大提高機械產品開發能力，縮短產品研制周期，降低開發成本，實現最佳設計目標和企業間的協作，使企業能在最短時間內組織全球范圍的設計制造資源共同開發出新產品，大大提高企業的競爭能力。數字化設計與制造技術集成了現代設計制造過程中的多項先進技術，包括三維建模、裝配分析、優化設計、系統集成、產品信息管理、虛擬設計與制造、多媒體和網絡通訊等，是一項多學科的綜合技術，其目的是通過建立數字化產品模型，利用數字模擬、仿真、干涉檢查、CAE 等分析技術，改進和完善設計方案。數字化設計含蓋了現代設計的最新技術，同時也是現代設計的前提。涉及的主要內容有：

1.CAE/CAPP/CAM/PDM CAD/CAE/CAPP/CAM 分別是計算機輔助設計計算機輔助工程、計算機輔助工藝過程設計和計算機輔助制造的英文縮寫，它們是制造業信息化中數字化設計與制造技術的核心，是實現計算機輔助產品開發的主要工具。PDM 技術集成是管理與產品有關的信息、過程及人與組織，實現分布環境中的數據共享，為異構計算機環境提供了集成應用平臺，從而支持CAD/CAPP/CAM/CAE 系統過程的實現。

2.異地、協同設計在因特網/ 企業內部網的環境中，進行產品定義與建模、產品分析與設計、產品數據管理及產品數據交換等，異地、協同設計系統在網絡設計環境下為多人、異地實施產品協同開發提供支持工具。

3.基于知識的設計將產品設計過程中需要用到的各類知識、資源和工具融入基于知識的設計（或CAD）系統之中，支持產品的設計過程，是實現產品創新開發的重要工具。設計知識包括產品設計原理、設計經驗、既有設計示例和設計手冊“設計標準”設計規范等，設計資源包括材料、標準件、既有零部件和工藝裝備等資源。

4.虛擬設計、虛擬制造綜合利用建模、分析、仿真以及虛擬現實等技術和工具，在網絡支持下，采用群組協同工作，通過模型來模擬和預估產品功能、性能、可裝配性、可加工性等各方面可能存在的問題，實現產品設計、制造的本質過程，包括產品的設計、工藝規劃、加工制造、性能分析、質量檢驗，并進行過程管理與控制等。

二、陶瓷機械設計領域的特點

1.當前行業發展中存在的主要問題

1.1技術、裝備水平低。大多數陶機專業廠技術力量不足，產品設計多用傳統的設計方法，CAD 等現代化設計方法應用還不普遍，工廠裝備落后，數控機床和加工中心為數不多，計量、檢測、控制手段較差，生產機械化程度低；

1.2產品質量差、檔次低。陶機產品外觀質量落后，有的性能不穩定，機電一體化產品很少，尚有許多空白，成套性差，產品附加值低，在國際市場上缺乏競爭力；

1.3產業組織結構不合理，生產專業化水平和企業管理水平低。我國陶機工業雖然己經形成一定體系，但專業化分工、集約化程度很低，標準化程度也不高，產品零件互換性差，難以滿足高檔瓷生產的要求。這種生產方式極大地限制了現代化科技的應用，日用陶瓷和建筑陶瓷機械始終沒有趕上國際先進水平。

2.陶瓷機械設計領域的特點

2.1結構類型多、型號多。例如在真空練泥機設計中，有單軸、雙軸和三軸真空練泥機等；泥漿泵設計有單、雙缸，立式、臥式等；

2.2常用設備功能結構比較穩定，結構復雜程度較小。例如球蘑機、練泥機、滾壓成型機等一般由機架、傳動系統、執行機構等組成，不同型號的設備采用的部件類型和結構參數有區別，但產品功能基本相同。這種結構穩定性非常便于采用模塊化變型設計技術和參數設計技術；

2.3常用陶瓷機械產品受企業投產規模、陶瓷原料性能的影響，研究開發周期長，采用ICAD 技術能縮短產品研究開發周期，節約成本。

三、結語

數字化技術應用于我國陶瓷機械產品設計、制造和管理全過程，標志著我國陶瓷機械化在設計制造上的重大突破和一次重要產業升級。我國數字化設計制造關鍵技術的應用在陶瓷機械產品開發、生產中尚處于初級階段，作為高校和科研單位，為推進我國在陶瓷機械裝備水平發展，縮短與發達國家的差距，并最終實現陶瓷工業現代化在這一領域承擔著義不容辭的責任。