機械裝備數字化設計及制造技術研究

龔星元 郭海芹 王慶華

鄭州佛光發電設備有限公司

機械裝備數字化設計及制造技術研究

龔星元 郭海芹 王慶華

鄭州佛光發電設備有限公司

近年來，機械裝備制造數控設備大幅度增加，而相關的數控配套技術及管理沒有同步協調發展，引進的數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，提高裝備制造業設備利用率和加工效率，提升產品制造能力，推動機械數字化制造技術的發展，是當前亟待解決的問題。

機械裝備；數字化設計；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。現代機械裝備應加速向“數字”和“精確”機械行業發展。推行各項新技術，加快我國機械裝備數字化設計與制造技術的應用研究。

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。

二、機械裝備行業發展中存在的問題

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。

2、產品質量差、檔次低

機械產品外觀質量落后，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。

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

我國機械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。

三、機械裝備數字化設計及制造技術的應用

1、建立以數字化設備為中心的現場服務體系

相關數據表明建立以數控設備為中心的服務體系，根據刀具、夾具、物料等制造資源需求計劃，分廠生產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，不僅減少了數控機床無謂停工時間，更提高數控設備利用率。為實現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控工藝準備工作站。

數控設備故障的及時診斷和處理也是提高數控設備效率的重要環節。培養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據庫，提高故障診斷和處理反應能力。

2、應用高效數字化裝備加工技術

數控加工工藝、程序編制的規范化在一定程度上體現了企業數控加工技術應用的水平，通過規范化來約束數控程序的多樣化，進而提高刀具軌跡的質量。比對典型零件機械加工工藝經驗，建立規范化的數控加工工藝模板與數控程序模板，可以大幅度提高工藝、程序的質量和產品的加工效率。

針對典型產品，實現專業化生產。引進專業化的數控加工編程軟件，確定最優加工策略，對原有的零件加工路線和NC程序進行優化和固化，實現產品的標準化工藝，提高數控加工程序的穩定性和加工效率。

建立數控刀具系列化數據庫，不同產品都選用規范化、系列化的刀具，一方面有利于加工方法及切削參數的規范，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，節約了成本，縮短了新產品的工藝準備周期。其次，通過切削參數的優化，針對不同的機床、刀具、工件材料以及不同的加工特征，建立銑削工藝參數數據庫，為銑削參數的選擇提供科、統一的依據。

3、應用數字化信息設備

數控設備能為生產管理提供了有效的狀態信息、監控信息、檢測信息，通過DNC、網絡進行程序的雙向傳輸，信息的采集和遠程控制等已經成為數控車間必須具備能力；同時，計算機還能把計劃執行狀態、完成信息等提供給生產管理系統。

機加工藝、數控工藝、數控程序、加工參數等信息都需要集成。數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。

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

建設數控車間DNC系統，以摒棄目前采用的人工聯機傳輸程序代碼的落后數控通訊方式，通過DNC網絡不僅可以實現程序代碼高速、暢通的傳輸與通訊和集成化管理，還可實現復雜零件的在線加工和機床運行信息的采集與系統狀態的監控，為MES提供生產一線信息。

啟動數控車間MES系統，實現對數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；對車間生產信息(計劃、調度、統計、采集、監控)的綜合管理與決策支持。即通過車間MES系統把與數控加工相關的所有數據、流程、業務、資源用信息技術、網絡技術管理起來，使數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展，縮短與發達國家的差距，應充分將數字化技術應用于我國機械產品設計、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業升級，是推動我國數字化設計制造技術發展的重要舉措。

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