机械装备数字化设计及制造技术研究

龚星元 郭海芹 王庆华

郑州佛光发电设备有限公司

机械装备数字化设计及制造技术研究

龚星元 郭海芹 王庆华

郑州佛光发电设备有限公司

近年来，机械装备制造数控设备大幅度增加，而相关的数控配套技术及管理没有同步协调发展，引进的数控设备存在利用率和加工效率低的问题，制约了机械制造水平的进一步提高。因此，提高装备制造业设备利用率和加工效率，提升产品制造能力，推动机械数字化制造技术的发展，是当前亟待解决的问题。

机械装备；数字化设计；制造技术

我国机械装备虽然近几年来有了一定的进步，但在整个行业发展中仍没有发挥很好的同步发展效应，更没有起到引领行业发展的作用。当前科技迅猛发展，数字化设计技术作为一支重要的生力军，在各行各业都发挥着巨大的作用。现代机械装备应加速向“数字”和“精确”机械行业发展。推行各项新技术，加快我国机械装备数字化设计与制造技术的应用研究。

一、数字化设计制造技术概述

数字化(Digital)是指信息(计算机)领域的数字(二进制)技术向人类生活各个领域全面推进的过程，是基于产品描述的数字化平台，建立基于计算机的数字化产品模型，并在产品开发全程采用，达到减少或避免使用实物的一种产品开发技术。这种设计全面模拟产品的设计、分析、装配、制造等过程。数字化设计与制造技术的应用可以大大提高机械产品开发能力，缩短产品研制周期，降低开发成本，实现最佳设计目标和企业间的协作，使企业能在最短时间内组织全球范围的设计制造资源共同开发出新产品，大大提高企业的竞争能力。

二、机械装备行业发展中存在的问题

1、技术、装备水平低

大多数陶机专业厂技术力量不足，产品设计多用传统的设计方法，CAD 等现代化设计方法应用还不普遍，工厂装备落后，数控机床和加工中心为数不多，计量、检测、控制手段较差，生产机械化程度低。

2、产品质量差、档次低

机械产品外观质量落后，有的性能不稳定，机电一体化产品很少，尚有许多空白，成套性差，产品附加值低，在国际市场上缺乏竞争力。

3、产业组织结构不合理，生产专业化水平和企业管理水平低

我国机械工业虽然己经形成一定体系，但专业化分工、集约化程度很低，标准化程度也不高，产品零件互换性差，难以满足高档瓷生产的要求。这种生产方式极大地限制了现代化科技的应用。

三、机械装备数字化设计及制造技术的应用

1、建立以数字化设备为中心的现场服务体系

相关数据表明建立以数控设备为中心的服务体系，根据刀具、夹具、物料等制造资源需求计划，分厂生产准备部门提前进行刀具、夹具、物料的准备并将其配送到加工机床旁，不仅减少了数控机床无谓停工时间，更提高数控设备利用率。为实现资源准备向集中配送方式转变，应该设置物料准备工作站，刀具准备工作站和数控工艺准备工作站。

数控设备故障的及时诊断和处理也是提高数控设备效率的重要环节。培养精通机械和电气方面的复合人才，在分厂设置维修、维护责任工程师，建立分厂故障处理数据库，提高故障诊断和处理反应能力。

2、应用高效数字化装备加工技术

数控加工工艺、程序编制的规范化在一定程度上体现了企业数控加工技术应用的水平，通过规范化来约束数控程序的多样化，进而提高刀具轨迹的质量。比对典型零件机械加工工艺经验，建立规范化的数控加工工艺模板与数控程序模板，可以大幅度提高工艺、程序的质量和产品的加工效率。

针对典型产品，实现专业化生产。引进专业化的数控加工编程软件，确定最优加工策略，对原有的零件加工路线和NC程序进行优化和固化，实现产品的标准化工艺，提高数控加工程序的稳定性和加工效率。

建立数控刀具系列化数据库，不同产品都选用规范化、系列化的刀具，一方面有利于加工方法及切削参数的规范，保证了零件的加工质量；另一方面，缩短了刀具订货周期，减少了库存刀具的品种，节约了成本，缩短了新产品的工艺准备周期。其次，通过切削参数的优化，针对不同的机床、刀具、工件材料以及不同的加工特征，建立铣削工艺参数数据库，为铣削参数的选择提供科、统一的依据。

3、应用数字化信息设备

数控设备能为生产管理提供了有效的状态信息、监控信息、检测信息，通过DNC、网络进行程序的双向传输，信息的采集和远程控制等已经成为数控车间必须具备能力；同时，计算机还能把计划执行状态、完成信息等提供给生产管理系统。

机加工艺、数控工艺、数控程序、加工参数等信息都需要集成。数控车间信息集成主要包括以下三个方面：车间级CAM，车间级DNC和车间级MES。

强化数控车间CAM系统，以解决由于编程能力不足、编程水平不高导致数控机床利用率低，零件数控加工覆盖率低的难题。通过扩大CAM应用可充分发挥数控机床的加工潜力，极大地提高数控机床利用率，将数控应用覆盖到所有应该采用数控加工的零件。

建设数控车间DNC系统，以摒弃目前采用的人工联机传输程序代码的落后数控通讯方式，通过DNC网络不仅可以实现程序代码高速、畅通的传输与通讯和集成化管理，还可实现复杂零件的在线加工和机床运行信息的采集与系统状态的监控，为MES提供生产一线信息。

启动数控车间MES系统，实现对数控加工程序的存储管理与权限管理；对刀具库、工装库、工艺规程、机床设备等制造资源、工艺资源的有效管理与充分利用；对车间生产信息(计划、调度、统计、采集、监控)的综合管理与决策支持。即通过车间MES系统把与数控加工相关的所有数据、流程、业务、资源用信息技术、网络技术管理起来，使数控车间的运营效率和管理水平与先进制造能力相匹配。

四、结束语

综上所述，为推进我国在机械装备水平发展，缩短与发达国家的差距，应充分将数字化技术应用于我国机械产品设计、制造和管理全过程，这标志着我国机械化在设计制造上的重大突破和一次重要产业升级，是推动我国数字化设计制造技术发展的重要举措。

[1]孙珏.现代机械设计与机械制造的相关技术分析[J].科技创新与应用.2015(20)