分析计算机技术运用于机械制造

2011-02-19王丽华

制造业自动化 2011年2期

王丽华

WANG Li-hua

（秦皇岛职业技术学院，秦皇岛 066100）

0 引言

信息化时代的到来使得我国的计算机技术得到了广泛的运用，而机械制造行业则是我国工业生产中的新产业。在现代化机械制造产业中融合计算机技术，不仅能提高企业生产效率，还能实现自动化生产，减少了企业的人力消耗，保证了产品的质量精度。因而，研究计算机技术与机械制造行业相结合的问题是当前需要研究的重要课题。

1 机械制造生产存在的问题

各种机械设备的运用是保证生产制造顺利进行的基础，设备自身组装运行的好坏则会直接关系到机械制造行业的改革创新。当前，我国由于工业发展水平较低，机械制造生产还面临着诸多问题，透过这些问题我们可以体会到运用计算机技术改善制作的必要性。

1）装配问题。机械设备的科学装配主要是实际生产中的设备要与产品设计的设备相同，这样在生产时才能达到理想状态，而机械企业的在机械设备的配置上不能合理的选择设备[1]。

2）更新问题。企业因为舍不得动用资金来进行设备更新，导致厂内的设备过于陈旧，生产技术渐渐处于老化阶段。例如：机械制造业中的主要设备金属切屑设备（车床、刨床、镗床、铣床等），都不能定时更换，制约了企业的发展。

3）养护问题。企业领导人为了眼前短暂的利益而忽略了对机器的养护管理，“重用轻管”是普遍存在的问题。企业为了赶工期、抢进度使得机械设备处于超负荷状况工作，经过这样的过程后机械设备必将出磨损老化甚至报废。

4）维修问题。机械养护管理不到位必将带来维修问题，我过机械企业在生产时不能形成较强的预防意识，让机械设备存在着的潜在危机。一出现小问题就会引发整个机械设备停止运行，工业制造停止。

2 减少机械设备的维修成本

鉴于当前企业设备维修费用的不断增加，不仅给企业造成了沉重的经济负担，也是阻碍企业进一步发展的障碍。解决好设备维修费用这一问题是每个企业领导以及职员需要共同思考完成的。在维修诊断机械设备时，结合相关的计算机技术可以显著提高维修质量，降低维修费用。

2.1 使用先进的维修技术

科学技术的发展让世界各国对于维修技术的研究更加深入，当前国家上发达国家都采用了比较先进的维修技术，而计算机与维修技术相结合可以提高诊断维修效率。通常提到设备维修主要指的就是BM、TBM、CBN这三大类方法，将其和计算机技术有效结合起来可以提高维修效率[2]。BM：在故障出现之后进行有效地维修；TBM：是一种预先维修方式，主要是对机械设备出现故障的时间进行预算，然后定期维修；CBN：通过对机械设备进行检测、观察、分析，参照设备的磨损情况进行故障时间预测以及维修处理，如图1所示。

图1 CBN设备检测示意图

2.2 设定科学的维修方法

设定维修方法的根本目的是为了能够准确的对机械设备进行维修，这就要根据不同的设备来选择具体的维修方式。设定方法时需选择正确的计算机技术，按照设备的重要程度、磨损故障模式、RCM的逻辑树分析法，根据这三种方法设定维修方式。按照设备重要程度是维修方法设定的主要依据，根据具体的评价项目来对机械设备的重要程度进行评价。按磨损故障是确定维修方法是最有针对性的，其旁别原理是参考机械设备中的零件使用寿命来决定的。RCM的逻辑树分析法主要是对机械设备进行专业分析，并进行一定的推测判断，然后对存在的故障初步判断，最终找出解决方法。

2.3 运用红外监测技术

红外监测技术的灵敏度较高，能够及时地发现机械设备存在的故障，促使企业尽早维修，避免费用增加。在机械制造过程中，可以通过计算机技术连接传感器，对机械设备实施及时监控以防止设备出现异常情况。在机械设备中使用红外监测主要是红外测温技术，利用红外热成像原理能够对机械设备表面的温度进行显示，将设备内部的损坏情况、散热损失、电阻变化都清晰地显示出来[3]。然后运用计算机模拟仿真技术对设备的受力、磨损情况进行分析，如出现异常情况就可以提前进行维修，避免故障扩大，增加维修费用。同时也可以运用计算机控制器对机械制造设备加以监控。

2.4 多种维修方式相结合

经济全球化的发展让世界各国之间的技术交流加强，中国机械设备维修人员不断借鉴国外的先进维修技术在我国开展了设备维修，当前广泛使用的维修技术有：可靠性为中心，按时维修与事情维修相结合，简而言之为定检测、弹性维修制、视情维修制、项维修等等。这些维修方式有时可以单独使用，有时则需要相互结合起来，笔者针对这些维修技术进行调查后统计出，采用以上维修技术的企业不仅维修次数大大减少，而且维修费用也明显降低，平均下降30%左右。

3 提高机械自动生产的效率

数控技术是现代机械制造生产中最新研究的生产方式，其摆脱了传统制造生产存在的不足，避免了人为操作带来的失误。而数控技术也是计算机技术与机械制造行业相结合的典型代表。为了能够让计算机技术更好的服务于数控制造生产，在实际生产制造中必须合理运用两种技术，使其协调运作。

3.1 计算机编程技术应用于数控编程

手工编程和自动编程是数控编程的两种形式，手工编程指各个阶段均由人工完成；自动编程指形状复杂的零件结合计算机，并采用标准的数控语言编写程序，经处理后形成的加工程序。随着数控机床系统的不断更新以及计算机技术的进步发展，数控语言和计算机语言之间的转化变得更加方便。但计算机发展速度比数控系统的发展速度要快，在进行计算机编程教学时要保证计算机教学内容与数控编程相一致，这样才能满足数控编程的需要。

3.2 计算机仿真技术进行数控加工仿真

计算技术的更新于发展使得是虚拟现实技术的运用成为现实，由此出现了能够模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真培训系统。可结合计算机仿真培训系统对制造人员进行培训，见图三。不但促进了操作者素质的迅速提高，还能保证操作者在实际运行中的安全。当前许多设数控生产企业已经把计算机仿真运用到了数控操作人才培训的计划之中，利用计算机和其他的专用硬件软件进行种真实场景的仿真，让操作者的实际工作技能得到提高，为企业自动化生产创造了条件。

3.3 计算机进行CAD/CAM设计，应用于数控加工制造

AutoCAD主要是利用计算机完成图形绘制和编辑、二维实体造型、视点变换及着色等工作。机械CAD使用AutoCAD中的查询实体的质量特性命能够获得实体的质量、体积、质心，提高零件的设计计算的准确性[4]。模具CAM则运用CAD/CAM集成软件，完成一套复杂模具设计。在计算机上绘制出零件的模型后可实现模拟装配，再参照各种不同的加工工艺精度要求，设计合理的刀具路径，并对加工全过程进行模拟，最后处理转化成数控程序且输入到数控机床上就能加工制造了，这些复杂的制图、制造流程能够保证机械生产效率的提高。

3.4 计算机网络技术应用于开放式数控加工

适应网络操作方式是开放式数控的主要特征，在计算机网络技术中，常常考虑到将将计算机网络运用于开放是数控。实现这一点可借助于计算机网络中的通信和接口协议，在网络中利用图形显示、动态仿真以、网络通讯等功能形成相对独立的功能模块，并且通过通信实现信息交换，以满足开放式数控加工控制的需要。随着计算机网络技术以及数控技术的不断发展，两者之间的联系变得更加密切。基于PC的开放式数控系统的研究与使用给数控加工带来了很大的方便。该系统充分地利用计算机的软硬件资源，并利用高级语言方便地编制程序，让计算机网络运用于开放式数控加工。