分析計算機(jī)技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械制造

王麗華

WANG Li-hua

（秦皇島職業(yè)技術(shù)學(xué)院，秦皇島 066100）

0 引言

信息化時代的到來使得我國的計算機(jī)技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用，而機(jī)械制造行業(yè)則是我國工業(yè)生產(chǎn)中的新產(chǎn)業(yè)。在現(xiàn)代化機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)中融合計算機(jī)技術(shù)，不僅能提高企業(yè)生產(chǎn)效率，還能實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，減少了企業(yè)的人力消耗，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量精度。因而，研究計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械制造行業(yè)相結(jié)合的問題是當(dāng)前需要研究的重要課題。

1 機(jī)械制造生產(chǎn)存在的問題

各種機(jī)械設(shè)備的運(yùn)用是保證生產(chǎn)制造順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，設(shè)備自身組裝運(yùn)行的好壞則會直接關(guān)系到機(jī)械制造行業(yè)的改革創(chuàng)新。當(dāng)前，我國由于工業(yè)發(fā)展水平較低，機(jī)械制造生產(chǎn)還面臨著諸多問題，透過這些問題我們可以體會到運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)改善制作的必要性。

1）裝配問題。機(jī)械設(shè)備的科學(xué)裝配主要是實(shí)際生產(chǎn)中的設(shè)備要與產(chǎn)品設(shè)計的設(shè)備相同，這樣在生產(chǎn)時才能達(dá)到理想狀態(tài)，而機(jī)械企業(yè)的在機(jī)械設(shè)備的配置上不能合理的選擇設(shè)備[1]。

2）更新問題。企業(yè)因為舍不得動用資金來進(jìn)行設(shè)備更新，導(dǎo)致廠內(nèi)的設(shè)備過于陳舊，生產(chǎn)技術(shù)漸漸處于老化階段。例如：機(jī)械制造業(yè)中的主要設(shè)備金屬切屑設(shè)備（車床、刨床、鏜床、銑床等），都不能定時更換，制約了企業(yè)的發(fā)展。

3）養(yǎng)護(hù)問題。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人為了眼前短暫的利益而忽略了對機(jī)器的養(yǎng)護(hù)管理，“重用輕管”是普遍存在的問題。企業(yè)為了趕工期、搶進(jìn)度使得機(jī)械設(shè)備處于超負(fù)荷狀況工作，經(jīng)過這樣的過程后機(jī)械設(shè)備必將出磨損老化甚至報廢。

4）維修問題。機(jī)械養(yǎng)護(hù)管理不到位必將帶來維修問題，我過機(jī)械企業(yè)在生產(chǎn)時不能形成較強(qiáng)的預(yù)防意識，讓機(jī)械設(shè)備存在著的潛在危機(jī)。一出現(xiàn)小問題就會引發(fā)整個機(jī)械設(shè)備停止運(yùn)行，工業(yè)制造停止。

2 減少機(jī)械設(shè)備的維修成本

鑒于當(dāng)前企業(yè)設(shè)備維修費(fèi)用的不斷增加，不僅給企業(yè)造成了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也是阻礙企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的障礙。解決好設(shè)備維修費(fèi)用這一問題是每個企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)以及職員需要共同思考完成的。在維修診斷機(jī)械設(shè)備時，結(jié)合相關(guān)的計算機(jī)技術(shù)可以顯著提高維修質(zhì)量，降低維修費(fèi)用。

2.1 使用先進(jìn)的維修技術(shù)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展讓世界各國對于維修技術(shù)的研究更加深入，當(dāng)前國家上發(fā)達(dá)國家都采用了比較先進(jìn)的維修技術(shù)，而計算機(jī)與維修技術(shù)相結(jié)合可以提高診斷維修效率。通常提到設(shè)備維修主要指的就是BM、TBM、CBN這三大類方法，將其和計算機(jī)技術(shù)有效結(jié)合起來可以提高維修效率[2]。BM：在故障出現(xiàn)之后進(jìn)行有效地維修；TBM：是一種預(yù)先維修方式，主要是對機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的時間進(jìn)行預(yù)算，然后定期維修；CBN：通過對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢測、觀察、分析，參照設(shè)備的磨損情況進(jìn)行故障時間預(yù)測以及維修處理，如圖1所示。

圖1 CBN設(shè)備檢測示意圖

2.2 設(shè)定科學(xué)的維修方法

設(shè)定維修方法的根本目的是為了能夠準(zhǔn)確的對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維修，這就要根據(jù)不同的設(shè)備來選擇具體的維修方式。設(shè)定方法時需選擇正確的計算機(jī)技術(shù)，按照設(shè)備的重要程度、磨損故障模式、RCM的邏輯樹分析法，根據(jù)這三種方法設(shè)定維修方式。按照設(shè)備重要程度是維修方法設(shè)定的主要依據(jù)，根據(jù)具體的評價項目來對機(jī)械設(shè)備的重要程度進(jìn)行評價。按磨損故障是確定維修方法是最有針對性的，其旁別原理是參考機(jī)械設(shè)備中的零件使用壽命來決定的。RCM的邏輯樹分析法主要是對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行專業(yè)分析，并進(jìn)行一定的推測判斷，然后對存在的故障初步判斷，最終找出解決方法。

2.3 運(yùn)用紅外監(jiān)測技術(shù)

紅外監(jiān)測技術(shù)的靈敏度較高，能夠及時地發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備存在的故障，促使企業(yè)盡早維修，避免費(fèi)用增加。在機(jī)械制造過程中，可以通過計算機(jī)技術(shù)連接傳感器，對機(jī)械設(shè)備實(shí)施及時監(jiān)控以防止設(shè)備出現(xiàn)異常情況。在機(jī)械設(shè)備中使用紅外監(jiān)測主要是紅外測溫技術(shù)，利用紅外熱成像原理能夠?qū)C(jī)械設(shè)備表面的溫度進(jìn)行顯示，將設(shè)備內(nèi)部的損壞情況、散熱損失、電阻變化都清晰地顯示出來[3]。然后運(yùn)用計算機(jī)模擬仿真技術(shù)對設(shè)備的受力、磨損情況進(jìn)行分析，如出現(xiàn)異常情況就可以提前進(jìn)行維修，避免故障擴(kuò)大，增加維修費(fèi)用。同時也可以運(yùn)用計算機(jī)控制器對機(jī)械制造設(shè)備加以監(jiān)控。

2.4 多種維修方式相結(jié)合

經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展讓世界各國之間的技術(shù)交流加強(qiáng)，中國機(jī)械設(shè)備維修人員不斷借鑒國外的先進(jìn)維修技術(shù)在我國開展了設(shè)備維修，當(dāng)前廣泛使用的維修技術(shù)有：可靠性為中心，按時維修與事情維修相結(jié)合，簡而言之為定檢測、彈性維修制、視情維修制、項維修等等。這些維修方式有時可以單獨(dú)使用，有時則需要相互結(jié)合起來，筆者針對這些維修技術(shù)進(jìn)行調(diào)查后統(tǒng)計出，采用以上維修技術(shù)的企業(yè)不僅維修次數(shù)大大減少，而且維修費(fèi)用也明顯降低，平均下降30%左右。

3 提高機(jī)械自動生產(chǎn)的效率

數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)中最新研究的生產(chǎn)方式，其擺脫了傳統(tǒng)制造生產(chǎn)存在的不足，避免了人為操作帶來的失誤。而數(shù)控技術(shù)也是計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械制造行業(yè)相結(jié)合的典型代表。為了能夠讓計算機(jī)技術(shù)更好的服務(wù)于數(shù)控制造生產(chǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)制造中必須合理運(yùn)用兩種技術(shù)，使其協(xié)調(diào)運(yùn)作。

3.1 計算機(jī)編程技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控編程

手工編程和自動編程是數(shù)控編程的兩種形式，手工編程指各個階段均由人工完成；自動編程指形狀復(fù)雜的零件結(jié)合計算機(jī)，并采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控語言編寫程序，經(jīng)處理后形成的加工程序。隨著數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的不斷更新以及計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，數(shù)控語言和計算機(jī)語言之間的轉(zhuǎn)化變得更加方便。但計算機(jī)發(fā)展速度比數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展速度要快，在進(jìn)行計算機(jī)編程教學(xué)時要保證計算機(jī)教學(xué)內(nèi)容與數(shù)控編程相一致，這樣才能滿足數(shù)控編程的需要。

3.2 計算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行數(shù)控加工仿真

計算技術(shù)的更新于發(fā)展使得是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用成為現(xiàn)實(shí)，由此出現(xiàn)了能夠模擬實(shí)際設(shè)備加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。可結(jié)合計算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)對制造人員進(jìn)行培訓(xùn)，見圖三。不但促進(jìn)了操作者素質(zhì)的迅速提高，還能保證操作者在實(shí)際運(yùn)行中的安全。當(dāng)前許多設(shè)數(shù)控生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)把計算機(jī)仿真運(yùn)用到了數(shù)控操作人才培訓(xùn)的計劃之中，利用計算機(jī)和其他的專用硬件軟件進(jìn)行種真實(shí)場景的仿真，讓操作者的實(shí)際工作技能得到提高，為企業(yè)自動化生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

3.3 計算機(jī)進(jìn)行CAD/CAM設(shè)計，應(yīng)用于數(shù)控加工制造

AutoCAD主要是利用計算機(jī)完成圖形繪制和編輯、二維實(shí)體造型、視點(diǎn)變換及著色等工作。機(jī)械CAD使用AutoCAD中的查詢實(shí)體的質(zhì)量特性命能夠獲得實(shí)體的質(zhì)量、體積、質(zhì)心，提高零件的設(shè)計計算的準(zhǔn)確性[4]。模具CAM則運(yùn)用CAD/CAM集成軟件，完成一套復(fù)雜模具設(shè)計。在計算機(jī)上繪制出零件的模型后可實(shí)現(xiàn)模擬裝配，再參照各種不同的加工工藝精度要求，設(shè)計合理的刀具路徑，并對加工全過程進(jìn)行模擬，最后處理轉(zhuǎn)化成數(shù)控程序且輸入到數(shù)控機(jī)床上就能加工制造了，這些復(fù)雜的制圖、制造流程能夠保證機(jī)械生產(chǎn)效率的提高。

3.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于開放式數(shù)控加工

適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)操作方式是開放式數(shù)控的主要特征，在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，常常考慮到將將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用于開放是數(shù)控。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)可借助于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的通信和接口協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)中利用圖形顯示、動態(tài)仿真以、網(wǎng)絡(luò)通訊等功能形成相對獨(dú)立的功能模塊，并且通過通信實(shí)現(xiàn)信息交換，以滿足開放式數(shù)控加工控制的需要。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，兩者之間的聯(lián)系變得更加密切。基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究與使用給數(shù)控加工帶來了很大的方便。該系統(tǒng)充分地利用計算機(jī)的軟硬件資源，并利用高級語言方便地編制程序，讓計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用于開放式數(shù)控加工。

4 技術(shù)是保證設(shè)備安全重點(diǎn)

面對無處不在的網(wǎng)絡(luò)威脅，我們在使用計算機(jī)技術(shù)時必須要保證計算機(jī)設(shè)備的安全性，通過運(yùn)用各種不同的防范技術(shù)來維持計算機(jī)的正常運(yùn)行，保證機(jī)械程序的傳輸順利進(jìn)行，從而保證了自動化生產(chǎn)效率。筆者在實(shí)際運(yùn)用中總結(jié)了，計算機(jī)設(shè)備安全可通過以下技術(shù)進(jìn)行防范：

1）病毒查技術(shù)。目前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒的形式更為復(fù)雜，其傳播途徑也在不斷變化。病毒具有危害大、傳播快等特點(diǎn)，給計算機(jī)造成的損也是不可估量。當(dāng)前坑病毒技術(shù)主要是通過安裝不同的殺毒軟件，且定期做好軟件升級、病毒庫更新等措施。

2）抵抗入侵技術(shù)。抵抗入侵技術(shù)主要是指對網(wǎng)絡(luò)設(shè)置防火墻，其在信息技術(shù)發(fā)展中也得到了很大的改進(jìn)，其最大的作用在于可以有效防止計算機(jī)受到攻擊[5]。防火墻對網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)設(shè)置訪問權(quán)限控制，只能同意用戶允許的人和數(shù)據(jù)進(jìn)入計算機(jī)操作，避免計算機(jī)設(shè)備遭到損壞而影響設(shè)備性能。

3）數(shù)據(jù)加密技術(shù)。數(shù)據(jù)加密包括了線路加密、端與端加密等，每種方式都有著自己特定的使用環(huán)境，用戶可根據(jù)自己需要自行選擇。線路加密是對保密信息采取加密密鑰實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)。端與端加密是對信息的發(fā)送者端實(shí)施加密，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)TCP/IP后利用數(shù)據(jù)包回封[6]。

5 結(jié)論

信息化時代背景下，計算機(jī)技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用，而機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)則是我國工業(yè)生產(chǎn)中的新興代表。把計算機(jī)技術(shù)和機(jī)械制造兩者進(jìn)行有效結(jié)合，既可以加快機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，還能確保數(shù)控加工的順利進(jìn)行。但在實(shí)際運(yùn)用過程中，我們應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，保證計算機(jī)設(shè)備的安全性。

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