工藝設備選型方法研究

楊紅+郭烽

摘 要：文章介紹了工藝設備選型的內涵，提出了設備選型應當遵循的適應性、前瞻性、經濟性、齊全性等基本原則。從典型件零件確定、主要規格的選擇、精度等級、數控系統等方面，闡述了工藝設備選型的基本方法。分析了設備選型時對設備全生命周期經濟性應關注的重點。

關鍵詞：工藝設備；選型；方法；研究

中圖分類號：V263.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）34-0090-02

1 概述

1986年10月，一艘美國核潛艇由于沒有偵測到前蘇聯潛艇的噪音，導致冷戰雙方潛艇海底相撞。經查，原因是東芝公司違反日美協議，私下賣給蘇聯四臺MBP-11OS九軸數控銑床，使蘇聯潛艇螺旋槳加工精度大幅度提高，進而潛艇推進器噪音大幅降低。美國就此對日本進行了制裁，日本首相向美國政府道歉。這就是著名的東芝事件。這一事件，從一個側面說明，工藝設備對產品質量多么重要，對武器裝備整體性能和水平起到了關鍵性的作用。

本文研究的內容，就是工藝設備選型的方法問題。

2 工藝設備與工藝設備選型的概念

俗話說，沒有金剛鉆，攬不了磁器活。金剛鉆，就是工藝設備。干磁器活時需要選擇金剛鉆這樣的設備，就是工藝設備選型。

（1）工藝設備。設備是指可供企業在生產中長期使用并在反復使用中基本保持原有實物形態和功能的勞動資料和物質資料的總和。工藝設備是加工制造產品的物質基礎。是企業生產制造過程中的重要基礎設施，狹義上，工藝設備是實現加工技術要求、試驗技術要求、檢測技術要求等的硬件裝備，廣義上，工藝設備還包括確保裝備實現功能的工裝、工具、資料、軟件等配套附件。對于航空企業而言，航空產品尤其是航空發動機，結構復雜、零件眾多，質量要求非常高，不論是整機制造還是單個零件的制造過程，其工藝過程十分復雜，工藝類別也就非常繁多。航空發動機企業中的工藝類別，除了常見的車銑鉆磨等機械冷加工、鍛鑄熱處理等熱加工之外，還包括了噴涂、噴丸、電加工等特種工藝、以及磁力探傷、熒光探傷等特種檢測工藝，為了實現這些工藝技術要求，就需要選擇不同類別的工藝設備，如各類機床、加熱爐、真空爐、探傷機等。

（2）工藝設備選型。工藝設備選型是根據零件生產制造的工藝要求，從相同類別的設備中，選擇能夠滿足所加工零件質量要求的工藝裝備的過程。按照國防科工局2012年頒布的《國防工業企業國有設備資產管理辦法》規定，對于國防工業大型設備、高附加值設備、復雜性的設備采購需要進行公開招標采購。所以，國防工業企業工藝設備選型，是從多個設備供應商多種可以滿足相同需求的不同型號、規格的設備中，經過招投標或內部評議，從產品的技術性、經濟性等多方面綜合分析評價，選擇最佳方案并做出購買決策的過程。工藝設備選型包括購置標準設備、非標設備以及自行設計、制造的專用設備。采用科學的方法，合理地進行工藝設備選型，購買經濟、實用、耐用的工藝設備，可以使企業以有限的設備投資獲得最大的生產經濟效益和質量效益，這對航空產品承制企業十分重要。

3 工藝設備選型應遵循的基本原則

工藝設備選型應遵循以下原則：

（1）適用性原則。工藝設備選型必須首先考慮生產上的適用性。生產上的適用性包括兩個含義。一是專用性，設備能夠實現某一零件某一工序的加工要求和質量保證要求。例如加工發動機壓氣盤外圓的專用車床。二是普適性，設備能夠實現多種不同零件某一工序的加工要求和質量保證要求。例如加工發動機壓氣盤外圓的車床，同時也能進行渦輪盤外圓的車削加工。

（2）前瞻性原則。工藝設備選型必須考慮技術上的先進性。技術上的先進性包括兩個含義：一是產品技術的發展。所選擇的設備應考慮所加工產品在技術上的持續發展，滿足未來的需求，如更高精度的需求、更大尺寸的需求、更快加工效率的需求、更多不同結構零件的需求等等。二是工藝設備技術的發展。在最大限度的滿足現有加工產品的工藝需求的前提下，工藝設備應在技術上體現出先進性，所選擇購買的工藝設備具有一定的技術儲備，以滿足未來的發展需求，避免選擇試制型、過渡性、淘汰型、高耗能性、高污染型的設備，注重設備技術改造的可持續發展。

（3）經濟性原則。工藝設備選型必須考慮經濟上的可承受性。經濟上的可承受性包括兩個含義。一是工藝設備采購成本的可承受性，即可實現加工質量要求，又能經濟上合理，采購價格在設備技改預算計劃的范圍內，具有較高的性價比。二是工藝設備使用上的可靠性，所采購的設備應能夠適應生產制造的強度，使用過程故障率低、維護方便，設備維修成本低。

（4）齊全性原則。工藝設備選型必須考慮工藝設備使用上的齊全配套，要根據產品的結構特點、工藝設備的使用特點，將必備的工藝設備附件，配套軟件，專用檢具，備品備件等一并選配齊全，同時要充分考慮動力配套設施的要求、設備安裝位置及環境要求，才能保證設備到貨后順利安調，及時投產使用，以避免二次投資，增加采購成本。

4 工藝設備選型的基本方法

工藝設備選型主要通過與設備使用單位進行充分的技術交流，充分了解典型零件加工工藝要求，選擇工藝設備的特征規格，在調研設備供應商研制、生產能力的基礎上，選擇適合的設備。以數控加工中心設備為例，介紹工藝設備選型的基本方法。

（1）確定典型加工零件。在工藝設備的選用上需要結合零件的結構特點并結合現有的工藝設備確定加工所需要的加工工序，根據工藝設備技術改造內容和生產發展需求，在工藝設備的選型上應當在滿足加工的基礎上盡量選用結構簡單的加工設備，對于沒有而需要采購的設備，則需要根據加工工藝所需考察工藝設備的結構形式、設備行程、規格以及加工參數等的各項指標，在滿足加工工藝要求的前提下，設備越簡單風險越小，通過合理的規劃加工設備的使用，在確保加工效率和加工精度的條件下最大限度的使用簡單的設備來進行加工，控制設備的采購成本。endprint

（2）主要特征規格的選擇。數控機床特征規格包括：機床規格參數、機床主電機功率、主軸轉速等多項內容，現就主要規格進行闡述。機床規格參數：數控機床的規格參數主要表現為機床的承重能力以及各個軸的行程范圍以及切削進給速度，反映的是機床的最大加工能力，是由典型工件的技術要求確定的。選擇時要考慮被加工最大零件的外形尺寸、加工范圍以及零件的夾具尺寸同時還要考慮未來的需求等因素。

（3）設備精度的選擇。數控設備精度等級的選擇取決于典型零件關鍵部位的加工精度。數控機床按照精度可分為普通型和精密型等，數控機床的精度包括定位精度、重復定位精度、幾何精度、試加工精度等。機床的幾何精度與定位精度是匹配的，如精密級的定位精度的數控機床，其幾何精度也不能低于同級別的指標。

（4）數控系統的選擇。在選購數控機床時，同一種機床本體可配置多種數控系統。目前數控系統種類、規格極其繁多，進口系統主要有日本、德國、法國、意大利、英國、西班牙、美國等幾個國家的數控系統。主流數控系統相對成熟，在國內有較好的維修及售后服務體系。選擇數控系統的原則是：性能價格比要高、使用、維修方便、市場的壽命要長。

5 工藝設備選型要充分考慮設備全生命周期管理的經濟性

工藝設備選型采購是企業生產經營的重要環節，是工藝設備全生命周期管理的源頭。工藝設備選型采購在充分考慮產品需求的同時，要以企業的長期經濟效益為著眼點，關注工藝設備全生命周期管理的經濟性，以獲得最經濟的設備壽命周期費用、最高的設備綜合產能。

（1）品牌型號統一，降低維修成本。為提高設備全生命周期管理的經濟性，在不違反招投標法及機床結構允許的前提下，設備機械、電器等元器件及備品備件應盡量選擇相同品牌、相同型號的產品，避免自行設計及即將淘汰產品。此工作將大幅度降低設備后期維修維護成本，縮短維修周期，節省備件儲備空間。

（2）功能、配置得當，提高設備效能。工藝設備選型時，應緊密結合生產實際需求，所選設備功能、配置既要最大限度的滿足零件工藝需求，同時不預留過多的技術儲備，造成設備功能浪費。選擇工藝設備時應盡量做到高、低精度設備分開使用，這樣有利于保持設備精度。若生產工藝允許，應盡量選擇簡單功能單一設備，可降低維修、維護成本，提高設備管理的經濟性。

（3）相關技術部門參與選型。在工藝設備選型時，針對不同類別設備，應邀請相關部門參與設備選型、技術協議簽署過程，以保證工藝設備選型采購的專業性、經濟性以及后期維護保養的前瞻性。

（4）簡單、通用設備系統國產化。對于簡單非關鍵工藝的設備，其配套的數控系統，應盡量采用國產工藝設備及國產數控系統，國產工藝設備及其數控系統的備件供應及時，維修成本低，且不存在受制于人的情況。

（5）定期回訪、交流，總結、改進、提高。新選型采購的工藝設備投入生產使用后，設備選型部門應擇期組織使用單位、設備保障相關人員的交流，總結工藝設備突出問題，為后續工藝設備選型采購工作提供經驗教訓，以提高工藝設備采購的經濟性。

工藝設備采購工作直接影響著企業的研制、生產能力，進而影響企業的發展，因此工藝設備選型時要充分考慮產品的需求，結合企業具體的生產情況、資金情況、技術情況和管理情況，統籌兼顧、全面權衡利弊，才能更好的做好工藝設備選型工作。

參考文獻：

[1]王愛玲.數控機床加工工藝[M].機械工業出版社，2011.

[2]蘇建修.機械制造技術基礎[M].電子工業出版社，2012.

[3]蘇本杰.數控加工實用手冊[M].安徽科學技術出版社，2010.endprint