機械加工技術中信息化技術的運用實踐

葫蘆島市第一中等職業技術專業學校 許卓

現階段信息技術在我國各領域行業得到廣泛普及與推廣，機械工程領域得益于信息技術應用迎來創新契機。作為我國工業發展、經濟建設的基礎所在，機械加工的體系呈現出趨于完善的態勢，但是在工業行業迅猛發展的背景下，對機械加工精度、質量提出更高要求。需借助信息技術應用來實現機械自動化、信息化加工制造。正因此，探討信息化技術在機械加工中的應用，對促進我國機械加工制造行業的創新發展有著重要影響。

1 機械加工技術中信息化技術應用意義與作用

1.1 意義分析

機械加工作為我國經濟建設的重要組成要素之一，傳統生產加工模式的應用以人工加工流水線配置為主，使得機械加工效率在人為因素、技術滯后的影響下始終無法得到提升[1]。且手工操作模式的應用，對人員工藝技術要求相對較高，且機械加工效率與質量控制水平有限，使得人工流水線模式的應用難以滿足企業規模拓展、生產力提升的需求。而借助信息化技術構建機械加工模式，可實現以自動化生產程序來取代人工流水線，在保證機械加工效率顯著提升的同時，通過生產容錯率控制來達到機械加工質量控制優化的目的，且企業加工成本得以縮減。另外，機械加工技術與信息化技術融合發展，還可實現對機械加工流程的優化，通過無用、多余環節的剔除來提高資源利用率，以更低成本、更高效率的方式進行機械加工制造創新。

1.2 作用分析

機械加工制造涉及到多個環節與步驟，傳統加工模式應用時不可避免出現資源浪費問題，而借助信息化技術應用，依托于加工生產環節的改良來達到資源配置優化的目的，且加工工序調配不再受人為操作的限制與影響，實現借助信息化技術進行復雜工序的有效控制，以確保企業機械加工效率顯著提升[2]。以往機械加工制造過程中，各加工工序、環節均需配置獨立檢測人員，并結合檢驗標準的單獨設立來達到加工質量把控的目的，但實際生產期間存在人力資源浪費問題，且加工精度與質量控制極易受到人為失誤的影響。而采用信息化技術進行加工程序、環節改進，可實現以流水線為載體做到對工序的自檢驗，無需以人工檢測的方式進行加工質量把控，進而在加強機械加工精度把控水平的同時，進一步促進機械加工制造的高效化、高精度化、自動化開展[3]。

2 機械加工技術中信息化技術實踐運用

2.1 設計繪圖階段應用

產品設計與零件圖、裝配圖繪制為機械加工的首要環節，縱觀以往機械加工模式應用，多采用手工繪制方式進行機械圖紙設計，而在人為因素的影響下極易出現圖紙意義表達不明確的問題，對后續機械加工的順暢性產生影響。而得益于信息化技術應用，可有效轉變圖紙設計方式，并保證圖紙繪制的標準性、精準性得到提升。借助CAD等軟件的應用，可實現對機械產品圖紙繪制的簡單化轉變，并有效規避人為失誤對圖紙精準度造成影響。以計算機軟件為載體開展產品設計與圖紙繪制工作，促使繪圖效率、設計靈活性得以顯著提升，設計人員可利用軟件完成對相關參數數據的精準計算，并在圖紙中明確標注零件公差值[4]。相較于傳統圖紙繪制手段應用，計算機繪圖存在高效、簡單、誤差小等優勢。另外，機械產品設計采用信息化技術，還可實現對大型模具細節的全面體現，借助相關技術進行機械產品模型的三維構建，以此為相關人員進行模具細節的立體化展示（如圖1所示）。同時，可利用相關軟件進行三維模型的放大、旋轉、剖面等操作，為后續機械加工打下良好基礎。依托于信息化技術對高精度、復雜性零配件進行虛擬圖像構建，并借助傳感器設備進行零配件拆裝、旋轉等，幫助人員以三維展示的形式來明確零配件加工重點。此外，還可借助3D打印技術進行零件設計的驗證，以期通過信息技術應用進行機械加工工序優化[5]。

圖1 機械加工三維設計Fig.1 3D design of machining

2.2 制造加工階段應用

信息化技術應用有助于促進機械加流程優化，并保證其加工效率符合企業實際需求。同時，信息化技術應用于機械制造加工階段，還有助于對加工成本的優化控制，實現將零件加工精準度控制在預期范圍內。依托于信息化技術應用，可做到在機械加工階段進行流程的一體化整合，以數控機床為載體進行零件參數錄入，以相關指標參數為基準實現對機械產品的自動化加工。隨著信息技術與機械加工技術的深度融合，促使數控機床應用不再以切削加工為單一任務，可實現對機械加工不同階段的逐步覆蓋，如可借助數控機床完成材料表面處理、車削加工、鉆孔、拋光等處理。相較于以往多流程、多機床加工模式的應用，信息化技術的融合應用實現對不同類型機床采購成本控制。另外，信息化技術應用可做到在機械加工期間進行不同工序的配合，并以信息化的而方式進行加工管理優化。利用信息技術進行機械加工工藝流程優化，可在保證零配件加工質量符合標準的前提下，通過減少切削刀具與人員接觸來達到安全加工的目的（如圖2所示）。

圖2 信息化機械加工流程Fig.2 Information machining process

機械加工制造流程與環節可通過信息化技術融合應用來拓展延伸，傳統車床得益于信息技術應用實現數控精度提升，并通過多機床功能的整合來促進機械加工效率的提升，依托于信息化加工管理來保證機械加工開展符合企業創新升級需求。另外，機械加工得益于信息化技術應用實現流程簡化，以幫助相關人員快速上手。且以數控機床控制為主開展機械加工制造，可實現以更為簡單、高效的加工方式進行高精度、小批量零件的制造。

2.3 信息化質量控制

機械加工精度、質量控制是企業效益創造與現代化發展的基礎前提，同時也是體現企業機械加工水平的關鍵指標。要想將機械加工質量與精度控制在預期范圍內，需要以機械加工誤差控制為切入點，明確認知機床、夾具、刀具等硬件磨損、老化、精度偏差；相關人員素質基礎，管理人員對數控機床的控制能力、操作水平；生產材料應用是否合理，是否依照設計要求來控制材料性能等因素對機械加工質量與精度的影響。在此基礎上借助信息技術進行質量控制系統的完善構建，以數據庫為支撐進行機床設備的信息化管理，并幫助相關人員全面掌握機床壽命、機床保養頻次、刀具使用次數等信息。同時，配置專業人員進行信息系統管理，于加工制造階段做到對數據的實時共享，避免因信息掌握不到位而影響到機械加工質量。另外，信息技術應用還可作用于對從業人員培訓優化，在培訓教育過程中借助信息技術進行案例演示、操作模擬等，以幫助從業人員強化自身能力訓練，依托于三維建模讓從業人員全面掌握零件構成，對機械加工機床控制工序、操作流程進行模擬。結合信息技術構建完善人員培訓評估標準，具體評判內容囊括從業人員實踐操作能力、專業知識掌握等方面，通過專業審核與檢查來促進從業人員綜合素質的提升。

此外，可借助信息技術來實現生產材料管理優化，依托于數據庫構建對機械加工材料參數進行全面存儲管理，人員可在數據庫中檢索適合機械產品性能需求的原材料，在保證工藝加工流程合理的前提下，以大數據庫為載體進行材料廠家、材料需求量、材料產地等信息的全面記錄。

3 機械加工車間制造過程信息系統設計

結合對機械加工制造特點的分析，并依據實際組織生產運行需求進行系統結構的模塊化、組件化設計，以確保信息系統設計能夠契合機械制造過程管理的需求。同時，立足于軟件工程角度進行制造過程信息系統功能的開發，進一步提升信息系統與機械加工過程的契合性。在明確機械加工過程管理要點的前提下，以設備層、執行層、控制層、計劃層進行信息管理系統結構組成，其中以MRPⅡ、ERP系統構成結構計劃層，以車間層信息系統為基準設置執行層，并強調在加工制造期間對計劃的全面執行，底層控制層則囊括DCS、PLC、DNC、SCADA等組成，實現在加工制造過程中以計劃層面為載體進行底層裝備生產信息的全面反饋。

結合對機械加工制造需求的分析，進行信息管理系統以下功能模塊設計：(1)基礎數據管理模塊。該功能模塊是機械加工技術與信息化技術融合的基礎所在，通過對基礎數據的全面整合、記錄為信息系統的高效運行提供支撐。(2)生產計劃管理模塊。該模塊主要功能在于對機械加工計劃的編制，以ERP系統運行情況的分析為前提，結合車間資源配置情況、加工制造問題等方面的考量來確定車間生產計劃。(3)工藝流程模塊。該模主要是對機械產品加工制造過程的全面體現，依托于工藝文件的生成為機械加工過程提供指導。同時，工藝流程模塊還涉及到對工藝資料、工藝文件的管理，通過該模塊優化設計與建構可促進企業加工制造水平的提升。(4)工具庫模塊。該模塊功能主要是依據對機械加工需求的分析，進行加工工具庫存狀態的合理調整，以確保機械加工作業的持續開展。(5)工單管理模塊（如圖3所示）。該模塊作用體現為對工單完成、實施狀態進行監督管理，明確掌握工單目前進行狀態在總計劃中的百分比，并做到對工單生產周期的全過程跟蹤監督。(6)車間調度管理模塊。該模塊設計作用體現為對生產關系的管理，結合生產實際情況進行車間人員、物料、設備調度的平衡。(7)質量管理模塊。該模塊主要負責對機械加工制造質量的把控，依托于產品追溯、生產統計等功能的增設，全面采集產品加工制造的相關資料信息，并對計劃管理等部門進行產品形成過程、來源等信息的反饋。(8)終端管理。該模塊主要負責對機械加工制造過程進行監控監督，以顯示屏為載體進行車間加工現場的實時化、動態化展示，在全面采集機械加工制造信息的同時，對機械加工全過程進行質控監督，并實現以接口進行管理層的信息交互。

圖3 工單管理模塊設計Fig.3 Design of work order management module

4 結語

綜上所述，信息化技術合理應用一方面可促進機械加工效率與質量控制得到顯著優化，另一方面則為企業的升級轉型發展提供技術支撐。鑒于此，為進一步提升企業機械加工制造水平，需在全面掌握機械加工實際需求與特點的前提下，通過加大信息化技術的融合應用力度來促進機械加工制造方式創新，實現以信息技術為支撐來提升機械加工效率，并保證機械產品加工精度、質量控制符合預期要求。