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浅谈数控机床的国产化 摘要：我国从1958年开始发展数控技术，到现在已经建立了一定的规模体系。到目前为止我国数控市场大多被国外数控系统占领，本文主要讨论的是国产低价位数控机床、高速高效数控机床和重型数控机床如何占领国内市场。 关键词：国产化数控机床；低价位、高速、重型数控机床；售后保障机制 我国自从1958年开始研究数控技术以来，到现在已经建立了以中、低档数控机床为主的产业体系。数控产业化的最终成功将体现在数控机床的全国产业化和市场占有率上。到目前为止，我国数控市场大多被国外数控系统占领，例如日本FANUC系统、德国的SIEMENS系统等一些国外知名品牌在我国占有很大的市场，而国产系统由于各种原因受到冷落。 数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固将直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，必须在国内市场上快速收复失地，在国际市场上稳步进军，才能最终打赢国产数控机床市场翻身仗。下面仅就低价位数控机床、高速高效数控机床和重型数控机床的发展问题做一简单讨论。 一、大力发展低价位数控机床 低价位数控机床，就是功能满足用户小批量，多品种生产要求(无功能浪费)、技术指标适中、可靠性好、价格便宜，中、小型企业都能接受的普及型数控机床。这类机床已成为国际市场上数控机床的发展趋势之一，也是国内众多用户渴求的产品，比较适合中国国情，其市场前景相当广阔。然而，如果采用国外数控系统(包括伺服元件)按照传统思路来发展低价位机床，是很难将价格降至广大用户所能接受的水平。因此，采用本文提出的新型集成化国产数据系统来发展高性能的低价位数控机床，将是一条最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此构成的国产普及型数控车床的售价完全可以控制在10万元以内，三坐标数控铣床可控制在l5万元左右，加工中心可控制在2O万元左右。此价位的国产数控机床将是具有较强竞争力。 二、加速开发高速数控机床 高速、高效是数控机床发展的另一大潮流。发展高速、高效数控机床的技术途径可有以下几条： ①通过提高切削速度和进给速度的方法，来满足成倍提高生产效率，有效提高零件的表面加工质量和加工精度的加工效果，并且此方法还能解决常规加工难以解决的某些特殊材料(如铝钛合金、模具钢、淬硬钢)和特殊形状零件(如复杂薄壁零件)的高效加工问题。 ②通过工艺复合的方法来减少工件的安装次数， 这样能有效地缩短搬运和装夹时间。例如，将五面五轴加工中心与立车复合构成万能加工中心，可实现一次装卡完成零件的大部分(或全部)加工任务。 ③采用高速、高精度圆周铣的方法，能够完成以螺旋轨迹插补实现不钻底孔的直接攻丝等新的加工方法，这种方法能够大幅度减少换刀次数，提高加工效率。 ④为数控机床开发智能寻位加工功能，消除对精密夹具和人工找正的依赖，有效缩短单件小批量加工的准备时间。 在我国现实条件下，如果沿用传统思路是难以实现上述途径的，因此必须立足国情、结合实际、勇于创新、大胆探索新的道路。考虑到常规数控机床在总体结构上基本上采用工件和刀具沿各自导轨共同运动的方案，一方面由于机床传动环节刚性不足和导轨中摩擦阻力较大，使运动部件难以获得高的进给速度；另一方面由于工件、夹具和工作台的总质量比较大，使之难以获得高的加速度。此外，传统机床结构是一种串联开链结构，组成环节多、结构复杂，并且由于存在悬臂部分，部件和环节间存在联接间隙，所以不容易获得高的总体刚度，因此难以适应高速高效加工的特殊要求。为此，开发国产高速高效数控机床时，可采用工件固定，以直线电机组成并联短链直接驱动主轴和刀具运动，将高速高精度传动与高刚度支撑合二为一的适合于高速高效加工中心的新型结构。采用该结构的高速高效数控机床不但速度高、刚度高，如果在传动与控制上处理得当，还可以达到比常规机床更高的加工精度和加工质量，而且具有机械结构简单，零部件通用化、标准化程度高，制造成本低，易于经济化批量生产等显著优点。因此，沿此思路发展高速高效数控机床将是一条符合国情、易于取得成功的道路。 三、突破重型数控机床的设计制造技术 重型数控机床(特别是多坐标重型数控机床)是国民经济和国防生产中的重大关键设备，属于战略物资，真正先进的重型数控机床国外是不可能卖给我们的。因此，在我国下世纪数控产品的发展中必须依靠自己的力量进行解决。发展重型数控机床必须有过硬的基础，我们在数控机床国产化的进程中应不断总结经验，加强基础技术和关键技术研究，充分发挥我国产、学、研相结合的优势，各部门通力合作、共同努力，争取在短时期取得突破性进展。 四、建立起有力的售后保障机制 数控系统和数控机床做为典型的高技术产品，对用户的技术支持和服务是相当重要的，以前国产数控产品丧失信誉的原因，除可靠性问题外，另一大问题应是缺乏有力的技术支持和服务。用户花了很多钱买的数控机床或数控系统，一旦出现问题却叫天天不应，叫地地不灵，即便是厂家答应了，维修人员也不能及时到位，而且维修人员的技术水平也是参差不齐的，在这个讲究效率的时代，这样的售后服务是行不通的，长此下去谁还敢买我们的产品呢。因此，对用户的技术支持和服务应当成为我们重要的日常工作，使我们在市场上向纵深挺进的同时，有一个强大后方做保障。因此，为了取得数控产品市场竞争的全面胜利，必须建立一个以技术支持和服务为核心的强大的售后服务基础。 
智能三维虚拟试衣模特仿真系统设计* 摘要:针对服装物理仿真通常计算量庞大、在低端硬件平台或交互式环境进行高质量模拟的挑战，将人工生 命思想引入服装纹理生成，基于混合虚拟现实技术研究开发了智能三维虚拟试衣模特仿真系统。通过在三维空 间中构建与真实人体类似的三维虚拟模特作为消费者的试穿替身，同时设计实现了场景屏风功能，这样不但便 于根据着装场合自由切换服装纹理，而且可以让消费者通过这一虚拟平台更为直观、自由地观察着装效果为了 使三维试衣系统更为智能化，还建立了服装搭配合适度智能评价系统。 关键词:虚拟试衣模特;人工生命;混合虚拟现实技术 引言 近几年，虚拟服装是虚拟现实和计算机图形学领域的研究 热点之一，国外的服装电子商务发展较早，不少服装网站已能 提供产品的三维视图、购买历史记录、虚拟试衣间及配套设施 等多种服务。例如著名的试衣网站MyVirtuaMl odel就提供了 进行人体测量的网上试衣服务[1];德国弗劳恩霍夫学会的科 学家与其他科研小组共同开发出一套试衣系统[2]。 相对于国外试衣系统，国内相关研究也取得了一定的进 展。近期代表性的研究包括:文献[3]介绍了虚拟服装的发展 历史和现状，并着重了介绍当前各个研究机构的研究工作;文 献[4]通过分析服装虚拟仿真的基本步骤，给出了改进的质 点—弹簧模型和服装真实感模拟方程，并对动态系统进行了求 解;文献[5]对虚拟人动画中的三维服装仿真技术进行了研 究，包括虚拟人体建模、角色动画、布料物理模拟以及可变形体 碰撞检测与响应，总体目标是构建一个完整的三维服装仿真环 境，并且围绕系统实时性能完成高效算法的开发。纵观虚拟服装的研究现状，主要集中在四个方面: a)参数 化人体形态建模问题; b)三维服装动态展示提供角色动画持问题; c)布料物理建模的计算效率和真实感问题; d)实时交 互性问题。服装物理仿真通常计算量庞大，如何在低端硬件平 台或交互式环境(如普通PC或视频游戏)进行高质量模拟是 一个新的挑战[6]。本文将人工生命思想引入进服装纹理生 成，基于混合虚拟现实技术研究开发了智能三维虚拟试衣模特 仿真系统，通过在三维空间中构建与真实人体类似的三维虚拟 模特作为消费者的试穿替身，同时设计实现了场景屏风功能， 可让消费者通过这一虚拟平台更为直观、自由地观察着装 效果。 1 系统总体设计 1·1 系统框架结构 网络虚拟服装协同设计系统的总体框架结构如图1所示。 整个系统包括模型生成、场景设置、人工纹理、3D渲染四个部 分。其中，模型生成包括三维建模、模型参数选择、导入模型三 个部分;场景设置包括场景导入和光照选择两个部分。系统首 先进行三维人体的建模，并根据模型特征的不同保存多个副 本;然后根据用户的参数选择从中选择合适的模型导入系统 中;之后系统根据用户的选择设置好场景;最后， 3D渲染将人 体模型和试衣场景显示在屏幕上。 2 系统流程 根据系统框架，程序被分成三个模块来实现。模型导入模 块首先接收用户输入控制模块传来的选择参数，然后根据选择 参数分析并导入Maya生成相应的模型文件( x文件)，在系统 中创建相应的模型对象。场景生成模块首先接收用户输入控 制模块传来的参数，之后生成特定的场景图片。最后，系统将 模型导入模块生成的模型对象和场景生成模块生成的场景对 象一起显示出来。系统设计流程如图2所示。
世界范围内制造业的竞争变得越来越激烈，企业在尽可能短的时间内高效率、低消耗地为顾客提供个性化高质量产品的能力，已成为企业竞争能力的一个标志。模具被称为工业之父，模具质量的高低，将直接影响到产品的质量、产量、成本、新产品投产及老产品更新换代的周期、企业产品结构调整速度与市场竞争力，因此经济形势对模具的质量提出了越来越高的要求。那么如何才能更合理地提高模具质量呢？也就是说，怎么样才能让模具在高精度、低成本、高效率条件下，更长时间地、更多模次地生产出质量合格的制件呢？这已经越来越成为人们关注的焦点。模具质量并不是一个简单的话题，它包括以下几个方面： ⑴制品质量：制品尺寸的稳定性、符合性，制品表面的光洁度、制品材料的利用率等等； ⑵使用寿命：在确保制品质量的前提下，模具所能完成的工作循环次数或生产的制件数量； ⑶模具的使用维护：是否属最方便使用、脱模容易、生产辅助时间尽可能的短； ⑷维修成本、维修周期性等等。 提高模具质量的基本途径： ⑴首先制件的设计要合理，尽可能选用最好的结构方案，制件的设计者要考虑到制件的技术要求及其结构必须符合模具制造的工艺性和可行性。 ⑵模具的设计是提高模具质量的最重要的一步，需要考虑到很多因素，包括模具材料的选用，模具结构的可使用性及安全性，模具零件的可加工性及模具维修的方便性，这些在设计之初应尽量考虑得周全些。 ①模具材料的选用既要满足客户对产品质量的要求，还需考虑到材料的成本及其在设定周期内的强度，当然还要根据模具的类型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素来选材。例如：冲裁模的主要失效形式是刃口磨损，就要选择表面硬度高、耐磨性好的材料；冲压模主要承受周期性载荷，易引起表面疲劳裂纹，导致表层剥落，那就要选择表面韧性好的材料；拉深模应选择磨擦系数特别低的材料；压铸模由于受到循环热应力作用，故应选择热疲劳性强的材料；对于注塑模，当塑件为ABS、PP、PC之类材料时，模具材料可选择预硬调质钢，当塑件为高光洁度、透明的材料时，可选耐蚀不锈钢，当制品批量大时，可选择淬火回火钢。另外还需要考虑采用与制件亲和力较小的模具材料，以防粘模加剧模具零件的磨损，从而影响模具的质量。 ②模具结构设计时，尽量结构紧凑、操作方便，还要保证模具零件有足够的强度和刚度；在模具结构允许时，模具零件各表面的转角应尽可能设计成圆角过渡，以避免应力集中；对于凹模、型腔及部分凸模、型芯，可采用组合或镶拼结构来消除应力集中，细长凸模或型芯，在结构上需采取适当的保护措施；对于冷冲模，应配置防止制件或废料堵塞的装置(如：弹顶销、压缩空气等)。与此同时，还要考虑如何减少滑动配合件及频繁撞击件在长期使用中磨损所带来的对模具质量的影响。 ③在设计中必须减少在维修某一零部件时需拆装的范围，特别是易损件更换时，尽可能减少其拆装范围。 ⑶模具的制造过程也是确保模具质量的重要一环，模具制造过程中的加工方法和加工精度也会影响到模具的使用寿命。各零部件的精度直接影响到模具整体装配情况，除掉设备自身精度的影响外，则需通过改善零件的加工方法，提高钳工在模具磨配过程中的技术水平，来提高模具零件的加工精度；若模具整体装配效果达不到要求，则会在试模中让模具在不正常状态下动作的几率提高，对模具的总体质量将会有很大影响。 因此，为保证模具具有良好的原始精度—原始的模具质量，在制造过程中首先要合理选择高精度的加工方法，如电火花、线切割、数控加工等等，同时应注意模具的精度检查，包括模具零件的加工精度、装配精度及通过试模验收工作综合检查模具的精度，在检查时还需尽量选用高精度的测量仪器，对于那些成形表面曲面结构复杂的模具零件，若用普通的直尺、游标卡就无法达到精确的测量数据，这时就需选用三坐标测量仪之类的精密测量设备，来确保测量数据的准确性。 ⑷对模具主要成形零部件进行表面强化，以提高模具零件表面耐磨性，从而更好地提高模具质量。对于表面强化，要根据不同用途的模具，选用不同的强化方法。例如：冲裁模可采用电火花强化、硬质合金堆焊等，以提高模具零件表层的耐磨性和抗压强度；压铸模、塑料模等热加工模具钢零件可采用渗氮(硬氮化)处理，以提高零件的耐磨性、耐热疲劳性和耐磨蚀性；拉深模、弯曲模可采用渗硫处理，以减少摩擦系数，提高材料的耐磨性；碳氮共渗(软氮化)可应用于各类模具的表面强化处理。另外，近几年发展起来的一种称为FCVA真空镀金刚石膜技术，能在零件表层形成一层与基体结合异常牢固又十分光滑均匀密实的保护膜，这种技术特别适合于模具表面保护性处理，也是提高模具质量的一种效果显著的方法。当然，如果制件属试制产品或生产批量相当小的话，就不一定非要进行模具零件的表面强化处理。 ⑸模具的正确使用与维护，也是提高模具质量的一大因素。例如：模具的安装调试方式应恰当，在有热流道的情况下，电源接线要正确，冷却水路要满足设计要求，模具在生产中注塑机、压铸机、压力机的参数需与设计要求相符合等等。在正确使用模具时，还需对模具进行定期维护保养，模具的导柱、导套及其他有相对运动的部位应经常加注润滑油，对于锻模、塑料模、压铸模之类模具在每模成形前都应将润滑剂或起模剂喷涂于成形零件表面。对模具进行有计划的防护性维护，并通过维护过程中的数据处理，则可预防模具在生产中可能出现的问题，还可提高维修工作效率。 总之，要想提高模具的质量，首先必须每个环节都要考虑到对模具质量的影响，其次还须通过各部门的通力合作。模具的质量是模具企业自身实力的真实体现。 结束语 质量是一个古老而又常新的话题！模具的质量，无论是模具的设计者和制造者、制件的设计者，还是模具的使用者都应积极关心的问题，随着技术的不断创新、新材料的广泛采用、加工工艺的不断变革，使用与维护条件的差异等等都不同程度的影响模具的质量。“模具质量”的涉及面很广泛，相当复杂，提高模具质量的方法有多种，途径也很多，本文仅从自己的观点略作阐述，应该能使模具行业的读者们对“如何提高模具质量”有更广泛、更深刻的认识。
