现代工程机械行业的八大技术进步(3)

5　设计方法创新：电脑应用与模块设计

　　现代设计方法在工程机械上的应用近20年来获得了突飞猛进的发展，并开发成功了大量新机种。这些机种包括路面施工与养护机械、地下施工机械、环境保护机械、高空作业机械及土壤改良机械等。

　　现代设计方法与传统设计方法最大的不同是普及应用了电子计算机。以往一种新机型需要多次反复试制、试验和修改才能定型，一般需要几年的时间。在计算机上，新产品设计可采用三维数字化建模，利用专业CAD软件进行基础零部件优化选择与分析计算，直到生成工程图和进行三维虚拟装配及模拟试验。

　　现代设计方法包括的面很广，如相似设计、模块化设计、动态分析、优化设计及人机工程与工业造型的应用等，体现在机器形体上最明显的是模块化设计。

　　模块化设计包括了以往所说的部件化、通用化及设计过程中的软件模块化。部件化是将机器的每一个部件都设计成结构完善的独立单元，简化相邻部件之间的连接，以便于安装与调整，便于存放与运输，便于维修与保养，而且也便于社会化生产。通用化是选用相应的部件单元做不同的连接拼装可以组成不同技术性能的机器，这样可以增加部件的生产批量，从而降低整机的制造成本。设计软件的模块化大大加快了新产品的设计开发进度。

　　对一般的行走式工程机械，其发动机、液压件、传动件、回转机构及电脑控制板等都是相对独立设计或选用。机器的工作装置可以设计成典型结构，机器的传动系统、液压系统、电气系统等可以分解成不同的设计单元，例如传动系统分解成变速器、联轴器、离合器、制动器、驱动桥、行走装置等，液压系统分解成闭式传动、开式传动、多路阀系统等。对于典型工作机构及系统单元也可以按整机的技术性能做不同的组合，或者按机器规格的大小作相似设计。

　　对于固定式安装的大型工程机组，如石料破碎与筛分联合设备，各种混合料搅拌设备及盾构设备等，其机械结构复杂，迁移运输困难，涉及的知识领域广泛，模块化设计就更显必要。

6　制造过程创新：虚拟制造与并行工程

　　现代化的信息技术与全球经济一体化，为机器制造业的虚拟化制造创立了条件。在工程机械的各大跨国公司中，一个明显的趋势是制造商集中力量做好开发研究和设备组装，公司不再制造零部件，而把难题推给零部件供应商去做。产品主机制造商与零部件供应商及科研开发机构相互协作，发挥各方的主创精神，共同研制和生产适销对路的产品，大家共生共荣。现在没有那一家工程机械制造商能单独依靠自身力量完成一种主机产品的全部生产过程，而是各方分工合作，这就像一个“虚拟化”的大企业。虚拟企业是一个没有围墙、超越空间、依靠网络联系和统一指挥的临时合作经济实体。

　　虚拟化制造要以模块化设计为基础，并且是一种设计与制造过程中的并行工程。主机制造商在开发的初期做好市场论证和总体结构方案，将各个配套件分解给供应商，由其根据总体方案的要求自行设计与生产制造。在整个开发过程中，要由主机制造商进行协调，协调的内容包括技术要求、成本控制、相互衔接及生产进度等，这样可以大大加快新产品的开发进度，对市场需求做出更灵敏的响应。

　　并行工程的目标是通过新产品开发各阶段的工作同时并行，以加速开发过程。产品开发过程包括4个阶段：①设计—形成总体装配和零部件图；②造型—制作非功能性模型；③试制—制造与试验样机的功能性模型；④生产—批量试制并验证工艺装备。在并行工程中，这些工作要有机地安排成齐头并进，从而大大缩短了新产品的开发进程。

　　采用虚拟制造与并行工程的必要条件是计算机的普及应用。在计算机上利用CAD/CAE软件网络，不仅可以根据设计者的构思自动生成工程图形和实体模型，而且可以进行结构件强度分析和机构运动学分析，以及整机和零部件的参数优化和动态性能仿真试验等。设计的工程图形（零部件）通过数据库直接传输给工艺部门，就可以编制工艺路线和设计工装刀具，也可以通过CAM直接生成数控加工程序软件，很快就可在数控机床或加工中心上试制出样品。

　　普及应用虚拟制造与并行工程的企业，一种系列工程机械产品的开发周期可以缩短到了3个月以内，大大加强了其市场竞争实力。