现代机床机械系统方案设计的特点

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任何机床机械都是由若干零件、部件和装置组成的一个特定的系统,是由确定的质量、刚度和阻尼的物体所组成并能完成特定功能的一个系统。机床机械零件是组成机械系统的基本要素,部件、装置是组成机械系统的子系统。从系统结构的不同层次看,零件、部件、装置都可被看做是构筑机械系统的要素,它们按一定的结构形式相互联系和作用,以完成系统特定的功能。从高一个层次看,机械本身又是人机环境这个更大系统的组成部分。人们为了研究方便,在机械系统设计时,把机械本身构成的系统称为内部系统,即相互间有作用和影响。外部系统对内部系统的作用和影响,对外部系统来说是输出,而对内部系统来说则是输入;反之,内部系统对外部系统的作用和影响,对内部系统来说是输出,而对外部系统来说则是输入。

现代机床机械系统也是由若干个要素构成的统一体,虽然各要素具有各自不同的性能,但它们在结合时必须服从整体功能的要求,相互间必须协调和适应。一个系统整体功能的实现,并不是某个要素单独作用的结果。一个系统的好坏,最终体现在其整体性能上。

因此,必颓从整体着眼,即从全局出发确定各要素的性能和它们之间的联系,并不要求所有要素都具有完美的性能,对系统整体性能影响大、作用强的要素,应尽力提高其关键性能,保持其与相关要素的良好协调;对系统整体性影响较小、作用较弱的次要要素,则不必追求其完善的性能,只要其与相关要素能保持必要的统一协调即可。系统内部各要素(或子系统)之间是有机联系的,即相关的,它们之间相互作用、相互影响而形成特定的结构关系,包括各要素间的输入与输出关系、各要素问的层次联系、各要素的排列组合形式等。当某一要素的功能或性能改变时,通过系统特定的结构关系影响相关要素,进而对整个系统产生影响。组成系统的各要素虽然相同,但结构关系改变时,它们之间的作用和影响也随之改变,因而也将影响整个系统的功能,尤其是关键要素的联系方式和作用次序改变时,对系统功能将有很大影响。现代机械系统设计时,特别强调系统的观点,就是必须考虑整个系统的运行,而不是只关心各组成部分的工作状态和性能。传统的设计方法注重内部系统的设计,且以改善零部件的特性为重点,至于各零部件之间,外部环境与内部系统之间的相互作用和影响考虑较少,因此,虽然对零部件的设计考虑得很仔细,但设计的系统仍然不够理想,零部件的设计固然应该给予足够的重视,但用最好的零部件未必能组成好的系统,其技术和经济未必能实现良好的统一。

因此.现代机床机械系统设计,应在调查研究的基础上,搞清外部环境对该机床机械的作用和影响,包括市场对该机床机械的要求(功能、价格、销售量、尺寸、重量、工期、外观等)和约束条件(资金、材料、设备、技术、信息、使用环境、地基和基础、法律与政策等),这些都对内部系统有直接影响,不仅影响机械系统的方案,影响其经济性、使用寿命、技术性能等指标,甚至也可导致设计失败。因此,内部设计必须考虑外部环境的上述要求。同时,也不能忽略内部系统对外部环境的作用和影响,包括该系统运行后或该产品投入市场后,对周围环境的影响,竞争对手及潜在竞争对手的反映,市场竞争格局的变化等。

机床内部设计与外部设计相结合是现代机械系统设计的特点,它可以使设计尽量做到周密、合理,以获得总体最优化;它可以使设计少走弯路,避免不必要的返工和浪费,以尽可能少的投资获取尽可能大的效益。机床取得的技术经济效果往往随系统复杂程度的增加而越趋明显。

(文章来源:国际金属加工网)