中国 2019年3月. 根据英国经济研究机构牛津经济研究所的秋季预测，全球经济预计将在2019年增长2.7%，投资将增加3.1%，工业生产增长2.9%。机床消费量将显著增加，增长率为3.6%。2019年汉诺威金属加工世界(EMO Hannover)将在这一经济背景下，于9月16-21日盛大开幕。 　　 汉诺威金属加工世界主办方德国机床制造商协会总经理舍费尔博士于2019年3月在中国举行的汉诺威金属加工世界新闻发布会上表示，“全球经济并未实现前一年的动态增长。然而，经过多年动态增长后放缓增长为全球企业创造了再次专注于战略问题的机会，并为未来的投资做出决策。”2019年汉诺威金属加工世界是一个理想平台。即将举行的全球金属加工展览会以“智能科技驱动未来生产!”为主题，共享现代生产技术现状、网络和数字化未来生产解决方案，以及结合传统加工技术而产生的新服务等相关信息。 　　 尽管经济数据预计低于2017/2018年的结果，但仍然表现出强劲增长。这得益于亚洲的迅猛发展(GDP增长4.5%)，其次是美洲(GDP增长2.4%)和欧洲(GDP增长1.6%)。然而，在资本支出和机床消费方面，欧洲则占据领先地位，分别增长3.8%和4.7%。特别是东欧地区，消费量预计将大幅增加。匈牙利、波兰、捷克和斯洛伐克仍然是发展良好并吸引投资的成功工业区。欧洲最大的市场、汉诺威金属加工世界发源地——德国经济繁荣但增长略显迟缓。预计2019年，德国机床消费量将再次实现强劲增长，涨幅达3%。 　　亚洲和美洲地区机床消费量增长率分别为3.3%和3%，因此亚洲将成为明年第二大国际客户。其中，越南和印度尼西亚等亚洲小国的增长率较高，印度次大陆地区机床消耗量也远高于平均水平。但就亚洲最大的市场——中国而言，机床消费量与整个亚洲保持温和增长的水平，并将在未来几年内继续发挥较强的影响力。此外，尽管政府减税和颇具吸引力的折旧政策条件所引发的繁荣发展趋缓，美国2019年的机床需求量仍居高不下。 　　 在全球九大客户行业中，精密机械和光学行业、汽车行业、包括发电的电气工程/电子行业、飞机行业和其他运输行业(尤其是铁路运输和造船业)的投资额都高于平均水平。 　　舍费尔博士表示，“现在来看看汉诺威金属加工世界主办国德国的机床行业状况。”2018年生产和出口均创造新纪录。根据估计的数字，该行业已经生产了价值超过170亿欧元的机械和服务，出口率约为68%。 　　 尽管如此，长期上涨也将在此结束。2018年的订单量略微上涨1%，第四季度时已有明显放缓的迹象。一方面，全球经济发展动力减小，欧元区以外的市场陷入赤字。另一方面，2017年下半年汉诺威金属加工世界的举行推动国内需求爆发。这几个月尤其旺盛的需求对2018年的总订单目标提出了非常高的要求，随后实践证明，直至2018年底，订单数量未能有所超越，反而出现负增长，与预期一致。最后，随着贸易冲突的扩大，全球保护主义抬头??，油价上涨，各种新兴市场陷入高通胀困境，无节制扩大债务规模等等状况频发，当前全球状况令人不安，尤其是中小企业如坐针毡。 　　 尽管如此，员工人数超过历史记录，增长至75,000人;到2018年底，几乎所有员工都能充分发挥自己的才干，人才利用率达93.7%。舍费尔博士谈道，“机器产能利用率和供应商零部件供应情况显示，经济放缓减轻了公司和员工的压力，并创造了思考空间，便于设定未来必要路线。针对行业面临的主要挑战，如改变了制造流程和工作岗位的自动化和工业4.0，公司建议采用明智的投资计划，例如在2019年汉诺威金属加工世界上。” 　　 中国经济放缓 　　经过近几年的高增长率，目前中国经济有所放缓，增长率稳定在正常水平，即呈个位数增长。这并非特例。其他亚洲国家，如日本和韩国，也曾有过类似的经历。中国政府已采取措施应对该等转变。例如，减少基础设施投入，改善地方当局的债务状况。同时针对融资方案设置限制条件，监管房地产市场的投机行为等。根据德国联邦外贸与投资署(GTAI)的评估，此间种种都预示着资本投资的重要性渐渐降低，这对于发展而言具有一定的必要性。另一方面，政府通过减税来支持消费。消费一直是经济发展的可靠支柱。 　　 根据牛津经济研究所的数据，中国今年的国内生产总值预计增长6.1%，全亚洲增长4.5%。工业生产增幅较小，增长速率为4.6%。八个最重要的机床客户行业的投资预计增长3.5%。飞机工业、其他运输工具(如铁路和船舶建造)、汽车工业和机械工程等增长尤为明显，投资比例大幅增加。世界市场和国内地区范围内，现代生产技术是中国工业提高竞争力的重要因素。中国是最大的机床生产国。然而，中国机床消费量比国内产量高出四分之三。该数据是本行业落实现代化目标的重要指标。牛津经济学家预计，与前一年的机床消费量涨幅(7%)相比，2019年中国机床消费量将增长3.3%。 　　 2018年，中国机器进口价值约达80亿欧元，使得该国成为世界上最大的进口国。德国是其第二大供应商，供应量约占进口额的四分之一。2018年，德国对中国的机床出口增长了6%，约为23亿欧元。订单主要涵盖加工中心、磨床、车床以及零件和配件。 　　舍费尔博士称，“然而，中德机床业务绝不是一条单行道。”德国进口机械中约4%来自中国。中国是德国十大供应商之一，占比超过4%，销售额约为1.7亿欧元。2018年，德国从中国的进口增长了23%。 　 　因此，汉诺威金属加工世界十分重视中国的制造商和专业观众。截至今年2月中旬，160家中国公司已经完成展会注册。相较于2017年展会，今年同期增加了40%。其中，株洲钻石切削刀具股份有限公司、济南邦德数控设备有限公司、赣州澳克泰工具技术有限公司、北京精雕集团、东莞市普锐米勒机床有限公司已确认出席。 　　 舍费尔博士总结称，“总而言之，2019年汉诺威金属加工世界的经济环境必将为中国观众创造优良商机。”因此，我们建议中国机床用户也能积极参加2019年汉诺威金属加工世界，优化未来投资决策。根据中国工业进口统计数据，中国工业三大重要供应商国家和地区——日本、德国和中国台湾的近1,000家制造商于2月中旬完成汉诺威金属加工世界注册工作。舍费尔博士表示，“这意味着许多重要的商业合作伙伴都将现身展会。”2017年展会中，超过3,300名中国产品专家前往汉诺威参加活动。舍费尔博士总结道，“这是欧洲以外最大的参展团队。” 　　

双主轴车削加工中心加工功能强大，能够一次装夹下完成零件的所有加工特征，但由于其结构的复杂性，机床在进行新零件试切时容易发生干涉、碰撞等危险情况。采用虚拟仿真加工技术，基于VERICUT 软件构建机床的虚拟仿真加工系统，对工件进行仿真加工，能够方便、准确的检测NC 程序的正确性，观察加工过程，预知加工结果，进而完成NC 程序纠错，保证实际加工的可靠进行。 . 　　 0.引言 　　双主轴车削加工中心是在车削机床基础上添加了动力铣、钻、镗以及副主轴等功能而形成的先进加工机床，该机床使得需要多个加工工序的工件在车削加工中心上一次完成，不仅减少了因多次装夹而导致的加工误差，还提高了加工效率，对机械产品的高质量、高效率加工产生巨大影响，促进了制造业的快速发展。然而由于双主轴车削加工中心不仅结构复杂，且存在铣、车等不同模式，在实际应用中存在数控程序编写困难、正确性检测困难的问题，这些问题制约着车削中心的高效应用，给企业快速生产带来障碍。通过应用虚拟仿真技术，能够快速、准确的实现NC 程序的正确性检测，同时完成工件的仿真加工，直观的观察工件加工过程，预知加工中可能出现的干涉、碰撞的危险情况，降低机床使用中的风险[1]。本文以TNR-200YS 双主轴车削中心为研究对象，基于VERICUT仿真平台，构建该机床的虚拟仿真系统，介绍了在VERICUT 中建立双主轴车削加工中心虚拟仿真系统的一般方法及技术难点，并对一回转体零件进行仿真加工，证实该虚拟仿真系统的正确性及可靠性。 　　 1.双主轴车削中心虚拟仿真加工原理 　　虚拟仿真加工系统是实际机床在不消耗能源和资源情况下在计算机中的完全映射。它由机床硬件结构和控制系统两部分组成。根据机床的结构及尺寸，在VERICUT中建立虚拟机床模型，使其具有与实际机床相同的加工功能，满足虚拟情况下加工的需要。其仿真原理及构建过程如图1 所示。 　　 2.构建虚拟仿真系统　　 　　 2.1 机床参数测量 　　虚拟机床模型和实际机床模型的一致性是虚拟加工仿真结果可靠性的重要保证[2]。双主轴车削中心要在不停机状态下完成换装，对机床各部件的空间位置精确度提出了更高的要求，获取准确的机床参数便成为研究的关键之一。机床的尺寸主要通过实际测量以及查询技术手册来获取，在实际测量时，主要通过激光测量仪、卷尺、板 　　图1 双主轴车削中心虚拟仿真加工原理 　　尺等工具来对机床各运动部件进行测量。建立虚拟模型所需主要尺寸有：①、机床主轴、副主轴、工作台、刀塔等组件的外形尺寸;②、机床在初始状态下(即X0Y0Z0C0时)，各移动、旋转组件的定位尺寸及相互间的内部空间尺寸;③、机床其它部件的装配尺寸;④、机床外形轮廓尺寸。 　　 2.2 构建虚拟机床硬件结构 　　要正确建立机床的虚拟模型首先需要明确机床的运动关系即机床的运动链。TNR-200YS 具有两条运动链：基座———工件;基座———刀具，如图 2。对运动链上的各部件进行三维建模，并按照运动关系将其组合起来，即完成机床的硬件结构。由于该机床结构较复杂，在VERICUT 中对其建模存在一定的困难，因此选择在UG 中完成各部件模型的建立，然后将部件模型保存为STL 文件导入VERICUT 中。 　　图2 机床运动链 　　完成机床各个结构部件的几何模型后还需对其赋予运动关系，这样机床才具有与实际机床一致的运动特性。在VERICUT 中构建机床的运动树，选择相应的运动组件来实现运动关系的添加。将UG 中建好的.STL 文件加载到相应的组件下，并对照实际机床将各部件放在准确位置[3]。如图3 为基座—刀具模型机构图。 　　用类似的方法完成主轴、副主轴、卡爪等部件的加载，如有模型的位置与实际模型位置不符的，利用VERICUT中的“配置模型”功能调整模型位置。 　　2.3 建立刀具库 　　VERICUT 中提供了丰富的刀具设计样本，根据刀具的具体特征及参数，选择所需结构及尺寸即可生成刀柄、刀片。刀具生成后，为保证加工的顺利进行，还需设置刀具的驱动点(对刀点)、安装点等参数如图4 所示为双刃车刀的设计。 　　2.4 控制系统配置 　　根据实际机床的控制系统，在VERICUT 所提供的控制系统库中选择FANUC21i 系统。由于双主轴车削加工中心与通用机床有所不同，因此，需要针对实际机床中用到的代码进行数控系统的再开发，使得开发后的控制系统能够满足机床的加工功能。 　　TNR-200YS 双主轴车削中心在使用中能够进行主轴车削、主轴铣削、副主轴车削、副主轴铣削等多个加工模式，这些加工模式的区分是通过代码M75、M76、M175、M176 来实现的，因此要专门对这些代码进行定制。在VERICUT“文字/ 地址”窗口中，添加需要的代码名称，并进行相应功能的描述，在宏命令格式中定义代码的功能，完成特殊功能代码的定制。用类似的方法实现其它特殊功能的G、M 代码的设定。 　　 2.5 机床参数设置 　　为确保仿真加工的顺利进行，还需进行机床参数的正确设置。VERICUT 中要进行的机床参数设置主要包括：机床行程、碰撞检测、换刀点等。只有正确设置机床参数，才会在虚拟加工中当出现超程、碰撞的问题时及时报警。因此机床参数设置对虚拟系统的可靠运行尤为关键。根据实际参数完成设置后，仿真系统构建完成。 　　 3.仿真加工　　 　　 3.1 NC 程序生成 　　在三维软件UG 中建立工件的三维模型，并利用UG先进的数控加工功能，进行工件的工艺处理，生成正确的前置刀具轨迹。UG 中自带了强大的后置处理功能，能够快速的对三轴及以下的刀具轨迹文件进行处理，生成机床能直接识别的NC 程序[4]。本文主要研究机床的多轴复杂加工功能，而UG 自带的后置处理器不能满足工件的使用要求，因此需要基于UG 后处理模块进行专用后置处理器的开发，以满足NC 的正确生成。 　　 3.2 虚拟仿真加工 　　将UG 中输出的NC 程序添加到虚拟仿真系统中，添加毛坯、工件的模型到系统中，并对G 代码偏置进行设置，设置完成后进行工件的仿真加工，如图5 所示。 　　图5 虚拟仿真加工 　　 4.总结 　　文中对VERICUT 中建立双主轴车削加工中心虚拟仿真系统的一般方法进行了总结，并以TNR-200YS 双主轴车削中心为原型，对其建模中的一些关键点及难点进行概述，完成了该机床的虚拟仿真系统的建立，并对一回转体工件进行了仿真加工。结果表明：该仿真系统能够正确的实现双主轴车削加工中心的所有加工功能，正、副主轴上的加工与实际要求相符。通过仿真加工检测了加工中可能出现的干涉、碰撞等危险情况，预知加工过程，提高了实际机床应用中的安全性及效率。为双主轴车削加工中心的虚拟建模及仿真提供了参考。.

一、镗铣床数控设备系统原状 　　WOTAN rapid2 数控落地镗铣床是1993 年德国生产的，经过二十多年的使用磨损，机械精度严重丧失(如图1)。原数控系统是西门子880 系统，进入老化故障多发阶段，因西门子系统换代出现备件购买困难，必须进行机械大修和数控系统改造来恢复机床的机械精度和控制精度机床存在主要问题如下：该设备W 轴运动时爬行严重，目前该轴已经不能继续使用。机床立柱前倾，疑为W 轴气浮板损坏所致，其他轴工作正常。机床在W 轴不参与运动的情况下，可以正常加工，但工件精度因W 前倾而降低。系统采用已淘汰多年的西门子880M 系统，系统故障后，无配件可换。液压和润滑系统老化，很多油路不通，关键传动位置得不到润滑。 　　图1 数控镗铣床外观 　　 二、镗铣床数控设备系统改造方案 　　（一）电气部分的改造方案 　　 1 系统选型 　　采用西门子公司的SINUMERIK 840D 数控系统对原机床数控系统进行改造升级。SINUMERIK 840D 的软硬件配置应满足原机床的控制功能：X、Y、Z、B 五轴联动，OP010 机床操作单元，10.4 寸彩色TFT 显示器，19 寸机床控制面板，PCU50，NCU571.5，40G硬盘，零件程序内存为 3MB(如图2)。 　　图2 840D系统PLC连接图 　　 2 驱动单元 　　采用西门子611D 全数字交流驱动装置，1FK7 交流伺服电机代替原机床直流伺服电机，对伺服系统进行改造升级;主轴保留原直流主轴电机，采用西门子 6RA70 主轴直流驱动对主轴系统进行改造升级。 　　 （二）机械部分改造方案 　　机械部分的改造也是一项十分重要的改造内容;设施改造以后整个机床设备能够顺利地得以运行，加工精度能够得到进一步的保证。需要对机床的导轨、主轴、刀具、工作台等部分进行详细的方案论证和方案设计; 　　（三）润滑和液压系统改造方案 　　润滑系统的改造方案如下：首先是对原来的导轨润滑管路进行清洗、修理，采用南京贝奇尔集中式定时定量泵改造机床元润滑泵;其次是改造液压箱容积为120 升，清洗液压控制元件及各管路系统的液压控制件;再次是更换老化的管路、高压胶管及接头。 　　针对液压系统的改造方案如下： 　　1. 更换电磁阀; 　　2. 增加单独的油冷温控器; 　　3. 更换气动部分失效的管路; 　　4. 修复各轴防护罩，更换各轴刮刷器; 　　5. 清洗检修机床的液压系统、气动系统、润滑系统，更换老化的油管、油封、及损坏的电磁阀; 　　6. 检修旋转工作台传动链，更换旋转工作台轴承; 　　7. 清洗、检修机床的液压系统、润滑系统、更换老化的油管、油封、及损坏的电磁阀。检修冷却系统; 　　8. 机械部件组装、调整各运动轴之间的位置精度，达到出厂标准; 　　9. 检修气动系统，更换损坏的元器件(包括导轨气浮机构); 　　10. 清洗疏通、检修机床润滑油路，保证所有润滑点均能润滑; 　　11. 机床喷漆翻新。 　　根据机床修理改造后主要用于加工使用要求，及机床的结构特点，为了保证机床在经过修理改造后能够拥有足够的加工能力和精度保障，机床的大修在保定的修理基地进行，对机床的机械部分进行大修，将机床进行分解、检查零部件是否因镗损需要修理、和换件。 　　三、镗铣床数控设备系统改造过程中遇到的问题及解决措施　　 　　 （一）伺服电机速度不稳 　　在电气部分的改造当中，遇到主要的问题就是伺服电机控制速度不稳定。为解决伺服电机速度不稳定的问题，从伺服控制参数的调整、反馈单元的检测和数控指令的给定三个方面进行了分析研究。最终通过仔细的检修调试，排除了系统本身指令输出，找到造成伺服电机速度不稳定的原因是伺服驱动器的控制参数不合适，结合仿真的的最优波形，最终确立了伺服驱动单元控制的参数，解决了伺服电机速度不稳定问题。接下来，叙述伺服驱动单元参数调整确定的过程。 　　一个数控伺服系统的参数一般包括机床通用参数、轴相关参数和驱动参数三大部分。一个伺服控制系统性能的优劣需要这些不同功能的参数共同作用，配合默契才能达到最优的控制结果，为得到稳定的伺服电机速度控制性能，按照实际机床设备的特性和仿真的最优波形对数控系统的系统参数、轴相关参数和伺服驱动器参数进行从新调整分析，最终得到对伺服电机速度稳定控制的最佳性能，是参数调整的最终目的。参数值的调整优化是一种为使整个系统达到最佳工作状态时，实际负载、驱动单元以及伺服电机工作时的最佳配合状态。 　　 （二）工作台抖动 　　在对镗铣床机械部分的安装调试过程中，遇到最大的问题就是工作台前后和左右方向上运行的抖动。在排除了电气部分的故障后，首先，对整个工作台运动部分进行分析。一吨重的工作台靠气浮导轨减小台面与底座的摩擦，使用滚珠丝杠作为传动机构。在对工作台运动部分的检修过程中，首先解决丝杠的传动问题，对丝杠的螺距进行了精确的检测，发现传动部分没有故障，在对工作台气浮部分的检修过程中，发现在工作台运动过程中，有部分导轨与底座导轨有接触摩擦。气浮导轨运动过程中不能完全气体隔层，导致导轨运动时受到的摩擦力不均匀是导致，工作台运动过程中抖动的最终原因。 　　围绕解决导轨运动受阻力不均的问题，首先，对整个气压系统的压力进行了检测，检查了每一个关键节点的压力值和空气压缩机的运行状态，发现压力系统工作正常，最后，在对导轨上气体压力进行检测时，发现整条气浮导轨的压力值不均。所以，确定工作台运动过程中，抖动的原因是气浮导轨上压力不均，导致工作台气浮导轨向上浮起的升力不足，使工作台导轨与底座导轨不能完全脱离，运动时产生不均匀的摩擦力。为解决气浮导轨压力不均的问题，采取对每个气体管道进行疏通，检修由气源到气浮出口装置之间的系统元件;对失效件予以更换。气浮嘴部的清理，对气浮嘴部逐一分解清理与清洗，对损坏的气浮嘴进行更换，轴传动机构修理调整更换空气滤芯和疏通每个气浮导轨气眼的方法，解决了气浮压力不均，最终解决了工作台运动时抖动的问题。 　　（三）静压主轴运行不 　　在主轴运行试验中，当主轴在高速状态运转时，运行不稳定。为解决静压主轴运行不稳定的问题，首先对静压主轴的工作原理进行了分析，主轴旋转时的支撑点是靠均匀分布在主轴周围的液压系统。所以，首先对主轴周围的液压进行压力检测。压力检测表明，在低速和中速运行时，主轴周围的液压压力稳定且均匀。但是在主轴在高速旋转时，主轴周围的压力检测显示不均匀。这是导致静压主轴系统工作不稳定的原因。为解决这一问题，采取更换所有跟主轴静压系统相关的密封件，对所有参与静压系统工作的电磁阀的动作以及电磁阀进行疏通。最终，解决了静压主轴高速运行时不稳定的问题。 　　 四、镗床数控设备系统改造后的效果 　　由于零件精度的等级以及相应的加工方法，代表着一个设备的加工精度与效率，有着严格的标准和加工要求。首先得到低精度、中等精度、高精度和特别精密精度的加工方法总结如下表1 所示： 　　表1 零件精度等级及其相应的加工方法 　　通过对数控设备系统的改造，使设备不仅在加工精度方面都有了较大的提高，而且大大提高了设备的智能化水平，节约了人力成，提高了生产效率。减少了加工工件道工序次数。改造后的设备，镗铣床的故障率大大下降，停机次数大大减少，维修难度大大降低，从根上解决了设备生产能力低下的问题。新的智能系统和应用软件的应用，编程变得更加简单，加工复杂零件的功能大大提高，工序大大减少，提升了设备加工复杂工件的能力。为提升设备的生产效率做出了重要贡献。.

从“中国制造”到“中国智造”，技术创新虽是关键因素，质量提升却是基础前提，“中国智造”离不开“中国质造”。 从人们手腕上的智能手环到共享单车上的智能锁，从农田上空撒种子、喷农药的无人机到餐厅中“萌萌哒”的机器人服务员，随着大众创业、万众创新的兴起和中国经济结构转型的深入，智能概念深入人心，“中国智造”风生水起。 然而，在智能产业飞速发展的当下，中国一小部分智能产品的质量问题开始令人担忧，一些劣质产品渗透到国内外市场，给“中国智造”品牌形象带来巨大伤害。业界也开始认识到，从“中国制造”到“中国智造”，技术创新虽是关键因素，质量提升却是基础前提，“中国智造”离不开“中国质造”。 “风口”背后有隐忧 沧州的宋先生去年花了5000元购买了一台无人机，现在，这台无人机已经成了家里的摆设。“买回来半个月就坠毁了，旋翼都撞断了，只能放在家里，做个装饰品吧。”黄先生对本报记者这样“吐槽”。 部分无人机槽点满满 /图 来源网络 虽然对这台无人机的质量问题表示不满，但宋先生也表示，由于这款无人机价格比较便宜，自己购买的时候对其质量并不抱太高期待，“这个价格买到的无人机，质量有问题也是正常现象。”宋先生说。 宋先生的遭遇在国内无人机市场并非个例。近年来，无人机成为市场“风口”，大批资本和企业涌入该领域，掀起一阵无人机风暴。然而，与业界擘画出的美好蓝图形成鲜明对比的是， 现有的无人机产品却是“槽点满满”： 有的品控不严，升空不到2分钟就坠毁，有的在空中爆炸，安全问题令人堪忧。其它诸如电池续航不稳、航线不受控制等故障更是层出不穷。直到现在，公认能做出一款既容易操控，又安全稳定的无人机的厂商仍属凤毛麟角。 无人机行业的问题折射出“中国智造”的一些隐患。 过去，中国的制造业主要以低端产品为主，而随着供给侧结构性改革的深入推进，“中国智造”开始兴起，这也大大提升了中国的经济活力和产业形象。然而，处于高速发展期的“中国智造”似乎也“遗传”了过去低端制造的一些弊病，比如，大量的高科技产品仍走样式多、功能全、价格低的路线，但质量不一定靠得住。制造大国“产量”与“质量”不匹配的阴影再次笼罩在“中国智造”身上。 频现“一锤子买卖” 近几年来，海外抢购热频频搅动国人神经，日本智能马桶盖被中国游客疯抢、德国品牌空气净化器供不应求。在国人心目中，同等价位的同类产品，国产的质量通常不如进口的好。甚至一些国内生产的产品，出口转内销后，反而价格销量齐齐攀升。这些现象的背后，显现出中国用户对国产品牌的不信任。 对此，有评论认为，这是国货质量不高，缺乏工匠精神的表现，也有人将这些现象归结于“国人对中国产品质量缺乏自信”。 事实上，大多数“中国智造”的产品质量不输国外品牌，比如，海尔就是凭借智能装备和柔性制造上的技术优势和过硬品质，在新西兰等国占有主要市场地位，并获得当地民众的喜爱。 然而，升级爬坡中的“中国智造”为何频现“质量滑坡”问题？ 激烈的行业竞争生态 是原因之一。以机器人产业为例，据统计，2017年中国机器人相关企业约有5000家。巨大的竞争压力下，部分企业为增加销售额，开始过度压缩成本，竞相降价，最后导致产品质量不高，以“高端智造”为旗帜的机器人产业反而形成以低端产品为主导的竞争态势。 市场泡沫 也是导致“中国智造”出现质量短板的一大因素。随着产业升级换代的加速，人工智能、智能家居、无人机、机器人等概念热度不减，许多中小企业利用这种热度，制造劣质产品投放市场，做起“一锤子买卖”。在去年国家质检总局发布的智能坐便器质量抽查结果中，智能马桶盖合格率仅为77.8%。智能手机抽查合格率也只有73.3%，均低于平均水平。对抽查结果名单进行分析，可以发现，国内主流品牌样品绝大部分合格，而不合格产品多由中小企业生产。 国家质检总局局长支树平认为，国产产品质量水平存在短板的深层原因是中国质量技术基础上的差距。质量技术基础是国际通行的概念，包括计量、标准、认证认可、检验检测。与国际先进水平比，中国的差距还比较明显。“质量的差距很大程度上是质量技术基础的差距，中国主导制定的国际标准才刚刚接近1%，抓质量必须从质量技术基础抓起。”支树平强调。 不被质量问题“卡脖子” 近日，国家质检总局在浙江台州正式启动了全国智能马桶产品质量攻坚计划。这项计划重点瞄准中外智能马桶的质量差距，并针对关键零部件、制造、设计3个环节，成立了政产学研检联盟。质检总局希望以此为突破口，通过提升产品质量来引导境外消费的回流。 一个小小的智能马桶盖，引发国家质检主管部门如此重视，反映出“中国智造”和“中国质造”全面发力已是大势所趋。 过去，国内各大产业常被技术“卡脖子”。 由于缺乏核电技术，核电站部分设备长期依赖进口，建设成本大幅提升。在北斗导航系统研制成功之前，导航系统长期被外国主导，国家安全因此受到威胁。如今，随着“中国智造”不断升级，被技术“卡脖子”的情况越来越少，但被质量“卡脖子”的问题却日益严重。 目前，中国经济发展已经进入结构调整的关键节点，需要把提升质量作为推动供给结构、需求结构升级的重要抓手和主攻方向，以此加快发展新经济、培育壮大新动能、为中国产业全面升级提供有力支撑。 而从全球来看，制造业正面临新一轮的“智造”升级，由此产生了美国工业互联网、德国工业4.0、中国制造2025等一批国家级规划，这也意味着在“智造”升级的国家竞争中，占得智造升级的先机，关乎一国的经济地位乃至综合国力的提升。 在此背景下，“中国制造”正在向“中国智造”大步迈进。国家层面针对质量建设也实施了一系列大动作：将“实施质量强国战略”纳入国家“十三五”规划纲要，不仅为经济新常态下中国企业未来发展指明了方向，同时也为“中国智造”夯实基础；而今年的《政府工作报告》更是提出要大力弘扬工匠精神，厚植工匠文化，恪尽职业操守，崇尚精益求精，完善激励机制，培育众多“中国工匠”，打造更多享誉世界的“中国品牌”，推动中国经济发展进入质量时代。 “在国际需求明显不足、国际贸易环境恶化以及商品结构显著变化的情况下，深化外贸供给侧结构性改革，加快外贸优化升级显得尤为重要。”在全国政协委员、中国侨联副主席王亚君看来，要想快速提升中国外贸在全球价值链中的地位，就需持续优化商品结构，提高“中国智造”商品供给质量，从而形成以“中国智造”为载体的技术、品牌、质量、服务新优势。 来源： 人民日报海外版.

沈阳机床采用西门子工业软件的非线性动力学分析解决方案，帮助设计高易用和可靠性的机床设备。 　　挑战 　　• 减少机床振动和噪声，提升用户使用安全性 　　• 优化机构设计，提升机床设备易用性 　　• 为智能化机床的全新挑战提供仿真解决方案 　　• 尽早实现设计决策，缩短产品开发周期 　　成功关键 　　• 采用先进的仿真和测试手段对机床的模态特性进行研究 　　• 进行非线性动力学分析以获取部件动态应力 　　• 具备机电联合仿真的解决方案 　　结果 　　• 优化机床结构设计，提升设备易用性 　　• 在设计早期就能够对可能存在的风险进行评估并改进 　　• 缩短产品开发过程中的结构仿真时间 　　设计复杂的工业机械 　　当今激烈的竞争环境和对能源效率的普遍要求推动工业机械和重型设备制造商快速研发出高效能和低成本的创新性产品。客户希望设备厂商能够提供最优的产品性能，同时还要满足日益严格的行业规范和标准。除了环保因素，还需要考虑安全性和可靠性。这就需要评估设计的振动和噪声性能，因为强烈振动会导致结构失效，甚至会导致整个设备的损坏。 　　所有这些导致机床设计成为一项需要平衡各种冲突需求的复杂任务。对加工效率和精度的要求需要采用高速、多部件联动的设计方案，但这又会导致较大的内部载荷，从而可能对加工质量、设备耐久性和噪声问题产生负面影响。客户希望机床减重设计，以节省材料和物流成本，但对产品质量的要求却保持不变。越来越多的控制和智能电气系统的使用帮助优化了产品性能，但同时也提升了设计的复杂性。 　　中国国有大型机床设备制造厂商沈阳机床研发中心的设计工程师赵峰说：“机床技术发展非常迅速。与之前相比，客户给我们提出了更多的要求，他们一方面希望机床设备具有高加工精度、效率和易用性，同时还提出其它方面越来越严格的要求，比如考虑到机床操作工的健康问题，我们需要尽可能的降低机床噪声。由于要考虑越来越多方面的因素，这就需要我们建立一套更加标准和高效的产品开发方法和流程。” 　　采用仿真技术缩短产品开发周期 　　对机床结构设计进行分析和改进过去曾经是一个非常漫长的过程，往往需要借助若干次的工程样机反复试验和设计更改，但是越来越紧的产品研发进度和预算要求已经不容许再采用这种落后的方式。越来越多的机床设备制造商开始寻找不同的仿真技术手段以帮助在设计阶段就能够对可能存在的风险进行评估和改进，以在第一轮工程样机试验之前就能够达到一个高可靠性和优化的设计。这显著缩短了产品开发周期并降低了成本。 　　沈阳机床的技术工程师找到了西门子工业软件的LMS解决方案，能够覆盖整个产品开发周期各个阶段的业界最完整的工程解决方案。LMS通过多学科多领域的系统级仿真、三维结构性能仿真和试验技术，为从概念设计到最后工程样机验证的整个产品开发过程提供端到端的解决方案，能为客户带来比市场上其它竞争对手更加创新、高质量和经济友好的设计。它们可以帮助像沈阳机床这样的工程机械和重型设备制造厂商应对越来越高的技术挑战和随着工业4.0时代到来所伴随的更加复杂严苛的客户需求。 　　“通过缩短产品开发周期，我们的产品能够更加快速的投放市场，这使得沈阳机床能够成为行业技术标杆和创新先锋”，赵峰说，“西门子工业软件的LMS解决方案为我们提供了快速提升机床设备稳定性和可靠性的所有必要工具，这帮助我们提升了产品质量和品牌价值。另外，这些解决方案和西门子数控系统和西门子伺服电机驱动系统，为我们提供了完整的集成解决方案来制造我们的机床设备。” 　　切削机床模态分析 　　沈阳机床的工程师在第一个CNC立式机床项目中成功验证了LMS三维仿真解决方案的准确性。这种机床特别适合切削像陶瓷这样的难切削材料，因而为保证加工的稳定性和精度，减少机床振动就显得特别重要。工程师用LMS Samtech Samcef软件进行了机床结构的模态分析，并与LMS SCADAS数据采集系统和LMS Test Lab测试系统得到的测试结果进行了对比验证。 　　“LMS Samcef软件通过独特的方式将有限元与多体动力学结合起来。”赵峰说，“通过这一独特技术，我们可以进行机床的刚柔耦合仿真。软件包含非常强大的求解器，具有世界级的求解技术，特别是大变形的非线性问题的求解，同时还支持并行计算。第一次对比验证，仿真结果与试验结果的频率误差最高不超过16%，这验证了柔性体建模的准确性。” 　　“模态分析的结果已经能为设计改进提供一些方向性的指导。我们发现第一阶模态振型主轴箱和机床床体之间有较大的模态振型。”赵峰说，“这导致机床主轴和工作台之间产生相对位移，这对于机床是不好的。这警示了我们主轴箱和机床床体之间的连接刚度较低，因此我们得到结论需要加强主轴箱结构以提升连接刚度。” 　　 　　 　　 　　高级非线性动力学分析 　　经过成功的模态验证，沈阳机床的工程师们进一步进行了机床的非线性机构动力学分析。柔性部件之间通过铰链、螺纹连接、滑动副等不同的约束连接方式实现了精确建模，通过刚柔耦合分析得到机床工作过程中柔性体的动态应力。通过这种方式可以对机床导轨、滑块、滚珠丝杠、床身、箱体等各主要部件在不同载荷工况下的情况进行评估。该解决方案在设计早期就能够对潜在的设计风险进行评估，证明了其价值所在，将成为未来机床产品开发流程中的标准环节。 　　和西门子工业软件技术专家的紧密合作帮助沈阳机床的工程师快速掌握了LMS Samcef解决方案。通过项目合作和专门的培训，LMS Samcef可以非常容易被掌握。“我们还评估了具有类似非线性分析能力的其他软件。”赵峰说，“但LMS Samcef软件具有更加高效的建模和求解效率，也正因此，LMS Samcef是进行机床和机器人建模和动力学仿真的较佳选择。这在软件评估时被西门子工业软件的技术专家进行了非常清晰的证明。” 　　这种高效性帮助沈阳机床缩短了产品开发周期。“拥有这一有限元与多体动力学耦合的独特解决方案避免了我们之前仿真流程中不同仿真软件之间数据传递的繁琐过程。”赵峰说，“由于LMS Samcef解决方案，我们可以把所有的仿真缩短到2天时间完成。以前，同样的仿真需要花至少5天的时间。我们可以说LMS Samcef帮助我们缩短开发过程中的仿真时间超过50%，同时，它的仿真结果也更加精确。” 　　 　　 　　未来应用计划 　　沈阳机床的工程师希望将LMS Samcef用于未来更多的项目之中，他们甚至计划将应用提高到更高层次。他们选择LMS解决方案的另一个原因是LMS Samcef联合LMS Imagine. Lab AmesimTM可以将机械系统、电气系统和控制系统联合起来进行分析。“这将是我们的下一个挑战。”赵峰说，“我们希望提供给客户更好的用户体验，智能化制造是我们的未来，通过将LMS Samcef机械系统仿真与LMS Amesim电气系统和控制系统仿真结合起来，LMS解决方案将具备所有的能力帮助我们开发下一代的智能机床设备。” 　　客户主营业务 　　沈阳机床股份有限公司成立于1995年，是中国国有大型机床设备制造厂商。沈阳机床提供一系列不同的机床产品，包括普通车床、CNC数控机床、管螺纹车床和铣镗加工中心。这些产品被应用于各种不同行业，如汽车、航空航天和国防以及铁路运输行业等。 　　“LMS Samcef帮助我们缩短开发过程中的仿真时间超过50%，同时，仿真结果也更加精确。” 　　“通过将LMS Samcef机械系统仿真与LMS Amesim电气系统和控制系统仿真结合起来，LMS解决方案将具备所有的能力帮助我们开发下一代的智能机床设备。” 　　“LMS Samcef软件包含非常强大的求解器，具有世界级的求解技术，特别是对于大变形的非线性问题的求解，同时还支持并行计算。” 　　“得益于 LMS Samcef 解决方案，我们可以把所有的仿真缩短到 2天时间完成。以前，同样的仿真需要花至少5天的时间。” 　　赵峰 博士 设计工程师 　　设计研究院机床实验室 　　沈阳机床(集 团)有限责任公司.