隨著精密、超精密儀器加工制造精度要求的不斷提高以及機器人的快速發(fā)展,我國機械領域的主要矛盾已經(jīng)由渴望發(fā)展工業(yè)和一窮二白的工業(yè)基礎之間的矛盾轉(zhuǎn)化為加工精度需求日益增長和加工材料及相關理論發(fā)展不完善不領先的矛盾。比如我國光刻機的加工精度可以達到28nm,最近達到了14nm,7nm的生產(chǎn)線也在布置中,但是這遠遠滿足不了我們的需求。
而公差領域即尺寸工程、機構(gòu)學以及可靠性領域的發(fā)展嚴重影響著加工精度的提高以及成本的降低。
公差領域至今連二維都沒有一個完善的大一統(tǒng)理論,各種理論都是從機構(gòu)學、幾何學、圖形學、可靠性、高等數(shù)學等領域遷移而來,各自有各自的缺陷,更不要提三維層面和機構(gòu)運動公差標注的理論了?,F(xiàn)在的公差領域只是根據(jù)經(jīng)驗隨便標標尺寸公差,形位公差,表面粗糙度,根本就沒有什么準確的理論依據(jù)。
機構(gòu)學領域機構(gòu)設計理論已經(jīng)很完善,但是在誤差處理方面還略有不足,考慮到了制造誤差即機構(gòu)參數(shù)誤差、位置誤差、位姿誤差等,但是制造誤差只考慮了長度變化、軸銷間隙等,但這是遠遠不夠的,忽略了平面度,跳動,輪廓度等,這一方面與公差領域有重合。
可靠性包含了耐久性、可維修性、設計可靠性三大要素,是采用概率、統(tǒng)計等數(shù)學工具以及其他相關工具進行可靠性計算的一門學科,在誤差處理方面,它考慮了公差、碰撞、變形等因素,但是與公差領域所使用分析方法和理論不同。
海明威說過:誰都不是一座島嶼,自成一體;每個人都是那廣袤大陸的一部分。如果海浪沖刷掉一個土塊,歐洲就少了一點;如果一個海角,如果你朋友或你自己的莊園被沖掉,也是如此。所以任何人的死亡都會使我受到損失,因為我包孕在人類之中。所以別去打聽喪鐘為誰而鳴,它為你敲響。
它們各自有各自的缺點,但是它們各自也有各自不可替代的優(yōu)勢,所以只在一個領域內(nèi)閉門造車解決不了要解決的問題,我們應該嘗試新思路,共建創(chuàng)新并包新理論。
未來的公差領域、機構(gòu)學以及可靠性領域絕對會抱團取暖,機構(gòu)學主要解決運動層面的問題,公差主要解決誤差層面的問題,可靠性解決壽命方面的問題,他們兼容并蓄,相輔相成,構(gòu)件一套機構(gòu)設計——誤差控制——公差標注——壽命——成本的大一統(tǒng)流程。
比如,我們使用三維繪制軟件繪制一個機構(gòu),輸入功能需求,所需構(gòu)件類型,配合序列,便能自動生成裝配體;輸入所需成本,精度要求,便能自動生成最優(yōu)化公差標注方案;輸入工作環(huán)境,工作時長,受力大小,便能輸出壽命等等。未來的機械領域會更自動,更智能。?