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我們來(lái)到了孔氏家廟正門,抬頭望去,門上方的匾雕刻著古色古香的四個(gè)字:“孔氏先宗”。
走進(jìn)大門,向右拐,來(lái)到了庭院。地上鋪著鵝卵石,小路的兩旁有幾棵扇形的與眾不同的古樹(shù),據(jù)了解,這是棵銀杏樹(shù),被人們稱為“活化石”。
走出庭院,我們走進(jìn)大成殿,空間視覺(jué)豁然開(kāi)朗起來(lái)。大成殿的房門上方的“生民未有”四個(gè)大字跳入眼簾。我想可能是孔夫子教育后代的意思吧。大成殿外面兩旁有一棵古老的柏樹(shù),聽(tīng)導(dǎo)游講解,這棵柏樹(shù)有著一千多年的歷史,就像一位飽經(jīng)風(fēng)霜的老教師。走上臺(tái)階,有三尊塑像:正中是孔子,左右兩側(cè)是孔的兒子和孫子。門口是香爐,讓人們拜祭孔子用的。
我們又來(lái)了廂房。右面是孔子后代的雕像和介紹;左面是孔子家族的介紹和變遷。導(dǎo)游說(shuō):孔子世家是‘天下第一大世家’。金兵入侵,南宋初年,孔子第四十八代世孫孔端友把家遷到了衢州。
論文摘要:文章以《孔子家語(yǔ)》為考察中心,結(jié)合《論語(yǔ)》等其他文缺資料,深入探析了孔子的生態(tài)倫理思想。文章認(rèn)為,在《孔子家語(yǔ)》中,“自然之天”是孔子生態(tài)倫理思想的理論前提;“仁”是其生態(tài)倫理思想的核心理念;“天人和諧”則是孔子生態(tài)倫理思想的旨?xì)w。
《孔子家語(yǔ)》是一部重要的儒家著作,記錄了孔子及孔門弟子的思想言行,著錄于《漢書·藝文志》,凡二十七卷,孔子門人所撰。今本《孔子家語(yǔ)》十卷,四十四篇,魏王肅注,附有王肅序及后序。唐代以來(lái)有學(xué)者謂漢代所傳《家語(yǔ)》己經(jīng)亡佚,后更有人認(rèn)為今本《家語(yǔ)》出于王肅的偽造。自20世紀(jì)70年代以來(lái),出土文獻(xiàn)的大量問(wèn)世引發(fā)了人們對(duì)該書真?zhèn)螁?wèn)題的重新思考。《孔子家語(yǔ)》本身不僅具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值,而且與《論語(yǔ)》等其他文本相互佐證,從中可窺見(jiàn)孔子豐富的生態(tài)倫理思想。本文即以《孔子家語(yǔ)》為文本,結(jié)合《論語(yǔ)》及其他材料,對(duì)孔子的生態(tài)倫理思想作初步闡釋。
一、孔子生態(tài)倫理思想的理論前提—自然的天
“天”的概念在我國(guó)思想史上是變化的,從宗教之天、義理之天到自然之天,統(tǒng)統(tǒng)謂之“天”。在人類社會(huì)初期,由于受認(rèn)識(shí)水平的限制,人們面對(duì)大自然,只有畏懼和依從,認(rèn)為天就是上帝。但是到了商、周時(shí)期,人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到人與天之間是存在一定聯(lián)系的,天的神秘色彩才稍稍有所弱化。春秋晚期,孔子則明確地將天解釋為自然之天,這可算是孔子的最大貢獻(xiàn)之一。
孔子雖然沒(méi)有從概念上明確提出“天”的概念,但他對(duì)天卻有了自己的理解和體認(rèn):“天何言哉?四時(shí)行焉,百物生焉,天何言哉?”這段話是孔子對(duì)天最深切的理解和體認(rèn)。其重要意義在于,孔子否定了天是超自然的上帝,而明確肯定天是包括四時(shí)運(yùn)行、萬(wàn)物生長(zhǎng)在內(nèi)的自然界,人與萬(wàn)物都是自然界的產(chǎn)物。天即自然界的功能,就是運(yùn)行和生長(zhǎng)。孔子用八個(gè)字揭示了天命的功能,即“四時(shí)行焉,百物生焉”。用其功能證明其存在,這是孔子和儒家哲學(xué)的一個(gè)重要特點(diǎn)。
在《孔子家語(yǔ)》中,孔子曾多次在不同的場(chǎng)合明確提到“天道”:
夫其行已不過(guò)乎物,謂之成身,不過(guò)乎,合天道也。
貴其不已也。如日月東西相從而不已也,是天道也;不閉而能久,是天道也;無(wú)為而物成,是天道也;已成而明之,是天道也。
又見(jiàn)《孔子家語(yǔ)·郊問(wèn)》篇:
天垂象,圣人則之,郊所以明天道也。
無(wú)論孔子賦予“天道”何種含義,其本意無(wú)外乎自然之天、自然規(guī)律、事物原本最初的樣子,等等。
孔子體悟的自然之天的概念建立在對(duì)天與人的概念進(jìn)行區(qū)別的基礎(chǔ)上。其中,孔子把“人”作為萬(wàn)物之靈長(zhǎng),與“天”、“地”并稱為“三才”,也即組成宇宙的三大要素。《系辭下》云:
《易》之為書也,廣大悉備。有天道焉,有人道焉,有地道焉。
《孔子家語(yǔ)·要》篇也記述了孔子對(duì)天、地、人的論述:
明君不時(shí)不宿,不日不月,不卜不覽,而知吉與兇,順于天地之心,此謂《易》道。故《易》有天道焉,而不可以日月星辰盡稱也,故為之以陰陽(yáng);有地道焉,不可以水土金火木盡稱也,故律之以柔剛;有人道焉,不可以父子、君臣、夫婦先后盡稱也,故為之以上下;有四時(shí)之變焉,不可以萬(wàn)物盡稱也,故為之以八卦。
在這里,孔子不僅承認(rèn)了天的獨(dú)立存在,而且把“天道”、“地道”、“人道”并稱。此外,孔子在《孔子家語(yǔ)·禮運(yùn)》中也強(qiáng)調(diào):
故人者,天地之德,陰陽(yáng)之交,龍神之會(huì),五行之秀。
不僅僅承認(rèn)天地的獨(dú)立存在,而且使人的地位得到了前所未有的提升。
無(wú)論人的地位有多么高,畢竟人類只是大自然的一個(gè)組成部分,孔子早就意識(shí)到這一點(diǎn)。《孔子家語(yǔ)·郊問(wèn)》篇引孔子云:
萬(wàn)物本于天,人本乎祖。郊之祭也,大報(bào)本反始也,故以配上帝。
孔子從萬(wàn)物來(lái)源于上天就像人來(lái)源于祖先的角度,解答了魯定公關(guān)于帝王郊祭祖先,以讓他們配享上天的疑惑。在這里,人們郊祭祖先即象征人們要效法天道,顯明天象。同時(shí)這段話也隱喻出天道自有其運(yùn)行規(guī)律,人們要自覺(jué)遵守。
“孔子的思想體系可以說(shuō)是中國(guó)古代最早研究‘人道’的大學(xué)問(wèn),從研究‘人道’出發(fā)所賦予天的含義就是‘自然之天’和‘哲理之天’居主導(dǎo)方面。這個(gè)傳統(tǒng)經(jīng)孔子和歷代儒家的倡導(dǎo),已成為中華民族的文化心理素質(zhì)方面的一個(gè)重要特點(diǎn)。”在孔子那里,對(duì)于天的解釋除了“自然之天”,還有“義理之天”之義,也就是說(shuō),賦予天以倫理性,把天的特性和人的道德緊緊相連。
孔子在《論語(yǔ)·堯曰》中講到“不知命,無(wú)以為君子也”,把“知天命”看做是君子應(yīng)具備的美德。認(rèn)為“天命”是一種客觀必然性,“知天命”就是對(duì)自然規(guī)律的了解和掌握。在“知天命”的基礎(chǔ)上,孔子又提出了“畏天命”的觀點(diǎn),要求人們按自然規(guī)律辦事。比如在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面,孔子堅(jiān)決主張上下一致,勿違農(nóng)時(shí),適時(shí)而作。其他方面,諸如捕獵、農(nóng)耕、園藝等皆然。當(dāng)樊遲向他請(qǐng)教“學(xué)稼”時(shí),子日:“吾不如老農(nóng)。”請(qǐng)學(xué)為圃,子曰:“吾不如老圃。”諸如“稼”與“圃”等此類有技術(shù)含量的問(wèn)題在孔子眼里都有其客觀規(guī)律可循。至于“使民以時(shí)”、“網(wǎng)開(kāi)三面”、“里革斷署”、“釣而不綱、弋不射宿”、“啟蟄不殺”、“方長(zhǎng)不折”等也都體現(xiàn)出孔子超人的睿智和順應(yīng)自然的胸襟。
《中庸》講“君子居易以俠命,小人行險(xiǎn)以僥幸”,小人沒(méi)有了“畏天命”之心,就會(huì)肆意妄為,既會(huì)破壞人與人之間的關(guān)系,也會(huì)破壞人與自然之間的關(guān)系,于是出現(xiàn)了人倫喪盡、生態(tài)破壞等當(dāng)今世界一系列所謂的“道德危機(jī)”、“信仰危機(jī)”和“生態(tài)危機(jī)”等現(xiàn)象。在孔子看來(lái),要使人與萬(wàn)物的關(guān)系處于和諧并存的境地,只有意識(shí)到天即大自然的獨(dú)立存在,喚起人們對(duì)“天命”的敬畏之情,才不至于在“天”或“天命”面前,變得肆虐妄為,輕舉妄動(dòng)。否則,將“獲罪于天,無(wú)所禱也”。
二、孔子生態(tài)倫理思想的核心理念—“仁”
孔子十分強(qiáng)調(diào)生命的價(jià)值,他說(shuō)“生生之謂易”,“天地之大德曰生”。孔子的學(xué)說(shuō)特別是他的仁學(xué),首先就是以人為本,最關(guān)心人如何生活。他提出了德性主體的問(wèn)題,主張人要過(guò)一種德性生活。孔子認(rèn)為人的最高德性是“仁”,人的生活應(yīng)當(dāng)以仁德為依據(jù)。而仁的核心是“愛(ài)”,這是一種普遍的道德情感,它的實(shí)現(xiàn)方法是“愛(ài)人”,即“道千乘之國(guó),敬事而信,節(jié)用而愛(ài)人,使民以時(shí)”。
孔子以人為本的思想在人與其他生命并存時(shí)表現(xiàn)得尤為突出。孔子退朝,馬廄起火,孔子說(shuō):“‘傷人乎?’不問(wèn)馬。”這表現(xiàn)出孔子以人為本的思想。當(dāng)人與馬同時(shí)因意外災(zāi)害而受到傷害時(shí),他首先想到的當(dāng)然是人。但是,馬就不值得尊重和關(guān)心嗎?對(duì)此,孔子有一句非常重要的話:“驥,不稱其力,稱其德也。”千里馬有力,因而能行千里,人所共知,但孔子為什么偏偏不稱其力而稱其德呢?難道馬也有德嗎?在孔子看來(lái),馬絕不僅僅是供人使用的工具,而是人類的朋友,是應(yīng)當(dāng)受到尊重的。這種尊重與愛(ài)不是出于對(duì)我有用,而是出于其德,它本身就是值得尊重的。由此類推,天所生之物都是值得尊重和愛(ài)護(hù)的。人的德性之所以尊貴,不在于凌駕于其他生命之上,任意支配和施暴,而在于同情和愛(ài)護(hù)一切生命。但是,在某些祭祀活動(dòng)中,要用到犧牲,對(duì)此孔子卻是贊同的:
子貢欲去告朔之錢羊。子曰:“腸也!爾愛(ài)其羊,我愛(ài)其禮。”
在禮與羊之間,孔子更傾向于前者。這些事例都充分說(shuō)明孔子的仁愛(ài)思想沒(méi)有達(dá)到將人與動(dòng)物完全平等看待的高度。
在以“仁”為核心的道德體系中,孔子還把“孝”、“梯”作為“仁”的基礎(chǔ),“孝梯也者,其為仁之本欽。”即使在“為人之本”的孝中,也包含著生態(tài)道德:
曾子曰:“樹(shù)木以時(shí)伐烤,禽獸以時(shí)殺烤。”夫子曰:“斷一樹(shù),殺一獸,不以其時(shí),非孝也。孝有三,小孝用力,中孝月勞,大孝不魔。思慈愛(ài)忘勞,可謂用力類;草仁安義,可謂用勞類;博施備物,可謂不魔矣。”
孔子此處所說(shuō)的“孝”是指敬重天地、“博施備物”的大孝,顯然屬于生態(tài)倫理的范疇。
孔子的仁學(xué)思想始于親,卻非終于親,這也是儒家的仁愛(ài)觀念能夠成為最普遍的道德原則的關(guān)鍵所在。孔子主張將仁愛(ài)由親親之情逐步向外擴(kuò)展,惠及整個(gè)人類—“泛愛(ài)眾而親仁”,“子為政,焉用殺”,“為政以德,譬如北辰居其所而眾星拱之”。爾后再進(jìn)一步將對(duì)人類的道德關(guān)懷推及到自然萬(wàn)物—“知者樂(lè)水,仁者樂(lè)山”。
由此可見(jiàn),在孔子心目中,人的德行不應(yīng)僅僅停留在愛(ài)人的層面,還應(yīng)類推到自然界的一切生命,即“愛(ài)物”。雖然“愛(ài)物”的學(xué)說(shuō)首先由孟子明確提出,在孔子的學(xué)說(shuō)中已經(jīng)蘊(yùn)含著這方面的內(nèi)容。《孔子家語(yǔ)·曲禮子夏問(wèn)》一節(jié)中,絕大部分是關(guān)于喪禮的討論,其中就記載了一件關(guān)于孔子如何對(duì)待死去的看家狗的事情。
孔子之守構(gòu)死,謂子貢曰:“路馬死,則藏之以帷,構(gòu)則藏之以蓋。汝往埋之。吾聞弊偉不棄,為埋馬也;弊蓋不棄,為埋狗也。今吾貧,無(wú)蓋。于其封也,與之席,無(wú)使其首陷于土焉。”
如果這則記載尚能折射出孔子仁愛(ài)萬(wàn)物的思想,那么,《論語(yǔ)》中孔子主張“釣而不綱,弋不射宿”的記載則是最好的佐證。類似的事例在《家語(yǔ)》還有:
……丘聞之,制胎殺天,則麟麟不至其郊;蝎澤而漁,則蛟龍不處其淵;及集破卵,則鳳夙不翔其邑,何則?君子違傷其類者也。鳥(niǎo)獸之于不義,尚知進(jìn)之,況于人乎。
孔子從人自身的相愛(ài)類推到鳥(niǎo)獸,鳥(niǎo)且懂得躲避不義之事,何況人乎!
《屈節(jié)》篇中還提到一則小故事:孔子派弟子巫馬期前往單父觀察弟子亦子賤如何處理政事的時(shí)候,巫馬期看到一個(gè)夜間打魚(yú)的人,捕到魚(yú)又總是放掉。于是很好奇地打探原因,捕魚(yú)者說(shuō):“魚(yú)之大者名為.,吾大夫愛(ài)之;其小者名為繩,吾大夫欲長(zhǎng)之。是以得二者,輒舍之。”孔子認(rèn)同毖子賤為政之法,于是也就肯定了捕魚(yú)人的做法。 《家語(yǔ)》中反映孔子“愛(ài)物”的具體表現(xiàn)還有“好生”與“不殺”’
孔子曰:“舜之為君也,其政好生而惡殺,其任授賢而替不宵,德若天地而靜虛,化若四時(shí)而變物,是以四海承風(fēng),暢于異類,鳳翔麟至,鳥(niǎo)獸馴德,無(wú)他也,好生故也。”
孔子曰:“柴于親喪,則難能也;啟勢(shì)不殺,則順人道;方長(zhǎng)不折,則怒仁也。成湯恭而以怒,是以日降。”
由此可見(jiàn),在孔子的哲學(xué)中,“仁”既縱向融通于人類中的此人和彼人,也橫向貫通于不同類的人道與天道之間。“究天人之際,‘仁’既可以沿著‘天命之謂性,率性之謂道,修道之謂教’的思維路向,從‘天’之所‘命’順延下來(lái),落腳到人之教化,也可以循著‘盡其心者知其性也,知其性則知天矣’的認(rèn)識(shí)路徑,逆推至無(wú)言的天道。孔子的‘仁’學(xué),作了由天而人,又由人而天的往返,即由‘畏天命’而去‘知天命’。”孔子的“仁”既有認(rèn)識(shí)層面的形而上學(xué)的意義,也有實(shí)踐層面具體行為的落實(shí)。“仁”的理論不是空泛的說(shuō)教,而是具有切實(shí)的可操作性。而且在孔子心目中,“仁”不僅僅是一種普遍的生命意識(shí),更是一種君子和圣人的品格。
在《家語(yǔ)》中,孔子把“仁”與“智”、“賢”并舉發(fā)揮到了極致:
所謂天下之至仁者,能合天下之至親也;所謂天下之至明者,能舉天下之至賢者也……是故仁者莫大乎愛(ài)人,智者莫大乎知賢,賢政者莫大乎官能。有土之君修此三者,則四海之內(nèi)供命而已矣。
三、孔子生態(tài)倫理思想的旨?xì)w—天人和諧
孔子將“畏天命”與“君子”人格結(jié)合起來(lái),體現(xiàn)了一種天人合一的生態(tài)倫理意識(shí)。在效法自然的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)天人和諧也是孔子的人生理想之一。
如何實(shí)現(xiàn)天人和諧,在孔子看來(lái),有一個(gè)前提,那就是在“知天命”的前提下要“畏天命”。敬畏是一種深沉的宗教情感,“畏天命”體現(xiàn)了一種宗教精神。與基督教敬畏上帝,康德敬畏心中的道德律令以及天上的星空不同,孔子的敬畏直接與自然界有關(guān),說(shuō)到底,就是對(duì)自然界的敬畏之情。
首先,這種情感落實(shí)到實(shí)踐中是孔子的“時(shí)”和“順”的概念:
……果實(shí)不時(shí),不粥于市;五木不中伐,不粥于市;鳥(niǎo)獸魚(yú)鰲不中殺,不粥于市。凡執(zhí)此禁以齊眾者,不赦過(guò)也。
孔子認(rèn)為凡是不在適當(dāng)時(shí)機(jī)行事的行為都應(yīng)視作違反禁令,罪不可赦。而“道千乘之國(guó),敬事而信,節(jié)用而愛(ài)人,使民以時(shí)”,則反映出敬事、誠(chéng)信、節(jié)用、愛(ài)人都是同一個(gè)層次的道德范疇,都是針對(duì)統(tǒng)治者的道德行為規(guī)范。
夫禮之不同,不豐不殺,所以持情而合危也。山者不使居川,諸者不使居原;用水、火、金、木,飲食必時(shí);冬合男女,春碩爵位,必當(dāng)年德,皆所順也,用民必順。故無(wú)水旱昆蟲(chóng)之災(zāi),民無(wú)兇饑妖草之疾。天不愛(ài)其道,地不愛(ài)其寶,人不愛(ài)其情,是以天降甘露,地出酸泉,山出器車,河出馬圖,鳳凰麒麟皆在郊抓,龜龍?jiān)趯m沼,其余鳥(niǎo)獸及卵胎,皆可俯而窺也。則是無(wú)故,先王能循禮以達(dá)義,體信以達(dá)順。此順之實(shí)也。
在這里,“時(shí)”是“順”的前提,只有依“時(shí)”而動(dòng),才能收到“順”的效果。
其次,孔子的生態(tài)資源節(jié)用觀也是其“畏天命”的一種表現(xiàn)形式,且與儒家“愛(ài)人”、“惠民”的政治倫理思想緊密聯(lián)系在一起,是儒家主張統(tǒng)治者以德治國(guó)必須具備的道德觀念:
知民所急,修身而天下服,取地之財(cái)而節(jié)用焉,撫教萬(wàn)民而侮利之,歷日月之生朔而迎送之,明鬼神而敬事之。……春夏秋冬,育護(hù)天下。日月所照,風(fēng)雨所至,莫不從化。
孔子還把“君子惠而不費(fèi)”作為“五美”(五種美德)之首,表面上是對(duì)君子而言,實(shí)際上也是對(duì)統(tǒng)治者的道德要求。
當(dāng)然,孔子亦將節(jié)用作為仁人君子日常生活的一種美德加以倡導(dǎo)。他說(shuō):“君子食無(wú)求飽,居無(wú)求安。”孔子主張節(jié)儉,反對(duì)奢侈,哪怕別人說(shuō)自己簡(jiǎn)陋亦無(wú)妨:“奢則不遜,儉則固;與其不孫(遜)也,寧固。”即使是對(duì)儒家所看重的“禮”,孔子都提出“禮,與其奢也,寧檢”。孔子稱贊生活簡(jiǎn)陋而好學(xué)的顏回:“賢哉回也!一革食,一瓢飲,在陋巷,人不堪其憂,回也不改其樂(lè)。”孔子的這種節(jié)用觀無(wú)疑在當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力水平不發(fā)達(dá),直接可用資源有限的情況下,對(duì)減少民眾疾苦,維持日常生活,以及生態(tài)資源保護(hù)有重要的進(jìn)步意義。
孔子言“人道”必及“天道”,往往“天道”與“人道”并存,并且合二為一。在《家語(yǔ)))中,孔子就將大地之德與為人之道聯(lián)系起來(lái):
為人下者,其猶土乎。淚之深則出泉,樹(shù)其壤則百谷滋焉,草木植焉,禽獸育焉,生則出焉,死則入焉。多其功而不意,弘其志而無(wú)不容。為人下者以此也。
《孔子家語(yǔ)·問(wèn)玉))篇中,孔子在講述了六經(jīng)的教化功能之后,提到了天地之教:
天有四時(shí)者,春夏秋冬,風(fēng)雨霜露,無(wú)非教也。地載神氣,吐納雷霆,流形庶物,無(wú)非教也。清明在躬,氣志如神,有物將至,其兆必先。是故,天地之教與圣人相參。
指出,自然界的各種現(xiàn)象,皆是天地教化的結(jié)果,天地教化與圣人教化相輔相成。
我們說(shuō)天人和諧是孔子最大的人生理想之一,其實(shí)日常生活中,孔子也在不斷努力并且踐履著他的理想。“知者樂(lè)水,仁者樂(lè)山。知者動(dòng),仁者靜。知者樂(lè),仁者壽。”這是孔子“樂(lè)山樂(lè)水”的生態(tài)倫理情懷的最好寫照,自覺(jué)地與大自然融為一體,體味大自然化生萬(wàn)物的無(wú)限魅力。而《家語(yǔ)》中,對(duì)這種個(gè)人與自然融為一體的描述則更全面:
孔子觀于東流之水。子貢問(wèn)曰:“君子所見(jiàn)大水,必觀焉,何也?”孔子對(duì)曰:“以其不息,且遍與諸生而不為也。夫水似乎德;其流也,則卑下,據(jù)邑必尋其理,似義;浩浩乎無(wú)屈盡之期,此似道;流行赴百切之溪而不懼,此似勇;至量必平之,此似法;盛而不求概,此似正;綽約微達(dá),此似察;發(fā)源必東,此似志;以出以入,萬(wàn)物就以化潔,此似善化也。水之德有若此,是故君子見(jiàn)必觀焉。”
在此,孔子觀“東流之水”,深刻揭示樂(lè)水之德。他認(rèn)為水生生不息,具有恩惠蒼生的仁愛(ài)、遵循規(guī)則的道義、勇敢堅(jiān)韌的意志等德行,因而探討水積極有為的特性自然會(huì)激起“仁者”感懷生命的情懷。
孔子非常欽羨大自然的造化給人們所帶來(lái)的物質(zhì)和精神上的享受,視“樂(lè)山樂(lè)水”的大自然為一種優(yōu)美的人生境界:“莫春者,春服既成,冠者五六人,童子六七人,浴乎沂,風(fēng)乎舞零,詠而歸。”與自己志同道合的人一起沐浴著和煦的春風(fēng),翩然而動(dòng),載歌載舞,這是孔子所向往的一幅美妙的春游圖。也反映出孔子對(duì)山川草木有著農(nóng)業(yè)民族特有的天然親近和喜愛(ài)之情。這種物我合一、天地人合一的境界也是孔子生態(tài)倫理思想的旨?xì)w。
張夕和,男,高級(jí)會(huì)計(jì)師。1990年7月開(kāi)始進(jìn)入中鐵十六局集團(tuán)財(cái)務(wù)部門工作,歷任集團(tuán)財(cái)務(wù)處機(jī)關(guān)財(cái)務(wù)科科長(zhǎng)、集團(tuán)財(cái)務(wù)部部長(zhǎng),曾任中鐵十六局寶中線指揮部主管會(huì)計(jì)、計(jì)財(cái)處副處長(zhǎng),中鐵十六局北京地鐵復(fù)八線指揮部財(cái)務(wù)主管、計(jì)財(cái)部部長(zhǎng)。2005年12月起任中鐵十六局集團(tuán)公司財(cái)務(wù)部部長(zhǎng)。
傳統(tǒng)財(cái)務(wù)管理理論在投資決策及資金管理等方面推崇資金的時(shí)間價(jià)值,要研究投資決策,就要研究并確認(rèn)資金的時(shí)間價(jià)值。筆者長(zhǎng)期從事施工企業(yè)財(cái)務(wù)管理工作,在實(shí)踐中深刻認(rèn)識(shí)到,資金除具有時(shí)間價(jià)值屬性外還具有空間價(jià)值,作為經(jīng)營(yíng)領(lǐng)域分散的大型集團(tuán)公司尤其如此。這就使得研究資金的時(shí)空二維價(jià)值對(duì)施工企業(yè)等跨區(qū)域經(jīng)營(yíng)企業(yè)具有不可低估的意義。
一、傳統(tǒng)的資金時(shí)間價(jià)值理論和資金空間價(jià)值的存在及意義
資金的時(shí)間價(jià)值,是指資金經(jīng)歷一定時(shí)間的投資和再投資(投入生產(chǎn)、購(gòu)買有價(jià)證券、存入銀行、借出款項(xiàng)等)所增加的價(jià)值,即資金隨著時(shí)間的延續(xù)而增值,資金時(shí)間價(jià)值是由資金的使用價(jià)值所決定的,是在資金的運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的。
根據(jù)資金時(shí)間價(jià)值的定性分析可知,企業(yè)首先運(yùn)用一定量的資金購(gòu)買所需要的資源,然后生產(chǎn)出新的產(chǎn)品,產(chǎn)品出售時(shí)得到的資金量大于最初投入的資金量,每完成一次循環(huán),貨幣就增加一定數(shù)額,周轉(zhuǎn)次數(shù)越多,增值額也越大。隨著時(shí)間的延續(xù),資金總量在循環(huán)中按幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng),使得貨幣具有時(shí)間價(jià)值。隨著社會(huì)的進(jìn)步,資金的所有權(quán)和使用權(quán)常常分離,體現(xiàn)為兩方面:一是資金的所有者因讓渡資金的使用權(quán)而獲得的報(bào)酬;二是資金的使用者因獲得資金的使用權(quán)而支付給資金所有者的成本。
根據(jù)資金時(shí)間價(jià)值的定量分析來(lái)看,資金的時(shí)間價(jià)值是在沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)和沒(méi)有通貨膨脹條件下的社會(huì)平均資金利潤(rùn)率。日常經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中它的度量有絕對(duì)指標(biāo)和相對(duì)指標(biāo),絕對(duì)指標(biāo)一是利息,指資金投入銀行所產(chǎn)生的增值,二是投資收益,指資金在社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所產(chǎn)生的增值;相對(duì)指標(biāo)一是利息率,指單位時(shí)間內(nèi)利息與本金之比,二是投資收益率,指單位時(shí)間內(nèi)投資收益額與原始投資額之比。
對(duì)于資金的時(shí)間價(jià)值,有意義的研究更多的是在投資決策領(lǐng)域,投資者期望通過(guò)各種投資獲得超額收益,即超出社會(huì)平均資金利潤(rùn)率或資金成本的額外收益。因保留大額資金而失去的投資收益或者把資金投資于一個(gè)項(xiàng)目而喪失對(duì)其它項(xiàng)目投資獲取的收益作為一種機(jī)會(huì)成本,這種機(jī)會(huì)成本在投資決策時(shí)也應(yīng)該納入資金空間價(jià)值的研究范疇。如何使機(jī)會(huì)成本最低,還必須研究籌資政策和資金持有政策,力求保持企業(yè)合理的資本結(jié)構(gòu)和最佳資金持有量,以使資金使用和持有成本最低,獲取最大的資金價(jià)值。
投資決策中資金時(shí)空二維價(jià)值的計(jì)算模型一是資金價(jià)格對(duì)時(shí)間的積累,即資金的時(shí)間價(jià)值;二是把資金的運(yùn)動(dòng)、投向及所處的空間因素環(huán)境考慮在內(nèi),體現(xiàn)資金的空間價(jià)值。對(duì)于類似于施工企業(yè)等區(qū)域跨度大的企業(yè)來(lái)說(shuō),研究資金的時(shí)空二維價(jià)值對(duì)于提高資金的管理水平具有重要意義。
二、資金空間價(jià)值理論
資金空間價(jià)值,是指資金存在和投資于不同的空間及領(lǐng)域,由于受不同空間客觀環(huán)境條件的影響而引起的綜合獲利能力的差異和存在狀況對(duì)總體效益的影響。資金空間價(jià)值在一定意義上是資金時(shí)間價(jià)值的擴(kuò)展和延伸,表現(xiàn)為資金由于地域上的分布和投向的不同,所引起的價(jià)值差別。單純一定量資金的時(shí)間價(jià)值,按社會(huì)平均資金利潤(rùn)率計(jì)算,各區(qū)域差別甚微,但假如等量閑置資金投資于良好的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下,項(xiàng)目的投資回收期縮短、凈現(xiàn)值增大和現(xiàn)值指數(shù)提高,直接效果是資金流順暢。
影響資金空間價(jià)值的因素很多:一是利潤(rùn)率,不同空間利潤(rùn)率與社會(huì)平均利潤(rùn)率的差異決定著一定空間投資的獲利水平,它是計(jì)算資金空間價(jià)值的基礎(chǔ);二是利息率,在社會(huì)平均利潤(rùn)率一定的條件下,利息率與企業(yè)投資收益率成反比;三是資源條件,它是直接影響投資者在該空間的投資成本和效益水平的因素;四是市場(chǎng)狀況,影響到投資的回收期與效益的提高;五是投資、稅收等政策。
研究資金的空間價(jià)值,在承認(rèn)和確認(rèn)其意義的前提下,關(guān)鍵是如何量化、確認(rèn)和計(jì)量資金空間價(jià)值(籌投資方向及存在),對(duì)于企業(yè)的資金管理和項(xiàng)目籌投資決策具有非常重要的意義。
三、資金空間價(jià)值計(jì)量模型的建立
資金空間價(jià)值計(jì)量模型的建立要綜合資金集中和投放兩種模式。在集中策略中,度量資金的空間價(jià)值,估計(jì)資金投放異地所要喪失總部集中投放的預(yù)期收益,是一種機(jī)會(huì)成本。根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合測(cè)算,如能集中集團(tuán)總部進(jìn)行投資,資金的空間價(jià)值又表現(xiàn)為資金時(shí)間價(jià)值,是一種可實(shí)現(xiàn)價(jià)值。相反作為集團(tuán)總部來(lái)講,同一筆資金如何實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化,要根據(jù)不同空間產(chǎn)生的不同收益進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià),以尋求最有力的投資空間。事實(shí)上,我們可以把資金集中空間價(jià)值的研判轉(zhuǎn)換為單一的資金投放決策對(duì)資金空間價(jià)值的研究,把分散待集中的資金看做是集團(tuán)資金投放的分布,結(jié)合資金空間價(jià)值的影響因素,分別測(cè)定資金的空間價(jià)值。
假設(shè),集中甲地資金Q投資于乙地,甲地項(xiàng)目預(yù)期收益率(或銀行存款利率)為i1 ,投資于乙地預(yù)期收益率為 i2 。資金投資使用時(shí)間為n年,則資金的空間價(jià)值V的計(jì)量模型為:
V=Q×i2-Q×i1=Q(i2 -i1)
如考慮項(xiàng)目資金流量時(shí)間價(jià)值,上述計(jì)量模型可表示為:
V=∑(Qn/(1+i)n) (Qn為第n年兩種投資的現(xiàn)金凈流量差額,i為貼現(xiàn)率)
以上兩個(gè)公式說(shuō)明投資的空間價(jià)值效益,是絕對(duì)數(shù)指標(biāo),空間價(jià)值是投向差異引起的收益率差異造成的。
此外也可用相對(duì)數(shù)指標(biāo)來(lái)表示資金的空間價(jià)值,是預(yù)期投資收益的差異率,是相比方案預(yù)期收益與原始投資之比,可以表示為:
V/QX (其中V表示兩種投資方案依據(jù)上述公式計(jì)算出的空間價(jià)值,QX表示兩地的原始投資額)或以上述第2式用內(nèi)插法求i來(lái)表示。
預(yù)期投資收益的差異率說(shuō)明的是資金投資空間價(jià)值的效率,也可用于計(jì)算預(yù)測(cè)在兩地投資取得相等的空間價(jià)值,所需要不同的原始資金投入量。
由以上模型假設(shè)可知,資金的空間價(jià)值計(jì)量的是一種預(yù)期投資收益的差異,估計(jì)的資金投資的機(jī)會(huì)成本,預(yù)期收益率可根據(jù)影響資金投資環(huán)境的因素采取調(diào)查判斷法或加權(quán)評(píng)分法綜合分析,確定環(huán)境因素影響預(yù)期收益率及權(quán)數(shù),結(jié)合投資本身收益率,用加權(quán)平均法計(jì)算。
四、以資金集中管理模式發(fā)揮資金時(shí)空價(jià)值
由于集團(tuán)式跨區(qū)域經(jīng)營(yíng)企業(yè),如施工企業(yè)項(xiàng)目遍布全國(guó)各地,各生產(chǎn)階段占用資金的數(shù)量不同,時(shí)間有差異,企業(yè)在經(jīng)營(yíng)過(guò)程中某個(gè)時(shí)期資金會(huì)特別緊張。而在另一個(gè)時(shí)期,又會(huì)有部分資金處于閑置的狀態(tài),流動(dòng)資金分布很散,資金的浮游量很大,集團(tuán)合并報(bào)表顯示貨幣資金幾個(gè)億,但集團(tuán)本級(jí)貨幣資金存量很低,內(nèi)部資金盈缺失衡無(wú)法互補(bǔ),資金整體運(yùn)作捉襟見(jiàn)肘,凡此種種現(xiàn)象都是集團(tuán)集中資金運(yùn)作不暢導(dǎo)致的必然結(jié)果。著名科斯定理認(rèn)為“將資金交易從市場(chǎng)轉(zhuǎn)移到企業(yè)內(nèi)部,利用行政權(quán)威加以實(shí)施,可降低交易費(fèi)用。”因此做好資金內(nèi)部集中比市場(chǎng)借貸更利于提高資金的空間價(jià)值。
實(shí)現(xiàn)資金的集中管理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,集中的目的是為了實(shí)現(xiàn)資金的增值,增值的過(guò)程同時(shí)又是進(jìn)行投資的過(guò)程。首先,必須建立權(quán)威有交叉的組織機(jī)構(gòu),組建集團(tuán)資金結(jié)算中心或財(cái)務(wù)公司,在集團(tuán)范圍內(nèi)實(shí)行分散資金的集中管理,以提高集團(tuán)資金使用的整體效益;其次,依靠IT技術(shù)建立跨地區(qū)的企業(yè)集團(tuán)成員網(wǎng)上銀行系統(tǒng),建立內(nèi)部資金劃轉(zhuǎn)無(wú)障礙通道;第三,合理確定資金調(diào)劑價(jià)格,實(shí)行資金的內(nèi)部有償使用,資金價(jià)格根據(jù)企業(yè)資金狀況及銀行存貸款利率實(shí)行浮動(dòng)制;第四,依據(jù)資金的時(shí)空價(jià)值的測(cè)定,確定資金的投入方向和規(guī)模,使資金在空間分布和領(lǐng)域分布上布局合理,收縮有度,效益最優(yōu)。
五、挖掘資金的空間價(jià)值對(duì)企業(yè)管理的重要意義
據(jù)資料統(tǒng)計(jì),如果全國(guó)所有的國(guó)有企業(yè)的流動(dòng)資金周轉(zhuǎn)縮短一天,就可以節(jié)約資金10多億元,如果減少2%~3%的閑置資金占用,全年可節(jié)約資金上百億元。可見(jiàn),樹(shù)立資金的時(shí)空二維價(jià)值觀念,對(duì)加速資金的周轉(zhuǎn),發(fā)揮資金的整體效應(yīng)效果從而獲取直接效益具有及其重要的意義。 如何使集團(tuán)資金更好地為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)服務(wù),發(fā)揮資金空間價(jià)值,實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益最大化,是大型企業(yè)集團(tuán)當(dāng)前必須認(rèn)真對(duì)待和亟需著力解決的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞 加熱爐;PLC;MCGS;演示系統(tǒng)
中圖分類號(hào):TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1671-489X(2013)27-0033-03
1 引言
目前我校電氣工程學(xué)院自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室普遍存在控制對(duì)象單一,而開(kāi)出的綜合性實(shí)驗(yàn)由于缺少實(shí)際具體被控對(duì)象而大都處于模擬調(diào)試階段,無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制器與實(shí)際被控單元的在線調(diào)試,同學(xué)們很難將實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)系在一起,無(wú)法真正做到實(shí)際技能培養(yǎng)和訓(xùn)練的目的。
為了更好地幫助自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有更清晰的認(rèn)識(shí),利用學(xué)習(xí)過(guò)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的有關(guān)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題[1],本次設(shè)計(jì)以八鋼棒材廠加熱爐為背景,開(kāi)發(fā)完成了與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合的步進(jìn)式加熱爐實(shí)驗(yàn)演示系統(tǒng)。學(xué)生不僅可以更好地了解封閉加熱爐內(nèi)部結(jié)構(gòu),還可以演示加熱爐內(nèi)部工作情況。這對(duì)于學(xué)生建立對(duì)加熱爐及復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的認(rèn)識(shí),自主實(shí)現(xiàn)模擬工業(yè)過(guò)程中檢測(cè)和控制技術(shù),綜合掌握所學(xué)知識(shí),提高學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力具有很好的幫助。
2 模型總體設(shè)計(jì)
加熱控制是棒材加工過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。根據(jù)控制工藝,只有對(duì)加熱爐的燃燒溫度以及進(jìn)出鋼順序進(jìn)行控制,才能保證棒材產(chǎn)品的質(zhì)量。
2.1 工藝流程
加熱爐由進(jìn)鋼、出鋼和爐體三部分組成。加熱爐的進(jìn)、出鋼部分分別在爐體兩側(cè)進(jìn)出。首先將準(zhǔn)備加工的鋼坯送到上料臺(tái)架上,按照爐體大小,通過(guò)鋼坯切割,由拉鋼機(jī)逐根拉至分鋼機(jī),并傳遞到爐前的裝料輥道上。按照控制爐內(nèi)懸臂輥道速度的方法使鋼坯在爐內(nèi)輥道上準(zhǔn)確定位,然后由對(duì)齊推鋼機(jī)將定位好的鋼坯推到加熱爐固定梁中開(kāi)始加熱。
加熱爐內(nèi)部由預(yù)熱段、加熱段、均熱段三段式連續(xù)順序加熱組成。在預(yù)熱段先利用煙氣對(duì)剛送入爐體的鋼坯進(jìn)行緩慢加熱,減小鋼坯的熱應(yīng)力,一般溫度控制在350 ℃;而加熱段控制在800 ℃左右,通過(guò)快速加熱來(lái)降低鋼坯在高溫區(qū)的停留時(shí)間以降低氧化和脫碳程度,提高鋼坯品質(zhì);最后均熱段為了消除由于快速加熱而產(chǎn)生的“黑印”問(wèn)題,一般溫度控制在1050 ℃,此時(shí)鋼坯表面溫度不再升高。一般加熱段和均熱段燒嘴頂部采用平焰形式。鋼坯在爐體內(nèi)由預(yù)熱段到達(dá)均熱段的過(guò)程都是由步進(jìn)梁通過(guò)上升,前進(jìn)和下降及后退不斷往復(fù)一步步地把加工好的鋼坯送到爐子的出鋼段,最后由出鋼部分的爐內(nèi)懸臂輥道將鋼坯送出爐外,完成鋼坯加熱過(guò)程。如果當(dāng)爐子在檢修或者發(fā)生事故時(shí),可通過(guò)控制步進(jìn)梁反向逆循環(huán)運(yùn)動(dòng),將鋼坯由出鋼部分送回到進(jìn)鋼部分[2-3]。
2.2 模型裝置制作
按照工藝流程,所設(shè)計(jì)和制作的模型比實(shí)際加熱爐系統(tǒng)簡(jiǎn)化和美觀。模型是開(kāi)放式的,學(xué)生可以很清楚地看到爐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。模型由進(jìn)鋼機(jī)、步進(jìn)梁、出鋼機(jī)、推鋼機(jī)、溫度傳感器、霍爾開(kāi)關(guān)等部分組成。為保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行,在裝置中還安裝了到位開(kāi)關(guān)、報(bào)警燈裝置[4]。其模型如圖1所示。
3 模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
爐溫和步進(jìn)梁控制是加熱爐的控制核心問(wèn)題。為了保證鋼坯在加熱爐內(nèi)的順利傳遞,滿足對(duì)軋鋼機(jī)的供應(yīng)量,本次采用西門子PLC完成對(duì)下位加熱爐模擬裝置的控制,并通過(guò)MCGS實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的上位監(jiān)測(cè)[5]。
3.1 下位控制系統(tǒng)
根據(jù)模擬裝置控制點(diǎn)的要求,本次控制系統(tǒng)選用西門子PLC中CPU224控制器和EM235模擬量模塊。由于CPU224控制器本身具有14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)[7],滿足輸入/輸出控制點(diǎn)個(gè)數(shù)要求,可根據(jù)檢測(cè)到的行程開(kāi)關(guān)及霍爾開(kāi)關(guān)等信號(hào)來(lái)判斷控制各部件的運(yùn)行狀態(tài)。由于加熱爐各部件動(dòng)作是根據(jù)溫度操作,系統(tǒng)還擴(kuò)展了EM 235模塊,完成對(duì)爐內(nèi)不同區(qū)域段溫度的模擬采集。最后利用PPI協(xié)議實(shí)現(xiàn)與上位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通訊,實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱爐工作狀態(tài)的在線觀測(cè)。其控制總體流程如圖2所示。
3.2 上位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
由于加熱爐周邊溫度很高,往往無(wú)法直接觀測(cè)其內(nèi)部狀態(tài),因此為了更貼合實(shí)際,還利用MCGS軟件制作完成了上位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由進(jìn)入界面、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主界面、步進(jìn)梁運(yùn)功軌跡、實(shí)時(shí)和歷史曲線、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)等界面組成。監(jiān)測(cè)主界面由氧氣和煤氣管道、進(jìn)鋼機(jī)、步進(jìn)梁和出鋼機(jī)、推鋼機(jī)、報(bào)警等控件組成。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境后,可以在線監(jiān)測(cè)到各部件的情況及溫度數(shù)據(jù)和曲線[8]。主界面如圖3所示。
4 演示系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試
在完成上位系統(tǒng)設(shè)計(jì)后,就可將下位PLC控制系統(tǒng)與上位系統(tǒng)進(jìn)行通訊聯(lián)調(diào)。最重要的就是利用西門子PPI通訊協(xié)議,將上位系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的各個(gè)變量與下位PLC所對(duì)應(yīng)的程序變量相互連接定義,并設(shè)置串口通訊參數(shù)。最后通過(guò)不斷運(yùn)行調(diào)試,達(dá)到畫面能夠監(jiān)測(cè)和跟蹤上加熱爐各部件的運(yùn)行情況,其系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)畫面如圖4所示。
5 結(jié)論
本次制作的步進(jìn)式加熱爐演示裝置以棒材廠加熱爐為實(shí)際對(duì)象,采用在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中常用到的PLC、傳感器及繼電器等工業(yè)級(jí)元件,設(shè)計(jì)制作了演示模型。并根據(jù)工藝流程,編寫演示控制程序,實(shí)現(xiàn)上位在線監(jiān)測(cè)和下位控制。該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)控制,還可根據(jù)要求完成手動(dòng)操作控制。而且該裝置來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng),控制過(guò)程直觀,為學(xué)生進(jìn)一步了解實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的控制要求和思路提供了便利。同時(shí),該裝置還可作為過(guò)程控制、單片機(jī)控制及計(jì)算機(jī)控制的被控對(duì)象,為相關(guān)課程的學(xué)習(xí)提供更實(shí)際的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
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大型商用CAD/CAM集成系統(tǒng)如UG、Proe、Mas-tercam、CATIA、Powermill及Cima-tronE等在產(chǎn)品數(shù)控加工中的應(yīng)用已非常普遍。Mastercam是一套應(yīng)用廣泛的CAD/CAM/CAE軟件包,它采用圖形交互式自動(dòng)編程方法實(shí)現(xiàn)NC程序的編制。Mastercam是由美國(guó)CNCSoftware公司開(kāi)發(fā)的基于微機(jī)的CAD/CAM軟件,V5.0以上版本運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)。由于其價(jià)格較低且功能齊全,因此有很高的市場(chǎng)占有率。軟件的CAD功能可以構(gòu)建2D或3D圖形,特別適用于具有復(fù)雜外形及各種空間曲面的模具類零件的建模和造型設(shè)計(jì)。在CAM方面,軟件具有以下特點(diǎn):提供可靠與精確的刀具路徑,可以直接在曲面及實(shí)體上加工;提供多種加工方式;提供完整的刀具庫(kù)、材料庫(kù)及加工參數(shù)資料庫(kù)。Mastercam軟件有車削、銑削、鉆削、線切割等多種加工模塊,允許用戶通過(guò)觀察刀具運(yùn)動(dòng)來(lái)圖形化地編輯和修改刀具路徑。另外,軟件提供多種圖形文件接口,包括DXF、IGES、STL、STA、ASCII等。Mastercam的工作過(guò)程一般分為CAD和CAM兩部分。CAD的功能是通過(guò)繪圖、轉(zhuǎn)入文檔等生成零件的幾何模型;CAM的功能是根據(jù)使用者設(shè)定的刀具尺寸、加工面的表面粗糙度及加工次數(shù)等特定參數(shù)產(chǎn)生路徑,并將路徑資料及刀具儲(chǔ)存在NCI檔中,通過(guò)后處理程序轉(zhuǎn)換為NC加工程序,該程序中包含加工中的進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速和冷卻控制等指令,可控制刀具切削工件。
2十字架凸模零件自動(dòng)編程數(shù)控加工
(1)確定加工工藝,零件形狀較為規(guī)則,應(yīng)用Mastercam軟件的二維加工功能即可完成零件的數(shù)控切削。加工思路為:對(duì)整個(gè)零件首先進(jìn)行粗加工,粗加工結(jié)束之后再統(tǒng)一進(jìn)行零件精加工。粗加工時(shí)應(yīng)先銑削正八邊形,然后銑削深度為7mm的十字架,最后銑削深度為3.5mm的十字架,精加工類似。具體的走刀方式則有多種方案可供選取,如十字架的加工既可選取整個(gè)外形圖素進(jìn)行外形銑削,也可先加工第一象限的輪廓,然后應(yīng)用刀具路徑鏡像完成其余部位的加工。
(2)粗加工刀具路徑
零件毛坯尺寸為43×43×16mm,六面已經(jīng)經(jīng)過(guò)磨床精加工,編程原點(diǎn)設(shè)置在零件上表面的中心。首先加工八邊形,選擇“刀具路徑”—“外形銑削”,軟件彈出交互式對(duì)話框,根據(jù)加工工藝進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。加工刀具選用直徑為12的高速鋼端銑刀,XY平面切削加工速度為200mm/min,Z高度方向下刀速度為100mm/min,抬刀速度為400mm/min。程序號(hào)碼設(shè)為1號(hào),起始行號(hào)和增量行號(hào)均設(shè)置為10,主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min,設(shè)置進(jìn)刀和退刀向量,加工參考高度(安全高度)為50,高度方向從10mm處開(kāi)始進(jìn)給下刀,XY方向加工余量留為0.2,Z方向不留加工余量且每次最大切削深度設(shè)置為5,為了節(jié)省加工時(shí)間,勾選不提刀選項(xiàng)。補(bǔ)正方式有兩種:電腦補(bǔ)正和控制器補(bǔ)正,這里采用電腦補(bǔ)正的形式,補(bǔ)正方向?yàn)樽笱a(bǔ)償G41。需要注意,在機(jī)床加工中,一般采用順銑,這是因?yàn)閺牡毒邏勖⒓庸ぞ取⒈砻娲植诙榷皂樸娦Ч^好,因而G41使用較多。電腦補(bǔ)正,是由電腦系統(tǒng)計(jì)算一個(gè)刀具半徑補(bǔ)償值,直接產(chǎn)生補(bǔ)正后的刀具路徑。控制器補(bǔ)正,是指在CNC控制器上直接做刀具補(bǔ)償,即利用NC程序中的G40、G41或G42等補(bǔ)償代碼指令來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。電腦補(bǔ)正不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,而控制器補(bǔ)正可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,應(yīng)用時(shí)優(yōu)先選用電腦補(bǔ)正。此外,如果設(shè)置“程式過(guò)濾”選項(xiàng),在后處理時(shí)將大大減少程序量。應(yīng)用上述工藝參數(shù)設(shè)置,八邊形加工刀具路徑如圖2所示。應(yīng)用同一把刀用類似的方法,深度為7mm的十字架刀具路徑如圖3所示。考慮到十字架輪廓具有對(duì)稱特征,因此,這部分輪廓還有鏡像加工的方法。首先選取如圖4所示AB輪廓線應(yīng)用同一把刀(直徑為12)進(jìn)行開(kāi)放式輪廓挖槽加工,Z方向最大切削深度設(shè)置為3mm,切削方式選為依外形環(huán)切。AB輪廓線挖槽粗加工刀具路徑如,整個(gè)十字架加工路徑。深度為3.5mm的十字架輪廓粗加工方法與上述類似,但刀具應(yīng)該選直徑為8mm,不詳述。
(3)精加工刀具路徑
零件精加工與粗加工類似,但存在一些區(qū)別:首先是所有精加工應(yīng)盡量選用同一把刀完成,以取得較好的加工精度及減少刀具數(shù)量壓縮程序。如十字架零件精加工采用直徑為8mm的高速鋼端銑刀進(jìn)行統(tǒng)一精加工。其次是所有輪廓均應(yīng)一次加工到切削深度,不應(yīng)該分層加工,以保證沒(méi)有接刀痕提高表面質(zhì)量。最后是精加工和粗加工的切削參數(shù)不同,按照上述原則,零件的精加工刀具路徑。
(4)軌跡仿真
數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件如VERICUT、Swan-soft-CNCSimulator及CIMCOEdit等可有效檢驗(yàn)NC程序的正確性[7]。同時(shí),Mastercam軟件本身也自帶了仿真加工模塊,能動(dòng)態(tài)顯示刀具運(yùn)動(dòng)軌跡,能直觀地觀察到加工過(guò)程中是否存在過(guò)切和欠切、刀具路徑是否合理等現(xiàn)象。并且操作者可以控制仿真加工速度及步驟等,是實(shí)際切削前一個(gè)很好的檢測(cè)方式。十字架零件仿真加工結(jié)果如圖7所示。
(5)后處理
后置處理簡(jiǎn)稱為后處理,后置處理文件簡(jiǎn)稱后處理文件,其擴(kuò)展名為.PST。后處理的主要目的是生成數(shù)控機(jī)床能識(shí)別的NC加工程序。NC程序的自動(dòng)產(chǎn)生是受軟件的后置處理功能控制的,不同的加工模塊(如車削、銑削、線切割等)和不同的數(shù)控系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于不同的后處理文件。以FANUC系列的后處理為例,它可以定義成慣用于FANUC3M控制器所使用的格式,也可以定義成FANUC6M控制器所使用的格式,但不能用來(lái)定義其它系列的控制器。不同系列的后處理文件,在內(nèi)容上略有不同,但其格式及主體部分是相似的,一般都包括以下幾個(gè)部分:注釋、指令、變量。由于Mastercam系統(tǒng)產(chǎn)生的切削路徑文件格式是NCI的通用格式,它必須轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床控制器能識(shí)別的NC加工程序,同時(shí)要做相應(yīng)的修改。十字架零件精加工經(jīng)過(guò)后處理的程序如下(以FANUC數(shù)控系統(tǒng)為參考,中間部分程序省略)
3結(jié)束語(yǔ)