數字化設計與制造技術

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數字化設計與制造技術

第1篇

[關鍵詞] 機械制造; 機械自動化; 機械設計; 機械數字化系統

一、前言

機械制造及其自動化數字化設計系統是作為一項復合型新興技術,其獨特的自動化、數字化使得傳統的機械設備在技術和性能上有著很大的顯著改變,具備更穩定、更快速、更高效的性能,設備上更為人性化,智能化和自動化。不可否認,這樣的技術系統,在這二十一世紀里,不僅有巨大的發展空間,還有著跨越時代的意義。機械制造利用自動化的數字化設計程序對設備進行改造,實現設備可自行持續性的自動生產、加工、優化等過程。典型機械制造設備有機床、水輪機、傳真機等。它們可經過機械制造及其自動化數字化設計系統的改造進而附于更多的功能,為人們提供更多方面的服務,更好的促進技術的創新,技術的發展。

二、機械制造及自動化的數字化設計系統的特點

隨著我國經濟的快速發展,工業行業的發展勢不可擋,而機械制造及自動化的數字化設計系統在此領域優勢凸顯,與傳統的機械設備相對比而言存在著以下幾方面的優勢特點。

(一)提高工業制造的效率

機械制造及自動化的數字化設計系統通過新一代的控制系統,使設備進而更為人性、智能從而代替人工操作的相關操作提高工作效率和質量,間接的也是針對某些特殊情況下,避免人工操作的意外情況發生,實現更好的專業操作。

(二)具有穩定的工作性能

機械制造及自動化的數字化設計系統可以在機械設備的正常運轉中,難免會發生系統故障,一旦發生故障,可自行分析系統故障原由、掃描漏洞,進而及時修復系統問題維持系統的正常運轉。傳統的機械不能如此進行自我修復故障,維持正常運轉,還需人工監控才能確保機械工作的正常運行。

(三)工作更快捷方便

機械制造的工作,不同部件的制造,其精準度和規格往往大不相同,因此,總是需要人為對此進行各種調整,難免會出現誤差,導致產品規格不及格,造成經濟的損失。而機械制造及自動化的數字化設計系統可根據實際,設置多種生產模式,需要時只需輸入相對應的指令便可自動調整為另一種生產模式,除了精準度高意外,一旦出現偏差,會自行矯正,使得機械制造流程更為便捷。

(四)綠色節源

機械制造及自動化的數字化設計系統的結構小,重量小,相對消耗的能源也小。因而符合我國倡導“綠色環保”的社會理念,其日后在的相應領域中會倍受歡迎,更是緊密聯系著我國建設節約環保型小康社會的發展觀念。

(五)應用領域廣

機械制造及其自動化數字化設計系統作為一種復合型新興技術,適用于多方面領域,憑借其自身分析、處理故障的高效性能的絕對優勢,可在多個領域立足,滿足社會中人們與日俱增的個性需求,其產品質量安全有保障。

三、機械制造及自動化的數字化設計系統技術的現狀

宏觀這發展快速的工業領域,在人們日漸俱增的個性需求挑戰下,目前機械制造及自動化的數字化設計系統技術方面經過歷練成熟了不少,其發揮的作用也在這個社會上備受關注。

(一)工業制造業的新星

機械制造及自動化的數字化設計系統技術的自動化、智能化、自我維修故障等優勢,比傳統機械制造的產品更好、更快,產品類型也更加的多樣化。機械制造及自動化的數字化設計系統技術在工業制造領域的普遍應用,證明了機械制造及自動化的數字化設計系統技術的成功,成為工業制造領域的新星。

(二)滿足工業發展需要

機械制造及自動化的數字化設計系統技術的成功,掀起工業領域新一番熱潮,工業各產業機構的競爭也越來越激烈。工業的制造是滿足工業發展的需要為前提進行。機械制造及自動化的數字化設計系統技術全面提高了產業結構鏈,在相對的優勢上,更能有力的占據工業市場的主導,能夠基本滿足自身發展的需要的同時,也能夠給其他的產業提供便利的需要。

(三)提升產品的檔次

機械制造及自動化的數字化設計系統技術代替了傳統的機械化制造技術,就目前看來,機械制造及自動化的數字化設計系統技術體系逐步在工業領域中完善,進而從中了解“科學是第一生產力”的硬道理,在生產制造方面更具有強大的動力、支撐力,促進著工業領域的發展,也提高的機械設備的質量,進而提高產品的檔次。

四、機械制造及自動化的數字化設計系統技術的發展意向

從機械制造及自動化的數字化設計系統技術在工業制造領域的成功到工業領域機械制造及自動化的數字化設計系統技術體系的完善,讓我們對機械制造及自動化的數字化設計系統技術方面有著更深層的了解,進而對其日后的發展進行探索分析。

(一)技術趨向多元一體發展

機械制造及自動化的數字化設計系統技術的復合型功能,讓我們體驗到了前所未有的方便,快捷。正值當前,將更多項功能技術結合為一體,這樣的產品形式是工業領域各方面技術相互交融的結果,進而追求更大工作效率的機械設備,提供更高質量的產品,推動產業一體化的發展。

(二)技術追求更智能化

機械制造及自動化的數字化設計系統技術的智能化是重要的技術指標之一,自動化的管理,降低了勞動者的負擔,提高了工作的效率和精準穩定,通過自我修復等高效性能,很大程度的保證了工作的正常進行。追求更智能,不僅是為了讓機械設備的穩定性和可靠性的提升,還是想讓使其更人性地作為一個“人”,擁有類似人一樣的思維對工作的操作程序等進行更快速,更合理、更正確的分析、處理,不斷的把產品制造做得更加完美。

(三)系統技術多模式化

機械制造及自動化的數字化設計系統技術多模式化的研發設計,是為了提高產品制造的效率和速度而進行,面對人們需求各種各樣的產品結構,通過機械制造及自動化的數字化設計系統技術多模式化實現不同結構的產品制造,產品制造過程規范、有序,也保障產品的質量,更好的在制造業中立于不敗之地。

(四)綠色環保的工業制造

如今這社會現實,經濟正在飛速的發展,但是環境質量卻是飛速的下降,“綠色和諧社會”是我國正提倡的理念。因此,希望社會在經濟發展的同時,也能考慮到自然的影響,減少對環境的污染。資源不是取之不盡,用之不竭的,對此低消耗能源,低環境污染的機械制造及自動化的數字化設計系統在現在具有非常重大的研究意義,爭取做到機械制造及自動化的數字化設計系統所制造的產品經利用之后還可以再次回收利用,共創綠色和諧生活環境,堅持貫徹落實可持續發展的觀念。

(五)數字化設計系統網絡化

如今,全球信息化正是高速發展的階段,網絡應用的領域越來越大,而且信息化正逐步延伸至基層,并與人們的日常生活緊密聯系。把機械制造及自動化的數字化設計系統網絡化,可以遠程控制設備服務器,進而達到遠程監控設備的效果更方便、快捷利。也可以利用信息化交織成的信息網把產業領域擴大,面向全球銷售產品,促進產業的發展。

五、機械制造及自動化的數字化設計系統發展舉措

隨著機械制造及自動化的數字化設計系統的普及應用,使得不少企業機構采用機械制造及自動化的數字化設計系統讓企業處于不斷生產運營狀態之中,有效提高企業經濟效益,搶占市場行情的商機。如今正處于機械制造及自動化的數字化設計系統發展階段,以下是對機械制造及自動化的數字化設計系統發展進行設想的發展舉措。

(一)調整數字化設計系統

企業機構之所以采用機械制造及自動化的數字化設計系統,全在于它可以為企業提供快速且高效率的生產力度,進而生產高質量的產品,提高企業的經濟收益。歷史的足跡告訴我們,不可盲目求快的發展,要根據實際生產情況,一步一步,腳踏實地將機械制造及自動化的數字化設計系統全球化。其原因有兩個,一是因為相關領域的國際、國內市場競爭太過于激烈,弱肉強食的社會現實即便是知名企業,也會有面臨倒閉或被兼并的可能;二是信息化的全球促進了各方面的發展,也加劇了彼此之間的競爭。只有以生產的實際情況作為技術發展的基礎,保證足夠的資金周轉,才能應對不時之需和新技術的研發。

(二)研發可快速盈利的方案

科技是不斷更新的,投資過高,收益見效太長的機械制造及自動化的數字化設計系統技術相對市場的性價而言比往往不受大眾青睞,而投資少,見效快的機械制造及自動化的數字化設計系統是我國國情最為需要的,有著很大的潛力價值,和廣闊的前景,便于與時代共同進步。此外,減少投資的方式可利用網絡進行宣傳,進而擴大宣傳力度,進而推動機械制造及自動化的數字化設計系統發展進度。

(三)結合國家政策發展

綠色生產線是國家現在倡導的生產方式,綠色生產線保證了產品的安全性,經利用后可再次利用,盡最大努力將機械制造及自動化的數字化設計系統對環境的造成的負面影響。脫離政府政策支撐的企業是不可能快速發展的,也只有在政府支持的情況下,才能保證企業能夠長期、穩定的發展下去。

六、總結

機械制造及自動化的數字化設計系統的發展經歷了剛性自動化,柔性自動化,目前正向綜合自動化發展。傳感檢測技術系統、自動化控制系統、接口技術、精密機械設計系統等機械自動化是工業制造中面臨的主要挑戰,而且各方各面的行業領域正以迅猛的形式在這個經濟信息全球化的社會發展中,機械制造及自動化的數字化設計系統對于現在的時代來說是比較具有研究價值的領域,因其應用領域非常廣泛,不但逐漸與人們的日常生活聯系在一起,也與其他的行業領域聯系在一起,如電子行業、網絡信息行業等領域密切聯系在一起。利用其他領域信息技術和經驗充實自己,更新自己,實現多元一體化、人性化、智能化、網絡化。此外,還應清晰理解機械制造及自動化的數字化設計系統機械工業領域中的重要地位,并突破技術引進形式的研發模式,日后研究出更為高端的機械制造技術。

[參考文獻]

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第2篇

[關鍵詞]新時期;自動化技術;機械設計;機械制造;應用

中圖分類號:D963 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)11-0369-01

前言

在科學技術進步的今天,機械制造工業有了非常好的發展機遇,得到了很好的發展。而在現在社會中制造自動化技術是整個機械制造技術中最為重要的組成部分,對國民經濟各個部門的生產起到了重大的影響。隨著現代信息技術的發展,機械制造行業的自動化程度也越來越高,這也壯大了我國當前階段的機械設計和制造行業,能夠為我國的工業化大國的進程打下了堅實的基礎。

一、機械設計和機械制造中的自動化技術

機械設計和制造過程中使用的自動化技術能夠實現對加工對象的連續化的自動生產,從而有效的實現優化的自動化的連續生產過程,以此來保證能夠加快生產投入原料的加工變換和流動速度,達到節約人力、物力和資源的目的[1]。換句話說,自動化技術是保證人們獲得最高的生產率和最優化的產品質量以及最低的經濟成本非常重要的手段。

機械自動化技術的應用與發展,是機械制造業技術改造、升級和進步的主要手段,是未來機械制造業技術發展的主要方向。

機械設計和制造過程中的自動化技術所的優點是可以提高制造產品的質量,并且運用自動化技術可以有效的提高人們經濟生產率,相應的縮短產品的生產周期;另外也能夠有效的促進產品的更新、降低生產成本的同時還能夠提高經濟效益,也降低了工人的勞動強度,改善了工作人員的勞動環境;最為重要的是還帶動了其他相關技術的發展和進步。

二、自動化技術在機械設計以及機械制造中的意義分析

自動化技術在機械設計和機械制造過程中的應用具有重要的現實作用和意義。

1、自動化技術能夠有效的提高機械設計和制造的工作質量

自動化技術比起傳統的技術,其優越性、精準性、高效性更為明顯,能夠打破傳統的制作工藝,使傳統生產過程中的測量、評價等指標可更為有效的轉變成為數字指標[2];可以實現大批量的生產模式,提高機械設計和機械制造工作的效率。

2、自動化技術能夠有效的增強機械設計和制造質量的可靠性

自動化技術可以對機械設計和制造過程中的各個環節進行全面把控,可實現生產數據以及生產安全數據的檢測,并對錯誤的數據給予警示。自動化技術可以使得機械設計和制造工作的相關操作順序和步驟更加的具體直接,降低了由于人工操作不當而造成的安全生產事故發生的概率。另外能蚨隕產設備和眾多的機械參數等各種運行指標開展實時的監控,能夠充分實現生產預測的判斷,降低生產安全事故的可能性。

3、自動化技術能夠有效的提高機械設計和制造過程中的資源利用率

自動化技術在機械領域中的應用,有助于節約資源和能源,可使機械的生產環節精細化,能夠提高殘料的使用率,相應的也就能夠節約材料的成本。另外自動化技術還可以提高對于原材料尺寸、材質等的方面的適應性。

4、自動化技術可以改善機械的使用情況

自動化技術能夠對機械的運行狀態采取實時數據的模式進行監控,根據不同的參考數據對機械運行的狀態、維護狀態等相關的數據進行整合與分析[3]。另外還能夠及時的發現生產過程中存在的弊端及相關的安全隱患;部分機械設計和制造中還引入了數字化數據,使得機械的故障具有可比性,對其問題的斷定與維護起到了輔助的作用。

三、當前階段自動化技術在機械設計制造中的應用

1、自動化技術的集成化應用

當前現代化的計算機和通訊以及微電子等自動化技術在機械設計和制造過程中不斷增多的應用,逐漸衍生出了許多新技術,為能夠有效的實現不同級別集成的機械設計和制造系統的構成,對各種技術進行系統化的集成就顯得非常的重要。自動化技術在機械設計和制造中的集成化應用是通過精簡機構和過程重組等手段促進適度自動化,并在計算機數據庫和信息網絡的支持下,將機械制造企業的各種要素以及經營管理活動集成為一個有機整體,在提高產品生產質量,降低新產品的研發成本,保護生態環境等方面具有十分重要的現實意義,能夠實現機械設計和制造以人為中心的柔性化生產。

2、自動化技術的虛擬化的應用

機械設計和機械制造過程中的虛擬制造技術是以仿真技術和系統建模為基礎,組成的由多學科構成的綜合系統技術,其包括了現代化的機械設計和制造工藝、計算機圖形學和人工智能技術以及相應的信息技術等多種高端的科學技術。采用自動化技術的機械設計和制造的虛擬化應用可以有效的利用信息技術、仿真計算機技術,對現實機械設計和制造的活動過程進行相應的仿真,以發現和解決機械制造中可能出現的問題[4]。另外將自動化技術應用到機械設計和制造的虛擬技術中還能夠降低成本、縮短機械產品開發周期等作用。

3、自動化技術的柔性自動化應用

機械設計和制造過程中的柔性自動化技術是在確保機械設計和制造柔性生產的前提下,通過人機界面的優化和自動化的合理追求建立相對完善的信息管理技術,其能夠充分的發揮出計算機管理所能產生的效益。當前階段的機械使用者對機械設計和制造企業的應變能力以及廣大客戶實際需求的適應能力有了更高的要求,因此就需要實現對機械設計和制造產品的生產結構和相應的設計和制造種類進行合理的調整。在機械設計和制造過程中的柔性自動化系統中,自動化設備與普通設備是可以共同存在的,而且在機械設計和制造的多個環節可以出現人為干預的情況,這樣就能夠有效的提高機械設計和制造對外界因素變化的適應能力,使得制造出的產品可以更好地適應市場的需求。另外柔性自動化加工系統可以實現與柔性制造系統的有效銜接,從而提高機械生產、機械設置與機械設計和制造之間的聯系。

4、自動化技術的智能化機械設計和制造應用

智能化的機械設計和制造技術是由機械設計和制造技術、自動化技術以及人工智能等共同融合形成的綜合性的技術。在智能化的機械設計和制造系統中,系統具有專家的智能,能自動監視自身的運行狀況,隨時發現錯誤或預測錯誤的發生,并且自身含有改進和預防的功能。由于智能化的機械設計和制造技術是把人工智能和機械設計和制造技術進行了有機的結合,將人工智能融入到機械制造系統的各個環節中,通過模擬專家的智力活動,具有應付外界突發事件的能力,能夠調整自身參數來適應環境的需求,始終運行在最佳狀態。

四、結束語

當下隨著現階段自動化技術的不斷快速發展,自動化技術在機械設計和機械制造行業中的應用將會更加廣泛,而這也必然會促使我國機械自動化的發展進入更高的層次。因此就需要樹立高起點和高標準,利用循序漸進和持續開發的發展理念來促進機械自動化技術的發展,不斷的提高機械設計和制造行業的生產質量和經濟效益。

參考文獻

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[2] 李俊峰,王志堅.淺析機械制造技術智能化發展趨勢[J]。企業技術開發,2012,(01)。

第3篇

【關鍵詞】數字化;先進制造;機械;信息化

【Abstract】This paper presents the key feature of advanced manufacturing technology. The relationship of advanced manufacturing technology and digital technology were discussed. The status and development of the digital technology and advanced manufacturing technology were analyzed. Pointing out that digital manufacturing is the core technology of the advanced manufacturing technology. Several key technologies in the digital manufacturing system were specifically discussed.

【Keywords】Digital technology; Advanced Manufactories Technology; Mechanical Manufacture; Informatization

1 先進制造技術的含義

先進制造技術AMT(Advanced Manufactories Technology)是指以提高制造企業綜合效益為目的,綜合利用信息、能源、環保等高新技術以及現代系統管理技術,對傳統制造過程中及產品的整個壽命周期中的使用、維護、回收、利用等有關環節進行研究并發行的所有適用技術的總稱[1-2]。

相對傳統制造技術,數字化制造技術是一項融合數字化技術和制造技術,且以制造工程科學為理論基礎的重大的制造技術革新,是先進制造技術的核心。數字化先進制造是在計算機和網絡技術與制造技術的不斷融合、發展和廣泛應用的基礎上誕生的。它是對制造過程進行數字化的描述,將制造信息采用數字化的表征、存儲、處理、傳遞和加工,從而在數字空間中完成產品的制造過程[3-6]。

2 數字化是先進制造技術的基礎

2.1 先進制造技術的基本特征

先進制造技術包括以下五個基本特征。

(1)先進性。制造工藝作為先進制造技術的基礎,必須是經過優化的先進工藝。先進制造技術的基礎必須是優質、高效、低耗、清潔工藝,它從傳統制造工藝發展起來,并與新技術實現了局部或系統集成。

(2)通用性。先進制造技術不是單獨分割在制造過程的某一環節,它覆蓋了產品設計、生產設備、加工制造、銷售使用、維修服務,甚至回收整個過程。

(3)系統性。隨著微電子、信息技術的引入,先進制造技術的駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調整的信息流動過程。先進制造技術是可以駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。

(4)集成性。先進制造技術由于專業、學科間的不斷滲透、交叉、融合,界限逐漸淡化甚至消失,技術趨于系統化、集成化,已發展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術為一體的新興交叉學科。

(5)技術與管理的更緊密結合。對市場變化做出更敏捷的反應及對最佳技術經濟效益的追求,使先進制造技術十分重視生產過程組織管理體制的合理化和最佳化。

2.2 基于數字化的先進制造技術

數字化制造技術符合先進制造技術的上述五個基本特征。先進制造技術時代是數字化信息的時代,數字化技術是數字的生產、采集、存貯、變換、傳遞、處理及廣泛利用的新興科技領域。制造業從50年代數控機床的發明,標志著機械制造業向著數字化走出了第一步,隨后制造信息化沿著三個方面推進,一是現場生產方面,如:NC/CNC/DNC/PLC/FMS/AC等;二是產品和工藝設計方面,如APT/CAD/CAM/CAE等;三是生產管理和集成方面,如MRP/PDM/ERP/CIMS等。可以說信息技術改變了當代制造業的面貌。

3 數字化是先進制造技術發展的核心

3.1 數字化先進制造的核心技術

數字化是先進制造技術的核心,它是在計算機和網絡技術與制造技術的不斷融合、發展和廣泛應用的基礎上誕生的。數字化先進制造主要包括以下幾個核心技術[4,6]:

(1)制造過程的建模與仿真。制造過程的建模與仿真是在一臺計算機上用解析或數值的方法表達或建模制造過程,建模通常基于制造工藝本身的物理和化學知識,并為實驗所驗證。

(2)網絡化敏捷設計與制造。利用快速發展的網絡技術,改善企業對市場的響應性。我國企業向國際接軌就必須在此領域開展研究,盡快掌握并趕上國外先進水平。

(3)虛擬產品開發。虛擬產品開發有四個核心要素:數字化產品和過程模型、產品信息管理、高性能計算與通訊和組織、管理的改變。

3.2 數字化對先進制造技術的實現

(1)數字制造的全球實現―網絡制造。隨著數字化技術、計算機網絡技術及交通運輸事業的迅速發展,這些企業可利用協同工作技術,在一定的時間、一定的空間內,利用計算機網絡,小組成員共享通過數字網絡在企業內部傳遞的知識與信息。

(2)數字制造的動態聯盟―敏捷制造。為實現高增值、高產品質量及優質服務,只有借助于高性能計算機和高速網絡,在數字化環境中,充分利用其他企業制造過程的信息流和數據庫等有用的數字化資源,才能對變化市場做出快速的響應。對于某些產品一個企業不可能快速、經濟地獨立開發和制造其全部,必須根據任務,由一個公司的某些部門或不同公司按資源、技術和人員的最優配置。于是,一種以數字制造為平臺的先進制造技術即數字制造的動態聯盟―敏捷制造嶄露頭角。

(3)數字制造的計算機實現―虛擬制造。數字化表征與傳遞、建模與仿真是數字制造的核心科學問題。這種能實現制造形狀與過程的數字化表征、非符號化制造知識的表征、制造信息的可靠獲取及其傳遞的、由整個制造信息形成的數字空間,為計算機和計算機網絡的應用提供了用武之地。

(4)數字制造的快速實現―快速原型制造。制造業面臨兩個重要的挑戰:一是要大大減少開發時間,二是產品的個性化。雖然計算機輔助設計和制造(CAD和CAM)已在很大程度上改善了傳統的產品設計和制造方法,但在計算機輔助設計和計算機輔助制造集成實踐過程中仍有許多障礙。

虛擬制造技術在計算機上實現了產品實際的制造過程,對縮短產品開發的周期、減少開發費用、提高市場競爭能力做出了重大貢獻。通過長期的探索與實踐,催生了制造技術上的又一次新的變革―快速成型制造技術。

(5)數字制造的環保化實現―綠色設計與制造。制造業為人類的繁榮昌盛做出了巨大貢獻的同時,每年產生了近55億噸的無害廢品和7億噸的有害廢品。因此,為了有效地保護環境,一定要在制造的各個階段進行污染控制。有必要使用能在各個階段評估環境被影響的后果的工具和方法學來支持設計和制造,一種具有意識的先進制造技術―綠色設計與制造ECD&M (EnvironmentallyConscious Design and Manufacturing )。

4 數字化是先進制造技術發展的未來

目前,計算機和網絡已成為制造業企業的基礎環境和重要手段,目前世界500強企業無一例外地建立了內部網。制造業在知識經濟到來時呈現明顯的信息化趨勢,可以說信息技術在促進當代制造業發展過程中的作用是第一位的,信息技術將在更深層次上滲透和改造傳統制造業。

當前,數字化制造正在深入發展,其主要趨勢呈以下四點:

(1)由二維向三維的轉變―形成以MBD/MBI(Model Based Definition,MBD 基于模型的定義/Model-BasedInstructions,MBI基于模型的作業指導書)為核心的設計與制造。MBD是用集成的三維實體模型來完整的表達產品生命周期各階段的產品定義技術標準,為設計人員服務,解決的是要制造什么的問題;MBI是以三維模型表達的車間工作規范和方法,為加工、裝配、檢測人員服務,解決的是怎么制造的問題。MBD/MBI技術將使工程技術人員從繁瑣的二維圖紙和表格文化中解放出來,可將更多精力轉移到需求分析和產品創新研發上。

(2)真正并行和協同的實現-數字化制造中的直觀可視化工作環境以及建模和仿真技術,為并行和協同工作提供了友好的協同工作環境及有效的實驗驗證手段和評估優化工具。數字化制造是制造業信息化發展的新階段,也是目前制造業的重要發展方向,如精密化、智能化、網絡化、極端化等,無一不與數字化制造技術的發展密切相關。

(3)數字化裝配與維修的應用―裝配是產品生命周期中的重要環節。虛擬現實技術(VR, Virtual Reality)的發展為解決裝配序列規劃和裝配性能仿真提供新的思路和方法,虛擬裝配技術可在無物理樣機的情況下對產品可裝配性、可拆卸性、可維修性和裝配過程中的裝配精度、裝配性能等進行分析、預測和驗證,并支持面向生產現場的裝配工藝過程的動態仿真、規劃與優化。目前虛擬裝配技術已從簡單的幾何裝配正朝著考慮精度、物性、過程、環境等多方面因素的裝配技術方向發展,這是推進虛擬裝配技術實用化發展的重要一步。

(4)數字化車間與數字化工廠―數字化工廠是數字化制造技術在車間和和工廠集成應用和高效運營的全新生產模式。它在三維工藝過程、工藝裝備、生產線布局和生產管理綜合優化和集成的基礎上,實現產品在工廠、車間和生產線上由設計到制造的數字化執行、管理和控制問題,是實現企業挖潛和增效的最有效形式。目前,生產線建模仿真技術和車間布局規劃已日益受到重視,它為高效物流實施以及精益生產、可重構制造、單元化制造等先進制造模式提供科學分析工具,尤其對多品種、變批量和混線生產等復雜生產模式具有重要指導意義。

5 結束語

先進制造技術是改造傳統制造業的有效手段,為了有效地在我國利用先進制造技術改造傳統制造業,需要明確研究、開發和應用先進制造技術的重點。綜觀以上先進制造技術的現狀和發展,可以看出數字制造實為先進制造技術的核心技術,是實施其他先進制造技術的平臺。

數字化先進制造技術是席卷全球的數字化浪潮中的重要一環,其本質是支持數字化或信息化制造業的技術。充分運用當代數字化技術,大力發展數字化先進制造技術符合本世紀制造業的發展趨勢。

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第4篇

關鍵詞:數字化制造技術;數字化設計;數字化制造;應用

信息技術不僅已經被廣泛應用到人們日常生活、生產等各個領域,同時也在很大程度上促進了工業制造領域智能化的高速發展。我國數字化制造技術在工藝設計、制造數據管理以及生產過程控制等環節發揮了一定作用,但是有些技術在該領域中的應用水平相對較低,因此,在未來發展中必須構建以企業產品為背景的數字化制造技術應用研究。

1.數字化制造技術概念簡介

數字化制造技術基于虛擬現實技術、計算機網絡技術、快速原型技術、數據庫技術以及多媒體技術等多種現代化科學技術,可以根據不同制造企業的需求,實現資源信息收集和整理,產品信息、工藝流程信息、資源信息自動整合分析、規劃以及重組,實現對產品進行設計、功能仿真以及原型制造,并根據用戶對產品的實際需求進行功能調整或整體優化設計。

2.數字化制造技術的應用現狀

(1)產品數字化設計。產品數字化設計是指產品在設計階段充分利用計算機,在圖形設備(CAD)的輔助下可以將產品的圖形設計出來,同時也要完成產品功能設計、結構分析等多個產品設計環節,在數字化設計過程中使用了軟件繪圖、編輯圖形以及分析等技術,技術人員也可以利用數字化設計程序對產品結構設計進行優化與完善,運用計算機強大的計算功能、分析功能以及比較功能在各種設計方案中選出最佳方案。

(2)數字化分析。數字化產品分析功能也是基于計算機輔助技術而成,可以對結構復雜的產品進行優化設計,產品優化設計過程中主要利用了力學性能對其進行分析,并運用CAE軟件對產品的綜合性能及安全性、穩定性、可靠性等方面進行模擬分析,通過模擬不同產品在實際上的運行狀態來確定其是否存在設計缺陷,如果發現設計缺陷可以立即對產品設計進行優化,以確保最終產品在實際運用中的綜合性能等方面可以滿足用戶需求。

(3)數字化生產工藝。數字化生產工藝是指產品在生產過程中利用計算機對生產過程進行控制,技術人員可以將產品零件的形狀、尺寸、材料以及處理過程等數據輸入計算機,并將該產品在生產設備中的工藝參數輸入到計算機中,這樣計算機便可以對該產品的生產工藝進行數值計算、邏輯判斷以及推理,并根據所輸入的參數編制出最佳的工藝內容及路線。

(4)數字化制造。數字化制造主要是基于CAM軟件而成,該軟件可以根據技術人員設計出的模型進行自動編程,并可以利用計算機與其他輔助軟件實現仿真制造生產過程,并可以自動判斷出產品生產過程中會遇到的干涉及碰撞等問題,計算機軟件自動編寫的程序需要技術人員對其進行修改,以便計算機編寫的程序可以滿足產品的制造要求,在程序加以處理后便可以傳輸到數控機床上進行產品的實際加工,如果發現產品加工中存有缺陷,技術人員可以在數控機床的控制端對其進行微調。

(5)數字化管理。產品數據管理是工業制造領域數字化管理中的核心內容,企業一般都是通過CAD/CAM系統實現對產品數據的數字化管理,并可以對所產生的產品進行全生命周期數據管理,不僅可以根據企業信息的管理要求對圖紙、工藝文件進行整理,更可以根據企業的運行管理需求進行市場調研、產品更新等一切與生產有關的數據管理,而這也是在信息時代有效提高制造企業市場核心競爭力的有效途徑之一。PDM技術不僅在我國工業制造領域中占有重要的地位,同時也是計算機領域中的核心技術,而在我國只有一部分大型企業在發展中運用了PDM技術,這也為這些大型工業制造企業帶來了可觀的經濟效益,因此,在新時期我國工業制造領域應充分利用PDM技術。

(6)逆向工程。傳統的產品設計無法實現產品的“復制”過程,而數字化制造技術的應用有效打破了這一限制,逆向工程可以根據已有的產品通過分析研究來獲取其設計過程,而逆向工程在工業制造領域中一般都應用到企業無法獲取產品設計方法的情況下,利用產品實物可以在很大程度上推導出產品的設計方法及工藝流程,所以該項技術在新時期已被廣泛運用到新產品的開發或舊產品的改進等,對我國工業制造領域在新時期的高速發展有著重要意義。

3.結語

現階段我國數字化制造技術正在不斷向著產品集成化、管理網絡化方向發展,同時產品生產過程的智能化、虛擬化、綠色化以及柔性化等都是該項技術未來發展中的必然趨勢,其不僅對提高我國工業制造領域的生產效率及質量有著重要意義,同時也可以更好地促進工業制造領域在新時期向著可持續發展方向邁進。

參考文獻:

[1]李鐵剛.車銑復合集成數字化制造[J].組合機床與自動化加工技術,2013(02).

第5篇

總體上看,航天生產制造信息化已取得了顯著的成效,計算機輔助工藝規劃、數控加工、設備管理、生產計劃和質量管理等軟件系統在航天制造企業中應用廣泛,實現了生產任務、設備資源等重要信息的管理,提升了航天生產制造能力。但我們仍存在著設計制造過程沒有打通、生產設備聯網率低、基礎信息采集困難、缺乏生產過程信息化的標準規范以及制造模式缺乏柔性等諸多問題。推進生產制造信息化,構建航天數字化制造體系,已經成為航天企業應對當前挑戰和順應未來發展的必然選擇。

天津火箭公司坐落于天津經濟技術開發區西區,西距天津市區約28公里,東距濱海新區中心約18公里,注冊資金5000萬元,占地1700余畝,建筑面積30000余平方米。天津火箭公司是航天科技集團和中國運載火箭技術研究院明確定位的運載火箭產業化發展平臺,未來將發展成為濱海新區先進制造業的代表,成為國內一流、國際知名的大型航天制造企業。

天津火箭公司的主要產品——新一代運載火箭以五米直徑芯級模塊基本型為代表,綜合性能達到國際一流水平,能夠滿足我國未來30至50年發展空間技術及和平利用空間的需要。天津火箭公司研制生產的運載火箭系列產品受軍工行業性質所限,主導產品加工制造技術幾乎全部為企業自主研發,企業將具備非常突出的技術研發能力。

作為打造航天數字化制造新體系的排頭兵以及中國運載火箭技術研究院二次創業市場化轉型的基地和窗口,天津火箭公司早在建設初期就提出了“新一代、新模式、新標準、新跨越”的目標。公司自成立以來,在思想創新、轉變模式的同時,一直在用“兩化融合”解讀并踐行著“新一代、新模式、新標準、新跨越”這“四新”目標。

新一代

“大火箭”又名“五號”運載火箭,是我國完全自主研制的“新一代”大推力運載火箭,也是我國目前最大的在制火箭。從2008年制造廠房開始建設,到2015年首飛,只有短短的7年時間。在這期間要完成產品總體設計、分系統設計、工藝研發、廠房建設、裝備研制、產品制造、產品試驗、發射基地建設等一系列復雜而系統的工作,如果基于傳統的研制方式,這基本上是一項不可能完成的任務。

為了確保首飛節點的后墻不倒,大火箭在研制初期就引入了世界先進的全數字化設計、數字化制造的理念。采用三維數字化設計技術,變實物模裝為數字化模裝。利用異地協同數字化技術,將西安的發動機、上海的火箭助推、北京的芯級和總體等系統進行充分融合,大大降低了各系統間互不匹配問題的發生。首次建立產品研制IPT團隊,在產品設計的同時,就充分利用三維模型進行仿真驗證,使工藝研發、廠房建設、裝備研制、發射基地建設等工作能夠并行開展。正是數字化理念的引入,使得大火箭的研制費用和周期大大縮短,而且還對提高產品的設計可靠性起到了十分巨大的作用。據初步估算,三維數字化技術在大火箭上的應用,至少縮短50%的研制周期。因此,“新一代”大火箭不僅僅只是體現在它的外表,更是體現于它的內在。

新模式

數字化信息化不僅僅是一項技術手段的進步,它們所帶來的是一場深刻的技術與管理革命,更開創了一種新型的生產制造方式。大火箭也深諳此道,將數字化信息化發展與創新作為企業的核心競爭能力提升的重要推進力,推動企業生產管理模式的深度變革。

之于大火箭,新模式可以從兩方面來理解,一是基于三維的數字化制造模式的創新;二是基于信息化精細、透明、高效管理模式的創新。圍繞數字化制造與信息化管理兩條主線,搭建起了數字化制造平臺與信息化管理平臺兩大平臺。

數字化制造平臺,以三維產品數據管理(PDM)系統為核心,利用三維仿真、三維工藝設計、自動化控制、數字化檢測等技術,建立了覆蓋火箭制造全壽命周期的數字化制造體系。解決了三維設計數據向制的遣傳遞、工藝合理性驗證、自動化高效加工、產品在線檢測、多媒體制造現場指導等一系列數字化制造中的核心問題。其中,僅工藝規劃與設計一項的周期就節省了近30%。

信息化管理平臺,以企業制造資源管理(ERP)和制造執行(MES)系統為核心,以企業業務流程綜合管理系統(BPM)為引擎,建立了能夠覆蓋人力資源、財務管理、計劃生產、物資流轉、現場執行以及質量管理等一系列貼合企業實際且高度集成的業務管理系統。企業搭建信息化管理平臺的目的就是以信息系統為帶動,使企業經營管理的過程更為透明、順暢,信息的反饋與指令下達過程更為快捷,從而促進企業管理模式向扁平化、精細化轉型。

新標準

隨著公司數字化研制模式的轉變以及企業先進制造技術的應用,對公司制造水平、經營能力和人才隊伍也提出了新的要求。新標準是對火箭制造工藝、質量管理、精密生產的更高要求,也是對公司人才隊伍業務能力、綜合素質的更高要求。

在公司“兩化融合”建設的高標準要求和火箭制造工藝和質量新標準要求的共同推動下,提出建立“數字化(工藝仿真)一流程化,規范化一定量表達”的技術文件標準規范,最終建立“工藝流程一現場操作一過程記錄一輔助(智能)評判”同步顯示系統。公司開發實施了質量過程管理系統、無損檢測信息系統和數字化精密測量系統等生產應用系統,為新標準的踐行實施提供了技術支撐。

新跨越

隨著IT信息技術的高速發展,傳統制造業在信息化的助力下也面臨著空前的發展機遇,航天制造業利用信息化技術已經初步建立了數字化生產制造模式,實現了傳統制造的跨越。大火箭在構建航天科技工業新體系的大背景下,由傳統生產型制造向“制造超市”式的服務型制造輕型將是新跨越發展的主旋律。

第6篇

[關鍵詞]數字化技術;飛機制造;綜合保障

中圖分類號:P231.5 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)46-0388-01

前言

數字化技術完善了飛機制造單位以往傳統的設計、生產、管理等模式,可以迅速的給不對供給遠程技術類服務,并且對提升飛機本身的可靠性、修護性、保障性等有著很深遠的影響。交互式的電子技術手冊呈現了技術手冊的數字、智能化,目前已經成為了裝備保障數字化技術探索欲使用的重點之一。

一、在飛機的研制進程中使用數字化技術

近幾年來我國的飛機研制生產進程中,先進的數字化技術利用工程的并行以及無紙設計、數字化預裝配、一體化設計制造、物流管理等諸多的方法逐漸的開始使用,改善了飛機的設計、生產、管理模式,這樣減少了研究的時間,降低了費用,且獲得了明顯的效果。隨著計算機以及網絡技術的飛速進展,飛機的制造單位也將以多媒體計算機體系以及通訊網絡的數字化技術為基準且使用機的壽命周期的全部過程中,不止是使用于設計、制造,還運用于產品的綜合保護、運用修護等眾多的方面。

1、以數字化為基準,深入探索五性CAD

根據目前所有的分析方式出現的問題,我國的飛機制造單位探索開發了五性CAD體系,也就是計算機輔助設計分析軟件集成的環境,簡稱為CARMS,也包含了可靠性的設計、安全性的設計、修護性的設計、測試性的設計、保障性的設計等分析。CARMS是設計人員將可靠性修護性保障性等諸多的指標設計融入到產品中的有效工具。在保障性設計和以往傳統設計同時的展開進程中,CARMS可以立即的發現存在的問題、排除隱患、提升裝備保障性的水平,它擁有著全方位的集成化技術方式。

2、數字化樣機給飛機的可靠性設計和分析提供了機遇

當下機械CAD與電子CAD技術不斷的進展成熟,產品的開發全部是在計算機上操作的,CAD軟件已經局部的代替了圖紙的設計。數字化技術也給飛機的可靠性定量性設計供給了一個有效的平臺,現階段CAD軟件及有限元分析軟件有效的結合、proe軟件以及有限元分析軟件的完美結合也已實現,工程分析的方式逐步的走向成熟,構造強度的分析能解決飛機可靠性問題。

3、虛擬修護技術與集成化技術的使用為飛機的綜合保障帶來很大的前景

3.1 虛擬修護技術

利用對產品的實時的模擬仿真,設計人員或者用戶可以像對待真正的產品實物一樣移動、碰撞、運用虛擬的產品,在飛機的生命期限內各個階段對性能實行各類的實時分析,比如有限元、人機工程、干涉、加工進程、裝配等諸多的分析。利用VR進行方案的分析和修改,讓飛機可以達到總體優化。

3.2 集成優化技術

集成優化技術可以解決目前所有的CAD體系以及飛機可靠性修護性保障設計間的鏈接。目前的CAD與CAPP、CAM等使用體系在以往的幾十年進程中獲得了飛速的進展,且在飛機行業中得到了很好的運用,不過各類型運作體系間的模型定義、呈現方式、存取方式都有著一定的差異,導致信息的交換出現了阻礙,很多的資源不能進行實時共享,且集成的力度很低。并且當下的CAD體系僅僅只重視零件的集合外形設計與體現,不能將尺寸、公差、裝備、修護等諸多的特性、材料、功能有效的呈現,這就表明了高層次的語義信息以及產品壽命周期等其他的進程中所需要的信息,對設計的意蘊、功能需求以及裝配的關系非幾何類信息很難呈現,這些體系的信息模型只能進行幾何信息以及拓撲信息,而對于可靠性分析、修護性分析、其他相關的信息在體系信息模型之中較少呈現。

二、建立遠程數字化技術服務體系

遠程數字化技術服務就是把網絡信息檢索技術以及數字化技術、數據庫技術、裝備修護保障技術有效的結合,且借助現代化的科技技術,迅速的為不對供給數字化技術。它可以跨地區的把運用不對、制造單位、科研院、裝備部、軍代表室等諸多的企業有效的組織,各方共同進行網絡體系的組建,供給武器裝備的數字化資料的支撐,輔助技術服務且提供迅速的信息放映與技術支持,并且所參與的各方也都能立即的獲得各自需求的重要數字資源。

三、交互式電子技術手冊

飛機保障技術的快速創新是提升飛機保障綜合程度的基準,也是飛機現代化保障的主要標志。它不僅僅是一種電子手冊,更是呈現了技術手冊的數字化以及良好的交互功能,還呈現了智能化的技術手冊。交互式電子技術手冊的眾多數據格式利用了目前美國與國際通用的較為成熟的標準,進而呈現了數據的互操作性以及實時共享性,呈現了數據網絡集成化的最大可能。且它是數字化技術、英特網技術、人工智能技術有效結合的一體化強大技術,也是現代化體現裝備的保障信息化的最關鍵技術。

四、構建裝備訂貨數字化保障系統

裝備訂貨數字化保障系統是依靠國家、國防信息的基礎性設備以及軍隊的自動化信息網絡系統,主要是以計算機、網絡、通訊、數據庫、電子數據交換等先進的技術為支撐的。它連接裝備管理處、運用部隊、軍代表室、院所等企業的綜合性集成化的網絡數據庫通訊,且有很大的優越性與先進性,它有著先進的思想、高端的方式、深層的目標,進而促進保障故障從開始的傳統人力物力密集型的方向逐漸的走向技術密集的方向,呈現保障體系的網絡化、數字化、準確化、一體化。

結語

數字化技術設計及制造已經使用在飛機制造業中有大約40年的歷史了,這也逐步的改變了飛機傳統的研究模式。依據科技的創新,構建裝備訂貨數字化保障系統,提高裝備保障的迅速反應程度以及迅速機動保障的力度,這也是打贏未來信息化進程的必要需求。

參考文獻

[1] 王祺瑞,石鵬.軍用飛機推行綜合保障工程的研究[J].飛機設計,2013(2).

第7篇

【關鍵詞】飛機;數字化;裝配;技術

我國飛機設計制造業的飛速發展逐漸與國際航空接軌形成國際化的航空產業鏈,相應的飛機零部件制造技術和水平也在不斷的提升。飛機產品不同于其它普通產品,其本身結構具有明顯的特殊性和復雜性,裝配的零部件不僅數量眾多,尺寸較大,而且種類多樣,形狀復雜,裝配難度高,對裝配的準確度要求也很高。我國航空企業積極學習國外先進經驗并加強自主研發,在金屬結構件的制造方面取得了可喜的成績,數控加工制造飛機零件的技術水平得到大幅度的提升。飛機裝配是將各種零部件根據設計的要求和技術規范連接整合成一個飛機整體。從飛機制造的全程來看,飛機裝配勞動量很大,幾乎占全部飛機制造勞動總量的一半以上。自應用數字化裝配技術依賴,我國飛機制造裝配無論是從裝配質量還是裝配效率上都有了明顯的改觀,但是因為數字化裝配技術應用時間不長,技術體系還不夠成熟,因此我國的飛機裝配技術還有待進一步的發展和提高。

1、飛機數字化裝配主要基礎技術

1.1飛機結構設計技術

基于數字化裝配的飛機結構設計時飛機真正實現數字化裝配的重要基礎,針對數字化裝配的基本要求和標準直接在機構設計中體現出來。在對飛機結構進行研究與設計的過程中,需要注意以下幾點:第一,既然采用數字化裝配技術,就必須在設計上遵循數字化裝配的基本原則;第二,對數字化裝配的基本要求予以充分的考慮,如裝配定位、裝配檢測以及裝配的支撐要求等;第三,在飛機的結構件上面向數字化裝配建立起必要的自定位特征,在工藝上考慮到必要的光學測量設備的安放接頭;第四,在結構設計中充分考慮到數字化裝配中的誤差補償;第五,基于數字化裝配技術,對整個狀態過程進行模擬仿真。

1.2數字量協調與容差分配技術

要保證裝配準確度,有效的提高飛機裝配質量,數字量裝配協調與容差分配技術是數字化裝配基礎技術體系中的關鍵技術。從現今我國飛機裝配的現狀來看,大多仍然采用傳統的以模擬量的形式進行零部件基本信息傳遞的方法,裝配方法上也大多延用傳統剛性手工裝配方法,無論在裝配精度還是裝配效率上都存在很大問題。在飛機的工藝規劃和設計階段,在數字化裝配數據設計和計算的基礎之上合理準確的規劃數字量協調與容差分配方案,可進一步提高裝配精度和質量。在此過程中需要注意以下幾點:第一,基于工裝模型,建立裝配協調基準,以滿足數字化裝配的基本要求;第二,基于協調基準,創設滿足數字化裝配的協調路線;第三,裝配對象的不同,各自具有的特點也不同,要根據不同的特性制定相應的補償方案;第四,根據裝配準確度的要求、裝配誤差和變形的傳遞過程,對裝配容差進行詳細的分析并加以優化。

1.3工藝規劃與仿真技術

飛機零部件數量大,種類多,需要使用到大量的工裝、工具和夾具,裝配操作量非常大。對裝配過程和細節進行規劃和仿真,可及早的發現裝配過程中存在的不準確、不協調等多種問題,從而對裝配方案進行進一步的調整,保證裝配的快速和精準。在數字化裝配工藝規劃與仿真階段,要注意以下幾點:第一,基于數字化裝配的工藝要求建立仿真模型進行裝配系統工藝仿真;第二,在離線仿真的基礎上,結合實時測量的結果,生成數控代碼;第三,在飛機數字樣機的基礎上,根據飛機裝配的基本要求和性能要求,進行三維仿真。

2、飛機數字化裝配主要應用技術

2.1數控柔性定位裝配技術

柔性工作設計的關鍵點在于定位與夾持。飛機裝配過程中,定位和夾緊件的配合受多方面因素的限制,零部件在裝配過程中也極易發生變形。數控柔性定位裝配技術的應用,有效的解決了這一問題,大大提高了定位精度,降低零件變形的概率。根據飛機結構的特點和定位、夾持需求,進行數字化定位器的結構設計。在誤差測量的基礎上,設計柔性定位方案,再進行姿態調整,使多個定位器的運動實現協同控制及構建位置姿態精確調整。

2.2自動化精密制孔技術

飛機裝配有很多的螺接和鉚接點,存在大量的制孔工作。自動化精密制孔技術的應用代替了傳統人工制孔,既提高了制孔效率,又保證了制孔質量,大大提高了飛機裝配的穩定性和可靠性。自動化精密制孔技術要點主要有:第一,根據不同材料的特性對制孔過程中的各項參數進行試驗并在試驗結果的基礎上進行優化設計;第二,能夠在狹小的空間條件下完成制孔操作;第三,根據裝配特點和要求進行自動化精密制孔單元的開發。

2.3高效長壽命連接技術

長壽面連接技術大大提高了飛機結構件的抗疲勞能力,有效延長使用壽命,使飛機的可靠性和耐久性都得到有效的提高。高效長壽命連接技術解決了傳統液壓和捶打連接方法所具有的一系列問題,減少了裝配連接損傷,其技術要點有:第一,對密封連接予以支持,復合材料1‘涉鉚接、千涉螺接技術;第二,鈦合金材質的鉚釘、高鎖螺栓的連接技術;根據裝配特點和要求進行長壽命連接單元的開發

2.4大尺寸精密測量技術

精密準確的測量時精準裝配的基礎和保障,是數字化裝配實現的必要條件。飛機裝配對測量技術的要求很高。精密測量技術要點有在于針對飛機產品裝配的激光跟蹤測量方法和iGPS測量方法,根據飛機產品特點進行大尺度精密測量單元的開發。

3、結語

飛機數字化裝配技術體系融合了多領域多學科的先進技術,隨著技術的不斷更新和發展,我國的飛機數字化裝配技術體系必將不斷提高和完善。數字化裝配技術和裝配的應用,徹底改變我國人工裝配的現狀,有效提高裝配效率和裝配質量,降低維修率,使我國的飛機產品穩定性和可靠性更高。

參考文獻

[1]郭恩明.國外飛機柔性裝配技術航空制造技術[J].航空制造技術,2012(09).

第8篇

[關鍵詞:]飛機裝配;數字化;技術

中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:

我國由于科技發展起步時間短,造成一些精密技術上實行效果差的現象。在飛機制造裝配中,治理方式和方法存在著一定的不足。雖然我國已經采用先進的激光跟蹤技術和計算機輔助經緯儀等設施,但是在安裝過程中卻很少用到更加先進的安裝和設計技術,雖然部分程序上做到了簡化處理,結構得到清減。但是與發達國家相比,仍然在飛機裝配技術中存在著一定的差距不足。

目前我國雖然在各個環節上已經做到數字化信息傳遞,但是在部分領域上仍然處于孤島現象,對于模擬量傳遞依然不能得到相應的有效解決。數字化技術未能得以廣泛應用,導致裝配人員在進行現場工作時,仍要進行手動翻閱查看設計圖紙和工藝文件,大大增加了生產制造周期。同時由于工作的繁瑣模式,早場質量不能得以保證,經常出現裝配錯誤,為與飛機整體結構穩定性和安全性起到負面影響。

1、飛機數字化裝配技術要點

(1)飛機裝配標準工藝與專家數據庫的建立。對機裝配技術首先要進行的技術要點就是對機裝配技術中各項對頂的分析,通過經驗和工藝方法的總結,有效地將飛機裝配工藝的標準制定出來,同時通過一定的技術方法將數字化標準實行在工藝當中,運用技術處理與專家數據庫進行有效的連接,建立完善的系統體系。

(2)容差分配模型的建立。對機裝配過程而言,容差分配模型的建立是較為關鍵的環節。通過對飛機設計規定容差到制造施工工藝容差分配以及完成產品設計容差的有效協調,是飛機裝配制造協調方法與線路制定的重要依據。在數字化處理環境下,飛機裝配裝置額容差分配模型的建立,有效地對設計容差進行最小誤差化,減少飛機中協調線路,為各項部件分配合理的容差數值。

(3)零部件交接狀態數字模型的建立。將作為裝配工裝設計技術條件、裝配大綱編制、模線設計等依據的,滿足裝配定位、工藝補償、確定孔位的,對零件提出導孔、裝配孔、定位孔余量等附加到前面的容差分配模型上,形成零部件交接狀態數字模型。

(4)裝配連結模型的建立。在前述的零部件交接狀態數字模型的基礎上,按設計的要求,定義裝配基準和連結結構的幾何模型,即將零件上孔的位置、數量、連接用標準件附加上,從而形成飛機部件的工藝模型。

(5)產品工藝模型與裝配工裝模型的虛擬裝配。要用產品的工藝模型模擬飛機的真實裝配過程,必需將部件中零件的工藝模型在裝配工裝數字模型上按裝配大綱進行裝配,綜合檢測容差分配是否合理、產品結構與裝配工裝結構是否干涉、裝配的工藝性是否科學、工裝的開敞性、產品結構的定位夾緊方式是否合理方便等。

(6)建立飛機數字化裝配標準及其規范。在建立飛機數字化裝配系統之后,需要制定用于指導產品結構數字和數字工裝的虛擬裝配具體工作的相關標準及規范。

(7)建立產品連接的標準件庫。在數字化飛機裝配技術應用中,應建立完善的產品鏈接標準件庫,從而有效地對產品裝配中使用的各種標準件進行參數化數字化的使用,方便使用進行快速便捷查詢、調用,為飛機裝配設計制造增添協調推動作用。

2、飛機數字化裝配技術的應用

數字化裝配系統多種先進數字化裝配技術相結合使用,共同工作來實現對某些零組件的裝配,這些成組的數字化裝配工作系統構成了數字化裝配系統。數字化裝配系統以數字化裝配技術為支撐,體現了數字化裝配工藝技術、數字化裝配工裝技術、光學檢測與補償技術、數字化鉆鉚技術及數字化集成控制技術的綜合應用。

(1)裝配零件和裝配工裝的自身特征,以及它們之間的裝配特征在飛機設計階段就被輸入到系統服務器中。裝配集成控制系統不僅能夠直接共享該數據,還能夠不斷控制工藝系統對這些特征信息進行分析優化,使零件和工裝的設計及其裝配特征的設計不斷完善。

(2)數字化柔性裝配工裝主要包括機械隨動定位裝置和一些柔性的夾具。通過更換卡板和一些專用的夾具,該工裝可以滿足不同機型、但零部件大小相似的多種零部件的裝配。這樣僅需更換卡板和少量專用夾具就可以在一套工裝平臺上裝配多種零部件。

(3)在飛機裝配技術應用中,機械隨動定位裝置和光學測量儀器的綜合使用,能夠有效地對測量結果進行及時的反饋,對設計制造過程進行全面的監控。同時應用這些技術能夠有效地對零件定位以及工裝定位實行閉環控制,一定程度上增加了定位準確性,為飛機裝配穩定性提供有力的保障。

(4)對機數字化裝配技術的實施,有效地保證了飛機裝配過程中的自動化和信息化,實現更加科技控制的目的。有效地改善了在裝配過程中存在的不足,大大提升了飛機裝配過程的效率,同時對于裝配質量也是具有一定的保障,為應對激烈競爭和快速更新的市場提供了有力的基礎,實現了飛機整體結構的穩定性和可靠性。

3、結語

自從我國實行改革開放政策以來,國家整體經濟建設和科技水平得到顯著提高,從而更多的數字化技術被應用在飛機結構制造中。其中,在飛機結構設計中裝配設計凸顯重要作用。就是通過將零部件按照一定的設計標準和技術要求進行有效的組合連接,一般對機裝配產品尺寸較大、形狀較為復雜,為了能夠更好地保障飛機整體結構上的穩定性和可靠性,目前我國飛機制造企業紛紛采用數字化處理技術,實現對飛機裝配整體結構上的加固。

參考文獻

[1]王巍,高平,柏樹生.飛機數字化柔性裝配技術研究[J].節能.2011(Z1)

[2]茍坤.面向飛機裝配過程的質量管控系統研究與應用[D].華中科技大學2013

作者簡介:鐘厚煒,男,籍貫:江西省南康市,現職稱:工程師,研究方向:飛機裝配。

期刊快遞地址:沈陽市于洪區長江北街133-1-411

第9篇

關鍵詞:軍工企業;數字化;制造系統;方案;MBD

中圖分類號:TJ08;TP18 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2015)02-0039-02

1 軍工企業制造系統信息化應用的現狀

本文從工藝技術、生產管理和生產車間三個層面對軍工企業制造系統的信息化應用現狀進行簡要的分析。

1.1 工藝技術及制造業務

在軍工產品的加工制造,特別是工藝技術對三維設計模型的承接方面,目前還是一個瓶頸,設計與工藝之間還存在數據斷層;當前絕大部分企業生產制造均是根據二維設計圖紙,利用CAPP、PDM等工具進行二維工藝設計,根據現場加工需要臨時建立模型進行加工仿真、裝配仿真,產品設計信息多次轉換、傳遞緩慢,導致生產準備時間長,且無法實現從設計到工藝、從工藝到制造的快速推進。

1.2 生產管理業務

軍工企業現有生產管理業務主要涉及生產計劃管理、現場管理、物資管理、質量管理等系統,部分優秀企業已基本建立了精益生產協同管理體系,打通了從生產計劃到現場執行、質量檢驗、產品交付這一主價值鏈,但是該系統在生產策劃、運營管控、生產準備、生產成本和生產現場管理方面存在不足,并且系統側重于部門職能的實現,流程化管控較弱。

1.3 生產車間

經過近幾年的信息化建設,各軍工企業生產車間的信息化應用水平普遍有了較大提升,各類計算機和數控設備終端全部實現聯網工作,MES系統的應用使計劃下達、任務跟蹤、工時統計等生產管理業務實現了信息化,DNC/CAM/CAE系統的應用使數控機床的部分功能實現了數字化,但生產車間目前的應用水平和數字化分廠的標準還相距甚遠。

2 軍工企業數字化制造系統構想

2.1 總體目標

通過構建數字化制造系統,將我國軍工企業武器裝備的研制水平提升至我國制造業先進行列,同時大幅縮短產品的研制周期,降低研制成本。

2.2 框架組成

本文在綜合考慮武器裝備的研制特點、軍工企業的信息化應用現狀、數字化制造發展趨勢等因素的基礎上,提出了構建軍工企業的數字化制造系統,主要包括數字化工藝設計平臺、精益生產協同管理平臺和數字化制造單元三大部分,框架的組成示意圖如圖1所示。

3 軍工企業數字化制造系統的推進方案

3.1 實現數字化條件下的產品制造

主要實現六大功能,分別是:

①設計制造的緊密高效協同。

②數字化可制造性審查。

③基于全三維數字量傳遞。

④零件精確加工的數字化應用。

⑤裝配過程仿真。

⑥在線檢測技術的應用。

主要從建立基于MBD的數字化制造模式、完善PDM系統在武器裝備制造過程的應用和實現裝配過程數字化仿真三個層面進行推進。

3.1.1 建立基于MBD的數字化制造模式

武器裝備的研制過程主要經歷產品設計、工藝設計、工裝設計、產品制造和檢驗檢測等五個環節。新一代武器裝備設計部分已采用了MBD(Model Based Definition,基于模型的定義)技術,為滿足新一代武器裝備及未來軍工產品的工藝承接和快速交付,以及對產品可靠性、安全性、可測試性、可維護性等使用要求,有必要建立基于MBD模型的數字化制造流程。

3.1.2 完善PDM系統在武器裝備制造過程的應用

近年來,依托新一代武器裝備的研制,PDM系統在軍工企業開始逐步進行應用,但我們的應用規模、應用水平等與歐美先進企業仍存在較大的差距,不能有效支持新一代武器裝備的研制生產。面對我國未來武器裝備研制對數字化技術的要求,借鑒PDM技術在國內外武器裝備產業成功應用經驗和軍工企業制造系統的特點,完善軍工企業基于PDM的武器裝備制造系統平臺,重點實現產品工藝數字化設計方面的應用。

3.1.3 實現裝配過程數字化仿真

在裝配車間引入三維數字化仿真技術,它是在軟件虛擬裝配環境中,調入產品三維數模、資源三維數模和設計的裝配工藝過程,通過軟件模擬完成零件、組件、成品等數模上架、定位、裝夾、裝配(連接)、下架等工序的虛擬操作,實現產品裝配過程和拆卸過程的三維動態仿真,驗證工藝設計的準確度,以發現裝配過程工藝設計中的錯誤;仿真是一個反復迭代的過程,不斷地調整工藝設計,不斷地仿真,直到得到最優的方案。

3.2 建立面向供應鏈的精益生產協同管理平臺

基于用戶訂單管理,融入精益生產的管理思想和理念,對“用戶訂單―生產計劃―物資采購―制造執行―質量檢驗―產品交付―銷售回款”等生產核心價值鏈全過程進行有效管理,建立面向供應鏈的精益生產協同管理平臺。協同管理平臺主要涵蓋了生產計劃、生產準備、生產管控、成本管理和質量管理五個系統。

3.2.1 生產計劃管理系統

建立基于信息化的生產計劃管理系統:面向生產的計劃業務過程,采用PDCA循環的方法搭建基于信息化的生產計劃管控結構,通過制定生產計劃、執行生產計劃、檢查計劃執行和問題處理四個過程實現對生產整個計劃的管理和控制。從而一方面實現軍工企業生產計劃管理的統一和閉環,另一方面形成科學的計劃節拍,實現準時化生產。

3.2.2 生產準備管理系統

主要包括物資供應管理和工裝管理兩大業務。通過ERP系統的進一步完善,實現采購計劃編制、供應商選擇及評價、采購管理、合同簽訂、評審及執行等物資業務全過程的信息化,消除信息流和物流之間的障礙,從而提高整個物資供應過程的效率,使物資供應環節更好地服務于生產。通過實施全面的工裝管理,使工裝申請、設計、更改、投產、狀態監控、報廢等業務的實現全生命周期管理;建立軍工企業統一的工裝信息庫,基于三維模型實現產品設計、工裝設計以及工藝設計的并行進行,同時將三維工裝模型及其幾何、加工能力等參數信息關聯到數控編程過程中。

3.2.3 生產運營管控中心

借鑒平衡計分卡思想,覆蓋“計劃、工藝、制造、質量、財務”等各主要生產,以面向流程和問題管控為主動力,利用系統集成、數據可視化等信息化技術,建立由計劃部門主導、多部門參與的生產運營管控中心,實時監控生產主價值鏈流程的運行狀況,推進企業制造能力建設,促進生產流程的優化,從而達到提升企業“價值目標與客戶評價”的目的。

3.2.4 基于信息化的成本管理系統

利用ERP等軟件工具建立成本管理系統,實現對產品標準成本的管理和實際成本的自動歸集,進行成本統計及分析,比較標準成本與實際成本揭示成本差異,建立成本預算、核算及過程控制的關聯。生產成本管理子系統與全面預算管理系統、人力資源系統集成,實現動力燃料、固定資產折舊和人工費用等信息的傳遞,同時實現對產成品或零組件實際成本的自動計算。

3.2.5 質量數據管理系統

建立面向產品追溯性的質量數據管理系統,進一步完善包括現場質量檢驗、不合格品流程審理、計量器具檢定、理化試驗委托、外場排故、質量體系審核、質量成本匯總和質量信息上報等功能模塊,實現對型號產品質量數據進行統一管理,從而使生產質量管理工作更加規范化、程序化,提高其處理工作的速度和準確性,也便于動態查詢,提高決策水平。

3.3 建設數字化車間

3.3.1 建立基于信息化的車間計劃管理模式

①建立裝配需求拉動生產的計劃管理模式。改變當前計劃管理模式,建立總裝配套需求拉動車間生產組織的計劃管理模式。車間合格零件直接入庫總裝庫房,可使總裝廠對配套零件庫存及在制品情況準確掌握;總裝廠直接下發配套計劃,可使車間將有限的生產資源高效的利用。

②建立基于系統排產的作業計劃管理模式。利用ERP、APS等軟件實現系統的自動排產,將配套訂單計劃分解成工序級作業計劃,并通過生產準備服務體系的建立及各項制度的支撐,保證每道工序按節點完成,繼而保證每個訂單按節點完成,最終保證整個零件配套計劃及總裝生產計劃按時完成。

3.3.2 建立基于信息化的車間生產準備管理模式

①工藝技術準備。在PDM中實現電子簽署,即省去了各物理區域的來回奔走,提高了效率,又保證了工藝文件的可靠性;將協作工藝編制和工藝文件審核、審簽并行進行,優化了簽署流程;與其他管理系統互聯,實現工藝文件的無紙化管理。

②生產物資的信息化管理。通過對刀量具、原材料、輔料等生產物資建立信息臺帳,進行數字化管理,對已有的物資能實現快速查找、數據共享,對未到位物資進行自動識別和預警,縮短生產物資準備時間。

③實現隨行文件電子化。通過實施產品隨行文件電子化管理,借助對外購/外協檢驗及生產現場檢驗的信息化管理,對產品生產全過程的質量信息進行有效采集和記錄,保證從物資器材到組件產品的質量信息清晰、明確。當產品出現質量問題時,可通過電子化隨行文件快速實現對產品的配套件、加工制造過程、加工人員等信息進行篩查。

3.3.3 完善車間數據收集、傳輸系統

完善DNC網絡技術,實現NC程序的有效管理與傳送,同時實現機床狀態在線監控,保證車間管理層對底層設備狀態的有效掌握。建立生產現場數據等信息反饋終端及展示看板,實現生產現場顯性化管理,使生產管理、工程技術、生產保障、物資供應等部門以生產現場為中心,對生產活動做出快速響應,使問題產生即暴露、暴露即解決。

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