引論：我們?yōu)槟砹?3篇數(shù)字化設(shè)計和制造技術(shù)范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

沖壓模具；數(shù)字化技術(shù)；設(shè)計應(yīng)用

0前言

目前我國以航空制造業(yè)和汽車工業(yè)為主的機械類制造業(yè)發(fā)展迅速，促使我國沖壓模具以年20%的速度持續(xù)增長。沖壓模具本質(zhì)上屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品，沖壓生產(chǎn)中的沖壓產(chǎn)品的智聯(lián)、生產(chǎn)效率等與模具設(shè)計具有較大的關(guān)聯(lián)，大力發(fā)展模具的數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)的分析與研究，將數(shù)字化技術(shù)廣泛應(yīng)用在模具工業(yè)中，促使現(xiàn)代機械制造業(yè)得到快速發(fā)展。

1沖壓模具設(shè)計和制造中的數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)

在沖壓模具的使用上，要將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在模具制造的全過程，實現(xiàn)自動化制造和精確化制造，促使沖壓模具的高效開發(fā)。模具制造的數(shù)字化技術(shù)主要是將計算機技術(shù)應(yīng)用在模具制造的過程中，實現(xiàn)每一制造環(huán)節(jié)的精確控制，從而滿足沖壓生產(chǎn)的要求。數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)具體包括以下幾種：（1）沖壓成形CAE技術(shù)。沖壓成形CAE技術(shù)本質(zhì)上是利用計算機技術(shù)制造計算機軟件，并將計算機通用軟件應(yīng)用在模具自動化質(zhì)量控制過程中，促使該技術(shù)能夠滿足模具制造的精確度要求，也顯著提高沖壓模具的使用周期。如AutoForm/PAM-STAMP軟件應(yīng)用在模具制造過程中，通過計算機分析、模擬機械用材的流動、厚度的變化以及材料的破壞、起皺等，以此來對模具產(chǎn)品零件的成形、工藝設(shè)計進行準確的預(yù)見和建議，實現(xiàn)模具的形變。（2）模塊化的快速設(shè)計系統(tǒng)。對于沖壓模具的制造與設(shè)計，要重視結(jié)果設(shè)計，能夠?qū)⒓夹g(shù)系統(tǒng)應(yīng)用于模具制造上，提高模具設(shè)計的質(zhì)量。如隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展，沖壓CAD/CAM的一體化技術(shù)應(yīng)用在模具設(shè)計上，可以有效避免單一軟件使用的弊端。CAD通用軟件主要是應(yīng)用在交互繪圖和造型層次的設(shè)計上，一般是以模具設(shè)計人員的設(shè)計經(jīng)驗為主來進行模具繪圖和造型設(shè)計，這種軟件設(shè)計方法不能夠及時發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計中的不足之處，一定情況下會延誤模具設(shè)計周期，影響模具的設(shè)計質(zhì)量。因此在數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)的使用上，可以將模具設(shè)計的技術(shù)結(jié)合起來，彌補單一技術(shù)應(yīng)用中的不足之處。

2沖壓模具設(shè)計和制造中的數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)點

（1）數(shù)字化裝配技術(shù)的優(yōu)點。沖壓模具的裝配方法一般分為4種，包括互換裝配法、分組裝配法、修配裝配法以及調(diào)整裝配發(fā)等具體內(nèi)容，在模具設(shè)計上，可以將這四種裝配法按照先后順序應(yīng)用在設(shè)計環(huán)節(jié)中，有利于進行精加工，減少裝配過程中模具標準件的損毀。（2）計算機仿真技術(shù)的優(yōu)點。在傳統(tǒng)的沖壓模具設(shè)計上，高度鋼材在循環(huán)加載條件的作用下，會產(chǎn)生較強的包辛格效應(yīng)，而計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用極大程度上改變了沖壓設(shè)計現(xiàn)狀，通過計算機仿真模擬將設(shè)計參數(shù)設(shè)計在固定范圍內(nèi)，進行沖壓設(shè)計，提高了模具設(shè)計的精確度。（3）數(shù)字化參數(shù)的程編優(yōu)點。參數(shù)化程編應(yīng)用在沖壓模具的加工制造上，在數(shù)字化技術(shù)的作用下，逐漸從單純的型面加工擴展到結(jié)構(gòu)面加工，由中低速加工變化為高速加工，從小切深變?yōu)楦哌M給，有效改善工件加工質(zhì)量，減少加工打磨面；減少試模的工作量，提高模具制造的精度；刀具使用上以小型加工模具為主，注重細節(jié)制造，以此既滿足模具的設(shè)計精確度要求，也有效降低使用費用。

3沖壓模具設(shè)計和制造中的數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

3.1軟件技術(shù)在模具產(chǎn)品設(shè)計同步工程中的應(yīng)用

在模具產(chǎn)品的同步開發(fā)中，要想滿足沖壓模具的建設(shè)要求，就要將沖壓工藝貫穿于沖壓模具的同步開發(fā)過程中。在沖壓模具的開發(fā)設(shè)計上，要求設(shè)計人員全員參與，從沖壓模具的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品的沖壓技術(shù)再到模具的具體開發(fā)，都要依據(jù)沖壓成形的物理規(guī)律進行模具設(shè)計，借助計算機數(shù)字化技術(shù)真實的反映模具與板料的的關(guān)系，并將計算機軟件應(yīng)用在模具變形設(shè)計的全過程中。在沖壓模具的設(shè)計上，可以應(yīng)用非線性理論、有限元方法以及各項計算機軟硬件，以此來對產(chǎn)品零件的成行進行精確的預(yù)算，全面提高沖壓模具的技術(shù)機控制質(zhì)量與效率。

3.2模塊結(jié)構(gòu)化的快速設(shè)計應(yīng)用

在數(shù)字化技術(shù)使用上，要預(yù)先消化模具的任務(wù)要求（沖壓要求），結(jié)合現(xiàn)場模具生產(chǎn)經(jīng)驗，應(yīng)用模具結(jié)構(gòu)庫，進行模具的初設(shè)計；其次再要進行模面設(shè)計，這一階段調(diào)用標準機械件庫，組裝成一套完整的模具。在參數(shù)化模塊設(shè)計上，要實現(xiàn)典型結(jié)構(gòu)模板化和重復(fù)工作智能化，以此來提高沖壓模具的制造水平。典型結(jié)構(gòu)模塊化，主要是基于模塊化的思想，對沖壓模具的典型結(jié)構(gòu)進行分類總結(jié)，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進行模具設(shè)計參數(shù)的控制，生成智能化模板，以此在模具設(shè)計過程中完成建模；重復(fù)工作智能化應(yīng)用上，主要是將模具設(shè)計過程的重復(fù)工作利用智能化模板和二次開發(fā)工具來實現(xiàn)縮短設(shè)計周期的目的，以此來實現(xiàn)沖壓模具的智能化、自動控制化進程。

3.3信息系統(tǒng)的應(yīng)用

在沖壓模具設(shè)計上，要將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在制造業(yè)的每一環(huán)節(jié)中，如可以將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在機械自動化管理、繪圖設(shè)計、參數(shù)分析、模具制造以及模具檢測中，在這一過程中應(yīng)用信息化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)產(chǎn)品信息的共享，并將模具制造信息以計算機信息化的形式固定下來，從而為沖壓模具的制造設(shè)計提供借鑒意見，降低模具設(shè)計人員的工作量。

4結(jié)語

隨著信息技術(shù)以及科學技術(shù)的發(fā)展，我國的沖壓模具已經(jīng)由傳統(tǒng)的機械模具形式轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械自動化體系，將先進的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在模具制造上，極大提高了我國沖壓模具的發(fā)展速度，也提高了沖壓模具的精確度和使用周期，推進了我國沖壓模具的行業(yè)的發(fā)展進程。

參考文獻：

[1]潘宇祥.探討數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用[J].工程技術(shù):全文版,2016(07):00258.

篇2

1 計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢

計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在計算機輔助技術(shù)的應(yīng)用、基于計算機平臺的數(shù)控機床的應(yīng)用、計算機三維技術(shù)的應(yīng)用以及計算機ERP管理系統(tǒng)的應(yīng)用。目前計算機繪圖技術(shù)、數(shù)控機床已經(jīng)在我國的機械行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，保證了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量和使用價值。計算機ERP管理系統(tǒng)在機械行業(yè)中的應(yīng)用有利于降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)營效率，在企業(yè)的快速發(fā)展中發(fā)揮了重要、積極作用。計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）計算機輔助技術(shù)的應(yīng)用大幅度提高了機械行業(yè)的生產(chǎn)效率，主要體現(xiàn)于產(chǎn)品的設(shè)計和研發(fā)速度的提升，明顯縮短了產(chǎn)品設(shè)計時間，提高了產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量。（2）計算機ERP管理系統(tǒng)的應(yīng)用實現(xiàn)了企業(yè)的全方位管理，保證了企業(yè)各個部門、各個環(huán)節(jié)信息的及時傳輸和反饋，提高了企業(yè)的反應(yīng)能力。（3）計算機存儲技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了對企業(yè)各種生產(chǎn)信息資源以及產(chǎn)品設(shè)計圖紙的有效存儲，不僅提高了信息資源的管理效率，同時也避免了紙張的浪費。

2 計算機技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用

機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域中計算機技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是可視化、仿真、模擬、繪圖等輔助技術(shù)的應(yīng)用，二是基于計算機平臺的數(shù)控機床的應(yīng)用，三是計算機三維技術(shù)的應(yīng)用，四是計算機ERP管理系統(tǒng)的應(yīng)用。

2.1 計算機輔助技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用

在機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域中應(yīng)用較多的計算機輔助技術(shù)主要有計算機可視化技術(shù)、計算機仿真模擬技術(shù)等。顧名思義，計算機可視化技術(shù)就是將抽象的機械信息和數(shù)據(jù)進行直觀化、具體化、可視化，將其轉(zhuǎn)化為更容易讓人理解的信息和數(shù)據(jù)，進而分析、計算以及掌握機械產(chǎn)品的特點和性能，了解機械產(chǎn)品的動態(tài)生產(chǎn)過程，不斷對其進行改進、優(yōu)化。計算機可視化技術(shù)在機械設(shè)計和制作領(lǐng)域中的應(yīng)用一方面可以發(fā)揮基礎(chǔ)的輔助設(shè)計作用，有利于減少人工誤差，提高產(chǎn)品設(shè)計的精確性；另一方面能夠極大地提高工作效率，節(jié)約了大量的人力和時間，推動了自動化的進程。計算機仿真模擬技術(shù)以計算機和軟件為基礎(chǔ)，匯集了多個學科的理論知識和技術(shù)原理，仿真模擬技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決機械制造中的復(fù)雜問題。在機械設(shè)計和制造過程中，產(chǎn)品加工是企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，利用計算機仿真虛擬技術(shù)可以為產(chǎn)品的加工提供理論和技術(shù)支持。例如在某些機械產(chǎn)品的磨削過程，利用仿真技術(shù)可以對磨削行為以及磨削質(zhì)量進行預(yù)測和模擬，并以此為依據(jù)優(yōu)化磨削過程。在機械設(shè)計階段，應(yīng)用較多的計算機制圖技術(shù)，例如CAD、CAM 都是常用的計算機繪圖技術(shù)，利用計算機繪圖技術(shù)一方面可以減少制圖的差錯率，降低產(chǎn)品生產(chǎn)損失；另一方面能夠縮短制圖周期，為新產(chǎn)品的研發(fā)提供更多的時間。

2.2 基于計算機的數(shù)控機床在機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用

數(shù)控機床的最主要優(yōu)勢特征就是能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)自動化，以計算機為平臺、軟件為基礎(chǔ)的數(shù)控機床的編程主要有兩種方式，即軟件自動編程以及軟件手工編程。基于自動編程的數(shù)控機床軟件主要應(yīng)用于較復(fù)雜零配件的生產(chǎn)，以計算機為平臺采用標準的數(shù)控軟件語言對應(yīng)用程序進行編寫，然后經(jīng)過處理形成數(shù)控機床的運行程序。近年來隨著數(shù)控技術(shù)的快速更新和發(fā)展，計算機語言與數(shù)控編寫程序之間的相互轉(zhuǎn)換更加容易實現(xiàn)，更大程度上滿足了數(shù)控機床編程的需要。

2.3 計算機三維技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用

三維技術(shù)是現(xiàn)代計算機技術(shù)的重要組成部分，其采用了更先進的理論和方法制作神奇三維立體，為產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了更科學的設(shè)計方法，例如對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的受力分析以及對產(chǎn)品形狀的模擬分析都是三維技術(shù)在機械設(shè)計和制作行業(yè)的重要應(yīng)用體現(xiàn)。CAD三維技術(shù)的應(yīng)用不僅體現(xiàn)在對產(chǎn)品大小、形狀、特征以及產(chǎn)品位置的模擬分析方面，另外還可以對產(chǎn)品賦予一系列物理特征信息，通過對產(chǎn)品顏色、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品體積、產(chǎn)品承壓力等物理特征信息的分析從而進一步保障產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量。在以往的機械產(chǎn)品設(shè)計過程中，往往需要通過各種物理實驗和化學實驗來檢驗產(chǎn)品質(zhì)量，而現(xiàn)在通過三維技術(shù)的模型功能就不再需要通過物理和化學實驗保證產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，如此就極大地節(jié)約了產(chǎn)品設(shè)計成本，同時也有利于提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

2.4 計算機ERP管理系統(tǒng)在機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用

機械零配件種類的復(fù)雜性決定了機械行業(yè)自身具有較強的離散性，企業(yè)很難保證產(chǎn)品的終端性。對于任何一個機械產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)來講，都需要詳細、準確地了解和掌握自己所生產(chǎn)產(chǎn)品的零配件，包括零配件的個數(shù)、零配件的具體型號、零配件的可用性等信息都要有準確的記錄資料，這些信息資料是企業(yè)生產(chǎn)部門制定產(chǎn)品生產(chǎn)計劃的重要依據(jù)。機械產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)日常運營主要包括產(chǎn)品加工以及產(chǎn)品管理兩方面內(nèi)容，產(chǎn)品管理涉及到零配件數(shù)量管理、庫存管理、產(chǎn)品生產(chǎn)計劃信息管理，另外就是企業(yè)ERP系統(tǒng)的維護和管理，從ERP系統(tǒng)中可以準確查詢企業(yè)每個批次零配件的具體數(shù)量、毛坯數(shù)量、半成品數(shù)量、成品數(shù)量，如此可以實現(xiàn)對每個批次產(chǎn)品的動態(tài)跟蹤分析，及時掌握當前毛坯數(shù)量是多少、半成品和成品數(shù)量是多少、產(chǎn)品報廢數(shù)量是多少，對以上信息的掌握可以為企業(yè)決策部門提供科學的數(shù)據(jù)支持，對降低企業(yè)生產(chǎn)成本、提高企業(yè)經(jīng)營效益有著重要意義。

3 結(jié)語

計算機信息技術(shù)的普及應(yīng)用推動人類從機械化時代進入信息化時代，計算機技術(shù)的強大功能在各個行業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著不可估量的作用，其在機械行業(yè)中的應(yīng)用不僅提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，同時在推動企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)自動化中也發(fā)揮了不可替代的作用。目前計算機技術(shù)在機械行業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在計算機輔助技術(shù)的應(yīng)用、基于計算機平臺的數(shù)控機床的應(yīng)用、計算機三維技術(shù)的應(yīng)用以及計算機ERP管理系統(tǒng)的應(yīng)用，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展以及機械行業(yè)改革的深入，計算機技術(shù)與機械設(shè)計制造以及其自動化的融合將會成為以后的研究熱點。

參考文獻

[1] 何楠.機械設(shè)計制造及其自動化中計算機技術(shù)的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（7）：148-149.

[2] 劉銳鋒.探討計算機輔助技術(shù)與機械設(shè)計制造的結(jié)合[J].化工管理，2015（7）：194-195.

篇3

1工裝數(shù)字化制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

1.1國內(nèi)外工裝數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和普及,計算機在越來越多領(lǐng)域的運用得到了前所未有的重視,在制造業(yè)也不例外。制造業(yè)在信息技術(shù)與自身的制作技術(shù)相結(jié)合的環(huán)境下日益邁向了數(shù)字化的歷程,工裝數(shù)字化制造技術(shù)已經(jīng)成為提高企業(yè)產(chǎn)品競爭力的重要技術(shù)手段,近三十年以來,數(shù)字化制造技術(shù)在加快發(fā)展的步伐,許多發(fā)達國家的工裝產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了數(shù)字化設(shè)計和無圖紙生產(chǎn)。同時,數(shù)字化制造技術(shù)也在縱深方向,在機器人化機床、多功能機床等整機方面和高速電主軸、直線電機等單元技術(shù)方面均有較為突破的發(fā)展。我國數(shù)字化制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)都有很大的發(fā)展,基礎(chǔ)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用使我國的制造業(yè)設(shè)計自動化水平產(chǎn)生了質(zhì)的飛越,對數(shù)控技術(shù)的進一步研發(fā)促進了我國數(shù)字化制造技術(shù)的成熟。

1.2工裝數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

第三次科技革命催生了計算機的發(fā)明,憑借著自身的強大優(yōu)勢,計算機自誕生不就之后便被運用于控制機床加工。實現(xiàn)了由傳統(tǒng)的依靠人工向依靠自動化控制機床的轉(zhuǎn)變,為數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展提供了可靠的條件[2]。無論是幾十年以前還是科技發(fā)展越發(fā)成熟的今天,數(shù)控機床的擁有量以及年產(chǎn)量不可置疑的成為一個國家制造能力的重要標志。數(shù)字化制造技術(shù)是基于精密化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)和核心,隨著計算機技術(shù)的不斷成熟和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷普及,工裝數(shù)字化制造技術(shù)也將在更廣闊的領(lǐng)域發(fā)揮造福于人類的重大作用。

2新形勢下工裝數(shù)字化制造技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系

2.1工裝數(shù)據(jù)庫

建立數(shù)據(jù)庫是數(shù)字化設(shè)計中非常重要的基礎(chǔ)性工作,是數(shù)字化設(shè)計和制作的必要內(nèi)容,是也是數(shù)字化制造技術(shù)運行的動脈。工作數(shù)據(jù)庫主要包括O型圓模具數(shù)據(jù)庫、壓型折彎零件及其模具數(shù)據(jù)庫、加長鏜桿鉆桿數(shù)據(jù)庫、配重匯總數(shù)據(jù)庫等組成。O型圓模具數(shù)據(jù)庫的主要任務(wù)命名工裝名稱、工裝代號、制作標準和圖號、對應(yīng)產(chǎn)品信息以及進行模具設(shè)計、校對、審核等;壓型折彎零件及其模具數(shù)據(jù)庫匯總了工作室近幾十年以來的壓型折彎零件模具檔案圖紙,并將這些圖紙制作成電子文檔方便工裝編制人員、設(shè)計人員以及管理人員搭建資源共享平臺;加長鏜桿鉆桿數(shù)據(jù)庫匯總了多套加長鏜桿工裝和加長鉆桿工裝,為后期的大規(guī)模生產(chǎn)提供必要的數(shù)據(jù);配重匯總數(shù)據(jù)庫主要收錄了包括尺寸、重量、數(shù)量、等在內(nèi)的多種配重。工裝數(shù)據(jù)庫是工裝數(shù)字化制造的依據(jù),它的建立對工裝工藝設(shè)計、制造、監(jiān)測具有不可忽視的作用。

2.2設(shè)計制造應(yīng)用技術(shù)

應(yīng)用系統(tǒng)可以將工裝設(shè)計制造過程中各部分基于網(wǎng)絡(luò)集成為一體化技術(shù),使系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計、加工、監(jiān)測等各項技術(shù)協(xié)調(diào)運行[3]。設(shè)計制作應(yīng)用技術(shù)包括工裝數(shù)字化設(shè)計、工裝數(shù)字化工藝設(shè)計、工藝數(shù)模設(shè)計以及數(shù)字化工裝制作。工裝數(shù)字化設(shè)計是以三維設(shè)計為基礎(chǔ)、采用并行工作方式的技術(shù),它可以在設(shè)計的不同階段將數(shù)模發(fā)送給工裝設(shè)計數(shù)據(jù)庫,并通過網(wǎng)絡(luò)即時向有關(guān)部門反映問題;工裝數(shù)字化工藝設(shè)計主要工作是制定工裝制作工藝的總方案記憶各個協(xié)調(diào)方案,還需要設(shè)計出各個零件的制作工藝,將其刻錄到工藝設(shè)計數(shù)據(jù)庫之內(nèi);工藝數(shù)模設(shè)計是工裝數(shù)字化制造過程的一個重要環(huán)節(jié),也是工裝制作過程的依據(jù),它的主要任務(wù)是在工裝數(shù)模基礎(chǔ)上增加工藝余量和定位重構(gòu)的數(shù)據(jù)庫;數(shù)字化工裝制作主要是依靠數(shù)字化加工設(shè)備來提高工作加工的精度,以便于縮短制作周期、提高制作速度和質(zhì)量。

3結(jié)束語

數(shù)字化設(shè)計和制作技術(shù)是新形勢下制作技術(shù)的變革,也是機械制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。利用發(fā)展工裝數(shù)字化制造技術(shù)是企業(yè)提高技術(shù)水平和業(yè)界競爭力的一個重要舉措,同時也是提高我國現(xiàn)代化工裝制作技術(shù)水平的必經(jīng)途徑,在國際舞臺上,誰占據(jù)了工裝數(shù)字化制造技術(shù)的制高點,誰就擁有更廣闊的工裝市場和發(fā)展前景。

參考文獻：

篇4

1 數(shù)字化技術(shù)在飛機設(shè)計及制造中的應(yīng)用

數(shù)字化技術(shù)在飛機設(shè)計和制造等工作中的應(yīng)用便是把實物飛機內(nèi)全部參數(shù)以統(tǒng)一比例集中于3d模型，其與傳統(tǒng)設(shè)計制造工作具有較大的差異。傳統(tǒng)飛機設(shè)計和制造工作借助2d圖紙繪制實現(xiàn)，若欲完成飛機的完整設(shè)計，應(yīng)以不同方位對其進行繪制，工程量較大，同時因飛機制造工作涉及到的零件和零件相關(guān)參數(shù)眾多，成功的飛機制造需要確保所有參數(shù)的正確。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能夠借助計算機技術(shù)完成上述工作，向計算機輸入全部的參數(shù)，這些參數(shù)能夠根據(jù)實際情況和位置進行標記，即三維標注技術(shù)，該技術(shù)對零件尺寸統(tǒng)一比例的標注具有較大的積極影響，各部分材料粗糙度等信息一目了然，并且在各類文字、數(shù)字以及語言的支持下，標記工作更加完善。

飛機制造和設(shè)計在模型精度方面具有較高的要求，為了對電子樣機協(xié)調(diào)進行滿足，使飛機設(shè)計及制造工作達到相應(yīng)的工藝要求，需要對其精確度進行提升，部分零件達到完全真實的水平，其模型在零件尺寸、材料等方面還原度極高，甚至某些時候能夠?qū)⒛承椭苯右氲斤w機制造工作中。當然3d模型并不完美，例如在表面處理及熱處理技術(shù)方面目前的數(shù)字化技術(shù)無法更好實現(xiàn)，但依舊能夠通過3d標注技術(shù)對其設(shè)計和制造工作進行輔助。

2 數(shù)字化技術(shù)在飛機設(shè)計及制造中的應(yīng)用價值

2.1 方案設(shè)計和決策工作中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用價值

飛機設(shè)計軟件工具能夠根據(jù)飛機運營需求、特點等對舒適性、經(jīng)濟性、安全性等方面進行平衡，在先進軟件及系統(tǒng)的支持下，將更多數(shù)據(jù)提供給方案設(shè)計及決策方面的工作。在數(shù)字化技術(shù)支持下，飛機設(shè)計及制造人員能夠?qū)︼w機運營、技術(shù)需求、性能需求等方面進行掌握，進而對飛機設(shè)計和制造工作進行相應(yīng)的調(diào)整和完善，對不同方案進行綜合分析或調(diào)研，進而對方案進行不斷提升和完善，為設(shè)計制造工作的開展提供更多支持。

2.2 預(yù)裝配相關(guān)工作中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用價值

數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)︼w機設(shè)計、預(yù)裝配等方面工作提供支持，所謂預(yù)裝配即模擬裝配飛機的過程，飛機裝配工作對整體的制造工作而言至關(guān)重要，并且實際操作過程中容易出現(xiàn)各式各樣的問題，因此數(shù)字化技術(shù)對此項工作的開展具有較大的應(yīng)用價值。預(yù)裝配工作的基礎(chǔ)為數(shù)樣機，在計算機技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的支持下，能夠根據(jù)工藝流程步驟開展產(chǎn)品組裝方面的工作，并且能夠完成材料的質(zhì)量檢測工作，實際操作時誤差的出現(xiàn)幾率大幅度減少。

人們能夠從四方面入手開展預(yù)裝配仿真工作，例如人機工程、裝配干涉、裝配順序以及虛擬數(shù)字化方面的仿真。所謂裝配干涉仿真，即對報警裝置進行建立，預(yù)裝配環(huán)節(jié)存在諸多干擾因素，系統(tǒng)能夠?qū)ζ溥M行識別和報警，同時能夠使工作人員在第一時間對問題進行處理和檢查。此方面工作多數(shù)在虛擬條件下進行，然而仍舊需要人的參與，工作人員無需進到虛擬環(huán)境內(nèi)，人們可以將人體3d模型放入其中，為工作人員提供各個方位的視角，為操作提供更多便利。所謂數(shù)字化車間仿真，即在虛擬3d零件的基礎(chǔ)上對車間、起吊裝置、廠房等方面的模型進行完善，將待裝備的零件、半成品等投入虛擬車間。此外借助數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)ρb配順序進行模擬，在保證其與實際裝配流程一致的情況下，能夠及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患問題，在確保順序正確的情況下人們還能夠減少漏零件的問題，為預(yù)裝配乃至今后的實際裝配奠定堅實基礎(chǔ)。

2.3 飛機綜合設(shè)計制造及工程發(fā)展過程中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用價值

在數(shù)字化技術(shù)支持下，能夠為總體布置、設(shè)計等方面工作的開展提供更多支持，3d數(shù)字化模型和數(shù)字化設(shè)計分系統(tǒng)能夠?qū)Y(jié)構(gòu)強度設(shè)計、動力推進系統(tǒng)設(shè)計等分系統(tǒng)的設(shè)計進行完善，為設(shè)計工作開展提供支持。此外，在試驗試飛、營運和制造、飛機設(shè)計及制造工作相關(guān)的知識管理工作等方面，數(shù)字化技術(shù)同樣具有較高的應(yīng)用價值，飛機試驗試飛過程中產(chǎn)生較多的數(shù)據(jù)，在數(shù)字化技術(shù)支持下能夠?qū)θ吭囼灁?shù)據(jù)進行有效的存儲及處理，為飛機設(shè)計及制造工作的進一步優(yōu)化奠定堅實基礎(chǔ)。在營運制造過程中，通過對總裝環(huán)境、地面維護保障參數(shù)等方面的仿真和模擬，能夠以更低的代價達成設(shè)計及制造工作的各種要求，為飛機經(jīng)濟性、安全性、舒適度等方面提供更多保障。

3 結(jié)束語

飛機設(shè)計、制造等方面的工作較為復(fù)雜，涉及到的數(shù)據(jù)眾多并且對數(shù)據(jù)精度和準確性具有極高的要求，通過傳統(tǒng)方法和技術(shù)開展設(shè)計、制造等方面的工作時需要消耗較多的人力物力和時間，獲取的數(shù)據(jù)精度較低，無法更好地滿足飛機設(shè)計、制造等方面工作要求，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)ι鲜鰡栴}進行解決，并且在虛擬預(yù)裝配功能的支持下減少資源浪費，設(shè)計制造時間有所減少，可見其應(yīng)用價值極大。

參考文獻

[1]高利.數(shù)字化技術(shù)在飛機設(shè)計與制造中的應(yīng)用價值[J].探索科學，2016（4）：174-174.

篇5

篇6

中高速柴油機廣泛應(yīng)用于船舶動力推進和船舶電站、陸用電站等，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、零部件類型及數(shù)量多、配套行業(yè)面廣的產(chǎn)品特點，產(chǎn)品生產(chǎn)具有批量小、配套方案多樣化的特征，制造周期較長。如何在行業(yè)內(nèi)廣泛深入的應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，對于提高柴油機制造業(yè)的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的意義，也是未來中高速柴油機制造技術(shù)發(fā)展的方向。

1 國內(nèi)中高速柴油機企業(yè)數(shù)字化制造技術(shù)現(xiàn)狀

我國中高速柴油機企業(yè)數(shù)字化制造技術(shù)經(jīng)過十幾年的摸索，在柴油機零部件設(shè)計、工藝、工裝、數(shù)控加工等方面取得了一定的效果，數(shù)字化應(yīng)用水平逐步提高，大致如下。

1）基礎(chǔ)環(huán)境：計算機應(yīng)用基本普及，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和計算機硬件配備與時代接軌，行業(yè)通用仿真分析軟件、CAD/CAM/CAE/PDM等軟件系統(tǒng)逐步普及，與軟件開發(fā)公司合作開發(fā)了部分有企業(yè)特征的專用數(shù)字化系統(tǒng)，形成了初具模型的數(shù)字化工作方法和能力，為數(shù)字化技術(shù)推廣應(yīng)用提供了保障。

2）設(shè)計、工藝技術(shù)：普及了以二維CAD軟件為基礎(chǔ)的產(chǎn)品、工裝設(shè)計，三維CAD/CAM設(shè)計份額持續(xù)增長；CAPP技術(shù)在工藝中得到了較普遍的應(yīng)用；PDM開始在企業(yè)局部應(yīng)用；MES數(shù)字化信息管理系統(tǒng)逐步構(gòu)建。

3）企業(yè)管理：在人力資源、財務(wù)管理、生產(chǎn)計劃、車間物流計劃等方面均推廣了各種信息數(shù)字化技術(shù)；實現(xiàn)了產(chǎn)品生產(chǎn)計劃和物料定額計劃數(shù)字化方案制定和管理；開展了EPR、OA等管理流程優(yōu)化工作，管理效率明顯提升，管理成本大幅降低，應(yīng)用效果顯著。

4）生產(chǎn)線：機械加工數(shù)控設(shè)備有較大增長，關(guān)鍵零件實現(xiàn)數(shù)控編程制造；檢測設(shè)備儀器采用了三坐標、數(shù)顯測量尺、電子窺鏡、激光掃描等數(shù)字設(shè)備；倉儲管理引入計算機管理系統(tǒng)。

2 我國中高速柴油機數(shù)字化制造面臨的問題

國內(nèi)中高速柴油機數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用與國外先進水平仍然差距顯著，數(shù)字化制造在中高速柴油機制造業(yè)中的應(yīng)用廣度和深度函待提高。主要表現(xiàn)如下。

1）數(shù)字化制造技術(shù)缺少成熟模型。企業(yè)多注重柴油機產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)，一般只在部分環(huán)節(jié)上輔以數(shù)字化技術(shù)手段，忽視數(shù)字化技術(shù)系統(tǒng)化應(yīng)用。行業(yè)缺少可參考的完整成熟數(shù)字化方案，難以形成系統(tǒng)化數(shù)字制造技術(shù)體系。數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的效益、效果只是比較傳統(tǒng)作業(yè)手段有所長進，并未充分發(fā)揮數(shù)字化功效。

2）數(shù)字化技術(shù)“信息孤島”問題十分嚴峻。單位與單位甚至單位內(nèi)部不同部門，不同人員之間，數(shù)字化技術(shù)系統(tǒng)相互隔離、各自為政。各種相互有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)資源無法有效的集成和共享、交流，大量不必要的重復(fù)建設(shè)經(jīng)常發(fā)生。數(shù)據(jù)共享和交流平臺建設(shè)緩慢，平臺建設(shè)者和使用者缺乏深入溝通，紙介質(zhì)技術(shù)資料繼續(xù)是部門之間信息傳遞的唯一“合法”手序，數(shù)字化數(shù)據(jù)更新滯后難以實戰(zhàn)。

3）企業(yè)內(nèi)部數(shù)字化系統(tǒng)未擺脫傳統(tǒng)串行模式，并行工程不易實施。企業(yè)設(shè)計、工藝、生產(chǎn)、檢驗數(shù)字化應(yīng)用體系串行現(xiàn)象突出，缺乏能夠引領(lǐng)團隊協(xié)作的數(shù)字化頂層并行設(shè)計方案，使得制造數(shù)據(jù)銜接缺乏默契，生產(chǎn)準備周期長，信息交流存在各種障礙，由此造成實施柴油機制造并行工程困難。

4）數(shù)字化制造技術(shù)開發(fā)滯后。柴油機企業(yè)的數(shù)字化開發(fā)能力不強，數(shù)字技術(shù)標準建設(shè)滯后于數(shù)字技術(shù)的推廣應(yīng)用。數(shù)字化軟件企業(yè)對柴油機行業(yè)又缺少符合時展要求的長周期系統(tǒng)化調(diào)研，數(shù)字化軟件設(shè)計也常常只是簡單模仿部分傳統(tǒng)作業(yè)模式流程，數(shù)字化模式未能深入改變傳統(tǒng)作業(yè)思路。

3 中高速規(guī)模柴油機企業(yè)數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

柴油機的研制水平要與時展相得益彰，數(shù)字化技術(shù)必須在更廣的范圍和更深的層次上得到應(yīng)用，通過數(shù)字技術(shù)增強柴油機企業(yè)的研發(fā)能力。我國中高速規(guī)模柴油機制造正處于與數(shù)字化制造技術(shù)相結(jié)合由引進技術(shù)向自行研發(fā)的重要時期，呈現(xiàn)出以下趨勢。

1）建立基于單一數(shù)據(jù)源制造模式。實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM/CAE等多種數(shù)字技術(shù)一體化，使產(chǎn)品制造向無紙化制造方向發(fā)展。產(chǎn)品設(shè)計、工藝工裝設(shè)計、加工與裝配數(shù)據(jù)實現(xiàn)共享和繼承、重組，單一數(shù)據(jù)源為產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計、性能分析、生產(chǎn)制造、裝配、質(zhì)量檢驗及企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度、各級過程管理與控制提供一體化模型支持，可使生產(chǎn)全過程信息交流無障礙、從而使產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到更好的結(jié)果。

2）實現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)不同資源的整合。人力資源、知識庫資源、制造資源、用戶資源等各種相互關(guān)聯(lián)資源將進一步得到整合，基于數(shù)字技術(shù)的虛擬體系使企業(yè)各級人員能夠利用數(shù)字化工具協(xié)同工作，消除“信息孤島”現(xiàn)象，進一步提升各種資源的利用效率。

3）建立數(shù)字化并行網(wǎng)絡(luò)輔助制造體系。制造系統(tǒng)采用并行化網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境組織業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)產(chǎn)品和工藝設(shè)計結(jié)果的早期驗證，快速響應(yīng)市場需求。

4）建立支持產(chǎn)品全生命周期的虛擬企業(yè)協(xié)同工作平臺。實現(xiàn)數(shù)字化工廠和數(shù)字化車間，從產(chǎn)品設(shè)計，工藝方案、生產(chǎn)計劃、零件制造、裝配試驗、倉儲物流到用戶服務(wù)的快速響應(yīng)系統(tǒng)，建立基于實現(xiàn)共享和交流的集成工作平臺標準體系。使產(chǎn)品從設(shè)計到交付全過程信息無縫鏈接傳遞及反饋。

4 數(shù)字化制造技術(shù)進一步發(fā)展的思路

面對國內(nèi)中高速柴油機制造業(yè)的迫切需要，數(shù)字化制造技術(shù)還需要從以下幾個方面著手推動進一步發(fā)展。

1）推動流程優(yōu)化。研究和分析國內(nèi)外先進制造、管理模式，總結(jié)和提煉適應(yīng)我國柴油機設(shè)計和制造數(shù)字化模式。以自主研發(fā)為契機，推動中高速柴油機企業(yè)在設(shè)計、工藝、制造、管理等產(chǎn)品全生命周期數(shù)字化流程優(yōu)化，落實并行工程全面實施。

2）重點研究數(shù)字化制造統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫及集成應(yīng)用。著重研究CAD/CAPP/CAM/PDM/MES等各類單項數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的集成，構(gòu)建基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫體系的企業(yè)級集成平臺，發(fā)揮集成應(yīng)用效果。

3）開展柴油機企業(yè)之間、企業(yè)與院校、研究機構(gòu)、軟件公司等相互交流，共同為中高速柴油機行業(yè)摸索出一條具有行業(yè)特征的系統(tǒng)化數(shù)字制造技術(shù)模式。

4）加強人才隊伍建設(shè)。制定數(shù)字化制造技術(shù)專業(yè)人員激勵、培養(yǎng)、鍛煉計劃，對技術(shù)人員和管理人員規(guī)范化和高層次地數(shù)字化制造技術(shù)培訓應(yīng)廣泛開展。

5 結(jié)束語

數(shù)字化制造技術(shù)是全局性、體系化的新技術(shù)，涉及產(chǎn)品研制的各個環(huán)節(jié)，中高速柴油機是關(guān)系我國國計民生，國防安全的重要產(chǎn)品，數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用是國內(nèi)中高速柴油機企業(yè)研制的必由之路，此項技術(shù)的深入發(fā)展和廣泛應(yīng)用必將使國內(nèi)中高速柴油機研制水平跨上一個新的臺階。

參考文獻

篇7

1引言

圍繞激烈的市場競爭，制造企業(yè)已經(jīng)意識到他們正面臨著巨大的時間、成本、質(zhì)量、產(chǎn)品差異化等壓力。如何快速適應(yīng)市場的變化，實現(xiàn)從“以產(chǎn)定銷”到“按訂單生產(chǎn)”模式轉(zhuǎn)變？數(shù)字化工廠提供了較為理想的解決方案。

2 數(shù)字化工廠概述

數(shù)字化工廠是BIM(建筑信息模型)技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字制造技術(shù)與計算機仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，同時具有其鮮明的特征。

2.1數(shù)字化工廠

2.1.1數(shù)字化工廠的概念

數(shù)字化工廠是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)虛擬制造原理，在虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進行仿真、優(yōu)化和重組的新的生產(chǎn)組織方式。它是在設(shè)計建造階段，建立全面、詳實的信息，包括材料、工藝、設(shè)備運行管理等全生命周期的信息檔案數(shù)據(jù)庫，利用BIM(建筑信息模型)技術(shù)指導(dǎo)建筑物、構(gòu)筑物及設(shè)備的科學使用和維護，為信息化、標準化管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺，加上CAD、EEP、MEP等應(yīng)用管理系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠控制系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)字化信息的有效傳遞，既鏈接了生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)，又與企業(yè)經(jīng)營管理相互聯(lián)系，進而把整個企業(yè)數(shù)字化的資金信息、物流信息、生產(chǎn)裝置狀態(tài)信息、生產(chǎn)效率信息、生產(chǎn)能力信息、市場信息、采購信息以及企業(yè)所必須的控制目標都實時、準確、全面、系統(tǒng)地提供給決策者和管理者，幫助企業(yè)決策者和管理者提高決策的實時性和準確性以及管理者的效率，從而實現(xiàn)管理和控制數(shù)字化、一體化的目標。

2.1.2數(shù)字化工廠的優(yōu)勢

數(shù)字化工廠利用其工廠布局、工藝規(guī)劃和仿真優(yōu)化等功能手段，改變了傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的理念，給現(xiàn)代化工業(yè)帶來了新的技術(shù)革命，其優(yōu)勢作用較為明顯。

預(yù)規(guī)劃和靈活性生產(chǎn)：利用數(shù)字化工廠技術(shù)，整個企業(yè)在設(shè)計之初就可以對工廠布局、產(chǎn)品生產(chǎn)水平與能力等進行預(yù)規(guī)劃，幫助企業(yè)進行評估與檢驗。同時，數(shù)字化工廠技術(shù)的應(yīng)用使得工廠設(shè)計不再是各部門單一地流水作業(yè)，各部門成為一個緊密聯(lián)系的有機整體，有助于工廠建設(shè)過程中的靈活協(xié)調(diào)與并行處理。此外，在工廠生產(chǎn)過程中能夠最大程度地關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈上的各節(jié)點，增強生產(chǎn)、物流、管理過程中的靈活性和自動化水平。

縮短產(chǎn)品上市時間、提高產(chǎn)品競爭力：數(shù)字化工廠能夠根據(jù)市場需求的變化，快速、方便地對新產(chǎn)品進行虛擬化仿真設(shè)計，加快了新產(chǎn)品設(shè)計成形的進度。同時，通過對新產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)過程進行模擬仿真與優(yōu)化，保證了新產(chǎn)品生產(chǎn)過程的順利性與產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性，加快了產(chǎn)品的上市時間，在企業(yè)間的競爭中占得先機。

節(jié)約資源、降低成本、提高資金效益：通過數(shù)字化工廠技術(shù)方便地進行產(chǎn)品的虛擬設(shè)計與驗證，最大程度地降低了物理原型的生產(chǎn)與更改，從而有效地減少資源浪費、降低產(chǎn)品開發(fā)成本。同時，充分利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料（客戶需求、生產(chǎn)原料、設(shè)備狀況等）進行生產(chǎn)仿真與預(yù)測，對生產(chǎn)過程進行預(yù)先判斷與決策，從而提高生產(chǎn)收益與資金使用效益。

提升產(chǎn)品質(zhì)量水平：利用數(shù)字化工廠技術(shù)，能夠?qū)Ξa(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品原料、生產(chǎn)過程等進行嚴格把關(guān)與統(tǒng)籌安排，降低設(shè)計與生產(chǎn)制造之間的不確定性，從而提高產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，方便地進行質(zhì)量規(guī)劃，提升質(zhì)量水平。

2.2數(shù)字化工廠的差異性

“數(shù)字化工廠”貫穿整個工藝設(shè)計、規(guī)劃、驗證、直至車間生產(chǎn)工藝整個制造過程，在實施過程需要注意系統(tǒng)集成方面的問題，“數(shù)字化工廠”不是一個獨立的系統(tǒng)，規(guī)劃時，需要與設(shè)計部門的CAD/PDM系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，并對設(shè)計產(chǎn)品進行可制造性驗證（工藝評審），同時，所有規(guī)劃還需要考慮工廠資源情況。所以，“數(shù)字化工廠”與設(shè)計系統(tǒng)CAD/PDM和企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP的集成是必須的。同時，“數(shù)字化工廠”還有必要把企業(yè)已有的規(guī)劃“知識”（如工時卡、焊接規(guī)范等）集成起來，整個集成的底部是PLM構(gòu)架。

同時，類似于PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)，每個企業(yè)都有自己的流程和規(guī)范，考慮到很多人都在一個環(huán)境中協(xié)同工作（工藝工程師、設(shè)計工程師、零件和工具制造者、外包商、供應(yīng)商以及生產(chǎn)工程師等），隨時會創(chuàng)建大量的數(shù)據(jù)，所以，“數(shù)字化工廠”規(guī)劃系統(tǒng)也存在客戶化定制的要求，如操作界面、流程規(guī)范、輸出等，主要是便于使用和存取等。

3 數(shù)字化工廠的實現(xiàn)與應(yīng)用

數(shù)字化工廠以突出的功能優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)，尤其是制造業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用，但其實現(xiàn)過程也涉及多種關(guān)鍵技術(shù)。

3.1數(shù)字化工廠的關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字化工廠涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有：數(shù)字化建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、優(yōu)化仿真技術(shù)、應(yīng)用生產(chǎn)技術(shù)。

數(shù)字化建模技術(shù)：數(shù)字化工廠是建立在數(shù)字化模型基礎(chǔ)上的虛擬仿真系統(tǒng)，輸入數(shù)字化工廠的各種制造資源、工藝數(shù)據(jù)、CAD數(shù)據(jù)等要求建立離散化數(shù)學模型，才能在數(shù)字化工廠軟件系統(tǒng)內(nèi)進行各種數(shù)字仿真與分析。數(shù)字化模型的準確性關(guān)系到對實際系統(tǒng)真實反映的精度，對于后續(xù)的產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計以及生產(chǎn)過程的模擬仿真具有較大的影響。因此，數(shù)字化建模技術(shù)作為數(shù)字化工廠的技術(shù)基礎(chǔ)，其作用十分關(guān)鍵

虛擬現(xiàn)實技術(shù)：虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠提供一種具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性的多維信息空間，方便實現(xiàn)人機交互，使用戶能身臨其境地感受開發(fā)的產(chǎn)品，具有很好地直觀性，在數(shù)字化工廠中具有廣泛的應(yīng)用前景。虛擬技術(shù)的實現(xiàn)水平，很大程度上影響著數(shù)字化工廠系統(tǒng)的可操作性，同時也影響著用戶對產(chǎn)品設(shè)計以及生產(chǎn)過程判斷的正確性。

優(yōu)化仿真技術(shù)：優(yōu)化仿真技術(shù)是數(shù)字化工廠的價值所在，根據(jù)建立的數(shù)字化模型與仿真系統(tǒng)給出的仿真結(jié)果及其各種預(yù)測數(shù)據(jù)，分析虛擬生產(chǎn)過程中的可能存在的各種問題和潛在的優(yōu)化方案等，進而優(yōu)化生產(chǎn)過程、提高生產(chǎn)的可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量，最終提高企業(yè)的效益。由此可見，優(yōu)化仿真技術(shù)水平對于能否最大限度地發(fā)揮企業(yè)效益、提升企業(yè)競爭力具有十分重要的作用，其優(yōu)化技術(shù)的自動化、智能化水平尤為關(guān)鍵。

應(yīng)用生產(chǎn)技術(shù)：數(shù)字化工廠通過建模仿真提供一整套較為完善的產(chǎn)品設(shè)計、工藝開發(fā)與生產(chǎn)流程，但是作為生產(chǎn)自動化的需要，數(shù)字化工廠系統(tǒng)要求能夠提供各種可以直接應(yīng)用于實際生產(chǎn)的設(shè)備控制程序以及各種是生產(chǎn)需要的工序、報表文件等。各種友好、優(yōu)良的應(yīng)用接口，能夠加快數(shù)字化設(shè)計向?qū)嶋H生產(chǎn)應(yīng)用的轉(zhuǎn)化進程。

3.2常見數(shù)字化工廠軟件

由于數(shù)字化工廠技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的優(yōu)越性，各知名企業(yè)競相開發(fā)各種數(shù)字化工廠軟件，其中較為常見、應(yīng)用最為廣泛的數(shù)字化工廠軟件主要有eM-Power和Demia等。

eM-Power是由美國的Tecnomatix技術(shù)公司開發(fā)的數(shù)字化工廠軟件，它在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。該軟件架構(gòu)是建立在Oracle數(shù)據(jù)庫之上的三層結(jié)構(gòu)，它為企業(yè)用戶提供零件制造解決方案、裝配規(guī)劃、工廠及生產(chǎn)線設(shè)計和優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量和人員績效等主要功能。這些主要的功能模塊建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫eM_Server中，實現(xiàn)整個生產(chǎn)制造過程的信息共享。2007年以來，西門子公司在收購了UGS（UGS于2004年收購了Tecnomatix）的基礎(chǔ)上，推出了功能更為強大的Teamcenter 8和Tecnomatix 9，提供工廠設(shè)計及優(yōu)化、制造工藝管理、裝配規(guī)劃與驗證、開發(fā)、仿真和調(diào)試自動的制造過程和質(zhì)量管理等功能，在各大企業(yè)具有廣泛應(yīng)用。

Delmia是由法國的Dassault公司開發(fā)的數(shù)字化工廠解決方案，該解決方案是構(gòu)建在Dassault公司的PLM結(jié)構(gòu)的頂層，由其專用數(shù)據(jù)庫（PPR-Hub）統(tǒng)一管理。Delmia的體系結(jié)構(gòu)主要包括：面向制造過程設(shè)計的（DPE）、面向物流過程分析的（QUEST）、面向裝配過程分析的（DPM）、面向人機分析的（Human）、面向虛擬現(xiàn)實仿真的（Envision）、面向機器人仿真的（Robotics）、面向虛擬數(shù)控加工方針的（VNC）、面向系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的（PPR Navigato）等。它主要由面向數(shù)字化工藝規(guī)劃模塊、數(shù)字化仿真平臺工具集以及車間現(xiàn)場制造執(zhí)行系統(tǒng)的集成模塊等組成。

3.3數(shù)字化工廠的應(yīng)用

數(shù)字化工廠是信息化技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)的一種新的企業(yè)組織形式，是促進企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的新興技術(shù)，目前主要應(yīng)用在汽車制造、航空航天等大型制造企業(yè)。

3.3.1數(shù)字化工廠技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用。

目前，數(shù)字化工廠技術(shù)在國內(nèi)外汽車制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。在國外，如通用汽車公司使用Tecnmatix eMPower的解決方案，大大縮短了通用公司從新產(chǎn)品設(shè)計、制造到投放市場的時間，同時提升了其產(chǎn)品質(zhì)量。奧迪公司使用eM-Plant進行物流規(guī)劃仿真，如A3 Sportback項目。通過物流規(guī)劃仿真不僅使得整個生產(chǎn)物流供應(yīng)鏈之間建立起了緊密有序的聯(lián)系，同時也方便對物流方案進行先期評估和可行性分析。在國內(nèi)，如一汽大眾在車身主拼線工藝設(shè)計中采用數(shù)字化工廠技術(shù)，改善了車身焊接工藝，提高車身焊接質(zhì)量。上海大眾在發(fā)動機設(shè)計和產(chǎn)品總裝領(lǐng)域采用數(shù)字化工廠技術(shù)，大幅提升了公司的制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，華晨金杯公司引進西門子的Tecnomatix軟件，對產(chǎn)品的總裝工藝進行數(shù)字化改造。

3.3.2數(shù)字化工廠技術(shù)在飛機制造業(yè)的應(yīng)用。

在飛機制造業(yè)，數(shù)字化工廠技術(shù)的先進性也得到了充分體現(xiàn)。如美國的洛克希德馬丁公司在F35研制過程中，采用數(shù)字化工廠技術(shù)縮短了2/3的研制周期，降低了50%的研制成本，開創(chuàng)了航空數(shù)字化制造的先河。有如波音787飛機在研制過程中采用基于Delmia的數(shù)字化工廠技術(shù)，實現(xiàn)其產(chǎn)品的虛擬樣機。空客A380飛機采用虛擬裝配方案，實現(xiàn)整機的三維虛擬裝配仿真和驗證。不僅國外飛機制造企業(yè)在其產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)過程中使用數(shù)字化工廠技術(shù)，國內(nèi)的飛機制造企業(yè)也是如此。如上海飛機制造廠利用數(shù)字化工廠技術(shù)在三維環(huán)境中進行人工裝配操作的數(shù)字化模擬，提高了人工操作的標準化。而西安航空動力控制公司則采用Tecnomatix的數(shù)字化工廠軟件對其異型件生產(chǎn)線進行仿真和優(yōu)化，進行技術(shù)改造探索。

3.3.3數(shù)字化工廠在鑄造行業(yè)的探索

共享鑄鋼團《數(shù)字化工廠示范工程》擬運用先進制造理念（如虛擬制造、智能制造、綠色制造、柔性制造等）和先進鑄造技術(shù)、方法，結(jié)合共享集團在鑄造行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的制造、技術(shù)和管理經(jīng)驗，全面融合先進信息化技術(shù)，建設(shè)數(shù)字化模樣生產(chǎn)線、數(shù)字化柔性造型生產(chǎn)線、智能化熔煉控制系統(tǒng)、智能體聯(lián)合控制的鑄件精整線、數(shù)字化在線檢測等綜合集成的數(shù)字化鑄造工廠，在“多品種、小批量、快捷”鑄造生產(chǎn)方面達到同行業(yè)領(lǐng)先水平，建成一座在鑄造行業(yè)領(lǐng)先的“數(shù)字化、柔性化、綠色、高效”鑄造工廠，集成并創(chuàng)造數(shù)字化鑄造新模式。

4結(jié)束語

隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化工廠技術(shù)不斷與現(xiàn)代企業(yè)相結(jié)合，已成為提升企業(yè)競爭力的新動力。在當前企業(yè)發(fā)展的新形勢下，數(shù)字化工廠技術(shù)出現(xiàn)了新的趨勢。首先，現(xiàn)場總線技術(shù)在數(shù)字化工廠中的應(yīng)用，提升數(shù)字化工廠的現(xiàn)場可操作性；其次，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，拓展數(shù)字化工廠網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力；最后，數(shù)字化工廠的智能化發(fā)展，實現(xiàn)虛擬仿真與企業(yè)真實生產(chǎn)的無縫鏈接，打造真正的智能數(shù)字化工廠。

作者簡介

郭兆祥（1976-）男，碩士研究生，從事技術(shù)質(zhì)量管理工作。

參考文獻.

篇8

機械制造及其自動化數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)是作為一項復(fù)合型新興技術(shù)，其獨特的自動化、數(shù)字化使得傳統(tǒng)的機械設(shè)備在技術(shù)和性能上有著很大的顯著改變，具備更穩(wěn)定、更快速、更高效的性能，設(shè)備上更為人性化，智能化和自動化。不可否認，這樣的技術(shù)系統(tǒng)，在這二十一世紀里，不僅有巨大的發(fā)展空間，還有著跨越時代的意義。機械制造利用自動化的數(shù)字化設(shè)計程序?qū)υO(shè)備進行改造，實現(xiàn)設(shè)備可自行持續(xù)性的自動生產(chǎn)、加工、優(yōu)化等過程。典型機械制造設(shè)備有機床、水輪機、傳真機等。它們可經(jīng)過機械制造及其自動化數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的改造進而附于更多的功能，為人們提供更多方面的服務(wù)，更好的促進技術(shù)的創(chuàng)新，技術(shù)的發(fā)展。

二、機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的特點

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)行業(yè)的發(fā)展勢不可擋，而機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)在此領(lǐng)域優(yōu)勢凸顯，與傳統(tǒng)的機械設(shè)備相對比而言存在著以下幾方面的優(yōu)勢特點。

（一）提高工業(yè)制造的效率

機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)通過新一代的控制系統(tǒng)，使設(shè)備進而更為人性、智能從而代替人工操作的相關(guān)操作提高工作效率和質(zhì)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(fā)生，實現(xiàn)更好的專業(yè)操作。

（二）具有穩(wěn)定的工作性能

機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)可以在機械設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)中，難免會發(fā)生系統(tǒng)故障，一旦發(fā)生故障，可自行分析系統(tǒng)故障原由、掃描漏洞，進而及時修復(fù)系統(tǒng)問題維持系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的機械不能如此進行自我修復(fù)故障，維持正常運轉(zhuǎn)，還需人工監(jiān)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(guī)格往往大不相同，因此，總是需要人為對此進行各種調(diào)整，難免會出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致產(chǎn)品規(guī)格不及格，造成經(jīng)濟的損失。而機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)可根據(jù)實際，設(shè)置多種生產(chǎn)模式，需要時只需輸入相對應(yīng)的指令便可自動調(diào)整為另一種生產(chǎn)模式，除了精準度高意外，一旦出現(xiàn)偏差，會自行矯正，使得機械制造流程更為便捷。

（四）綠色節(jié)源

機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)小，重量小，相對消耗的能源也小。因而符合我國倡導(dǎo)“綠色環(huán)保”的社會理念，其日后在的相應(yīng)領(lǐng)域中會倍受歡迎，更是緊密聯(lián)系著我國建設(shè)節(jié)約環(huán)保型小康社會的發(fā)展觀念。

（五）應(yīng)用領(lǐng)域廣

機械制造及其自動化數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)作為一種復(fù)合型新興技術(shù)，適用于多方面領(lǐng)域，憑借其自身分析、處理故障的高效性能的絕對優(yōu)勢，可在多個領(lǐng)域立足，滿足社會中人們與日俱增的個性需求，其產(chǎn)品質(zhì)量安全有保障。

三、機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)的現(xiàn)狀

宏觀這發(fā)展快速的工業(yè)領(lǐng)域，在人們?nèi)諠u俱增的個性需求挑戰(zhàn)下，目前機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)方面經(jīng)過歷練成熟了不少，其發(fā)揮的作用也在這個社會上備受關(guān)注。

（一）工業(yè)制造業(yè)的新星

機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)的自動化、智能化、自我維修故障等優(yōu)勢，比傳統(tǒng)機械制造的產(chǎn)品更好、更快，產(chǎn)品類型也更加的多樣化。機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域的普遍應(yīng)用，證明了機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)的成功，成為工業(yè)制造領(lǐng)域的新星。

（二）滿足工業(yè)發(fā)展需要

機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)的成功，掀起工業(yè)領(lǐng)域新一番熱潮，工業(yè)各產(chǎn)業(yè)機構(gòu)的競爭也越來越激烈。工業(yè)的制造是滿足工業(yè)發(fā)展的需要為前提進行。機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)全面提高了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)鏈，在相對的優(yōu)勢上，更能有力的占據(jù)工業(yè)市場的主導(dǎo)，能夠基本滿足自身發(fā)展的需要的同時，也能夠給其他的產(chǎn)業(yè)提供便利的需要。

（三）提升產(chǎn)品的檔次

機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)代替了傳統(tǒng)的機械化制造技術(shù)，就目前看來，機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)體系逐步在工業(yè)領(lǐng)域中完善，進而從中了解“科學是第一生產(chǎn)力”的硬道理，在生產(chǎn)制造方面更具有強大的動力、支撐力，促進著工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，也提高的機械設(shè)備的質(zhì)量，進而提高產(chǎn)品的檔次。

四、機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展意向

從機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域的成功到工業(yè)領(lǐng)域機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)體系的完善，讓我們對機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)方面有著更深層的了解，進而對其日后的發(fā)展進行探索分析。

（一）技術(shù)趨向多元一體發(fā)展

機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)的復(fù)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(shù)結(jié)合為一體，這樣的產(chǎn)品形式是工業(yè)領(lǐng)域各方面技術(shù)相互交融的結(jié)果，進而追求更大工作效率的機械設(shè)備，提供更高質(zhì)量的產(chǎn)品，推動產(chǎn)業(yè)一體化的發(fā)展。

（二）技術(shù)追求更智能化

機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)的智能化是重要的技術(shù)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(wěn)定，通過自我修復(fù)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(shè)備的穩(wěn)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(chǎn)品制造做得更加完美。

（三）系統(tǒng)技術(shù)多模式化

機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)多模式化的研發(fā)設(shè)計，是為了提高產(chǎn)品制造的效率和速度而進行，面對人們需求各種各樣的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，通過機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)多模式化實現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品制造，產(chǎn)品制造過程規(guī)范、有序，也保障產(chǎn)品的質(zhì)量，更好的在制造業(yè)中立于不敗之地。

（四）綠色環(huán)保的工業(yè)制造

如今這社會現(xiàn)實，經(jīng)濟正在飛速的發(fā)展，但是環(huán)境質(zhì)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(jīng)濟發(fā)展的同時，也能考慮到自然的影響，減少對環(huán)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(huán)境污染的機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)在現(xiàn)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(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)所制造的產(chǎn)品經(jīng)利用之后還可以再次回收利用，共創(chuàng)綠色和諧生活環(huán)境，堅持貫徹落實可持續(xù)發(fā)展的觀念。

（五）數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化

如今，全球信息化正是高速發(fā)展的階段，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的領(lǐng)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(lián)系。把機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，可以遠程控制設(shè)備服務(wù)器，進而達到遠程監(jiān)控設(shè)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(wǎng)把產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域擴大，面向全球銷售產(chǎn)品，促進產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

五、機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)發(fā)展舉措

隨著機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的普及應(yīng)用，使得不少企業(yè)機構(gòu)采用機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)讓企業(yè)處于不斷生產(chǎn)運營狀態(tài)之中，有效提高企業(yè)經(jīng)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(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)發(fā)展階段，以下是對機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)發(fā)展進行設(shè)想的發(fā)展舉措。

（一）調(diào)整數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)

企業(yè)機構(gòu)之所以采用機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)，全在于它可以為企業(yè)提供快速且高效率的生產(chǎn)力度，進而生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，提高企業(yè)的經(jīng)濟收益。歷史的足跡告訴我們，不可盲目求快的發(fā)展，要根據(jù)實際生產(chǎn)情況，一步一步，腳踏實地將機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)全球化。其原因有兩個，一是因為相關(guān)領(lǐng)域的國際、國內(nèi)市場競爭太過于激烈，弱肉強食的社會現(xiàn)實即便是知名企業(yè)，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(fā)展，也加劇了彼此之間的競爭。只有以生產(chǎn)的實際情況作為技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，保證足夠的資金周轉(zhuǎn)，才能應(yīng)對不時之需和新技術(shù)的研發(fā)。

（二）研發(fā)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(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)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(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)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(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)發(fā)展進度。

（三）結(jié)合國家政策發(fā)展

綠色生產(chǎn)線是國家現(xiàn)在倡導(dǎo)的生產(chǎn)方式，綠色生產(chǎn)線保證了產(chǎn)品的安全性，經(jīng)利用后可再次利用，盡最大努力將機械制造及自動化的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)對環(huán)境的造成的負面影響。脫離政府政策支撐的企業(yè)是不可能快速發(fā)展的，也只有在政府支持的情況下，才能保證企業(yè)能夠長期、穩(wěn)定的發(fā)展下去。

六、總結(jié)

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

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篇9

數(shù)字化技術(shù)正以前所未有的速度和深度影響著世界航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)航空業(yè)也在積極響應(yīng)這一趨勢；試驗機設(shè)計改裝專業(yè)承擔著我國特種試驗機設(shè)計技術(shù)研究、試驗機測試改裝的設(shè)計/施工及機載專用試驗系統(tǒng)研制等工作，它是我國航空產(chǎn)業(yè)試飛板塊中重要一環(huán)，因此，數(shù)字化在航空領(lǐng)域的發(fā)展必將對其產(chǎn)生巨大影響。

試驗機設(shè)計改裝正在從初期的型號測試改裝向特種試驗機設(shè)計改裝技術(shù)研究、試驗機測試改裝的設(shè)計/施工及機載專用試驗系統(tǒng)研制3個方向發(fā)展；為了應(yīng)對未來我國眾多的試飛任務(wù)，試驗機數(shù)字化改裝技術(shù)顯得尤為重要，它將為未來特種試驗機設(shè)計研制和型號試飛任務(wù)提供高效、有力支撐。本文從技術(shù)角度提出了試驗機數(shù)字化改裝技術(shù)的關(guān)鍵要求，以及數(shù)字化改裝技術(shù)建設(shè)的核心內(nèi)容，以期為試驗機數(shù)字化改裝技術(shù)發(fā)展提供參考。

1 數(shù)字化改裝技術(shù)要求

數(shù)字化改裝技術(shù)的目標就是實現(xiàn)試驗機改裝數(shù)字化協(xié)同設(shè)計、制造，促進試驗機研制、試飛進程，匹配國內(nèi)外航空企業(yè)飛機研制的信息化、數(shù)字化新模式，提高試驗機改裝水平。綜合國內(nèi)外航空業(yè)的發(fā)展趨勢以及試驗機改裝設(shè)計制造的自身發(fā)展需求等多方面因素，數(shù)字化改裝技術(shù)應(yīng)該具備以下幾個方面的顯著特點：

1）全三維設(shè)計。全三維設(shè)計是實現(xiàn)數(shù)字化協(xié)同設(shè)計制造的基礎(chǔ)條件。全三維設(shè)計是以三維實體為最終設(shè)計結(jié)果和生產(chǎn)依據(jù)的設(shè)計模式，替代了原二維圖樣的全部功能。全三維設(shè)計技術(shù)可保證設(shè)計數(shù)據(jù)的唯一性及一致性，設(shè)計結(jié)果直觀明了并可以有效提高設(shè)計、制造效率。

2）研制工作并行展開與傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)過程并不相悖，它同樣遵循產(chǎn)品開發(fā)的每一個必經(jīng)階段，而且是基于連續(xù)的信息轉(zhuǎn)化實現(xiàn)的。研制工作并行開展就要求信息的轉(zhuǎn)化伴隨活動隨時進行傳遞。

以型號新機試飛研制為例：第一，在項目的總體研制過程中，試驗機設(shè)計、試驗機改裝設(shè)計、試驗機制造等研制過程可以并行交叉進行；第二，在具體的設(shè)計階段，試驗機改裝設(shè)計各系統(tǒng)和原機各系統(tǒng)的設(shè)計工作可以并行開展。設(shè)計過程中各系統(tǒng)之間的相互關(guān)聯(lián)和相互影響不可避免，通過互相協(xié)調(diào)適應(yīng)以及各系統(tǒng)間實時迭代設(shè)計，可使得設(shè)計工作最大限度的展開；第三，設(shè)計人員可以并行開展工作。基于相同的設(shè)計技術(shù)平臺，同一系統(tǒng)的不同設(shè)計人員及不同系統(tǒng)的設(shè)計人員可以并行工作，使設(shè)計資源得到了有效的利用。試驗機改裝協(xié)同設(shè)計制造充分融入到試驗機研制過程中，提高了試驗機的研制效率。

3）跨地域協(xié)同設(shè)計制造。世界航空產(chǎn)業(yè)正在形成研制和市場的全球數(shù)字化協(xié)同模式，例如，我國部分主機廠就承擔了歐洲空客及波音系列飛機相關(guān)部件甚至部分重要結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)制造工作。這一案例充分說明了數(shù)字化協(xié)同技術(shù)已成為飛機研制活動中重要的技術(shù)手段之一，可以有力推動研制活動高效、精準開展。

外部的這種發(fā)展趨勢也正在強有力的影響著我國的飛機研制產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)飛機研制體系正在突破傳統(tǒng)的串行封閉式研發(fā)模式。例如，我國某型飛機研制工程項目中首先嘗試采用異地協(xié)同設(shè)計、全國多地協(xié)同制造、國內(nèi)外19家供應(yīng)商的協(xié)同研制模式，實現(xiàn)了國內(nèi)外不同地域的分包商和配套商的協(xié)同工作[ 1 ]。

2 數(shù)字化改裝技術(shù)建設(shè)

綜合分析國內(nèi)外協(xié)同設(shè)計制造現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，結(jié)合試驗機改裝研制的特點及現(xiàn)階段的具體情況，數(shù)字化改裝技術(shù)建設(shè)應(yīng)該分步進行。

第一步，進行數(shù)字化設(shè)計基礎(chǔ)平臺建設(shè)，加強數(shù)字化設(shè)計人才隊伍培養(yǎng)，建立數(shù)字化改裝技術(shù)規(guī)范。

通過第一步建設(shè)，可以實現(xiàn)數(shù)字化改裝技術(shù)的初步目標：1）試飛機構(gòu)內(nèi)部實現(xiàn)大型試驗機改裝、特種試驗機研制等大型項目的全三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計；2）具備試飛機構(gòu)與主機廠所間試驗機數(shù)模順利傳遞的能力；3）培養(yǎng)出一支高素質(zhì)的數(shù)字化設(shè)計隊伍。

第二步，在國內(nèi)航空領(lǐng)域條件成熟時實現(xiàn)行業(yè)內(nèi)數(shù)字化協(xié)同改裝設(shè)計制造。國內(nèi)在跨地域數(shù)字化協(xié)同設(shè)計制造方面只是進行了試驗性的嘗試，目前還不具備行業(yè)內(nèi)跨地域數(shù)字化協(xié)同設(shè)計制造的條件，但是我國航空業(yè)正在積極努力地向?qū)崿F(xiàn)這個目標邁進。

在數(shù)字化設(shè)計基礎(chǔ)平臺建設(shè)及數(shù)字化改裝技術(shù)規(guī)范方面建議如下：

1）數(shù)字化設(shè)計基礎(chǔ)平臺。在三維建模軟件方面，CATIA作為世界航空領(lǐng)域三維設(shè)計的主流軟件應(yīng)該是最佳的選擇。CATIA以設(shè)計對象的混合建模、變量/參數(shù)化混合建模以及幾何/智能工程混合建模等先進的混合建模技術(shù)，支持從項目調(diào)研、構(gòu)思、詳細設(shè)計、分析、模擬、裝配及維護在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計流程，是全球航空業(yè)界普遍使用的一個集成產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。CATIA在國內(nèi)航空企業(yè)中已得到了廣泛的應(yīng)用。

在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理方面，ENOVIA VPM以其與CATIA在產(chǎn)品建模之間已緊密集成的優(yōu)勢成為首選數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)物料管理、任務(wù)流管理、事件管理、配置管理、人員組織和權(quán)限管理等，它能提供一個上下關(guān)聯(lián)的設(shè)計環(huán)境，便于多專業(yè)同時開展設(shè)計工作，便于不同部門之間制定設(shè)計的優(yōu)化方案，便于開展不同配置的并行設(shè)計[ 2 ]。

在協(xié)同平臺方面，可以基于Windchill系統(tǒng)根據(jù)試驗機設(shè)計和改裝業(yè)務(wù)進行配置和二次開發(fā)，使之成為試驗機協(xié)同研制平臺。Windchill是PTC 公司的一個大型PLM軟件，該軟件提供了近10個功能模塊，涵蓋了企業(yè)級產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和協(xié)同工作平臺應(yīng)具備的所有功能。Windchill 還提供了功能強大的工作流引擎，能夠方便地對航空企業(yè)的各種復(fù)雜工作流程進行自動化和規(guī)范化的管理和控制[3]。

對于改裝數(shù)字化設(shè)計基礎(chǔ)平臺可以考慮以三維設(shè)計軟件CATIA作為基本的設(shè)計工具軟件，通過ENOVIA VPM系統(tǒng)實現(xiàn)對產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理以及設(shè)計過程的管理，依靠基于Windchill系統(tǒng)進行二次開發(fā)的協(xié)同平臺實現(xiàn)研制工作流程自動化和規(guī)范化的管理和控制。

數(shù)字化改裝設(shè)計基礎(chǔ)平臺構(gòu)架示意圖如圖1所示。

2）數(shù)字化改裝技術(shù)規(guī)范。波音公司根據(jù)相關(guān)標準和規(guī)范制定了BDS-600系列規(guī)范，使參研人員在統(tǒng)一的規(guī)范下有序進行。我國航空企業(yè)正在建立統(tǒng)一的數(shù)字化設(shè)計制造規(guī)范，已經(jīng)頒布和實施了關(guān)于數(shù)字化設(shè)計制造的初步標準和規(guī)范，可以看出我國航空業(yè)正在積極推進數(shù)字化設(shè)計制造規(guī)范化建設(shè)。因此，作為試驗機研制的一個重要環(huán)節(jié)，數(shù)字化改裝技術(shù)規(guī)范化勢在必行。數(shù)字化改裝技術(shù)規(guī)范應(yīng)該依據(jù)我國航空業(yè)現(xiàn)有標準、規(guī)范的統(tǒng)一約定，結(jié)合試驗機改裝設(shè)計特點及相關(guān)要求進行制定，并隨著行業(yè)標準的完善不斷地修訂，最后形成與全行業(yè)標準規(guī)范相統(tǒng)一的完善的數(shù)字化改裝技術(shù)規(guī)范。

3 結(jié)論

數(shù)字化技術(shù)、信息化技術(shù)對飛機的研制及業(yè)務(wù)模式產(chǎn)生了深刻的影響，我國在航空領(lǐng)域積極推進數(shù)字化、信息化建設(shè)，試驗機數(shù)字化改裝技術(shù)將是試驗機設(shè)計改裝的發(fā)展目標之一，它將有力地推動試驗機數(shù)字化研制進程。

參考文獻

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壓力容器在加工制造業(yè)中廣為應(yīng)用，不論是在能源化工、軍工生產(chǎn)、還是科研工作中都會利用到壓力容器。這是因為壓力容器屬于一種特殊盛裝容器，主要服務(wù)于能源氣體或液體等，發(fā)揮承裝、貯運、密封等實用性作用，對制造生產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)加工有著極為重要的現(xiàn)實意義。特別是在如今的準入市場機制下，企業(yè)競爭手段也更為多元化，所以掌握先進的生產(chǎn)科技才是促進企業(yè)競爭力提高的根本途徑。數(shù)字化與制造技術(shù)應(yīng)用強調(diào)的是利用先進的計算機信息化、電子集成技術(shù)、輔助制造技術(shù)等來實現(xiàn)設(shè)備。工藝等的自動化生產(chǎn)過程，其中包括對制造工藝的改進、自動化設(shè)備的運用、智能軟件平臺的優(yōu)化設(shè)計等。同樣，金屬壓力容器中在應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)手段后，也不再是單純的能源介質(zhì)盛裝容器，更是促進加工制造企業(yè)等提高核心競爭力的一種有力標志。

一、數(shù)字化制造的科技內(nèi)涵

數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)雜糅到一起則可稱為數(shù)字化制造技術(shù)，強調(diào)的是通過計算機輔助設(shè)計手段，即CAD、CAM、CAPP、CAE等計算機電子科技手段的應(yīng)用來實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計。其中，CAD屬于機械制造行業(yè)中非常冠以使用的制圖軟件設(shè)計輔助產(chǎn)品；CAPP主要針對于工藝生產(chǎn)進行輔助設(shè)計，具有較高的邏輯性；CAM屬于計算機輔助制造系統(tǒng)，用于生產(chǎn)加工時的一些指令發(fā)出，從而能夠高效控制車床完成銳、鉆、絞等多道工序，系統(tǒng)實用性強大。CAE屬于計算機數(shù)據(jù)輔助分析的求解系統(tǒng)，比如通過該技術(shù)應(yīng)用可以分析復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度、動力響應(yīng)、強塑性等指標參數(shù)。由此可見，數(shù)字化設(shè)計屬于計算機輔助技術(shù)的綜合設(shè)計運用，其科技內(nèi)涵完全體現(xiàn)能夠有利于企業(yè)加快產(chǎn)品的開發(fā)過程，包括企業(yè)在創(chuàng)新設(shè)計、數(shù)據(jù)分析評估、工藝制造開發(fā)等方面也能進一步實現(xiàn)技術(shù)成果應(yīng)用突破。

同時，在數(shù)字化制造技術(shù)的充分支持下，許多生產(chǎn)加工制造業(yè)不僅在技術(shù)工藝加工生產(chǎn)方面獲得了重要突破，同時在經(jīng)濟效益上也屢獲收獲。例如，我國印刷加工制造業(yè)的印前部門已經(jīng)全面實現(xiàn)了數(shù)字化，同時這種發(fā)展趨勢也在逐漸滲透到印后加工環(huán)節(jié)中；再如測繪行業(yè)，以數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用為主的“3s”技術(shù)也廣為應(yīng)用在土地勘測、工程測繪等工作中，應(yīng)用前景廣闊。

二、當前壓力容器制造業(yè)主要發(fā)展現(xiàn)狀

壓力容器盛裝的能源種類多以高溫、高壓、毒性或易燃爆等介質(zhì)為主。為了控制高危事故發(fā)生，確保生產(chǎn)安全，壓力容器在設(shè)計及制造技術(shù)應(yīng)用方面也有著較多的行業(yè)控制標準與要求。特別是在制造環(huán)節(jié)中，其中某一道加工制造工序稍有差池，輕則造成材料報銷，使產(chǎn)品組件組裝失敗，重則可能影響與壓力容器相關(guān)的生產(chǎn)作業(yè)擱淺。現(xiàn)階段，國內(nèi)壓力容器生產(chǎn)企業(yè)組織機構(gòu)的工藝水準并不處在同一水平線上，有些企業(yè)由于技術(shù)條件相對落后，基于生產(chǎn)指標要求也在使用著傳統(tǒng)制造工藝，故而也就形成了增時減效、費時費力的技術(shù)落后局面。雖然，現(xiàn)階段在設(shè)計壓力容器方面采用了AutoCAD、ANSYS等平臺軟件，有效降低了設(shè)計工作的作業(yè)強度，但在制造技術(shù)攻堅方面，我國許多企業(yè)采用的是機床操控，加工精細程度和國外相比相對滯后，國外在數(shù)控技術(shù)操作組裝構(gòu)件、焊接等作業(yè)進行時的自動化程度較高，而我國CAPP系統(tǒng)理論研究雖然趨于成熟，但礙于經(jīng)濟經(jīng)費及現(xiàn)有技術(shù)改造的約束條件存在，也并未能在金屬壓力容器的數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用上實現(xiàn)充分的自動化過渡。

三、數(shù)字化在壓力容器設(shè)計中的應(yīng)用

壓力容器具有的化工能源應(yīng)用特性決定了其生產(chǎn)加工的難度。如果從產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計角度去看待其數(shù)字化設(shè)計應(yīng)用，則需要利用計算技術(shù)輔助設(shè)計CAD等軟件平臺，同時還需要配套應(yīng)用建模等分析方法，從而才能使之設(shè)計層次與之提升。目前，現(xiàn)階段應(yīng)用設(shè)計平臺相對可靠的有AutoCAD、Solidworks等制圖軟件平臺，能夠有效保障設(shè)計效率提升。但如此設(shè)計輔助手段還稱不上準備充分，即最為關(guān)鍵的是能夠使之與生產(chǎn)加工達到緊密銜接。

在如今多數(shù)壓力容器生產(chǎn)廠商中應(yīng)用數(shù)字化制造技術(shù)，首先需要建立可靠的PDM平臺，然后配套應(yīng)用計算機輔助設(shè)計手段，包括數(shù)控技術(shù)等完成車間加工的一條龍生產(chǎn)才能進一步保證產(chǎn)品設(shè)計與加工出來的高端質(zhì)量。如此一來，企業(yè)必須從產(chǎn)品規(guī)劃、品牌概念、設(shè)計理念、數(shù)字化建模、虛擬樣機仿真試驗等工作下功夫，包括對數(shù)控車間加工到產(chǎn)品形成的整個過程的質(zhì)量監(jiān)控，以確保壓力容器在設(shè)計、加工、成品運營時都能滲透重要的數(shù)字化制造技術(shù)。這一過程期間，PDM始終貫穿于產(chǎn)品的整個研發(fā)到運營的全過程，和計算機輔助設(shè)計平臺應(yīng)用下的CAD、CAPP等關(guān)系密切，可有效作用于產(chǎn)品的數(shù)字化生產(chǎn)進程與加工成果。此外，在壓力容器產(chǎn)品設(shè)計建模階段，也應(yīng)當建立一種可以展現(xiàn)產(chǎn)品全壽命周期數(shù)據(jù)的產(chǎn)品模型。此時，則需要考慮產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)集成、功能集成等，以做好軟件平臺應(yīng)用的接口自動化，強化客戶端與服務(wù)器間的信息資源控制等，從而才能搭建有力的網(wǎng)絡(luò)輔助設(shè)計平臺，指導(dǎo)于壓力容器產(chǎn)品的實踐加工。

結(jié) 語：

數(shù)字化制造技術(shù)背景下，化工能源、加工制造業(yè)、軍工等重工行業(yè)生產(chǎn)都必須要實現(xiàn)自動化與數(shù)字化，這是社會科技發(fā)展與市場經(jīng)濟增長的形勢要求。同樣，壓力容器生產(chǎn)制造業(yè)則需要深刻研究配套的數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)，從而才能隨著CAD、CAE等數(shù)字化手段的運用，有效指導(dǎo)于產(chǎn)品生產(chǎn)與加工，最終使得市場競爭力迅速提高，實現(xiàn)經(jīng)濟價值和社會效益的關(guān)鍵突破。

參考文獻：

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在數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展下，人們對汽車輪胎模具設(shè)計方式和輪胎模具制造提出了更高的要求，使得傳統(tǒng)的汽車輪胎模具設(shè)計方式受到了一種全新的挑戰(zhàn)。輪胎的花紋樣式得到了不斷更新，對于汽車的子午線輪胎來講，一旦輪胎花紋設(shè)計和結(jié)構(gòu)加工精度差一點，最終很可能導(dǎo)致企業(yè)輪胎動、靜平衡性能、均勻性、散熱性等方面出現(xiàn)問題。為了實現(xiàn)輪胎模具設(shè)計的科學、有效，保證汽車性能的充分實現(xiàn)，需要有關(guān)汽車輪胎設(shè)計人員充分利用數(shù)字化技術(shù)完善汽車輪胎模具設(shè)計。

1 數(shù)字化技術(shù)概述

21世紀的發(fā)展是數(shù)字化發(fā)展時代，一系列的數(shù)字概念如雨后春筍般產(chǎn)生，同時也促進了汽車制造業(yè)的發(fā)展變化。數(shù)字制造一般是指在虛擬現(xiàn)實、計算機網(wǎng)絡(luò)上技術(shù)、快速原型、數(shù)據(jù)庫和多媒體技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶需求來獲得其需要的信息資源，并在對資源獲取分析的同時實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品功能的仿真制造，從而以最快的速度生產(chǎn)消費者滿意的產(chǎn)品。簡單的說，數(shù)字制造是指在針對制造過程數(shù)字化描述而建立的數(shù)字空間中完成產(chǎn)品制造的過程。在計算機的快速發(fā)展下，計算機圖形和機械設(shè)計技術(shù)得到了充分的結(jié)合，繼而產(chǎn)生了以數(shù)據(jù)路為中心，以交互圖形系統(tǒng)和技術(shù)為基本手段，以工程分析計算為主體的一體化計算機輔助系統(tǒng)（CAD）。這種系統(tǒng)能夠在二維或者三維空間來對物體進行精準化的描述，從而提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。將計算機輔助系統(tǒng)中產(chǎn)生的產(chǎn)品設(shè)計信息轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品制造、工藝規(guī)則等信息，能夠?qū)崿F(xiàn)對機械加工工序和工步的重新組合，并能夠?qū)γ總€工序的機動時間及輔助時間進行計算。這種規(guī)劃是計算機輔助工藝規(guī)劃（CAPP）。

通過對數(shù)字化技術(shù)性能的分析，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)字制造是計算機數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與制造技術(shù)共同作用的結(jié)果。在科技快速發(fā)現(xiàn)下，制造器、生產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化發(fā)展是一種必然趨勢。以制造業(yè)發(fā)展為例，其設(shè)備的控制參數(shù)一般都是數(shù)字信號，各種信息都會以數(shù)字的形式借助網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)內(nèi)部進行傳播。在數(shù)字制造的影響下，企業(yè)、個人、設(shè)備、經(jīng)銷商等會形成一種連接。

2 輪胎模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀

輪胎模具行業(yè)在近幾年的發(fā)展中，基本處于一個設(shè)備不斷更新、產(chǎn)品不斷升級的快速發(fā)展時期，對原有傳統(tǒng)的手工刻模模具加工工具進行了更新，用電火花蝕刻工藝加工模具代替了傳統(tǒng)手工刻模模具。在科技不斷發(fā)展的情況下，尤其是微機控制在模具加工方面的應(yīng)用，得到了先進軟件和設(shè)備的支持，表現(xiàn)為先進三維CAD、CAM技術(shù)的應(yīng)用，微機能夠?qū)η嬖煨瓦M行仿真加工，且應(yīng)用的加工策略能夠支持三軸數(shù)控機床來完成電機和模具加工。其中全自動的數(shù)控電火花機床分度誤差沒有超過±20″，深度誤差≤0.01mm，體現(xiàn)了模具設(shè)計的高精度和高檔次。

文章以輪胎模具花紋制造技術(shù)加工為例，闡述數(shù)字化技術(shù)下汽車輪胎模具制造發(fā)展現(xiàn)狀。現(xiàn)階段，國內(nèi)外對輪胎模具花紋加工應(yīng)用的方法主要有三種，包括數(shù)控雕刻花紋、EDM（電火花腐蝕加工）、精密鑄造。數(shù)控雕刻花紋設(shè)計主要應(yīng)用的是計算機輔助設(shè)計軟件、模擬加工路線、機械雕刻成型、人工修整成型技術(shù)。EDM（電火花腐蝕加工）主要應(yīng)用的是計算機輔助設(shè)計花紋電極，利用電極放電腐蝕成型，最后由人工對設(shè)計模型表面進行修整。精密鑄造一般是利用計算機輔助軟件設(shè)計加工出能夠用于仿制精鑄母模（基模），之后利用材料模仿制作硅膠模、石膏模芯、砂芯等，最后澆鑄成型，其中精密鑄造用于半鋼絲子午線輪胎模具。

3 數(shù)字化技術(shù)在汽車輪胎模具中的應(yīng)用

3.1 數(shù)字化技術(shù)在汽車輪胎模具花紋設(shè)計中的應(yīng)用

汽車輪胎模具的花紋設(shè)計是否合理對汽車花紋系列輪胎的開發(fā)成果影響意義深遠。但是，現(xiàn)階段全球范圍內(nèi)的具有汽車輪胎模具花紋設(shè)計開發(fā)能力和輪胎廠以及研究機構(gòu)很少，大多數(shù)的輪胎廠商開發(fā)花紋輪胎模具都需要借鑒有開發(fā)經(jīng)驗的輪胎廠家，并根據(jù)自身發(fā)展實際，在輪胎模具設(shè)計結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對產(chǎn)品進行改進和完善。進過模仿改進而設(shè)計出來的花紋汽車輪胎，其各項性能指標是否合格有待驗證，且在預(yù)測輪胎成型過程中存在一些缺陷。我國現(xiàn)階段很多輪胎廠花紋技術(shù)設(shè)計基本停留在二維水平，對于輪胎模型花紋的實際加工缺乏科學的規(guī)劃。

數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)輪胎花紋的三維立體設(shè)計，即通過對三維造型模擬輪胎表觀的計算，保證輪胎花紋設(shè)計的美觀、合理。在數(shù)字化技術(shù)的支持下，我國有一些輪胎廠家通過模具制造設(shè)備、軟件等將輪胎的二維花紋進行了三維立體設(shè)計，通過數(shù)據(jù)技術(shù)在一定程度上隱含和處理了輪胎花紋的缺陷，實現(xiàn)了輪胎花紋的合理設(shè)計，提升了設(shè)計的效率。

3.2 數(shù)字化技術(shù)在汽車輪胎花紋工藝中的應(yīng)用

輪胎模具的設(shè)計需要很高的技術(shù)含量，尤其是汽車子午線胎輪胎模具。汽車子午線胎輪胎模具具有特殊的花紋造型、特殊的設(shè)計結(jié)構(gòu)，由此決定其加工工藝的復(fù)雜、獨特。因此，汽車輪胎花紋設(shè)計中除了需要注重CAD/CAE技術(shù)之外，還需要注重輪胎花紋的加工工藝。數(shù)據(jù)化技術(shù)在輪胎模具中的應(yīng)用主要是指計算機輔助工藝設(shè)計在輪胎花紋中的應(yīng)用，通過數(shù)字化技術(shù)處理能夠?qū)⑤喬セy加工工藝在實際操作之前可能遇到的問題事先展現(xiàn)給工藝設(shè)計人員，從而不斷優(yōu)化汽車輪胎花紋工藝，實現(xiàn)一次性合格設(shè)計。數(shù)字化技術(shù)能夠為汽車輪胎花紋工藝設(shè)計提供一種新的設(shè)計思想，在綜合模擬技術(shù)、分析、干涉報告等智能技術(shù)于一體的同時，對輪胎模具，尤其是高性能的子午線輪胎花紋設(shè)計優(yōu)化產(chǎn)生了重要的影響。

3.3 數(shù)字化技術(shù)在汽車輪胎加工中的應(yīng)用

在國內(nèi)，汽車輪胎模具，尤其是子午線輪胎活絡(luò)模具的花紋加工，大多是由模具廠家進行加工，主要的加工手段仍停留在傳統(tǒng)加工工藝方面，大規(guī)模的加工廠家大多是以EDM為主力加工手段。伴隨高性能子午線輪胎的大規(guī)模應(yīng)用，社會主義經(jīng)濟市場對輪胎硫化生產(chǎn)的要求逐漸提升，表現(xiàn)在對汽車子午線輪胎的活絡(luò)模具精確度提出了更高的要求。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對高性能子午線輪胎模具花紋中壁厚只有0.8mm這樣細小的花紋的一次成型，在最短的周期內(nèi)加工出高質(zhì)量、低能耗的產(chǎn)品。數(shù)字化應(yīng)用在汽車輪胎高速加工與傳統(tǒng)的加工方式相比，具有以下六種優(yōu)點：第一，汽車輪胎加工精確度能夠達到0.002mm；第二，汽車輪胎加工時間減少了原來的60%～80%；第三，汽車進給速度應(yīng)該提升5～10倍以上；第四，汽車輪胎所應(yīng)用刀具的耐用度應(yīng)該提高原來的70%左右；第五，汽車輪胎表面粗糙度至少要達到Ra0.8；第六，在高速切削和風冷卻影響下，對于工件冷熱加工引起的輕微變形可以適當?shù)?/p>

忽略。

3.4 數(shù)字化技術(shù)在汽車輪胎生產(chǎn)管理中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國汽車輪胎模具制造廠家的發(fā)展規(guī)模很難擴大，大多數(shù)的輪胎制造企業(yè)都是中小型規(guī)模的企業(yè)，一些甚至還是家庭作坊。這些企業(yè)的輪胎制造管理手段較為落后，輪胎生產(chǎn)質(zhì)量遭到投訴的情況時常發(fā)生，可見大多數(shù)企業(yè)的輪胎模具生產(chǎn)制作存在技術(shù)方面的問題，對于大額投資的設(shè)備也不能充分利用。汽車輪胎模具設(shè)計和制造與一般類型的模具制造不同，但基本存在一些共性，即都是典型的依據(jù)訂單加工生產(chǎn)的單件小批量產(chǎn)品，在模具的業(yè)務(wù)訂單、技術(shù)設(shè)備、物料采購以及生產(chǎn)滾利方面都需要信息的充分對應(yīng)。成功的企業(yè)管理需要應(yīng)用先進的管理方式，而數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)的高效管理，加強企業(yè)和客戶之間的交流溝通，從而提升企業(yè)輪胎模具生產(chǎn)的效率，加強對汽車輪胎模具生產(chǎn)成本的控制，實現(xiàn)對汽車生產(chǎn)車間的及時性監(jiān)控和管理，同時在CAD技術(shù)的應(yīng)用下，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部信息資源的共享。應(yīng)用數(shù)字化管理是提升汽車企業(yè)良好經(jīng)營發(fā)展的重要手段，在實現(xiàn)企業(yè)發(fā)展規(guī)范化管理的同時，不斷提升企業(yè)在市場發(fā)展的競爭力，將企業(yè)工作人員從繁瑣的工作程序中解脫出來，為業(yè)務(wù)人員和顧客之間的交流溝通提供更充分的時間。

3.5 數(shù)字化技術(shù)在汽車輪胎模具檢驗中的應(yīng)用

伴隨公路建設(shè)的發(fā)展，汽車輪胎特別是高性能子午線輪胎得到了快速的發(fā)展。汽車輪胎生產(chǎn)廠家對輪胎模具設(shè)計要求逐漸提升。在這種形勢下，汽車輪胎模具檢測技術(shù)和檢測設(shè)備的應(yīng)用變得尤為重要。數(shù)字化技術(shù)下的3D檢測技術(shù)和4D激光檢測設(shè)備的應(yīng)用能夠滿足這種性能的需要，加強對汽車輪胎的精確檢測。

4 結(jié)語

綜上所述，數(shù)字化技術(shù)在汽車輪胎模具設(shè)計和制造中具有重要的應(yīng)用意義，得到了有關(guān)人員的廣泛應(yīng)用，為我國汽車輪胎模具設(shè)計和制造創(chuàng)造了新的發(fā)展機遇。為此，需要有關(guān)人員加強對國內(nèi)外先進汽車輪胎模具設(shè)計制造數(shù)字化技術(shù)的學習，并結(jié)合汽車企業(yè)自身發(fā)展實際，將數(shù)字化技術(shù)充分應(yīng)用到汽車輪胎模具設(shè)計和制造中，不斷促進企業(yè)的穩(wěn)定、健康發(fā)展。

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篇12

一、教學體系和教學內(nèi)容的改革

在保持專業(yè)原有優(yōu)勢和特色的基礎(chǔ)上，著重對數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化制造的教學內(nèi)容、實習和實訓等進行改革與創(chuàng)新，形成了一套完整的提高學生數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)能力的教學體系。

（一）工程制圖類教學與實踐

工程制圖類是學生認識機械、了解機械的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，開設(shè)了機械制圖、計算機繪圖、三維設(shè)計等制圖類課程，在教學中注重各門課程之間的融會貫通。計算機繪圖將制圖基本知識、視圖表達方法、零部件繪制、裝配關(guān)系等用計算機實現(xiàn)，提高了效率和設(shè)計質(zhì)量，加深了對機械制圖的理解和掌握。在三維設(shè)計中，通過建立三維實體模型、動態(tài)仿真，使學生容易理解，更容易激發(fā)其空間想象力和創(chuàng)新熱情。

（二）工程力學類教學與實踐

開設(shè)了機械系統(tǒng)動力學分析（如ADAMS）和有限元分析（如ANSYS）等分析課，增強工程力學類課程的直觀性。如將剛體的靜力學、動力學分析，變成動態(tài)的曲線或動畫等輸出形式，將構(gòu)件的應(yīng)力、應(yīng)變分析等，變成動態(tài)的顏色改變、形狀改變以及數(shù)據(jù)改變，形象直觀，印象深刻。

（三）機械基礎(chǔ)類教學與實踐

機械基礎(chǔ)類包括完整的機器設(shè)計過程―運動設(shè)計和工作能力設(shè)計。利用ADAMS等可以根據(jù)機構(gòu)的運動尺寸建模，對機構(gòu)進行運動學、動力學分析，為工作能力設(shè)計提供技術(shù)支持。利用ANSYS等進行應(yīng)力、應(yīng)變以及應(yīng)力集中問題的仿真分析，加深學生對傳動方案、結(jié)構(gòu)尺寸和選用原則的理解。

（四）機制基礎(chǔ)類教學與實踐

機制基礎(chǔ)類教學的一個主要任務(wù)是培養(yǎng)學生的工藝設(shè)計和夾具設(shè)計的能力。針對工程實際中的一個具有典型特征的機械產(chǎn)品零件，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)要求以及現(xiàn)實生產(chǎn)條件，進行工藝設(shè)計和夾具設(shè)計。利用數(shù)字化設(shè)計表達夾具零件和裝配體，并驗證其設(shè)計結(jié)果。

（五）數(shù)控技術(shù)類教學與實踐

針對工程實際中的典型加工對象，利用三維數(shù)字化設(shè)計首先進行建模、編程，生成加工軌跡，仿真加工及檢驗，后置處理，最終生成數(shù)控G代碼。通過串行通訊或網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)上位機與數(shù)控機床之間通訊，將編制好的數(shù)控G代碼下載到數(shù)控設(shè)備中，從而進行實際加工。從對象建模、刀具選擇、工藝規(guī)劃、代碼生成、實際加工、加工效率檢驗等多方面培養(yǎng)學生的設(shè)計制造綜合能力。

（六）現(xiàn)代設(shè)計方法類教學與實踐

反求工程是現(xiàn)代設(shè)計方法之一。其利用三維激光掃描儀無接觸地掃描被測對象表面輪廓，獲得幾何數(shù)據(jù)，構(gòu)建曲面數(shù)字化模型，經(jīng)過后置處理，生成RP需要的模型截面輪廓數(shù)據(jù)或NC代碼，最終復(fù)制出原型或加工出實物。反求工程實現(xiàn)了從產(chǎn)品原型、產(chǎn)品設(shè)計到產(chǎn)品制造的數(shù)字化，達到了對學生進行綜合應(yīng)用訓練的目的。

二、工程訓練體系和內(nèi)容的改革

工程訓練的基本指導(dǎo)思想是四年不斷線，分階段、分內(nèi)容、分層次系統(tǒng)地進行訓練和培養(yǎng)。

（一）機械基礎(chǔ)認知實習

對于剛?cè)胄５膶W生，進行包括傳統(tǒng)設(shè)計、數(shù)字化設(shè)計、常規(guī)制造技術(shù)以及數(shù)控制造技術(shù)等在內(nèi)的機械設(shè)計和制造方法的參觀演示，使學生對主要的設(shè)計方法、制造技術(shù)和實現(xiàn)方式有一定的感性認識，激發(fā)學生對專業(yè)知識的學習熱情和對專業(yè)的熱愛。

（二）機械基礎(chǔ)技能訓練

進行全面的機械設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)等基礎(chǔ)知識的學習與訓練。絕大部分時間是用于車削、銑削、磨削、鉗工、焊接、鑄造、鍛壓、沖壓、剪切等傳統(tǒng)制造技術(shù)訓練。同時，也進行簡單典型零件二維、三維設(shè)計、讀圖能力訓練以及基本的數(shù)控加工技術(shù)訓練。

（三）數(shù)控技術(shù)訓練

學生使用數(shù)字化設(shè)計制造手段進行典型零件的設(shè)計和數(shù)控編程，并在數(shù)控機床上完成零件的加工，突出了數(shù)字化設(shè)計與制造二者的有機融合。

（四）特種加工訓練

訓練學生掌握和使用多種與特種加工有關(guān)的設(shè)計、加工軟件，掌握特種加工方法。加入這些訓練內(nèi)容，可使訓練內(nèi)容更加全面、生動、豐富。

三、項目驅(qū)動式第二課堂創(chuàng)新與實踐能力培養(yǎng)

項目實踐過程與聽課不同，是一個主動的學習經(jīng)歷。項目課題主要來源于三個方面：一是學生自主命題，就是學生將在生活實際中遇到的困難、問題，進行提煉、分析、總結(jié)，提出有創(chuàng)造性價值的課題，這有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力。二是有主題的實踐活動，例如根據(jù)各種學科競賽的主題要求，組織學生開展創(chuàng)新設(shè)計實踐，選拔優(yōu)秀的創(chuàng)新設(shè)計作品參加競賽，這有助于提高學生的創(chuàng)新能力。三是教師提供項目課題，教師可以根據(jù)自己的科研課題為學生提供創(chuàng)新實踐項目。在項目的實施過程中，從設(shè)計構(gòu)思、具體設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、裝配調(diào)試以及產(chǎn)品商業(yè)化等全過程都需要學生付諸實踐。數(shù)字化設(shè)計與制造手段為項目課題的順利實施起到重要作用。

四、結(jié)語

以數(shù)字化設(shè)計制造能力培養(yǎng)為切入點進行教學改革，促進了人才培養(yǎng)模式的不斷完善。通過實踐，該方法行之有效。不但使學生在空間思維能力、圖形表達能力、常規(guī)工程設(shè)計制造能力得到培養(yǎng)和提高，而且其創(chuàng)新設(shè)計能力、先進制造能力以及工程實踐能力也得到培養(yǎng)和訓練，適應(yīng)了知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的需求。

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預(yù)浸料數(shù)控下料在產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程中，下料是既重要又復(fù)雜的工序，應(yīng)該采取自動剪裁機進行預(yù)浸料的平面切割，完成預(yù)浸料的自動下料。其作用替代了手工下料，使得每一層的放置形狀和纖維方向愈加精確，而且能夠?qū)哟沃鹨痪幪枺瑴p少了在放置層次過程中的錯誤，其效率比手工下料高出3倍以上，節(jié)省了20%左右的原資料，此外，排樣是提高材料利用率的主要因素。激光投影系統(tǒng)的應(yīng)用FiberSIM軟件能夠根據(jù)構(gòu)件的CAD三維設(shè)計數(shù)據(jù)，將激光反應(yīng)出來的數(shù)據(jù)輸入到激光投影體系中，經(jīng)過特別反光鏡，將構(gòu)件層次形狀概括線上的點按順序投影到模具外表，但由于點的投影速度比較快，所以在操作者眼中，模具或零件外表會生成相應(yīng)的鴻溝概括線，操作者可根據(jù)該概括線進行有關(guān)的定位操作（如定位鋪疊等），然后完成各層次的準確定位，消除了傳統(tǒng)的疊放模式。