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导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇制造业数控技术,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
数控技术是典型的机械、电子、自动控制、计算机和检测技术密切结合的机电一体化高新技术。数控技术是实现制造过程自动化的基础,是自动化柔性系统的核心,是现代集成制造系统的重要组成部分。汽车工业生产的每一个环节已经离不开数控机床。数控机床也需要汽车制造业的支撑,汽车制造业已成为数控机床消费的主体。
1 数控机床的特点
数控技术把机械装备的功能、效率、可靠性和产品质量提高到一个新水平,使传统的制造业发生了极其深刻的变化,数控机床加工技术不同于传统的加工技术,其主要特点为:
(1)能高质最地完成一般机床难以完成的复杂零件和曲面形状的加工。 (2)能方便地改变加工工艺参数,因而利于换批加工和新产品的研制。
(3)可实现一次装夹完成多道工序加工,确保高精度同时又减少了辅助时间。
(4)采用模块化标准工具,既减少了换刀和安装时间,又提高了工具标准化程度和工具的管理水平。
(5)便于实现计算机辅助制造。
数控机床,精度高、生产效率高、性能稳定、故障率低、设备的可开动率高,重复加工方便等优点使数控机床在汽车制造业中的应用处于主导地位。
数控车床在汽车制造业中主要用来加工轴类和盘类零件,如曲轴、凸轮轴、飞轮、前轮毂、后轮毂、制动盘、齿轮、齿套、差壳等,而轴类零件和盘类零件占汽车零部件的主体。
数控机床在汽车制造中的广泛应用不仅提高了生产效率,保证了加工精度,而且降低了生产成本。
2 汽车制造业生产的特点
如今的汽车制造,对新产品的开发周期在不断缩短,成本也不断降低,资料显示,十年前需要四年开发周期的汽车产品,今天只需要两年就可以完成。除了在制造时采用了先进的新产品开发方法,虚拟制造等先进技术外,很重要的一点就是数控技术可以让汽车制造商用最快的速度制造出满足市场需求的产品。
随着社会的发展,人民生活水平的提高,亿万家庭要求拥有自己的汽车,汽车走进千家万户。汽车生产量非常大,而且迫切要求降低生产成本,提高生产效率。更重要的是提高汽车的品质和质量。
3 数控技术在汽车零部件生产中的应用
一个轿车有一万多个零部件,发动机作为汽车的心脏,制造加工精度要求相当高,而且制造工艺复杂。气缸体是发动机中的最大零件,也是其他零部件的支撑体。气缸体先铸造,再用数控机床铣操作,最后还要用数控机床精镗缸筒。连杆先用滚锻的工艺锻造,再数控加工。曲轴的动平衡要求很高,凸轮轴的凸轮型线精度要求很高,必须数控加工。发动机的油底壳采用薄钢板冲压而成,看似与数控机床无关,但是冲压用的模具是由数控机床加工出来的。变速箱最为汽车中最重要的传动机构,拥有大量的齿轮和轴类零件。现在汽车制造中,变速箱中所有的齿轮和轴都由数控机床加工。数控机床在加工齿轮时有很大的优势,现在常采用插齿、剃齿、滚齿等工艺加工齿轮,加工精度高,生产效率高。
现代汽车车身的美观性越来越受到人们的重视。同时为了获得更好的空气动力学以及碰撞安全,以减少行车阻力和提高安全性,使得汽车车身形状越来越复杂,曲面高次方程越来越多。现代车身虽然全部冲压而成,但是哪个冲压也离不了数控加工中心。在汽车中还有许多难加工的零部件,它们用普通机床往往无法加工,只能用数控机床加工。比如大批量汽车发动、变速箱、底盘主要零部件需要中五轴的加工中心进行加工。
4 数控技术在整车生产中的应用
汽车整车生产的四条线,即冲压、焊接、涂装和总装线,无一不用到数控机床。自动化生产线中应用最多的就是机械手和传输装置,使工人装配更方便快捷。随着数控技术的发展,也出现了一些完全不需要人干预的无人自动化生产线,最典型、应用最广泛的应该是自动化车身前板生产线,完全由机器完成,不需人手持板件冲压,减少了对人体的伤害。当然,还有自动化焊接机器人,在焊接车身时,焊接质量高,而且焊接速度是人工焊接的百倍以上。最值得一提的是美国通用的无人汽车生产车间,整个生产车间不需工人,完全自动运行。
5 数控技术在汽车工业中的应用前景
数控技术在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益,显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用,并己成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术的广泛应用,给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。
随着汽车工业和数控技术的快速发展,我深信:数控机床会更加深入地应用到汽车生产中,加速汽车工业发展,为汽车工业服务。汽车工业也会促进数控机床的发展。
参考文献
[1]李刚,冷俊。浅谈我国数控技术的发展现状及趋势[J].科技资讯,2009(1)。
[2]孙荣创。数控技术及装备的发展趋势及策略[J].中国科技信息.2006(12)。
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.05.007
1引言
以计算机为主导的现代科学技术推动了传统机械制造业的发展,现代机械制造业面临着多品种、小批量的需求环境,同时产品交付周期缩短、产品质量要求较高,要求其必须具备一定的柔性。现代数控技术在机械制造业中的应用增强了其对新的需求环境的适应能力,并提高了产品的市场竞争能力,现代数控技术有效地提升了机械制造业的可靠性、功能和效率,因此有着十分可观的应用前景。
2数控技术及其应用优势
现代数控技术是以计算机技术为支撑,以计算机数字信息的形式对机械制造和操作过程进行控制的技术,集网络通信技术、计算机技术、机械制造技术、光电技术、传感技术等于一体,具有自动化、精度高、柔性强、效率高等优点。数控技术在机械制造业中的应用极大地提高了机械制造的灵活性和设备运转操作的效率,具体表现在:可以快捷方便地修改加工工艺参数,增强了产品创新能力和提高了批次加工能力;提高了产品加工的精度、缩短了辅助时间的消耗;可以高质量的完成具有复杂几何构型的零部件的加工;使用模块化的标准工具,缩减了换刀及安装时间,提高了工具标准化模块化水平。
3数控技术在机械制造业中的应用
3.1在机床设备上的应用
机械机床设备是现代机械制造业的基本工具和核心技术,机床设备作为机电一体化的重要组成部分必须具有符合要求的自动化控制能力。计算机数控技术的发展为现代机械制造业的机床设备自动化控制提供了良好的技术手段,将相应的控制装置安装在机床设备上,用数控技术对机床设备进行控制,可以人为地输入命令的方式对机床的操作动作进行控制,它将加工工件和刀具之间的位置距离、刀具选择、主轴变速大小、冷却泵的开关等各种操作动作和顺序以数字信息的信息存储在控制器存储中,根据既定程序发出命令来控制机床的伺服系统或操作元件。
3.2在木材加工上的应用
木材加工中比较常见的数据机床设备主要有:数控镂铣机,有1-6个高速运转的主轴电机,每个主轴既可以单独工作又可以联动协同工作,可以同时实现对多个部件的加工,具有较高的工作效率;数控加工中心,可以实现三轴联动、四轴联动或无轴联动,有1-2套高速运转的主轴电机,能够实现自动更换刀具的功能;缩放雕刻机,其有机械手进行控制,有2-16个刀轴,可以实现对具有圆柱面或平面形状的工件进行批量成比例的缩放式雕刻;机器人雕刻机,在数控技术控制下进行全自动操作,可以对固定的工件进行表面雕刻;数控带锯机,可以两轴联动,可以实现对板材的曲线加工;全自动喷漆系统,能够对移动或固定的工件进行表面喷漆。
3.3在工业生产上的应用
数控技术应用到工业生产上就是工业机器人,其是由控制模块、驱动模块和执行模块所构成,主要在机器设备的生产线上使用,执行焊接、装配、喷漆等方面的操作,也有使用在复杂恶劣的劳动环境中,比如太空、深水作业等,它可以通过机械手实现对工件的抓取、搬运等操作,其在汽车装配、喷漆、集装箱的搬运等方面发挥了重要作用。实际操作中工业机器人的控制单元由计算机系统组成,控制机器人根据写入的程序命令向驱动模块发出指令以完成预先设置的动作,同时负责执行动作的检测,一旦出现异常,由传感系统反馈到控制模块,发出警报并做出相应的保护,执行模块由机械构件或伺服系统所组成,执行模块在动力系统的支持下完成指令所规定的操作行为。
3.4在采煤机器制造方面的应用
适应不同地质煤质情况的采煤机器品种较多,属于小批量生产的类型,不同机壳的毛坯生产多采用焊接件的形式,这在传统的机械加工下难以实现,而使用数控气割技术和龙骨板程序可以很好的处理滚筒、采煤机叶片下料等问题,不仅可以获得较快的切割速度,而且一些工件的焊接坡口可以直接割出,是的生产效率大为提高。数控气割机的切缝补偿装置自动可调,它可以对构件的实际轮廓外形进行程序化的控制,这样就可以借助切缝补偿值的调节来实现对毛坯件加工余量的精确控制。比如在采煤机的销轨轮,其外形呈现摆线齿形,具有较深的切槽,加工余量较大,而普通铣床的加工余量不均匀,使用数控铣床就可以对该问题进行精确的控制。切削加工中可以对形状复杂、精度较高的工件进行加工,采煤机的浮动油封在实际工作中要求内环凸曲面与外环凹曲面的密封圈具有相等的压缩量,这样均匀的压缩接触面积才能满足密封的要求,因此内外环凸凹曲面的加工精度要求较高,使用数控机床加工,可以容易地保证其曲面精度,满足使用要求。在采煤机减速构件中,其行星架等分孔的等分精度和同轴精度对整个机器的使用寿命和传动精度等都有直接影响,使用数控机床进行行星架的加工,既可以保证工件的精度要求,又可以提高加工效率。
4展望
机械制造自动化的关键在于数控技术的应用,它会直接影响到一个国家机械制造工业的发展水平和生产力水平,甚至某种程度上讲以数控技术为核心的机械制造业水平已经成为了衡量一个国家技术水平的重要标准,所以在机械制造业中广泛推广和使用数控技术,具有重要的应用价值和战略价值。
参考文献:
[1]陆浩杰.探讨数控技术在机械制造中的应用和发展[J].数字技术与应用,2011(01).
[2]仲健维.浅谈数控技术在机械制造中的应用[J].黑龙江科技信息,2010(12).
[3]李成,化香福.浅谈机械制造中数控技术的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2009(06).
随着经济的发展和科技的进步,机械制造生直接影响着国家工生的发展和综合国力的提高。数控技术是机械制造自动化的关犍,要增强机械制造业的发展壮大,以适应飞速发展的现代化经济环境和市场的广大需求;数控技术是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术,它能够满足现代产品多样化的发展和日新月异的换代速度,因此,以数控为核心的机械设备的应用已经成为衡量一个国家技术水平的重要标准。数控技术的应用也是我国通向工业经济大国的途径之一。
1、数控技术及其特点
数控技术是用数字信息对机械加工和运动过程进行控制的技术。它是集传统的机械制造技术,计算机技术、传感检测技术、网络通信技术、光机电技术于一体的现代制造业基础技术,具有高精度,高效率、柔性自动化等特点。目前它是采用计算机控制,预先编程然后利用控制程序实现对设备的控制功能。由于计算机软件的辅助功能替代早期使用纯硬件电路组成的数控装置,使得输入数据的存储、处理、判断、运算等功能均由现场可编辑的软件来完成,这样极大的增强了机械制造的灵活性,提高设备的工作效率。总的说来可将其特点概括为以下几个方面:
(1)能方便地改变加工工艺参数,因而利于换批加工和新产品的研制。
(2)可实现一次装夹工件完成多道工序的加工,从而能确保加工精度和减少辅助时间。
(3)能高质量的完成普通机床难以完成的复杂零件和零件曲面形状的加工。
(4)采用模块化的标准工具,既减少了换刀和安装时间,又提高了工具标准化的程度和工具的管理水平。当然,随着微处理器的发展以及现代SOPC技术的发展,无论从机械加工的生产技术发展还是从机械设备的维修检测以及集成程度的层次上,都势必有极大程度的提高。而我国现代数控技术的发展尚处于对国外产品的模仿阶段,缺乏技术创新。这不仅是对引进技术的消化不够,更重要的在于我们缺乏完善的技术创新环境和应有的创新机制。另外我们产品的可靠性和稳定性不高,网络化程度也不够,目前主要用于NC程序传送,串口通讯技术,其集成化、远程故障排除、网络化水平有限。
2、机械制造中数控技术的应用
2.1、工业生产
工业机器人和传统的数控系统一样是由控制单元、驱动单元和执行机构组成的。主要运用机器设备的生产线上,或者运用于复杂恶劣的劳动环境下下,完成人类难以完成的工作,很大程度上改善了劳动条件,保证了生产质量和人身安全。
2.2、煤矿机械
现代采煤机开发速度快、品种多,都是小批量的生产,各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件,传统机械加工难以实现单件的下料问题,而使用数控气割,代替了过去流行的仿型法,使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料,从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势,一些零件的焊接坡口可直接割出,这样大大提高了生产效率。同时,数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制,好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。
2.3、汽车工业
汽车工业近20年来发展尤为迅猛,在快速发展的过程中,汽车零部件的加工技术也在快速发展,数控技术的出现,更加快了复杂零部件快速制造的实现过程。
数控加工技术中的快速成形制造技术在复杂的零部件加工制造中可以很轻易方便的实现,不仅如此,数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等,在汽车制造工业中都得到了广泛深入的应用。21世纪的汽车加工制造业已经离不开数控加工技术的应用了。
2.4、机床设备
机械设备是机械制造中的重中之重,面对现代机械制造业的需求,具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力,即把计算机控制装置运用到机床上,也就是用数控技术对机床的加工实施控制,这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品,它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上,从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件,使机床自动加工出所需零件。
纵观目前我国的数控市场,我国数控产品在性能、外观、可靠性方面与国外产品有一定差距,特别是国外企业有雄厚的资金,加上外国企业为占领中国市场,对我国能够生产的数控系统压价销售,而对我国未能生产的数控系统,不仅高价而且附加许多限制。在国外数控企业采用技术封锁和低价倾销的双重策略下,中国数控产业经历了坎坷的历程,我国曾花巨资引进西门子和FANUC的技术,并希望在此基础上吸收消化,开发我国自己的数控技术。如北京密云所引进了FANUC的数控系统,可是,FANUC卖给我们的都是即将过时的落后技术。我国引进后,尚未来得及吸收消化和批量生产,FANUC即宣布停止生产该系统的生产,并将性能价格比更好、质量更高、体积更小的数控系统推向中国市场。这种总是跟在别人后面走的做法,必然受人制约,永远落在后面。
随着计算机技术日新月异的发展,基于微机的开放式数控是数控技术发展的必然趋势。在传统数控技术方面,我国处于相对落后的状态,开放式数控为我国数控产业的发展提供良好的契机,加强和重点扶持开放性数控技术的研究和应用,我国的数控产业才有发展壮大可能,才有可能在未来的市场竞争中立于不败之地。
参考文献:
[l]南生春,傅万四.浅谈数控技术在木材加工机械上的应用[J].木材加工机械,2004(01).
[2]孙荣创.数控技术及装备的发展趋势及策略[J].中国科技信息,2006(12).
数控技术是机械制造业发展的关键与核心,在一定程度上决定着机械制造业发展水平与趋势。数控技术对机械制造业的主要影响之一就是数控技术普及大大促进了机械制造企业技术进步。从历史的角度来讲,我国机械制造业基础差底子薄,与国外发达国家中相比存在着较大的差距,数控技术在机械制造业中的流通与普及,大大改变了我国机械制造业落后局面,为我国机械制造业的进一步发展提供了新技术,提供了新的生产组织与生产工艺。我国机械制造业生产模式由原来的一个工人只能掌控一台机器发展到一个工人可以任意地掌握几台机器,机械制造业生产效率有了极大的提高。
一、数控技术培训现状
因为目前数控专业的毕业生在数量和其他方面很难完全满足社会的需要,有关学校在所在市劳动和社会保障局的授权后,开展了中短期(时间从1周至3个月不等)的数控机床操作、数控编程和以CAD/CAM应用软件等方面的培训班,并配合劳动保障部门进行职业技能鉴定工作。获得职业技能等级证书者,更容易取得用人单位的信赖。参加这种培训的对象,大部分是有关企业组织的在岗职工,目的是提高理论知识水平和对新技术的应用技能,更好地为企业服务。也有准备求职或跳槽的人员,他们的目的是为了自己能找到一个更好的工作。
而我国中职院校的教学目前仍以理论教学为主,实践教学由于其实施难度大、硬件设施要求高、师资力量要求高等原因一直没有受到重视和发展。这种长期以理论为主的教育模式造成了学生操作能力不强,理论知识基础又不扎实的结果。目前许多中职院校已经逐步意识到培训教学的重要性,并且不断加强教学的时间性与操作性。但是在众多中职院校中,数控技术培训还是存在一些问题亟待解决。数控技术掌握的关键与否,要在于是否能在实践中掌握技术的要领,在于是否在实践与理论相结合的同时提高技术水准,在于是否可以真正提高数控操作人员的综合素质。
二、我国数控培训体系面临的挑战与存在问题
1.我国经济快速发展,逐步成为世界制造中心
进入新的世纪以后,随着我国综合国力的进一步增强和加入世界贸易组织(WTO);我国经济全面与国际接轨,并正在成为全球制造业的中心,大批跨国企业枪滩登陆在国内高起点设厂、将生产加工向中国转移;国内制造企业更是背水一战,大举通过信息化、广泛应用现代制造技术积极参与国际竞争,我国制造业进入了一个空前蓬勃发展的新时期,这必然对掌握现代信息化制造技术的技术人才、特别是对大量的一线技术工人形成了巨大需求。
2.培训体系结构不能满足数控用人企业需求
在数控技术培训方面,很多学校把实训重点放在数控机床操作方面。事实上,作为先进的自动化设备,数控机床操作非常简单。用人企业真正需要的人才是精通数控加工工艺(如工艺路线选择、刀具选择、切削用量设置等)、模具设计、CAD/CAM与数控自动编程、数控机床机电设计与联调技术、数控机床的维护、维修等专业“工程素质”。这些专业知识的获得,不是靠课堂的灌输,而是要对学生“真刀真枪”地长期实训。各学校由于受到实训条件、经费投入和师资力量的限制,这方面的培训远远不够,导致学校所培养的人才不能满足用人企业的需求。
3.学校数控师资力量严重不足
数控技术在近几年的广泛应用,引起了数控人才的大量需求,同时造成数控师资、特别是同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的数控师资队伍严重不足。基本上每个学校的数控教学师资队伍都存在着不同程度的人数和知识结构的缺乏。目前各级职校的师资队伍的技术素质普遍偏低,学历水平偏低。现在各学校的数控教师主要是从各高校机械或机电专业毕业的本科生或硕士研究生。这些教师具有一定的基本理论知识,讲授数控专业的理论课没什么问题。但由于数控技术专业是一种新专业,能够承担数控教学工作的“双师(教师、工程师)型”很少。即使有相应的教材,大部分教师也很难承担数控加工工艺和数控机床维修等实践性环节很重要的一些课程,因为他们缺乏必要的实践经历和背景知识,本身缺乏数控“工程素质”,也对用人单位的数控人才知识结构缺乏了解,所培养的学生不能满足市场需求,已严重制约着现代数控技术人才培养水平的提高。
4.数控实训设备条件严重不足
前几年,各学校对数控技术所归属的机械、机电专业的投入力度非常有限;各学校的数控实验室的数控培训设备非常有限。近年来,由于数控人才的需求拖动,各校均建有不同规模的数控实训基地,有的是规模大、设备种类多的实训中心,也有设备种类和数量相对较少的实验室。有的学校实训基地以纯工业加工设备配进口数控系统为主,有的学校以教学型数控设备为主。尽管实训基地的模式多种多样,但基太上包括或认为应包括以下数控设备:数控车床、数控铣床、加工中心、电火花成型机床、电火花线切割机床等加工设备,以及数控机床典型部件装拆、数控系统调试和维护维修综合实验台。然而,由于所能购买的工业数控机床的价格昂贵,数量有限,每个学生的独立动手机会少,反而制约了实训效果.无论从数量上,还是成本、安全性上考虑,都不适合用于学生的普及教学实验,只能给学生作“认识实验”,不足以给学生进行实训。数控技术是实践性很强的综合技术,没有通过实践体验很难买得良好的教学效果。另外,学校期望这些工业数控机床能为培训中心承接对外加工,达到创收和良性循环的目的。但目前还没有哪所学校能较好地解决承接对外加工的市场开拓、数控刀具、工具的投入、培训和生产的矛盾等问题。
5.实践教学教材设计落后
目前,科学技术不断发展,虽然部分中职数控技术专业已经逐步重视实践教学,在日常的教学工作中已经开设了实践教学的课程。但是,不得不面对的是,部分学校在实践教学的教材设计上并没有摆脱过于传统的影子,很多教学设计没有达到现代化的教学标准,甚至部分数控参数数据还停留在原有的层面上。因此,进一步改进实践教学教材设计迫在眉睫。
三、加大经费投入加强相关专业师资队伍建设、实验实习基地建设和课程教材建设
地方相关部门应积极争取中央财政的支持,为“职业院校制造业和现代服务业技能紧缺人才培养培训工程”的实施提供必要的经费。地方政府增加经费投入,改善承担技能型紧缺人才培养培训任务的职业院校相关专业的教学和训练条件、支持教师培训和课程教材开发等工作。企业按照国家规定提取的教育和培训经费,应安排一定比例用于支持相关职业院校培养培训技能型紧缺人才。社会对职业教育的资助和捐赠等,在经费安排上要向承担技能型紧缺人才培养培训任务的职业院校和专业倾斜。
根据技能型紧缺人才培养培训专业领域知识、技术更新快的特点,建立专业教师定期轮训制度,支持教师到企业和其他用人单位进行见习和工作实践,重点提高教师的专业能力和教育教学能力。聘请生产和服务一线技术人员担任兼职教师,努力形成具有“双师”素质的师资队伍。委托国家重点建设的职业教育师资培训基地及国家级示范性职业培训教师培训基地,与相关行业的骨干企业和单位合作,将相关院校技能型紧缺人才培养培训专业领域的骨干教师轮训一遍。积极创造条件,选拔和组织相关专业领域的骨干教师出国进修。要建立和完善教育教学条件,建设符合教育教学需要的专业教室和实训基地。组织开发和编写技能型紧缺人才培养培训教材,建立具有明显特色的教材体系。
四、加强职业技能培训体系的构建
在职业技能培训体系中,安排基础培训模块、专业培训模块、任选培训模块三个环节:
1.基础培训模块,加强专业基本技能的训练。在基础培训模块中,设置CAD基本技能实训、机械制造基础实训和电工电子基础实训。
2.专业培训模块,突出核心能力的培养。在专业培训模块中,设置了数控机床编程与操作实训、可编程控制等实训。其中数控机床编程与操作实训要求达到初、中级数控车床操作工的技能要求,并取得相应的等级证书。在具体环节安排上,安排六周数控机床编程与操作实训,其中两周为课内学时,进行集中实训,四周安排分散实训,即利用学生业余时间进行实训。数控实训不单单局限于课内教学,而是使课内教学与课外实训有机地结合。这样不仅提高了设备的利用效率,降低了课内总学时,而且增加了学生单人操作设备的时间,强化了学生的动手能力。
3.任选培训模块,突出以就业为导向的个性发展。在任选培训模块中,设置了数控机床编程与操作(高级职业资格证书)、数控机床调试诊断与维护、机械CAD/CAM 等实训。学生根据自己的兴趣和工作去向,可任选一项实训内容,参加相应的培训。整个教学组织完全在实训基地进行,其中理论教学内容在现场集中讲授,实训环节采取开放实训基地的方式进行。这样不仅增强了教学的针对性,而且为学生的求职、应聘、试工奠定了基础。
4.注重各课程及实训内容间的融会贯通。在教学内容与实训内容的安排上,结合专业核心能力的培养,将各项教学内容贯穿于《数控编程与操作综合实训》内。如机械制造技术课程中的刀具刃磨、零件加工工艺的编制、夹具设计等内容,数控编程与操作课程中的数控车床操作、编程与操作练习等内容均作为《数控编程与操作综合实训》的实训内容,使学生的理论知识与实践知识、前续课程知识与后续课程知识融会贯通,得以综合应用,学生的专业能力与实际操作能力得以提高。
五、结语
我国的机械制造相关技术经过几十年的发展,已经逐渐走向了成熟,但是和国外发达国家相比还是存在着差距的,在很多领域都处于学习和摸索的阶段。近些年来,由于PC机在数控领域的应用,及国家大力培养数控人才,使得我国的数控技术得到了快速发展。而数控技术在机械制造业中的广泛应用,也进一步的推动了我国现代机械制造业的现代化进程,推动我国经济的快速发展。
而数控技术专业的发展与提高,离不开教师的实践教学培训模式的形成。因此,不断巩固与加强中职教师实践教学培养模式值得社会与学校的高度重视。在实践教学上,学校与相关院系还要进一步统一意见、加强创新,在根本上提高整体专业能力与学校综合实力,为培养高素质综合数控人才奠定充实的基础!
参考文献
[1]周荃,刘汝娟. 数控技术专业实践教学研究[J]. 职教研究,2012,01
2集成技术
由于航空产品有研制周期长,结构复杂,制造精度要求高,产品使用期长,售后情况复杂,研发生产合作国际化等特点,因此集成技术显得尤为重要。作为集成制造技术的重要组成部分,计算机集成制造技术通过计算机技术将CAD、数控编程、数控加工等原本各自独立的环节整合为一个有机整体,以达到提高产品质量,缩短制造过程,减少生产成本的目的。现代集成技术包含有信息集成、过程集成和企业间集成。通过现代集成技术可实现数字化、网络化、全球化制造。完成波音777研发生产后波音公司,开始实施DCAC/MRM(飞机结构设计与控制/制造资源管理),以达到从用户订单、设计制造、最终到交付使用的统一信息和过程管理的目的。现代集成技术可以解决以前单一数据源方面存在的问题,统一管理产品数据、生产管理过程数据。确定信息的完整性、唯一性、协调性、有效性、无冗余和安全性。将资源管理、设计、制造、销售、服务等5个过程的信息整合为一体。
3数控加工技术
先进的数控加工技术是当代航空制造业中一个重要的组成部分,也是柔性制造技术的基础。随着我国近年来大量新机研制项目的开发,大量的业务都需要国际间合作,各航空企业所保有的数控机床总量已大幅度增加,通过数控机床加工的零件数量明显增多。在航空制造所涉及的零部件主要特点是结构复杂、零件数量多,表面形状复杂。因此加工技术难度很大,在此需求背景下,对航空行业的数控加工技术水平有很高要求。为实现这一要求,以特征技术为基础的针对飞机零部件和发动机机构件的CAD/CAPP/CAM集成系统技术,分布式的DNC技术,CAP智能化技术,网络数据库以及相应的数据管理技术,车间生产组织、管理调度技术有了很大的提高。
4虚拟制造技术
虚拟制造的实质是通过相关软件在计算机中的制造,可在计算机中演示完整的制造过程。通过虚拟制造可以验证制造过程的安全性,并且可以进一步优化生产方案。从而保证设备与操作人员的安全,降低产品的生产成本,缩短生产工期,提高生产效率。
5计算机技术
在常规成形领域中的应用作为最早于计算机技术相结合的行业,计算机技术明显地推动着航空制造工业各方面的改变。计算机技术在航空部件制造的三大传统工艺(钣金、机械加工、铆装)中的广泛应用,航空制造技术水平有很大进步。飞机钣金件往往具有结构体积大,质量轻的特点,而且大部分飞机结构中的钣金部分是保证飞机气动外形的重要组成,其加工水平直接决定了飞机的气动性能。然而以蒙皮加工为例,传统的蒙皮拉形机往往以人工操作为主,加工质量取决于操作员的熟练度与技术水平,导致产品质量不稳定。不过随着大量采用数控技术的蒙皮拉形机的投入使用,产品质量得到稳定保障。在传统的机械加工方面,大量地对先进数控设备进行采用,使飞机零部件中的复杂表面加工,如发动机叶片的生产效率大大提高。在传统的飞机连接技术中主要采用铆接等方法,同时也导致了疲劳寿命低,密封性差等。而随着对真空电子束焊,激光焊等先进连接技术的研究,可以有效地改善机体结构的各项力学性能。
2集成技术
由于航空产品有研制周期长,结构复杂,制造精度要求高,产品使用期长,售后情况复杂,研发生产合作国际化等特点,因此集成技术显得尤为重要。作为集成制造技术的重要组成部分,计算机集成制造技术通过计算机技术将CAD、数控编程、数控加工等原本各自独立的环节整合为一个有机整体,以达到提高产品质量,缩短制造过程,减少生产成本的目的。现代集成技术包含有信息集成、过程集成和企业间集成。通过现代集成技术可实现数字化、网络化、全球化制造。完成波音777研发生产后波音公司,开始实施DCAC/MRM(飞机结构设计与控制/制造资源管理),以达到从用户订单、设计制造、最终到交付使用的统一信息和过程管理的目的。现代集成技术可以解决以前单一数据源方面存在的问题,统一管理产品数据、生产管理过程数据。确定信息的完整性、唯一性、协调性、有效性、无冗余和安全性。将资源管理、设计、制造、销售、服务等5个过程的信息整合为一体。
3数控加工技术
先进的数控加工技术是当代航空制造业中一个重要的组成部分,也是柔性制造技术的基础。随着我国近年来大量新机研制项目的开发,大量的业务都需要国际间合作,各航空企业所保有的数控机床总量已大幅度增加,通过数控机床加工的零件数量明显增多。在航空制造所涉及的零部件主要特点是结构复杂、零件数量多,表面形状复杂。因此加工技术难度很大,在此需求背景下,对航空行业的数控加工技术水平有很高要求。为实现这一要求,以特征技术为基础的针对飞机零部件和发动机机构件的CAD/CAPP/CAM集成系统技术,分布式的DNC技术,CAP智能化技术,网络数据库以及相应的数据管理技术,车间生产组织、管理调度技术有了很大的提高。
4虚拟制造技术
虚拟制造的实质是通过相关软件在计算机中的制造,可在计算机中演示完整的制造过程。通过虚拟制造可以验证制造过程的安全性,并且可以进一步优化生产方案。从而保证设备与操作人员的安全,降低产品的生产成本,缩短生产工期,提高生产效率。
5计算机技术在常规成形领域中的应用
作为最早于计算机技术相结合的行业,计算机技术明显地推动着航空制造工业各方面的改变。计算机技术在航空部件制造的三大传统工艺(钣金、机械加工、铆装)中的广泛应用,航空制造技术水平有很大进步。飞机钣金件往往具有结构体积大,质量轻的特点,而且大部分飞机结构中的钣金部分是保证飞机气动外形的重要组成,其加工水平直接决定了飞机的气动性能。然而以蒙皮加工为例,传统的蒙皮拉形机往往以人工操作为主,加工质量取决于操作员的熟练度与技术水平,导致产品质量不稳定。不过随着大量采用数控技术的蒙皮拉形机的投入使用,产品质量得到稳定保障。在传统的机械加工方面,大量地对先进数控设备进行采用,使飞机零部件中的复杂表面加工,如发动机叶片的生产效率大大提高。在传统的飞机连接技术中主要采用铆接等方法,同时也导致了疲劳寿命低,密封性差等。而随着对真空电子束焊,激光焊等先进连接技术的研究,可以有效地改善机体结构的各项力学性能。
1 改革陈旧的课程体系,灵活调整教学内容
1.1 加强计算机辅助设计与辅助制造课程实用性。
为此,我们将CAD/CAM课程分为二部分,即AutoCAD、机械CAD、模具CAM。AutoCAD是计算机辅助设计基础,掌握该软件,可利用计算机进行图形的绘制和编辑,二维实体造型,视点变换和着色等;机械CAD是计算机辅助设计的应用,使用AutoCAD中的查询实体的质量特性命令,可得到该实体的质量、体积、质心,完成零件的设计计算等;模具CAM是计算机辅助设计与制造的综合应用,使用CAD/CAM集成软件,完成一套复杂模具设计;在计算机上绘制出零件的模型并进行模拟装配,检查工作状态和是否有干涉,然后根据不同的加工工艺精度要求,设计刀具路径文件,模拟加工全过程,然后处理成数控程序,输入到数控机床上最后完成加工。
1.2 加强实训环节培养学生实践能力。
数控专业的毕业生应能够设计数控系统的控制电路、编程、操作数控机床加工零件。所以对机械零件CAD、数控机床与编程、模具CAD/CAM二门课程专门开设实训专课,结合现场数控设备给学生讲课,使学生对数控机床有关知识有了更深入地了解,增加了感性认识。
数控技术是综合了计算机、自控原理、电气传动、伺服驱动、测量技术、机械制造技术等而形成的一门课程。本专业要求毕业生具备多方面能力,主线理论课和技能课有十几门。为了收到良好的教学效果,使学生达到培养目标要求,符合业务规格标准,我们就必须认真研究教学内容,结合专业特点建立合理的课程体系。
2 改革单一的教学方法,建立具有职校特色的教学方法
在中职教学中,教师要结合专业特点,采用多种方法去培养学生的创新能力。在教学过程中,要提倡针对学生具体情况,启发、引导学生自己去发现问题。由于数控技术包含着大量新知识、新工艺,教师应指导学生学会学习,教会学生运用比较、借鉴等方法去掌握技术知识。
2.1 通过课堂讨论培养学生创新能力。
教师在讲授新知识前,可以提出一些问题,指出解决问题的思路,引导学生开展讨论。提问的方法应具有启发性,有利于培养学生的创新思维,利于把学生已学过的知识连接起来,使其抓住其中关键内容,让学生充分发表自己的见解,从而激发了学生创新的火花。因此注重课堂讨论会收到事半功倍的效果。
2.2 通过计算机辅助教学激发学生的浓厚兴趣。
计算机辅助教学是提高学生学习的积极性,培养创新性思维的现代化教学手段。根据CAD/CAM课程的特点,开发制作教学幻灯片,如Master CAD课程的CAI课件,使学生很快可以掌握大量的操作命令、下拉菜单、工具按钮。
2.3 加强上机操作提高动手能力。
在教学中充分利用现有的多媒体等设备设施,引导学生逐步掌握软件的使用。安排学生自已独立操作完成作业,完成一些有创造性的设计,得出最佳解决问题的方法。例如在学习MaterCAM复杂三维曲面造型时,教师要指导学生会用几种曲面去做,如使用直纹面、旋转面、扫描面,利用曲面的编辑功能,对曲面进行贺角和剪切。还可以告诉学生用学过的AutoCAD去完成造型,然后再直接调用,大胆操作,自己解决操作过程中的一些问题。
2 建立以校内实训中心为基地,产学研相结合的实践教学体系
实践性教学环节是培养学生综合应用所学知识,解决实际问题能力的重要途径。因此,加强实践,强化实训是高职教学的一个重要方面。
2.1 建立校内外实习基地。
我校为数控专业提供实践教学的实训中心有:金工实习中心、数控中心、电工电子中心、计算机网络中心、CAD/CAM中心。金工实习中心有普通车床20台,各类铣、刨、磨床10台,焊工实习场设备设施完善,这为数控专业学生学习车、钳、铣、刨、磨、焊等传统加工工世提供了良好的保证;数控中心现有数控加工设备10多台,包括数控车10台,数控铣2台,加工中心1台,火花成型机2台,线切割机2台,还有10台模拟编程实验台;CAD/CAM室配备电脑35台,实现多媒体教学;校计算机室形成200多台微机组成的网络中心;校电工电子实习中心颇具规模,不同实验内容组成5个室场。
2.2 加强校外实习基地的建设。
在建好校内实训基地的同时,我们积极建立校外实习基地,将与广州数控设备厂及CAXA软件公司进行合作办学协议。学生在学校经二年的学习之后到该场所实习半年,解决学生动手能力,同时,在他们毕业前进行认证培训,获得数控机床和加工中心操作人员资格证书及资格认证证书,增大了就业机会。学生在校期间就接受岗前培训,拓展了学生多方面的能力。
VMI(Vendor Managed Inventory)即供应商管理库存。关于VMI的优势,并没有像大多数专家学者所讲的那么神乎其神,也不会排斥传统的库存控制方式,因为:
第一,并不是所有企业都可以实施VMI,恰恰是大多数企业做不了VMI:
第二,VMI做不好还不如不做;
第三,VMI在给整车厂商、整机厂商带来好处的同时,并没有给配套商带来多少库存的降低。
笔者认为,VMI最根本的作用是可以通过MIN/MAX这个蓄水池来部分地消除库存的放大效应。VMI的基本原理如图1所示。
供应商需要在客户的HUB中设置最高/最低库存(MIN/MAX):客户根据生产的实际需要随时从HUB中提取物料;只有物料被拿到客户的厂房,客户才开始给供应商计算AP,应付款。
VMI的主要技术问题有两个。
1,MIN/MAX的设置 通常可以根据客户的预测或历史销售数据来设置。
2,库存可视化的问题
要控制MIN/MAX的库存水平。供应商在客户那里的库存就必须是可视化的,即,供应商必须时刻了解客户需求(预测或者历史消耗)的变化、实时库存动态。库存可视化的数据传递可以通过EDI或其他系统对接工具来实现。
根据这个原理,首先就会想到:下游客户是在向上游供应商转移库存风险。道理很简单,客户不需要物料时就不从HUB中提取物料,需要时才提取,即客户可以做到所谓的“零库存”。而供应商的库存实际上是被“寄存”在HUB里,这类似于企业“卖完你的东西才考虑给你付款的问题”。而问题是“羊毛出在羊身上”,供应商的库存成本以及相关风险最终会转嫁到下游的客户身上。
那么,VMI给供应商带来的好处到底是什么?
在谈到啤酒游戏时,零售商仅仅几周内的一点点需求波动,导致啤酒厂商四五个月不需要生产。最后只好倒闭破产。应如何减少这种由于需求的波动而带来的库存风险?物理学常识显示,无线电波或声波在传输的过程中遇到障碍物时,其能量可能会被部分地吸收,即波峰、波谷可能会被部分地削减,从而使波形变得更加平滑。VMI也存在这种现象:MIN/MAX的建立会部分地削减客户需求的波动。从而减少库存的放大效应。
传统的PO采购模式是,只有供应商得到了客户的PO单才可以开始准备生产。实际上,问题的关键在于,客户给你的采购提前期往往可能小于你的原材料采购加生产周期,可能导致“紧张”,因此就有可能多准备原材料库存或成品、半成品库存,于是就产生了库存的放大效应。
VMI是告诉你一个需求的大体范围(MIN/MAX),只要将库存控制在这个范围内就可以,实际上是给你一个“喘息”的机会,可以比较从容地安排生产与发货。
回到啤酒游戏的例子:
假设批发商不是按照零售商的PO进行补货、备货;啤酒厂商也不是按照批发商的PO准确库存。
而是零售商、批发商、啤酒厂商分别在自己的成品仓库建立MIN/MAX库存范围,如图2所示。在这种情况下,所有的PO将失去原来的作用,取而代之的是在需求与供应链的各个节点上建立起来的MIN/MAX,如同整个链条上的一个个障碍物。起到了对需求波动的抵消作用,从而减小了库存的放大效应。
这种放大效应是如何被抵消的呢?原因有三个方面:
第一,由于建立MINIMAX,不需要随时准备应付客户的紧急需求。从而提前准备大量的原材料、成品、半成品库存,只要按照MIN/MAX把库存控制在一定范围即可;
第二,通过VMI模式的建立,客户的需求与库存的实际消耗变得可视化,能够对库存做到“心中有数”,不至于盲目地建立额外的库存;
第三,由于库存的聚集效应所带来的安全库存、缓冲库存的降低。
库存的聚集效应
库存的聚集效应是指由于对库存需求的相关性所带来的安全库存以及缓冲库存的降低效应。
那么何为需求的相关性?
在啤酒游戏中,假设了4家零售商。不同的零售商其需求的波动性不可能完全相同,例如,今天零售商A的需求比较多,但零售商B的需求可能会比较少,这称为需求的负相关;即使同一天存在需求的上升。可能它们的上升幅度也不同,这称为需求的正相关。
在此可能会出现两个问题:
第一,在两个需求存在负相关的情况下,两个需求的合并需求可能会变得平滑。从而减少企业对安全库存的设置:
第二,多种不同的需求的合并需求可能会变得比单个需求要平滑一些。
实际情况是,无论多个需求之间的相关性如何。合并的需求所需要的安全库存比单个需求的安全库存总是要低一些。
所以在啤酒游戏中,4个零售商的需求合并后(或者两两合并),在批发商处的安全库存就一定会得到降低;同时,两个批发商需求的合并需求所产生的库存聚集效应也会在啤酒厂商的成品库存中有所体现。
相信在其中是“人”的问题在发挥作用。再好的流程,没有“人”去执行,可能也做不出“好业绩”来。
经验与教训告诉我们,在制造业的集成供应链与物流管理中。“人”的作用是非常重要的。
这里所指的“人”不是具体指哪一个人,而主要是指人所在的组织结构以及人在组织结构中的角色与责任。另外还包括人所处的企业文化环境。
图1是典型的制造业集成供应链管理的组织结构图,它与传统的公司组织结构的区别在于:
1 计划是相对独立的
这是符合SCOR的要求的。在SCOR流程中。第一个就是P-计划。在这个组织结构中,生产计划、采购计划、库存计划被独立到一个部门,而不是像传统的公司,采购计划员归采购部管,生产计划员归生产部门管。
我们知道,把流程分为计划层、管理层、善后处理层,之所以这样分,是因为计划与执行根本就是两回事。例如生产部门自己做生产计划,有可能想做多少就做多少;采购部门自己做采购计划,想买多少就买多少,而且通常只会多买,不会少买。更重要的是,计划“玩”的是数字,是谋略,而执行就是让你干什么就干什么。计划与采购需要不同素质和能力的人。我们希望采购员是谈判专家,这种人一般应是外向型人才。而计划员则必须要踏踏实实地和数字打交道,因此,对数字比较敏感的人适合做计划员,而不是由外向型的谈判专家来计划企业的未来。
计划的独立性就如同国家司法的独立性一样重要。
2 单独设立了库存计划员职位
库存计划员的主要职责是监督。很多公司是不设这个职位的。
3 把采购分为两部分
一部分是下单采购,即PROCUREMENT,另一部分是外包采购,即SOURCING。
采购的主要任务是谈判。PROCUREMENT主要是根据工厂的MRP来谈判DELIVERY,即交货方面的事务;SOURCING是根据设计BOM寻找合适的供应商,并谈判品质、价格、交货与运输条款等业务。他们谈判的内容不同,所以对他们的素质以及任职资格的要求也不同。SOURCING的采购员要求必须“懂技术”,必须对所要采购的物料具备足够的商品知识。并能够处理与物料相关的一些技术问题。业界通常寻找那些具有理工科背景,最好是做过研发、技术支持或品质的人。而对下单采购员则没有这样高的要求。
把采购分开的好处是能够让不同的采购员运用不同的能力做不同的事;同时。在杜绝采购贿赂方面也会起到一定作用。
4 生产部点线向供应链管理经理汇报工作
在“一切为了生产”的年代,或在那些“生产是老大”的公司,供应链与物流管理的相关职能往往被分解到生产、财务等各个部门中,成为附属部门。而这个组织结构正好相反,把生产作为供应链管理的一部分,这与需求与供应链管理的流程是一致的。生产作为一个典型的执行部门,从供应链管理流程角度,它只是对内采购的管理而已,也就是说生产是为供应链服务的。
当然,这种组织结构不一定是最好的。但很多企业的业绩不好。除了流程的问题之外,组织结构是个大问题。
1 库存控制就是仓库管理吗?
库存控制与仓库管理有关。但绝不仅仅是仓库管理。库存控制的真正定义应是在保证给客户及时交货的前提下,如何降低库存(持有成本),提高库存周转率。
在英语中,库存控制称为Inventory Control。而仓库管理称为Warehousing&Storing Management。仓库管理是库存控制的一个重要的基础环节。
要实现对客户的及时交货,并尽可能提高库存周转率,从而提高制造业现金周转效率。需要供应链管理的各个职能部门的积极参与。包括销售、财务、计划、采购、生产、仓储、物流运输、ERP等。
2 什么是库存周转率?
库存周转率实际是一个财务概念,反应的是用于库存这个流动资产的现金周转效率。直观地理解就是原材料一年周转了多少次。
库存周转次数越高。说明现金利用效率越高。
3 上TERP系统就一定能降低库存吗?
ERP可以帮助降低库存,但不一定是“一定”会降低库存。
理论上按照MRP的逻辑。企业通过按需采购,按需生产/出货,可以把库存降低。但实际上企业的库存管理是非常复杂的技术问题,牵扯到整个需求与供应链的管理流程、组织结构的设定与执行效果。
4 库存到底是什么?
库存既不是一种“浪费”,也不是“为应付需求波动而建立的储备”。库存是需求与供应链管理流程的“粘结剂”。不正常的库存积压是整个需求与供应链流程管理不协调的产物。
5 如何解决库存问题以提高库存周转率?
不可以简单地说库存就是放在仓库里的存货。至少不应把库存问题与组织中某个个体的表现直接联系起来。解决库存问题的根本原则是解决需求与供应链管理中的流程不协调问题。当然还涉及公司的组织结构问题。流程与组织结构的问题解决了,加上合适的工具,理论上库存可以达到无限小,库存周转率可以无限大。
6 如何做到“零库存”?
从来就没有真正的“零库存”,只能把库存做到尽可能低。
既然库存是需求与供应链管理流程的“粘结剂”,就不能只考虑自己的库存。还要考虑供应商、客户,甚至包括供应商的供应商、客户的客户的库存。这条线就是库存。这条线不能太粗。也不能太细,太粗了大家扛不动。太细就会断。
7 JIT与库存控制的关系是什么?
JIT是精益生产中的理念,具体实现方式是看板。
看板最早起源于内部生产原材料、半成品的库存流转控制,逐渐引申到对供应商物料的控制。看板的局限性在于它只适应于生产、需求比较稳定的流程作业情况。外部JIT的实现是大多数企业无法做到的。
8 JIT与ERP水火不相容吗?
JIT与ERP并非水火不容。之所以有这种说法是因为很多人的经验、经历的局限性。实践证明,JIT与ERP的联合运营可以相互取长补短,尤其体现在库存控制方面。其结合的效果非常好。
9 VMI是怎么回事?
VMI(供应商管理库存)考虑的是供应链管理条件下的库存控制。但并不是所有企业都可以做VMI。大多数企业无法实现VMI。这里除了技术问题(如信息技术、流程设计等),最关键的就是对供应商的议价能力。
10 JMI是怎么回事?
JMI(联合库存管理)是在VMI基础上的一种发展,强调3PL的参与。JMI的核心是供应商、3PL、厂商、客户共同联合起来,管理整个需求与供应链的节点库存。
11 CPFR与JMI的关系是什么?
如果说VMI是库存控制的具体表现形式,CPFR(联合计划、预测与库存补充)则是一种更高的理念。它更强调在计划、预测、库存补充方面的联合,具体表现是:需求与供应链任何一个节点的库存都是供需双方共同决定的结果。
12 企业实际库存控制的难点在哪里?
1.1MBD技术在产品设计中的应用近年来,MBD技术在航空制造行业已经得到了长足发展,特别是在设计部门,已经完全实现了全三维方式,并且设计数据的发放以三维模型作为唯一的数据源。MBD模型中包含了产品的几何属性(尺寸、公差等)、制造属性(材料定额等)和管理属性(产品结构、EBOM等),只需要将MBD模型作为唯一数据源下发到工艺部门即可,工艺人员可以从MBD模型上获取产品全部信息,进而进行三维工艺设计,保证了整个过程的单一数据源特性。为了能够规范基于产品的模型定义方法,企业需要根据实际需求定义一系列标准来支撑,如:建模标准、尺寸和公差标注标准、注释标准等等。基于MBD的产品设计将产品的设计属性、工艺属性、制造属性、检测属性等都高度集成在三维实体模型上,取代了传统由三维实体模型描述几何形状信息,二维工程图纸定义尺寸、公差和工艺信息的分步式描述方法。
1.2MBD模型在工艺设计中的应用在MBD环境下,工艺设计统一在CAD平台下进行,工艺信息集成在PDM系统中进行管理。工艺部门通过PDM系统接收到设计部门发放的三维MBD模型后,主要进行以下几个步骤的工作:(1)进行工艺性审查,主要对设计模型的几何特征、产品属性、尺寸标注、基准、技术要求等进行审查,发现问题及时提交设计部门,设计部门修改后重新下发;(2)进行EBOM到MBOM的转换,所谓EBOM是指设计部门发放的产品结构,而MBOM是制造部门从加工、装配角度搭建的产品结构,MBOM去除EBOM的虚拟件转换成了实体件,并增加了工装等工艺资源;(3)进行工艺路线规划即构建基本的工艺路线卡,进而对每道工序进行详细设计,即针对每一道工序完善加工方法(数控加工、表面处理、检验等)并关联相应的制造资源(刀具、夹具、设备等),其中在数控编程阶段,需要生成每道工序的加工模型,用于NC程序的编制和检验,并结合关联的制造资源(机床、刀具、夹具等)进行仿真验证,最后将验证结果(NC代码、仿真动画等数据)保存回对应的工序;(4)进行可视化,生成三维可视化工艺文件进行审核后提交PDM系统进行管理,并通过MES下发车间生产。图2所示为基于MBD模型的三维加工工艺设计流程。
1.3基于模型的制造资源库管理企业需要构建自己的三维制造资源库,将企业所有的制造资源进行统一管理。三维制造资源库包含企业所有的机床设备、刀具、夹具、量具、各类工装资源等,与企业的资源实物通过条码或二维码等进行管理,并与资源库中的三维轻量化模型一一对应[3]。统一的资源库管理使得企业在进行生产线规划、生产力能力评估、三维工艺设计时,可以直接调用资源库的三维模型进行仿真验证,提高了前期规划效率和准确度。例如在三维工艺设计阶段,需要调用资源库中的机床、刀具、工装等资源进行数控加工的验证仿真,如果需要制造专用工装,则发起专用工装设计申请,由工装设计部门进行设计,最后将设计完成的三维工装模型保存到工装资源库中。
1.4基于模型的现场执行基于PDM系统将工艺数据(三维作业指导书、工时定额、材料定额等)通过MES系统传递到制造车间。车间生产计划员根据接收到的相关工艺数据,结合车间资源、库房资源等信息进行计划排产和生产调度。车间工人利用现场终端,访问PDM系统中保存的工艺数据,可以对三维工艺模型进行旋转、缩放、测量尺寸、标注等操作,以及查看三维作业指导书。在制造过程中发现设计或者工艺问题时可以直接在三维模型上进行标注,及时反馈给设计、工艺部门进行修改,重新下达。