数字化技术与制造技术精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇数字化技术与制造技术，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：陶瓷机械；数字化技术；应用研究

我国陶瓷机械装备虽然近几年来有了一定的进步，但在整个陶瓷行业的发展中仍没有发挥很好的同步发展效应，更没有起到引领行业发展的作用。当前科技迅猛发展，数字化设计技术作为一支重要的生力军，在各行各业都发挥着巨大的作用。现代陶瓷机械装备应加速向“数字”和“精确”陶瓷行业发展。推行CAD/CAE/CAN、MIS 和加工柔性化系统、建立FMS 示范工程、加快我国陶瓷机械装备数字化设计与制造技术的应用研究等。已成为历史赋予我国陶瓷机械装备技术人员的责任。

一、数字化设计制造技术概述

数字化（Digital）是指信息（计算机）领域的数字（二进制）技术向人类生活各个领域全面推进的过程，是基于产品描述的数字化平台，建立基于计算机的数字化产品模型，并在产品开发全程采用，达到减少或避免使用实物的一种产品开发技术。这种设计全面模拟产品的设计、分析、装配、制造等过程。数字化设计与制造技术的应用可以大大提高机械产品开发能力，缩短产品研制周期，降低开发成本，实现最佳设计目标和企业间的协作，使企业能在最短时间内组织全球范围的设计制造资源共同开发出新产品，大大提高企业的竞争能力。数字化设计与制造技术集成了现代设计制造过程中的多项先进技术，包括三维建模、装配分析、优化设计、系统集成、产品信息管理、虚拟设计与制造、多媒体和网络通讯等，是一项多学科的综合技术，其目的是通过建立数字化产品模型，利用数字模拟、仿真、干涉检查、CAE 等分析技术，改进和完善设计方案。数字化设计含盖了现代设计的最新技术，同时也是现代设计的前提。涉及的主要内容有：

1.CAE/CAPP/CAM/PDM CAD/CAE/CAPP/CAM 分别是计算机辅助设计计算机辅助工程、计算机辅助工艺过程设计和计算机辅助制造的英文缩写，它们是制造业信息化中数字化设计与制造技术的核心，是实现计算机辅助产品开发的主要工具。PDM 技术集成是管理与产品有关的信息、过程及人与组织，实现分布环境中的数据共享，为异构计算机环境提供了集成应用平台，从而支持CAD/CAPP/CAM/CAE 系统过程的实现。

2.异地、协同设计在因特网/ 企业内部网的环境中，进行产品定义与建模、产品分析与设计、产品数据管理及产品数据交换等，异地、协同设计系统在网络设计环境下为多人、异地实施产品协同开发提供支持工具。

3.基于知识的设计将产品设计过程中需要用到的各类知识、资源和工具融入基于知识的设计（或CAD）系统之中，支持产品的设计过程，是实现产品创新开发的重要工具。设计知识包括产品设计原理、设计经验、既有设计示例和设计手册“设计标准”设计规范等，设计资源包括材料、标准件、既有零部件和工艺装备等资源。

4.虚拟设计、虚拟制造综合利用建模、分析、仿真以及虚拟现实等技术和工具，在网络支持下，采用群组协同工作，通过模型来模拟和预估产品功能、性能、可装配性、可加工性等各方面可能存在的问题，实现产品设计、制造的本质过程，包括产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验，并进行过程管理与控制等。

二、陶瓷机械设计领域的特点

1.当前行业发展中存在的主要问题

1.1技术、装备水平低。大多数陶机专业厂技术力量不足，产品设计多用传统的设计方法，CAD 等现代化设计方法应用还不普遍，工厂装备落后，数控机床和加工中心为数不多，计量、检测、控制手段较差，生产机械化程度低；

1.2产品质量差、档次低。陶机产品外观质量落后，有的性能不稳定，机电一体化产品很少，尚有许多空白，成套性差，产品附加值低，在国际市场上缺乏竞争力；

1.3产业组织结构不合理，生产专业化水平和企业管理水平低。我国陶机工业虽然己经形成一定体系，但专业化分工、集约化程度很低，标准化程度也不高，产品零件互换性差，难以满足高档瓷生产的要求。这种生产方式极大地限制了现代化科技的应用，日用陶瓷和建筑陶瓷机械始终没有赶上国际先进水平。

2.陶瓷机械设计领域的特点

2.1结构类型多、型号多。例如在真空练泥机设计中，有单轴、双轴和三轴真空练泥机等；泥浆泵设计有单、双缸，立式、卧式等；

2.2常用设备功能结构比较稳定，结构复杂程度较小。例如球蘑机、练泥机、滚压成型机等一般由机架、传动系统、执行机构等组成，不同型号的设备采用的部件类型和结构参数有区别，但产品功能基本相同。这种结构稳定性非常便于采用模块化变型设计技术和参数设计技术；

2.3常用陶瓷机械产品受企业投产规模、陶瓷原料性能的影响，研究开发周期长，采用ICAD 技术能缩短产品研究开发周期，节约成本。

篇2

关键词：飞机设计；制造；数字化技术；应用价值

飞机制造方面的成本占总成本的20%左右，设计方面的工作对飞机整体价值的90%有所影响，因此需要对飞机设计、制造方面的工作产生更多重视，对数字化技术进行科学合理的应用，进而对数字化技术的应用价值进行最大限度的发挥，为飞机设计制造等方面工作提供更多支持。本文对数字化技术应用价值方面的内容及数字化技术本身进行分析，以期为相关部门工作人员提供一定启发。

1 数字化技术在飞机设计及制造中的应用

数字化技术在飞机设计和制造等工作中的应用便是把实物飞机内全部参数以统一比例集中于3d模型，其与传统设计制造工作具有较大的差异。传统飞机设计和制造工作借助2d图纸绘制实现，若欲完成飞机的完整设计，应以不同方位对其进行绘制，工程量较大，同时因飞机制造工作涉及到的零件和零件相关参数众多，成功的飞机制造需要确保所有参数的正确。数字化技术的应用能够借助计算机技术完成上述工作，向计算机输入全部的参数，这些参数能够根据实际情况和位置进行标记，即三维标注技术，该技术对零件尺寸统一比例的标注具有较大的积极影响，各部分材料粗糙度等信息一目了然，并且在各类文字、数字以及语言的支持下，标记工作更加完善。

飞机制造和设计在模型精度方面具有较高的要求，为了对电子样机协调进行满足，使飞机设计及制造工作达到相应的工艺要求，需要对其精确度进行提升，部分零件达到完全真实的水平，其模型在零件尺寸、材料等方面还原度极高，甚至某些时候能够将某型直接引入到飞机制造工作中。当然3d模型并不完美，例如在表面处理及热处理技术方面目前的数字化技术无法更好实现，但依旧能够通过3d标注技术对其设计和制造工作进行辅助。

2 数字化技术在飞机设计及制造中的应用价值

2.1 方案设计和决策工作中数字化技术的应用价值

飞机设计软件工具能够根据飞机运营需求、特点等对舒适性、经济性、安全性等方面进行平衡，在先进软件及系统的支持下，将更多数据提供给方案设计及决策方面的工作。在数字化技术支持下，飞机设计及制造人员能够对飞机运营、技术需求、性能需求等方面进行掌握，进而对飞机设计和制造工作进行相应的调整和完善，对不同方案进行综合分析或调研，进而对方案进行不断提升和完善，为设计制造工作的开展提供更多支持。

2.2 预装配相关工作中数字化技术的应用价值

数字化技术能够对飞机设计、预装配等方面工作提供支持，所谓预装配即模拟装配飞机的过程，飞机装配工作对整体的制造工作而言至关重要，并且实际操作过程中容易出现各式各样的问题，因此数字化技术对此项工作的开展具有较大的应用价值。预装配工作的基础为数样机，在计算机技术和数字化技术的支持下，能够根据工艺流程步骤开展产品组装方面的工作，并且能够完成材料的质量检测工作，实际操作时误差的出现几率大幅度减少。

人们能够从四方面入手开展预装配仿真工作，例如人机工程、装配干涉、装配顺序以及虚拟数字化方面的仿真。所谓装配干涉仿真，即对报警装置进行建立，预装配环节存在诸多干扰因素，系统能够对其进行识别和报警，同时能够使工作人员在第一时间对问题进行处理和检查。此方面工作多数在虚拟条件下进行，然而仍旧需要人的参与，工作人员无需进到虚拟环境内，人们可以将人体3d模型放入其中，为工作人员提供各个方位的视角，为操作提供更多便利。所谓数字化车间仿真，即在虚拟3d零件的基础上对车间、起吊装置、厂房等方面的模型进行完善，将待装备的零件、半成品等投入虚拟车间。此外借助数字化技术能够对装配顺序进行模拟，在保证其与实际装配流程一致的情况下，能够及时发现存在的隐患问题，在确保顺序正确的情况下人们还能够减少漏零件的问题，为预装配乃至今后的实际装配奠定坚实基础。

2.3 飞机综合设计制造及工程发展过程中数字化技术的应用价值

在数字化技术支持下，能够为总体布置、设计等方面工作的开展提供更多支持，3d数字化模型和数字化设计分系统能够对结构强度设计、动力推进系统设计等分系统的设计进行完善，为设计工作开展提供支持。此外，在试验试飞、营运和制造、飞机设计及制造工作相关的知识管理工作等方面，数字化技术同样具有较高的应用价值，飞机试验试飞过程中产生较多的数据，在数字化技术支持下能够对全部试验数据进行有效的存储及处理，为飞机设计及制造工作的进一步优化奠定坚实基础。在营运制造过程中，通过对总装环境、地面维护保障参数等方面的仿真和模拟，能够以更低的代价达成设计及制造工作的各种要求，为飞机经济性、安全性、舒适度等方面提供更多保障。

3 结束语

飞机设计、制造等方面的工作较为复杂，涉及到的数据众多并且对数据精度和准确性具有极高的要求，通过传统方法和技术开展设计、制造等方面的工作时需要消耗较多的人力物力和时间，获取的数据精度较低，无法更好地满足飞机设计、制造等方面工作要求，数字化技术的应用能够对上述问题进行解决，并且在虚拟预装配功能的支持下减少资源浪费，设计制造时间有所减少，可见其应用价值极大。

参考文献

[1]高利.数字化技术在飞机设计与制造中的应用价值[J].探索科学，2016（4）：174-174.

[2]马清.浅议数字化在民用飞机设计与制造中的应用[J].中国新技术新产品，2013（16）：14-14.

篇3

【关键词】数字化；先进制造；机械；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 先进制造技术的含义

先进制造技术AMT（Advanced Manufactories Technology）是指以提高制造企业综合效益为目的，综合利用信息、能源、环保等高新技术以及现代系统管理技术，对传统制造过程中及产品的整个寿命周期中的使用、维护、回收、利用等有关环节进行研究并发行的所有适用技术的总称[1-2]。

相对传统制造技术，数字化制造技术是一项融合数字化技术和制造技术，且以制造工程科学为理论基础的重大的制造技术革新，是先进制造技术的核心。数字化先进制造是在计算机和网络技术与制造技术的不断融合、发展和广泛应用的基础上诞生的。它是对制造过程进行数字化的描述，将制造信息采用数字化的表征、存储、处理、传递和加工，从而在数字空间中完成产品的制造过程[3-6]。

2 数字化是先进制造技术的基础

2.1 先进制造技术的基本特征

先进制造技术包括以下五个基本特征。

（1）先进性。制造工艺作为先进制造技术的基础，必须是经过优化的先进工艺。先进制造技术的基础必须是优质、高效、低耗、清洁工艺，它从传统制造工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成。

（2）通用性。先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节，它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、销售使用、维修服务，甚至回收整个过程。

（3）系统性。随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术的驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。

（4）集成性。先进制造技术由于专业、学科间的不断渗透、交叉、融合，界限逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化，已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新兴交叉学科。

（5）技术与管理的更紧密结合。对市场变化做出更敏捷的反应及对最佳技术经济效益的追求，使先进制造技术十分重视生产过程组织管理体制的合理化和最佳化。

2.2 基于数字化的先进制造技术

数字化制造技术符合先进制造技术的上述五个基本特征。先进制造技术时代是数字化信息的时代，数字化技术是数字的生产、采集、存贮、变换、传递、处理及广泛利用的新兴科技领域。制造业从50年代数控机床的发明，标志着机械制造业向着数字化走出了第一步，随后制造信息化沿着三个方面推进，一是现场生产方面，如：NC/CNC/DNC/PLC/FMS/AC等；二是产品和工艺设计方面，如APT/CAD/CAM/CAE等；三是生产管理和集成方面，如MRP/PDM/ERP/CIMS等。可以说信息技术改变了当代制造业的面貌。

3 数字化是先进制造技术发展的核心

3.1 数字化先进制造的核心技术

数字化是先进制造技术的核心，它是在计算机和网络技术与制造技术的不断融合、发展和广泛应用的基础上诞生的。数字化先进制造主要包括以下几个核心技术[4，6]：

（1）制造过程的建模与仿真。制造过程的建模与仿真是在一台计算机上用解析或数值的方法表达或建模制造过程，建模通常基于制造工艺本身的物理和化学知识，并为实验所验证。

（2）网络化敏捷设计与制造。利用快速发展的网络技术，改善企业对市场的响应性。我国企业向国际接轨就必须在此领域开展研究，尽快掌握并赶上国外先进水平。

（3）虚拟产品开发。虚拟产品开发有四个核心要素：数字化产品和过程模型、产品信息管理、高性能计算与通讯和组织、管理的改变。

3.2 数字化对先进制造技术的实现

（1）数字制造的全球实现―网络制造。随着数字化技术、计算机网络技术及交通运输事业的迅速发展，这些企业可利用协同工作技术，在一定的时间、一定的空间内，利用计算机网络，小组成员共享通过数字网络在企业内部传递的知识与信息。

（2）数字制造的动态联盟―敏捷制造。为实现高增值、高产品质量及优质服务，只有借助于高性能计算机和高速网络，在数字化环境中，充分利用其他企业制造过程的信息流和数据库等有用的数字化资源，才能对变化市场做出快速的响应。对于某些产品一个企业不可能快速、经济地独立开发和制造其全部，必须根据任务，由一个公司的某些部门或不同公司按资源、技术和人员的最优配置。于是，一种以数字制造为平台的先进制造技术即数字制造的动态联盟―敏捷制造崭露头角。

（3）数字制造的计算机实现―虚拟制造。数字化表征与传递、建模与仿真是数字制造的核心科学问题。这种能实现制造形状与过程的数字化表征、非符号化制造知识的表征、制造信息的可靠获取及其传递的、由整个制造信息形成的数字空间，为计算机和计算机网络的应用提供了用武之地。

（4）数字制造的快速实现―快速原型制造。制造业面临两个重要的挑战：一是要大大减少开发时间，二是产品的个性化。虽然计算机辅助设计和制造（CAD和CAM）已在很大程度上改善了传统的产品设计和制造方法，但在计算机辅助设计和计算机辅助制造集成实践过程中仍有许多障碍。

虚拟制造技术在计算机上实现了产品实际的制造过程，对缩短产品开发的周期、减少开发费用、提高市场竞争能力做出了重大贡献。通过长期的探索与实践，催生了制造技术上的又一次新的变革―快速成型制造技术。

（5）数字制造的环保化实现―绿色设计与制造。制造业为人类的繁荣昌盛做出了巨大贡献的同时，每年产生了近55亿吨的无害废品和7亿吨的有害废品。因此，为了有效地保护环境，一定要在制造的各个阶段进行污染控制。有必要使用能在各个阶段评估环境被影响的后果的工具和方法学来支持设计和制造，一种具有意识的先进制造技术―绿色设计与制造ECD&M （EnvironmentallyConscious Design and Manufacturing ）。

4 数字化是先进制造技术发展的未来

目前，计算机和网络已成为制造业企业的基础环境和重要手段，目前世界500强企业无一例外地建立了内部网。制造业在知识经济到来时呈现明显的信息化趋势，可以说信息技术在促进当代制造业发展过程中的作用是第一位的，信息技术将在更深层次上渗透和改造传统制造业。

当前，数字化制造正在深入发展，其主要趋势呈以下四点：

（1）由二维向三维的转变―形成以MBD/MBI（Model Based Definition，MBD 基于模型的定义/Model-BasedInstructions，MBI基于模型的作业指导书）为核心的设计与制造。MBD是用集成的三维实体模型来完整的表达产品生命周期各阶段的产品定义技术标准，为设计人员服务，解决的是要制造什么的问题；MBI是以三维模型表达的车间工作规范和方法，为加工、装配、检测人员服务，解决的是怎么制造的问题。MBD/MBI技术将使工程技术人员从繁琐的二维图纸和表格文化中解放出来，可将更多精力转移到需求分析和产品创新研发上。

（2）真正并行和协同的实现-数字化制造中的直观可视化工作环境以及建模和仿真技术，为并行和协同工作提供了友好的协同工作环境及有效的实验验证手段和评估优化工具。数字化制造是制造业信息化发展的新阶段，也是目前制造业的重要发展方向，如精密化、智能化、网络化、极端化等，无一不与数字化制造技术的发展密切相关。

（3）数字化装配与维修的应用―装配是产品生命周期中的重要环节。虚拟现实技术（VR， Virtual Reality）的发展为解决装配序列规划和装配性能仿真提供新的思路和方法，虚拟装配技术可在无物理样机的情况下对产品可装配性、可拆卸性、可维修性和装配过程中的装配精度、装配性能等进行分析、预测和验证，并支持面向生产现场的装配工艺过程的动态仿真、规划与优化。目前虚拟装配技术已从简单的几何装配正朝着考虑精度、物性、过程、环境等多方面因素的装配技术方向发展，这是推进虚拟装配技术实用化发展的重要一步。

（4）数字化车间与数字化工厂―数字化工厂是数字化制造技术在车间和和工厂集成应用和高效运营的全新生产模式。它在三维工艺过程、工艺装备、生产线布局和生产管理综合优化和集成的基础上，实现产品在工厂、车间和生产线上由设计到制造的数字化执行、管理和控制问题，是实现企业挖潜和增效的最有效形式。目前，生产线建模仿真技术和车间布局规划已日益受到重视，它为高效物流实施以及精益生产、可重构制造、单元化制造等先进制造模式提供科学分析工具，尤其对多品种、变批量和混线生产等复杂生产模式具有重要指导意义。

5 结束语

先进制造技术是改造传统制造业的有效手段，为了有效地在我国利用先进制造技术改造传统制造业，需要明确研究、开发和应用先进制造技术的重点。综观以上先进制造技术的现状和发展，可以看出数字制造实为先进制造技术的核心技术，是实施其他先进制造技术的平台。

数字化先进制造技术是席卷全球的数字化浪潮中的重要一环，其本质是支持数字化或信息化制造业的技术。充分运用当代数字化技术，大力发展数字化先进制造技术符合本世纪制造业的发展趋势。

【参考文献】

[1]杨叔子，吴波，李斌. 再论先进制造技术及其发展趋势[J].机械工程学报，2006，42（1）：5-8.

[2]江征风，吴华春.以数字制造为基础的先进制造技术[J].组合机床与自动化加工技术，2005，6：5-7.

[3]张训杰，童伟国，陈林静，胡金泽.先进制造技术与数字化制造[J].装备制造技术，2007，11：106-107.

[4]张伯鹏.数字化制造是先进制造技术的核心技术[J].制造业自动化，2000，22（2）：1-9.

篇4

关键词：机械制造；自动化技术；发展趋势

中图分类号： F407.4文献标识码：A 文章编号：

当代科技飞速发展，使得新时期的制造工业面临前所未有的机遇与挑战。而机械制造及其自动化技术则是这一时代的重要产物。机械制造及其自动化不仅是现代制造技术中的一个重要组成部分，而且还是机械制造业技术改造与进步的技术保障。在我国机械自动化技术已经作为一种新兴的技术表现形式得到了广泛的应用和发展。从而为机械制造行业带来了蓬勃的生机。

一、机械自动化技术在机械制造中的应用

柔性化应用机械自动化技术在机械制造中的柔性化应用的一个主要的特点是其能够根据外界因素所导致的作用力的不同表现出与之相对应的适应能力。柔性化的应用使得机械制造所生产出来的产品能够很大程度地适应市场的更改特性，随着时代的飞速发展，客户们对于产品的需求也越来越多。 因此，现代机械制造行业应该针对客户的需求对机械制造产品的结构以及类型作适当的调整。 而柔性化的应用则很好地解决了这一问题。它能够在保证产品柔性的基础上对人与机械交互的界面进行了最大程度的优化机械自动化技术在机械制造的柔性化应用不仅能够提高机械制造产品的质量、面需求、 提高生产效率、最大程度地满足客户的需求。 而且它能够优化企业内部以及外部的应变性能，增强信息系统在运行中的可靠性，并且在此基础上它还能满足机械制造产品多样化以及个性化的发展需求。

智能化应用智能化的机械制造技术是一种由自动化技术机械制造技术以及系统工程 人工智能等多种技术相互渗透以及交织所组成的综合性的技术。它能够将人类专家和智能机械进行完美结合进而形成一个人机一体化成系统的智能系统。这种系统能够在机械制造过程中进行一系列的判断、 分析、推理、决策等智能活动。它能够将人工智能完美地融合于机械制造生产过程的各个环节中，并且能通过模拟专家们的智能从而取代机械制造过程中需要专家来完成的那一部分。 智能化的机械制造系统能够模拟专家的智力活动能够对机械自身的运行状况进行自动监视。如果发现错误了还能够对其进行自动改进或者是预防。此外， 它还能对外界的一系列突况有很强的处理能力。通过自动调整自身的一些参数来适应外部环境的要求，使得机械能够始终运行在一个最佳的状态。

集成化应用。机械制造技术始终坚持对计算机技术微电子技术以及自动化技术等高新技术的应用。此基础上形成了一系列新的科学技术，例如计算机的辅助设计与制造工艺评估数控加工柔性管理以及信息管理系统等等。为了构造一些不同级别的集成制造系统就可以对一些技术进行系统组成 。集成制造是对企业的制造过程通过信息技术来进行整体优化 ，它是以系统工程理论为指导的它可以将企业中的全部生产要素以及全部经营活动在计算机网络以及工程数据库系统 的支持下集成一个有机的整体，从而实现一个以人为中心的柔性化的生产过程进而使得企业能够在产品质量、生产成本、新产品的开发、服务等各个环节都能取得最佳的效果。

机械制造及其自动化未来发展趋势

（1）绿色化机械制造及其自动化的绿色化发展是其实现机械制造产业可持续发展的必由之路。人与社会均是自然世界的一部分，因此人与社会在发展过程中必然不能脱离自然世界，而且还应该促进人与社会同自然世界的和谐一致。机械制造业也同样如此。机械制造过程中从对产品的设计、 生产 、 维修、回收等阶段都应该充分考虑环保问题，不仅要考虑对自然环境的保护 ，而且还应该考虑对社会环境以及生产环境的保护。机械制造自动化的绿色化发展使得生产出来的产品在一定程度上可以称之为艺术品。 可以与用户的需求相一致，进而给用户一种高尚的精神享受。充分体现出物质文明精神文明与环境文明的结合。

（2）数字化先进的制造技术离不开数字化的发展数字化的机械制造集计算机网络技术制造技术，管理科学等多种学科为一体。它不仅包括数字化设计与制造，而且还包括数字化的控制制造设备中的控制参数均为数字化信号而制造业中的各种信息都可以通过网络以数字化的形式在企业内部传递 ，可以依据市场信息对于一些资料信息进行及时的搜集，通过快速原型虚拟技术以及多媒体等数字化技术的支持对产品工艺以及资源信息进行分析和重组进而实现对产品设计生产中的高度仿真满足客户的各方面需求。

（3）高度集成化二十一世纪机械制造及其自动化进行发展的一个重要方向便是高度集成化 。同样其也将成为机械制造领域的一种重要生产方式 。高度集成化的发展就是以计算机网络技术为基础，从而将整个生产操作系统集成为一个整体并且通过多个相互关联的分系统来对总体系统进行模块式的组合。一般的集成化系统包括工程设计信息系统自动化管理系统以及自动化制造系统。对于一些高度集还应该包括质量信息系统以及程度更高的制造系统。

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【关键词】机械制造; 自动化技术; 发展趋势

中图分类号：TD404 文献标识码：A 文章编号：

当代科技飞速发展，使得新时期的制造工业面临前所未有的机遇与挑战，而机械制造及其自动化技术则是这一时代的重要产物。机械制造及其自动化不仅是现代制造技术中的一个重要组成部分，而且还是机械制造业技术改造与进步的技术保障。在我国，机械自动化技术已经作为一种新兴的技术表现形式得到了广泛的应用和发展，从而为机械制造行业带来了蓬勃的生机。

一、自动化及机械制造自动化的内涵

( 一) 自动化技术。自动化技术是集微电子、机械、计算机等技术为一体的一门综合性的技术，它指的是机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下，可以按照预期的目标自发地实现量测以及操作等信息处理以及过程控制的总称。自动化技术也是探索以及研究实现自动化过程的方法以及技术，是一门涉及多种学科以及应用广泛的综合科学技术，它由程序单元、作用单元、传感单元、制定单元以及控制单元这五个单元组成。

由于自动化涉及多个领域，因此，其概念比较广泛，但是其在机械制造自动化方面包含以下三个方面的含义: 一是有效地改变机械设备的功能，从而实现整个机械设备系统的自动化以及完全自主化，进而形成一个完全自动化的有机自动化体系。二是它能够在很大程度上代替人的体力劳动，同时替代或者部分替代人们的脑力活动，使得机械制造中人与机械设备能够更加协调化，优化对机械设备的管理和控制。三是机械制造中的自动化不仅仅能够实现生产过程中的自动化，而且还能够将其拓展延伸到整个产品的生命周期中去。

( 二) 机械制造自动化。机械制造自动化指的是在机械制造以及生产的过程中利用自动化的技术并且采用一些有效的运行方式，使得机械设备以及产品的生产作业过程完成一个有效的自动化审查，并且能够生产大批量的产品，从而能够加快加工速度，节约人力资源。机械制造自动化广泛应用于发展，使得当代的机械制造业发生了巨大的变革，同样其也是未来机械制造业发展的主要方向，机械制造自动化不仅能够实现较高的生产率，而且还能在一定程度上降低生产成本，提高产品质量。

二、机械自动化技术在机械制造中的应用

( 一) 柔性化应用。机械自动化技术在机械制造中的柔性化应用的一个主要的特点是，其能够根据外界因素所导致的作用力的不同表现出与之相对应的适应能力。柔性化的应用使得机械制造所生产出来的产品能够很大程度地适应市场的更改特性。随着时代的飞速发展，客户们对于产品的需求也越来越多，因此，现代机械制造行业应该针对客户的需求对机械制造产品的结构以及类型作适当的调整。而柔性化的应用则很好地解决了这一问题，它能够在保证产品柔性的基础上，对人与机械交互的界面进行了最大程度的优化，机械自动化技术在机械制造的柔性化应用不仅能够提高机械制造产品的质量、提高生产效率、最大程度地满足客户的需求，而且它能够优化企业内部以及外部的应变性能，增强信息系统在运行中的可靠性，并且在此基础上它还能满足机械制造产品多样化以及个性化的发展需求。

( 二) 智能化应用。智能化的机械制造技术是一种由自动化技术、机械制造技术以及系统工程、人工智能等多种技术相互渗透以及交织所组成的综合性的技术。它能够将人类专家和智能机械进行完美结合进而形成一个人机一体化的智能系统，这种系统能够在机械制造过程中进行一系列的判断、分析、推理、决策等智能活动，它能够将人工智能完美地融合于机械制造生产过程的各个环节中，并且能通过模拟专家们的智能，从而取代机械制造过程中需要专家来完成的那一部分。智能化的机械制造系统能够模拟专家的智力活动，能够对机械自身的运行状况进行自动监视，如果发现错误了还能够对其进行自动改进或者是预防，此外，它还能对外界的一系列突况有很强的处理能力，通过自动调整自身的一些参数来适应外部环境的要求，使得机械能够始终运行在一个最佳的状态。

( 三) 集成化应用。机械制造技术始终坚持对计算机技术、微电子技术以及自动化技术等高新技术的应用，并且在此基础上形成了一系列新的科学技术，例如计算机的辅助设计与制造、工艺评估、数控加工、柔性管理以及信息管理系统等等。为了构造一些不同级别的集成制造系统，就可以对一些技术进行系统组成。集成制造是对企业的制造过程通过信息技术来进行整体优化，它是以系统工程理论为指导的，它可以将企业中的全部生产要素以及全部经营活动在计算机网络以及工程数据库系统的支持下集成一个有机的整体，从而实现一个以人为中心的柔性化的生产过程，进而使得企业能够在产品质量、生产成本、新产品的开发、服务等各个环节都能取得最佳的效果。

三、机械制造及其自动化未来发展趋势

( 一) 绿色化。机械制造及其自动化的绿色化发展是其实现机械制造产业可持续发展的必由之路，人与社会均是自然世界的一部分，因此人与社会在发展过程中必然不能脱离自然世界，而且还应该促进人与社会同自然世界的和谐一致，机械制造业也同样如此。机械制造过程中从对产品的设计、生产、维修、回收等阶段都应该充分考虑环保问题，不仅要考虑对自然环境的保护，而且还应该考虑对社会环境以及生产环境的保护。机械制造自动化的绿色化发展使得生产出来的产品在一定程度上可以称之为艺术品，可以与用户的需求相一致，进而给用户一种高尚的精神享受，充分体现出物质文明、精神文明与环境文明的结合。

( 二) 数字化。先进的制造技术离不开数字化的发展，数字化的机械制造集计算机网络技术、制造技术、管理科学等多种学科为一体。它不仅包括数字化设计与制造，而且还包括数字化的控制。制造设备中的控制参数均为数字化信号，而制造业中的各种信息都可以通过网络以数字化的形式在企业内部传递，可以依据市场信息，对于一些资料信息进行及时的搜集，通过快速原型、虚拟技术以及多媒体等数字化技术的支持，对产品、工艺以及资源信息进行分析和重组进而实现对产品设计、生产中的高度仿真，满足客户的各方面需求。

( 三) 高度集成化。二十一世纪机械制造及其自动化进行发展的一个重要方向便是高度集成化，同样其也将成为机械制造领域的一种重要生产方式。高度集成化的发展就是以计算机网络技术为基础，从而将整个生产操作系统集成为一个整体，并且通过多个相互关联的分系统来对总体系统进行模块式的组合。一般的集成化系统包括工程设计信息系统、自动化管理系统以及自动化制造系统，对于一些高度集成系统，还应该包括质量信息系统以及程度更高的制造系统。

四、结语

机械自动化技术在机械制造业中的成功应用，使得机械制造的生产率大大增加，使得机械制造业能够在很大程度上满足市场的需求。机械制造自动化技术的发展对机械制造行业有着很大的影响，因此，我们必须有效并且快速地发展机械制造及其自动化技术，充分利用自动化技术在机械制造中的柔性化应用、集成化应用以及智能化应用，从而推动机械制造自动化朝着绿色化、数字化以及高度集成化发展。

【参考文献】

1．马振华，李丹．论我国机械自动化技术的发展应该注重的几个问题［J］．科技资讯，2008

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摘要：在经济飞速发展的推动下，机械工业的发展十分迅速，这就使得机械自动化的技术慢慢发展成一种全新的机械技术，且制造方式也从以往的人工方式转变成自动化模式。因而，机械工程的自动化技术就慢慢发展成一种主流趋势。本文主要探讨机械自动化的的技术核心与制造，以便更加深入地掌握其自动化的技术。

关键词：机械自动化；技术核心；制造方式

前言

当前，在国内经济建设的过程中，机械自动化的技术应用范围越来越广，大大地提升了设备的应用性能及工作性能，较好地满足机械化产品生产需求，同时也推动了国内经济快速增长。但是分析近几年机械自动化的技术应用情况，其自动化的技术应用起来还存在或多或少的问题，鉴于此，有效地分析机械自动化的技术核心与制造方式，以便采用相关的技术措施进行处理。

1.当前的机械自动化分析

现阶段，机械的自动化在很多大型的机械工业的制造过程中，已经渐渐发展成一种核心的自动化技术，与以往的机械模式对产品进行加工、生产等比较，机械自动化的技术主要是利用高科技的手段来控制相关的机械设备，而且自动化控制机器的过程中，不需进行人为的操作与控制，只要在事前设置好相关的操作程度，机器在运行过程中，就可以在事先设置好的时间之内，根据想要的要求来完成产品的加工、生产等工作，并且，自动化技术的有效应用，能够大大提升产品加工的准确性。

从某种程度上来说，机械的自动化技术所实现的全面控制，为当前机械制造行业的发展创造很多发展机遇，同时也引入了一些全新的技术。因此，在工厂运行过程中，有效地应用机械自动化的技术，能够大大地降低运行成本，减轻工作人员的工作量的同时，还能提升工作效率，简化操作流程，这对于当前的机械制造也的发展起到很大的促进作用，且在技术水平飞速提升及不断创新的环境下，会大大地促进机械制造业未来的健康、稳定及可持续发展。

2.机械自动化的技术核心分析

2.1数控技术

数控技术也称为数字化的控制技术，主要使用电脑的程序来控制相关机器，根据相关人员在事前编制好的数字程序，对整个零件实行加工、控制的一个过程。将机械运行过程变得更加数据化，同时使用相关数据程序来完成大批量操作，进而取代相关设备，这样可以节约很多成本，进而提升机械设备的工作效率。且数字化的技术控制最大的优势主要表现在，经编写数字程序，可加强机械设备的智能化，即数字化技术能够对这个机械生产的过程实行自动地查错、更正、修复等，大大提升产品质量，且降低机械设备运行中的出错率，方面设备维修。

2.2系统技术

系统技术属于一项综合性、整体性非常强的技术，主要是把各种各样先进、安全、高效的技术整合起来，这就使其在应用过程中，大大地提升了机械设备运行的工作性能及使用性能。

2.3计算机信息技术

在社会快速发展的今天，计算机的信息技术应用已经遍布各领域，在机械设备的运行中也不例外，在其中充分应用先进的计算机信息技术严格控制及管理其运行过程，从而大大地提升应用效果。

3.机械自动化的制造分析

3.1智能化控制

智能化的控制重点体现在机械产品生产当中的检测及复装等生产工序上，之后经进行相应的程序设计，使得机械能够具备较好地判断、识别等功能，从而甄选出不合格的产品，同时对不合格产品作出相应的判断，主要是将产品全部剔除，还是对其实行复装操作等。而智能化的有效控制，在很大程度上，弥补了以往利用人工方式进行制造中，所出现的一些疏漏，经过机械智能化控制，严格、高效地控制产品检测及复装过程，进而大大地提升产品生产、制造工作的高效性、精准性。

3.2流水线生产模式

机械自动化的流水线生产模式与以往流水线的生产模式相比，传统流水线的生产模式比较局限，例如，机械设备传输带的速率是被完全固定，且人们进行产品组装的速度存在很大的波动性，常常会造成产品生产中出现错误，同时还会增加流水线上很多工作人员的工作量，往往会使很多工作人员应工作过度，引发过劳死[2]。

而机械自动化技术中的流水线的生产模式，产品生产完全是机械化完成，形成统一的流水线工作，一直从产品原料加工、生产、产品 组装以及最终成品检测、不合格产品复装等完全实现自动化流水性工作，该种产品在生产中，经过事先制定的程序所设置好，之后程序就会进行相应的控制机械完成工作，真正的实现产品生产过程的无人化的流水线加工生产，这样能够大大地节约产品生产成本及人工成本等，不仅能提升整个机械产品的质量与水平，还能提升产品生产效率。

3.3降低车间和生产工作互相结合的一种生产方式

在以往的产品生产过程中，产品生产模式大部分都是以车间生产工人为主体，且对生产工人的需求量非常大，然而随着工人增多并未提升机械产品质量与水平。而应用机械工程自动化的生产方式进行产品生产、加工等过程，可以精简很多工作人员，使用非常少的工作劳动力就能较好地开展各项工作，充分实现产品生产由传统化生产模式向现代化生产方式转变。

4.机械自动化技术未来的发展趋势

首先，在科技水平不断提升的今天，自动化技术将会朝着快速、高效及高精度方向发展，针对上述发展需求，这也是以后机械自动化技术在发展过程中，一个重要的性能指标的要求。而且，在机械自动化的技术不断应用过程中，因数控技术作为其中的一项重要技术，在数控技术应用中，往往需要解决很多高速、承载能力较强的终极任务，这就会自动化技术的性能有很大的要求。此外，部分高端的芯片之间需进行互相合作，这就促进机械自动化的技术能够更好的实现快速、高精以及高效等相关要求。

其次，机械自动化的技术在运行过程中，其柔性化充分体现在数控系统对于柔性化设计过程中，经过集成技术，把各种不同的区域转变成一个模块化的管理，进而较好地实现整个功能全面覆盖。而且，针对不同产品的生产需求，能够较好地实现产品不同功能，对系统自身的柔和性起到较好的作用。而针对机械化的产品在生产、加工等大群体环境下，整个数据能够快速进行动态调整，充分l挥出数控技术的群控功能。

最后，自动化技术的多项工序以及多轴化快速发展，其操作工序较为复杂且多变，能够加好地减少辅助的时间，使机械自动化技术在进行产品的加工、生产中，实现其高效性。此外，自动化技术的智能化发展，自动化的技术可以较好地满足系统自身性能特征，但是智能化发展程度远远不足，还应引进更多高端、先进的技术作保障，特别是显示智能化的控制，进而实现整个产品生产过程的无人干预。

结束语

综上所述，通过深入分析机械自动化技术核心，其技术核心主要包括：计算机信息技术、系统技术、数字化技术及网络化技术等，充分表明机械自动化技术属于一项高科技时展的重要产物，经相关的技术人员进行深入研究，较好地实现各项目的机械自动化的生产。而且，机械自动化的生产方式，在一定程度上，较好地解决了以往人工车间产品加工中的复杂、繁琐工序，大大地降低人力资源应用，从而提升产品生产效率，同时机械自动化的技术在生产产品中的有效应用，提升产品检验的准确度，较好地满足了一些机械产品对高精度、高质量的要求。

参考文献：

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关键词: UG 逆向工程

随着CAD、CAM、CAE 等技术不断发展和日趋完善,它们在各个领域得到了极其广泛的应用。目前,这一技术已成功应用于各类产品零件的制造过程,为企业带来了极高的加工质量及可观的经济效益。这就要求设计者开发出的产品更符合人体工学的需求, 力求实现产品的造型、合理的功能以及生产工艺达到艺术与科技的完美结合, 从而使产品在市场上更具有竞争力。这对于机械工艺设计师来说,既是巨大的挑战, 也是巨大的机遇。 传统的二维设计已基本不能满足上述要求, 选择新的CAD软件已成了公司的未来发展方向。电动工具产品的特点结构复杂。手持电动工具既要满足手感要求, 还要考虑美感。不同地区的客户因区域性差异,不同的手型大小也得考虑在内。因而90%的外观都是由复杂的自由曲面生成的。 安全性要求高。电动工具产品大部分销往北美、欧洲、日本等地, 产品必须符合国际和区域标准。为了防止因质量问题而影响公司的形象,产品在设计和生产过程中的每一个环节都必须时时把关, 成品在出厂前都要经过严格的性能测试。 设计周期短。企业为了在市场中占据优势,每一款产品从市场调研、概念设计、结构设计到定型、模具图及二维图, 都需要在短时间内完成。 新产品开发过程 概念形成 新产品的设计主要是客户的需求和集团内新产品的开发,而资料的来源往往是客户提供的手绘产品外型草图、照片、DXF文档、CGM文档、点云数据或手板等,而对这些数据UG软件都提供了转化接口, 可以直接传递。UG提供了产品外观曲面生成、评估分析和修剪的功能,它具有参数化的自由曲线和曲面的建模特点, 可完成复杂的外观设计及创意, 完成了的外观再经过UG渲染成逼真的三维实体模型交给客户确定或进行市场调研, 然后再进行产品的开发、试产及生产。UG它可根据得到的大量点云数据, 自动智能地抽象出三维形体特征,重构测量实物形体的几何数字特征。 概念设计 创建几何图形,例如, 当产品开发的原始资料仅仅是图片时,可通过UG调入等比例的TIFF 文档。利用UG的曲线造型功能进行外观描绘及截面绘制。曲线在外观造型中起主导作用, 曲线的曲率光顺度将决定曲面的光顺度、模型的合理性及美感。生成的曲线进行产品外观曲面构造和修剪, 然后依据功能准则、美学准则、检查准则进行评估分析, 在作出必要的修改后再进行UG产品逼真渲染。完成后的产品外观图再送给客户确定或进行市场调研, 可行后将进行产品内部结构的设计。装配设计

这是产品设计中较关键的一步. 在装配中可利用Analysis- simple interference进行静态干涉检查, 确定相邻两零件间是否有干涉情况, 如有干涉, 两零件的干涉区域将生成干涉条块, 呈高亮显示,设计者可据此对主模型进行相应的修改,消除两零件间的静态干涉。 UG提供了clearance analysis, 它可检查一个群组中所有零件的5种干涉情况(No、Soft、Touching、Hard、Containment interference)。当输入一公差值时, 选择相应的待检查零件群组, 就可生成一张对应零件间5种干涉情况的报表, 设计者可根据报表内容进行相应的修改以满足功能要求。

模具制造 为了缩短产品的开发周期,在产品外观确定之后就可以着手进行外模设计、NC编程及刀路编排等相关的准备工作, 这样就可实现产品模具设计和内部结构设计同时并进, 使设计与制造有机地结合, 且相关的产品数据由UG统一管理到一个主模型中。当产品文件的某个面或特征数据被修改时, 相应的二维图、模具图和NC刀位数据信息都将会自动更新, 这个过程与传统模具设计制造相比缩短了产品外模设计与制造的时间。 在产品内部结构完成之后, 模具部门也就可以着手进行内模设计、 NC刀路编排等工作。UG/CAM支持高速加工及复杂的曲面加工, 如五轴铣、高速铣(HSM)其转轴速度可达10000转/分以上, 再配以高强度超微型铣刀, 内模加工可以一次性成型, 且不用手工抛光, 提高了加工质量, 也保证了内部结构的精确位置尺寸。最後, 再辅以电火花(EDM)加工进行修整。 根据批量大小,模具制造也可直接采用快速成型原型复制软质的硅橡胶模具。制作方法是将快速成型原型放入做好的铸型架中, 将经抽真空的混合硅胶倒入铸型架中制作硅胶模, 再将恒温硬化后的硅胶模分模, 取出原型。

逆向工程

传统的机械加工是先进行产品设计,绘制图纸,最后进行加工。但是,在用户只提供样品而没有提供设计图纸的情况下,如何利用CAD/CAM以及数控加工技术制造出符合要求的产品,是一个值得探讨的问题。 逆向工程是指对已有实物或模型利用数字化量测仪器进行测量获得点阵数据,再对点阵数据进行格式转换、分析并生成曲线后创建三维模型,利用数控加工技术进行零件制造的过程。

1获得数据点阵工作步骤: (1)根据用户提供的样品和具体要求,分析样品需要重点测量的部分。 (2)采用合适的数字化量测仪器,常用的数字化设备有三坐标测量机、数控仿形机床、专用数字化仪、激光追踪站和扫描仪等。(3)确定测量力一案。(4)输出数据点阵。2 创建三维模型 在UG中,新建一个后缀为.PRT的文件(如TU-LUN. PRT)。具体创建力一法:单击FILE吹件)菜单中IMPORT导入) 命令,用IGS命令将TULUN. IGS文件导入。

3数控加工 (1)轮廓加工经分析后凸轮轮廓可采用PLAN-ER一ILL加工模式,选择根据外形切削模式。采用这种切削力一式时,UG软件所创建的刀具路径将依据凸轮轮廓以相互平行且连续不提刀的力一式产生,这是最经济、节省时间的力一式。 (2)定位孔加工在凸轮的使用过程中3个定位孔的位置度将直接影响着凸轮的正常使用,因此这3个定位孔的形位公差精度要求较高,应该与轮廓加工一次安装、加工。 实践证明,使用三坐标测量机进行三维扫描,获得产品三维点阵数据,利用UG软件强大的三维造型和NC后处理功能进行产品制造,可以大大缩短产品的设计、制造周期,更加有效地提高产品的竞争能力。

参考文献:

[1] 张小勇,温正.UG NX 5.0中文版基础入门与范例精通北京科海电子出版社,科学出版社,2008年04月.

[2] 张晗.CAD/CAM―UG应用机械工业出版社,2008年11月.

[3] 单岩.UG三维造型应用实例.清华大学出版社,2005年6月.

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【关键词】协同平台；数字化；结构；飞机；设计

0.引言

传统的设计制造过程是：飞机设计―工艺准备―工装设计―零件制造―装配，由于设计过程不可避免的变更，最终导致研制周期长，成本高等缺点。但是，传统的飞机结构设计，在经过了上百年的开拓创新和经验积累，已经形成了一套成熟的设计体系。从设计输入到产品输出的整个过程中，每一步都考虑了防差错，并能快速地解决生产中出现的各种问题。数字化协同平台正是借鉴传统的飞机设计的工程经验，并利用数字化、网络化等手段，使其更加系统化，规模化。数字化协同平台在继承了传统的飞机结构设计的优点的基础上，充分运用了高性能计算机强大的计算能力和高速网络的快速传输能力，为飞机结构设计提供了更加开阔的设计平台。

1.数字化制造特点

1.1产品研制方法发生改变

传统样机研制过程和方法大体分为概念设计、初步设计和生产设计阶段，各设计阶段均需绘制模线和制作物理样机来帮助技术人员准确地设计飞机和配置飞机的内部空间，研制过程为串行，产品定义信息传递不连续。而在数字化环境下，其模线和物理样机均由产品的数字化定义或数字样机所替代，研制过程为并行表现形式，便于实现多学科的协同设计。具有以业务过程为中心，具有跨地域／多企业的、动态的研制特征。从协同研制全局目标看，产品数字化协同研制中有横向（多学科协同研制MDO）和纵向（产品全生命周期的协同），即使制造商分布在世界各地，也可以通过网络进行协同设计，交换产品相关设计信息。使得设计制造的数据、设备、实施、人员、成果和时间变得更为透明、柔性，实现真正意义上的共享。

1.2数字化技术与其他先进技术相融合

数字化技术与其他先进理念（精益生产、并行工程）以及先进技术（数控加工及成形技术、数字化测量技术、飞机装配技术和质量保证技术等）相结合，使它们能集成在一起、融合在一起，发挥先进技术的整体效益。美国联合攻击战斗机（JSF）项目以洛克希德、马丁公司为首的由30个国家的50家公司组成的团队，采用数字化的设计制造管理方式，以跨越航空工业的全球性虚拟企业为表现形式。其集成平台采用产品全生命周期管理软件，包括网络平台采用VPN，LAN，WAN，Internet和各种应用系统组成的应用平台；业务平台由各种应用软件构成，如：文档管理，虚拟现实，材料管理，零件管理，CAD设计软件及相关接口，数字化工厂的设计仿真软件包，企业资源计划和工厂管理软件；商务平台包括为用户提供访问其他系统数据的各类接口。

2.数字化协同平台为工艺制造提供了方便

工艺设计处于产品设计和加工制造的中间环节，它是生产技术准备工作的第一步。其中的任何一个因素发生变化，都可能导致工艺设计方案的更改，另外制造业特有的传统的串行工作方式，使得工艺设计成为产品制造的瓶颈，并且占用了很长的产品研制周期。目前工艺设计的不足之处：

2.1产品设计的工艺性审查周期较长

要在产品设计打佯出图后，工艺部门才能对产品设计进行工艺性审查，针对可加工性和经济性对设计提出更改意见，一般周期都较长。然后，设计针对工艺提出的意见对设计图纸进行修改，若改动较大则大大延长设计周期，这是一个反复迭代过程。

2.2不能及时发现工艺方案、工艺路线以及工艺规程的设计中的错误

工艺设计中隐藏的错误难以在设计过程中被人为的发现，装配工艺的优化基本上是凭工艺员的经验，工艺设计中存在的问题往往要在产品实际装配过程中才被发现，但此时工艺设计错误已带来了产品、周期、人力和费用的损失。

有了数字化协同平台工艺工作可以有效的贯穿于整个飞机生产流程当中，为工艺设计提供了充足的准备时间。工艺制造部门随时登陆数字化协同平台网络，了解设计进展和更改情况，及时的贯彻到工艺准备之中，同时进行并行产品数字化定义，建立全机数字样机，实现了数字化模块化设计与柔性制造，大大缩短了研制周期，减少了工装，降低了成本，取得了明显的技术、经济效益。与此同时，数字化装配工艺设计与仿真技术也随着数字化协同平台的发展取得了实质性的进步，一些著名的飞机制造公司开始应用专用软件系统如DELMIA等进行装配工艺设计与仿真，利用车间执行系统实现了生产现场可视化装配。

我国的飞机数字化装配技术现处于起步阶段，设计部门建立全机数字样机的工作已经取得实质性的成果，因此如何在数字样机基础上，结合我国的国情通过协同工作平台建立三维数字化产品设计和装配过程仿真环境，实现产品设计、装配工艺设计、装配工装设计的并行工作方式，是我们需要急切解决的课题。数字化协同平台是一个很好的多人协同工作平台，为飞机设计师提供了广阔的舞台，能将设计员的思想更快地转变成一个个精美的飞机零件，为飞机早日翱翔蓝天提供了可行性，使我们的梦想能更快地成为现实，同时也吸引着我们编织更加美丽的梦。

3.结束语

数字化飞机设计制造技术加快了现代飞机研制的整体进程。数字化技术迅速发展和广泛应用，使传统飞机产品的研制过程发生了根本性的变革，将对工厂的技术改造、技术和生产管理、人才的培养产生深远的影响。民机公司虽然在数字化制造技术方面拥有一些经验和基础，但是与国际上先进的航空制造公司相比，还有很大的差距。民机公司必须在生产实践中不断总结，吸取国内外的先进经验，不断完善自己的数字化制造技术，提升民用飞机的研制水平。■

【参考文献】

［1］侧卫,晓立.模具数字化设计制造技术[J].航空制造技术,2009,(20).

［2］郭春英.数字化制造技术在ARJ21飞机吊挂研制上的应用[J].航空制造技术,2009,(18).

［3］金卯,晓立.大飞机数字化装配技术[J].航空制造技术,2009,(14).

［4］贾晨辉,任小中,李云峰.数字化制造系统规划与建模仿真研究[J].组合机床与自动化加工技术,2009,(06).

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关键词：数字化技术；民用飞机；设计与制造

中图分类号：TU27 文献标识码：A

数字化技术在民用飞机设计和制造中的广泛应用已彻底改变了我国飞机行业的设计与制造模式。目前我国在研制民用飞机的全过程中大多使用国外比较先进的数字化设计和制造技术，不管从飞机的概念阶段、制造维护阶段还是服务和支持阶段，都已实现了可视化管理的水平。

1 飞机数字化的定义

飞机产品的数字化实际上就是使飞机定义信息能够通过一种方法在一个集成三维实体模型中进行表达，该方法规定了产品的尺寸、工艺信息、表达方法、公差标注规则等，从根本上改变了传统飞机产品数字化（即二维图纸和零件表）的定义方法。另外，飞机数字化的定义使其生产制造中的唯一依据发生了改变，变成了三维实体模型，并且它还改变了传统的制造方法。

（1）三维标注。设计人员应以实际的制造条件及技术水平对三维标注的原则、要求及紧固固件的标识方法进行制定，并统一规定飞机的尺寸、表面粗糙度、字母、文字、数字及公差等，从而形成企业标准。

（2）模型的精确。精确模型需满足两个条件：一是应满足数字化预装配和电子样机协调中的要求。二是应满足飞机在设计、制造及工艺中的要求。实际上，模型状态就是飞机的零件真实状态，工艺和制造部门可以直接使用。在民用飞机研制的过程中，为了精确模型，设计人员大多采用专业的模块建模方式进行保障，例如对一些机加零件进行精确设计时，大多通过CATIA V5软件中的Part Design模块来建模。

（3）民机的制造、工艺及装配信息。飞机的制造、工艺及装配信息在三维模型中无法进行表达，例如：热处理的方法、表面处理的方法、装配信息、紧固件的信息及材料信息等。设计人员可以采用对零部件的结构树来制定模板的方式将其标识到三维模型中。将零部件模型导入PDM系统的过程，可以使系统自动获取结构树中的制造、工艺及装配信息，并且还能自动按照规定的格式生成EBOM，以便为日后飞机工艺和制造环节提供更多服务。

2 飞机数字化的预装配

数字化的预装配实际上就是一个模拟装配的过程，该过程中将飞机整体的数字样机作为基础，以工艺的流程为主导，通过计算机的软件平台，实现产品装配中各个作业的统一建模，并在虚拟环境下，对产品进行工艺决策、质量检验及制造装配，整个过程主要传递的是数字量。

（1）装配干涉的仿真。工作人员通常在虚拟的装配环境中，对飞机的零件、组件及成品根据已设计的工艺流程进行定位、装配、移动及夹紧。在装配环节对不同产品间及产品和工装间进行干涉检查，如果系统中存在干涉情况就会自动报警，并且能够得出干涉的数量和区域，从而帮助工作人员及时寻找和分析出现干涉的原因。

（2）人机工程的仿真。产品装配过程中，人作为主要的参与者，作用于产品移动的整个过程中。在虚拟工装结构和产品结构的环境中投入标准化的人体三维模型，可以使系统自动根据制定的工艺流程仿真装配工人的可达性、可视性、可操作性、安全性及舒适性。其中可视性是指工作人员能否看见装配流程及能看到多大范围；可达性是指工人在工作过程中他们的身体或者肢体能否达到实际装配的位置；可操作性是指零件的重量及空间的大小是否能够为工作人员提供更多的便利；舒适性是指工作的操作时间及承受负荷是否能够保障他们的安全；安全性是指当工作在一些较高位置作业时是否具有安全保障等。

（3）对虚拟数字化车间的仿真。数字化技术的应用可使飞机设计和制造人员在虚拟装配环境下，建立地面、厂房及起吊设备等一些三维资源模型，并将建成的工作平台、装配工艺、夹具等放入厂房中，根据制定的装配流程对数字化车间进行仿真。

（4）装配顺序的仿真。数字化技术的应用能在虚拟环境中，根据已定装配工艺的流程，对产品的拆卸和装配过程实施三维动态的仿真，并检验各个零件是否能按照设计工艺顺序顺利装配上去，这样很大程度上保障了工艺设计装配顺序的正确性。

3 产品的数据管理

产品的数据管理核心为产品，管理的信息主要以过程、资源和数据为三大要素，并通过运用PDM软件技术，实现与产品有关的集过程、资源及数据于一体的管理技术；以飞机整体优化概念为依据来描述整体产品的数据开发过程和制造过程，并对产品在生命周期的数据管理进行规范，从而保障产品数据的可跟踪性及一致性，使被设计的数据更加有序，实现产品在设计、制造及工艺环节中的优化和资源共享。

PDM系统的功能内容主要有：文档管理、工作流程的管理、产品管理、工装管理及对管理和合作工作的更改等。其中文档管理的对象是各个产品的文档资源，包括质量管理、企业和外部环境标准、工艺文件、更改管理、工装文件、设计文件、外来纸质的文件、车间工艺的文件、数据安装的通知单、外来数据的发放清单、产品文档等；产品管理的对象为不同产品中的材料、统计报表、产品数据及BOM等，并使EBOM、MBOM及PBOM三者实现重构，从而保障工艺、数据及设计衔接的有效性，及数据维护的统一性；工作流程的管理是指对不同产品业务流程的管理，例如一些工艺文件的任务分配流程、审批流程、数据发放的流程等，从而最大限度上保障企业流程的规范性及自动化，使设计人员将工作重心放到产品生命期的重要任务上；工装管理的对象为各个产品的工装工艺和工装设计；而更改管理是指对各个产品工艺设计的更改单、技术单、材料定额的更改单及设计更改单等进行有效地管理。PDM系统对飞机产品的数据管理起到了巨大的作用。

结语

总之，数字化技术在民用飞机设计和制造过程中的应用使飞机研制过程发生了巨大的变化，不仅提高了整体设计和制造的技术水平，还加快了飞机现代化的发展，取得了很大的进展，该技术将会在日后研制民用飞机的过程中，发挥其重大作用。

参考文献

[1]于勇.大型飞机数字化设计制造技术应用综述[J].航空制造技术，2009（11）.

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[关键词] 数字化；车间；系统；军工；制造

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 17. 035

[中图分类号] F270.7；TP315 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）17- 0059- 03

数字化制造是传统的制造业依托高性能计算机、网络等高新技术，实现对产品需求分析、产品设计、零件加工制造、产品质量检验以及整个生命周期的数据信息管理、过程控制[1]。数字化车间可以有效降低生产成本、缩短产品研制周期，解决军工制造企业传统生产模式中的瓶颈问题。

1 对军工特色数字化车间的思考

1.1 数字化车间概述

数字化车间是指以制造资源、生产操作和产品为核心，将数字化的产品设计数据，在现有实际制造系统的数字化现实环境中，对生产过程进行计算机仿真优化的虚拟制造方式[3]。数字化车间将传统车间的生产系统、工艺设计系统、质量信息系统以及其他管理系统信息集成为DNC、ERP、MES系统，形成自动化制造体系， 实现产品的设计、工艺、管理、制造一体化，提高企业生产效率，缩短制造周期，降低生产成本，对企业有非常重要的意义。

1.2 军工生产企业打造数字化车间的必要性

（1）军工企业产品具有批量小、种类多、结构复杂、生产交付节点严格等特点[4]，产品依据车间制造能力进行路线划分、资源配置，产品零件分散到各个车间、工位，这对车间的零件调配、设备使用的灵活性提出了更高要求，车间信息不畅通，就会导致生产计划不能按时完成，生产质量也得不到保证，融入信息化技术可以实现产品、物料、工装、刀具等实时数据采集，相关人员通过终端系统可以掌握产品生产、工装、设备的使用情况。

（2）军工企业接收紧急任务。军工制造车间可能突然接收一些产品的紧急生产任务，在传统的制造模式下只能停止现有的生产任务，打乱了原有的生产计划安排。引入先进的制造信息平台，可以根据现在车间的生产情况及生产设备的占用情况进行分析，及时准确地评估插入任务对其他生产任务的影响，通过对生产工序进行拆分、合并、外协加工等排产调整，优化车间配置资源，在影响原有生产计划最小的情况下完成插入任务。

（3）军工企业产品要求质量具有可追溯性。军工产品零件质量要求具有可追溯性，传统操作方式是将数据人工记录，这种方式耗时且容易出错；引入条码扫描机、触摸屏、视频系统等信息采集方式后，将每件产品每道工序产生唯一条码，只需扫描条码，即可调出零件相关数据，为相关人员提供动态数据，实现零件可追溯性。

（4）军工企业制造资源利用率低。每个产品生产涉及现场操作人员、物料准备、设备准备、刀具准备等，传统制造模式由于信息不够畅通，使部分设备、工装闲置，而另外一些任务排满；通过信息化手段可提高车间现场资源利用率及资源优化配置，管理人员在最短的时间内通过大屏幕、PC终端等显示设备掌握生产现场的情况，以便做出准确的判断，采取有效措施，保证生产任务的顺利完成。

（5）军工企业技术文档管理难度大。车间技术文档、产品文档资料多，且很多为秘密材料，管理难度大，需要引进信息化技术进行管理，实现技术文档资料版本的严格控制及方便工人查询浏览。军工企业传统制造模式已经满足不了需求，亟需引进信息化手段、打造数字化车间来解决矛盾。

2 数字化车间构造

2.1 数字化车间的整体构架

数字化车间是一个庞大的具有信息化特点的制造系统，是基于传统制造业与信息化技术平台建立起来的，其整体框架如图1所示。

2.2 数字化车间的模块分析

数字化车间以MES生产执行系统为核心，充分利用ERP、PDM等平台，依据车间自身特点，搭建系统应用的软硬件平台，实现设计、工艺、制造一体化的数字化生产模式，数字化车间打造基于以下信息化平台。

2.2.1 数字化车间MES系统

数字化车间打造MES系统，改变了制造企业传统的单一信息采集方式，通过动态采集产品在制造过程中设备占用情况、生产进度、完成质量等数据，并对数据进行整合、分析，形成整体解决方案，确保将信息准确、及时地反馈给相关人员，为任务排产、决策提供依据。

2.2.2 数字化车间生产管理平台

生产管理系统如图2所示，生产计划下达到车间后，车间工位生产信息采集系统将工位资源数据反馈给ERP系统，通过物料计划计算后，生产计划员根据将生产任务下达给相关的工艺、设备管理、物料管理人员，相关人员根据任务的优先级进行准备，生产计划员根据生产计划进行派工，系统具有生产过程监视以及生产调度指挥功能。调度系统的高效运作，避免了车间资源的浪费，缩短了型号产品的研制生产周期。

2.2.3 制造资源管理平台

制造资源管理模块流程如图3所示。通过数据库建立资源库将可以管理制造资源如刀具、设备、工装等，工艺人员可以根据需要添加、删减资源库中的内容，也可以及时查找各种工序需要的机床、刀具、量具相关数据以及占用情况，计划员也可通过数据库核算产品制造消耗和占用资源的成本。

2.2.4 物料配管模块

产品生产过程中需要大量物料、工装等，由于车间制造现场空间、资源有限，需对现场物料、配套产品及使用工具等物件进行严格控制管理，建立物料配给管理机制，根据生产计划查询物料需求计划，并及时调整；通过网络终端查询库房库存情况，利用电子标签捡货系统指引快速取货，能够利用条码扫描终端自动记录物料信息，保证了库房物料信息的实时性与准确性。

3 结 论

通过对数字化车间的阐述及对军工企业特点的分析，论述了传统军工企业引进信息化技术打造数字化车间的必要性。数字化车间通过建立MES系统，提高了车间信息交流的畅通性和设备使用的灵活性。通过建立IPT协同设计系统，使得产品研制效率提高，缩短了产品研制周期。通过建立数字化生产管控系统，显现了管控系统对生产计划调整、任务监督、资源调配的便利性；建立物料配管模块，提高了物料、工装、产品管理管控工作的效率；建立质量管理模块，通过先进的检测、记录设备使产品质量可方便快捷追溯。

主要参考文献

[1]吕琳，胡海明.浅谈数字化制造技术[J].机电产品开发与创新， 2009（1）：87-88.

[2]洪建胜.数字化车间环境下的MES应用[J].中国制造业信息化：应用版，2007（9）：51.

[3]李铁钢.钣金件数字化制造数据集成技术[J].河南科技，2013（3）.

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关键词：机械制造 自动化技术 自动化

从我国制造业的发展实际来看，我国在机械自动化工艺方面的应用仍然处于初级阶段，虽然在我国的制造业中也不断的使用先进的制造工艺，但是与发达国家相比，仍然存在着一定的差距。目前自动化技术能够帮助制造厂快速提高制造效率，并能够使制造品质更加优秀，大大缩短机械制造过程的生产时间，节约人力资源，使成本费用得到了有效的控制，有效提升企业在市场中的竞争力，使企业的效益快速提高，同时使工作环境也得到明显改善。

1、新形势下我国机械制造自动化的新趋势

1.1 机械制造自动化技术发展全球化

近年来，机械制造自动化技术发展过程中，我国很多知名企业进入国际市场后，在激烈的国际市场竞争中频频落败。还有计算机网络技术发展和应用的迅速加快和流行，更是刺激了国际市场的竞争，使其激烈程度不断提高。机械制造自动化技术要发展，首先要解决的就是计算机网络化和通讯技术的发展和应用方面的问题，只有这些问题解决了，机械制造自动化技术才能跟上时代的脚步，得以全球化发展。

1.2 机械制造技术数字化

随着通讯技术和计算机应用技术的不断发展，数字化制造的快速应用，使企业的生产和管理等各方面都有了翻天覆地的变化。全球机械制造业的用户都已经开始利用网络平台来信息，机械制造企业也通过网络来寻找和开拓市场。在这样一个数字化制造环境下，机械制造自动化各项技术的发展找到了一个虚拟化的数字平台，利用这个平台，在产品开发阶段模拟产品的生产加工等各个流程的全部内容，检验产品的性能以及市场适应能力等。

2 、机械自动化技术在我国的应用

2.1 信息自动化

信息自动化的应用主要是通过计算机辅助系统的运用来体现的，其中包括计算机辅助设计、工艺辅助设计等管理系统。计算机辅助设计是指通过计算机的图形设计软件及设备，辅助工程师进行机械部件及构造的设计工作；工艺辅助设计是建立计算机辅助设计和辅助制造两者之间的连接，对生产工艺效率进行提高和优化，使其标准化程度不断士曾力口。

2.2 生产自动化

在机械制造工艺中，生产自动化技术的运用能够实现生产活动的连续性和重复性，同时也可以实现装卸机械的自动化控制，其能够代替传统的人工操作，并且有效的降低人工生产中的误差，避免了人为操作失误引起的损失，也能够提升产品的标准化，使产品的质量得到大幅度的提升。

2.3 检测自动化

随着科学技术的不断发展，新型材料的应用也越来越广泛，各种具有特殊功能的材料也越来越多的应用到机械制造业中，这也从另一方面增加了产品检测的难度，仅仅依靠传统的人工检测方法，已经无法满足现代机械加工工艺水平的要求，因此，自动检测技术在机械制造中的运用也成为了一种必然的趋势。通过时序、电流信号、人工神经网络对刀具、组件磨损状态的识别检测，提高产品检测的效率。

3、机械制造技术现状

3.1 机械制造技术的制造工艺方面

国内的机械制造企业虽然在制造工艺方面不断地采用先进的制造技术，相对工业发达国家的机械制造企业而言，还是存在一定的差距。工业发达国家的机械制造企业已经广泛地采用纳米技术、复合加工技术、微型机械和微米技术、电磁加工技术、高精密加工技术、激光加工技术、超塑加工技术、精细加工技术等新型的加工方法。而国内机械制造技术的制造工艺仍在开发、掌握中，普及率并不高。

3.2 机械制造技术的自动化方面

随着计算机的高度集成化，工业发达国家的机械制造企业已开始采用数控机床、计算机集成制造系统、加工中心、柔性制造系统、柔性制造单元，实现了机械制造的集成化、智能化、柔性化，进一步加快了机械制造自动化的发展。但国内的机械制造企业仍处于单机自动化、初级操作自动化、刚性自动化阶段，只有少数机械制造企业在使用柔性制造系统和柔性制造单元。

4、机械自动化技术应用

4.1 机械制造的自动化信息系统

机械制造的自动化信息系统包括有：计算机辅助设计、辅助制造、产品数据库系统、工艺辅助设计等。计算机辅助设计主要是指辅助工程师通过计算机的相关设备和图形设计软件对机械部件以及构造进行设计；工艺辅助设计主要是优化和提高产品的生产工艺，增加其标准化程度；辅助制造主要是指采用计算机的数值控制技术，在产品的生产工艺过程中控制生产；产品数据库系统主要对计算机在设计和生产制造过程中的相关数据信息进行合理、系统化地管理。

4.2 机械制造的自动化物资供输系统

机械制造的自动化物资供输系统能够自动将机械制造中所需的成品与各种原材料输送到具体的、预定的位置。机械制造的自动化物资供输系统主要由自动化软件系统、自动输送设备、单机自动装置等组件构成，它是机械制造自动化过程中必不可少的细分系统。

4.3 机械制造的自动化生产系统

机械制造的自动化生产系统能够自动的装卸机械的相关组件，自动地、持续地循环工序。机械制造企业采用自动化生产系统不但可以减少机械在生产过程中人为操作的失误率，还能够代替工人的体力劳动，改善工人的劳动环境，提升产品的质量。

4.4 机械制造的自动化设备装配系统

设备装配系统是机械制造生产过程中十分重要的环节，而机械制造的自动化设备装配系统能够将特定形状与规格的机械零配件通过预定设计好的技术要求，实现组装、搬运、试验、调试、验收等步骤，从而形成一套能够进行自动生产制造的流水线。自动化设备装配系统的应用时现代化机械制造中非常重要的技术，它不但取代了人工循环复杂的装配工作，还提高了机械的产品质量和生产效率。

4.5 机械制造的自动化检测系统

随着科学技术水平的快速发展，机械制造中不断地运用到各种有特殊功能要求的复杂的加工设备和新型的材料与部件，增加了产品检测工作的难度，仅凭传统的人工检测方法，已不能满足现代化机械产品高精度工艺水平的检测要求，自动化检测技术的应用时机械制造发展的必然结果。目前应用较多的检测技术包括有：具有多判断系统的智能设备诊断技术与基于人工神经网络、电流信号、时序的识别检测技术。

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河北平乡自行车工业园区管理委员会河北邢台054500

摘要 随着工业进程的不断发展，传统的机械自动化技术理念已经不能充分满足工业发展的需求，所以，在机械自动化技术广泛应用的过程中，其技术理念成为机械生产的必然发展趋势。文章通过对技术核心制造理念的分析，对制造模式进行了简单的阐述，旨在为工业技术的发展提供充分的保证。

关键词 器械自动化；技术应用；制造模式；技术分析

在社会经济不断发展的过程中，我国工业化的技术水平得到了有效的提高，但是，在机械制造的过程中，其基本的技术理念与先进的技术内涵仍存在一定的差异，因此，在现阶段机械自动化技术理念应用的过程中，应该对机械制造理念进行科学化的创新，从而促进机械自动化技术的制造模式。对于机械自动化的技术人员而言，在工作的过程中应该形成顺应时代的发展理念，通过对先进经验的总结，结合我国的实际情况，进行技术的有效应用，从而为工业事业的发展奠定良好的基础。

1 机械自动化发展模式的分析

在现阶段机械自动化技术的应用过程中，传统的技术模式发生了一定的改变。工作人员与车间结合的工作模式得到了改变，机械自动化技术的应用，使人员得到简化，同时也形成了新的工艺发展形式，不断提高了工艺技术的生产模式。与此同时，在机械自动化生产技术建立的过程中，可以实现智能化的设计技术，通过对系统误差的检测、修复，有效避免人工检测中复杂性的工作理念，促进机械生产的智能化发展。

2 机械自动化制造模式的分析

2.1 流水线生产模式的分析

机械自动化技术应用的过程中，流水线生产是技术应用中最主要的标志之一。自动化流水线的生产主要是指场频设计过程中的流程分割，在不同工序之下，减少出现错误的概率，从而有效实现工程的科学发展，在根本意义上实现可持续化的发展理念。在流水生产模式建立的过程中，可以逐渐实现智能化的控制，提高生产效率，为技术的优化奠定良好的基础。

2.2 智能化控制模式的分析

对于机械化的自动生产技术而言，智能化的控制是一项高端的技术，可以在计算机应用的过程中实现智能控制，同时也可以保证设备操作的简单性，只要工作人员熟悉工作流程，就可以实现智能化的设备操作。智能化系统的控制，可以在产品生产的过程中检测出系统误差并及时修复，从而保证了机械自动检测的精确性。

2.3 人员精简模式的分析

在以往工业技术的应用过程中，人工操作是主要的工作模式，产品的生产对人员的需求量较多，但是，在整个过程中生产车间以及生产设备却受到了严重的控制，很多技术熟练的老员工也无法在产品设计的过程中，提高产品的设计质量。而通过机械自动化技术的应用，逐渐打破了传统的技术工作形式，实现了人员的精简，在智能设备的引导下，只需很少的工作人员对设备操作，就可以提高生产效率。

3 机械自动化的技术核心

3.1 数控技术的工业化技术研究

随着数字化工艺技术的不断发展，工业技术得到了一定的提高，在社会需求不断优化的同时，传统的机械生产模式逐渐遭到淘汰，因此，机械自动化的技术应用是工业发展的必然趋势。数字化技术在现阶段工业生产领域得到了广泛应用，通过先进设备的引进，可以实现系统化的设备控制，在计算机技术应用的同时，实现智能化的操作技术。因此，在我国工业技术发展的过程中，通过数控技术的应用，可以为机械自动化技术的发展树立科学性的发展方向，提高技术的应用理念，从而实现经济化的发展需求。

3.2 网络技术的工业化技术研究

网络技术的应用在工业发展的过程中形成了新的发展方向，通过数控技术与CAD、CAM 等技术的融合，实现了机床互联网的生产模式，不断提高了工艺生产的效率。与此同时，在机械自动化技术的应用工程中，不仅提高了机械制造中的经济发展需求，同时也逐渐实现了经济一体化的发展理念，从而提高了其核心理念，具体的表现形式可以通过以下几点表现出来：

淤在机械自动化技术应用的过程中，可以逐渐优化产业结构，在减少人力及物力的同时实现自动化的工艺形式，有效减轻了工作人员的压力，实现了资源的有效利用，优化了企业的产业结构，从而为其有效运营奠定了良好基础。

于机械自动化技术的应用，可以使工业企业在发展的同时不断提高自身的经济效益，通过有限资源及资金的应用，获取更好的产业效益。由于在传统机械自动化的技术应用中，其工艺技术存在着不成熟的现象，在产品设计及生产的过程中，需要大量的资源，而且，对工作人员的需求量也相对较大，但是，整个产品的生产效率并没有得到提高，造成了产品资源的严重浪费。所以，通过机械自动化技术的应用，其产品的生产可以直接通过计算机进行监控、设计，实现自动化的技术设计理念，同时也节省了大量的人力、物力，不断提高了产业的经济效益，为工业经济的发展奠定了充分的保证。

盂传统的机械生产是一种粗放的生产模式，其产品的质量存在一定的缺陷，所以，只是通过数量来弥补产品的质量，在这种情况下，容易造成产品资源的浪费，从而导致经济效益的逐渐下降。而在机械自动化技术的应用过程中，可以在产品生产的过程中实现技术的创新，节约产品材料资源，提高产品的生产质量，从而为机械产品的生产提供了可持续性的发展空间。

4 结束语

总而言之，在科学技术不断优化的过程中，新科技技术得到了有效的发展。在技术应用的同时逐渐简化了工作流程，避免人力、物力资源的浪费，为整个工艺生产效率的提高提供了科学化的依据。因此，在现阶段机械自动化的技术应用过程中，应该不断实现经济化的发展理念，提高工作人员的工作意识，掌握新的技术能力，从而不断促进产业的革新，为我国经济的稳定、持续发展提供有效的依据。

参考文献

[1]薜国芳.机械自动化的技术核心与制造模式分析[J].煤炭技术,2013（10）:18-19.

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关键词：机械专业；数字化设计；数字化制造

计算机技术已全面渗透到机械领域，学生熟练掌握和应用数字化设计制造技术已成为其必备的基本技能，企业在招聘中也将这项能力作为重要考核指标之一。为适应这种快速发展的新形势，满足社会的迫切需求，研究和探索如何培养掌握和应用数字化设计制造技术的优秀毕业生具有重要意义。通过广泛调研和细致分析，结合我校机械专业实际情况，提出了以典型数字化设计、分析、制造技术工程软件应用为主线，以实践教学基地和工程训练中心为载体，以培养学生创新能力、实践能力为目标，构建了贯穿于机械专业培养过程始终的数字化设计制造技术培养体系。

一、教学体系和教学内容的改革

在保持专业原有优势和特色的基础上，着重对数字化设计、数字化制造的教学内容、实习和实训等进行改革与创新，形成了一套完整的提高学生数字化设计制造技术能力的教学体系。

（一）工程制图类教学与实践

工程制图类是学生认识机械、了解机械的重要专业基础课，开设了机械制图、计算机绘图、三维设计等制图类课程，在教学中注重各门课程之间的融会贯通。计算机绘图将制图基本知识、视图表达方法、零部件绘制、装配关系等用计算机实现，提高了效率和设计质量，加深了对机械制图的理解和掌握。在三维设计中，通过建立三维实体模型、动态仿真，使学生容易理解，更容易激发其空间想象力和创新热情。

（二）工程力学类教学与实践

开设了机械系统动力学分析（如ADAMS）和有限元分析（如ANSYS）等分析课，增强工程力学类课程的直观性。如将刚体的静力学、动力学分析，变成动态的曲线或动画等输出形式，将构件的应力、应变分析等，变成动态的颜色改变、形状改变以及数据改变，形象直观，印象深刻。

（三）机械基础类教学与实践

机械基础类包括完整的机器设计过程―运动设计和工作能力设计。利用ADAMS等可以根据机构的运动尺寸建模，对机构进行运动学、动力学分析，为工作能力设计提供技术支持。利用ANSYS等进行应力、应变以及应力集中问题的仿真分析，加深学生对传动方案、结构尺寸和选用原则的理解。

（四）机制基础类教学与实践

机制基础类教学的一个主要任务是培养学生的工艺设计和夹具设计的能力。针对工程实际中的一个具有典型特征的机械产品零件，根据生产纲领要求以及现实生产条件，进行工艺设计和夹具设计。利用数字化设计表达夹具零件和装配体，并验证其设计结果。

（五）数控技术类教学与实践

针对工程实际中的典型加工对象，利用三维数字化设计首先进行建模、编程，生成加工轨迹，仿真加工及检验，后置处理，最终生成数控G代码。通过串行通讯或网络，实现上位机与数控机床之间通讯，将编制好的数控G代码下载到数控设备中，从而进行实际加工。从对象建模、刀具选择、工艺规划、代码生成、实际加工、加工效率检验等多方面培养学生的设计制造综合能力。

（六）现代设计方法类教学与实践

反求工程是现代设计方法之一。其利用三维激光扫描仪无接触地扫描被测对象表面轮廓，获得几何数据，构建曲面数字化模型，经过后置处理，生成RP需要的模型截面轮廓数据或NC代码，最终复制出原型或加工出实物。反求工程实现了从产品原型、产品设计到产品制造的数字化，达到了对学生进行综合应用训练的目的。

二、工程训练体系和内容的改革

工程训练的基本指导思想是四年不断线，分阶段、分内容、分层次系统地进行训练和培养。

（一）机械基础认知实习

对于刚入校的学生，进行包括传统设计、数字化设计、常规制造技术以及数控制造技术等在内的机械设计和制造方法的参观演示，使学生对主要的设计方法、制造技术和实现方式有一定的感性认识，激发学生对专业知识的学习热情和对专业的热爱。

（二）机械基础技能训练

进行全面的机械设计技术、制造技术等基础知识的学习与训练。绝大部分时间是用于车削、铣削、磨削、钳工、焊接、铸造、锻压、冲压、剪切等传统制造技术训练。同时，也进行简单典型零件二维、三维设计、读图能力训练以及基本的数控加工技术训练。

（三）数控技术训练

学生使用数字化设计制造手段进行典型零件的设计和数控编程，并在数控机床上完成零件的加工，突出了数字化设计与制造二者的有机融合。

（四）特种加工训练

训练学生掌握和使用多种与特种加工有关的设计、加工软件，掌握特种加工方法。加入这些训练内容，可使训练内容更加全面、生动、丰富。

三、项目驱动式第二课堂创新与实践能力培养

项目实践过程与听课不同，是一个主动的学习经历。项目课题主要来源于三个方面：一是学生自主命题，就是学生将在生活实际中遇到的困难、问题，进行提炼、分析、总结，提出有创造性价值的课题，这有助于培养学生的创造性思维和发现问题、分析问题及解决问题的能力。二是有主题的实践活动，例如根据各种学科竞赛的主题要求，组织学生开展创新设计实践，选拔优秀的创新设计作品参加竞赛，这有助于提高学生的创新能力。三是教师提供项目课题，教师可以根据自己的科研课题为学生提供创新实践项目。在项目的实施过程中，从设计构思、具体设计、工艺规划、加工制造、装配调试以及产品商业化等全过程都需要学生付诸实践。数字化设计与制造手段为项目课题的顺利实施起到重要作用。

四、结语

以数字化设计制造能力培养为切入点进行教学改革，促进了人才培养模式的不断完善。通过实践，该方法行之有效。不但使学生在空间思维能力、图形表达能力、常规工程设计制造能力得到培养和提高，而且其创新设计能力、先进制造能力以及工程实践能力也得到培养和训练，适应了知识创新和技术创新的需求。

参考文献：

[1] 雷辉. 机械类专业实验创新模式的构建与实践―链式工程训练实验教学法研究[J]. 中国大学教育, 2010, (6).

[2] 张树仁. 构建数字化设计制造技术教学平台的探索与实践[J]. 长春理工大学学报（高教版）, 2010, (4).

基金项目：黑龙江省高等学校新世纪教学改革工程项目“机械专业先进技术应用与创新型人才培养模式的研究与实践”（项目编号：黑教高处函[2009]7号）；黑龙江大学新世纪教育教学改革工程项目“机械专业创新型人才培养模式的研究与实践”（项目编号：200953）。

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关键词：数字化车间；智能制造；纺机专件

中图分类号：TH164 文献标志码：A

On Promoting Intelligent Manufacturing of Textile Machinery Accessories with the Construction of Digitalized Workshop

Abstract： The paper introduces the overall structure of digitalized workshop for intelligent manufacturing. It suggests that the construction of digital application platform should play equal emphasis on carrying out business process based on model manufacturing and numerically-controlled manufacturing of machine parts based on model technology. It also analyzes the structure and main functions of enterprise information network and its connection with digitalized workshop.

Key words： digitalized workshop； intelligent manufacturing； textile machinery accessories

随着“中国制造2025”的出台，经纬纺机榆次分公司在跻身全国首批200家两化融合管理体系认证企业之列的同时，按照以智能制造推进企业制造转型升级的思路，对纺机专件产品智能制造数字化车间进行了系统性打造，力争通过智能制造项目的实施，实现纺织专件制造的全面提升。

1智能制造数字化车间的总体架构

以罗拉产品为例，智能制造数字化车间总体架构如图1所示。

总体架构设计分企业层、车间层、控制层、设备层等4级模型，第一级企业层主要以PLM、ERP为数据平台，集成应用有CAD、CAE、CAPP、CAM、虚拟制造、过程仿真等；第二级车间层主要以MES为数据平台，集成功能有计划排程管理、生产调度管理、库存管理、采购管理、设备管理、刀具管理、工装管理、质量管理、成本管理、人力资源管理、看板管理、生产过程控制等；第3级控制层和第4级设备层以网络DNC为数据平台，包括控制层的过程控制系统、数据采集系统与设备层的数控机床、机器人（机械手）、输送系统、工业识别系统、工业控制系统、仪器仪表分析系统等。4级模型是建立在工艺流程、车间布局、产能优化模拟仿真的基础之上，遵循基于模型定义MBD（Model-Based Definition）的数字化设计与制造方法。

2智能制造数字化车间各平台的功能建设

2.1数字化应用平台的建设

数字化应用平台的建设围绕基于模型的制造执行业务流程和基于模型技术的零件数控加工制造两个方面进行重点打造。

2.1.1基于模型的制造执行业务流程（图2）

在PLM中完成产品、工艺、工装设计与验证后，对产品EBOM与工艺PBOM发送的ERP系统进行主计划编制，形成生产工单与物料BOM，再发送到PLM和MES系统；PLM系统接收到生产工单与物料清单后，与对应版本的产品和工艺数据组合，形成制造工作包，下发到MES系统；MES系统接收到生产工单和制造工作包后，进行生产排程和物料准备，然后下发到工作中心，进行生产制造、产品检验及数据采集，必要时进行现场问题反馈和超差品处理，最终将数据返回PLM系统，将计划完工和物料消耗等数据返回ERP系统。

2.1.2基于模型技术的零件数控加工制造

基于模型技术的零件数控加工制造的打造要通过后置处理产生数控程序（NC）代码，NC代码在PLM平台中进行版本控制和文件管理，通过PLM与DNC的紧密集成，实现基于模型技术的数控加工编程的输出与加工机床的连接。数控程序的管理是将其挂接在工艺结构上的数控工序下，基于工序对象实现版本控制，在统一的流程控制下实现数控程序下发和回传。

各种信息的交互实现如下。

（1）数控程序传输到数控机床：工艺人员根据流程指令可选择程序（系统自动保证最新流程中版本），通过DNC接口下发到相应数控机床。

（2）在数控机床上查看和首件试切：机床上操作者即可查询到可下传的NC程序列表。NC程序通过同MES系统关联化管理，机床操作者可以直观查看执行具体工序内容、每个工序使用的NC程序，根据需要可以查看工序三维模型和尺寸要求。

（3）回传数控程序：对NC进行验证和确认之后，通过DNC接口回传确认过的数控程序，扫描到数据回传之后，通知相关工艺员，工艺员确认之后将程序挂接到相应的工艺结构树下。

（4）DNC系统可以将NC程序文件直接提供给机床控制器。借助车间连接，机床操作员可直接访问生产数据。操作员可通过作业编号或工作数据包标示符找到生产所需的正确数据文件，包括NC程序、刀具清单、设置表和图纸。

2.2 信息网络平台的搭建及其功能

2.2.1 企业信息网络架构（图3）

图3中上层为企业局域网，覆盖了公司产品研发、生产经营、销售采购、质量、人力资源、财务等各职能部门和生产车间，由50多台服务器作为数据服务平台；下层为车间设备层DNC网络，与数控机床、机械手、输送系统、工业识别系统、工业控制系统、仪器仪表分析系统及管理人员客户端等实现连接，并通过网络交换设备连接公司局域网。

2.2.2 信息网络平台的主要功能

（1）基于PLM平台的集成化系统

在统一的平台上实现需求的解析和确立、功能架构、逻辑设计、物理设计及系统验证，实现系统驱动的产品开发，使企业可以从整体上把握价值链的上下游系统。通过设计流程，可早期全面理解产品，使各个部门都能对整个系统有一个全面的了解，企业可以利用所掌握的知识来更好地权衡影响具体设计、制造、销售、采购和服务决策的各种因素。

（2）专业CAE分析

通过与数字化生命周期管理和数字化产品开发的紧密集成，能够在一个可视的三维环境中访问最新的已经配置好的设计数据、产品结构、要求、规格、变更单和其它相关的信息，进行全面配置管理和产品结构管理，以协调CAD模型、CAE模型以及过程，管理实际分析数据，并与实际设计数据和实际制造数据相匹配和关联。

（3）基于模型的全生命周期质量管理

在产品设计阶段，直接从模型中提取数模和进行尺寸建模，通过仿真产品的制造和装配过程预测产品的尺寸质量和偏差源贡献因子，实现模型中公差分配的优化。在工艺规划阶段，实现基于实体模型三维标注驱动的智能化离线编程与虚拟仿真，有效准确地传递尺寸设计信息，确保数字化测量路径规划与虚拟仿真验证结果的可靠性与唯一性，为输出高质量零缺陷的执行程序提供有力支持。在产品生产阶段，通过对实时生产质量信息跟踪、分析和，帮助管理人员及时发现生产过程中的质量问题，通过对制造数据的深度关联分析，寻求问题的根本解决方案，同时将产品开发过程中制造质量和设计质量挂钩，形成企业质量管理的闭环。

（4）基于模型的零件工艺

以产品三维模型为基础，工艺设计和CAM编程基于产品设计数据，并且通过工艺与产品、制造资源的关联实现设计与制造过程中关键元素的有机结合；以制造特征为内在因素构建结构化的工艺结构，为下游ERP、MES系统做数据准备；基于产品三维模型的工艺设计过程是工艺仿真验证的基础，通过对工艺资源进行三维建模，实现产品加工和装配的仿真验证；三维实体造型的工艺展现形式使工艺表达形式更为直观，手段更为丰富，对于车间工人操作更加具有现实意义；面向产品设计的编程，识别零件特征与公差要求，基于典型零件和特征的模板化编程，可以提高编程效率，改善质量，减少对员工经验的过分依赖。

（5）基于模型的数字化制造-质量检测基于数字化检测，提供从检测编程到检测执行的功能，涵盖从制造工程到生产执行的环节。数字化检测与三维尺寸公差仿真、测量数据统计分析共同构成了全面的质量管理体系，帮助企业提升产品制造质量。

（6）基于模型的作业指导书

将格式多样、关系复杂的产品定义、制造过程定义和沉淀的工艺知识等信息展现到制造现场或维护维修现场，使现场人员无二义地快速理解和执行，是整个基于模型的数字化工厂体系的重要一环。提供满足数字化需求的纸质和电子作业指导、脱机和实时联机的作业指导、基于Web的在线作业指导、3D交互式作业指导和基于便携终端的作业指导。

（7）基于模型的实做数据管理

将制造执行系统中的产品制造过程、检验结果、消耗的物料、任务批次等信息组成实做数据，提交给PLM系统，以实做BOM的形式进行管理，构成完整的实物的虚拟表现，固化和追踪产品实物技术状态。

3数字化车间的实施

建设纺机专件产品智能制造数字化车间，企业要以两化融合的思想为指导，充分应用现代信息技术、制造技术实现物流、信息流的高度统一，重点是对底层制造自动化、信息集成进行拓展应用。目的是进一步提高生产效率、提升产品质量、缩短产品研发周期、打造信息化环境下企业综合实力以及提高资源和能源利用效率，也是企业主动顺应纺织机械行业由传统制造向现代制造转型升级、实现企业技术创新、面向未来制造业抢占未来市场竞争制高点的战略性举措。

经纬榆次分公司纺机专件罗拉产品数字化车间采用PLM的管理方法，以网络和数据库为技术支撑，从CAD、CAPP、CAM、PDM、ERP等各环节对产品信息进行管理和动态跟踪；运用网络DNC技术对车间数控机床、输送系统、检测系统进行互联和集成；通过物联网技术实现产品制造质量的动态检测和全程跟踪；通过虚拟化的产品规划和设计，利用制造执行系统，赋予工厂更多的灵活性，满足多品种纺机专件产品的混线生产，并可为将来的产能调整做出合理规划。

3.1产品制造流程

罗拉是细纱机牵伸机构的一个重要零件，是决定细纱机成纱指标好坏的核心零件，技术要求极高。细纱机上有6对罗拉，每对罗拉由几十乃至上百节罗拉通过导杆、导孔、内外螺纹及罗拉轴承连接而成，最长可达到40余米，每对罗拉跳动要求不超过0.02mm，因此罗拉的各个技术指标均要达到极高的水平，是一种制造难度和复杂系数极高的产品。目前企业罗拉产品共七大类300余个品种。其工艺流程：备料外协粗加工来料检验切入磨加工双头车连线援齿热处理校直成型磨粗磨轴承档精磨轴承档数控打孔粗磨端面半精磨端面砂光钢丝轮抛光清洗锤前布轮抛光清洗电锤精磨孔端面锤前布轮抛光清洗孔精加工车外螺纹完工检验装配装箱。

3.2生产过程采集与分析系统的建设

经纬榆次分公司罗拉工厂应用无线射频质量跟踪系统，在罗拉生产中及售后进行产品跟踪和质量追溯。

3.2.1罗拉生产的过程采集

罗拉生产加工过程进行跟踪和记录，根据罗拉的材质、加工工艺和规格，在罗拉上打印二维条码来进行跟踪。生产过程处于受控状态，对直接或间接影响产品质量的生产、安装和服务过程所采取的作业技术和生产过程进行分析，诊断和监控。

3.2.2罗拉质量追踪数据的采集及分析系统

质量管理主要记录、跟踪和分析产品及过程质量数据，用以控制产品质量，确定生产中需要注意的问题。

质量数据采集：通过布置在车间的数据采集终端或手持终端上报检验结果，系统自动将数据存储起来，供其他模块进行数据处理和即时显示。

质量检测记录：通过在系统中的“质量检测记录”界面录入检测项目的真实内容信息（如实际尺寸、粗糙度等）。

质量分析：可对车间生产的质量情况，按日、月、年、人、设备、日期等条件或复合条件自动生成报表文件、存储或打印。可以提供有关产品、人员在生产过程中的基本信息给绩效管理系统，通过对信息的汇总分析，以离线或在线的形式提供对当前生产绩效的评价结果。

3.2.3售后产品质量追溯

罗拉产品销售后，可以通过产品的激光条码查到该产品的批次、生产设备及生产人员等信息，客户发现罗拉产品存在质量问题，能及时反馈给罗拉生产厂，作为质量改进的依据。

3.3无线射频质量跟踪系统与其子系统MES系统的集成

企业对无线射频质量跟踪系统与其子系统罗拉厂MES系统实现无缝数据集成。

（1）基于工单的排产及采集信息的集成

罗拉厂MES系统生成工单后，打印产品生产跟踪卡，所有的采集信息（包括物流信息、质量检测数据、激光打码信息）直接录入工单及工单对应的所有产品的数据中，实现了采集数据与工单的无缝数据集成。

（2）质量分析与罗拉厂MES系统的信息集成

技术部门通过经纬纺机无线射频质量跟踪系统的质量分析系统发现问题，及时反馈给罗拉厂MES系统，罗拉厂MES系统及时对生产计划进行调整。

4结束语