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關(guān)鍵詞：沖壓模具；數(shù)字化技術(shù)；設(shè)計應(yīng)用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.009

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m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；重復工作智能化應(yīng)用上，主要是將模具設(shè)計過程的重復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.

[2]肖樂.數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用[J].工業(yè)c， 2016（06）：00201.

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關(guān)鍵詞 數(shù)字化；設(shè)計制造；一體化；應(yīng)用研究

中圖分類號TP3 文獻標識碼A 文章編號2095―6363（2017）03―0021―01

1概述

飛機設(shè)計和制造是飛機研制的重要2個環(huán)節(jié)。飛機研制是創(chuàng)造新型的飛機，從設(shè)計方案的提出到投入使用，需要經(jīng)歷很長的時間，是一件很復雜的系統(tǒng)工程。一般情況下飛機研制分為擬定技術(shù)要求、飛機設(shè)計、飛機制造和飛機試飛定型等4個階段。飛機數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)是數(shù)字化數(shù)據(jù)管理和傳遞系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的前提下，有效結(jié)合數(shù)字化工藝技術(shù)、裝配技術(shù)、檢測技術(shù)、機器人自動鉆鉚技術(shù)及數(shù)字化的集成控制技術(shù)等多種先進技術(shù)的綜合應(yīng)用的結(jié)果。

數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)在機械、汽車、醫(yī)藥行業(yè)應(yīng)用比較早。航空領(lǐng)域在20世紀80年代誕生于西方航空發(fā)達國家。數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)從根本上改變了飛機制造方法。數(shù)字裝配方法有效解決了傳統(tǒng)制造方式的周期長、返工率高、質(zhì)量低、精度低、風險大和成本高的問題，給飛機研制開辟了嶄新的道路。

面對市場競爭，傳統(tǒng)的飛機研制方式無法滿足企業(yè)發(fā)展需求，為了能在競爭中處于有利位置，企業(yè)必須采用數(shù)字化設(shè)計制造一體化技術(shù)是勢在必行。數(shù)字化設(shè)計制造一體化技術(shù)能夠大幅降低制造成本，提高制造精度和質(zhì)量，縮短制造周期，降低返工率。

2數(shù)字化設(shè)計制造一體化技術(shù)的組成

數(shù)字化設(shè)計制造一體化技術(shù)是多個高新技術(shù)高度集成的結(jié)果。數(shù)字化設(shè)計制造一體化技術(shù)包含數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)、數(shù)字化工藝系統(tǒng)、數(shù)字化工裝系統(tǒng)、數(shù)字化檢測系統(tǒng)、自動鉆鉚系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

1）數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)。數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)能夠在產(chǎn)品的數(shù)字化定義和建模的基礎(chǔ)上，利用計算機實現(xiàn)模擬預(yù)裝配，主要作用是對產(chǎn)品M行干涉檢查、位置分析以及人際功效分析等工作。通過虛擬預(yù)裝配可以進行結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)設(shè)計、系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計、檢查零部件的安裝和拆卸等工作，有效地減少因設(shè)計錯誤而引起的返工和更改。

2）數(shù)字化工藝技術(shù)。數(shù)字化工藝技術(shù)是在數(shù)字設(shè)計的基礎(chǔ)上，對設(shè)計數(shù)據(jù)進行按數(shù)字裝配要求分析，總結(jié)歸類和工藝設(shè)計的過程。包括工藝路線分工、工藝流程設(shè)計、工藝裝備選擇、工藝控制點選取、容差分配和數(shù)字化預(yù)裝配等等。也就是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)、設(shè)備選擇最合適的產(chǎn)品實現(xiàn)的方案或工藝技術(shù)的過程。

3）數(shù)字化工裝系統(tǒng)。飛機裝配中廣泛應(yīng)用的數(shù)字化工裝技術(shù)有特征定位技術(shù)、柔性定位技術(shù)和數(shù)字化定位技術(shù)等等。

特征定位技術(shù)是利用零部件的工藝特征或裝配配合關(guān)系來確定零部件的位置關(guān)系，達到準確定位的目的。常用的方法有凸臺定位、裝配孔和工藝孔定位等。

柔性定位技術(shù)是指通過采用可變的工裝支撐和定位要素來滿足不同產(chǎn)品或類似產(chǎn)品的不同定位要求。柔性工裝常用于壁板類部件、翼梁類部件、對接部件、舵面等部件的裝配。

數(shù)字化定位技術(shù)是數(shù)字化測量技術(shù)在飛機裝配中的應(yīng)用。指通過同一組數(shù)字化測量點的位置來確定組、部件的不同站位不同狀態(tài)下的準確定位。常用的數(shù)字化定位系統(tǒng)有激光跟蹤儀、iGPS定位系統(tǒng)、照相測量等。

4）自動鉆鉚系統(tǒng)。自動鉆鉚系統(tǒng)，也叫機器人加工系統(tǒng)。通過數(shù)字化編程的程序控制機器人，用機器人的動作代替部件裝配中的制孔、锪窩、送釘、加膠、鉚接等工序。自動鉆鉚系統(tǒng)加工精度高、效率高、工作一致性好等特點。機器人效率是人工的6～10倍。機器人加工工作已拓寬到鉚接、焊接、膠接和噴漆等工作。

3國內(nèi)飛機數(shù)字化設(shè)計制造一體化應(yīng)用情況及存在的問題

我國航空工業(yè)主要沿襲前蘇聯(lián)的組織生產(chǎn)模式，飛機設(shè)計制造技術(shù)發(fā)展緩慢。飛機研制技術(shù)和組織管理方式落后，雖然在不斷完善和該機，但與發(fā)達國家比差距較大，自動化水平不是很高，半自動和純手工制造還在應(yīng)用。目前在技術(shù)和管理方面都存在一定的問題。

數(shù)字化設(shè)計制造一體化體系建設(shè)需完善。數(shù)字化設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計、流程設(shè)計、數(shù)據(jù)管理和傳輸、數(shù)字化裝配等方面均缺乏完整的、體系的標準規(guī)范。雖然已有了基礎(chǔ)的標準，但實踐過程中存在諸多問題。

在產(chǎn)品設(shè)計階段缺乏設(shè)計制造一體化的考慮，缺乏數(shù)字化裝配的工藝性考慮。在我們飛機裝配中發(fā)現(xiàn)很多方面可以改變設(shè)計方式方法，應(yīng)逐步加強面向裝配的設(shè)計，加強“三化”設(shè)計。比如壁板設(shè)計、地板設(shè)計、翼肋設(shè)計完全可以按模塊設(shè)計，便于柔性制造。

數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)傳遞平臺需規(guī)范和完善。從設(shè)計到裝配需要多個數(shù)據(jù)庫、多個軟件、多個接口的交換，數(shù)據(jù)管理和傳遞，硬件軟件需進一步規(guī)范和完善。

數(shù)字化裝配過程中補償技術(shù)、檢測技術(shù)需進一步提高。數(shù)字化裝配是復雜的系統(tǒng)工程，裝配過程受產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計與制造、零件制造、檢驗檢測、工具使用等多個方面的影響，以上某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)任何問題均影響部件制造的進度、節(jié)奏和質(zhì)量。

4加快飛機數(shù)字化設(shè)計制造一體化應(yīng)用的方法

數(shù)字化設(shè)計制造一體化技術(shù)是制造業(yè)發(fā)展的必然選擇。面對困境和問題，我們需要采取以下措施，加強研究和應(yīng)用實踐。

1）建立產(chǎn)品全壽命工作模型，優(yōu)化流程。目前發(fā)達國家高新企業(yè)幾乎全部都采用全壽命周期的設(shè)計制造方法，其主要特點是充分考慮制造工藝性、售后維護的方便性，在方案論證階段銷售維護和制造問題先考慮并反復迭代。

國內(nèi)航空產(chǎn)品研制周期長，質(zhì)量低、成本高的主要原因是沒有按照產(chǎn)品全壽命周期模型管理產(chǎn)品的研發(fā)，在設(shè)計階段缺乏全壽命考慮，產(chǎn)品沒有面向制造、面向用戶、面向維護。

具體表現(xiàn)為：（1）缺乏完整的系統(tǒng)工程的研發(fā)理念，重功能性能，輕過程管理；白頂向下的設(shè)計分解和自底向上的逐級驗證過程不清晰，不完整；設(shè)計指標逐級分解不全，設(shè)計驗證迭代不夠，驗證不充分。（2）缺乏規(guī)范化、操作性強的流程；流程結(jié)構(gòu)化差，粗放、層次不清、不夠規(guī)范、不細化、操作性不強；沒有整體流程，流程是串行的，運行緩慢，問題留到了后面，造成返工和拖延；流程的執(zhí)行缺乏強制和紀律性。

2）加強面向制造的設(shè)計。傳統(tǒng)的設(shè)計方式和傳統(tǒng)的模擬量傳遞技術(shù)很難與數(shù)字化裝配技術(shù)接軌，數(shù)字裝配技術(shù)的前提是面向裝配的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)。具體為，加大產(chǎn)品的“三化”設(shè)計，加大產(chǎn)品的模塊化、系列化和通用化，盡量加大通用件和共享零部件。比如壁板類零件、地板零件應(yīng)采取模塊化設(shè)計。另外，零件剖面選擇取、設(shè)計分離面的選取應(yīng)充分考慮數(shù)字化裝配工藝，如，Z字形長桁剖面比L形長桁更便于機器人加工。

3）加強數(shù)字化裝配技術(shù)的研究。數(shù)字化裝配技術(shù)在國內(nèi)剛剛起步，從標準的建立和技術(shù)的協(xié)調(diào)兼容沒有明確的參考依據(jù)。我們知道需要數(shù)字化裝配技術(shù)，但不是很明白需要什么樣的數(shù)字化裝配技術(shù)，因為產(chǎn)品類型不同、工藝分離面不同，所選取的裝配方法不同。因此目前沒有形成完整的技術(shù)樹，對核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)識別不夠。在產(chǎn)品零件到總裝結(jié)束哪些分里面或哪些工位選取數(shù)字化裝配更合適、效率更高等方面需研究和探索。

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時代的快速發(fā)展，使得汽車的社會需求量也大大提高，人們對于汽車產(chǎn)品的質(zhì)量以及汽車產(chǎn)品的更新的速度也有更高的要求。為滿足社會的需要及人們的需要，汽車制造企業(yè)必須想辦法提升汽車產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率以及加快產(chǎn)品更新速度。這樣，企業(yè)才能在激烈的市場競爭中具有較強的競爭力。數(shù)字化技術(shù)的誕生為汽車制造的發(fā)展創(chuàng)造了一個有利條件，使這一切成為現(xiàn)實。本文詳細介紹了數(shù)字化技術(shù)的概念，以及數(shù)字化技術(shù)的理論基礎(chǔ)，分析了數(shù)字化技術(shù)在汽車設(shè)計制造中的應(yīng)用，包括了拉延模及拉延面等方面的設(shè)計，并且提出了汽車制造采用數(shù)字化技術(shù)所存在的優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】

數(shù)字化技術(shù)；汽車設(shè)計；制造；應(yīng)用

最近幾年，隨著汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，其市場競爭也越來越激烈，為了提高市場競爭力，企業(yè)必須加快新產(chǎn)品推出的速度。企業(yè)需要降低汽車生產(chǎn)成本，同時提高汽車生產(chǎn)的效率，并且要保證汽車的性能。在這個背景下，數(shù)字化汽車制造技術(shù)應(yīng)運而生。數(shù)字化技術(shù)是先進的、科學的以及系統(tǒng)的現(xiàn)代科學技術(shù)。數(shù)字化技術(shù)在汽車制造的各個環(huán)節(jié)的應(yīng)用較為廣泛，較大程度上提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，在汽車制造企業(yè)的發(fā)展過程中起到了重要而又積極的作用。

1數(shù)字化技術(shù)的概念

二十一世紀，人們已經(jīng)進入數(shù)字化時代，數(shù)字化技術(shù)也使人們生活的各個方面發(fā)生翻天覆地的變化。關(guān)于數(shù)字化技術(shù)，其是指借助于計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫以及多媒體等先進技術(shù)，結(jié)合實際生產(chǎn)的需要，快速進行相關(guān)信息的獲取，對產(chǎn)品各方面的信息進行處理，以此來完成產(chǎn)品外觀及結(jié)構(gòu)的設(shè)計、性能的模擬以及生產(chǎn)制造，從而較快地制造出能滿足客戶需要的產(chǎn)品。計算機的快速發(fā)展和相關(guān)計算機軟件的大量研發(fā)，促進了計算機輔助設(shè)計（）系統(tǒng)的誕生。系統(tǒng)的最重要的部分是數(shù)據(jù)庫，其采用的軟件為交互圖形系統(tǒng)，其具有較強的計算和數(shù)據(jù)分析能力。系統(tǒng)對于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以在二維或者三維的空間里進行，具有較高的準確度，系統(tǒng)的應(yīng)用使產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與質(zhì)量得到了較大程度上的提高，系統(tǒng)和數(shù)控機床及數(shù)控技術(shù)等一起為機械制造業(yè)中數(shù)字化的廣泛使用創(chuàng)造了有利條件。

2數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)的理論依據(jù)

數(shù)字化制造相比傳統(tǒng)制造具有較大的優(yōu)勢：數(shù)字化技術(shù)能夠系統(tǒng)地、獨立地、靈活地對產(chǎn)品進行設(shè)計和制造，制造參數(shù)的數(shù)字化是其本質(zhì)特征。其中，數(shù)字化技術(shù)最典型的特點是其具有分散性、獨立性，能夠?qū)碗s的、不明確的相關(guān)信息進行具體化、詳細化，并以數(shù)據(jù)的形式進行代替。并且，計算機制造學是數(shù)字化制造中的基本理論。所謂計算機制造學，是指在建立各種設(shè)計模型的基礎(chǔ)上，采用計算機對其幾何數(shù)據(jù)進行計算，其中包括計算機智能運算的使用。通過計算機計算，將制造所需要的具體信息例如振動、聲波以及力學等計算出來，再建立設(shè)計模型，對設(shè)計模型進行調(diào)整和修正。模型中的一系列信息用具體的數(shù)字進行表示，從而使模型變成包含大量數(shù)據(jù)信息的“系統(tǒng)”，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計制造時的精確性、靈活性和合理性。計算機制造學涉及多方面的理論，其中計算機幾何數(shù)據(jù)融合理論是其最關(guān)鍵的部分。計算機幾何和組合幾何、代數(shù)幾何等都是解決制造中的幾何問題的重要辦法，而且均對產(chǎn)品制造中困難的處理起到了較大的作用。幾何模型、空間計算、計算機模擬等都是其理論結(jié)構(gòu)，其中包含了數(shù)據(jù)和信息融合的過程。信息和數(shù)據(jù)的融合實際上是對諸多信息進行整理合并，其處理的順序應(yīng)由低至高進行，在低層往高層遞增的過程中，其信息抽象性也逐步增強。數(shù)字化技術(shù)中數(shù)據(jù)融合的辦法包括信息互補以及傳感器信息的傳輸。信息互補能夠?qū)F(xiàn)有的相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理，進行優(yōu)勝劣汰的選擇，最終確定最為合理的產(chǎn)品設(shè)計方案。

3數(shù)字化技術(shù)在汽車設(shè)計中的應(yīng)用

就目前而言，在新產(chǎn)品的開發(fā)過程中，逆向工程技術(shù)是其中各種先進技術(shù)中的關(guān)鍵，在汽車、家用電器、飛機、摩托車等新產(chǎn)品的研發(fā)中被廣泛應(yīng)用，其能夠?qū)⑵渌夹g(shù)進行有效結(jié)合以及利用。新產(chǎn)品的快速設(shè)計及生產(chǎn)離不開逆向工程技術(shù)的應(yīng)用。逆向工程技術(shù)被普遍被應(yīng)用于原有產(chǎn)品的快速改造或者快速仿制中，從而實現(xiàn)產(chǎn)品的快速更新，簡單來說，逆向工程技術(shù)的設(shè)計是反向進行的，其根據(jù)該技術(shù)獲取到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，制作出一張具有抽象性的自由曲面，接著利用曲面反求軟件對其進行反求設(shè)計，然后把其引入或者等實體化設(shè)計軟件中，進行相關(guān)設(shè)計。需要注意的是，逆向工程技術(shù)對于激光快速成型制造的影響越來越明顯，其起到的作用越來越大。除此之外，在開發(fā)新產(chǎn)品時，產(chǎn)品設(shè)計師一般會憑借自己的想象及構(gòu)思來設(shè)計汽車產(chǎn)品原型，而且往往采用油泥塑造的方式，制造出理想的汽車模型。之后，利用三坐標測量機，獲取汽車模型的三維數(shù)據(jù)信息。其中，三坐標測量機分為兩種，其分別是非接觸式及接觸式。非接觸式相比接觸式具有一定的優(yōu)勢，比如其使用范圍廣、測量的速度快，在汽車模型設(shè)計中的應(yīng)用更為廣泛。本文針對的汽車的車身三維數(shù)據(jù)的獲取就是利用非接觸式三坐標測量機完成的。因為獲取的數(shù)據(jù)都必定會將噪聲點帶入，尤其是位于尖角及邊沿周邊的位置的噪聲點比較突出，并且通過激光掃描得到的大量數(shù)據(jù)信息也會對曲面重建的算法造成嚴重的影響，于是一定要處理其相關(guān)數(shù)據(jù)。因為大多數(shù)測量系統(tǒng)的軟件自帶對點云進行初步處理的功能，其中包括對異常數(shù)據(jù)及噪聲數(shù)據(jù)的處理，以及還包括對數(shù)據(jù)進行整合、補充遺點、使其三角面片化等。所以，為滿足設(shè)計的需要，可以對獲得的數(shù)據(jù)進行簡化處理，然后進行相關(guān)操作，比如變換坐標及獲取截面等。

4數(shù)字化技術(shù)在汽車覆蓋件模具設(shè)計中的應(yīng)用

數(shù)字化技術(shù)在汽車覆蓋件模具設(shè)計中也得到了較為有效的應(yīng)用。拉延模型的設(shè)計，是基于覆蓋件產(chǎn)品的三維模型上進行，對其邊界進行創(chuàng)造性設(shè)計。其凹模圓角、工藝補充面、拉延筋、壓料面的設(shè)計均可以在數(shù)字化軟件平臺上進行。壓料面、工藝補充面、拉延筋和覆蓋件產(chǎn)品模型一起，組成了一個完整的拉延模型面幾何模型。

4.1拉延模型面的設(shè)計設(shè)計工藝補充面時，沖壓方面的確定是第一步，盡可能保證各個部位具有相似的拉延深度，方便其拉延成形。設(shè)計壓料面采用了三種方法，其分別是邊界法、掃描法和延展法。拉延筋的設(shè)計步驟如下所示：第一、制作類似半圓弧的二維特征曲線；第二、通過掃描生成拉延筋曲面；第三、旋轉(zhuǎn)圓角將拉延筋和兩邊的光滑曲面相連接。按照實際需求選擇拉延筋尺寸的大小。進行凹模圓角的設(shè)計應(yīng)按以下步驟進行：在工藝延伸面和壓料面的相交線位置進行倒圓角變尺寸的處理，并且應(yīng)該根據(jù)其金屬流動性進行圓角大小的取值。

4.2拉延模結(jié)構(gòu)的設(shè)計拉延模結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括凹模、凸模和壓邊圈三大方面的內(nèi)容。并且拉延模其三大方面的設(shè)計高度需要根據(jù)壓力機的特點而定。以下是凹模設(shè)計的基本步驟：第一、創(chuàng)建凹模二維特征輪廓的曲線；第二、進行拉伸操作制造出實體，利用拉延模型除去多余的部分；第三、在以上基礎(chǔ)上，進行布爾計算，對其局部特征進行細致處理，例如建凸臺、挖孔、建導柱、增加肋板等；第四、進行倒角操作，制造出凹模、凸模以及壓邊圈；第五、進行墊塊、頂桿、擋料銷等零件的設(shè)計。

5數(shù)字化技術(shù)在汽車模具制造中的應(yīng)用

汽車自動化制造業(yè)也普遍采用了數(shù)字化技術(shù)，其不僅能夠?qū)δ＞哌M行動態(tài)仿真、展示加工的具體步驟，也能馬上進行改變，其不但提高了模具設(shè)計和制造的效率，而且使復雜曲面的加工精度得到提升。

5.1工件和刀具的設(shè)置將上文所提到的汽車覆蓋件模具以統(tǒng)一的格式進行保存，并將其引入到數(shù)字化設(shè)計軟件中，對工件毛坯、原材料及原點等進行加工。打開工件設(shè)置選項，對工件進行設(shè)置，對毛坯尺寸的外形進行設(shè)定以及創(chuàng)建加工坐標系，之后調(diào)整其刀具號、下刀量以及冷卻量等相關(guān)參數(shù)，還應(yīng)整理、檢查刀具名稱以及相關(guān)刀具材料。

5.2NC刀具軌跡的生成在數(shù)字化設(shè)計軟件中的走刀模式有許多種。按照模具的特征，適合采用平行切法，其不但能夠保證加工的質(zhì)量，沒有較長的代碼，而且能縮短加工的時間。完成以上程序后，系統(tǒng)會立刻將刀具軌跡制作出來，接著把刀具以刀位點的形式進行離散，操作完成后進行數(shù)控程序的加工。而且，需引起重視的是：假如數(shù)控加工采用的球頭銑刀的半徑比曲面的曲率半徑更大，就會造成過切的狀況。此外還需注意的是，刀具的半徑如果比刀位點到曲面的距離更大，在操作過程中也會造成誤差，比如過切，需要重新調(diào)整相關(guān)參數(shù)進行加工。已經(jīng)產(chǎn)生過切的位置可以采用一些方法進行處理，比如繞行或者抬刀。之后利用程序進行加工，借助坐標變換的方法使模具下模的坐標系與機床的坐標系相吻合，才能實現(xiàn)模具的初步加工。

5.3生成后置處理代碼通過軟件的公用管理模塊進行加工報表的制定，報表的制定需要根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的換刀指令、坐標系、刀具說明等具體信息來定，在使用前還需做進一步的檢查與修改。

6結(jié)語采用先進的數(shù)字化技術(shù)投入到汽車的設(shè)計及制造中，能夠較大程度上節(jié)約汽車的設(shè)計、調(diào)試、制造等方面的時間，并且也能使汽車的生產(chǎn)成本降低。通過數(shù)字化技術(shù)，可以使汽車的質(zhì)量及安全性得到保障，同時提高汽車制造多方面的要素，包括質(zhì)量、精度和效率，有利于企業(yè)及汽車行業(yè)的快速發(fā)展。

【參考文獻】

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篇4

[關(guān)鍵詞]MBD；數(shù)字化；裝配

中圖分類號：V262.4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）12-0351-01

國外先進企業(yè)在20世紀80年代初開始大規(guī)模對飛機總裝生產(chǎn)線進行技術(shù)改造，并圍繞自動化和數(shù)字化制造技術(shù)和生產(chǎn)模式進行了各項技術(shù)的創(chuàng)新和流程再造。目前，自動化測量技術(shù)、數(shù)字化支撐定位技術(shù)、自動化加工技術(shù)、在線測量等先進技術(shù)，已經(jīng)滲透到飛機制造和裝配的各個環(huán)節(jié)，為航空制造技術(shù)的發(fā)展起到了重要作用。[1]

1、MBD技術(shù)條件下研究的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的工程圖紙相比，MBD技術(shù)擁有巨大的優(yōu)勢，應(yīng)用在此基礎(chǔ)上發(fā)揮最大的作用。主要有點：第一，MBD數(shù)據(jù)集是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的單一數(shù)據(jù)來源，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不吻合、成本高的現(xiàn)象；第二，MBD技術(shù)可以展現(xiàn)的三維空間動態(tài)，直觀的表達造型，尤其是一些有曲面的；第三，可以促進研制人員對設(shè)計的表達，可以讓生產(chǎn)人員更加準確的把握設(shè)計的核心技術(shù)，更精確的制作；第四，可以更好的實現(xiàn)新型技術(shù)和產(chǎn)品的制造和加工；第五，MBD技術(shù)真正的實現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)字化定義，使產(chǎn)品在加工、裝配、測量和檢驗的過程中實現(xiàn)高度的集成，生產(chǎn)人員即使在脫離圖紙的情況下，也能進行產(chǎn)品的順利制造和檢驗；第六，MBD技術(shù)借助CAD系統(tǒng)具備的隱藏、移動、旋轉(zhuǎn)和縮放等功能，使得產(chǎn)品信息可以更加簡潔、有效存取、管理和展示；第七，基于MBD技術(shù)的制造技術(shù)采用數(shù)字化研制體系，可以準確、高效的傳遞產(chǎn)品信息，可以避免在后期生產(chǎn)過程中生產(chǎn)人員閱讀、輸入產(chǎn)品信息的流程，減少產(chǎn)品研制過程中由于人為因素導致的操作失誤，減少重復性勞動，提高整體生產(chǎn)效率；第八，在MBD技術(shù)條件下，應(yīng)用研究可以給研發(fā)人員帶來三維模型和二維數(shù)據(jù)對應(yīng)，可以促進研發(fā)人員更準確的把握產(chǎn)品的信息。[2]

2、優(yōu)化基于MBD的飛機數(shù)字化裝配技術(shù)的幾點建議

2.1、提升測量裝配技術(shù)

結(jié)合MBD技術(shù)在航空制造行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，數(shù)字化裝配技術(shù)的廣泛應(yīng)用離不開測量監(jiān)測的發(fā)展，在一定程度上提升數(shù)字化測量裝配技術(shù)具有實質(zhì)性作用。所謂MBD的數(shù)字化測量裝配技術(shù)，即是通過相關(guān)檢測設(shè)備和運行工具對飛機裝配構(gòu)件的面積形狀、尺寸大小予以監(jiān)測，如：電子經(jīng)緯儀、數(shù)字化照相測量設(shè)備，按照設(shè)計標準試行的特殊裝配技術(shù)。在飛機裝配過程中，利用數(shù)字化測量裝配技術(shù)和相關(guān)檢測系統(tǒng)，將實際測量數(shù)據(jù)與MBD模型理論數(shù)據(jù)統(tǒng)一對比（保障數(shù)據(jù)的精確度），對不符合要求的進行自動化修改，控制空間裝配位置和坐標范圍的差異變化。[3]在某飛機裝配現(xiàn)場中，通過AO裝配指令的標準規(guī)劃設(shè)計，將數(shù)字化測量裝配技術(shù)應(yīng)用于其中，通過中間協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)和安裝質(zhì)量等判斷依據(jù)，在原有基礎(chǔ)上縮減產(chǎn)品生產(chǎn)周期和數(shù)據(jù)采集時間，為工裝定檢、零件設(shè)計等方法提供了更加便捷的條件，將數(shù)字化產(chǎn)品定義提升至100%功效，BASE坐標系統(tǒng)檢測也發(fā)揮了獨特優(yōu)勢，是完成實測值的對比分析后的準確度檢驗。

2.2、增強工藝設(shè)計體系

基于MBD三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計過程中，對三維裝配指令的監(jiān)管方式較為嚴格，并始終連接機設(shè)計過程的整體發(fā)展中。為此，在制定數(shù)字化裝配技術(shù)的設(shè)計方案中，重視工藝設(shè)計體系的不同構(gòu)造階段，對“裝配路徑設(shè)計、工藝優(yōu)化模擬程序、制孔設(shè)備定位”等相關(guān)方面做好裝配處理，安排裝配內(nèi)部零構(gòu)建設(shè)計規(guī)劃，以保障數(shù)字化裝配仿真自動化系統(tǒng)。在達索公司的DELMIA軟件平臺開發(fā)中，利用三維數(shù)字化裝配設(shè)計系統(tǒng)，通過DPM和DPE為其提供三維可視化操作環(huán)境，結(jié)合三維裝配工藝體系的頂層設(shè)計原理，為產(chǎn)品規(guī)劃設(shè)計、裝配工藝提供選擇路徑，將現(xiàn)場制造實際問題發(fā)生概率縮減至最小，MBD模型數(shù)據(jù)的可靠性應(yīng)用于產(chǎn)品實際制造中，以保障工藝設(shè)計和規(guī)劃處理的可行性，這也是當前三維數(shù)字化裝配技術(shù)的基本表征。

2.3、型材類零件外形

科技的進步帶動數(shù)字化的進程，航天事業(yè)也積極引用數(shù)字化技術(shù)，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在飛機零件制造過程中，經(jīng)常會遇到一些曲面零件的加工，但是由于曲面的尺寸把握的高難度，時間生產(chǎn)中就會出現(xiàn)很多廢品，浪費了不少資源。目前對這種曲面零件的制作還很難進行數(shù)控加工，因為很難找到零件的原點，定位的時候也比較困難，生產(chǎn)的進度很難掌控。因此在這類零件加工中還是建立傳統(tǒng)的平面數(shù)模。這種帶有曲面零件的外形樣板的設(shè)計不同于以往的外形樣板的設(shè)計，是在展開數(shù)字模型的基礎(chǔ)上進行外形樣板的設(shè)計。科研技術(shù)人員根據(jù)工程數(shù)據(jù)將數(shù)字模型展開，得到準確的數(shù)據(jù)，再進行重新建模的工作，外形樣板的模型可以提高曲面零件的精確度。外形樣板是加工全面零件的重要依據(jù)，各項數(shù)據(jù)的建立和表達都需要十分的準確和清晰，最大程度的節(jié)省飛機制造的周期，提高飛機產(chǎn)品出廠時的質(zhì)量。

2.4、MBD的數(shù)字化測量裝配技術(shù)

MBD技術(shù)的應(yīng)用使得數(shù)字化測量裝配檢測技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，就是運用先進的檢測設(shè)備（如激光跟蹤儀、電子經(jīng)緯儀、數(shù)字照相測量設(shè)備以及室內(nèi) GPS等數(shù)字測量系統(tǒng)）對工裝或裝配件的形狀和尺寸進行實時監(jiān)測，并采取相應(yīng)措施把工裝形狀與尺寸控制在設(shè)計要求范圍內(nèi)或?qū)ρb配件進行直接裝配的一種先進裝配技術(shù)。在進行數(shù)字化測量裝配過程中，激光跟蹤儀等數(shù)字測量系統(tǒng)采集工裝或者產(chǎn)品的形狀與尺寸信息，并通過測量數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對測量數(shù)據(jù)與MBD數(shù)模中的理論數(shù)據(jù)進行分析比對。如果測量數(shù)據(jù)不符合理論數(shù)據(jù)的尺寸公差要求，則通過手動或自動方式調(diào)整裝配對象空間位置，直到測量數(shù)據(jù)在理論數(shù)據(jù)的尺寸公差范圍內(nèi)。

2.5、應(yīng)用制孔提取方式

據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對機裝配的實際運行過程，大型飛機構(gòu)造中約有150～200萬個連接件，機械鏈接為主要施行方式。目前，部分飛機產(chǎn)品模型設(shè)計采用CATIA模型文件，通過零件對象、模型文件等形式呈現(xiàn)，提升裝配制孔孔位信息提取方式的實際應(yīng)用效益，可完成產(chǎn)品設(shè)計過程中的元素對象整合（幾何信息、文本信息），對產(chǎn)品設(shè)計元素互聯(lián)技術(shù)也具備一定影響，可供相關(guān)產(chǎn)品編程工作重屠用。對機部件裝配技術(shù)，制孔孔位信息提取方式通過內(nèi)部深度、面積大小、孔口平滑等情況，為MBD數(shù)字化裝配技術(shù)提拱了關(guān)鍵依據(jù)，深入到裝配技術(shù)的實際應(yīng)用中。

3、結(jié)語

總之，我國飛機裝配技術(shù)起點低，基礎(chǔ)薄弱，要最終實現(xiàn)數(shù)字化裝配技術(shù)的發(fā)展，必須深入研究計算機控制、測量、在線檢查、管理等多領(lǐng)域?qū)W科技術(shù)，經(jīng)歷從基礎(chǔ)技術(shù)研究和應(yīng)用到模塊化單元技術(shù)研究應(yīng)用，再到數(shù)字化裝配技術(shù)集成研究應(yīng)用三個階段，走自主研發(fā)之路。只有這樣，才能使我國飛機裝配技術(shù)研究重點突出、成本可控、易于試驗和實現(xiàn)，從而迅速轉(zhuǎn)化成實用的生產(chǎn)技術(shù)，支持我國數(shù)字化裝配和制造技術(shù)的發(fā)展，提高產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)競爭力。

參考文獻

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篇5

關(guān)鍵詞 數(shù)字化協(xié)同設(shè)計；PDM；應(yīng)用

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2015）09-0036-01

隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在設(shè)計領(lǐng)域，數(shù)字化協(xié)同設(shè)計將是發(fā)展趨勢，也是互聯(lián)網(wǎng)+的一種實現(xiàn)。PDM則是數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的重要實現(xiàn)方法。PDM發(fā)展較早，它與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，可以作為數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的重要實現(xiàn)手段，為數(shù)字化協(xié)同設(shè)計提供有力的技術(shù)支持，保證數(shù)字化協(xié)同設(shè)計取得積極效果?；谶@一認識，我們應(yīng)認真分析PDM與數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的概念和內(nèi)容，并深入探討PDM在數(shù)字化協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用，重點從構(gòu)建PDM數(shù)據(jù)庫和構(gòu)建新的產(chǎn)品開發(fā)平臺兩個方面入手，分析PDM在數(shù)字化協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用效果，為數(shù)字化協(xié)同設(shè)計提供有力支持。

1 數(shù)字化協(xié)同設(shè)計和PDM的主要概念和內(nèi)容

數(shù)字化協(xié)同設(shè)計DCD（Digital Cooperative Design）是由計算機圖形學、遠程會議系統(tǒng)、并行工程、多媒體技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、圖形與圖形通信和協(xié)作信息管理系統(tǒng)等多學科知識集成的系統(tǒng)技術(shù)。協(xié)同設(shè)計從根本上改變了傳統(tǒng)單機作業(yè)的設(shè)計方式，在分布式協(xié)同設(shè)計環(huán)境下，設(shè)計人員可以在產(chǎn)品開發(fā)的過程中尋找合作，借助于系統(tǒng)提供的功能共同完成設(shè)計。

PDM（Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）技術(shù)出現(xiàn)于八十年代初期，大多是由各CAD供應(yīng)商推出的配合CAD產(chǎn)品的系統(tǒng)，主要局限在工程圖紙的管理，解決了大量工程圖紙、技術(shù)文檔以及CAD文件的計算機管理問題。這是第一代PDM產(chǎn)品。隨著PDM技術(shù)的發(fā)展，目前PDM產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到了第三代，無論是技術(shù)成熟度還是對數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的支持，都比第一代產(chǎn)品有明顯的優(yōu)勢。因此，正確分析PDM技術(shù)，并掌握PDM技術(shù)，對推動數(shù)字化協(xié)同設(shè)計發(fā)展和提高設(shè)計質(zhì)量具有重要作用。由此可見，正確分析數(shù)字化協(xié)同設(shè)計和PDM技術(shù)的概念和內(nèi)容，對推動PDM在數(shù)字化協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用具有重要作用。

2 PDM在數(shù)字化協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用，應(yīng)構(gòu)建PDM數(shù)據(jù)庫

PDM作為所有產(chǎn)品知識的唯一數(shù)據(jù)源，提供了豐富的知識查詢手段，特別是對部件和文檔的分類管理，使PDM 真正成為了一個能夠讀解數(shù)據(jù)含義的業(yè)務(wù)知識系統(tǒng)，使得PDM遠遠超出了普通的文檔服務(wù)器（File Server or FTP）以及VSS這樣的協(xié)同控制領(lǐng)域，成為最接近知識管理的應(yīng)用系統(tǒng)。具體應(yīng)從以下幾個方面

入手。

1）將PDM作為搭建數(shù)據(jù)庫的主要技術(shù)?？紤]到PDM技術(shù)的優(yōu)越性，以及PDM技術(shù)對數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的作用，在數(shù)字化協(xié)同設(shè)計過程中，積極構(gòu)建PDM數(shù)據(jù)庫是十分重要的。結(jié)合當前數(shù)字化協(xié)同設(shè)計實際，將PDM作為搭建數(shù)據(jù)庫的主要技術(shù)，對提高數(shù)據(jù)庫構(gòu)建質(zhì)量和滿足數(shù)字化協(xié)同設(shè)計需要，具有重要作用。因此，應(yīng)掌握PDM技術(shù)特點，并根據(jù)數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的實際需要，利用PDM技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字化協(xié)同設(shè)計所需的數(shù)據(jù)庫。

2）根據(jù)數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的現(xiàn)實需要，構(gòu)建PDM數(shù)據(jù)庫。在了解了PDM技術(shù)之后，我們應(yīng)認真分析數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的需求，并根據(jù)數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的現(xiàn)實特點，利用PDM技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，將該數(shù)據(jù)庫作為數(shù)字化協(xié)同設(shè)計過程中的重要數(shù)據(jù)支撐手段，提高PDM的應(yīng)用性，為數(shù)字化協(xié)同設(shè)計提供更加完善的數(shù)據(jù)支撐，最大程度的滿足數(shù)字化協(xié)同設(shè)計需要，為數(shù)字化協(xié)同設(shè)計提供有力的支持。

3）把握正確的構(gòu)建原則，提高數(shù)據(jù)庫的實用性。鑒于PDM技術(shù)的優(yōu)點，以及PDM技術(shù)在構(gòu)建數(shù)據(jù)庫中的作用，在構(gòu)建數(shù)據(jù)庫過程中，我們應(yīng)把握正確的構(gòu)建原則，即把握準確性原則，做好技術(shù)選擇，把握全面性原則，保證數(shù)據(jù)庫能夠起到積極作用，把握有效性原則，保證數(shù)據(jù)庫在實際使用中能夠達到預(yù)期目的，提高數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的整體質(zhì)量。因此，把握正確的構(gòu)建原則，并提高數(shù)據(jù)庫的實用性，對PDM技術(shù)應(yīng)用具有重要作用。

3 PDM在數(shù)字化協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用，應(yīng)構(gòu)建新的產(chǎn)品開發(fā)平臺

PDM建立了一個產(chǎn)品開發(fā)的平臺，使企業(yè)能夠運用并行工程（Concurrent Engineering）的原理，使產(chǎn)品在設(shè)計階段就包含產(chǎn)品相關(guān)的各個部門，如設(shè)計、工藝、制造、采購等，能夠讓各個部門協(xié)同工作。設(shè)計人員在初期就可以選用滿足要求并且成本低的零部件，產(chǎn)品設(shè)計的缺陷（無論是影響產(chǎn)品性能，還是影響產(chǎn)品的可制造性）也可以被及早發(fā)現(xiàn)，從而減少了工程變更的次數(shù)，縮短廠產(chǎn)品的研發(fā)時間。基于PDM的這一優(yōu)勢，PDM在數(shù)字化協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用，應(yīng)構(gòu)建新的產(chǎn)品開發(fā)平臺。具體應(yīng)從以下幾個方面入手。

1）根據(jù)實際需要，構(gòu)建新的產(chǎn)品開發(fā)平臺。在PDM技術(shù)應(yīng)用過程中，考慮到PDM對數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的促進，構(gòu)建新的產(chǎn)品開發(fā)平臺，是解決數(shù)字化協(xié)同設(shè)計現(xiàn)存問題的重要手段。因此，PDM技術(shù)在具體應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)實際需要，構(gòu)建全面新穎的產(chǎn)品開發(fā)平臺，提高其針對性。

2）在產(chǎn)品開發(fā)平臺的構(gòu)建中，以滿足數(shù)字化協(xié)同設(shè)計需求為準。為了保證產(chǎn)品開發(fā)平臺的構(gòu)建取得實效，在利用PDM技術(shù)構(gòu)建產(chǎn)品開發(fā)平臺過程中，應(yīng)正確分析數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的需求，并以滿足實際需求為準，做好產(chǎn)品開發(fā)平臺的構(gòu)建，提供數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的整體質(zhì)量，提高PDM的應(yīng)用效果。

3）優(yōu)化設(shè)計流程，提高產(chǎn)品設(shè)計的合理性。構(gòu)建新的產(chǎn)品開發(fā)平臺之后，應(yīng)將主要精力放在設(shè)計流程的優(yōu)化上，通過對設(shè)計流程的優(yōu)化，使產(chǎn)品設(shè)計的合理性得到全面提高，進而滿足數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的需要，最終達到提高數(shù)字化協(xié)同設(shè)計效果的目的，為數(shù)字化協(xié)同設(shè)計提供有力支持。

4 結(jié)論

通過本文的分析可知，PDM技術(shù)可以作為數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的重要手段，為數(shù)字化協(xié)同設(shè)計提供有力的技術(shù)支持，保證數(shù)字化協(xié)同設(shè)計取得積極效果?；谶@一認識，我們應(yīng)認真分析PDM與數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的概念和內(nèi)容，并深入探討PDM在數(shù)字化協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用，重點從構(gòu)建PDM數(shù)據(jù)庫和構(gòu)建新的產(chǎn)品開發(fā)平臺兩個方面入手，分析PDM在數(shù)字化協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用效果，為數(shù)字化協(xié)同設(shè)計提供有力支持。

參考文獻

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篇6

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；制造技術(shù)；汽車；質(zhì)量管理

1數(shù)字化制造技術(shù)的內(nèi)容

通常情況下，認為數(shù)字化制造技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)是計算機的虛擬制造，利用虛擬的功能，在沒有制作樣品的情況下，對產(chǎn)品的設(shè)計、制造、安裝、質(zhì)量檢測等階段進行模擬，降低產(chǎn)品從設(shè)計到制造之間的不確定性[1]。在計算機的模擬技術(shù)中，生產(chǎn)制造的過程在數(shù)字空間壓縮和提前，并得到檢驗，能夠提前發(fā)現(xiàn)在實際的生產(chǎn)制造中可能會出現(xiàn)的問題，并及時改善，使實際的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)系統(tǒng)得到優(yōu)化，在節(jié)約研發(fā)費用和研發(fā)時間的基礎(chǔ)上提高設(shè)計的成功率。

2數(shù)字化制造技術(shù)的具體工作流程

數(shù)字化工廠系統(tǒng)是數(shù)字化制造技術(shù)在工藝領(lǐng)域的綜合運用，也為汽車的供應(yīng)商和制造商提供一個共享工藝信息的開放平臺，企業(yè)在這個平臺上能夠?qū)崿F(xiàn)制造各個流程的模擬，并且共享制造的信息，順利制造產(chǎn)品。數(shù)字化制造技術(shù)的具體流程包括：①從設(shè)計部門獲取產(chǎn)品（汽車）的數(shù)據(jù)；②從工裝工具和汽車生產(chǎn)部門獲得資源數(shù)據(jù)；③對制造工藝進行規(guī)劃；④對制造工藝進行驗證和仿真；⑤客戶化輸出。

3數(shù)字化制造技術(shù)在汽車制造中的實踐

數(shù)字化制造技術(shù)從汽車的開發(fā)到質(zhì)量檢測都能夠模擬，能夠大幅度提高汽車的開發(fā)質(zhì)量，因而得到在汽車制造中得到應(yīng)用普及。數(shù)字化制造技術(shù)在汽車制造流程中的應(yīng)用包括了質(zhì)量管理、沖壓、白車身、涂裝、總裝、動力總成。1）在沖壓中的應(yīng)用。仿真沖壓生產(chǎn)線能夠分析動態(tài)力、材料流，檢查模具干涉，從而對汽車的設(shè)計加以驗證。其主要優(yōu)點是：利用3D在設(shè)計階段就能夠更好地溝通，檢查早期設(shè)計錯誤、優(yōu)化運動學、工藝設(shè)計同步進行、降低工作時間。2）在白車身中的應(yīng)用。汽車制造中白車身的制造主要是焊裝，通過自動分配焊點、自動選擇焊槍、可達性分析、離線編程等工具的使用，優(yōu)化管理白車身的工藝流程（設(shè)計、仿真、優(yōu)化、方案驗證），并將白車身制造過程中的信息及時更新、共享，加強生產(chǎn)線供應(yīng)商和主機廠的交流合作。3）在涂裝中的應(yīng)用。仿真涂裝生產(chǎn)線，利用可達性分析、離線編程、標準工序等工具動態(tài)分析涂裝流程，并對多種概率分布，比如正態(tài)、經(jīng)驗分布做統(tǒng)計分析，輸出相關(guān)的統(tǒng)計分析圖，利用這些分析圖優(yōu)化設(shè)計方案。4）在總裝中的應(yīng)用。數(shù)字制造技術(shù)在總裝生產(chǎn)線上主要是對生產(chǎn)工藝進行規(guī)劃，包括定義裝配操作和裝配次序，分配需要裝配的零部件。在總裝中可以利用的技術(shù)有三維仿真分析、靜動態(tài)干涉分析、裝配間隙分析、支持生產(chǎn)裝配分析、工具可達性分析、裝配可視性分析等等，利用仿真人工裝配操作優(yōu)化操作的場地和裝配循環(huán)的時間，并且制定方案設(shè)計和排產(chǎn)計劃[2]。5）質(zhì)量管理。利用數(shù)字制造技術(shù)對汽車制造的質(zhì)量進行管理，在設(shè)計上優(yōu)化公差和裝配方案，并以定義的質(zhì)量特征為依據(jù)；在離線的狀態(tài)下生產(chǎn)測量程序，供數(shù)控機床或者是坐標測量機使用。對比CAD模型的尺寸信息，分析和優(yōu)化汽車的質(zhì)量控制。

4數(shù)字化制造技術(shù)在汽車質(zhì)量管理中的應(yīng)用

車身的質(zhì)量是汽車質(zhì)量控制的重點內(nèi)容，其中包括了鈑金連接強度、內(nèi)外觀性能、裝配難易性等，而這些又都和制造的精度有著密切關(guān)系[3]?？刂破囍圃炀燃夹g(shù)控制汽車各種尺寸，因此需要控制和管理尺寸偏差。汽車的機構(gòu)比較復雜，一般只看車身裝配就包括了四百個左右薄板沖壓零件、一百個左右裝配站、兩百個左右夾具和四五千個焊點，還包括內(nèi)外飾件，過多的零件會積累尺寸偏差，必須在汽車質(zhì)量控制的全過程對尺寸偏差實施管控。1）設(shè)計階段。在數(shù)字化制造技術(shù)中有一種叫做產(chǎn)品保質(zhì)設(shè)計的設(shè)計方法，利用仿真分析工具模擬原型，并將后續(xù)的制造問題也考慮在設(shè)計當中，優(yōu)化設(shè)計方案和設(shè)計工藝。在設(shè)計中利用的仿真分析工具是3D尺寸鏈和仿真產(chǎn)品，在其制造和裝配的過程中對產(chǎn)品的尺寸偏差進行預(yù)測，并分析導致偏差的原因，判斷設(shè)計的尺寸能不能夠達到要求，如果不能達到要求，就會給出整改方案。2）制造階段。在加工制造汽車的過程中，對質(zhì)量進行控制的是CMM和CNC，CMM是指數(shù)字化的設(shè)置、仿真與模擬三坐標測量儀，而CNC是指數(shù)控加工設(shè)備，利用這兩個設(shè)備做到制造階段的離線編程和在線監(jiān)測。3）汽車生產(chǎn)階段。跟蹤、分析和從工廠各類測量設(shè)備中獲取的生產(chǎn)質(zhì)量信息，利用對數(shù)據(jù)的深度關(guān)聯(lián)分析找出能夠解決問題的方案，在降低成本的同時提高汽車的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

5結(jié)束語

在汽車質(zhì)量管理中，數(shù)字化制造技術(shù)是未來汽車行業(yè)會普遍應(yīng)用的技術(shù)，也是汽車行業(yè)在市場競爭和科技發(fā)展下的必然選擇。只有融合了高科技技術(shù)的汽車制造，才能夠滿足人們對汽車質(zhì)量的要求，保持汽車行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

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[關(guān)鍵詞]汽車質(zhì)量管理；數(shù)字化；制造技術(shù)

中圖分類號：TV388 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）06-0148-01

數(shù)字化制造技術(shù)可以實現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)和管理等一系列的模擬，對產(chǎn)品生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行數(shù)字化的監(jiān)督和控制，并對其中出現(xiàn)的問題進行反饋，這樣可以全面的對產(chǎn)品進行控制，保證產(chǎn)品按照科學的管理流程進行生產(chǎn)，從而提升產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量。汽車作為機械化水平要求較高的行業(yè)，通過數(shù)字化的管理流程，可以將各個環(huán)節(jié)進行更加規(guī)范化的處理，提升汽車的整體生產(chǎn)質(zhì)量。

一、數(shù)字化制造技術(shù)在汽車質(zhì)量控制中的流程

在進行汽車質(zhì)量控制和管理的過程中，采用數(shù)字化技術(shù)首先從設(shè)計部門取得產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)的各種資料，包括汽車各個結(jié)構(gòu)之間的連接、尺寸和進行組裝的過程等，然后自動化系統(tǒng)會對生產(chǎn)的環(huán)境進行考察，模擬實際生產(chǎn)環(huán)境，做出適當?shù)姆从?，一旦出現(xiàn)問題及時的進行反饋，防止出現(xiàn)較多的問題。在基本的審核結(jié)束之后，數(shù)字化系統(tǒng)通過生產(chǎn)車間活動各種組裝設(shè)備的數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的工作流程，并通^計算機模擬建立相應(yīng)的流水線，對實際的生產(chǎn)過程進行模擬，制造出樣品報表，得出制造結(jié)果。在這項工作結(jié)束之后，自動化系統(tǒng)會對產(chǎn)品的質(zhì)量進行檢測，在虛擬的環(huán)境下對產(chǎn)品的實際使用情況以及后續(xù)的維修保養(yǎng)情況進行分析，形成模擬環(huán)境，這樣可以更好的對產(chǎn)品的質(zhì)量進行控制。最后，在這些步驟結(jié)束之后，數(shù)字化系統(tǒng)還可以對產(chǎn)品的實際使用方式進行培訓，并將整體的數(shù)據(jù)信息輸入到分析系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)進行更加詳細的分析，從而制定更加精細化數(shù)據(jù)分析報告，提升汽車生產(chǎn)制造的質(zhì)量。

二、汽車質(zhì)量管理中數(shù)字化制造技術(shù)的運用

數(shù)字化制造技術(shù)的出現(xiàn)，使得汽車各個部件的質(zhì)量得到有效的保障，質(zhì)量也得到了更好的控制，并且降低了設(shè)計和生產(chǎn)的成本，提升了汽車研發(fā)的效率，因此數(shù)字化制造技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用是非常廣泛的，具體包括：

（一）在汽車設(shè)計中的應(yīng)用汽車產(chǎn)品進行設(shè)計的過程中各個零件之間需要進行匹配，如果采用傳統(tǒng)的管理方式，耗費了大量的時間，而采用數(shù)字化技術(shù)可以對模具進行仿真處理，這樣就可以對沖床進行各種動態(tài)分析，并對運動矢量進行控制，將設(shè)計的科學性進行驗證。工藝部門根據(jù)BOM建立各零件的制造工藝和裝配件的裝配工藝，以及加工制造過程中應(yīng)使用的工裝、模具，然后通過說數(shù)字化的制造技術(shù)，對據(jù)BOM建立各零件的制造工藝和裝配件的裝配工藝進行檢驗，發(fā)現(xiàn)其中的問題及時進行改進，從而提升汽車在設(shè)計中整體質(zhì)量，將現(xiàn)代化的管理和汽車設(shè)計結(jié)合起來，促進汽車制造業(yè)的進步。

（二）在汽車焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用

汽車生產(chǎn)過程中，焊接車身的工藝是整個汽車生產(chǎn)的關(guān)鍵部分，需要工藝準確，通過數(shù)字化技術(shù)也可以將這方面的生產(chǎn)過程進行模擬，對整個生產(chǎn)線進行仿真，將所有的焊點、焊槍、機械手進行編號，并輸入到系統(tǒng)中，這樣就可以在計算機技術(shù)下對整體的流水線進行模擬，在計算機環(huán)境下對數(shù)據(jù)進行觀察，發(fā)現(xiàn)問題及時進行優(yōu)化，不斷的解決流水線中可能出現(xiàn)的問題，從而將整個生產(chǎn)線進行科學的管理，保證生產(chǎn)質(zhì)量，不會在焊接中出現(xiàn)突發(fā)的情況，保證整體的工藝質(zhì)量水平。

（三）在汽車涂裝中的應(yīng)用

涂裝是工藝是汽車加工過程中重要的環(huán)節(jié)，涂裝對前處理、電泳、噴涂、面漆等工序的參數(shù)控制要求非常高。在進行涂裝的過程中借助數(shù)字化技術(shù)可以將涂裝的整體生產(chǎn)速度進行提升及過程工藝參數(shù)有效控制。傳統(tǒng)的涂裝工藝容易出現(xiàn)在因溫度、時間等不足導致油漆質(zhì)量問題以及油漆噴涂不均等問題發(fā)生。因此采用數(shù)字化的手段進行模擬可以對噴涂進行更加科學化的處理，提升涂裝過程的工藝質(zhì)量，并且在進行噴涂過程中可以針對不同的車型采用多種噴涂技術(shù)進行模擬，提升噴涂技術(shù)的科學質(zhì)量，增加實際的使用效果。

（四）在汽車總裝中的應(yīng)用

汽車總裝在編排過程中按照先后順序，由內(nèi)到外，進行逐層覆蓋性裝配。在過程中，對于每個工段裝配覆蓋件，必須要考慮過程裝配質(zhì)量，如同系統(tǒng)的零部件在同一組裝配，對于整車物料傳統(tǒng)上會歸類為內(nèi)飾件等，通過數(shù)字化技術(shù)進行零部件系統(tǒng)細化分組與ERP、MES系統(tǒng)結(jié)合。在下單生產(chǎn)任務(wù)單后，系統(tǒng)自動根據(jù)BOM配備物料清單，將系統(tǒng)零部件安排在同一地點裝配，在裝配過程中避免錯漏裝發(fā)生，同時對每個零部件進行編號管理，確保整車與零部件追溯性。通過數(shù)字化技術(shù)的運營可以實現(xiàn)對總裝過程質(zhì)量問題實時監(jiān)控，對每個工序質(zhì)量問題實現(xiàn)分類統(tǒng)計及自動形成質(zhì)量報表，為現(xiàn)場質(zhì)量改進提供第一手數(shù)據(jù)。從而全面的將汽車總裝的質(zhì)量進行提升，使得整體的管理更加的優(yōu)化，保證整車出廠質(zhì)量。

三、汽車質(zhì)量管理中數(shù)字化制造技術(shù)發(fā)展前景

目前數(shù)字化技術(shù)在汽車質(zhì)量控制中使用逐漸得到普及，并且貫穿到從生產(chǎn)、制造到銷售的各個方面，但是具體的使用中還是存在一些技術(shù)不成熟的情況，例如雖然在生產(chǎn)過程中僅僅是對零件組成配比進行分析，但是元件組合之后的一些數(shù)據(jù)對比不清晰。在進行汽車裝配的過程中雖然模擬了車門，但是對于前車燈以及擋風板沒有進行模擬。因此今后的發(fā)展中應(yīng)該對這方面的問題進行改進，采用數(shù)據(jù)化技術(shù)對汽車生產(chǎn)的各個步驟進行全面的分析。企業(yè)在進行數(shù)字化發(fā)展的過程中也應(yīng)該充分的重視技術(shù)革新的重要性，積極的引進新的技術(shù)設(shè)備，將其作為企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，制定適宜的中長期計劃和短期計劃，將理論和實踐緊密的結(jié)合起來，由點到面的對技術(shù)進行提升，并積極的進行技術(shù)創(chuàng)新，從投入人力最多工序最復雜的區(qū)域發(fā)展，讓節(jié)省成本起到立竿見影效果，為企業(yè)發(fā)展數(shù)字化樹立強心劑。

結(jié)束語

汽車質(zhì)量控制中的數(shù)字化制造技術(shù)在實際使用中取得較好的成果，提升了汽車各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量，由此可見數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到汽車質(zhì)量管理中是必然趨勢，也是目前應(yīng)對汽車市場激烈競爭的必然選擇。因此企業(yè)加快數(shù)字化工廠建設(shè)，不斷的提升自身的科技能力，這樣才能在激烈的環(huán)境下更好的生存。

參考文獻

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國內(nèi)的飛機數(shù)字化裝配技術(shù)研究和應(yīng)用目前尚處于探索和預(yù)研階段，以陜西飛機制造公司為代表的飛機制造業(yè)仍然沿用傳統(tǒng)的裝配方法和手段，傳統(tǒng)裝配設(shè)計方法存在如下問題：

(1)飛機裝配工藝設(shè)計仍然使用傳統(tǒng)的二維方式表達

傳統(tǒng)的工藝設(shè)計是由工藝設(shè)計人員在頭腦中首先想象出三維裝配空間、設(shè)計裝配順序，并用平面(二維)方式表述。其設(shè)計質(zhì)量完全取決于工藝設(shè)計人員的技術(shù)水平和工作經(jīng)驗，其次是裝配工人需要根據(jù)工藝設(shè)計人員編發(fā)的文件及二維工程圖紙理解裝配順序、裝配要求，并在大腦中再次構(gòu)建三維裝配過程，這樣易產(chǎn)生理解的二異性，造成裝配錯誤。

(2)無法滿足三維數(shù)字化條件下裝配工藝設(shè)計要求

目前存在的工藝設(shè)計系統(tǒng)中制造資源采取的傳統(tǒng)二維描述，這導致其工藝設(shè)計過程對細節(jié)設(shè)計淡化，對制造資源及裝配工藝知識描述比較弱，同時不能充分利用上游三維CAD數(shù)據(jù)，難以實現(xiàn)工藝設(shè)計的繼承性、規(guī)范性，標準化和最優(yōu)化。

(3)飛機的裝配周期不易保證

工藝設(shè)計環(huán)境不具備三維工藝驗證能力，致使裝配中是否干涉，裝配順序是否合理，工藝裝備是否滿足需要、操作空間是否開敞等一系列問題在生產(chǎn)試制階段才能暴露出來。任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響飛機研制的進度和質(zhì)量。

(4)缺少典型示教的三維動態(tài)裝配過程，不便于裝配工人使用及理解。

為了解決上述工藝設(shè)計問題，我們選用某型機部件進行三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計與裝配仿真、優(yōu)化分析技術(shù)應(yīng)用研究，為建立飛機數(shù)字化制造體系積累技術(shù)經(jīng)驗?；谀Ｐ偷臄?shù)字產(chǎn)品定義的數(shù)字化制造流程

國內(nèi)飛機設(shè)計將采用基于模型的產(chǎn)品數(shù)字化定義(griD，ModelBasedDefinition)技術(shù)，其特點是：產(chǎn)品設(shè)計不再發(fā)放傳統(tǒng)的二維圖紙，而是采用三維數(shù)字化模型作為飛機零件制造、部件裝配的依據(jù)。傳統(tǒng)的二維工藝設(shè)計模式已經(jīng)不能適應(yīng)全三維設(shè)計要求。隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工藝設(shè)計與數(shù)字化仿真軟件技術(shù)的發(fā)展以及協(xié)同平臺的建立。為三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計和并行工程奠定了基礎(chǔ)。

圖1具體描述了飛機研制過程中基于模型的數(shù)字產(chǎn)品定義的數(shù)字化制造流程：

飛機的研制必須經(jīng)歷產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計。工裝設(shè)計、產(chǎn)品制造和檢驗檢測等5個主要環(huán)節(jié)，并在產(chǎn)品制造和檢驗檢測環(huán)節(jié)中，由三維設(shè)計數(shù)模分別派生出三維工藝數(shù)模和檢驗數(shù)模。

1)在工藝設(shè)計過程中，工藝部門依據(jù)設(shè)計部門按基線預(yù)發(fā)放的三維設(shè)計數(shù)模進行工藝分析，并向設(shè)計部門反饋工藝審查意見依據(jù)設(shè)計部門正式發(fā)放的EBOM(產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu))和三維設(shè)計數(shù)模，建立PBOM(產(chǎn)品工藝結(jié)構(gòu))，制定裝配工藝協(xié)調(diào)方案，劃分工藝分離面，進行全機裝配工藝仿真，最終形成經(jīng)過裝配仿真驗證的MBOM(產(chǎn)品制造結(jié)構(gòu))頂層結(jié)構(gòu)，將此MBOM發(fā)放到下游的工裝設(shè)計、專業(yè)制造和檢驗檢測等部門。

2)在工裝設(shè)計過程中，工裝設(shè)計制造部門依據(jù)產(chǎn)品制造部門提出的工裝訂貨單，三維工藝數(shù)模、產(chǎn)品制造工藝方案和設(shè)計部門的三維產(chǎn)品設(shè)計數(shù)模進行工裝設(shè)計；依據(jù)三維工裝設(shè)計數(shù)模進行AO(Assembly Order)的編制，并進行裝配工裝的裝配仿真和工裝數(shù)控程序的編制，最終完成工裝的制造和自檢。

3)在產(chǎn)品制造過程中，產(chǎn)品制造部門依據(jù)設(shè)計部門正式發(fā)放的EBOM和三維設(shè)計數(shù)模，工藝部門的PBOM建立三維工藝數(shù)模，進行零件的材料屬性仿真和部件幾何仿真，編制AO(裝配大綱)和FO(制造大綱)，編制數(shù)控程序，最終完成零件的加工，部件的裝配以及自檢。

4)在產(chǎn)品檢驗檢測過程中，檢驗檢測部門依據(jù)設(shè)計部門正式發(fā)放的EBOM，三維設(shè)計數(shù)模，三維工裝設(shè)計數(shù)模編制檢測計劃，計算測量數(shù)據(jù)，完成零部件和工裝的檢測。

5)工裝模型、檢驗?zāi)Ｐ鸵约霸跀?shù)字化裝配工藝模擬仿真過程中生成的三維工藝圖解和仿真視頻數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴a(chǎn)現(xiàn)場，為現(xiàn)場工人施工和檢驗提供三維數(shù)字依據(jù)。陜飛公司基于DELMIA的某飛機三維數(shù)字

化裝配工藝流程

DELMIA軟件是達索公司的一款可針對飛機裝配中的工藝設(shè)計及按其設(shè)計要求進行裝配仿真驗證的軟件，它給工藝工程師、工裝設(shè)計師提供了與產(chǎn)品設(shè)計師共同的可視化交流和怫同工作平臺，使制造部門的工作人員可以及早的參與到產(chǎn)品的研發(fā)中去，與設(shè)計人員并行的開展工作，從而使得在設(shè)計過程中能夠充分的考慮零件的工藝特性，部件的可裝配性和產(chǎn)品的可維護性等因素，幫助企業(yè)實現(xiàn)“面向制造的設(shè)計”和“面向維護的設(shè)計”。

陜西飛機制造公司自2010年開始在某型飛機上全面使用DELMIA軟件進行了的產(chǎn)品定義、組件的劃分、全三維工藝規(guī)劃，裝配仿真與優(yōu)化、人機工程仿真與分析、三維工作指令的發(fā)放以及各種報表的輸出等功能模塊。本文主要就DELMIA技術(shù)在陜飛某飛機中具體應(yīng)用的工作流程進行闡釋。

第一步：PBOM的編制及各種數(shù)據(jù)的準備

(1)在協(xié)同平臺上根據(jù)EBOM進行PBOM的編制；

(2)利用產(chǎn)品及資源的CATLAV5模型生成三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計DELMIA軟件所需用到的CGR模型及smgxml模型，并將這些格式的模型存放在指定位置，以備導入數(shù)據(jù)時讀取。

第二步：PBOM數(shù)據(jù)的導入

將來自數(shù)字化協(xié)同平臺的XML格式的PBOM通過二次開發(fā)的接口程序?qū)氲紻ELMM的DPE軟件模塊中，構(gòu)建產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)樹，同時使得三維數(shù)模數(shù)據(jù)(屬性)導入到產(chǎn)品節(jié)點下。

第三步：組件、工藝分離面的劃分

完成數(shù)據(jù)導入工作后，在DELMIA軟件的DPE模塊中，根據(jù)生產(chǎn)批量、裝配能力進行工藝分離劃面，并結(jié)合EBOM確定各工藝裝配部件、段件需要裝配的零、組件項目，構(gòu)建工藝大部件模型。在工藝分離面劃分的基礎(chǔ)上，對每個工藝大部件進行初步裝配流程設(shè)計，劃分裝配工位，確定在每個工位上裝配的零組件項目，在三維數(shù)字化設(shè)計環(huán)境下構(gòu)建各裝配的工藝模型。確定裝配工藝基準和裝配定位方法，制定整個裝配體各工位之間的裝配流程圖。

第四步：MBOM的編制

根據(jù)組件和工藝分離面的劃分，完成MBOM的建立，并

將每個零件的三維數(shù)模(立體圖)與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)樹相關(guān)聯(lián)，在工位劃分的基礎(chǔ)上，依據(jù)段件裝配工藝模型在三維數(shù)字化環(huán)境下進一步進行各工位內(nèi)的裝配過程設(shè)計，確定每個工位內(nèi)的段件裝配工藝模型零組件的裝配順序，并定義裝配過程對應(yīng)的AO號。并將AO需要裝配的零組件項目及工作的內(nèi)容制定反映工位內(nèi)各AO關(guān)系的裝配流程上。

第五步：詳細的裝配工藝規(guī)劃

在AO劃分基礎(chǔ)上，依據(jù)段件裝配工藝模型進行詳細的裝配工藝過程設(shè)計，定義該過程所需要的標準件，確定該裝配工藝過程零組件，標準件、輔助材料等裝配順序，明確裝配工藝方法、裝配步驟并選定該裝配過程所需要的工裝、夾具，工具、輔助材料等一系列的制造資源，形成用于指導生產(chǎn)的AO。在這里將零件和工步關(guān)聯(lián)，將工裝與工位關(guān)聯(lián)。

第六步：裝配仿真驗證與優(yōu)化

在三維數(shù)字化虛擬裝配環(huán)境下，建立廠房、地面、起吊設(shè)備等三維制造資源模型，將已經(jīng)建立的各裝配工藝模型和裝配型架、工作平臺、夾具等制造資源三維模型放入廠房中，按照確定的裝配流程進行全面的工藝布局設(shè)計，并仿真生產(chǎn)中的物流《如圖2)。在DELMIA的DPM軟件模塊中，依據(jù)設(shè)計好的裝配工藝流程對每個零件、成品和組件進行移動、定位、夾緊和裝配操作，在裝配的過程中進行零件與零件、零件與工裝的干涉檢查，當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存在干涉情況時報警，并會顯示干涉區(qū)域和干涉量，以幫助工藝設(shè)計人員查找和分析。

第七步：WKC可視化文件編制

按照優(yōu)化后的工藝規(guī)劃設(shè)計結(jié)果進入DELMM系統(tǒng)的WKC模塊中應(yīng)用Composer軟件中進行工步的視圖設(shè)計，包括裝配尺寸標注、制孔信息、定位信息和工裝使用信息等裝配信息備注，完成工步級裝配可視化文檔編制(見圖3)。

第八步：AO內(nèi)容及可視化文件輸出與管理

通過二次開發(fā)的程序?qū)ELMIA中設(shè)計完成的AO內(nèi)容提取到CAPP中的相應(yīng)模板中，包括AO內(nèi)容頁，輔材配套表、標準件配套表，零件配套表等文檔信息，同時輸出仿真視頻和工步視圖，將上述各種配套表和內(nèi)容頁通過協(xié)同平臺進行審簽發(fā)放，并通過MES系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場可視化裝配(見圖4)。

三維數(shù)字化裝配設(shè)計與仿真優(yōu)勢

通過三維數(shù)字化虛擬裝配工藝設(shè)計和裝配過程仿真，發(fā)現(xiàn)三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計和裝配過程仿真系統(tǒng)在數(shù)字化制造中有以下優(yōu)勢：

(1)在產(chǎn)品實際(實物)裝配之前，通過裝配過程仿真，可及時地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計，工裝設(shè)計存在的問題，有效地減少裝配缺陷和產(chǎn)品的故障率，減少因裝配干涉等問題而進行的重新設(shè)計和工程更改。因此，保證了產(chǎn)品裝配的質(zhì)量。

(2)裝配仿真過程產(chǎn)生的圖片，視頻錄像直觀地演示裝配仿真，使裝配工人更容易理解裝配工藝，減少了裝配過程反復，減少了人為差錯。

(3)裝配仿真過程產(chǎn)生的圖片、視頻錄像可用于對維修人員的培訓。

(4)對新產(chǎn)品的開發(fā)，通過三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計與仿真，減少了技術(shù)決策風險，降低了技術(shù)協(xié)調(diào)成本。

(5)通過三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計與仿真，進行工時分析、車間三維工藝布局、資源規(guī)劃和評估，有利于提高生產(chǎn)計劃的準確度。

(6)可提高企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)研制方面的快速應(yīng)變能力，以適應(yīng)激烈的市場競爭和不同的用戶需求。

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(一)操作中的“數(shù)字化”

Pro/E在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時主要通過參數(shù)化來實現(xiàn)。通過幾何約束和尺寸約束，把握設(shè)計對象造型模塊的特征與關(guān)聯(lián)，有效地控制了模型修改的一致性和造型風格的統(tǒng)一性。主要有兩種操作類型:一是尺寸約束參數(shù)化，對形狀特征進行尺寸約束;二是定位約束參數(shù)化，即對特征進行定位約束。

(二)數(shù)字化設(shè)計制造

自從數(shù)字計算機在20世紀40年代誕生以來，就改變了過去圖紙、模型式的制造方式，利用CAD、CAM等技術(shù)，實現(xiàn)了無圖紙的計算機輔助設(shè)計，被稱之為數(shù)字化設(shè)計。隨之，信息集成的數(shù)字化設(shè)計產(chǎn)品與多功能數(shù)控機床、機器人化的生產(chǎn)制造設(shè)備等信息并聯(lián)，使設(shè)計的產(chǎn)品能被快速加工成型，這個過程被稱為數(shù)字化制造。數(shù)字化制造實際上就是在對制造過程進行數(shù)字化的描述中建立數(shù)字空間，并在其中完成產(chǎn)品制造的過程。2014年10月8日中國新聞網(wǎng)刊載了一條新聞:據(jù)《紐約每日新聞》報道，世界首款3D打印汽車終成現(xiàn)實……它的制作周期為44個小時，并且最高時速可以達到80公里每小時。中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長羅軍在青島第二屆世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會會上表示:“近期，教育部正在制訂方案，讓3D打印機走進學校，促進3D打印教育普及。同時，科技部、工信部也正在探討3D打印產(chǎn)業(yè)化問題。”諸多實例表明，3D打印技術(shù)已然進入并應(yīng)用到了生產(chǎn)制造領(lǐng)域。國務(wù)院參事、科技部原副部長劉燕華對相關(guān)媒體也表示，3D打印代表了制造業(yè)的數(shù)字化。綜上所述，數(shù)字化設(shè)計已經(jīng)是數(shù)字化制造中的一個設(shè)計環(huán)節(jié)，在工業(yè)制造業(yè)的大系統(tǒng)中被稱為數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)。Pro/E操作中的“數(shù)字化”主導設(shè)計經(jīng)過機床系統(tǒng)的處理后生成程序段，進入機床成型或3D打印快速成型，即完成了數(shù)字化設(shè)計制造。

二、Pro/E建模與輔助設(shè)計

Pro/E作為美國PTC公司推出的軟件，目前是最普及的三維CAD/CAM/CAE應(yīng)用軟件之一，經(jīng)歷幾十年的發(fā)展，現(xiàn)已成為一個全方位的產(chǎn)品開發(fā)軟件，集合了眾多強大的功能，如草繪設(shè)計、產(chǎn)品組件設(shè)計、產(chǎn)品造型設(shè)計等。它將設(shè)計造型的特征以全參數(shù)化的方式在其三維建模系統(tǒng)之中運算，形成了其特有的全參數(shù)化三維建模功能。利用Pro/E進行設(shè)計實踐時，常見模型利用軟件自帶的功能即可組合形成，不規(guī)則的或造型較復雜的造型則需要用二維草繪的方式來完成，具體是建曲線輪廓，再由曲線輪廓創(chuàng)建曲面，再根據(jù)造型旋轉(zhuǎn)曲面，或切割曲面等方式來完成;結(jié)構(gòu)更復雜的造型，則需要進行建模前的結(jié)構(gòu)分析、特征分解等工作，將這些復雜造型解構(gòu)成為單一的造型，按“零件”來進行造型建模，再分析這些零件間的位置關(guān)聯(lián)關(guān)系，進行組裝裝配完成建模工作，最后轉(zhuǎn)化為實體模型。利用曲線輪廓特征、拉伸、拉伸加厚、實體切除等方式的油壺模型。現(xiàn)代制造企業(yè)的競爭，是產(chǎn)品和設(shè)計的競爭。企業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)越來越依靠現(xiàn)代化的產(chǎn)品設(shè)計方法和技術(shù)手段?，F(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計方法是以電子計算機為手段，運用工程設(shè)計的新理論和新方法，使計算結(jié)果達到最優(yōu)化，使設(shè)計過程實現(xiàn)高效化和自動化。以此來看，行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀使產(chǎn)品設(shè)計師必須熟練掌握Pro/E等計算機輔助設(shè)計的能力，便于提高產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的周期、節(jié)約設(shè)計成本等。

三、Pro/E設(shè)計創(chuàng)作與案例展示

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關(guān)鍵詞：數(shù)字化；設(shè)計技術(shù)；機械設(shè)計；應(yīng)用分析

在這個經(jīng)濟迅速發(fā)展的時代，經(jīng)濟效益和社會效益是企業(yè)發(fā)展的根本目標，企業(yè)發(fā)展尤為重視效益問題。為創(chuàng)造企業(yè)經(jīng)濟利益，機械設(shè)計技術(shù)是企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高現(xiàn)代機械設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性方面不可忽視的重要措施。在進行機械設(shè)計工作時，適當?shù)牟扇?shù)字化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計技術(shù)的突破性進展，使得機械設(shè)備運行的安全性與可靠性得到大大的加強，另一方面也可以提高機械的工作效率，使得企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益的雙收。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)是信息科技時代重要的科學技術(shù)之一，它目前在機械設(shè)計方面的應(yīng)用受到人們廣泛的關(guān)注，雖然暫時在于機械設(shè)計工作的融合也出現(xiàn)了一些亟待解決的問題，但是隨著科技人員工作經(jīng)驗的增加以及研究的深入，相信在未來數(shù)字化技術(shù)在機械設(shè)計方面的應(yīng)用會達到爐火純青的地步。

1簡要介紹數(shù)字化設(shè)計技術(shù)

在黨和政府的政策指導下，我國的科技創(chuàng)新力度不斷加大幅度，機械設(shè)備在科學技術(shù)的支持下發(fā)生了翻天覆地的變化，大型化、自動化、高精度化的機械設(shè)備不斷涌現(xiàn)。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的出現(xiàn)，使得機械設(shè)備更加如虎添翼，設(shè)備結(jié)構(gòu)復雜化，但是機械的生產(chǎn)規(guī)模和運行效率也更加的高效。

1.1數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的內(nèi)涵分析

數(shù)字化設(shè)計技術(shù)是指將計算機技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，屬于計算機設(shè)計技術(shù)的一種輔助。它最開始是以計算機輔助設(shè)計，即CAD的形式顯現(xiàn)出來的，在科技水平不斷提升的帶動下，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)越來越成熟，它在越來越多的行業(yè)受到人們的歡迎，在機械設(shè)計方面的優(yōu)勢更為明顯。以前設(shè)計師在進行機械相關(guān)的設(shè)計工作時都離不開實物模型的幫助，但是在數(shù)字化設(shè)計技術(shù)出現(xiàn)之后，它可以利用計算機技術(shù)建立數(shù)字化的模型，從而降低實物模型的使用頻率，提高了工作效率。

1.2數(shù)字化設(shè)計技術(shù)特征分析

數(shù)字化設(shè)計技術(shù)最為重要的特征就是產(chǎn)品的定義模型較為統(tǒng)一。任何一個產(chǎn)品都有生命周期，如開發(fā)期、成長期、成熟期、衰退期等等，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)對于產(chǎn)品的每個生命周期都有相關(guān)的設(shè)計，都是統(tǒng)一運行的。這種統(tǒng)一的設(shè)計模式大大降低了產(chǎn)品設(shè)計的繁瑣程度，使得產(chǎn)品設(shè)計流程更為簡單化。因為傳統(tǒng)的設(shè)計模式會針對處于不同生命周期的產(chǎn)品采取不同的設(shè)計方法，使得產(chǎn)品設(shè)計變得復雜，而且也容易丟失數(shù)據(jù)。另外，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)可以實現(xiàn)并行設(shè)計。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計講究的是設(shè)計的切合性，產(chǎn)品的生產(chǎn)制造程序與包裝維修程序需要達到高度的一致性，因此同一產(chǎn)品的設(shè)計基本上都是由同一設(shè)計團隊完成。因此，傳統(tǒng)的設(shè)計方法對于設(shè)計師的依賴性較強，一旦設(shè)計團隊出現(xiàn)分裂問題，則產(chǎn)品的設(shè)計鏈條很容易受到影響，從而產(chǎn)品的質(zhì)量也難以保證。但是數(shù)字化的設(shè)計技術(shù)可以實現(xiàn)并行設(shè)計，簡單而言，就是多個設(shè)計團隊可以在同一時間內(nèi)，在不同的地方，共同設(shè)計某一產(chǎn)品。這樣一來，不僅僅是提高了機械的生產(chǎn)效率，另一方面也能夠大大的縮短相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，降低了運行成本。

2數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用分析

近幾年，我國機械制造引進很多的國外先進的技術(shù)、管理方式和裝備，尤其是進入21世紀以后，對數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的充分使用使得機械的裝備水平得到很大的改善。這樣才能達到提升機械設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性、降低生產(chǎn)成本的目的，間接地為企業(yè)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟利益。

2.1數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械設(shè)計中的應(yīng)用

我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史悠久，隨著經(jīng)濟水平的不斷提高，農(nóng)業(yè)種植與收割也不斷地由手工化向機械化轉(zhuǎn)變。農(nóng)機設(shè)備朝著一體化、高速化、微電子化的方向發(fā)展，設(shè)備的操作也越來越容易，同時農(nóng)業(yè)機械的設(shè)計也越來越數(shù)字化。近年來，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)常常應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械設(shè)計工作，農(nóng)業(yè)機械設(shè)計人員在進行機械設(shè)計工作時，會借助計算機，運用計算機技術(shù)來生成部分輔的設(shè)計，或者是利用計算機的預(yù)測功能來預(yù)測產(chǎn)品的性能，經(jīng)過不斷的虛擬運作，不斷地調(diào)試，從而設(shè)計出最優(yōu)的農(nóng)業(yè)機械。另外，農(nóng)業(yè)機械設(shè)計人員還可以根據(jù)不同地域的地形、地貌以及農(nóng)作物特征來模擬出農(nóng)業(yè)機械運作的效果，經(jīng)過修正與開發(fā)階段，可以設(shè)計出符合各地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特色的農(nóng)業(yè)機械，從而開發(fā)出其他的子功能，進而明確各部分子功能之間的關(guān)系。

2.2數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在汽車控制系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用

設(shè)計配電時，汽車機械的可靠性和負荷容量的需求是不可以忽視的，在利用數(shù)字化設(shè)計技術(shù)時一定要注意到這兩個方面的參數(shù)。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的節(jié)能設(shè)計在各個方面都對人們產(chǎn)生著很大的影響，在設(shè)計的過程中，我們也應(yīng)該考慮到節(jié)能減排的因素，要實現(xiàn)最有設(shè)計，使得資源的利用達到最大化，要盡可能的避免對環(huán)境的污染。因此對自動化技術(shù)在汽車機械控制系統(tǒng)中等的節(jié)能設(shè)計必須進行更加深入地研究，這樣不僅為節(jié)能環(huán)保做出了巨大貢獻，還可以為企業(yè)帶來經(jīng)濟收益，促進技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新。

3結(jié)語

科學技術(shù)的進步造就數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，而數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在發(fā)展與完善的過程當中，也帶動科學技術(shù)進一步的發(fā)展，二者相互影響，相互促進。在實際發(fā)展中，工作人員應(yīng)該不斷地提升原有的工作效率，將產(chǎn)品的質(zhì)量控制到位。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)是新發(fā)展起來的學科，它與工業(yè)方面的生產(chǎn)以及人們的生活都有密切的關(guān)系。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)無疑是現(xiàn)階段機械設(shè)計工作最得力的助手，企業(yè)因該合理的配置資源，積極的引進先進的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)。

作者:高剛毅 單位:荊楚理工學院機械工程學院

參考文獻：

[1]閻楚良,楊方飛,張書明.數(shù)字化設(shè)計技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)機械設(shè)計中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)機械學報,2004(06).