数字化设计与先进制造技术
数字化设计与先进制造技术范文第1篇
关键词 材料成型及控制工程专业；卓越工程师；数字化设计与制造技术；教学体系
中图分类号 G642.0
文献标识码 A
文章编号 1005-4634（2012）05-0073-04
随着计算机技术的飞速发展，数字化设计与制造技术开始在模具制造业中发挥着越来越重要的作用，并且已经成功应用到模具设计、分析、仿真、模拟以及制造的全过程，数字化已经成为模具制造行业发展的必然趋势。因此众多模具企业需要大量的数字化设计制造高技能人才。长江三角洲地区是我国模具行业最集中和发达的地区之一，对模具高级工程人才的需求更加旺盛，培养符合企业需求的大批具有创新精神的模具卓越高级工程师，既是学校自身发展的需要，也是高校的职责所在。
目前，国内各院校成型专业技能人才的培养与企业要求不能达到“零对接”。这主要表现在：课程体系与企业需要的数字化设计制造能力要求脱节；课程内容陈旧，实践环节薄弱。其结果导致学生工程实践能力和设计创新能力不强。
为了适应设计制造领域快速发展的形势和满足社会对数字化设计与制造技术人才的需求，按照国家“卓越工程师培养计划”的基本要求，南京工程学院材料成型及控制工程专业正在探索和研究新的培养模式，改革传统的课程设置，对现有零散、重复交叉的数字化设计与制造课程进行整合、补充和优化，改革传统的课程体系和教学方法，构建卓越计划背景下数字化设计制造技术教学体系，对培养学生的创新能力和数字化设计制造技术工程的应用能力具有重要的意义。
1 材料成型及控制工程专业卓越工程师总体培养目标
在对众多模具企业进行广泛调研的基础上，参照其他高等院校本专业的培养计划，结合南京工程学院的实际情况，制订了新的成型专业卓越工程师培养目标。新确定的培养目标是使学生掌握金属塑性成形和高分子塑料成型以及现代模具设计与制造的基础理论和工艺技术，具有应用三维数字化技术进行产品的模具设计、成型过程模拟分析、数控自动编程等基本技能，具备一定的材料性能及产品质量检测分析的能力，擅长模具设计制造与材料成型生产的技术管理，能够在模具领域从事设计制造、技术开发及生产经营管理的卓越模具工程师。
卓越计划培养目标下数字化设计制造技术教学不能只满足于学生会使用造型软件工具，还要使学生掌握必要的软件开发原理、计算机与专业结合的切入点等必要的理论基础，即在教学内容灌输上不但要做到“知其然”而且要“知其所以然”；数字化设计制造技术教学重点在于培养学生的综合应用三维数字化设计能力，完成产品的三维模具设计、成型过程CAE分析、模具型腔模拟加工等，使学生对材料成型CAD/CAPP/CAE/CAM一体化有一个系统的训练，并结合在企业的一年生产实践，进一步强化和巩固课堂理论知识。
2 卓越计划背景下数字化设计制造教学体系构建
在卓越计划总体培养目标的指导下，结合本专业现有的软硬件教学条件，建立实用性、可操作性强的数字化设计与制造能力教学培养体系（如图1）。所构建的教学体系决不是简单地增加几门软件使用操作课程，也不是在原来的课程体系中再增加一系列独立的、自成体系的数字化设计技术类课程，而是必须明确在卓越计划背景下以三维数字化设计制造能力为培养目标，以CAD/CAPP/CAE/CAM一体化为理论教学主体，并与专业课程有一定的联系，创新实践环节上以模具数字化设计实训、课外创新活动为基础，同时辅以Pro/E、UG等三维应用软件资格培训、模具卓越工程师培训等。通过改革传统的教学体系和教学手段与方法，使得学生既拥有数字化设计制造技术的应用能力，又具有较强的创新意识和创新能力。
在理论教学中注重文理渗透，拓宽基础。夯实学生计算机应用能力，注重分析研究模具专业技术的新发展，并以数字化技术为主线指导教学内容，将有关的现代科学技术融于课程教学中，改革教学内容、教学方法和手段，给予学生基本的创新理论与方法，启迪学生的创新意识与思维，发掘学生的创新潜力。
3 卓越计划背景下数字化设计与制造技术课程体系配置
数字化设计与制造技术课程涉及成型专业领域的模具CAD设计方法、成型工艺计算机辅助自动决策（CAPP）、成型过程模拟、最新成型加工方法等。随着理论与信息化技术的快速发展和社会需求的不断变化，数字化设计与制造技术课程体系应当精选和改造传统课程，充实、反映当前科技成果的最新内容（如图2所示）。
模具工程基础课程主要为后续课程打下一个基础，如《CAPP概论》、《CAD/CAM技术》课程中会涉及到实用CAPP系统、模具CAD系统的开发，就需要学生掌握VB语言等计算机语言基础。
数字化设计系列课程培养学生现代模具设计理论与方法，应用数字化技术进行产品（实物模型）的三维CAD造型、三维模具型腔的设计、工艺分析、成型过程模拟等，使数字化设计技术贯穿设计全过程。
模具设计与制造相辅相承，先进的设计必须有先进的制造技术来实现，数字化制造技术是先进制造技术的核心。为此，在课程设置中，突出数字化制造技术，设置数字化制造系列课程，培养学生应用数字化制造技术与方法解决产品的制造问题。
专业素质拓展系列课程通过模具工程师理论基础、模具设计选材与失效分析、压铸工艺与模具设计等专业素质拓展课程的学习，进一步拓宽材料成型领域模具设计专业知识。
4 数字化设计与制造创新实践教学
创新实践教学是数字化设计与制造技术培养中极为重要的组成部分，只有通过实践才能更好地培养学生创新意识以及利用数字化技术进行创新设计的能力。创新实践教学主要包括数字化设计与制造系列课程实验、模具数字化设计制造实训、基于校企联合的综合型实践教学以及课外科技活动等。
4.1数字化设计与制造系列课程实验
数字化设计与制造系列课程实验以工程为背景，密切联系工程和围绕工程进行；针对传统的实验内容都被孤立地分散在各门专业课中、互不发生联系的状况，对实验内容进行筛选和整合，实现专业课程实验课的综合化。以逆向工程课程为例，本课程实验要求选取的实验对象与后续模具数字化设计制造实训选取的实验对象一致，以便实现CAD/CAPP/CAE/CAM一体化。
4.2模具数字化设计与制造实训
模具数字化设计与制造实训是以典型模具零件为工作任务进行模块化教学，主要流程为：用三维扫描仪（RE）对零件进行扫描获取零件的三维坐标信息，在此基础上完成对零件的三维CAD造型，并由零件的三维模型得到成型模具的三维型腔；根据模具结构对成型过程进行CAE模拟，模拟结果分析无问题后在计算机上使用软件进行模具型腔的模拟加工，生成相应的加工数控代码。利用数控机床所提供的通用标准接口将现代技术制造中心的多台数控机床通过计算机网络联接起来，组建成一个局域网；将该局域网与CAD/CAE/CAM试验中心的局域网连接起来，使设计信息、工艺信息、加工信息及后置处理数据能及时地传递到制造单元，学生在CAD/CAE/CAM试验中心进行数控编程和仿真的数据也可直接传送到机床上，这样就构成了网络化制造环境，减少了中间环节，增加了可靠性，并提高了工作效率，如表1所示。
4.3基于校企联合的综合型实践教学
为了从根本上解决工程人才培养中工程教育不足和校企脱节的严重现象，“卓越计划”建立了高校与企业优势互补、联合培养人才的新模式，将学生在校期间的学习分为校内学习（三年）和企业学习（一年）两个阶段。企业学习阶段主要安排学生到企业完成的教学环节有：认识实习、生产实习、毕业实习、毕业设计等。毕业设计要求结合企业实际项目进行。企业学习阶段重点强调学生数字化设计与制造能力的培养、训练和形成，以及工程创新意识的培养。
4.4课外科技活动
在模具卓越人才的培养过程中，理论学习是基础，思维是关键，实践是根本，三者必须紧密结合。在理论教学、实践教学、课外培训等环节中，不仅要注重创新理论和方法的培养，还应注重创新思维和创新能力的培养，开展丰富多彩的创新活动。通过开展学术讲座、课外科技活动等创新活动，可以极大地调动学生学习和实践的积极性。可选择的校内科技活动项目包括：大学生科技创新、模具创新设计大赛、AutoCAD创意设计大赛、数控技能大赛等。可选择的校外竞赛项目包括：挑战杯全国大学生科技作品设计大赛、中国大学生创意创业大赛、3D数字化创新设计大赛等。
5 教学体系实施的保障
5.1校企联手打造高素质的“双师型”师资队伍
师资队伍建设是实现培养目标和提高教学质量的关键因素。积极组织“卓越工程师培养计划”的专任教师到企业参加实践或参加项目研制开发，进而提高教师的工程实践能力。企业实习指导教师以生产一线的高级工程师为主；企业授课教师必须是在模具相关的企业工作三年以上，并具有一定的模具数字化设计与制造能力；企业毕业设计指导教师必须要求是具有较深的工程实践背景的企业高级工程师或中高层领导，且能全面、系统地掌握相应的工程实践环节。
5.2建立适应卓越人才培养需要的校内外实训基地
建立稳定的、满足教学需要的校内外实践教学基地，是培养学生数字化设计与制造能力的重要保证。南京工程学院购进了数控加工中心、线切割、电火花等一批先进设备，还引进了符合专业发展方向和相应行业背景的企业，在学校营造必要的工程教学环境，将工程专业要素融入到平常理论学习和实践教学当中。
近年来南京工程学院先后与企业共建了“江苏省模具工程技术研究中心”、南汽模具装备有限公司部级“工程实践教育中心”、“江苏小节距工业链条工程技术研究中心”、“铸锻技术工程技术研究中心”等。同时，学院还与昆山模具工业城、无锡模具厂、永儒塑胶有限公司等企业建立了稳定的校外实习基地，营造了学生的实践教学环境。
数字化设计与先进制造技术范文第2篇
以飞机装配工艺为例，过去采用样板、模线、样件等模拟量传递方式，效率，准确度，产品质量都比较低。而现在基于计算机的先进装配协调方法采用了数字量传递的方式，效率，准确度都有很大提高。然而无论是哪种装配，协调工艺都决定于其设计。因此要提高装配，协调工艺必须从设计入手。数字化设计技术以CAD/CAM技术、计算机技术、网络数据库技术和信息集成技术发展等为基础，主要内容有产品数字化定义、虚拟装配和并行技术等。产品数字化定义是应用计算机来描述和定义产品的研制，它的目的是对在产品全生命周期的数字化过程中所包含的信息进行定义和描述，以及这些信息之间的相互关联。产品数字化装配是指对已进行数字化定义的产品零部件通过计算机实体进行虚拟装配，确定航空部件的配合是否符合尺寸，配合要求是否存在超差等等。使在设计过程中的可能不合理因素减到最少，从而减少在制造过程中的更改与返工。由于采用了数字化设计技术，使波音777研制周期缩短了一半，降低了25%的成本，减少了75%的出错与返工率，产品质量得到了大幅度提高。并在波音777飞机开发与制造过程中的成功应用，使数字化设计技术的重要性得到充分认识。
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。
6结束语
数字化设计与先进制造技术范文第3篇
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）。
数字化设计与先进制造技术范文第4篇
他同时认为，工业云将成为加快推进我国两化融合发展的一个突破口，极大地推动中国工业企业的信息基础设施建设，推动传统产业的改造升级、加速培育高科技新兴产业，将有利于工业企业特别是中小企业低成本、灵活实现信息化运营，节约IT资源和降低总体拥有成本。制造业创新手段的加强带来创新能力的提升，他们的健康发展对其他产业将起到明显的拉动作用。
鱼与渔的选择
目前，我国大多数中小制造企业在技术创新中仍采用较为传统的方法，而发达国家的现代化企业却早已经采用了数字化制造的先进技术。什么是数字化制造呢？就是将数字化技术融入到制造技术当中。一般包括：计算机辅助设计、计算机辅助工程分析、计算机辅助工艺规划、计算机辅助制造、产品数据库管理、逆向工程技术、快速原型技术和企业资源计划等。了解这一整体过程的行业人士应该能够看出：数字化技术已经贯穿、覆盖了制造业的产品设计、加工控制和生产管理的全过程，它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果。企业的制造、生产系统不断朝着数字化方向发展，是企业走向现代化的必经道路，也是必然趋势。
想要从根本上帮助中小制造企业实现创新方法上的转变，无论是提供成型的解决方案，还是提供包办式的服务都不是最好的选择。谢威说：
“目前，由北京市计算中心建设的工业云服务平台已经逐渐面向中小制造企业开放服务，有些企业干脆将产品的技术问题交给我们一揽子解决。虽然了解用户需求是我们希望得到的，但这并不是工业云主流的服务方式。授之鱼不若授之以渔，我们希望帮助有创新意识的中小制造企业，能够在产品设计、工程分析优化等领域有的放矢的用到我们的服务平台，帮助其逐渐向数字制造过度。我们更愿意根据用户的需求教会他们利用平台选择或订制专用软件工具，这样能使更多企业从工业云中受益。”
具体来说，云计算对两化融合的促进作用体现在三个方面：
首先，云计算实现产业链上下协同。两化深度融合要求进一步深化信息技术在研发设计、生产、流通、管理等关键环节上的应用，促进信息技术从单项应用向综合集成转变，云计算为产业链上下协同提供了优质的解决方案，融合各类资源，并通过虚拟化技术向用户提供标准化服务，支持工业在广泛的网络资源环境下，为产品提供高附加值、低成本和全球化制造的服务。
另外，云计算可加速信息技术在行业领域应用。随着能源、金融、制造、电信、物流等行业信息化应用向纵深发展，工业领域各行业迫切需要应用云计算新兴技术来满足信息系统整合、商业数据分析处理等领域的需求，以建设高效、动态、弹性的“灵动型”一体化云平台。
再有，云计算能加速企业信息化改造，为企业提供高灵活低成本的信息系统。随着企业生产经营全过程的数字化、智能化、网络化，企业需要构建涵盖研发设计、生产控制、市场营销以及内控管理的高度灵活、低成本的信息系统，以适应业务快速变化和成本控制的要求。培训与推广并行
据了解，目前工业云服务平台已经在计算机辅助设计、辅助工程分析、产品数据库管理、企业资源计划等方面初步进行了资源的部署和整合，正在逐步开放对中小企业的云服务，并组建了相应的咨询服务团队，建设了面向企业数字化制造的在线培训平台；同时，还为逆向工程和快速原型技术应用配备了先进的设备，以及提供配套的技术服务。还将进行计算机辅助工艺规划和辅助制造方面的研究和资源建设，以实现数字化制造的全程支持。工业云能够帮助中小企业解决上述问题。用户直接通过互联网，按照需要选择工业云中各种服务产品和相匹配的计算设备。用户以较低租金即可使用大量先进技术，获得丰富资源。
更深层次来说，云计算不仅为信息产业自身的变革和创新提供了新的动力，也为工业转型升级和新兴产业孵化提供了新的机遇。云计算作为多种信息技术综合应用的载体，技术发展已经较成熟，关键还在于应用模式创新和盈利模式创新。云计算产业的发展需要有效整合官产学研用各方资源，形成发展合力。
在促进传统工业应用云计算时，首先，国家和区域应该搭建促进工业共性技术研发的公用平台，利用信息技术促进工业技术创新与应用技术创新。其次，实施云计算已经不仅仅是企业信息化平台的改变，更多的是企业管理制度和经营管理模式的转变。这就要求必须以应用为核心，从商业用户的角度将应用和用户业务发展进行完整结合。
数字化设计与先进制造技术范文第5篇
关键词：飞机数字化装配；柔性装配工装；数字化测量技术
1.飞机装配技术现状
20世界80年代以来，飞机产品数字化设计制造技术随着CAD/CAM技术、计算机信息技术、自动化技术和网络技术的迅速发展而成熟起来。以美国为首的西方发达国家最早开始研究并首先采用这些新技术，并尽快把它应用到航空航天制造业中。近年来，以国际上两大民用飞机制造公司波音公司和空客公司为代表的航空制造企业，大力发展数字化装配技术，大量采用数字化柔性装配工装。由机柔性定位装配工装本身就是一套数字化工艺装备，如果再通过网络与自动控制装置、计算机等终端控制设备相连，则可以实现将设计好的三维数字模型直接输入计算机来操纵数字化工装设备。以波音公司为例：其波音737机身段对接装配系统与翼身对接装配系统，装配过程中大量使用数字控制的定位器实现机身段、外翼等大部件的调姿和定位。其中，波音777型飞机的研制，由于全面采用数字化设计、制造及装配新技术，使研制周期缩短50%，出错返工率减少75%，成本降低25%，成为数字化设计制造技术在飞机研制中应用的标志和里程碑。目前，国内的飞机装配中使用的工装仍主要以传统的刚性、专用形式为主，工装数量多、占地面积大，生产周期长、制造成本高。随着国内新机型号的逐渐增多，传统的刚性。专用工装已经不能实现现代飞机多品种和小批量生产的需求，己经成为制约国内飞机装配技术发展的主要因素之一。
飞机数字化装配是建立在计算机数字信息处理平台上的融合飞机全部数字量的协调体系，应用计算机信息技术，数字控制技术，采用各种数控装配工具，实现自动化固持、加工、对接，完成飞机组件、部件和机身的装配连接等综合性系统工程。数字化装配技术能适应飞机部件品种规格，批量、装配工艺。场地和时间的变化要求。而先进的飞机数字化装配技术是保证飞机部件和飞机整体性能的关键，主要包括以下几个方面：
2 基于数字化标准工装的数字化协调技术
数字化标准工装是一种数字协调方法，它利用三维数字模型和坐标基准系统来制造零件与工装，这些工装用于零件生产、段部件装配。部件之间装配及检验。数字化标准工装的作用即是代替实物标准工装，起到协调标准的作用，从而克服了实物工装成本高，而且维护难度大等缺点。数字化标准工装是计算机中包含产品某些部位的几何形状和尺寸的数字模型，可以是工程数字模型，它增加了必要的装配工艺信息的部件装配数字模型，是制造、装配、检验和协调生产用工艺装备的数字量标准，是保证生产用工艺装配间。产品部件和组件之间的尺寸和形状协调互换的重要依据。
3 数字化柔性装配工装
飞机数字化柔性装配工装是指在飞机装配中为了提高工装快速响应产品变化能力，缩短工装准备周期，降低工装制造成本，而采用的一种基于产品数字量尺寸协调体系的模块化、可自动调整重构的装配工装。在机身部件装配以及机身对接装配等大部件对接过程中，数字化柔性装配工装的执行机构主要包括定位器和工艺接头，定位器是一个高精度的数字化自动控制装置。定位器能够根据控制系统的指令实现机身部件或机身的姿态调整、支撑固持，同时抑制装配对象的变形。图3.1为庞巴迪公司Global Express and Global5000总装配系统。从图中可观察到，飞机数字化柔性装配具有结构简单，空间开敞等优点。
由机轮廓外形复杂，且在飞机设计过程中未给定位器预留连接接头，所以需要设置专用的工艺接头过渡连接定位器与飞机部件，根据飞机部件的不同，工艺接头与飞机部件之间的连接方式可设置成螺栓连接。磁力吸附或真空吸附。在机身段（部）件装配中，工艺接头与机身之闻通常为螺栓连接，图3.2为A400M数字化柔性装配系统中的机身工艺接头。机身工艺接头将定位器的集中载荷传递至机身，在机身工艺接头与机身的连接区域受载情况较为恶劣。因此，合理设计机身工艺接头的结果及其与机身的连接方式是保障机身数字化装配安全性的关键口。
4 数字化测量技术
数字化测量技术是以计算机控制来完成自动、快速、精准的测量。数字化测量技术主要涉及测量分析软件与数字化测量设备两部分内容。测量分析软件一方面要与测量设备有良好的数据输入输出通道，精确获得测量数据和理论数字模型，对原始三维数据和实际采集的数据进行对比，并兼有模拟分析和现场分析的能力；另一方面要能与硬件控制软件配合，将分析得到的结果传递给控制软件，以驱动、控制数字化柔性调姿工装。另外，此类软件还可以进一步实现异常状态的检测、多维状态的识别、对操作时难以达到状态的可视信息化等。相对于传统测量设备，数字化测量设备具有检测速度快、安装和操作便捷、可动态测量、测量精度及效率高等特点。目前，最先进的测量设备是激光跟踪仪，激光跟踪仪是近十年来才发展起来的新型测量仪器，集激光干涉技术、光电检测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论于一体，实时扫描测量，具有极高的测量精度及效率，可以对三维数据进行直接输入输出，并具有广泛、通用的接口，能够很容易地与其他数字化设备连接工作。使用激光跟踪仪进行测量时，跟踪头到被测目标点的距离可达几十米，完全能够满足机身部件装配的需要。图4.1为API公司的第三代激光跟踪仪在波音737数字化装配系统中的应用。
结论
本文介绍了目前飞机装配的主要技术。为解决目前国内在飞机装配柔性工装因缺乏深入的研究应用而导致的数量较少，不能形成规模的问题，提出了飞机数字化装配的三种关键技术，为解决上述问题起到了抛砖引玉的作用。
