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數字化設計與制造技術范文1
關鍵詞：VPM系統；立體化銑樣板；數字化加工
中圖分類號：TH164 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0008-02
1 內容簡介
隨著飛機設計、生產數字化進程的逐步深入，運輸機中的大型化銑蒙皮類零件進行化銑加工時，立體化銑樣板精度對化銑蒙皮質量有著重要的影響，由傳統的手工移形、開視口而產生了加工誤差大等缺陷。為提高加工精度及生產效率，將VPM系統作為協同設計平臺，通過在線關聯設計和并行產品的定義，對化銑蒙皮類零件進行三維數字化設計，大幅度提高了設計信息與制造信息的集成，為零件數字化制造提供了有力的保障。
2 技術方案
在飛機零件制造過程中，根據飛機總質量和強度的要求，有大量的等厚度或變厚度并具有單曲面或雙曲面蒙皮類的零件，見圖1：
圖1 局部零件圖
此類零件均需要化學銑切，其工藝過程是先將零件平板下料，然后塑性彎曲成相應的曲面形狀，再通過立體化銑樣板對蒙皮類零件進行化學銑切等厚度或變厚度。由于加工中存在著不可逆過程，使零件的化銑精度成為決定零件質量和工作效率的關鍵。
3 化銑原理
蒙皮類零件的外形面一般為單曲面或雙曲面，根據曲面變化情況及長桁的分布、飛機結構強度與重量等要求，零件材料厚度為等厚度或變厚度，厚度的變化是通過化學銑切來完成零件加工，化銑過程是通過化銑樣板確定零件防蝕層上需要刻劃零件輪廓線，也就是通過化銑樣板確定零件上允許腐蝕液作用的部位，化銑樣板通過化銑樣板相對零件定位加工的特殊性，以完成零件化銑加工。
4 零件結構分析
由于蒙皮零件既是飛機的外表零件，又是飛機的重要受力構件，所以一般尺寸比較大、形狀比較復雜且厚度薄、剛性差，根據受力情況，有些蒙皮零件是不等厚度的，有些蒙皮零件在受力的部位，還要進行局部厚度的減薄加工，其減薄部位厚度公差控制要求比較嚴，蒙皮零件外形精度要求比較高，如今VPM技術的應用，使模線樣板技術迎來了新的發展階段，對雙曲面且需化銑的蒙皮類零件化銑加工中，其工藝方法是采用立體化銑樣板對蒙皮進行化學銑切，而模線樣板生產是飛機制造的第一步，化銑樣板的生產進度直接影響產品質量與研制周期，模線樣板設計技術也在不斷地發展，大量的化銑樣板設計可促進逐步實現數字化制造。
5 立體化銑樣板的設計
5.1 傳統的工藝方法
傳統的立體化銑樣板制造工藝是首先由模線中心設計反切內樣板、劃線圖，以制造成型模胎，然后由鈑金廠按模胎制造實樣，同時提供劃線圖將化銑圖形及基準線刻在模胎上，經裝配合格后，由鈑金廠向模線中心移交該實樣，由模線中心按模胎化銑線，開出視口，工藝流程圖如圖2所示：
圖2 立體化銑樣板傳統加工工藝流程圖
5.2 技術創新
在蒙皮類化銑零件設計制造研制過程中，為解決技術關鍵及難點，對蒙皮立體化銑樣板采用數控加工，其工藝過程為：
首先設計蒙皮零件的三維數模及工藝數模，按工藝數模制造模胎數據集，并通過三坐標龍門式數控銑數控加工模胎，同時刻出零件各種基準線、結構線，再將毛料按模胎拉伸成與模胎型面完全貼合的毛坯，見圖3。此胎是成型蒙皮零件毛坯所用的依據，用于零件毛坯型面拉伸與立體化銑樣板型面拉伸。
圖3 數控模胎及零件刻線
其次通過VAM CATIA系統建立兩個蒙皮實體數模：一個為零件外形數模且開透視口的數據集，即為標準樣板；另一個為向內偏移料厚并與前一個數據集（標準樣板）相協調的數據集，以補償由于料厚產生的誤差，同時在該數據集（工藝數模）的設計中，包含裝配定位孔，化銑定位孔，化銑區開孔和完整的外形線、化銑線，化銑余量線。將按拉型模成型的毛坯通過五坐標數控輪廓銑床進行編程，對外形輪廓、化銑區，框軸線視口等進行加工，該樣板為立體化銑樣板。
6 立體化銑樣板數控加工
基于CATIA VPM系統建立工藝數模，再通過CATIA三維結構設計，對工藝數模進行柔性卡具參數設定，使其生成AIPSOVRCE五坐標X、Y、I、J、K，根據工藝數模將該零件加工程序進行數據編程并轉換為NC通用代碼，通過柔性卡具控制命令，先不給料，帶刀空走行程，完成零件需銑切部位，觀察零件銑切部位處是否有柔性卡具被銑切，經檢查未發現異?，F象，方可上料，根據工藝數模裝配定位孔設備可自動找正，通過設備定位孔兩點定位，采用真空吸盤通過外形技術參數的設定，使柔性卡具相對毛坯準確定位，在銑切中有設備執行器控制參數；設備理論定位精度0.4mm；設備定位板分為原點定位板和附件定位板，定位板的定位孔取制可根據萬向裝置調整附件定位板的位置，以確定設備與零件的相對定位，從而保證定位精度。
經過飛機壁板組件的裝配，我們對裝配精度進行全方位的分析、檢測比對，化銑區無干涉現象，裝配精度滿足技術要求，從而驗證了立體化銑樣板加工新工藝的科學性與有效性。實現了蒙皮類化銑零件的結構數字化設計與數字化制造的目標，提高了運八飛機的產品質量與效率。
參考文獻
[1] 模線設計員手冊[M].
[2] VPM通用使用手冊[M].
[3] 典型工藝規程[M].
數字化設計與制造技術范文2
關鍵詞：數字化設計制造 數字化生產流程 項目教學
中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0020-03
教育部發出的教職成[2011]12號文件明確提出：“與企業合作開發虛擬流程、虛擬工藝、虛擬生產、虛擬運營等數字化教學資源，搭建校企數字傳輸課堂，將企業的生產過程、工作流程等信息實時傳送到課堂，使企業兼職教師在生產、工作現場直接開展專業教學，實現校企聯合教學”。數控專業認真貫徹[2011]12號文件精神，與北京數碼大方科技股份有限公司（CAXA）和廣州數控設備有限公司聯合開發了數字化設計制造教學實訓平臺項目，用現代信息技術改造傳統教學模式，共享優質教學資源，破解校企合作時空障礙。
1 項目現狀分析
1.1 缺少體現先進制造業流程和能力培養的有效平臺
目前各類職業學校的教學工作與學生就業需求普遍存在結構性矛盾。一方面，學生的專業技能訓練與企業就業需求技能不匹配，學生畢業后不能快速適應企業實際工作的要求。另一方面，傳統教育的內容與先進的現代化設計制造模式脫節，學校缺乏符合現代先進制造業需求的數字化教學和實訓環境，課程設置、教學內容、教學手段無法滿足用人單位對學生知識和能力方面的需求。
1.2 教學缺少企業真實生產零件，缺乏與企業深度融合的課程體系
學校需要根據行業標準和工學結合、校企合作的原則，建立與職業崗位標準相符合，與職業技能取證相銜接，與生產性實踐相對應的模塊化課程體系，形成對職業崗位指向明確的核心課程包和集教材、教學課件、實訓項目、課程指導等內容的立體化課程教學包和教學資源庫。同時，按照技能培養的要求和教、學、做一體化的教學設計，將教學地點要求也納入課程標準。
1.3 缺乏有企業一線生產情況融入的教學資源
學校教學資源大部分是老師基于課堂教學開發出來的，缺乏企業人員參與的痕跡，容易脫離企業生產實際。當務之急是要有企業參與教學資源建設，并且把企業一線生產情況融入教學資源，與企業合作開發典型零件的虛擬流程、虛擬工藝、虛擬生產等數字化教學資源，搭建校企數字傳輸課堂，將企業的生產過程、工作流程等信息實時傳送到課堂，實現真正意義上的校企聯合教學。
2 項目目的
為進一步加強學生工程實踐能力和創新能力的培養，促進相關課程的教學改革，保證和提高教學質量，進一步提高學科建設、科學研究、產品開發與制造的實力，更好地為學校相關學科和專業服務，促進學校各項工作的可持續發展，提出建設數字化、網絡化的先進制造技術平臺―― 數字化設計制造PLM（產品全生命周期管理）教學實訓平臺。
本項目在校企合作人才培養模式下，利用數字化的手段，固化典型制造業企業業務運行模式，實訓設備和場地按企業生產要求組織，建立重現企業流程的信息化運行平臺；實訓項目結合學校的設備配置狀態，針對實訓教學的特點，重現企業生產場景，實訓項目按照企業真實角色和流程來組織。在數字化設計制造教學實訓平臺里面，通過建立數字化設計平臺、數字化工藝平臺、數字化網絡制造平臺和數字化管理平臺，使學生體驗企業產品的整個生命周期的過程。通過企業參與學校辦學，實現職業學校培養目標與企業用工要求的零距離，發揮校企雙方積極性，加快培養應用性人才，促進職業教育與地方經濟結合。
3 項目建設內容
3.1 整理典型制造業數字化生產流程
3.2 調研制造業企業的常見結構
3.3 調研企業對各崗位人員的要求
3.4 典型制造業設計生產流程教學中心場地規劃
以實訓中心場地和設備條件為基礎，合理規劃布局建立與企業6S管理一致數字化車間。包括數控機床的聯網、車間6S目視管理、顏色管理、車間標識、車間設備標識、工具量具擺放、借出與歸還等。
讓學生在實訓車間就可以體驗企業的真實環境，養成良好的職業素質。學生從學校畢業就可以快速完成從學生到企業員工的轉變，實現學校與企業的無縫對接。
3.5 搭建真實企業設計制造教學實訓平臺
利用已經有的以及計劃購買的設備，建立起一個能夠滿足中級工、高級工和師資培訓的實訓平臺。實現從市場分析、產品數字化設計、制造工藝分析與仿真、數控加工、質檢、入庫的實訓平臺。在這個實訓平臺上訓練中級工、高級工和教師的創新設計能力、工藝分析能力、制造過程管理能力。培養學生具有新產品研究開發的初步能力，有較強的表現技能、動手能力與創造能力。
在實訓中心通過數字化設計制造虛擬仿真平臺，展示典型的設計生產制造流程，組織分工和協同的工作模式，以及整個過程中統一的數據管理模式和流程管理模式；展示學校數控專業的教學成果。
在平臺里面，通過建立的創新設計平臺、數字化工藝平臺和先進網絡制造平臺，實現一個產品的整個生命周期的管理。
3.6 開展項目教學
按照企業項目管理模式組織，學生按照真實的角色進行協同工作，例如設計主管、三維設計工程師、二維設計工程師、工藝員、生產主管、編程員、機床操作工、調度員，并分配相應的數據訪問權限，實現企業面向產品的訂單、產品設計、工藝設計、數控編程及仿真、生產派工、檢驗、進度跟蹤、工時核算等整個產品制造過程的模擬與組織。
將制圖課程、CAD課程、CAM課程、工藝課程等融合到綜合性實訓流程中，讓學生按項目組織方式協同完成一個產品或零件的完整生產過程。實現基于工作過程的項目式教學。讓學生由被動式的聽課轉變為主動式的思考，增強學生學習積極性。
3.7 理論與實踐一體化教學
應用視頻采集系統，將機床面板操作視頻及內部加工視頻采集到一體化討論區，解決學生“看不清”的問題，提升教學質量，杜絕圍觀，保障實訓安全。學生可清晰的看到教師的操作，解決現場教學“看不清楚”的難題；學生在機床操作，教師可組織其他學生進行點評、討論。
4 項目結語
數控技術專業、北京數碼大方科技股份有限公司（CAXA）和廣州數控設備有限公司共同搭建真實數字化工廠環境，共同開發項目教學，實現了資源教學過程、管理過程與企業流程一致，創新了教學管理模式；通過基于工作過程教學項目，實施了“校企合作、項目驅動”人才培養方案；通過改變傳統的教學模式，實現了以學生為主體，“做中學 學中做”的教學模式。
參考文獻
[1] 教育部，財政部.關于支持高等職業學校提升專業服務產業發展能力的通知[Z].教職成[2011]11號.
[2] 教育部關于推進中等和高等職業教育協調發展的指導意見[Z].教職成[2011]9號.
數字化設計與制造技術范文3
關鍵詞：船舶建造；數字化；信息技術
中圖分類號：U673 文獻標識碼：A
1.什么是船舶建造數字化
船舶建造數字化是以數據處理、圖形圖像、虛擬現實、數據庫、網絡通信、數字控制等數字化技術為基礎，將數字化技術全面應用于船舶的產品開發、設計、制造、管理、經營和決策的全過程，使船舶產品的設計和生產向著自動化、精細化、柔性化、智能化的方向發展。通過數字化技術與現代管理思想和先進工程方法的融合，形成船舶制造業信息化的完整體系，實現對造船業的信息化改造，使得造船企業全面提升產品的研發、生產能力，降低生產成本，縮短設計、生產周期，提高產品質量。
2.船舶建造數字化技術的內涵
船舶建造數字化技術主要體現在如下3個方面：
2.1 CAX（計算機輔助技術）
CAX（計算機輔助技術）是CAD（計算機輔助設計）、CAE（計算機輔助工程）、CAM（計算機輔助制造）和CAPP（計算機輔助工藝計劃）的統稱。
（1）CAD（計算機輔助設計）指在計算機及可視化設備為基礎的專業化計算機系統的支持下，幫助設計人員進行設計工作。可以在CAD系統的輔助下完成從合同設計開始的一系列設計工作，建立產品數字模型，進行工程計算和分析，生成和繪制工程圖，生成物料清單等。
（2）CAE（計算機輔助工程）是用計算機輔助求解復雜工程和產品結構強度、剛度、屈曲穩定性、動力響應、熱傳導、三維多體接觸、彈塑性等力學性能的分析計算以及結構性能的優化設計等問題的一種近似數值分析方法。
（3）CAM（計算機輔助制造）是將計算機應用于生產制造的過程或系統，其核心是計算機數值控制（簡稱數控NC）。有狹義和廣義兩個概念。CAM的狹義概念指的是數控，包括數控機床、數控加工中心、數控生產流水線、數控火焰或等離子切割、激光束加工、自動繪圖儀、焊機、機器人等；廣義概念還包括制造活動中與物流有關的所有過程（加工、裝配、檢驗、存貯、輸送）的監視、控制和管理。
（4）CAPP（計算機輔助工藝計劃）是通過計算機進行產品加工的工藝路線制定、工序設計、加工方法選擇、工時定額計算，包括工裝、夾具設計、刀具和切削用量選擇等，生成必要的工藝卡和工藝文件等。CAPP是連接產品設計CAD信息和加工制造CAM信息之間工藝信息的橋梁，是生成各種加工制造，管理信息的重要環節。
2.2 企業業務技術過程與信息管理
通常包括PDM/PLM/ERP/MES/CIMS等。即產品數據管理PDM、產品生命周期管理PLM、企業資源計劃ERP、制造執行系統MES、計算機集成制造系統CIMS等。它們通過信息技術與現代管理理念的融合，使人、資源、技術、管理等要素有機地結合起來，從而實現設計及生產過程管理的精細化和企業資源利用的優化。
2.3 數字化裝備
軟硬件相結合的數字化裝備，如NC（數控設備）、FMS（柔性制造系統）、Robot（機器人）等通過數字控制形成的生產自動化裝備。這些設備通過離散的數字信息控制設備或傳動裝置的運行，實現生產加工的自動化。
3.船舶建造數字化技術的發展歷程
3.1 單項技術的企業部門級應用階段
該階段主要是單項技術，如數值計算技術、CAD/CAE/CAM技術、數控技術以及各種部門級的管理信息系統，如財務、人事、OA、物資等管理系統在企業部門的局部范圍內的應用。部門級數字化技術的應用作為一種技術手段對提高設計和生產效率、提高產品質量發揮著重要作用。
3.2 企業內綜合應用集成階段
這一階段是由企業內的信息集成、過程集成到應用集成。通過信息集成保證了系統間信息的一致性，通過應用集成使企業內部的各種信息系統組成了一個有機的整體，大幅提高了數字化技術應用的整體效益，使得企業設計、生產、經營、管理的各種業務活動得以協調運行，大大提高了企業的生產能力。
3.3 企業間的應用集成階段
由于互聯網技術的快速發展，促使電子商務、供應鏈管理、協同設計、敏捷制造等一些基于互聯網技術的新型管理思想和管理方法得以實施，使得船舶這種具有大量配套設施的高度復雜產品的制造能夠實現跨地域的專業化企業間的協同運作，使產品能夠快速地、柔性地應對用戶的需求。
自20世紀60年代末將計算機用于船舶線型放樣開始，我國船舶行業信息化已歷經40多年，國內造船業經過不懈的努力，使得造船數字化技術已逐步滲透到造船業價值鏈的每一個環節，引進或自主開發了各種各樣的信息系統，已廣泛應用于船舶設計、建造和管理過程中。國內一些骨干造船企業和研究院所已開始引進虛擬仿真技術，開展船舶和海洋工程的產品虛擬設計和建造過程模擬等研究。
4.船舶建造數字化技術體系
制造業數字化技術是以現代設計制造的工程方法和先進制造理論為依據，以數字化技術為手段，面向產品全生命周期，理論方法與應用技術相結合的一個復雜的技術體系。
4.1 現代制造理論與數字化技術基礎
主要有計算機集成制造、并行工程、精益生產、敏捷制造、大批量定制等現代制造理論，以及建模技術、仿真技術、優化技術、集成技術等數字化技術緊密結合，形成了其技術理論基礎。
4.2 數字化基礎環境
主要包括計算機系統及系統軟件、數據庫管理系統及相關技術、網絡系統及相關技術、信息安全體系、信息標準化體系等。
4.3 數字化產品開發設計技術
主要包括產品需求分析、設計開發、生產制造等各個階段中，為分析和解決產品設計和制造過程中的各種問題而提供的數字化的技術方法和應用工具，如單項應用技術CAD、CAE、CAM、VR等，過程管理和集成平臺PDM、仿真及優化應用等。
4.4 數字化制造技術
主要有數字化生產計劃與制造執行控制、數字化工藝過程、數字化裝備、數字化制造單元、基于數字化的生產系統綜合集成等。
4.5 數字化管理技術
主要包括現代企業管理模式、集成化管理與決策信息系統、企業資源計劃與管理系統、企業生產項目管理系統、企業間協作的供應鏈管理與電子商務技術、企業質量管理的相關技術及企業管理系統的應用實施過程及方法等。
船舶建造數字化技術是制造業數字化技術針對船舶制造的特點和具體要求的實際應用。船舶建造數字化技術體系包括現代制造與數字化技術基礎、船舶產品的數字化設計技術、數字化制造技術、數字化管理技術和一體化集成技術，此外，還有數字化基礎支撐環境與相關技術等。
（1）船舶產品數字化設計技術以三維建模技術、數值計算技術、CAD、PDM、并行協同技術等數字化技術為基礎，按照船舶設計不同階段及不同專業的規范和技術要求，形成船舶各設計階段的數字化技術。
（2）船舶產品數字化制造技術以MES、CAPP、NC、過程仿真等數字化技術為基礎，根據現代造船模式的要求，形成制造執行層面的船舶數字化制造技術。
（3）船舶產品數字化管理技術則是將制造業先進的管理理念和方法與數字化技術相融合，按照船舶生產管理特點，形成船舶制造數字化管理技術。
（4）一體化集成技術則是進一步在設計、制造、管理等數字化技術應用的基礎上，實現信息的集成和應用的集成，達到工程的并行和協同。
上述數字化技術的研究、開發和應用需具備相應的基礎環境，需要解決一些相關的關鍵技術，如信息標準化、編碼體系、產品數據庫、企業資源數據庫、集成平臺、信息安全體系等。
5.船舶建造集成系統
船舶建造集成系統涵蓋船舶建造企業的設計、制造、管理的主要業務過程：
（1）設計方面主要包含船、機、電、舾裝、涂裝等專業門類的設計CAD系統、船舶設計虛擬仿真系統，以及結合生產工藝要求的各個專業的生產設計系統。設計系統生成的設計數據通過PDM（船舶產品數據管理系統）存放并管理，以PDM作為平臺，為船舶制造系統和管理系統提供有關產品信息的共享。
（2）船舶建造和管理系統通常包含工程計劃管理、物資與物流管理、成本管理、財務管理、質量管理、企業資源（設備與人力資源）管理，以及MES（制造執行系統）等。
（3）制造執行系統控制車間級的生產制造執行過程，如造船精度管理、資源日程計劃、作業安排與執行實績反饋等。制造和管理系統根據企業經管計劃和產品生產設計的要求制訂工程計劃、采購計劃、生產計劃和其他生產準備工作，通過制造執行系統貫徹實施生產作業過程。
結語
隨著信息技術的飛速發展，制造業的新思想、新方法、新技術層出不窮、日新月異，船舶建造業應該緊跟現代科技潮流，不斷創新，以實現船舶建造技術的跨越式發展。
參考文獻
[1]姜波.船舶制造企業項目成本管理問題及優化研究[J].現代商業，2009（26）：178-178.
數字化設計與制造技術范文4
關鍵詞 中高速；柴油機；數字化制造技術
中圖分類號：TK421 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）20-0004-01
中高速柴油機廣泛應用于船舶動力推進和船舶電站、陸用電站等，具有結構復雜、尺寸大、零部件類型及數量多、配套行業面廣的產品特點，產品生產具有批量小、配套方案多樣化的特征，制造周期較長。如何在行業內廣泛深入的應用數字技術，對于提高柴油機制造業的生產效率及產品質量具有重要的意義，也是未來中高速柴油機制造技術發展的方向。
1 國內中高速柴油機企業數字化制造技術現狀
我國中高速柴油機企業數字化制造技術經過十幾年的摸索，在柴油機零部件設計、工藝、工裝、數控加工等方面取得了一定的效果，數字化應用水平逐步提高，大致如下。
1）基礎環境：計算機應用基本普及，網絡建設和計算機硬件配備與時代接軌，行業通用仿真分析軟件、CAD/CAM/CAE/PDM等軟件系統逐步普及，與軟件開發公司合作開發了部分有企業特征的專用數字化系統，形成了初具模型的數字化工作方法和能力，為數字化技術推廣應用提供了保障。
2）設計、工藝技術：普及了以二維CAD軟件為基礎的產品、工裝設計，三維CAD/CAM設計份額持續增長；CAPP技術在工藝中得到了較普遍的應用；PDM開始在企業局部應用；MES數字化信息管理系統逐步構建。
3）企業管理：在人力資源、財務管理、生產計劃、車間物流計劃等方面均推廣了各種信息數字化技術；實現了產品生產計劃和物料定額計劃數字化方案制定和管理；開展了EPR、OA等管理流程優化工作，管理效率明顯提升，管理成本大幅降低，應用效果顯著。
4）生產線：機械加工數控設備有較大增長，關鍵零件實現數控編程制造；檢測設備儀器采用了三坐標、數顯測量尺、電子窺鏡、激光掃描等數字設備；倉儲管理引入計算機管理系統。
2 我國中高速柴油機數字化制造面臨的問題
國內中高速柴油機數字化制造技術應用與國外先進水平仍然差距顯著，數字化制造在中高速柴油機制造業中的應用廣度和深度函待提高。主要表現如下。
1）數字化制造技術缺少成熟模型。企業多注重柴油機產品設計技術，一般只在部分環節上輔以數字化技術手段，忽視數字化技術系統化應用。行業缺少可參考的完整成熟數字化方案，難以形成系統化數字制造技術體系。數字化制造技術應用產生的效益、效果只是比較傳統作業手段有所長進，并未充分發揮數字化功效。
2）數字化技術“信息孤島”問題十分嚴峻。單位與單位甚至單位內部不同部門，不同人員之間，數字化技術系統相互隔離、各自為政。各種相互有關聯的數據資源無法有效的集成和共享、交流，大量不必要的重復建設經常發生。數據共享和交流平臺建設緩慢，平臺建設者和使用者缺乏深入溝通，紙介質技術資料繼續是部門之間信息傳遞的唯一“合法”手序，數字化數據更新滯后難以實戰。
3）企業內部數字化系統未擺脫傳統串行模式，并行工程不易實施。企業設計、工藝、生產、檢驗數字化應用體系串行現象突出，缺乏能夠引領團隊協作的數字化頂層并行設計方案，使得制造數據銜接缺乏默契，生產準備周期長，信息交流存在各種障礙，由此造成實施柴油機制造并行工程困難。
4）數字化制造技術開發滯后。柴油機企業的數字化開發能力不強，數字技術標準建設滯后于數字技術的推廣應用。數字化軟件企業對柴油機行業又缺少符合時展要求的長周期系統化調研，數字化軟件設計也常常只是簡單模仿部分傳統作業模式流程，數字化模式未能深入改變傳統作業思路。
3 中高速規模柴油機企業數字化制造技術的發展趨勢
柴油機的研制水平要與時展相得益彰，數字化技術必須在更廣的范圍和更深的層次上得到應用，通過數字技術增強柴油機企業的研發能力。我國中高速規模柴油機制造正處于與數字化制造技術相結合由引進技術向自行研發的重要時期，呈現出以下趨勢。
1）建立基于單一數據源制造模式。實現CAD/CAPP/CAM/CAE等多種數字技術一體化，使產品制造向無紙化制造方向發展。產品設計、工藝工裝設計、加工與裝配數據實現共享和繼承、重組，單一數據源為產品的優化設計、性能分析、生產制造、裝配、質量檢驗及企業生產系統規劃、調度、各級過程管理與控制提供一體化模型支持，可使生產全過程信息交流無障礙、從而使產品生產效率和質量得到更好的結果。
2）實現相互關聯不同資源的整合。人力資源、知識庫資源、制造資源、用戶資源等各種相互關聯資源將進一步得到整合，基于數字技術的虛擬體系使企業各級人員能夠利用數字化工具協同工作，消除“信息孤島”現象，進一步提升各種資源的利用效率。
3）建立數字化并行網絡輔助制造體系。制造系統采用并行化網絡制造環境組織業務流程，實現產品和工藝設計結果的早期驗證，快速響應市場需求。
4）建立支持產品全生命周期的虛擬企業協同工作平臺。實現數字化工廠和數字化車間，從產品設計，工藝方案、生產計劃、零件制造、裝配試驗、倉儲物流到用戶服務的快速響應系統，建立基于實現共享和交流的集成工作平臺標準體系。使產品從設計到交付全過程信息無縫鏈接傳遞及反饋。
4 數字化制造技術進一步發展的思路
面對國內中高速柴油機制造業的迫切需要，數字化制造技術還需要從以下幾個方面著手推動進一步發展。
1）推動流程優化。研究和分析國內外先進制造、管理模式，總結和提煉適應我國柴油機設計和制造數字化模式。以自主研發為契機，推動中高速柴油機企業在設計、工藝、制造、管理等產品全生命周期數字化流程優化，落實并行工程全面實施。
2）重點研究數字化制造統一數據庫及集成應用。著重研究CAD/CAPP/CAM/PDM/MES等各類單項數字化制造技術應用系統的集成，構建基于統一數據庫體系的企業級集成平臺，發揮集成應用效果。
3）開展柴油機企業之間、企業與院校、研究機構、軟件公司等相互交流，共同為中高速柴油機行業摸索出一條具有行業特征的系統化數字制造技術模式。
4）加強人才隊伍建設。制定數字化制造技術專業人員激勵、培養、鍛煉計劃，對技術人員和管理人員規范化和高層次地數字化制造技術培訓應廣泛開展。
5 結束語
數字化制造技術是全局性、體系化的新技術，涉及產品研制的各個環節，中高速柴油機是關系我國國計民生，國防安全的重要產品，數字化制造技術的應用是國內中高速柴油機企業研制的必由之路，此項技術的深入發展和廣泛應用必將使國內中高速柴油機研制水平跨上一個新的臺階。
參考文獻
[1]崔劍.PLM集成產品模型及其應用：基于信息化背景[M].機械工業出版社，2012.
數字化設計與制造技術范文5
關鍵詞 數字化改裝技術；三維設計；并行設計
中圖分類號 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）161-0064-02
數字化技術正以前所未有的速度和深度影響著世界航空產業的發展，國內航空業也在積極響應這一趨勢；試驗機設計改裝專業承擔著我國特種試驗機設計技術研究、試驗機測試改裝的設計/施工及機載專用試驗系統研制等工作，它是我國航空產業試飛板塊中重要一環，因此，數字化在航空領域的發展必將對其產生巨大影響。
試驗機設計改裝正在從初期的型號測試改裝向特種試驗機設計改裝技術研究、試驗機測試改裝的設計/施工及機載專用試驗系統研制3個方向發展；為了應對未來我國眾多的試飛任務，試驗機數字化改裝技術顯得尤為重要，它將為未來特種試驗機設計研制和型號試飛任務提供高效、有力支撐。本文從技術角度提出了試驗機數字化改裝技術的關鍵要求，以及數字化改裝技術建設的核心內容，以期為試驗機數字化改裝技術發展提供參考。
1 數字化改裝技術要求
數字化改裝技術的目標就是實現試驗機改裝數字化協同設計、制造，促進試驗機研制、試飛進程，匹配國內外航空企業飛機研制的信息化、數字化新模式，提高試驗機改裝水平。綜合國內外航空業的發展趨勢以及試驗機改裝設計制造的自身發展需求等多方面因素，數字化改裝技術應該具備以下幾個方面的顯著特點：
1）全三維設計。全三維設計是實現數字化協同設計制造的基礎條件。全三維設計是以三維實體為最終設計結果和生產依據的設計模式，替代了原二維圖樣的全部功能。全三維設計技術可保證設計數據的唯一性及一致性，設計結果直觀明了并可以有效提高設計、制造效率。
2）研制工作并行展開與傳統產品開發過程并不相悖，它同樣遵循產品開發的每一個必經階段，而且是基于連續的信息轉化實現的。研制工作并行開展就要求信息的轉化伴隨活動隨時進行傳遞。
以型號新機試飛研制為例：第一，在項目的總體研制過程中，試驗機設計、試驗機改裝設計、試驗機制造等研制過程可以并行交叉進行；第二，在具體的設計階段，試驗機改裝設計各系統和原機各系統的設計工作可以并行開展。設計過程中各系統之間的相互關聯和相互影響不可避免，通過互相協調適應以及各系統間實時迭代設計，可使得設計工作最大限度的展開；第三，設計人員可以并行開展工作?；谙嗤脑O計技術平臺，同一系統的不同設計人員及不同系統的設計人員可以并行工作，使設計資源得到了有效的利用。試驗機改裝協同設計制造充分融入到試驗機研制過程中，提高了試驗機的研制效率。
3）跨地域協同設計制造。世界航空產業正在形成研制和市場的全球數字化協同模式，例如，我國部分主機廠就承擔了歐洲空客及波音系列飛機相關部件甚至部分重要結構件的生產制造工作。這一案例充分說明了數字化協同技術已成為飛機研制活動中重要的技術手段之一，可以有力推動研制活動高效、精準開展。
外部的這種發展趨勢也正在強有力的影響著我國的飛機研制產業，國內飛機研制體系正在突破傳統的串行封閉式研發模式。例如，我國某型飛機研制工程項目中首先嘗試采用異地協同設計、全國多地協同制造、國內外19家供應商的協同研制模式，實現了國內外不同地域的分包商和配套商的協同工作[ 1 ]。
2 數字化改裝技術建設
綜合分析國內外協同設計制造現狀和發展趨勢，結合試驗機改裝研制的特點及現階段的具體情況，數字化改裝技術建設應該分步進行。
第一步，進行數字化設計基礎平臺建設，加強數字化設計人才隊伍培養，建立數字化改裝技術規范。
通過第一步建設，可以實現數字化改裝技術的初步目標：1）試飛機構內部實現大型試驗機改裝、特種試驗機研制等大型項目的全三維數字化協同設計；2）具備試飛機構與主機廠所間試驗機數模順利傳遞的能力；3）培養出一支高素質的數字化設計隊伍。
第二步，在國內航空領域條件成熟時實現行業內數字化協同改裝設計制造。國內在跨地域數字化協同設計制造方面只是進行了試驗性的嘗試，目前還不具備行業內跨地域數字化協同設計制造的條件，但是我國航空業正在積極努力地向實現這個目標邁進。
在數字化設計基礎平臺建設及數字化改裝技術規范方面建議如下：
1）數字化設計基礎平臺。在三維建模軟件方面，CATIA作為世界航空領域三維設計的主流軟件應該是最佳的選擇。CATIA以設計對象的混合建模、變量/參數化混合建模以及幾何/智能工程混合建模等先進的混合建模技術，支持從項目調研、構思、詳細設計、分析、模擬、裝配及維護在內的全部工業設計流程，是全球航空業界普遍使用的一個集成產品開發環境。CATIA在國內航空企業中已得到了廣泛的應用。
在產品數據管理方面，ENOVIA VPM以其與CATIA在產品建模之間已緊密集成的優勢成為首選數據管理軟件系統，能夠實現物料管理、任務流管理、事件管理、配置管理、人員組織和權限管理等，它能提供一個上下關聯的設計環境，便于多專業同時開展設計工作，便于不同部門之間制定設計的優化方案，便于開展不同配置的并行設計[ 2 ]。
在協同平臺方面，可以基于Windchill系統根據試驗機設計和改裝業務進行配置和二次開發，使之成為試驗機協同研制平臺。Windchill是PTC 公司的一個大型PLM軟件，該軟件提供了近10個功能模塊，涵蓋了企業級產品數據管理和協同工作平臺應具備的所有功能。Windchill 還提供了功能強大的工作流引擎，能夠方便地對航空企業的各種復雜工作流程進行自動化和規范化的管理和控制[3]。
對于改裝數字化設計基礎平臺可以考慮以三維設計軟件CATIA作為基本的設計工具軟件，通過ENOVIA VPM系統實現對產品數據管理以及設計過程的管理，依靠基于Windchill系統進行二次開發的協同平臺實現研制工作流程自動化和規范化的管理和控制。
數字化改裝設計基礎平臺構架示意圖如圖1所示。
2）數字化改裝技術規范。波音公司根據相關標準和規范制定了BDS-600系列規范，使參研人員在統一的規范下有序進行。我國航空企業正在建立統一的數字化設計制造規范，已經頒布和實施了關于數字化設計制造的初步標準和規范，可以看出我國航空業正在積極推進數字化設計制造規范化建設。因此，作為試驗機研制的一個重要環節，數字化改裝技術規范化勢在必行。數字化改裝技術規范應該依據我國航空業現有標準、規范的統一約定，結合試驗機改裝設計特點及相關要求進行制定，并隨著行業標準的完善不斷地修訂，最后形成與全行業標準規范相統一的完善的數字化改裝技術規范。
3 結論
數字化技術、信息化技術對飛機的研制及業務模式產生了深刻的影響，我國在航空領域積極推進數字化、信息化建設，試驗機數字化改裝技術將是試驗機設計改裝的發展目標之一，它將有力地推動試驗機數字化研制進程。
參考文獻
[1]王永栓，王曉麗，向穎，等，航空工業數字化協同現狀與發展[J].航空制造技術，2009，（11）：62-65.
數字化設計與制造技術范文6
在定義上和其他材料的定義方法有顯著差異，其數據不但要包含幾何數據，還要包含相關材料的制造信息等非幾何數據。雷達罩復合材料產品數字化定義雷達罩復合材料產品的三維模型定義三維模型的定義具有特殊性和復雜性，即很多放置在模型外表的鋪層固化構成了產品最后的形狀。在三維模型的實體構建中，主要任務是完成材料制作信息的鋪層設計。雷達罩復合材料產品的二維模型定義在數據集中，二維圖紙模型是不可缺少的，主要由三維模型構成。在二維模型視圖中，需要對雷達罩的結構和幾何數據等信息作出完整的定義。FiberSIM能夠將所有系統集中于CAD系統中，使該軟件成為高性能產品設計和制造的良好工具。該軟件可以提供專業的工程設計環境，高效處理在制造過程中出現的突發性和復雜性問題，運用CAD系統對復合材料產品的定義，促進內部環節的數據流暢，并且能夠在整個項目內部分享此定義。運用FiberSIM軟件的層次仿真技術，能夠猜測材料與模具面之間的復雜貼合，支持整個雷達罩復合材料產品的工程過程，使設計人員能夠在產品的幾何、結構、需求及工藝約束之間進行有效衡量。運用FiberSIM軟件能夠對鋪層的結構及纖維方向做出準確的判斷，設計人員應該在初步階段及時發現制造上的問題，并及時找出解決問題的合理方法，完成DFM。
2雷達罩復合材料產品數字化制造技術
預浸料數控下料在產品的生產制造過程中，下料是既重要又復雜的工序，應該采取自動剪裁機進行預浸料的平面切割，完成預浸料的自動下料。其作用替代了手工下料，使得每一層的放置形狀和纖維方向愈加精確，而且能夠將層次逐一編號，減少了在放置層次過程中的錯誤，其效率比手工下料高出3倍以上，節省了20%左右的原資料，此外，排樣是提高材料利用率的主要因素。激光投影系統的應用FiberSIM軟件能夠根據構件的CAD三維設計數據，將激光反應出來的數據輸入到激光投影體系中，經過特別反光鏡，將構件層次形狀概括線上的點按順序投影到模具外表，但由于點的投影速度比較快，所以在操作者眼中，模具或零件外表會生成相應的鴻溝概括線，操作者可根據該概括線進行有關的定位操作（如定位鋪疊等），然后完成各層次的準確定位，消除了傳統的疊放模式。
3雷達罩復合材料產品數字化技術體系集成技術
