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數字化控制與制造技術范文1
關鍵詞：自動化；發展趨勢；技術
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 11-0000-03
On the Development of Numerical Control Technology and Automation Machinery
Lin Yinxiang
(Jinshan University of Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou350007,China)
Abstract:With China's rapid economic development,businesses there have been increasing trend.Machine automation,intelligent,network,
increasingly high demand for mechanical and electrical integration,and further promote the automation.
Keywords:Automation;Development trends;Technology
一、引言
伴隨著我國經濟的迅猛發展，各行各業也出現了與日俱增的趨勢。機械自動化、智能化、網絡化、機電一體化等要求越來越高，更進一步促進了自動化發展。目前我國的自動化制造水平已有大幅度的提升，機械自動化、智能化等逐漸替代了以前的手工操作，這也同時加快了自動化的前進步伐。
機械自動化，主要指在機械制造業中應用自動化技術，實現加工對象的連續自動生產，實現優化有效的自動生產過程，加快生產投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術的應用與發展，是機技術進步的主要手段和技術發展的主要方向。機械自動化的技術水準，不僅影響整個機械制造業的發展，而且對國民經濟各部門的技術進步有很大的直接影響。
現代數控機床是機電一體化的典型產品，是新一代生產技術，如柔性制造系統（FMS）、計算機集成制造系統（CIMS）等的技術基礎。近年來，隨著微電子技術和計算機技術的迅速發展，它的成果正在不斷的滲透到機械制造的各個領域中，先后出現了計算機直接數控（DNC）、柔性制造系統（FMS）、計算機集成制造系統（CIMS）等高級自動化制造技術。而這些高級自動化技術都是以數控機床為基礎的。這些新一代的生產技術代表了制造業的發展方向與未來。
我國和世界上的發達國家一樣，都把發展數控技術作為制造業發展的戰略重點，將數控技術向深度和廣度發展列入科技發展的重要內容，所以把握現代數控機床的發展趨勢與自動化機械制造具有重要的意義。本文就數控技術的發展趨向與機械制造自動化進行淺析。
二、數控機床的發展趨向
現代數控機床的發展趨向主要是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復合化、智能化和開放式結構。主要發展動向是研制開發軟，硬件都具有開放式結構的智能化通用數控裝置。德國SIEMENS推出的SINUMERIK8400系統、美國CINCINNATI的A2100系統、HP公司的OAC500系統及日本FANUC的180/210系統等是典型的代表，這些產品都是以32位微處理器核心，能實現上述的目標。
（一）高速化與高精度化
要達到數控設備高速化，首先要求計算機系統在讀入加工指令數據后，可以高速處理并計算出伺服系統的移動量，而且要求伺服系統能高速做出反應。其次，為了能在極短的空行程內達到高速度和高行程速度的情況下保持高定位精度，必須具備高加（減）速度和高精度的位置檢測系統和伺服系統。此外，主軸轉速、刀具交換、進給量、托盤交換等各種關鍵組成部分要能實現高速化，并需要重新考慮設備的全部特性，即實現從基本結構到刀架的一個轉換過程。
采用32位微處理器，是提高CNC速度的有效手段，已漸漸成為國內外生產廠家的必要選擇，其主頻可達到幾十至幾百兆。如日本FANUC的15/16/18/21系類CNC，其最大的進給速度可達120m/min。
在高速化的數控設備中，提高主軸轉速一直是重點。高速加工的趨勢和對高速主軸的需求將繼續下去。主軸高速化主要采用內裝式主軸電動機，使主軸驅動不必通過變速箱，直接把電動機與主軸連成一體后轉入主軸部件，從而達到大大提高主軸轉速的目的。目前機械傳動的主要方法仍然是滾珠絲桿傳動，有研究表明滾珠絲桿在1g加速度下，在臥式機床上能穩定可靠的工作，若再提高0.5g則會出現問題。采用直線電動機技術可以很好解決這個問題。例如：在臥式加工中心使用直線滾珠導軌，可使切削進給速度高于箱式導軌結構，剛度和磨損壽命高于傳動的滾珠導軌。
提高數控設備的加工精度，一般通過減少數控系統的制造誤差和采用補償技術來達到。在減少數控系統控制誤差方面，常采用提高系統的分辨率，及微小的程序段實現連續進給，使CNC控制單位精度化，提高位置精度。而位置伺服系統常用前饋控制與非線性控制方法提高加工精度。在采用補償技術方面，除了齒輪隙補償、絲桿螺距補償的刀具補償等技術外，近年來設備的熱變形誤差補償和空間誤差補償的綜合補償技術已成為研究的熱點課題?？茖W研究表明，綜合誤差補償技術的應用可減少加工誤差%60~%80。由于計算機運算速度和主軸轉度的較大提高，已開發出具有真正零跟蹤誤差的現代數控裝置，能滿足現代數控機床的工作要求，使機床可以進行進給速度和高精度加工。
（二）復合化
復合化包含工序復合化和功能復合化。工件在一臺設備上一次裝夾后，通過自動換刀等各種措施，來完成多種工序（如車、銑、鏜、鉆）和表面的加工。達到替代多機床和多裝夾的加工，減少裝卸時間，節省工件搬運時間的目的，提高每臺機床的加工能力，減少半成品庫存量，又能保證和提高興位精度，從而打破了傳統的工序界限和分開加工的工藝規程。從近期發展趨勢看，加工中心主要是通過主軸頭的立臥自動轉換和數控工作臺來完成五面和任意方位上的加工。另外，磨削或車削復合加工中心也呈現出上升的勢頭。
（三）智能化
隨著人工智能技術的不斷發展，并未適應制造業生產高度柔性化、自動化的需要，數控設備的智能化程度在不斷提高，形成了以下四種較成熟的人工智能。
1.應用自適應控制技術
數控系統能檢測對自己有影響的信息，并自動連續調整系統的有關參數，達到改進系統運行狀態的目的。如：可通過監控切削過程的刀具磨損、破損、切屑形態、切切削力及零件加工質量等，實現自適應調節，以提高加工精度和減小工件表面粗糙度。
2.智能交流伺服系統
這種驅動裝置可以自動識別電動機及負載的轉動慣量，并自動對控制系統參數進行優化和調整，使驅動系統處于最佳運行狀態。目前已開始研究能自動識別負載，并自動調整參數的智能伺服系統包括智能化主軸交流伺服驅動裝置和智能化進給伺服驅動裝置。
數字化控制與制造技術范文2
關鍵詞：數字化工廠；關鍵技術；制造數字化
數字化工廠是以制造產品和提供服務的企業為核心，由核心企業以及一切相關聯的成員構成，使所有運營信息數字化的動態“組織”。通過數字化工廠信息系統有效地組織控制人流、物流、資金流和信息流，實現組織內部所有成員之間的高度協作和資源共享，為客戶提供滿意的產品和服務。而數字化工廠工作流管理系統作為數字化工廠信息系統的基礎，是協調數字化工廠成員內部、成員相互間的各項活動的具體執行者。數字化工廠是指以產品全生命周期的相關數據為基礎，在計算機虛擬環境中，對整個生產過程進行仿真、評估和優化，并進一步擴展到整個產品生命周期的新型生產組織方式。是現代數字制造技術與計算機仿真技術相結合的產物，同時具有其鮮明的特征。它的出現給基礎制造業注入了新的活力，主要作為溝通產品設計和產品制造之間的橋梁。
一、數字化工廠概述
數字化工廠（DF）以產品全生命周期的相關數據為基礎，在計算機虛擬環境中，對整個生產過程進行仿真、評估和優化，并進一步擴展到整個產品生命周期的新型生產組織方式。在設計部分，CAD和PDM系統的應用已相當普及；在生產部分，ERP等相關的信息系統也獲得了相當的普及，但在解決“如何制造工藝設計”這一關鍵環節上，大部分國內企業還沒有實現有效的計算機輔助治理機制，“數字化工廠”技術與系統作為新型的制造系統，緊承著虛擬樣機（VP）和虛擬制造（VM）的數字化輔助工程，提供了一個制造工藝信息平臺，能夠對整個制造過程進行設計規劃，模擬仿真和治理，并將制造信息及時地與相關部分、供應商共享，從而實現虛擬制造和并行工程，保障生產的順利進行?！皵底只S”規劃系統通過同一的數據平臺，通過具體的規劃設計和驗證預見所有的制造任務，在進步質量的同時減少設計時間，加速產品開發周期，消除浪費，減少為了完成某項任務所需的資源數目等，實現主機廠內部、生產線供給商、工裝夾具供給商等的并行工程。數字化工廠（DF）是企業數字化輔助工程新的發展階段，包括產品開發數字化、生產準備數字化、制造數字化、管理數字化、營銷數字化。除了要對產品開發過程進行建模與仿真外，還要根據產品的變化對生產系統的重組和運行進行仿真，使生產系統在投入運行前就了解系統的使用性能，分析其可靠性、經濟性、質量、工期等，為生產過程優化和網絡制造提供支持。
二、數字化工廠的關鍵技術
通常研究的制造系統是非線性離散化系統，需要建立產品模型、資源模型制造設備、材料、能源、工夾具、生產人員和制造環境等、工藝模型工藝規則、制造路線等以及生產管理模型系統的限制和約束關系。數字化工廠是建立在模型基礎上的優化仿真系統，所數字化建模技術是數字化工廠的基礎。隨著虛擬設計技術的發展，在計算機中進行產品零件的三維造型、裝配分析和數控加模擬技術以及以上程分析技術不斷發展和完善，這種技術進一步向制造過程領域發展。數字化建模的基礎上，對制造系統進行運動學、動力學、加工能力等各方面進行動態仿真優化。隨著三維造型技術發展，三維實體造型技術已得到普遍的應用。具有沉浸性的虛擬現實技術，使用戶能身臨其境地感受產品的設計過程和制造過程，使仿真的旁觀者成為虛擬環境的組成部分。數字化工，軟件模塊之間以及和其他軟件模塊之間的信息交換和集成。虛擬環境的下具集、各種數據轉換工具、設備控制程序的生成器、各種報表的輸出工具等。
三、數字化工廠的解決方案
（一）產品研發的數字化和虛擬化
數字化工廠通過使用CAX等軟件，建立產品的邏輯、幾何、功能、性能和關聯等模型，實現基于模型的產品定義與關聯設計，在虛擬的數字世界中完成多學科優化、協同設計、優化分析、制造試驗仿真及模擬產品的制造和運營過程（包括虛擬工廠、生產線布局、物流等）。同時，通過PLM與ERP/MES等集成，實現三維模型、數字化工藝指令等信息向生產現場的推送，并與質量、采購、物流等部門進行共享。各部門依據這些共享信息即可開展相應的零部件生產、原材料采購、產品驗收和產品確認等工作。
（二）生產過程的精益化和標準化
數字化工廠是按照精益思想建設的，通過對生產過程進行優化整合，并制定相應的標準化操作規程，確保車間生產節奏更加緊湊和有序。它使用ERP統一管理和下達生產指令，使用MES和數據采集與監控系統實現對生產計劃調度、物料追蹤、數據采集、生產設備狀態監控、工位操作、包裝發貨等生產運營全過程的管理，并將檢測結果與PLM中設計模型進行快速對比，形成從虛擬產品設計到實際生產制造的閉環產品質量控制，實現從原料進廠到產品出廠的生產過程自動化、裝備制造信息化和智能化、生產過程的高度透明化。
（三）車間生產的自動化和集成化
數字化工廠車間生產自動化是在統一通信、統一編程以及統一IT架構的基礎上，通過高運行可靠性和可用性的數據鏈路（物聯網及工業網等），把生產制造過程中眾多獨立的產品、工具與關聯的服務進行集成，支持自動化控制、制造執行和企業資源管理等系統的完美整合。并將網絡與通信、傳感器與感知、自動檢測、人機交互與專家系統等智能化技術加入車間制造單元與生產線中，實現系統自優化、自重構、自診斷，形成高度的柔性生產方式，達到信息技術和制造技術深度融合的目的，使得高度智能的快速生產成為可能。
四、結束語
綠色和人文是數字化工廠的重要特征，所以數字化工廠的建設不僅要求體現數字化、自動化和智能化元素，還要符合綠色人文的需求。它一方面用自動化設備來減輕人員的體力消耗和精神壓力，以及用持續的職業發展規劃來延長員工的工作壽命和工作質量。
參考文獻：
數字化控制與制造技術范文3
[關鍵詞]飛機；數字化；裝配定位技術
中圖分類號：V341 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）17-0287-01
近年來，信息技術和計算機等技術水平有了顯著提升，在制造領域中，已經廣泛應用到其中，對行業的發展奠定了良好基礎。在航空制造行業發展期間，各個制造環節中，為了有效提升飛機承載能力，對飛機裝配提出了嚴格的要求[1]。因此，應當采取科學的技術手段，通過加大飛機數字化裝配定位技術的運用，從而促進航空飛機制造行業的長遠發展。
一、飛機數字化裝配定位技術的內涵
對機數字裝配定位技術而言，運用先進的數字化裝配方法以及柔性、虛擬仿真技術等，實現無型架裝配和柔性裝配等?？傊w機數字化裝配定位技術是多種先進技術的綜合應用，在諸多技術中，主要包含了數字化鉆鉚技術、光學檢測與反饋技術和集成控制技術等，從而為飛機裝配定位的開展奠定良好基礎。
二、飛機數字化裝配定位技術要點分析
（一）裝配準確度以及裝配定位方法
在飛機裝配過程中采用數字化裝配定位技術時，主要是運用了數字化集成自動控制技術和誤差補償技術等，并采用了光學檢測技術，在對飛機進行裝配期間，在選取工裝夾具時，一定要保證所選擇的工裝夾具擁有良好的柔性和通用性等特點。同時，在夾具的設計、安裝等過程中，需要運用數字化技術，能夠使得夾具的精度更高，而且采用的定位技術又稱之為數字化定位技術，在利用該技術時，通過在數字量的作用下，載配合著誤差補償技術和光學測量技術等，從某種意義上來講，有利機零部件的定位精度有明顯增強。
通常情況下，在制造與裝配夾時為了降低所產生的誤差，要利用數字化裝配定位技術，繼而最大程度的提升裝配的精確度。對于誤差而言，是在夾具加工和制造決定的，當運用了數字化裝s配定位技術，可以減少在加工制造飛機夾具時所產生的誤差。同時，在對零件予以協調與定位期間，要加大數字化裝配定位技術，并且采用定位閉合循環回路，該回路是由定位設備與定位控制模塊所構成的，能夠滿足工藝設計的基本要求，對降低零件加工誤差具有重要意義。
（二）機身壁板數字化的柔性裝配工裝技術
對于數字柔性裝配工裝技術而言，其包含了很多的模塊，主要有兩種，分別是動態模塊和靜態模塊，在裝s配機身壁板零件時，從裝配框架中可以看出，靜態模塊是該架構的重要組成部分[2]。同時，也是構建數字化裝配平臺的基礎，為創建動態模塊發揮了關鍵作用。針對于動態模塊，內型卡板與機械隨動的定位設備是其構成的重要組成部分，工裝靜態模塊與內型刻板是運用螺栓實施連接的，能夠實現長衍定位，在運用誤差補償系統與光學測量系統時，對蒙皮和長衍裝配精確度的提升發揮了關鍵作用。
在對壁板零件進行裝配期間，需要在動態模塊作用下，對裝配有關內容予以及時更換和調整。此外，在對飛機零件予以裝配時，運用數字化柔性裝配平臺，在可調轉換器的作用下，將動態模塊和靜態模塊相互連接在一起，將蒙皮擋件與內型卡板設置在工裝靜態框架中，在工裝靜態框架中，將機械隨動定位設備設置在其中，進而有利于實現數字化裝配定位平臺的構建[3]。
在裝配飛機零件時，采用了內型卡板，可以將蒙皮進行準確定位。同時，在機械隨動定位設備的末端，要運用有關執行器將其予以長衍夾持，通過發揮數字化裝配控制模式中的定位設備，有助于達到長衍移動的效果。從而順利完成對長衍的精確定位。
（三） 數字化裝配定位系統的集成控制
對于數字化裝配系統來講，在定位系統平臺的作用下，能夠從遠程數據庫中獲取到有關定位信息，再對數據進行分析與計算，將所控制的信息向可變成控制器輸送，通過將控制信息向驅動信息轉換，在定位驅動設備的作用下，能夠對零件予以定位。同時，運用驅動光學測量設備，可以對定位予以實時測量，從而達到對數據進行深入分析的效果，最終將零件定位補償數據信息予以真實反饋，繼而對飛機零件進行準確定位。
在運用飛機數字化裝配定位技術對飛機進行定位時，要運用到以太網，將TCP/IP作為有關傳輸協議，構建開放型的先進信息網絡。數字化裝配定位系統是主要的控制平臺，計算機運用了局域網信息數據庫與以太網，可以保障相關系統能夠交互，從而對飛機零件正確裝配發揮了重要作用。
對于控制平臺中心的計算機，應當具有10/100M自適應的以太網接口，其能夠便于接入到以太網中[4]。對于設備網，以開放型和標準化的通信網絡為主，針對中間的輸入和輸出系統，可以實現將可變成控制器和現場設備緊密聯系起來，尤其是將其與智能化裝置連接在一起，通常情況下，主要的智能化裝置包含了變頻器與傳感器，還有按鈕等，在諸多智能化裝置的作用下，在飛機裝配過程中，有利于對零件裝配的精確定位，從而為飛機整體裝配質量的提升提供有利依據。
結束語：
當前，在飛機裝配過程中，為了進一步提高飛機裝配的整體質量，對裝配技術進行更新和完善，確保飛機裝配質量有顯著增強。隨著科學技術水平的不斷提升，為行業的發展奠定了良好基礎。通過將飛機數字化裝配定位技術運用在飛機裝配中，并對該技術進行詳細分析，有助于提高飛機各個部位的可靠性與穩定性，從而提高飛機的整體質量。
參考文獻：
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數字化控制與制造技術范文4
【關鍵詞】數字化；先進制造；機械；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 先進制造技術的含義
先進制造技術AMT（Advanced Manufactories Technology）是指以提高制造企業綜合效益為目的，綜合利用信息、能源、環保等高新技術以及現代系統管理技術，對傳統制造過程中及產品的整個壽命周期中的使用、維護、回收、利用等有關環節進行研究并發行的所有適用技術的總稱[1-2]。
相對傳統制造技術，數字化制造技術是一項融合數字化技術和制造技術，且以制造工程科學為理論基礎的重大的制造技術革新，是先進制造技術的核心。數字化先進制造是在計算機和網絡技術與制造技術的不斷融合、發展和廣泛應用的基礎上誕生的。它是對制造過程進行數字化的描述，將制造信息采用數字化的表征、存儲、處理、傳遞和加工，從而在數字空間中完成產品的制造過程[3-6]。
2 數字化是先進制造技術的基礎
2.1 先進制造技術的基本特征
先進制造技術包括以下五個基本特征。
（1）先進性。制造工藝作為先進制造技術的基礎，必須是經過優化的先進工藝。先進制造技術的基礎必須是優質、高效、低耗、清潔工藝，它從傳統制造工藝發展起來，并與新技術實現了局部或系統集成。
（2）通用性。先進制造技術不是單獨分割在制造過程的某一環節，它覆蓋了產品設計、生產設備、加工制造、銷售使用、維修服務，甚至回收整個過程。
（3）系統性。隨著微電子、信息技術的引入，先進制造技術的駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調整的信息流動過程。先進制造技術是可以駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
（4）集成性。先進制造技術由于專業、學科間的不斷滲透、交叉、融合，界限逐漸淡化甚至消失，技術趨于系統化、集成化，已發展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術為一體的新興交叉學科。
（5）技術與管理的更緊密結合。對市場變化做出更敏捷的反應及對最佳技術經濟效益的追求，使先進制造技術十分重視生產過程組織管理體制的合理化和最佳化。
2.2 基于數字化的先進制造技術
數字化制造技術符合先進制造技術的上述五個基本特征。先進制造技術時代是數字化信息的時代，數字化技術是數字的生產、采集、存貯、變換、傳遞、處理及廣泛利用的新興科技領域。制造業從50年代數控機床的發明，標志著機械制造業向著數字化走出了第一步，隨后制造信息化沿著三個方面推進，一是現場生產方面，如：NC/CNC/DNC/PLC/FMS/AC等；二是產品和工藝設計方面，如APT/CAD/CAM/CAE等；三是生產管理和集成方面，如MRP/PDM/ERP/CIMS等?？梢哉f信息技術改變了當代制造業的面貌。
3 數字化是先進制造技術發展的核心
3.1 數字化先進制造的核心技術
數字化是先進制造技術的核心，它是在計算機和網絡技術與制造技術的不斷融合、發展和廣泛應用的基礎上誕生的。數字化先進制造主要包括以下幾個核心技術[4，6]：
（1）制造過程的建模與仿真。制造過程的建模與仿真是在一臺計算機上用解析或數值的方法表達或建模制造過程，建模通?；谥圃旃に嚤旧淼奈锢砗突瘜W知識，并為實驗所驗證。
（2）網絡化敏捷設計與制造。利用快速發展的網絡技術，改善企業對市場的響應性。我國企業向國際接軌就必須在此領域開展研究，盡快掌握并趕上國外先進水平。
（3）虛擬產品開發。虛擬產品開發有四個核心要素：數字化產品和過程模型、產品信息管理、高性能計算與通訊和組織、管理的改變。
3.2 數字化對先進制造技術的實現
（1）數字制造的全球實現―網絡制造。隨著數字化技術、計算機網絡技術及交通運輸事業的迅速發展，這些企業可利用協同工作技術，在一定的時間、一定的空間內，利用計算機網絡，小組成員共享通過數字網絡在企業內部傳遞的知識與信息。
（2）數字制造的動態聯盟―敏捷制造。為實現高增值、高產品質量及優質服務，只有借助于高性能計算機和高速網絡，在數字化環境中，充分利用其他企業制造過程的信息流和數據庫等有用的數字化資源，才能對變化市場做出快速的響應。對于某些產品一個企業不可能快速、經濟地獨立開發和制造其全部，必須根據任務，由一個公司的某些部門或不同公司按資源、技術和人員的最優配置。于是，一種以數字制造為平臺的先進制造技術即數字制造的動態聯盟―敏捷制造嶄露頭角。
（3）數字制造的計算機實現―虛擬制造。數字化表征與傳遞、建模與仿真是數字制造的核心科學問題。這種能實現制造形狀與過程的數字化表征、非符號化制造知識的表征、制造信息的可靠獲取及其傳遞的、由整個制造信息形成的數字空間，為計算機和計算機網絡的應用提供了用武之地。
（4）數字制造的快速實現―快速原型制造。制造業面臨兩個重要的挑戰：一是要大大減少開發時間，二是產品的個性化。雖然計算機輔助設計和制造（CAD和CAM）已在很大程度上改善了傳統的產品設計和制造方法，但在計算機輔助設計和計算機輔助制造集成實踐過程中仍有許多障礙。
虛擬制造技術在計算機上實現了產品實際的制造過程，對縮短產品開發的周期、減少開發費用、提高市場競爭能力做出了重大貢獻。通過長期的探索與實踐，催生了制造技術上的又一次新的變革―快速成型制造技術。
（5）數字制造的環?；瘜崿F―綠色設計與制造。制造業為人類的繁榮昌盛做出了巨大貢獻的同時，每年產生了近55億噸的無害廢品和7億噸的有害廢品。因此，為了有效地保護環境，一定要在制造的各個階段進行污染控制。有必要使用能在各個階段評估環境被影響的后果的工具和方法學來支持設計和制造，一種具有意識的先進制造技術―綠色設計與制造ECD&M （EnvironmentallyConscious Design and Manufacturing ）。
4 數字化是先進制造技術發展的未來
目前，計算機和網絡已成為制造業企業的基礎環境和重要手段，目前世界500強企業無一例外地建立了內部網。制造業在知識經濟到來時呈現明顯的信息化趨勢，可以說信息技術在促進當代制造業發展過程中的作用是第一位的，信息技術將在更深層次上滲透和改造傳統制造業。
當前，數字化制造正在深入發展，其主要趨勢呈以下四點：
（1）由二維向三維的轉變―形成以MBD/MBI（Model Based Definition，MBD 基于模型的定義/Model-BasedInstructions，MBI基于模型的作業指導書）為核心的設計與制造。MBD是用集成的三維實體模型來完整的表達產品生命周期各階段的產品定義技術標準，為設計人員服務，解決的是要制造什么的問題；MBI是以三維模型表達的車間工作規范和方法，為加工、裝配、檢測人員服務，解決的是怎么制造的問題。MBD/MBI技術將使工程技術人員從繁瑣的二維圖紙和表格文化中解放出來，可將更多精力轉移到需求分析和產品創新研發上。
（2）真正并行和協同的實現-數字化制造中的直觀可視化工作環境以及建模和仿真技術，為并行和協同工作提供了友好的協同工作環境及有效的實驗驗證手段和評估優化工具。數字化制造是制造業信息化發展的新階段，也是目前制造業的重要發展方向，如精密化、智能化、網絡化、極端化等，無一不與數字化制造技術的發展密切相關。
（3）數字化裝配與維修的應用―裝配是產品生命周期中的重要環節。虛擬現實技術（VR， Virtual Reality）的發展為解決裝配序列規劃和裝配性能仿真提供新的思路和方法，虛擬裝配技術可在無物理樣機的情況下對產品可裝配性、可拆卸性、可維修性和裝配過程中的裝配精度、裝配性能等進行分析、預測和驗證，并支持面向生產現場的裝配工藝過程的動態仿真、規劃與優化。目前虛擬裝配技術已從簡單的幾何裝配正朝著考慮精度、物性、過程、環境等多方面因素的裝配技術方向發展，這是推進虛擬裝配技術實用化發展的重要一步。
（4）數字化車間與數字化工廠―數字化工廠是數字化制造技術在車間和和工廠集成應用和高效運營的全新生產模式。它在三維工藝過程、工藝裝備、生產線布局和生產管理綜合優化和集成的基礎上，實現產品在工廠、車間和生產線上由設計到制造的數字化執行、管理和控制問題，是實現企業挖潛和增效的最有效形式。目前，生產線建模仿真技術和車間布局規劃已日益受到重視，它為高效物流實施以及精益生產、可重構制造、單元化制造等先進制造模式提供科學分析工具，尤其對多品種、變批量和混線生產等復雜生產模式具有重要指導意義。
5 結束語
先進制造技術是改造傳統制造業的有效手段，為了有效地在我國利用先進制造技術改造傳統制造業，需要明確研究、開發和應用先進制造技術的重點。綜觀以上先進制造技術的現狀和發展，可以看出數字制造實為先進制造技術的核心技術，是實施其他先進制造技術的平臺。
數字化先進制造技術是席卷全球的數字化浪潮中的重要一環，其本質是支持數字化或信息化制造業的技術。充分運用當代數字化技術，大力發展數字化先進制造技術符合本世紀制造業的發展趨勢。
【參考文獻】
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數字化控制與制造技術范文5
關鍵詞：螺旋錐齒輪;齒面展成;加工精度;
螺旋錐齒輪的齒面精度是保證機械產品質量的關鍵，對于產品效率、傳動精度、噪聲及使用壽命等性能都有重大影響。而其齒形復雜且精度要求較高，加工工作較為困難，因此改善螺旋錐齒輪齒面加工精度以及嚙合質量成為了制造齒輪的關鍵問題。
1.齒面結構及相關工藝特點
螺旋錐齒輪的齒面幾何特性是極其復雜的，工藝性非常強。從數學理論層面而言，即使已知錐齒輪的模數、壓力角、螺旋角及齒面接觸區等要求，錐齒輪的齒形也無法完全確定。因為在一定空間內，錐齒輪的齒面可以有無數種嚙合情況，所以加工參數復雜。由此可見，螺旋錐齒輪的幾何計算參數、加床結構等都十分復雜、繁瑣。而與之相應產生的齒面展成技術、檢測技術、修正技術等都比一般類型的齒輪要落后的多。制造螺旋錐齒輪的相關工藝有以下幾個特點：
（1）參數的設計過程類似于數學計算，需要許多的假設、預設及兩層迭代計算為求解基礎，且求解過程極其復雜，難以理解。
（2）螺旋錐齒輪的節錐線呈圓弧縮齒形，因此加工齒輪所需的刀盤軸線是無法平行的，只能采取“局部共軛原理”進行加工。
（3）輪坯與銑刀盤之間除了有傳動鏈、展成鏈和分齒機構以外，還具有變性、刀傾等機構，因此機床結構十分復雜。
（4）加工輪齒的方法有兩種形式，第一種是大齒輪進行雙面法加工、小齒輪進行單面法加工;第二種是大小齒輪都進行單面法加工。當采用第一種方法時，大齒輪的輪齒兩側刀盤半徑不同，且中心點處的螺旋角不同，大齒輪的底槽會導致小齒輪底槽的刀盤錯刀距離過小，影響刀具的強度和壽命;第二種方法加工齒輪不會出現以上情況，但是加工效率比較低，并且要經過各種切齒修正計算，才能保證嚙合正確。
（5）刀盤軸線只有垂直于被加工齒輪的根錐，才能使齒根曲面展成正確，因此修正刀齒的齒形角，使其對稱于節線，但這也會導致刀盤的規格和數量增多。
2.齒面展成技術及理論
隨著螺旋錐齒輪加工機床制造技術的不斷提高，螺旋錐齒輪齒面展成技術及成形理論也不斷完善，因此螺旋錐齒輪加工機床的發展與其齒面展成技術是密切相關的。當前，螺旋錐齒輪加工機床及其齒面展成技術分為傳統機械銑齒機床及其加工技術與現代數控銑齒機床及其加工技術兩個階段。我國從1954年開始就將格里森公司推出的NO.116型機床作為齒輪制造企業的主要設備。傳統加工機床的結構十分復雜，由于傳動鏈較長，容易導致在齒輪加工的過程中產生質量問題;并且其加工批量小，在加工參數不同的輪坯時還需要經過反復調整，加工周期較長。隨著計算機技術、齒輪加工及成形技術、數控技術的不斷發展，螺旋錐齒輪的齒面展成技術及加工精度控制技術逐漸得到較大進步。其加工機床也由傳統的機械銑齒機床換成了現代數控銑齒機床。格里森公司為精確加工弧齒錐齒輪和準雙曲面齒輪，研發出Phoneix Ⅰ、Ⅱ系列的數控銑齒機和磨齒機，我國天津精誠機床股份有限公司、湖南中大創遠數控裝備有限公司等企業也相繼研制出具有自主知識產權的CNC螺旋錐齒輪數控銑齒機和磨齒機。
現代數控銑齒機床的水平導軌和垂直導軌代替了傳統機械銑齒加床的搖臺和偏心機構，并以伺服電動機中的直接驅動代替了原來的傳動鏈、傳動齒輪、交換齒輪，使機床結構更為精簡。其數字系統更能夠有效控制各軸的精確度，使齒形精度和齒面質量都得到提高，實現了齒面加工精度控制。數字化的切齒加工能夠將齒面幾何精度與數控的高精運動結合起來，有效控制加工精度與嚙合質量。
3.齒面質量檢測、修正
隨著機械制造技術的不斷發展，具有速度快、可靠性強、噪聲小、成本低、重載等高品質的螺旋錐齒輪制造成為了齒輪制造行業的追求目標。齒面質量的檢測是控制螺旋錐齒輪齒面幾何精度的關鍵，目的是依據齒面檢測信息反調修正數控機床運動參數，將齒面偏差達到最小化。20世紀90年代末期，出現了錐齒輪測量中心，能精密測量螺旋錐齒輪等各種復雜形狀工件，實現了齒面幾何精度的數字化控制螺旋錐齒輪的加工精度及質量。通過數字化測量及分析螺旋錐齒輪齒面幾何偏差，并根據偏差信息對機床的運動參數進行修正，并依據其修正數據對數控機床進行加工修正，通過調整機床誤差降低機床加工對螺旋錐齒輪齒面幾何精度造成的影響，能有效提高螺旋錐齒輪的齒面加工質量。
4.齒面精度中數字化閉環控制
國內許多齒輪制造企業為了使齒面加工質量和精度能夠得到提高并縮短加工周期，除了引進國外先進的銑齒和檢測等設備以外，還自主研發了發亮數控加工設備和檢測設備，并靈活應用于螺旋錐齒輪的生產中。為了節省昂貴的設備進口費用，充分利用國內現有的齒輪加工和檢測設備，利用數字化閉環控制系統，以齒面偏差的數字化檢測和修正為基礎，實現齒面加工精度的有效控制以及成為了現代螺旋錐齒輪制造技術的關鍵問題。從齒輪制造技術的現狀來看，螺旋錐齒輪的加工是集“輪坯設計―加工―檢測―調整修正―再加工―合格齒輪產品”的數字化閉環制造全過程。數字化閉環制造控制技術，就是通過中心計算機，將螺旋錐齒輪的數字化檢測與加工技術有效結合，組成具有自動反饋、修正等功能的螺旋錐齒輪齒面閉環加工控制技術。該技術能充分利用計算機精密的檢測功能與數控機床高效的加工及修正功能，將齒面加工精度、嚙合質量及生產效率大大提高。
5.結束語
現代化螺旋錐齒輪的制造技術能將數控展成、數字化檢測及修正等技術有效結合，構建出數字化閉環制造控制技術，避免了傳統制造模式的繁瑣過程，大大提高了齒面加工效率及進度。
參考文獻：
[1]李天興，張波，螺旋錐齒輪齒面展成及加工精度控制的現狀與趨勢[J].礦山機械，2013，07：110-115.
[2]李聚波.螺旋錐齒輪網絡化制造關鍵技術研究[D].江蘇大學，2013.
數字化控制與制造技術范文6
【關鍵詞】 飛機 數字化 柔性裝配
1 引言
傳統的飛機裝配采用剛性工裝定位、手工制孔連接、基于模擬量傳遞的互換協調檢驗方法和分散的手工作坊式生產。自20世紀 80 年代以來，隨著計算機輔助設計/制造（CAD/CAM）技術、計算機信息技術、自動化技術和網絡技術的發展，數字化技術在現代飛機制造中得到了廣泛的應用，飛機制造進入了數字化時代。
在數字化技術的推動下，飛機裝配技術快速發展，形成了現代飛機的數字化柔性裝配模式。數字化柔性裝配模式具體表現為：在飛機裝配中，以數字化柔性工裝為裝配定位與夾緊平臺，以先進數控鉆鉚系統為自動連接設備，以激光跟蹤儀等數字化測量裝置為在線檢測工具，在數字化裝配數據及數控程序的協同驅動下，在集成的數字化柔性裝配生產線上完成飛機產品的自動化裝配。
2 飛機裝配生產線特點
一般機械制造中的裝配線是指人和機器的有效組合，通過將生產中的輸送系統、隨行夾具和在線專機、檢測設備等進行有機組合，從而滿足多品種產品的裝配要求，充分體現了設備靈活性。裝配生產線的應用，提高了生產效率縮短了制造周期，但自動化生產線的成本較高，主要用于批量生產，如在汽車行業。
但飛機產品型號多、批量少的特點使得飛機裝配生產線需要在具有一般機械產品裝配生產線的特點基礎上，還應具有一定的柔，這樣同一生產線既能用于同型號同批次，又能適用于同型號改進改型系列機型的飛機產品裝配，從而滿足了裝配生產線對產品產量的要求，可充分發揮其優勢，實現現代飛機產品的精益制造。
與國外發達國家相比，我國現代飛機柔性裝配生產線技術無論在研究層面還是應用實踐層面都存在較大的差距，主要表現在：
(1)現有的產品設計模式和產品特征沒有充分考慮產品柔性裝配技術的應用需求，不適應柔性裝配生產線的發展要求。
(2)基于MBD的數字化裝配工藝規劃與管理技術缺乏系統研究和應用。工藝設計手段還停留在二維工藝設計和表述為主的水平，存在與數字化產品設計不銜接、設計周期長、返工量大、需要實物驗證和示教性差等諸多問題，大量制造依據信息以工藝文件形式分離存在，管理混亂，不能滿足柔性裝配生產線可視化裝配、無圖制造的發展要求。
(3)數字化檢測技術嚴重滯后。
大量采用專用工裝、標準量具等模擬量設備進行產品的測量與檢驗，測量效率低、精度差，不能滿足柔性裝配生產線快速精確測量、在線質量控制的需求。
3 數字化柔性裝配生產線內容及關鍵技術
通過研究國外數字化裝配技術的發展狀況，結合飛機裝配及其生產線的特點，可得出構建新一代飛機數字化柔性裝配生產線必須包括以下內容及關鍵技術：(1)面向裝配的數字化產品并行設計，為實現柔性裝配、敏捷制造提供前提和基礎；(2)數字化三維裝配工藝設計與仿真系統，實現整個裝配過程中數字量傳遞；(3)數字化柔性工裝系統，實現工裝快速響應、快速重構以及數字化定位；(4)先進的連接設備及技術（包括柔性制孔技術、自動鉆鉚技術、電磁鉚接技術等），保證裝配質量和效率，實現裝配過程的自動化；(5)數字化測量檢驗系統，實現裝配過程中的精確測量和協調裝配，裝配完成后的精確檢驗；(6)數字化裝配生產線輔助裝備及管理，建立數字化柔性裝配生產線集成管理系統，實現從產品設計、工藝、裝配、檢驗和現場管理各裝配生產環節信息的高度集成和移動生產線的自動配送物流管理。
上述各項內容在實際應用中互相聯系、互相支撐，通過將其整合和集成，可構建現代飛機的數字化柔性裝配生產線，實現現代飛機產品的數字化、柔性化、自動化裝配。
數字化三維裝配工藝設計與仿真系統是實現飛機數字化裝配模式、構建飛機數字化裝配生產線的軟件基礎，現代飛機整個裝配過程都是建立在數字化工藝設計的基礎之上的，只有采用基于單一產品三維數字量模型的數字化工藝設計方式，為整個裝配過程從源頭上提供數字量數據基礎，基于數字化裝配的柔性裝配生產線才有可能真正實現。
數字化柔性工裝系統、先進連接設備及技術、數字化測量檢驗系統是實現數字化柔性裝配生產線的硬件基礎。通過數字化裝配工藝設計仿真系統得到的數字量數據必須由數字化的工裝及設備來執行，才能保證整個裝配過程的全數字量傳遞，從而實現整個裝配生產線的數字量協調。
4 結論與展望
當前國內軍機產品的數字化設計與零件制造技術發展迅速，但是裝配技術作為飛機制造的關鍵還停留在二、三代機的制造水平，與其他軍機制造技術相比嚴重滯后，已成為軍機型號快速研制和生產的瓶頸。數字化產品定義取代二維工程圖樣已成為必然趨勢，零件精準制造技術的快速發展為實現飛機柔性裝配提供了必要的前提，新一代飛機長壽命、隱身、高可靠性、低成本快速研制的需求對數字化柔性裝配生產線的應用提出了迫切要求。
(1)發展應用柔性裝配生產線是現代飛機制造業大勢所趨，通過發展應用柔性裝配生產線，可大幅度提高產品裝配質量和效率，是現代飛機產品制造的顯著特點。
(2)通過發展柔性裝配生產線，可促進數字化柔性裝配技術的發展和應用，從而解決現有裝配技術難以滿足新一代飛機長壽命、隱身和高可靠性等要求的瓶頸問題。
(3)通過發展柔性裝配生產線，可建立飛機柔性裝配多系統異構測量平臺和集成檢測系統，形成數字化裝配模式下的新質保體系和產品檢測機制，從而解決現有模式下測量手段簡單、無法實現空間大尺寸動態測量，測量數據手工記錄，與產品設計和工藝規劃系統脫節，難以保證裝配的高精度與產品及工藝的完整性等關鍵技術難題。
綜上所述，在國內發展應用數字化柔性裝配生產線勢在必行，但應充分利用前期研究工作基礎，圍繞數字化裝配技術的發展趨勢和生產線的迫切需求，根本上改造傳統的設計體系、制造體系、技術體系和管理體系，實現流程再造、資源整合和生產組織調整，從而構建現代飛機數字化柔性裝配生產線。
參考文獻:
