数字化工艺与制造的研究与实践

数字化工艺与制造的研究与实践数字化工艺与制造的研究与实践华中科技大学陈卓宁工艺信息化应用现状与发展趋势国内外数字化工艺与制造技术研究现状数字化工艺与制造系统的关键技术数字化工艺与制造系统的关键技术工艺信息化应用现状工艺信息集成工艺知识工艺信息集成与工艺管理工艺设计积累利用工艺设计的标准化工艺设计的效率提升工艺编制效率工艺信息化应用现状提升工艺编制效率图图文表一工程符体化编辑符号/特殊工艺参辑平台殊符号参数查询自动计工艺图计算图形编辑辑推动企业工艺标准化规范化工艺信息化应用现状推动企业工艺标准化、规范化填写内容可从下拉菜单控制字体、字号填写内容可从下拉菜单中选，也可手工输入。公有和私有控制是否广播挂工艺数据库，必须在挂工艺数据库，必须在下拉菜单中选择可设置“编辑列表”和计算公式控制填写格式挂工艺资源库实现快速准确的工艺汇总工艺信息化应用现状实现快速、准确的工艺汇总建立艺信息资源艺知识的复体工艺信息化应用现状建立了工艺信息资源和工艺知识的积累和复用体系多角度多层次工艺数据管理工艺信息化应用现状多角度、多层次工艺数据管理建立企业流程管理和项目管理机制工艺信息化应用现状建立企业流程管理和项目管理机制与设计紧密集成高效衔接工艺信息化应用现状与设计紧密集成、高效衔接工艺信息化发展趋势从信息系统的角度看工艺信息化发展趋势™信息技术拉动™企业需求推动¾三维CAD技术¾系统集成技术¾业务需求¾管理需求¾数据仓库技术¾知识管理¾。。。¾知识管理¾。。。工艺信息化发展趋势从工艺设计的角度看工艺信息化发展趋势™三维CAD应用逐渐推广和深入™企业的经验和知识的积累逐渐丰富和完善企的验和知识的积累逐渐丰富和完善™工艺分析仿真系统的应用™专业工艺工具软件的应用™专业工艺工具软件的应用工艺信息化发展趋势从工艺管理的角度看工艺信息化发展趋势™从工艺相关文档的管理扩展到与工艺相关的各类数据的管理™从工艺相关文档的管理扩展到与工艺相关的各类数据的管理™从工艺动作的优化扩展到工艺过程的优化生产准备的艺管到生产造的艺行管™从生产准备阶段的工艺管理到生产制造阶段的工艺运行管理™从单一工厂管理扩展到集团型企业的管理工艺信息化应用现状与发展趋势国内外数字化工艺与制造技术研究现状数字化工艺与制造系统的关键技术数字化工艺与制造系统的关键技术数字化工艺与制造数字化工艺与制造通过规划部门、产品研发部门、生产工程部门和生产车间间的高度信息共享，实现各部门间并行协同作业。同时可在产品的设计规划阶段就预测整个产品的全生命周期的本质行为，把潜在的问题早期解决在设计阶段，这对于缩短新产品开发周期、提高产品质量、降低开发和生产成本，降低决策风险都是非常重要的。传统制造阶段的技术问题装配技术特点装配工作量其它工作量装配工人其它工人装配成本其它成本装配工人其它工人装配成本其它成本装技术状传统制造阶段的技术问题由于产品构件的种类多，结构复杂，部件连接件极多。需要大量的装配型架，每次新产品的研制或改型均会产生大量的部件装配设计和制造任务尺寸调整装配技术现状每一次新产品的研制或改型均会产生大量的部件装配设计和制造任务，尺寸调整复杂困难。严重影响产品的交付。装配大多仍采用手工作业模式，装配工人在现场工作需要仔细翻阅大量的图纸、工艺文件,难免错装、漏装,造成装配质量问题,影响装配周期。部件与整体装配的自动化水平低，严重影响产品的有效装配时间和加工质量的一致性，装配效率低下。传统制造阶段的技术问题国内：较多存在普通机加三维机加工工艺的特点国内：较多存在普通机加国外：数控加工为主模具及模具加工（汽车及复杂类零件）模具及模具加工（汽车及复杂类零件）一般零件（机械零件、机床设备等）复杂零件（航空航天军工能源）复杂零件（航空、航天、军工、能源）国内数字化装配研究现状国内对数字化装配技术的研究起步于20世纪90年代末期，发展速度比较快，初步取得了不少研究型成果，并提出了许多有价值的新理论和新方法。理论和新方法。‹某飞机制造公司研制的数字化产品设计制造系统实现了产品零件的三维模型设计数字化装配空间检查等功能；件的三维模型设计、数字化装配、空间检查等功能；‹某大学在基于虚拟现实技术的“沉浸式”数字化装配技术取得技术成果‹某机械工程研究所对基于虚拟现实技术的原型设计机理进行了研究，把虚拟现实技术与CAD设计环境结合起来；‹某大学建立了分布式虚拟制造系统的框架体系(DVMS)等。‹某大学建立了分布式虚拟制造系统的框架体系(DVMS)等。数字化加工工艺的发展趋势向艺特‹面向工艺特征‹基于知识智能化‹基于知识、智能化‹与CAD功能分离‹与CAD功能分离‹工艺设计与工艺管理一体化‹工艺设计与工艺管理体化工艺信息化应用现状与发展趋势国内外数字化工艺与制造技术研究现状数字化工艺与制造系统的关键技术数字化工艺与制造系统的关键技术数字化数字化工艺与制造平台构架工艺与制造平台构架工艺仿真平台工艺仿真平台三维机加仿真生产节拍规划三维装配仿真工艺信息发布工艺信息发布三维工装仿真三维车间仿真工艺信息发布工艺信息发布制造资源规划数据中心工艺质量跟踪工艺质量跟踪机加工艺规划装配工艺规划设计数据资源数据工艺数据车间数据车间制造执行车间制造执行工艺发布与执行平台工艺发布与执行平台22形成从需求到交付的完整数字化业务链产维产品维修生产过程跟踪生产计划管理工艺路线规划工艺规程规划需求管理需求与设计工艺与仿真计划与生产交付与维修售后维护车间生产监控生产数据采集工艺资源规划质量管理规划设计管理维模型管理维模型管理基于三维模型的基于三维模型的BOMBOM管理管理三维模型管理三维模型管理三维工艺规划三维工艺规划基于三维模型的基于三维模型的BOMBOM管理管理三维工艺规划三维工艺规划三维工艺下车间三维工艺下车间生产现场质量跟踪生产现场质量跟踪三维工艺下车间三维工艺下车间三维模型管理正向集成批量导入反向集成下载打开入库指定文件„批量导入„双向信息互动„系列件管理„下载、打开、入库指定文件„更新模型文件属性从零部件库中选择装入零部件模型„系列件管理„浏览和批注„电子签名„从零部件库中选择装入零部件模型„查看所属的对象信息„查看所属于的任务电子签名„轻量化模型文件„文件修改并发控制„查看所属于的任务„打开个人工作区„编辑工程图标题栏和明细表„钣金件管理„焊接件管理„编辑工程图标题栏和明细表„使用资源管理器填写信息„使用编码管理器填写信息……„使用编码管理器填写信息„产品结构变更后的同步„„……维模型管理维模型管理基于三维模型的基于三维模型的BOMBOM管理管理三维模型管理三维模型管理三维工艺规划三维工艺规划基于三维模型的基于三维模型的BOMBOM管理管理三维工艺规划三维工艺规划三维工艺下车间三维工艺下车间生产现场质量跟踪生产现场质量跟踪三维工艺下车间三维工艺下车间工艺BOM管理1、BOM多视图的转换：设计BOM转化为工艺BOMˆ手工调整产品结构ˆ根据转化规则自动转化¾继承件¾虚拟件¾工艺合件¾中间件¾辅料¾辅料¾材料件¾采购件¾采购件¾外协件工艺BOM管理1、BOM多视图的转换：在工艺BOM上添加多种属性ˆ工艺属性ˆ制造属性ˆ采购属性ˆ管理属性ˆ管理属性工艺BOM管理1、BOM多视图的转换：工艺BOM转化为装配BOM„通过综合PBOM生成总装BOM视图„支持总装BOM批量编辑定义装配线z定义装配线z历史工位工时信息继承z可视化定义、工位、工时、物流z可视化定义、工位、工时、物流路径„支持系列产品装配BOM表编辑„由变更单生成装配BOM„总装零部件查询„自动生成装配工艺卡片„通过BOM汇总自动生成ERP所需产品装配信息需产品装配信息工艺BOM管理2、围绕BOM的工艺数据组织和查询图纸技术资料XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX属性商务文档技术文档工作历史工作历史更改资料。。。。。。工艺BOM管理产品结构树相应零部件2、围绕BOM的工艺数据组织和查询产品结构树相应零部件的替换代用件绕的艺数据组织和查询工艺BOM管理产品结构树相应节点上的工艺文件2、围绕BOM的工艺数据组织和查询322围绕BOM的工艺数据组织和查询工艺BOM管理产品结构树相应节点上的NC代码2、围绕BOM的工艺数据组织和查询绕的艺数据组织和查询工艺BOM管理基于产品结构树的工艺汇总2、围绕BOM的工艺数据组织和查询工时汇总设计汇总材料汇总绕的艺数据组织和查询工艺BOM管理基于产品结构树的文档齐套性查询2、围绕BOM的工艺数据组织和查询产品配置管理BOM结构单层比较3、BOM多视图的比较BOM结构多层比较提供多种方式方便地选择被比较BOM对象指定基准BOM比较BOM对象比较结果以表格形式显示。用不同颜色进行差异标记兰色为行差异标记：兰色为相同，红色为增加，灰色为减少工艺BOM管理4、BOM变更的管理与协同——变更影响范围分析工艺BOM管理¾支持工艺和产品协同设计4、BOM变更的管理与协同——信息协同¾支持工艺和产品协同设计¾支持多BOM间的协同¾更改工艺BOM自动继承已有工艺BOM信息¾更改工艺BOM自动继承已有工艺BOM信息设计更改设计BOM1设计BOM2生成生成工艺BOM1工艺BOM2结构调整工艺路线工艺文档工艺文档。。。工艺信息复制工艺BOM管理4、BOM变更的管理与协同——变更信息的完整追溯更改申请单被更改的数据更改申请单多个待更改数据的列表更改的流程信息更改申请单每个待更更改申请单每个待更改数据的具体信息维模型管理维模型管理基于三维模型的基于三维模型的BOMBOM管理管理三维模型管理三维模型管理三维工艺规划三维工艺规划基于三维模型的基于三维模型的BOMBOM管理管理三维工艺规划三维工艺规划三维工艺下车间三维工艺下车间制造执行系统制造执行系统三维工艺下车间三维工艺下车间生产现场质量跟踪生产现场质量跟踪三维可视化装配工艺规划与传统装配工艺的区别面向复杂产品的装配方法规划开目三维可视化装配工艺规划系统(KM3DCAPP-A)面向复杂产品的装配方法规划‹平动运动‹直线运动‹牵引运动‹径向运动‹典型运动‹直线运动‹旋转运动‹径向运动‹周向运动螺旋运动扳手/螺丝刀运动面向复杂产品的装配节拍规划开目三维可视化装配工艺规划系统(KM3DCAPP-A)面向复杂产品的装配节拍规划多样、全面的技术图解开目三维可视化装配工艺规划系统(KM3DCAPP-A)多样、全面的技术图解装配BOM清单和零部件序号标注多样、全面的技术图解开目三维可视化装配工艺规划系统(KM3DCAPP-A)多样、全面的技术图解多种形式标签内部构造的多种显示方式开目三维可视化装配工艺规划系统(KM3DCAPP-A)内部构造的多种显示方式装配尺寸测量开目三维可视化装配工艺规划系统(KM3DCAPP-A)装配尺寸测量距离测量角度测量长度测量直径/半径测量装配干涉检查可精确定义干涉检查精度开目三维可视化装配工艺规划系统(KM3DCAPP-A)装配干涉检查，可精确定义干涉检查精度制造资源规划开目三维可视化装配工艺规划系统(KM3DCAPP-A)制造资源规划电线电缆布线开目三维可视化装配工艺规划系统(KM3DCAPP-A)电线、电缆布线分层次的模型数据轻量化开目三维可视化装配工艺规划系统(KM3DCAPP-A)分层次的模型数据轻量化转换的对象包括™转换的对象：包括PROE/UG/CATIA/SolidWorks/SolidEdge/Inventor等格式文件的转换。™转换的目的：降低了对计算机性能的要求，用轻量化模型可以大大加快计算速度，改进操作性能，使配置过程设计的操作更流畅。原始模型文件和转换后的轻量化模型文件大小对比原始模型文件转换后的轻量化模型文件原始模型文件转换后的轻量化模型文件20_螺柱.SLDPRT（109K）20_螺柱.Hsf（2K）阀盖.SLDPRT（1144K）阀盖.Hsf（81K）传统工艺的表现形式开目三维机加工艺规划系统(KM3DCAPP-M)箱体机加工设计¾0_毛坯¾10_粗铣底平面¾20_粗铣两端面¾30粗车端面外圆¾30_粗车端面外圆¾40_粗膛摇臂轴孔¾50_粗镗主轴孔¾60_钻底平面上的罗纹孔¾70_攻底平面螺纹孔