数字化设计与制造课程论文

1《数字化设计与制造》课程论文姓名：刘永成班级：机械设计及理论学号：2010051106二○一一年六月2目录摘要................................................................................................................................2一引言..........................................................................................................................2二数字化设计与制造的含义......................................................................................32.1数字化设计与制造技术介绍...........................................................................32.2数字化制造技术在制造业中产生的效果.......................................................4三先进制造技术发展的总趋势..................................................................................4四数字化生产线的内容及实现途径..........................................................................54．1打造全新的数字化企业平台，搭建基础性信息系统，建立数字化协调技术体系.....................................................................................................................54．2广泛采用数控加工技术，建立比较完备、先进的数控加工技术体系....64．3建立数字化工装生产线................................................................................7五总结与展望..............................................................................................................7摘要制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱,将数字化技术用于制造过程，可大大提高制造过程的柔性和加工过程的集成性，从而提高产品生产过程的质量和效率，增强工业产品的市场竞争力。数字化加工与制造应运而生并且表现出了强大的生命力。将数字化技术用于支持产品全生命周期的制造活动和企业的全局优化运作就是数字化制造技术;将数字化技术注入工业产品就形成了数字化产品。关键词：数字化设计与制造数控技术数字化生产线一引言制造技术已从物质形式的制造向信息制造转变，产品中知识信息的价值占据越来越高的比例，这不但反映在产品本身，而且体现在产品的整个生命周期，特别是生产制造环节，随着信息技术的发展，不断出现了新的制造理念和制造系统，如FMS、CIMS、敏捷制造和网络化制造等。这些技术从制造的现实出发，对制造过程中产生的数据进行数字化，并对它们进行加工处理，产生相关信息，在制造系统中进行存储和交换，并直接应用于对生产过程的管理和控制，进一步可对信息进行分析加工产生相关知识，使制造系统的“智能”得到提高，通常把这种生产方式称为数字化制造。另一方面，随着仿真技术的发展和虚拟现实技术的产生，另一种概念的数字化工厂随之产生，这个工厂生存于数字信息世界，在真实工厂或生产过程还没有开始前，这个工厂在虚拟空间中运作，对真实工厂进行虚拟现实的仿真，提供优化的结果，这是现在数字化工厂主要研究和应用的内容。3制造业是国民经济持续增长的发动机、国家安全的重要保障及国家综合实力的主要体现。作为先进制造技术与信息技术相结合的产物，数字化设计与制造技术已成为世界各国在科技竞争中抢占制高点的突破口。随着经济全球化时期的到来，中国的制造业面临更加激烈的市场竞争，如何迅速增强我国制造业的核心竞争能力，提高我国制造业的国际竞争地位，这是摆在我们面前的一个非常艰巨、非常紧迫，而又必须快速解决的问题。数字化信息技术是当今社会发展最快的先进技术，制造业的信息化必将促进我国制造业走上一条持续、快速、健康的发展之路。制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。当前提高制造生产能力的决定因素是各项高新技术的迅速发展及其在制造领域中的广泛渗透、应用和衍生，它促进了制造技术的蓬勃发展，改变了现代企业的产品结构、生产方式、生产工艺和装备以及生产组织结构。二数字化设计与制造的含义2.1数字化设计与制造技术介绍先进的制造工艺、智能化软件和柔性的自动化设备、柔性的发展战略构成未来企业竞争的软、硬件资源；个性化需求和不确定的市场环境，要求克服设备资源沉淀造成的成本升高风险，制造资源的柔性和可重构性将成为21世纪企业装备的显著特点。现代产品开发设计要求有效地组织多学科的产品开发队伍，充分利用各种计算机辅助技术和工具并充分考虑产品设计开发的全过程，从而缩短产品开发周期，降低成本，提高产品质量，生产出满足用户需要的产品。数字化设计与制造技术是指利用计算机软硬件及网络环境，实现产品开发全过程的一种技术，即在网络和计算机辅助下通过产品数据模型，全面模拟产品的设计、分析、装配、制造等过程。数字化设计与制造不仅贯穿企业生产的全过程，而且涉及企业的设备布置、物流物料、生产计划、成本分析等多个方面。数字化设计与制造技术的应用可以大大提高企业的产品开发能力、缩短产品研制周期、降低开发成本、实现最佳设计目标和企业间的协作，使企业能在最短时间内组织全球范围的设计制造资源开发出新产品，大大提高企业的竞争能力。具体过程如：图一表示数字化设计内涵、图二表示数字制造内涵42.2数字化制造技术在制造业中产生的效果随着计算机技术的发展,数字化技术在制造业中的应用越来越广泛,是制造业中一项重要技术。近年来,信息技术不断地与制造技术相融合,使制造业日益走向数字化。我国在数字化制造技术的基础技术CAD技术和数控技术等方面都有很大发展。数控技术方面已开发出了具有自主版权的四种数控系统和一批数控机床,这些技术的进步促进了数字化制造技术与产品的发展,它不仅是制造过程的革命,也是产品的制造技术的革新。数字化制造技术的发展是提高一个国家制造业竞争力的重要手段。在激烈的市场竞争中,人们对产品特别是机械产品和耐久消费产品如机床、汽车、家用电器等的要求越来越高,除性能、质量和价格外,还要求产品更加多样化、个性化,产品的生产规模由大批量向多品种小批量方向发展,采用数字化制造技术不仅能够满足这种需求趋势,还能够快速响应市场,降低生产成本。将数字化技术应用于产品的制造过程中,实现制造过程的柔性化。数字化制造技术是改造传统产业,实现产业升级的有力武器。为了实现技术创新,改造传统制造技术,需吸收数字化技术,采用数字化装置通过计算机对产品制造过程进行控制,实现数字化传递,所以在我国利用适用先进制造技术改造传统制造业,首先就是利用数字化技术改造传统制造业。而且随着制造业拥有数字化制造技术比重的逐年上升,数字化制造技术将日益成为制造业优质、低成本、快速响应市场需求的主流制造技术。此外,随着社会的发展,人们生活质量的提高,人们对产品精度、可靠性的要求也越来越高,将数字化技术注入产品是提高产品精度和可靠性的有效途径,数字化产品既直观又方便,便于与计算机连接,通过计算机控制产品,进行信息处理,实现信息传递。三先进制造技术发展的总趋势先进制造技术发展的总趋势可归纳为：精密化、柔性化、网络化、虚拟化、5数字化、智能化、清洁化、集成化及管理创新等。而数字化设计与制造技术是先进制造技术的基础。随着计算机技术的不断提高，Internet网络技术的普及应用，以及用户的不同需求，CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM（C4P）等技术本身也在不断发展，集成技术也在向前推进，其发展趋势主要有以下几个方向。一是利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM（C4P）集成技术，实现产品全数字化设计与制造。在CAD/CAM应用过程中，利用产品数据管理PDM技术实现并行工程，可以极大地提高产品开发的效率和质量。企业通过PDM可以进行产品功能配置，利用系列件、标准件、借用件、外购件以减少重复设计。在PDM环境下进行产品设计和制造，通过CAD/CAE/CAPP/CAM等模块的集成，实现产品无图纸设计和全数字化制造。二是CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术与企业资源计划、供应链管理、客户关系管理相结合，形成制造企业信息化的总体构架。CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术主要用于实现产品的设计、工艺和制造过程及其管理的数字化；企业资源计划ERP是以实现企业产、供、销、人、财、物的管理为目标；供应链管理SCM用于实现企业内部与上游企业之间的物流管理；客户关系管理CRM可以帮助企业建立、挖掘和改善与客户之间的关系。上述技术的集成，可以整合企业的管理，建立从企业的供应决策到企业内部技术、工艺、制造和管理部门，再到用户之间的信息集成，实现企业与外界的信息流、物流和资金流的顺畅传递，从而有效地提高企业的市场反应速度和产品开发速度，确保企业在竞争中取得优势。三是虚拟设计、虚拟制造、虚拟企业、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化，将成为数字化设计与制造技术发展的重要方向。虚拟设计、虚拟制造技术以计算机支持的仿真技术为前提，形成虚拟的环境、虚拟设计与制造过程、虚拟的产品、虚拟的企业，从而大大缩短产品开发周期，提高产品设计开发的一次成功率。特别是网络技术的高速发展，企业通过国际互联网、局域网和内部网，组建动态联盟企业，进行异地设计、异地制造，然后在最接近用户的生产基地制造成产品。四是以提高对市场快速反应能力为目标的制造技术将得到超速发展和应用。瞬息万变的市场促使交货期成为竞争力诸多因素中的首要因素。为此，许多与此有关的新观念、新技术在21世纪将得到迅速的发展和应用。其中有代表性的是：并行工程技术、模块化设计技术、快速原型成形技术、快速资源重组技术、大规模远程定制技术、客户化生产方式等。五是制造工艺、设备和工厂的柔性可重构性将成为企业装备的显著特点。四数字化生产线的内容及实现途径4．1打造全新的数字化企业平台，搭建基础性信息系统，建立数字化协调技术体系1.需要建立企业内部的网络化协同工作环境其范围要涵盖设计部门、工装设计制造部门、零部件制造部门、装配部门等主要产品模型的使用单位。必须建立一整套的规范来约束企业各部门之间通过网络协调的工作，这些包括数字签名审核6制度、工作流控制制度等内容。使企业可以通过工作流来驱动工程设计与制造事件，实现设计制造过程的自动化。2．建立结构设计一装配工艺与仿真的数字化系统设计环境在开展并行设计过程中，需要建立并行产品设计环境下的装配仿真系统需要的环境，PDM系统为协同设计提供必要的基础集成环境。装配工艺人员只有通过PDM系统，才能访问到存在于预发放数据库和发放数据库中的产品模型，并通过PDM的网络通讯协同功能，进行异地并行预装配、装配过程设计才能及时、准确的访问到所需要的数据。3．生产现场的数字化应用技术建立数字化传递体系，实现整个设计制造过程数字化的途径主要是通过设计制造过程分析、优化，建立并行工作模式，通过扩大网络条件，连接结构设计人员、装配工艺设计人员，实现数字化预装配、数字化装配过程设计与结构产品设计的集成