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高效磨床数字化设计的新技术

发布时间:2019-7-20
  1、并行设计技术
  并行工程是对平面磨床产品及其相关过程(包括制造和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。它要求开发者从开始就考虑到平面磨床产品全生命周期(从概念形成到平面磨床产品报废)中的所有因素,包括质量、成本、进度和用户需求,以减少平面磨床产品开发过程下游的设计更改,以缩短整个平面磨床产品的开发过程周期。并行工程中的平面磨床产品模型是以三维实体几何模型为基础的包括物理信息、工艺信息、成本信息、装配信息及其他管理信息的集成的模型,其核心是并行设计。
  并行设计是一种对平面磨床产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。与传统的串行设计相比,并行设计更强调在平面磨床产品开发的初期阶段,要求平面磨床产品的设计开发者从一开始就要考虑平面磨床产品整个生命周期(从平面磨床产品的工艺规划、制造、装配、检验、销售、使用、维修到平面磨床产品的报废为止)的所有环节,建立平面磨床产品生命周期中各个阶段性能的继承和约束关系及平面磨床产品各个方面属性间的关系,以追求平面磨床产品在生命周期全过程中其性能最优。通过平面磨床产品每个功能设计小组,使设计更加协调,使平面磨床产品性能更加完善。从而更好地满足客户对平面磨床产品综合性能的要求,并减少开发过程中平面磨床产品的反复,进而提高平面磨床产品的质量、缩短开发周期并大大地降低平面磨床产品的成本。
  并行设计的并行性在计算机环境下必须具有可操作性。从设计活动来看,要有效管理设。
  计流程,确定设计活动中可并行的活动,在整个设计过程中,重新安排各个活动,定义完成各项活动的步骤顺序,协调各自过程的相互关系,解决相互间冲突。从平面磨床产品模型来看,模型的信息应可修改和更新,特别是针对平面磨床产品外形的几何模型。
  在并行设计过程中,下游活动中的输人数据和信息来源于前面环节的输出结果。在并行设计时,当前工作小组可以在前面工作小组的任务尚未完成时,就启动当前活动,这个时候获得的信息是不完备的,但却是当前活动所必需的。在当前活动中,根据这些信息进行的设计可能会因信息是不完备的,从而导致设计结果会随着前面结果的变化而变化。在开发过程中,各环节的模型与信息也是不断完善的过程,直到设计过程全部完成。
  2、仿真与虚拟样机
  仿真是模型在计算机上的运行,平面磨床产品制造中所涉及的模型大致可以分为三类,即平面磨床产品模型、制造系统模型和开发过程(包括设计、加工、装配、测试等)模型。仿真技术是一门多学科的综合性技术,它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础,以计算机和专用设备为工具,利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。例如,汽车或飞机的驾驶训练模拟器,就是应用仿真技术的成果。信息处理技术和网络技术的发展,实际上已经完全改变为仿真的概念。仿真技术的应用以上述三类模型为中心展开。
  1)以平面磨床产品模型为中心的仿真包括平面磨床产品的静态和动态性能分析、平面磨床产品的可制造性分析、平面磨床产品的可装配性分析。在进行平面磨床产品开发时,要考虑的不只局限于与功能需求有关的方面,如形状、尺寸、结构及各种物理特性,还要综合考虑诸如制造、装配、维护、成本等各方面的因素。
  2)以制造系统模型为中心的仿真包括对于复杂制造装备(如加工中心、机器人等)的仿真、对于复杂制造系统(柔性制造车间的设计和运行)的仿真。
  3)以开发过程模型为中心的仿真包括设计过程的仿真和制造过程的仿真。在设计阶段,平面磨床产品的性能和成本就基本上确定了,而正是因为设计阶段的重要性,以及设计过程中多学科协作和反复设计、试验带来的复杂性,设计过程的建模和仿真越来越受到人们的重视。
  虚拟样机是利用计算机仿真技术建立与物理样机相似的模型,通过对该模型进行评估和机械工程中的虚拟样机技术又称为机械系统动态仿真技术,是国际上20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程(CAE)技术,工程师在计算机上建立样机模型,对模型进行各种动态性能分析,然后改进样机设计方案,用数字化形式代替传统的实物样机试验。运用摩拟样机技术减少平面磨床产品开发费用和成本,明显提高平面磨床产品质量,提高平面磨床产品的系统及性能,获得最优化和创新的平面磨床产品设计平面磨床产品。因此,该项技术一出现,立展p受到了工业发达国家、有关科研机构和大学、公司的极大重视,许多著名制造厂商纷纷将虚拟样机技术引入各自的平面磨床产品开发中,取得了很好的经济效益。虚拟样机技术的研究范围主要是机械系统动力学和运动学分析,其核心是利用计算机辅助分析技术进行机械系统的动力学和运动学分析,以确定系统及其构件在任意时刻的位置、速度和加速度,同时通过求解代数方程组确定引起系统及其各构件运动所需的作用力及其反作用力。
  3、多学科综合优化技术
  多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)是一种通过利用工程系统中相互作用的协同机制来设计复杂系统和子系统的方法论。其主要思想是在复杂系统设计的整个过程中利用分布式计算机网络技术来集成各个学科(子系统)的知识,应用有效的设计优化策略,组织和管理设计过程。致力于通过充分利用各个学科(子系统)之间的相互作用所产生的协同效应,获得系统的整体最优解,缩短设计周期。
  4、异地协同2设计技术
  异地协同设计与制造系统的关键技术包括异地省力、物质资源建模与管理:异地分布式作业调度模型;任务冲突解决;支持异地协同设计的三维可视环境的建立;异地平面磨床产品模型数据的动态实时转换、传输;平面磨床产品模型数据的异地修改;异地过程监控模型;基于网络的异地协同工作机制;异地设计与制造的平面磨床产品模型数据管理系统;安全防范机制。


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