数字化设计与制造技术

第一篇：数字化设计与制造技术

“数字化设计与制造技术”读书报告题目和要求1

“数字化模具设计与制造技术”读书报告题目和要求 课程名称：数字化模具设计与制造技术

考核方式：读书报告(论文)的形式

1.论文参考题目：

主要对数字化设计与制造技术在模具中的应用进行说明，可以针对所教授的各章节中的关键技术进行选题。包括

1.模具CAD/CAE/CAM一体化相关技术(数据交换，CAD/CAE/CAM集成技术，产品数据结构，基于网络的集成等)

2.RPM在模具设计制造中的应用(模型数据的发展，具体应用，综述等)

3.先进制造技术在现代模具加工中的应用和发展(成形、累加、去除)

4.模具CAPP的开发和趋势(CBR/RBR/ES)

5.模具CAD的开发和趋势(造型技术的发展，二次开发采用的技术发展，特征建模中的关键问题)

6.网络化制造在模具设计制造中的应用

要求：

1. 所有的论文均需要围绕“数字化设计与制造技术”，或者结合某个具体的模具、进行开发或者对其支撑技术进行阐述，例如《RPM在模具设计制造中的应用》，《模具CAD/CAE/CAM一体化中数据交换的发展》，《先进制造技术在现代模具加工中的应用和发展》，《CBR在模具CAPP的应用和开发》，等等。

2. 字数在3000字以上(4页)，打印稿。

3. 符合期刊论文的要求，具有以下部分：标题、作者单位、中文摘要、关键词、英文摘要、关键词、正文(包括一般的引言、具体实质内容、结论)、参考文献等。

4. 能够就数字化设计与制造技术的某个关键技术在所学专业中的应用、研究、发展进行论述，内容要有衔接，条理清晰。

5. 能够反映模具数字化设计与制造技术目前技术发展的趋势和技术特点。

6. 希望结合自身专业知识进行论述，体现自己的见解。

第二篇：关于船舶数字化设计与制造

目前在我国乃至全世界。要实现船舶行业的跨越式发展，必须以信息技术为基础。世界造船强国从CAX开始，逐步由实施CIMS、应用敏捷制造技术向组建“虚拟企业”方向发展，形成船舶产品开发、设计、建造、验收、使用、维护于一体的船舶产品全生命周期的数字化支持系统，实现船舶设计全数字化、船舶制造精益化和敏捷化、船舶管理精细化、船舶制造装备自动化和智能化、船舶制造企业虚拟化、从而大幅度提高生产效率和降低成本。所谓数字化设计就是运用虚拟现实、可视化仿真等技术，在计算机里先设计一条“完整的数字的船”。不仅可以点击鼠标进入船体内部参观一番，还可以在虚拟的大海中看它的速度、强度、抗风浪能力。这样一来船舶设计的各个阶段和船、机、舾、涂等多个专业模块在同一数据库中进行设计。

船舶是巨大而复杂的系统，由数以万计的零部件和数以千计的配套设备构成，包括数十个功能各异的子系统，通过船体平台组合成一个有机的整体。造船周期一般在10个月以上，既要加工制造大量的零部件，又要进行繁杂的逐级装配，涉及物资、经营、设计、计划、成本、制造、质量、安全等各个方面。这样的一个复杂的系统需要非常强大的信息处理能力。我国船舶行业今年来虽有很大的发展，但与国际造船强国相比，无论在产量，还是在造船技术上差距甚大，信息化水平落后是直接原因。其中，集成化设计系统与生产进程联系不紧密、船舶零部件标准化程度低、信息采集手段落后、物资/物流管理系统信息部同步、生产日程计划安排手段落后、成本管理工作缺乏系统性、数字化应用未有效的促进体制和管理创新等问题的存在，导致了我国船舶行业参与国际竞争的综合能力不高。

船舶工业是集资金、技术、劳动密集为一体的产业，科技含量较高。尽管我国船舶行业的造船量已连续多年位居世界前三位，造船相关经济指标持续增长，但是与其他造船强国相比，我国船舶企业还存在很大的差距，尤其是在造船信息化数字化方面，由于信息技术和应用的滞后，使得我国船舶企业与世界造船强国的船舶企业差距有扩大的趋势。具体表现在：

1、开发设计滞后。由于缺乏一体化的数字设计工具，我国船舶工业长期以来在船舶设计与开发方面能力很差，已经严重影响我国船舶工业的发展，设计周期长和设计水平落后都制约了我国造船生产效率的提高。

2、信息建设无序。目前我国数字化造船存在的主要问题有船舶设计自顶向下的全过程集成尚未实现;现有系统的集成度差，信息孤岛现象严重;信息架构的整体考虑不足，协同能力和柔性应对能力差，产品设计、制造、管理信息一体化的集成度较低，数字化设计、制造、管理生产线各主线尚未贯通，数字化制造技术效能远未发挥。

3、运营管理薄弱。由于缺乏对造船成本的实时跟踪管理，导致造船专业化水平低、生产流程不尽合理，生产准备周期长、单位产品工时耗费高制约了造船业的发展。特别是随着产业规模的快速扩大来自企业管理方式和成本节约的挑战将会更加突出。

4、配套商全球化。在我国船舶工业规模迅速扩大、造船产量急剧增加和船舶品种结构不断升级的情况下，特别加入WTO后，国家对船用设备进口采取行政性限制措施，进一步降低船用设备进口关税，更多性价比高的国外同类产品进入我国市场，使得船舶企业配套设备的提供商遍布全球，这从侧面也对船舶企业信息一体化建设提出了更高的要求。

5、协同响应速动。船舶制造正在从集成制造向敏捷制造过程转化，真正面向大批量定制技术的船舶敏捷制造系统，并没有实现的基础。但随着造船模式向船舶敏捷制造过程转化的深入，船舶结构设计模块化和标准化技术也将会更加深入地研究并逐步推广应用，这必将带来船舶制造过程和模式的快速演变，可以预测，随着以上关键技术的成熟，船舶制造大批量定制的环境将逐步形成，这将对船舶企业间协同的速动响应能力提出更高的要求，而船舶企业间的实时互通也需要强有力的信息化平台作支持。

总之，我国船舶企业在数字化造船的实施建设方面，首先要确定其总体的发展规划和目标，并建立起企业的Intranet/Internet网，做好基础准备。从生产设计、信息化建设、企业管理三个方面入手，通过推动CAD/CAM、CIMS技术，B2B电子商务技术及ERP技术的广泛应用，缩短船舶总体及配套设备的设计和生产周期，提高船舶质量。通过开展网上报价和网上采购，加速资金和材料的周转速度。最终实现网络化的管理体系，提高管理效率，最终实现数字化船舶。

第三篇：数字化设计与制造苏春版课后答案

《数字化设计与制造》

第一章

数字化设计与制造技术引论

1、 数字化开发技术包含哪些核心技术。

以CAD、CAE、CAPP、CAM为基础、为核心 2. 产品数字化开发的主要环节。

3. 数字化设计、数字化制造、数字化仿真的内涵。 数字化设计与制造涵盖： 数字化设计(DD)

CAD：概念化设计、几何造形、工程图生成及相关文档

CAE：有限元分析(FEM)、优化设计

DS：虚拟装配、运动学仿真、外观效果渲染等等 数字化制造(DM)

CAPP：毛坏设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹具设计

CAM： NC图形辅助编程(GNC)、加工仿真检验 数字化制造资源管理(MPR、ERP)

数字化设计与制造数字信息集成管理(PDM、CIMS、PLM)

4. 产品的数字化开发技术与传统的产品开发技术相比，有哪些区别，有哪些优点? 产品的市场竞争：



产品的的复杂性不断增加(功能综合) 

产品的生命周期不断缩短,开发周期短 

产品的设计风险增加 

社会环境对产品的影响

现代好产品的标志: TQCSE(T 时间更短 Q 质量更好

C 成本更低

S 服务质量更好 E 更环保)

5、与传统的产品设计与制造方法相比，数字化设计与制造方法有哪些优点?

提高设计效率，改进设计质量，降低产品的开发成本、缩短开发周期，改善信息管理，提高企业的竞争力

第三章

数字化设计与制造系统的组成

1. 数字化设计与数字化制造技术大致经历了哪些发展阶段?有哪些发展趋势

准备及酝酿阶段(20世纪50年代)：出现数控机床;为数控机床开发自动编程工具语言APT 2D时代(20世纪60年代)：计算机辅助绘图，提高绘图质量和效率;方便图纸管理;平面分析计算 CAD/CAM一体化(20世纪70-80年代)：3D建模

统一数字模型;CAE广泛应用;CAD、CAM通过;无图纸生产;数字信息交换接口

数字信息集成管理

(90年代开始)：产品信息、数据集成管理 PDM，智能化，分布式网络化，CIMS，PLM 数字化设计与制造技术的发展趋势：

利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成技术,以实现全数字化设计与制造

CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术与ERP、SCM、CRM结合，形成企业信息化的总体构架

通过Internet、Intranet及Extranet将企业的各种业务流程集成管理

虚拟工厂、虚拟制造、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化

2、数字化设计与制造系统的支撑软件组成。 )支撑软件



图形处理软件二维图形的生成、编辑、修改、尺寸标注和图形的输入输出 

几何造型软件：线框、曲面、实体(特征)模型的造形设计、编辑  数据库管理系统：存储系统指定数据，保证数据的完整、有效、安全、共享性，并便于修改扩充 支撑软件一般有商品软件，有集成型和单功能型二种：

集成型：Pro/E

UG

I-DEAS

CATIA

CAX’A 单功能型：AutoCAD

Ansys

MasterCAM

ORACLE

3、 数字化设计与制造系统的系统软件组成 CAD/CAM常用的操作系统：

1)unix+X-windows

(常用于大、中、小型机或图形工作站) 2)MS-windows

(常用于单用户系统) 3)windowsNT Linux

(常用于网络系统) )系统软件

 操作系统：存储器管理、CPU管理、I/O管理、文件系统及数据库管理

 编译系统、语言处理系统：支持用户开发应用软件;常用开发工具：汇编语音、VB、VC++、C++、Fortran  诊断系统：对系统的软硬件进行诊断维护

4、 数字化设计与制造系统的主要硬件。

硬件：计算机、输入、输出设备和数据交换通信接口

5、 工程数据库管理系统的基本功能

6、 数字化设计与制造系统的软件应具备的功能 大型集成支撑软件的功能：

1)建模功能：2D建模、3D建模、特征建模

2)分析与优化设计：FE分析;机械运动学分析;动力学运动分析;装配检验 3)数控编程功能：模具设计;GNC;后置处理

4)数据管理功能：工程数据管理;模型数据交换接口 5)提供专用功能开发环境

7、企业在数字化设计与制造系统配置中应考虑哪些问题 ?

软件系统选型需考虑的因素：(1) 系统的性能价格比(2) 系统的开放性(3) 系统的扩展能力(4) 可靠性和维护性(5) 第三方软件的支持 (6) 供应商的经营状况发展趋势

数字化设计与制造系统选型：(1) 需求分析 (2) 性能分析 (3) 编写需求建议书

8、 协同工作环境在数字化设计与制造系统的作用 第四章

产品数字化造型技术

1. 什么产品造型技术?经历哪几个发展阶段? 产品数字化造型技术概述

 产品造型也称产品建模，即建立产品的数字模型

 根据需要，可建立产品的线框、曲面、实体或特征数字模型  产品的数字化建模一般在建模功能软件的界面上逐步建立完成的

 不同的建模软件的建模方法是不尽相同的，提供的用户界面也不同，数字模型的表达也不相同  产品数字化模型是产品开发的基础、核心 2. 描述几何形体的几何元素有哪些种类? 基本几何元素:点、边、面、环、体、壳…

3. 线框、曲面、实体和特征造型各有哪些特点? 线框造型——线框模型(Frame Model)

1、线框模型是用边和点来描述和表达物体的

2、由于线框模型所需的信息少，数据结构简单，对硬件要求不高，显示响应速度快，是早期或简单系统的建模方式。

3、由于线框模型没有面的概念，故无法进行消隐，使模型出现位置多义性和形状的多义性;线框模型是含信息最少最简单的三维几何模型。

现在研究热点：线框模型自动转换为三维实体模型 曲面造型——表面模型(Surface Model)

(1)表面模型是用物体的表面来表达物体的;

(2)曲面建模方法适合于表曲面不能用简单的数学模型表达的物体的述。

复杂曲面表达方法：通过离散点来构造过这些点或逼近这些点的光滑过渡曲面。

常用方法：贝赛尔(Bezier)曲线、曲面;B样条曲线、曲面 ;孔斯(Coons)曲线、曲面;非均匀有理B样条(NURBS)曲线、曲面

(3)表面模型包含物体形状的较多信息，但不能直接得到物体的物理特性(质量、转动惯量。。。)

(4)由表面模型较容易得到物体的实体体模型

实体建模——实体模型(Solid Model)

实体模型是利用一些基本体素，通过集合运算(布尔运算)表达物体的

(1)基本体素：1)长方体、圆柱体、球体、锥体、圆环体等等2)平面扫描体3)整体扫描体

(2)布尔运算(集合运算

Boolean)：1)并(join)“U” 2)交(and)“∩”3)差(cut)“”

三维实体表示方法 1)边界表示法：

体通过面表达、面通过边表达、边通过点表达、点通过三个坐标表达

采用这种方法有：CATIA、EUCLID 等等

优点：表达信信息全面、修改容易。

缺点：信息量大且有冗余。

2)构造立体几何法：

由基本体素，通过布尔运算来表示实体

优点：表达方便、直观，数据结构简单。

缺点：对复杂表面的物体难于表达。

3)混合模式：

这即是1)与 2)的混合表达模式，这种方法是现代造型CAD/CAM软件常用的方法

还应指出：现休的大型造型软件都含有这几种几何建模方法，在使用时，可视需要选用合适的建模方法。

特征造型的特点：

1) 特征造型有利于完整表达产品的技术及生产管理信息

2) 特征造型有利于体现产品的设计意图,产品的数字模型更易理解

3) 特征造型有利于后续如分析、工艺设计、加工、检验工作

4)特征造型有利于产品设计和工艺方法的规范化、标准化

5)特征造型有利于产品的智能化设计和制造 4. 曲面造型与实体造型各有哪些方法? 几种曲面生成法(常用CAD/CAM软件)：1)线性拉伸面2)直纹面3)旋转面4)扫描面5)蒙皮面 5. 产品结构模型及其功能。

6. 数字化设计软件中的关键技术与研究热点分别有哪些? 数字化设计软件中的关键技术

参数化设计：能有效提高模型生成及修改的速度，对于形状或功能相似的产品设计更是具有重要意义。对于装配体的修改也很方便。

智能化设计：智能化是产品数字化设计的目标。但目前智能化水平还不能满足设计的需要。目前的自动捕捉关键点、自动标注尺寸及公差，自动生成材料吸细表，装配体的相关部件自动修改等都是智能化的体现。

基于特征设计：特征设计能更好应产品设计的加工工艺信息和工程特征信息。

单一数据库与相关性设计：产品模型的全部信息来自同一个数据库。这样可以保证任何改动，都及时反映到设计过程的其它相关的环节上，从面实现相关设计，有利于减少设计中的差错，缩短开发周期。 NURBS几何造型技术：NURBS—非均匀有理B样条曲线是一种精确表示形体几何信息的方法。它采用统一的数学形式表示曲线、曲面以及精确的二次曲线、曲面，从而简化系统的管理，提高了曲面的构造成能力和编辑能力。

数字化设计软件与其它开发、管理系统集成：1)数字化设计软件与数字化仿真、数字化制造、数字化管理软件模块集成，为企业提供了一体化解决方案。2)将数字化造成型和设计技术的算法、功能模块及系统，以专用芯片的形式加以固化，以提高设计效率。3)基于网络环境，实现异地、异构系统的企业产品集成化设计。

标准化：标准化技术从根本上解决异构系统间的数据信息的交换问题。国际规定了STEP标准。

数字化设计软件中的研究热点：计算机辅助概念设计、计算机支持的协同设计、海量信息的存储、管理和检索;支持设计创新;与虚拟现实技术集成;计算机安全。

7. 什么是产品数据?常用的产品数据交换标准有哪些? 各有什么优缺点? 产品数据:是指产品数字模型的全部信息。 常用产品数据交换标准： 初始图形转换规范(IGES)：IGES的缺点：

1)由于IGES规定描述的实体不够，无法描述产品数据模型的全部信息，某些数据会丢失。

2)不能转换属性信息。

3)层的信息经常丢失。

4)不能将两个零部件的信息存放到一个文件中。

5)IGES产生的数据量较大，使得许多CAX系统难以处理。

6)IGES产生的过程中发生的错误难以确定，常需要人工处理IGES文件。 产品模型数据交换标准(STEP)：为克服产品数字模型数据信息交换问题，国际标准化组织(ISO)提出了产品模型数据交换标准，简称STEP标准。 STEP的概念模型

由于STEP标准着眼于未来，定义十分详细。

STEP标准中产品模型数据信息分为三层，共7种类别。

三层：应用层、逻辑层、物理层

七类：描述方法、通信集成资源、应用集成资源、应用协议、实现方法、一致性测试、抽象测试集 DXF：DXF是AutoCAD软件支持的中间文件格式。DXF文件采用ASCⅡ码格式， 第五章

数字化仿真技术

1. 什么是仿真?仿真有哪些类型?

计算机仿真是在计算机内建立实际系统的计算机数字模型，通过仿真软件驱动实际系统的计算机数字模型运行工作，进行观察和考核实验。

数字化仿真分类:按仿真的模型不同，分为物理仿真、数学仿真、物理-数学仿真 2. 数字化仿真在产品开发中的作用?举例说明 仿真技术在产品研制中的应用:

概念化设计：对设计方案进行技术、经济分析及可行性研究，选择合理设计方案

设计建模：建立系统及零部件模型，判断产品外形、质地及物理特性是否满意

设计分析：分析产品及系统的强度、刚度、振动、噪声、可靠性等性能指标

设计优化：调整系结构及参数，实现系统特定性能或综全性能的优化

制造：刀具加工轨迹、可装配性仿真、及早发现加工、装配中可能存在的问题 样机试验: 系统动力学运动学及运行性能仿真，虚拟样机试验，以确认设计目标

系统运行: 调整系统结构及参数，实现性能的持续改进及优化 3. 数字化仿真的基本步骤是什么? 数字化仿真的基本步骤：建立系统的数字模型;模型变换;编制仿真算法;进行仿真实验;仿真结果整理分析。

4. 有限元分析方法的基本原理和求解步骤、主要模块。

有限元方法起源于50年代，随着其理论和实践上的不断成熟和计算机性能的不断提高，有限元方法已成为机械设计分析的最为有效和最常用的方法。

一、有限元方法简介：

设有弹性体在外界的作用下(外力、温度变化等等)产生应力和变形描述弹性体上某点的应力和变形有15个未知量：

3个位移分量：u

v

w

6个应变分量：x

y

z (正应变)

xy

yz

zx (剪应变)

6个应力分量：x

y

z(正应力)

xy yz

zx(剪应力)

为求出这15个未知量，我们可由弹性力学基本原理及假设导出15个基本方程：(偏微分方程)

3个平衡方程：(反映静力平衡)

6个几何方程： (反映位移与应变之间的关系)

6个物理方程： (反映应力与应变的关系)

从理论上讲，由15个方程就可以解出15个未知量。但在实际应用中，由于复杂的结构、几何形状、载荷情况和材料特性，因此，除一些简单问题外，一般不可能用解析方法求解。

困难：偏微分方程

非线性

解决方法：(数值近似法)

1)将弹性体--->有限个小单元(单元大小按精度要求划分)

2)在每个小单元上用线性来代替非线性、用差分来代替微分

这些单元就称为有限元，各单元相连接的点称为节点。

这样，就可以建立每个节点的相应15个未知量的15个简单(线性)的代数方程，求解就方便多了。

即将所有节点的方程组合，加上边界约束和载荷条件，再统一求解。 有限元方法应用领域：分析计算结构与时间无关的应力分布与变形问题

2)结构动力学问题

动态特性：固有频率、振型等

强迫响应分析：结构在动载荷的作用下的响应，振动和噪声。

温度场分析：分析结构内部的温度分布及热应力和热变形。

流场分析：

二、有限元方法的分析计算过程：

1、结构的离散化：1)单元种类的选取2)单元的数目3)划分方案

2、单元分析

3、建立整体矩阵方程

4、加入外加载荷以及约束条件等边界条件

5、方程组求解

6、计算其它物理量

7、计算结果分析

三、有限元分析软件及其应用

有限元分析软件

常用的FE软件：

NASTRAN

ANSYS

ADINA

SAP

等等

大型CAD/CAM集成软件都有FE模块

这些FE软件一般有：

1)众多的功能模块：静态分析、模态分析、随机响应、热传导分析等等

2)单元种类多

(20~30种)

3)提供强有力的前、后处理功能

4)与其它软件的接口

有限元软件的组成

1)有限元前处理：构造图形或几何参数(CAD);单元划分;载荷;约束条件;材料特性输入

2)有限元分析计算：进行单元分析和整体分析、求解(由软件自动完成)

3)有限元后处理

对计算结果进行分析、整理、变换、处理和输出(自动完成)

输出结果分析图形

输出结果分析数据

5.

在机械产品开发中，常用的仿真有哪些?

6. 注塑成型仿真分析的主要作用有哪些?

第六章

、

数字化制造技术

1. CAPP的基本功能和类型。

CAPP应具有的功能:1) 产品的工艺设计2) 工艺管理3) 资源利用4) 工艺汇总5)工艺设计管理6)流程控制与管理7)工艺设计管理8)标准工艺 CAPP的类型：

派生式(变异型)——典型工艺

做法:1)用成组工艺法，将零件按特征分组，形成主样件和主样件的典型工艺;

2)将分组特征、主样零件及典型工艺以文件的形式输入计算机，形成典型工艺库;

3)按输入零件特征检索，找出该零件所属的组，提出该组的主样件和典型工艺;若找不到该零件所属的组,系统给出提示.

4)比较零件与主样件，在典型工艺中删除多余部分，即得该零件的工艺过程。

创成型CAPP系统：系统能自动地为一个新零件制定出工艺规程的系统。工艺规程是根据系统的制造工艺数据库有没有人工干预的条件下从无到有创造出来的。 •

由系统的决策程序，模拟工艺设计人员的决策过程;

•

系统自动提取制造知识，产生零件所需要的各个工序和工步的加工内容; •

系统自动完成机床、工具的选择和加工过程的优化。 •

工艺决策逻辑程序是创成型CAPP系统的核心 3. 综合型CAPP系统

综合型CAPP系统也称半创成型CAPP系统，是将变异型与创成型结合而成。 •

前面的过程如变异型CAPP系统，一直到检索出所属零件族的典型工艺; •

对典型工艺进行修改，工序设计则采用自动的逻辑决策程序 2. 变异型CAPP的特点及其工作过程?

变异型CAPP系统的工作流程:1)零件信息检索2)零件信息输入3)零件成组编码4)典型工艺搜索模块5)工艺编辑模块6)工艺设计过程管理7)工艺文件输出8)CAPP相关工具 3. 创成型CAPP的特点及其工作过程 4. 试述数控自动编程的基本步骤。

分析零件图样和工艺处理：1)确定加工方案2)工夹具的设计和选择3)正确地选择编程原点及编程坐标系4)选择合理的走刀路线5)确定合理的刀具的切削用量

数学处理

用相应的编程方法进行编程

检验并生成数控机床可用控制介质

5. 如何确定数控机床的各轴?? 坐标轴及其运动方向：

Z轴：平行于机床主轴的坐标轴(垂直于工件装夹面)正方向为工作台到刀具夹持方向;

X轴：作为水平的、平行于工件装夹面的坐标轴，它平行于主要的切削方向，且以此方向为正方向; Y轴：由X轴和Z轴按右手法确定。

6. 模态G代码与非模态G代码有何区别?F指令的常用单位

进给功能指令：也称F功能，表示进给速度，属于模态代码。在G0

1、G0

2、G03和循环指令程序段中，必须要有F指令，或者在这些程序段之前已经写入了F指令。进给功能用地址符F和其后1至5位数字表示，通常(F×××)表示。单位一般为mm/min，当进给速度与主轴转速有关时(如车削螺纹)，单位为mm/r。

7. M01与M30有何区别?

M01——计划停止指令：M01指令的功能与M00相似，不同的是，M01只有在预先按下控制面板上“选择停止开关”按钮的情况下，程序才会停止。

M30——程序结束指令：M30指令与M02指令的功能基本相同，不同的是，M30能自动返回程序起始位置，为加工下一个工件作好准备。 8. 后置处理有何作用?

后置处理的作用是将刀具轨迹转换为指定类型的G代码程序

机床信息设置：

设置机床的类型。设置机床G和M指令的差别设置程序头，程序尾设置换刀方式设置G00移动速度后置设置：设置转换成G代码的格式设置行号。坐标输出格式设置圆弧插补命令设置 后置文件设置生成G代码：生成工艺清单。将刀位文件转换为G代码程式 9. 加工仿真过程有何作用?

检验加工程序所选择的刀具、走刀路线、进退刀是否合理;检验加工程序在加工过程中是否有过切、啃切和欠切;检验刀具与限制面或约束面是不发生干涉;检验加工程序在加工过程中是否会发生碰撞 10. 什么是DNC技术?

DNC—Direct

Numerical Control

直接式数字控制

(也称群控) 优点：中央处理器直接控制各机床，减少机床NC控制器的配置

减少机床的准备时间

缺点：各机床全部依赖中央处理器，中央处理器有问题，全部机床都不能工作 第七章

逆向工程与快速原型制造技术

1. 什么是逆向工程?逆向工程分类、特点。

逆向工程(Reverse Engineering，RE)是指已有产品为蓝本，在消化、吸收的基础上，进行外形或 功能的改进、创新，进而推出新产品。

逆向工程的类型：实物逆向、软件逆向、影象逆向、局部逆向 2. 逆向工程的基本步骤。 分析阶段：逆向对象的功能、原理分析逆向对象的材料分析逆向对象的制造和装配工艺分析逆向对象的精度分析逆向对象的造型分析逆向对象的系列化、模块化分析逆向对象的包装技术分析逆向对象的使用和维护技术分析 再设计阶段：

A. 分析实物的几何柘朴关系，确定测量方法、测量工具，确定测量顺序、精度，测量实物。 B. 检查、分析测量数据，对测量数据作必要修正。 C. 重构逆向对象的数字化模型。

D. 在分析阶段的结果和重构的数字化模型基础上，对逆向开发的产品的外形、功能上的改进、创新。 逆向产品的制造阶段：

逆向产品的制造过程与通常(正向)一样。

对逆向产品的外观、功能的检验。如不满足设计要求，则要返回分析阶段、再设计阶段、制造阶段重新进行修改。

3. 什么是实物逆向工程?实物逆向工程的关键技术 4. 实物逆向工程技术应用实例。

5. 什么是原型?什么是快速原型制造技术? 6. 快速原型制造技术的特点。

7. 快速原型制造技术的主要用途。



支持产品的外形设计

用于检查设计质量

功能检测

装配于涉检验

产品宣传

快速制模 8. 举例说明三坐标测量机在机械新产品开发中的作用

三坐标测量机是把光学、机械、电子和计算机控制技术融为一体的高精度、高效率、功能性强的检测设备。对于数控机床加工的首件零件的检测和制造过程中对形状复杂、精度要求严格的零件的检测都特别有效，从而给数控机床的工装夹具和刀具位置的调整及加工程序补偿提供最有效、精确的数据。三坐标测量机的这种高精度、高效率以及在CAD/CAM和反求工程中的应用是普通检测技术所不可比拟的，因此更加推动了数控加工设备在制造业的广泛应用。 9. 举例说明快速原型技术在模具制造中的作用 第八章

、产品数字化开发的集成技术

1. 什么是CIMS? CIMS包含哪些子系统?

CIMS定义:是一种组织、管理与运行企业生产的哲理，它借助计算机硬件及软件，综合运用现代管理技术、制造技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全过程中有关人/组织、技术、经营管理三要素与其信息流、物流有机地集成并优化运行，实现企业整体优化，以达到产品高质、低耗、上市快、服务好，从而使企业赢得市场竞争。

CIMS旨在提高企业的

T、Q、C、S CIMS的基本组成：  企业管理软件系统：以管理信息系统、制造资源计划或企业资源计划为核心，包括市场及技术预测、企业经营决策、企业及车间生产计划、原材料采购、供应链管理、财务管理、成本管理、人力资源管理、销售管理等模块



产品数字化设计系统: CAD/CAE/CAPP/CAM 

制造过程自动化系统: 数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统、机器人等



质量保证系统：采集、存储、评价与处理存在于设计、制造、装配、运输等过程中与质量有关数据，以实现保证和提高产品质量 

物流系统 

数据库系统 

网络系统

2. CIMS 的分类 ，

CIMS的实施过程中应注意的问题。

CIMS的分类：离散型企业CIMS、流程型企业CIMS、混合型企业CIMS 3. 什么是并行工程?企业为什么要实行并行工程?

并行工程: 对产品及其相关过程进行集成地并行的设计的系统化工作模式。这种模式力图使产品开发人员从设计开始就考虑到产品全生命周期中的各种因素，包括质量、成本、进度及用户需求

实现产品开发的并行工程是为了缩短产品的开发周期、降低成本、提高产品质量、提高产品设计一次成功率和提升企业效益。

4. 并行工程具有哪些特点? 并行工程具有如下特点： 强调产品开发过程、尤其是设计过程的并行化和集成化处理强调在产品的设计阶段就要考虑到产品全生命周期的所有因素强调各部门的协同工作，尽早地发现和解决后续环节中可能出现的问题通过改进设计质量以减少产品或工程开发中的变更次数;通过产品设计及其相关过程的并行以缩短产品的开发周期; 通过产品设计及其制造过程一体化降低产品的制造成本。强调在产品开发过程在时间和空间上的交叉和重叠，实现了先进制造技术与计算机技术、信息技术新成果的集成融合。 5. 并行工程的关键技术在哪些? 并行工程的组织管理技术

 开发团队管理、网络组织管理 并行工程的过程重构技术



产品开发流程重构、员工素质重构、工作环境重构(协同工作)、企业资源管理重构 并行工程的协调管理和协同工作环境 

协调管理、协同工作环境 DFX技术

 DFA、DFM 质量功能配置技术



质量屋---质量配置关系矩阵 产品数据管理技术 

PDM 产品性能综合评价和决策系统 并行工程的集成框架系统

6. 什么是并行工程?与传统的产品串行开发相比有哪些优点? 并行工程会对传统产品开发模式产生强烈冲击:

产品开发技术方面、生产组织方式方面、企业管理模工方面

7. 协同设计技术的定义 ，

协同设计技术的工作方式

。

协同设计技术的定义：以计算机、通信和多媒体等为协同工作提供友好的用户界面及信息交流工具 CSCW支持四种工作模式：



同地同步

同地异步

异地同步

异地异步 8. 协同设计技术的基本操作 ， 协同设计工具。 CSCW支持五种基本操作：



协同会话功能

协同浏览功能

协同文本编辑功能

协同造型

协同查询 协同设计工具： 电子白板 BBS视频会议 FTP聊天室

9. 什么是网络化制造?网络化制造主要应用模式有哪些?

网络化制造——以网络和数据库技术为基础，由基于网络的产品设计、制造、管理和营销技术有机集成的一种全新制造模式。它有利于企业快速获取市场需求信息，提高企业管理预见性和主动性，增强企业生产计划的针对性，整合制造资源，提高企业市场响应速度。 网络化制造的体系结构

1. 基于ASP的网络化制造

2. 以龙头企业为核心的网络化制造

3. 基于企业动态联盟的网络化制造 10.什么是PLM?PLM的功能有哪些?

产品全生命周期管理的定义： 通过网络实现从产品需求预测、概念设计、结构设计、原材料采购、制造、销售、使用、客户服务、报废以及回收等环节的集成管理系统。

PLM还扩展到协作企业，以便在更深层次上支持产品开发和企业管理。

PLM的主要管理功能：

1)需求管理

2)产品数字化开发过程管理

3)质量管理

4)产品回收管理

5)顶目管理

6)产品数据管理

7)价值链管理

8)配置管理

9)工作流管理

第四篇：航空数字化制造技术技术报告-齐鹏

航空数字化制造技术

齐

鹏

200808125

摘

要

本文从我国航空数字化现状讲起，首先介绍了数字化总体框架研究的概念，设计要求，系统组成，基础环境，工作机制等内容，然后在实际应用层面着重介绍了MAZATROL FUSION 640系统，并简单介绍了数字化装配过程仿真验证技术以及飞机数字化装配技术。

关键词：数字化 总体框架 智能化 网络化 信息化

数字化装配

一、我国航空数字化现状

我国的航空制造业数字化经过多年的发展，取得了一定的成效，在产品的三维数字化设计、数字样机应用、工装数字化定义、预装配、主要零件的数控加工，产品数字仿真与试验、工艺数值模拟与仿真、产品数据和制

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造过程管理等方面有了较深入的应用，但是，我们也应清醒地认识到，产品全生命周期的信息通道尚未打通，数字化工程体系还未形成，数字化技术的巨大效能远未发挥。与发达国家相比我们还存在巨大差距，尽管我们在航空制造业实施了并行工程，但仍然停留在以产品为中心的产品研制理念，而发达国家已经转向以客户为中心的产品研制理念，即产品研制过程中，产品的目标从(可)制造性向服务性转化，采用面向产品全生命周期的管理模式。美国对于高风险的大型武器装备的研制，率先采用一体化产品与过程设计模式，将系统工程方法和新的质量工程方法相结合，并应用一系列决策支持过程，在计算机综合环境中集成，有效控制了产品的质量和风险。著名的JSF项目(新一代联合攻击战斗机)的研制，完全建立在网络化环境上，采用数字化企业集成技术，联合美国、英国、荷兰、丹麦、挪威、加拿大、意大利、新加坡、土耳其和以色列等几十个航空关联企业，提出“从设计到飞行全面数字化”的产品研制模式，用强势联合体来化解风险。

目前，国家正在大力推进制造业的数字化。制造业企业急需从战略的高度，构造面向产品全生命周期的、

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支持跨企业联合的数字化工程体系。本文根据相关的研究和实践，总结多年的应用成果，以航空制造业为背景，提出制造业数字化的总体框架，给制造业数字化应用平台的建设提供参考。

二、航空制造业数字化总体框架研究

(一)总体框架设计要求

面对竞争激烈的市场大环境，制造业的唯一出路是在最短的时间内以最有效的方式生产出最能满足客户需要的产品。制造业企业间既有竞争又有联合，只有发挥各自的技术和资源优势，才能降低成本，分摊风险，共享市场。构建数字化工程体系是达到以上目的最有效的方法和手段。

数字化工程体系的核心是信息共享和过程管理，因此，制造业数字化工程的总体框架必须能实现制造业企业内部和企业间的信息共享和过程控制。

产品数据信息和产品生命周期相关的其他信息在各企业、各部门、各专业之间的顺畅流转，是产品研制顺利进行的重要保障。总体框架的设计要有利于实施全生命周期的产品数据管理，实现单一产品数据源，打通企

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业间的信息流。

过程管理的内涵是面向产品的管理，而不是面向企业(或组织)的管理。它需要数字化体系能够把设计、试验和制造部门与客户、供应商、协作单位联系起来，采用IPT组织的方法，优化产品研制流程，达到控制成本、降低风险、缩短产品研制周期的目标。

针对当今信息化技术的快速发展，要求制造业数字化体系能够支持企业业务变更的需求，支持流程再造和组织重构的要求，满足通用性和专业性的要求。

(二)数字化框架组成 1.数字样机系统

数字样机是产品的数字化描述，贯穿于产品从概念设计到售后服务的全生命周期，是工程设计、功能分析、试验仿真、加工制造、直至产品售后服务等的信息交换媒介。随着产品研制的不断深入，数字样机由表及里，由粗到细，成熟度不断增长。

数字样机系统生成了数字样机，也提供了对数字样机进行分析、评估、仿真等功能。 2.产品数据管理系统

产品数据管理系统管理并维护与产品相关的所有工

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程数据，包括产品的几何模型、说明性文档、技术状态数据等，产品数据管理同时也管理与维护产品数据间的关联信息，如产品结构、构型、版本等信息。 3.工程协同系统

工程协同系统是由数字化设计系统、数字化试验系统、数字化制造系统等业务系统所组成的集合，从信息化的意义上来说，业务系统就是使能工具。工程协同系统是工程数据的主要生成源，各个业务系统通过数字样机进行数据交换。该系统包括：

(1)数字化设计系统：针对航空制造业业务需求，集成所需的专业业务软件，包含产品设计的各种专业软件和工具，专业仿真软件工具，设计评估工具等。

(2)数字化试验系统：针对航空制造业业务需求，集成所需的专业试验系统包括：数字化强度试验、飞控试验、系统试验、电气试验、航电武器试验、地面联合试验等试验业务系统。

(3)数字化制造系统：针对航空制造业业务需求，集成所需的专业制造系统，包括：数控加工系统、数字化复合材料生产线、数字化钣金生产线、数字化切削生产线、数字化工装生产线、数字化焊接生产线、数字化

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电缆管线生产线等制造业务系统。

(4)数据转换接口：业务系统之间的数据格式转换接口。

4.工程过程控制系统

工程过程控制系统包括基于数字样机的并行过程控制系统和项目管理系统。

并行过程控制系统实现了设计、试验、制造等业务系统的过程集成。并行过程控制系统确定了一个任务应涉及哪些业务系统，并通过控制数字样机的成熟度，确定业务系统是否启用，是否能够访问数字样机，同时并行过程控制系统也监视业务系统的状态，从而使之围绕特定任务协调有序地运行。

项目管理系统完成项目任务的计划、资源调配、IPT组织管理、进度和质量监控等管理控制过程。

5.工程支持系统

工程支持系统主要向工程协同系统提供工程过程中所需的支持信息，包括质量、五性(可靠性、可维修性、可测性、保障性和安全性)、标准、适航、情报资料、研制知识等信息，这些信息可以是模板、文件以及其他对象等形式。该系统同时也提供了质量、五性、标准和适

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航等方面的控制和评估功能。

(三)基础环境

基础环境包括计算机系统、网络系统和数据库系统等，是企业内部和企业间信息交换的基础。

(四)总体框架工作机制

产品研制业务关系表现在业务数据关系和业务流程关系两个方面，从信息化的角度来看，总体框架应实现信息的集成和过程的集成。因此，制造业数字化的总体框架由纵向的工程过程控制、横向的工程工作面和作为支撑的基础环境所构成，其中工程过程控制实现过程的集成，工程工作面实现信息的集成。

工程工作面是产品研制过程的时间断面。在工程工作面中，工程协同系统是工程研制中数字化设计、试验和生产等方面业务系统的集合;数字样机系统对产品数据进行映射生成了数字样机;产品数据管理系统负责管理产品相关的所有数据;工程支持系统提供工程支持信息的共享。

工程协同系统中的业务系统之间的数据交换是通过数字样机来进行的;数字样机系统根据业务系统的不同要求，对产品数据管理系统所管理的产品数据进行过滤，

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生成相应的数字样机;工程协同系统可以从工程支持系统中得到质量、标准等信息。工程工作面实现了信息的集成。

工程过程控制分为两条主线：一条主线是基于数字样机的并行过程，所控制的对象是工程协同系统中的各个业务系统，并行过程采用成熟度控制的机制;另一条主线是项目管理过程，采用任务节点控制的机制。

项目管理过程控制的是点，而并行过程控制的是线，并行过程由项目管理过程触发，工程过程控制实现了过程的集成。

项目管理过程可以理解为对工程过程的任务节点(里程碑)的控制过程，任务节点主要描述了任务的进度、资源需求和任务间的关系等。在一个任务开始前，需要配置相应的资源(包括人员和物料、设备等)，由IPT小组执行此项任务。通常，一个任务是否完成，是由并行过程控制系统返回的状态来确定的，对里程碑(阶段评审)来说，需要阶段评审的结论来支持。阶段评审的内容可以包括：质量、标准、五性和用户意见等方面。

当一个任务结束后，为之所配置的资源将被释放，随着一个新任务的启动，新的资源配置也将完成。因此，

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项目管理过程同时也包含了IPT组织的动态变化过程。

按照过程定义，并行过程确定哪些业务系统参与任务的执行。业务系统之间的协同是以数字样机为共同的信息基础，并行过程通过控制数字样机的成熟度，来限制各个业务系统访问数字样机。并行过程监控各业务系统的运行状态，并根据数字样机的成熟度、过程定义实现对各个业务系统的协同控制。

工程工作面、工程过程控制和基础环境，三个部分构成了以数字样机为中心、以产品数据管理为手段、以工程过程控制为主线的制造业数字化总体框架。

三、数字化制造助力航空制造业发展

随着电子计算机软硬件技术和网络技术的发展，在产品的设计开发、虚拟制造、工厂的管理软件和电子商务方面，都有大量比较成熟的硬件平台和软件供使用，然而，产品最重要的一个环节--生产制造方面，目前来讲还是一个瓶颈，制约了数字化的应用和发展。

在这种大的环境和背景下，对生产制造关键环节的信息化要求就越来越迫切。数控机床虽然经历了几十年

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的发展，无论从功能还是从精度来讲都已经发展到了一个新的高度，但是长久以来，数控机床网络化的应用更多的还是停留在由计算机向机床传输程序、机床参数和加工参数等原始的应用内容方面，而机床的工作状态如何我们无法知晓。很显然，这样的数控机床很难跟上这个时代的步伐，无法适应当今智能化，网络化和信息化方面的需要。为了适应发展的需要，MAZATROL FUSION 640系统应用而生：

(一)MAZATROL FUSION 640系统简介 MAZATROL FUSION 640系统是MAZAK公司开发的新一代数控系统。该系统将CNC和PC紧密地融合起来，兼具传统CNC和现代PC双方面的优势，使很多智能化和网络化的功能得以实现。

采用人机对话式编程方式的MAZATROL 640系统对编程操作人员的要求大大地降低，同时也提高了编程的准确性和效率。操作者只需要输人被加工零件的材质、使用的刀具材质、加工部位的最终要求、被加工工件的形状数据和工件的安装位置，数控系统就会通过内置的专家系统自动决定零件的加工参数(比如主轴转速、进给速度等)以及自动计算并确定刀具路径，避免了绝大部分的

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编程错误。系统还有三维实体模拟加工功能，可以立即对编程的结果加以验证;系统的加工向导预测功能可以根据切削条件计算出主轴的功率负荷和加工时间，据此，编程操作人员可以对程序进行进一步的优化，以平衡主轴输出负荷，提高加工效率。

系统的语音提示和导航功能可以在开机后用语音问候操作者，提示操作者机床的状态并做安全确认，防止出现误操作;震动抑制功能可以将机床加减速引起的机械震动消除，从而提高零件的加工质量和刀具的使用寿命;同时，可以进行虚拟加工，在机床、工件、刀具和夹具的3D模型下实现加工程序与实际加工环境一样的模拟加工，从而在实际加工前就可以检查加工中可能出现的干涉，还有智能安全保护功能，在手动操作时可以进行干涉确认，在干涉发生前停止机床，不用担心发生撞车;虚拟加工、自动加工过程中的干涉检查，使得编程更加放心、快捷、简单。

另外，刀其的寿命管理功能、机床维护保养提示和在线服务等智能化的功能也为机床的使用和维护提供了很好的手段。

(二)智能生产中心CPC(Cyber Production Center)

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管理软件

随着企业的不断发展和生产规模的不断扩大，企业需要更多的生产设备来满足生产的需要，但是随着生产设备的增多，生产管理的工作量也越来越大，因此，MAZAK公司在单机的智能化网络化基础上，开发了智能生产中心CPC管理软件，一套软件可以管理多达250台的数控机床。该软件包含4个独立的模块:加工程序自动编制(CAMWARE)、智能化日程管理(Cyber Scheduler),智能刀具管理(Cyber Tool Manager)和智能监控(Cyber Monitor)。

加工程序自动编制是一种易学易用的人机对话式零件加工自动编程系统，该系统使用通用的DXE或者IGES格式从CAD图纸中获取零件的形状信息，根据每台加工设备的设备信息和工厂内的刀具数据库刀具信息，通过简单的操作针对现有的设备和刀具配置生成零件的加工程序以及刀具需求、加工时间等数据，并通过网络将这些数据直接传送到相应的加工单元和管理系统软件。这些数据就可以自动生成工时成本，进行刀具准备，实现了加工工艺编制、加工程序编制、工艺路线安排和刀具资源配置的并行作业。而且该软件还有加工程序管理方

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面的功能，方便客户对大量的程序资源进行准确、高效的管理。

智能化日程管理软件能够根据营业单要求的数量、交货期以及CAM WARE提供的加工时间数据和工时成本信息，迅速自动编制出对顾客的交货周期和报价。另外根据合同要求的交货周期以及生产现场的每个单元、工位的现状做出零件、部件的作业计划和整机的装配和出货计划，对临时出现的紧急情况也可以方便快速地对计划做出调整，并通过网络自动将精确的日工作计划发送到每个现场终端和每台机床的控制器上。通过智能化日程管理，工厂的每个加工单元、加工工位都实现了实时精确的作业调度，最大限度地减少了机器的空闲时间，给顾客报出的交货周期和价格更具准确性和竞争力。

智能刀具管理软件能够根据智能编程软件提供的刀具信息和智能化日程管理软件提供的工作任务信息，对每台设备的刀具数据进行分析，结合控制系统的刀具寿命管理功能将刀库内现有的刀具清单和需要的刀具清单进行对照分析;再针对每个加工任务提出刀具需求和状态，比如加工工件需要而刀具库中没有的刀具清单、刀具库中多余的刀具清单、刀具库中虽然有但是加工过程

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中将要达到寿命的刀具清单;然后通过网络将这些信息发送到每个相应的加工单元和刀具室。有了这些信息，操作者和刀具管理人员就可以对刀具进行快捷、高效的管理。

智能监控软件将现场每台机床以及每个工位的加工状态通过网络实时反馈到管理者和相关部门的电脑上，使管理者以及相关部门在任何有网络的地方都可以实时地了解到加工现场的工作情况和计划的执行情况，随时监督机床的运转状态、参数设定是否合适、加工完成情况而无需人工汇报;同时，能够做出准确的判断，必要时及时下达相应指令。另外，MAZATROL FUSION 640数控系统的双向通信功能可以让管理软件直接调用其工况记录数据库，使得工场工作量的统计完全由计算机自动进行。智能监控的应用使管理者无论身在何处，都能够清楚地了解工厂的生产状况，从而对瞬息万变的市场做出及时淮确的反应。

(三)智能生产中心结合MAZATROL 640系统的优势功能

智能生产中心软件结合MKP,PDM和ERP等等管理软件，可以实现从订单输入、产品设计、库存管理、生产

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制造订单发行、生产购买订单发行、生产管理、半成品和成品管理全过程控制，实现了作业日程安排、工艺管理以及数控机床运行状态的监控，使生产全过程控制由车间级细化到每台数控机床，保证了生产进度和生产成本控制，使机床开动率大幅提高。使用一般的生产管理模式和CNC机床时，有75%的时间是用来进行准备的(设计、工艺、编程、刀夹量具准备、调度、工时或成本核算等)，只有25%的时间是用来加工的。用智能生产中心后，准备时间由75%降为50%，加工时间由25%上升至50%，使工厂的生产和管理过程实现了并行化、网络化，大幅度降低了生产过程中的辅助时间，从而有效提高了生产效率。

对于工厂的管理者来讲，最想知道的是昂贵的数控设备在生产现场是如何运转从而创造利润的，以及如何合理地安排这些资源以满足客户对质量和交货周期的要求。智能化、网络化的MAZATROL 640系统加上智能生产中心软件可以帮助管理者随时随地了解这些信息。

比如管理者想知道每台机床每天的工作时间、工作状况、生产了多少零件、机床的开动率等信息，智能化的MAZATROL 640系统会自动记录机床的工作状态，管理

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者可以很方便地了解每台机床每天的运行记录:机床什么时候开机，什么时候停机，开机时什么时候处于自动运行状态，什么时候处于调整状态，什么时候发生机床报警，都加工了什么工件，加工了多少工件，机床的主轴转速及负荷是多少等等，方便管理者及时把握现场的机床运转状况，并根据现场的情况及时作出调整计划。

另外，系统还可以对记录的这些工作状况进行运算处理，并用图形把它直观地表达出来，如以时间为坐标，用条形图显示出机床每天每一时段的状态，还可以用饼图表示一段时间内各种工作状态所占的比率，这样可以很方便地统计出机床的开动率，工厂的管理者和计划人员可以依据这些信息进行管理和计划。

MAZATROL 640系统将PC和CNC融合在一起，具有非常强大的网络化功能，可以方便地接入任何类型的计算机网络环境，这些功能都可以通过软件和网络来实现。无论在办公室、家里还是出差，只要有网络存在，我们都可以通过计算机网络对机床进行全方位的监控，实现了机械加工的信息化，完全满足了现代化、信息化管理的需要，给传统的制造业经营管理模式带来巨大的变革。因此，它为用户带来的不仅仅是一种工具，而是公司管

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理方式的一种变革，这种变革可以对市场的变化作出快速的反应，从而提高了企业的生产效率和综合竞争能力。

基于网络的制造已经成为21世纪的主要制造模式，各个行业无不在互联网这个平台上进行着产品的开发设计、制造、销售和服务。互联网贯穿了整个产品的生命周期，成为各个企业快速响应市场需求、不断推出新产品、赢得市场竟争力和自身不断发展的主要手段。具有智能化、网络化的MA7ATROL FUSION 640系统和智能生产中心软件使机械加工这个瓶劲环节迅速地融入到现代信息社会中，为航空企业的发展提供了有力的工具，使航空企业走在时代的前列。

四、数字化装配过程仿真验证技术

三维数字化装配过程仿真验证技术是在软件虚拟装配环境中，调入产品三维数模、资源三维数模和设计的装配工艺过程，通过软件模拟完成零件、组件、成品等数模上架、定位、装夹、装配(连接)、下架等工序的虚拟操作，实现产品装配过程和拆卸过程的三维动态仿真，验证工艺设计的准确度，以发现装配过程工艺设计中的错误。仿真是一个反复迭代的过程，不断地调整工艺设

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计，不断地仿真，直到得到一个最优的方案。

(一)装配干涉的仿真

在虚拟环境中，依据设计好的装配工艺流程，通过对每个零件、成品和组件的移动、定位、夹紧和装配过程等进行产品与产品、产品与工装的干涉检查，当系统发现存在干涉情况时报警，并示给出干涉区域和干涉量，以帮助工艺设计人员查找和分析干涉原因。该项检查是零件沿着模拟装配的路径，在移动过程中零件的几何要素是否与周边环境有碰撞。在三维环境中，检查过程非常直观。

(二)装配顺序的仿真

在虚拟环境中，依据设计好的装配工艺流程，对产品装配过程和拆卸过程进行三维动态仿真，验证每个零件按设计的工艺顺序是否能无阻碍的装配上去，以发现工艺设计过程中装配顺序设计的错误。虽然装配顺序设计是按先里后外的原则设计的，但实际装配时候就发现有零件装不上去，无奈只有拆除别的零件，先装这个零件。

(三)人机工程的仿真

产品装配的过程，少不了人的参与，产品移动的过

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程也就是人动作的过程。在产品结构和工装结构环境中，按照工艺流程进行装配工人可视性、可达性、可操作性、舒适性以及安全性的仿真。将标准人体的三维模型放入虚拟装配环境中，针对零件的装配，对工人以下工作特性进行分析。

(四)装配现场三维工艺布局仿真

在数字化环境下，建立厂房、地面、起吊设备等三维制造资源模型，将已经建立的各装配工艺模型和装配型架、工作平台、夹具等制造资源三维模型放入厂房中，按照确定的装配流程进行全面的工艺布局设计。三维工艺布局比传统的二维工艺布局更直观，充分体现了三维空间的状况。并且在数字环境下可以仿真生产流程。

(五)可视化装配

经过仿真验证的三维数字化装配过程仿真文件，可在不同的工位节点或A O节点通过程序打包传递到车间，也就是将产品的三维数模和工艺信息(装配顺序说明或动画、装配产品结构等信息)传递到操作者手中。操作者能够采用终端电脑或手持电脑读取这些信息，使工人能够准确、迅速地查阅装配过程中需要的信息，提高装配的准确性和装配效率，缩短装配时间，降低装配成本。

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在生产现场指导工人对飞机进行装配，帮助工人直观了解装配全过程，实现可视化装配。也可用于维护人员的上岗前培训。

五、飞机数字化装配技术

飞机数字化装配技术是数字化装配技术实际应用的一个方面，下面简单介绍该技术的应用过程：

1.利用设计部门发放的产品三维数模和EBOM，在三维可视环境下进行产品的装配工艺规划及工艺设计。将三维数模数据(属性)导入产品节点，并将三维数模数图形的路径关联到每个零件上，在编制工艺的任何时候都可预览零件和组件的三维图形，直观地反映装配状态。

2.在产品工艺分离面划分的基础上，对每个工艺大部件进行初步装配流程设计，划分装配工位，确定在每个工位上装配的零组件项目，在三维数字化设计环境下构建各装配工位的段件装配工艺模型，并制定出产品各工位之间关系的装配流程图，形成装配PBOM。

3.在装配工位划分的基础上，对每个工位依据段件装配工艺模型在三维数字化环境下进一步进行各工位内的装配过程设计，确定每个工位内的段件装配工艺模型

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零组件的装配顺序，并且将相关的资源(设备、工装、工具、人)关联到工位上。确定该工位需要由多少个装配过程实现，并定义装配过程对应的AO号。

4.在装配AO划分基础上，对每本AO依据段件装配工艺模型进行详细的装配工艺过程设计，定义该工艺过程所需要的零组件、标准件、工装等，在三维数字化环境下确定该装配过程零组件、标准件、成品等装配顺序，明确装配工艺方法、装配步骤，并选定该装配过程所需要的工装、夹具、工具、辅助材料等资源，形成用于指导生产的AO和MBOM

六、结束语

综上所述，先进的数字化技术已经广泛应用于航空制造业的各个方面，而且近几年发展迅速并对各国的先进制造行业产生了深远的影响。但是数字化技术的普及还有待深入、提高，尤其是我国的航空数字化制造技术与欧美一些国家、日本相比还有很大差距。应当大力开展航空数字化制造技术的研究开发，使数字化制造技术普遍应用于航空制造工业，并不断改进完善传统的制造工业。这是我国制造业发展的大势所趋，国家、企业和

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从业于制造业的各类人员都应给予高度重视。

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第五篇：西门子数字化企业平台方案与智能制造

生产规划和生产工程

西门子致力于成为面向整个产品开发与生产过程的整合型供应商 – 覆盖从产品设计和生产规划直至生产工程、生产实施以及后续服务的整个过程。这便是智能制造与数字化企业平台。对于制造业的未来，我们展示了我们如何通过众多的产品、解决方案、服务和全面的纵向市场专业知识为客户提供支持，助其提高生产率和效率。我们为所有客户统一部署智能制造与数字化企业平台技术。我们凭借广泛的产品组合，深厚的纵向市场专业知识 – 在这一次再次得到证明，并且再度覆盖全球 – 以及对客户的极大重视，确保带来最佳的工业产品和解决方案，满足不同客户的需求。我们拥有广泛的自动化技术、工业控制及驱动技术、工业信息技术与软件以及行业服务，为世界各地的客户提供覆盖整个价值链的全面支持 – 包括从产品设计到生产规划，从过程工程一直延伸至生产实施和后续服务。

利用虚拟机工具进行生产规划

现代化机床耗资不菲，而且必须充分发挥其能力才能让企业获得最大的投资回报。如果将机器闲置不用，将是很大的损失。当机器投入运转时，要确保其各项功能发挥稳定，并尽可能提高运作效率。如果在生产中需要不断重复设置机床，或将其改装用于培训用途，将会产生机器被白白闲置的时间。然而，这种情况只要借助虚拟机工具即可避免，它像实体机床一样运转，但完全是通过工业信息技术与软件程序来模拟的。西门子就有这样一款解决方案，其名称很贴切地被称为虚拟机工具，是智能制造与数字化企业平台的重要组成部分。它可被用于设定机床设置，还可供培训和验证子程序之用，大大节省使用实体机床的时间。虚拟机工具可缩短机床的非生产性操作时间，其仿真度很高，可减少对实体机床的非生产性利用，进而显著提高生产效率和能源效率。它为制造业的未来提供了卓越的范例。