数字化设计与制造自动化 PPT课件

1 数字化设计与制造自动化 张晨光机械设计及理论140710553 2 数字化设计与制造的内涵 3 产品建模是基础优化设计是主体 数字化设计与制造的内涵 支持企业的产品开发全过程 支持企业的产品创新设计 支持产品相关数据管理 支持企业产品开发流程的控制与优化 4 数字化设计与制造的内涵 5 数字化设计与制造的内涵 通过对产品全生命周期中所有相关方面 如产品数据 企业资源数据等 进行数字化定量 表述 存储 处理和控制等 支持对产品进行全生命周期的优化与管理以及企业的全局优化与最佳模式运作 6 产品形成过程昨天 今天 明天 产品规划 概念设计 生产准备 详细设计 昨天过程序列 7 从CAD到虚拟现实 产品设计 昨天 今天 明天 8 产品数据库管理 PDM 9 主要内容 1 计算机辅助设计 CAD 2 计算机辅助工程分析 CAE 3 计算机辅助制造 CAM 4 计算机辅助工艺规划 CAPP 5 产品数据库管理 PDM 6 企业资源计划 ERP 7 反求工程技术 RE 8 快速成型技术 RP 10 随着CAD技术的推广 原有技术管理系统难以满足要求 在采用计算机辅助设计以前 产品的设计 工艺和经营管理过程中涉及到的各类图纸 技术文档 工艺卡片 生产单 更改单 采购单 成本核算单和材料清单等均由人工编写 审批 归类 分发和存档 所有的资料均通过技术资料室进行统一管理 自从采用计算机技术之后 上述与产品有关的信息都变成了电子信息 简单地采用计算机技术模拟原来人工管理资料的方法往往不能从根本上解决先进的设计制造手段与落后的资料管理之间的矛盾 要解决这个矛盾 必须采用PDM技术 11 产品结构与配置管理图文档管理工作流程管理动态权限设置工程变更管理项目管理外部集成工具 PDM的功能 12 波音777 建立了全球第一个全机数字样机 取消了全尺寸实物样机 通过精确定义几何尺寸和形状 使工程设计水平和飞机研制效率得到了巨大的提高 设计更改返工率减少了50 以上 装配时出现的问题减少了50 80 制造成本降低了30 40 产品开发周期缩短了40 60 用户交货期从18个月缩短到12个月 数字化设计制造典型案例 13 美国联合攻击战斗机JSF 以洛克希德 马丁公司为首的由30个国家的50家公司组成的团队 为了实现协同设计 制造 测试 部署以及跟踪整个项目的开发 洛克希德 马丁公司采用了全生命周期管理软件为集成平台 以数字化设计制造管理方式 重新改组公司的流程 以项目为龙头 充分发挥合作伙伴的最优能力 形成了全球性的虚拟企业 为满足技术和战术要求 多变共用性成为JSF的显著特色 即在一个原型机上同时发展成不同用途的三个机种 在一条生产线上同时生产三个不同的机种 互换性达到80 据分析 JSF采用数字化的设计 制造 管理方式后 设计时间减少50 制造时间减少66 总装工装减少90 分立零件减少50 设计制造 维护成本分别减少50 数字化设计制造典型案例 14 制造自动化技术ManufacturingAutomationTechnology 15 计算机辅助设计 CAD 计算机辅助产品工程 CAE 计算机产品数据管理 PDM 产品设计自动化 制造自动化技术的内涵 企业管理自动化 企业ERP EnterpriseResourcePlanning 加工过程自动化 包括各种计算机控制技术 如CNC DNC 自动存储和运输设备 自动检测和监控设备等 质量控制自动化 计算机辅助工艺设计 CAPP 计算机辅助制造 CAM 16 自动单机和刚性自动线 本阶段在20世纪40 50年代已相当成熟 特征 高生产率和刚性结构 很难实现生产产品的改变 适合大批量生产引入的新技术有继电器程序控制 组合机床等 第一阶段 1913 刚性自动化 第二阶段 1930 数控加工 NC和CNC 本阶段的NC在20世纪50 70年代已成熟 但到了70 80年代 CNC取代了NC 特征 柔性好 加工质量高 适应于多品种 中小批量 包括单件 产品的生产 引入的新技术有数控技术 计算机编程技术等 17 18 汽车后桥齿轮箱加工自动线 19 20 制造自动化技术的发展趋势 制造环境内部的网络化 实现制造过程的集成 制造环境与整个制造企业的网络化 实现制造环境与企业中工程设计 管理信息系统等各子系统的集成 企业与企业间的网络化 实现企业间的资源共享 组合与优化利用 通过网络 实现异地制造 21 22 制造自动化技术ManufacturingAutomationTechnology 23 概念柔性制造 FlexibleManufacturing FM 是指用可编程 多功能的数字控制设备更换刚性自动化设备 用易编程 易修改 易扩展 易更换的软件控制代替刚性联结的工序过程 使刚性生产线实现柔性化 以快速响应市场的需求 多快好省地完成多品种 中小批量的生产任务 FMS的定义与特征 24 高柔性高效率高度自动化 柔性制造系统是利用计算机控制系统和物料输送系统 把若干台设备联系起来 形成没有固定加工顺序和节拍的自动化制造系统 它在加工完一批某种工件后 能在不停机调整的情况下 自动地向另一种工件转换 其主要特征是 25 FMS的组成 典型的FMS主要由以下三个子系统组成 1 加工系统 2 运储系统 3 计算机控制系统 26 FMS的组成框图及功能特征 27 柔性制造系统的组