论现代模具产品设计与制造的信息化应用.pdf

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1、No. 23 ,2009 现代商贸工业 Modern Business Trade Industry2009年第23期 运输指挥提供重要的决策信息。 (3)统计分析功能。主要是针对交通网及其交通专题 数据进行统计分析。交通网基本信息包括道路的等级、 类 别,交通网中各种运输线路的分布特征、 路网的密度,交通 设施配置分布以及民用汽车运力分布等等,这些需要统计 或是分类的数据,可以采用专题图的形式表示,也可以通过 数值计算表示。为考虑交通网及其地理背景要素的空间分 布,对汽车运力动员与征集、 运力的疏散转移等实际问题提 供了分析依据。 (4)保障范围分析功能。主要是围绕空间目标建立一 定宽度范围

2、的缓冲区多边形,然后从缓冲区域中获取或查 找分布特征的情况。运输 “快速、 精确” 要求,运力保障能力 限制等,所以涉及保障距离和保障范围的考虑,这实际上也 是一个确定缓冲区的过程。 (5)路径分析功能。路径分析就是为资源寻找通过网 络的最佳路径,其核心是求解最佳路径,而不简单是最短距 离的求解。因为运输不仅受到交通网络各种阻碍因素影 响,还要受到地理环境的各种因素影响,作为指挥员应全面 考虑影响因素,为达到快速、 高效的保障目的而选择一条最 佳行进路线。 (6)资源分配分析功能。网络资源分配是根据中心的 容量以及网线和节点的需求将网线和节点分配给最近的中 心,分配过程中阻力的计算是沿最佳路径

3、进行的。资源分 配可以模拟资源如何在中心和他周围的网络元素之间流 动。如可用来进行交通枢纽中心、 保障基地中心的吸引范 围分析,以寻找交通物流资源范围,并进行合理配置。 (7)选址分析功能。网络选址分析是确定机构设施的 最佳地理位置。对于运输保障活动来说,其需求点和保障 点(即供给点)的分布总是存在一定差异,因此需要考虑需 求与供给的相互作用力,据此选择二者的合理位置,获得最 大经济效益。网络选址问题一般限定设施必须位于某个节 点或某条路线上,或者限定在若干候选地点中的选择位置, 降低了问题求解难度。 (8)公路网通行分析能力。交通线路的通行能力,是指 某一线路在单位时间内通过的最大交通量,可

4、通过公式估 算。 5 总结 农产品交通运输活动离不开特定的地理环境,地理信 息系统提供将地理环境信息可视化的功能,这极大地推动 了农产品公路交通运输活动完善其后勤保障能力。同时将 地理信息系统中的空间分析功能恰当地应用到农产品公路 交通运输活动的各个环节,为实现信息化条件下农产品公 路交通运输精确保障提供了重要的定量基础。 参考文献 1樊巍,杨川.武汉建立环保地理信息系统 N.中国环境报,20092 04210. 2燕艳.江西首个配网地理信息系统实用化N.国家电网报,20092 03226. 3宋关福.地理信息系统平台软件技术发展之路N.中国测绘报, 2009204210. 4寇静行,博磊.地

5、理信息系统在公路交通运输中的应用N.中国 测绘报,2009205229. 论现代模具产品设计与制造的信息化应用 汪大平 (武汉铁路司机学校,湖北 武汉430064) 摘 要:随着经济全球化及市场竞争的日益激烈,模具产品设计正面临严峻考验。模具企业必须利用最新的技术,在 最短的时间内开发出高质量、 低成本、 高附加值的产品,以最快的速度响应和投放市场。这就需要改变传统模具产品设计 方式,从而做出正确的决策与设计方案。 关键词:现代模具;设计;制造;信息化 中图分类号:TG76 文献标识码:A 文章编号:167223198(2009)2320284202 现代模具产品制造是典型的单件小批量、 离散

6、型生产。 传统模具产品开发从设计、 试制到产品上市周期太长,设计 过程中难以与用户进行交流,难以及时听取用户的意见,难 以考虑可制造性和可装配性,很难全面考虑安全、 维护等方 面的要求,不能综合考虑生产、 时间以及费用等相互制约条 件的限制,更谈不上考虑整个模具产品寿命周期的诸多问 题。笔者就现代模具产品设计与制造的高科技信息化及其 应用谈点浅见。 1 现代模具设计与制造已步入信息化时代 改革开放30多年来,中国模具生产作为一个产业有了 翻天覆地的变化。这种变化主要体现在三个方面:产能变 化、 生产方式变化、 技术革命。大多数人看到的是中国模具 产业作为一个行业的从无到有、 从小到大、 从拾漏

7、补缺到成 为主力,以及模具需求和产量的快速增长变化。但更重要 的是生产方式转变和技术革命。后两种变化是一种更加深 刻、 更加根本性的变化。生产方式的转变主要体现在,从过 去传统的小而全的后方车间、 作坊式的生产,转变为高度市 场专业协作的大规模生产方式;从完全非标生产到相对标 准化和准标准化生产。模具生产技术革命,浓缩到一点就 是企业信息化也就是数字化制造和信息化管理。 482 No. 23 ,2009 现代商贸工业 Modern Business Trade Industry2009年第23期 20世纪80年代前,很多模具是靠钳工用手打磨出来 的;90年代,由于引入了数控加工机床、edm等较

8、先进的设 备,大大地提高了模具的生产工艺水平,生产周期及模具的 品质也有了很大的缩短和改进。高精度加工己经把工人从 繁重的体力劳动中解放出来。另一方面,cad/ cam/ cae等计 算机辅助技术在模具行业也得到了广泛的应用,模具的设 计及数控加工水平有了很大的提高,cad/ cam/ cae软件对于 模具技术人员的工作效率和设计的可靠性已经有了很大的 提高。目前各模具企业又面临着一个新的课题,如何把企 业管理也同样从烦琐的事务中解放出来,让信息化管理为 企业的生产效率提升作出贡献。所以模具企业管理的信息 化己经成为模具行业发展和进步的必然趋势。 模具生产是单件订单式生产,在管理信息化中有其强

9、 烈的特殊性。设计是制造的一部分,工艺设计不充分,设计 与工艺信息可直接重复利用价值不大。因此,根据企业生 产特点把握全面信息化管理与实用、 简化管理的平衡点,是 信息化的关键。这就造成很难照搬成熟的管理软件。例如 汽车模具企业没有传统意义上的原材料,仓库管理等等。 购置的都是部件与部件的半成品,不存在入库出库过程,制 造费用的摊销每个企业也是都不一样。又比如成本核算更 应该采用项目管理的办法,而不是采用一般加工制造业的 办法,什么pdm、erp等软件不经过彻底的改造是完全不适 应的。 2 现代模具设计的CAD/ CAE技术的应用 模具设计是随工业产品零件的形状、 尺寸与尺寸精度、 表面质量要

10、求以及其成型工艺条件的变化而变化的,所以 每副模具都必须进行创造性的设计。模具设计的内容包括 产品零件(常称为制件)成型工艺优化设计与力学计算和尺 寸与尺寸精度确定与设计等,因此模具设计常分为制件工 艺分析与设计、 模具总体方案设计、 总体结构设计、 施工图 设计四个阶段。CAD/ CAE ,计算机辅助设计和辅助工程, 它包括概念设计、 优化设计、 有限元分析、 计算机仿真、 计算 机辅助绘图和计算机辅助设计过程管理等。应用CAD技 术可以设计出产品的大体结构,再通过CAE技术进行结构 分析、 可行性评估和优化设计。采用模具CAD/ CAE集成 技术后,制件一般不需要再进行原型试验,采用几何造

11、型技 术,制件的形状能精确、 逼真地显示在计算机屏幕上,有限 元分析程序可以对其力学性能进行检测。借助于计算机, 自动绘图代替了人工绘图,自动检索代替了手册查阅,快速 分析代替了手工计算,使模具设计师能从繁琐的绘图和计 算中解放出来,集中精力从事诸如方案构思和结构优化等 创造性的工作。在模具投产之前,CAE软件可以预测模具 结构有关参数的正确性。 当今的概念设计已不仅仅是停留在对外观和结构的设 计上,它已经扩展到对模具结构分析的领域。对于运用 CAD技术设计出的模具,可运用先进的CAE软件(尤其是 有限元软件)对其进行强度、 刚度、 抗冲击实验模拟、 跌落实 验模拟、 散热能力、 疲劳和蠕变等

12、分析。通过这些分析,可 以检验前面的概念性结构设计是否合理,分析出结构不合 理的原因和部位,然后再在CAD软件中进行相应的修改。 修改后再在CAE中进行各种性能的检测,最终确定满足要 求的模具结构。 当今CAD技术的发展使得概念设计思想体现在相应 的模块中。概念设计不再只是设计师的思维,系统模块也 融合了一般的概念设计理念和方法。目前,世界上大型的 CAD/ CAE软件系统,如Pro/ ENGINEER、U G、Solidworke、 Alias等,都提供了有关产品早期设计的系统模块,我们称之 为工业设计模块或概念设计模块。例如,Pro/ ENGINEER 就包含一个工业设计模块 ProDes

13、ign ,用于支持自上而 下的投影设计,以及在复杂产品设计中所包含的许多复杂 任务的自动设计。此模块工具包括概念设计的二维非参数 化的装配布局编辑器。这些系统模块的应用大大减少了设 计师的工作量,节约了工作时间,提高了工作效率,使设计 师把更多的精力用在新产品的开发及创新上。 3 现代模具制造的CAD/ CAE/ CAM技术应用 现代经济的飞速发展,推动了我国模具工业的前进。 CAD/ CAE/ CAM技术的日臻完善和在模具制造上的应用, 使其在现代模具的制造中发挥越来越重要的作用,CAD/ CAE/ CAM技术已成为现代模具的制造的必然趋势。 (1) CAD/ CAE/ CAM计算机辅助设计

14、、 模拟与制造一 体化,CAD/ CAE/ CAM一体化集成技术是现代模具制造中 最先进、 最合理的生产方式。使用计算机辅助设计、 辅助工 程与制造系统,按设计好的模具零件分别编制该零件的数 控加工程序是从设计到制造的一个必然过程。在具有现代 模具设计制造能力的工厂内,该过程都是在CAD/ CAE/ CAM系统内进行的,其加工程序直接由联机电缆输入加工 机台,在编制程序时可利用系统中的加工模拟功能进行细 致的模拟,将零件,刀具、 刀柄、 夹具,平台及刀具移动速度、 路径等显示出来,以便观察整个模具零件的切削过程和前 后的形状,进而检查程序编制的正确性,这对于复杂的多曲 面的模具零件尤为重要。

15、(2)模具的零部件除了有高精度的几何要求外,其形位 精度要求也较高,一般的量具是很难达到理想的目的的,这 时就要依赖精密零件测量系统。这种精密零件测量系统简 称CMM ,即Coordinate Measuring Maching ,是数控加工中 心的一种变形。它的测量精度可达0. 25m ,其测量工件的 方式如下:将经由CAD/ CAM系统或CMM专用软件所产 生的零件数据选送至CMM的计算机系统,经过适当的设置 后,即按照所给出的数据去测量工件,将所得结果与原始数 据比较,得出工件加工后的误差。如果原始数据是从设计 图纸得来的,则可直接将设计数据送入CMM专用软件,然 后进行测量,将取得的加

16、工误差数据进行质量分析,以判断 工件的加工质量。如果检测的不是单个零件而是若干个零 件的组件,则由各零件的误差积累而导致总偏差被显示出 来。 (3)现代模具制造的必然趋势,就是用机械加工尽可能 地取代人工加工。这就确定了先进设备在现代制造中的作 用,尤其现在加工中心、 数控高速成型铣床、 数控铣床、 数控 车床、 多轴联动机床、 数控模具雕刻机、 电火花加工机床、 数 控精密磨床、 三坐标测量机、 扫描仪等现代化设备在工厂中 的广泛使用。而且这些设备大部分所用的程序基本上都是 应用CAD/ CAE/ CAM系统产生的。机台与计算机联机,加 工程序是通过联机电缆输入机台的。操作人员按照规定的 程序装夹工件,配备刀具和操作,机台就能自动地完成该机 台上应该完成的加工任务,并将理想的模具零件制造出来 或为下一加工工序完成规定的部分。操作人员的熟练程度 和情绪变化基本不影响加工质量和加工效益,这也是现代 模具加工优于传统机械加工的一个方面。 总之,CAD/ CAE/ CAM集成技术就是在这种情况下应 运而生的,它已成为现代模具制造技术发展的必然趋势,并 以科学合理的方法给模具制造者提供了一种行之有效的辅 助工具。该技术可使模具制造者在模具制造之前能借助于 计算机对制件、 模具结构、 加工、 成本等进行反复修改和优 化,直至获得最佳结果。 582