我国先进制造技术的应用
发布于:2009-10-30 已被阅读: 次 

我国先进制造技术的应用
来源:中国金属制造网

 
    先进制造技术(AMT)已经不是单纯指制造技术本身的狭窄概念,而是包括市场需求、创新设计、先进工艺、生产过程的组织和监控,信息的集成、利用和控制在内的一项系统工程。AMT的目标是通过利用多方面的先进技术和对产品功能、质量、成本、交货期、售后服务等方面的优化, 实现优质、高效、低耗、清洁和灵敏生产,以取得具有市场竞争力的综合经济技术效果。先进制造技术是实现两个根本性转变的必要条件之一。

    南京晨光集团公司是一个大型综合性机械制造企业,其产品包括型号产品、各类伺服机构、改装车辆、煤巷掘进机、金属软管、波纹管补偿器、金属艺术制像等。近十多年来,该集团公司积极跟踪先进制造技术,大力开展以计算机应用技术为中心的研究和应用推广工作,并在下述各领域取得了多项技术成果和显著的经济效益。
 
一、CAD/CAM(计算机辅助设计/计算机辅助制造)

    南京晨光集团公司的CAD/CAM技术应用起步于80年代中期,经过几年的实践,掌握了数控加工技术。进入90年代,为了加快CAD/CAM技术的应用,特别是提高型号产品的设计水平和加工质量,缩短产品研制生产周期,该集团公司又逐步为型号产品设计部门配置了二十多台PC586、 PC486微机及AutoCAD软件、有限元分析软件等,并在部门内自行联网,组成一个小的CAD网络。同时又引进了部分具有国际先进水平的关键性精密加工、计量设备和工作站、CAD/CAM软件, 建立了集设计、制造、检测于一体的CAD/CAM系统(见图一)。该系统中,各种加工设备、计量设备与工作站通过以太网联成网络,各部分之间能够进行数据文件的传输通讯。该系统投入使用后, 即显示出了巨大的优越性。首先在型号产品伺服机构及其它产品设计和生产中发挥了较大的作用。

    CAD技术除了对型号产品、伺服机构、补偿器、软管、改装车等产品进行计算机绘图外, 还对伺服机构和元件产品进行了三维实体造型,对伺服机构控制系统进行了计算机动力学数字仿真试验,对飞机加油车作了三维实体造型和计算机模拟装配等。所有这些都取得了明显的效果。
下述事实表明,CAM技术在伺服机构产品生产中的应用获得了极好的经济效益:通过开展对复杂零件数控加工工艺、编程方法和三坐标测量技术的研究,我们已熟练地掌握了从三维实体造型、手工和自动编制加工程序到数控操作加工及三维计量检测的全部CAM技术。目前已完成了现有伺服机构产品中绝大多数结构复杂、精度要求高的零件的编程和数控加工工作。经过批次生产的实践表明,采用CAM技术后,零件加工的尺寸一致性好,质量高,生产周期短,所需专用夹具数量少,而且能降低工人劳动强度。如某壳体类零件,原来采用传统加工方法生产,需要98道加工工序和24套专用夹具,20件批量的加工周期达9个月以上。采用CAM技术后,只需要5道加工工序和两套专用夹具,同等批量的加工周期仅需70天(含中间热处理工序时间)。

    CAM在模具加工中也得到成功的应用: 模具本身质量的高低,直接影响所生产的零件的质量,而模具的型面一般多为曲面,利用传统加工技术加工,难度大,形状、精度无法保证。如伺服机构中一个波形弹簧零件是用成型模压制出来的,该模具的型面是由六个波浪形曲面组成,原有模具的型面是靠手工修锉出来的,误差较大, 零件需经三次压制才能完成,而且形状、尺寸与设计图纸有较大差距。现在,在工作站上进行成型模的三维实体造型,编出了加工程序并将程序传到加工中心上完成模具型面的加工。用该模具压制零件时,只需一次就能完成,而且零件形状与设计图纸完全相符,加工效率和质量均有很大的提高。
 
二、MIS(管理信息系统)

    为了提高南京晨光集团公司的企业管理水平,早在80年代初,集团公司即开展了管理信息系统的研制,先后开发成功了“通用劳动人事管理系统”、“财务管理系统”、“金属非金属物资管理系统”、“成本管理系统”、“设计文件底图管理及蓝图分发管理系统”、“微机辅助设备管理分系统”、“型号产品总装质量信息管理子系统”等管理信息系统,其中多项成果获航天部科技进步奖。90年代以来,集团公司下属的补偿器和软件分公司各自建立了集设计、工艺、生产、销售、人事、财务等于一体的小型MIS系统,通过几年的开发、应用,已取得良好效果。

    为了适应集团公司现代企业制度的建设,目前又规划了“南京晨光集团有限责任公司计算机管理信息网络系统”,计划将集团公司内九部一室联网,实现“集团统一管理、放权分级管理”, 通过计算机网络进行数据交换、查询,并与Internet及地方政府的信息网互联。遵循实用先进的原则,积极开展MRPⅡ的开发研究,建立与现代企业制度相适应的MRPⅡ系统。
 
三、CAT(计算机辅助测试)

    为适应型号产品研制的需要,南京晨光集团公司于70年代末期即开展了伺服机构性能测试研究工作,到80年代中后期,采用工业控制机,并自行开发测试软件,完成了伺服机构单元测试系统的研制开发。该系统可适应战时状态,能在两分钟内完成伺服机构性能参数的全部测试工作,并打印出全汉化的数据表格。该系统荣获航天部科技进步奖,目前有效地应用于型号产品的总装测试和飞行试验前的测试。

    1996年,该集团公司与有关单位合作又研制成功全新的电动液压伺服机构自动测试系统( 系统框图见图二)。该系统采用了工业控制机(IPC)及Windows32、FOXPROW25、BC++ 等最新技术,可完成多种型号伺服机构的自动测试,测试项目包括非工作状态参数、极性检查、阶跃响应(速度特性)、位置特性、频率特性、平均功率、外压试验及震动监测等,它将多线笔录仪、 X-Y记录仪、频率分析仪、光线示波器、数字存储示波器、多路电压表、超低频任意波形发生器及多种幅值直流稳压电源的功能有机地集成为一体,全部试验曲线和处理数据可以用软盘存储,随时调用,并可实现真正的无纸测试。该系统的研制成功,大大提高了伺服机构的测试技术,在国内处于领先地位。
四、CAE(计算机辅助工程)

    南京晨光集团公司承制的香港天坛大佛是国内制作的第一个著名的大型制像工程,正在建造中的无锡灵山大佛是目前国内制作的最大的制像工程。在这两个大型结构工程中,我们应用了先进的计算机技术,从而提高了设计的质量、结构的安全性和寿命。这两项工程中主要应用的CAE 技术有:小样三维坐标测量,CAD制作放大样曲线模板,结构有限元分析和结构的模态分析。

    1小样三维坐标测量利用三维立体照相技术,将小样模型在各角度下拍照,应用计算机技术和三维成像技术,在立体相片上,将小样模型上各个标志点和网络点等的三维坐标值读出,测量得到的坐标值保存在计算机内,由CAD程序再处理。

    2CAD制作放样曲线将测量出的数据放大成1∶1的原型尺寸,在此基础上应用CAD技术将各个离散的点拟合成非常近似模型的曲线和曲面。在计算机上建立小样的三维立体曲面模型。由绘图机将各剖面上的曲线绘制在图纸上,供制作放大模型时用的曲线模板使用,从而有效地控制了放样的外形。

    3结构有限元分析在大佛结构的设计中,结构的安全和寿命是结构设计工程的核心内容。大佛结构外形变化大,极其复杂,传统的理论分析难以完成此项重要任务,所以要利用现代计算机技术和数值计算技术来解决结构的强度和刚度等问题,采用Super V1和专用的大型结构分析软件, 在大型计算机和工作站对整个大佛结构作全面的静力和动力计算。有限元分析技术是当今结构工程的最有力的分析手段。分析计算结果显示出结构的薄弱部位和强固部位,为结构设计提供修正的途径和方向。

    4结构的模态分析在大佛预装过程中,我们对大佛有关部位进行了结构模态分析试验,利用通用和专用计算机软件和相关的实验技术,掌握了这些部位的结构动力学模态参数,并与有限元分析进行了对比和验证。

    在型号产品的伺服机构振动夹具的设计研制中,也有效地采用了分析结构动力学的模态分析技术。

五、CIMS规划概况

    由CAD/CAM/CAT、MIS到CIMS是现代制造技术发展的必然过程,目前我国正在大规模开展CIMS技术研究,而且已在几个典型厂家取得了较好的应用效果,国家科委已计划逐步在全国推广这项技术。为此我们根据自己产品的特点,确定了向CIMS发展的初步打算:

    1用2~3年时间进一步深入、广泛地应用CAD/CAM/CAT和MIS技术。在各产品设计、制造、计量检测和管理部门建立相应的CAD、CAM、CAT、MIS系统,并以产品为纽带进行联网,实现各个产品的制造检测一体化体系。

    2进一步学习掌握CIMS系统中的有关理论技术,集中人力、物力、财力,首先以型号产品伺服机构为对象,开展CAPP、PDM技术研究,并引进必要的设备、技术,建立该产品的CIMS 系统(在航天产品分公司内部)。

    3在完成伺服机构产品CIMS系统的基础上,分步建立改装汽车、金属软管、掘进机等产品的CIMS系统,并逐步建立集团公司的CIMS系统。
从总体上看,南京晨光集团公司在先进制造技术的开发应用方面起步较早,并已取得了多项成果,但与国家推广的先进制造技术的步伐相比还明显地存在着很大的差距,还有大量工作要做。今后,南京晨光集团公司将继续按照“市场导向,产品牵引,技术推动,人才开拓”的科技发展方针, 加快先进制造技术的开发应用步伐,逐步加大投入,最终把集团公司建成制造水平先进的企业。

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