數字設計與制造技術精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的數字設計與制造技術主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：數字設計與制造技術范文

關鍵詞：模具；設計；智能

1 引言

隨著計算機處理器性能的不斷提高，模具制造對數字化加工環境有極大的依賴性。獨立的DM軟硬件工具固然重要，但是只有當這些工具能夠集成到一個通用的數據和線程模塊當中的時候，整個產品開發過程才是最有效的，這就促進了集成框架、基于的架構的發展，因而在加工過程、動力和資源信息方面建立起了牢固的關系。過去一些技術如CAD、CAE、CAM甚至產品規劃都因此而成為一個流水線渠道，便于產品的升級、更新和檢修[1]。

級進模具設計和加工工程實際上是采用一系列工具大規模生產金屬零器件，用到好多工程技術，比如人工智能和虛擬現實工具，這些工具有效地改善了開發的進程。這些工具的數據處理和功能整合滯后于DM的技術的進步。例如，在最近的一份報道中在整個級進模具開發過程中使用了基于知識的黑板模型，然而這個模型本身次于當前流行的多系統（MAS）。本文中提出了一集成框架為從智能級進模具中發展來的工具組合提供一個通用的軟件機制，進一步發展下游的元器件加工或者計算機輔助處理規劃工具，因此整個模具開發從設計到加工會高度集成化[2]。

2 智能級進機制

本文中提出的集成框架是智能級進模具系統的一個拓展，由新加坡國立大學以及新加坡高性能計算研究院開發和持續升級維護[3]。智能級進模具系統包含5個功能模塊，即基于特征的建模、處理規劃模塊、模具配置模塊、繪制準備和兩個補充模塊（模板管理和基于知識的外殼）。設計過程和相應的功能模塊同步進行， IPD主動性的貢獻主要體現在兩個方面。首先，每一個步驟的設計信息會以基于特征的形式存儲，這樣設計元素就可以實現復用；其次，可以用3D虛擬技術實現虛擬化設計，例如三維的條狀布局。這樣就提供了附加的校驗層，在設計的早期會減少設計誤差。

3 對集成框架的需求

盡管IPD系統為級進模具設計提供了一系列的人工智能和虛擬現實技術，然而這僅僅是外部工具的集成以及其他下游加工功能的改進。IPD系統中的集成問題事實上是不同功能模塊只見的互動性。也就是說，該技術把設計過程中的復雜性分解成為一系列可操作的任務同時將它變成一種合適的描述信息，這樣下游的描述可以直接使用上游步驟的結果。此外，IPD系統在基于知識的黑板的作用下還支持一些可操作的集成功能。可包含一個通用的知識對像基和一個參考引擎來實現每一個功能模塊的運算功能。它在功能模塊之間提供了一個附加層，支持對象檢索，對過程集成很有益處。在最新的IPD系統中， 殼使得每一個功能模塊具有智能計算功能，所有的功能模塊被進一步分割因而變得更加自主。因此，很有必要為這些自主模塊提供一個集成框架，就好比嵌入了一個特殊的產品數據管理/產品生命周期管理和流水線管理系統。

4 集成框架的設計

為了很快建立集成框架，我們從CAD框架中借鑒了一些基礎的想法，該框架在20世紀初初步形成而且很快在電器設計自動化領域被廣泛使用。此外，一系列先進的系統建模設計和分析技術，特別是面向對象和分布對象技術被使用來鑒定和優化系統功能。

4.1 數據集成和過程集成

提出集成框架的主要動機是為原來離散的設計活動提供一個數據集成和過程即成功能，之前這些都是由一些列的設計和制造工具完成的。對于數據集成功能，終端用戶采用一種全局性的數據，并由一套配置和版本管理設施支持。特定項目的數據會立即被集中并優化便于搜索、共享，并會以特殊的形式存儲來避免數據沖突。而對于過程集成功能終端用戶可以采用標準的過程序列。為了完成整個產品的設計和加工，終端用戶不斷咨詢設計流程確保每一項任務以及采用的數據都是正確的。每一個獨立任務完成之后，相應的數據輸出會自動進去數據存儲模塊并作為配置數據被存儲下來[4]。

4.2 整個工程環境以及框架的功能

本文提出的框架中，真個工程環境包括級進模具設計加工工具、集成框架等。該框架還包括一個共享的工作臺、框架內核、兩個數據庫（廣利數據庫和原始設計數據庫）。管理數據存儲包含指向原始數據庫指針的元數據。框架內核被設計成一種交易處理系統，該系統保障依賴于系統數據庫的功能在工作臺應用程序GUI直接干預或者其他通過包裝的工具干預之下正常運行。CAX工具能在框架的監督之下自主運行，所有展示項目進度的結果都被框架存放進一個集中的存儲模塊。然而，目前主要的問題是模具設計和加工要考慮到很多復雜的數據和管理功能。因此，框架內核被進一步分解為三個單元，即數據和進程管理內核、元數據處理單元以及設計數據處理單元。

4.3 實現圖譜

建立框架結構包含三個步驟。第一個步驟就是在不考慮細節的情況將主要步驟構造成一個大致框架；第二個步驟就是開發數據集庫管理機制或者相關的信息模塊，同時需要進一步明確框架其他模塊的單元；第三個步驟就是開發工作臺界面圖形用戶界面。簡單的工具包裝會使得他們能夠在當前界面直接使用框架功能，因此，在原型設計過程中美譽考慮封裝的具體實現途徑。

4.4 輪廓框架

初級框架中功能被分為客戶端功能和服務端功能。主要的相關實現策略如下所示。在這里企業級的基于Windows的以太網應該是主要的工作平臺，元數據以及設計數據在服務端集中存放作為信息Hub。常用的面向對象的編程語Java用來實所有新建的框架單元。一個面向對象的數據庫管理系統備用來作為存儲元數據的管理數據庫。遠程訪問數據庫需要和一個應用服務器通信，該服務器和元數據庫以及遠實現線程之間交互。設計對象文件的傳送使用CIFS協議，高協議能夠使Java應用遠程訪問共享文件以及存放在SMB文件服務器路徑中的文件。

4.5 系統建模以及數據庫管理機制

根據面向對象的設計原則，實例化一個對象的軟件系統就等同于一系列對象以相互關系的認定。一旦一個面向對象的模型建立，整個項目的開發工作也接近尾聲。對于像現在設計的集成框架。這些對象可以被分為兩個部分：要么是短暫的要么是持久可用的。先期需要一定的理論準備來奠基基礎。尤其是在該系統中，一系列的IDEF0模型被用來定義相關性，其中整個框架和相關的工具協同工作。通過對整個框架提取特征來捕捉設計改變衰減屬性。采用了一個先進的設計版本控制工具和配置管理模型來支持設計傳播管理。最終，整個進程管理模型建立在產品管理模型的基礎之上。

5 進程動態

一般而言，改進的集成框架沒有改變級進模具設計和加工過程。然而，進程的動態性能可能會更具用戶的想法得到有效的改進。在集成框架下工作，用戶在進行局部設計和加工的同時能夠對整個進程有所掌握。潛入的進程及其相互作用是為了得到更好的虛擬化的結果，這樣可以降低用戶對于IPD系統節能的掌握程度，從而降低技術壓力。

產品數據管理功能保確保所有對于操作項以及產品版本的改進能夠永久保留。這樣用戶在對多個未完成的進程進行操作的時候就不容器出錯。而且，單一更改對于整個產品版本的改進也是對立與其他相關的更改。如果沒有這些保障措施，對于不同原始設計的改進都可能會很麻煩。集成框架不僅能夠使開發者共享最新的產品版本信息，而且還能提供并發工程策略。它能夠對復雜的從序列化模具進行分解，使得不同的設計任務能夠平行進展。例如，要在CAPP上完成的不同模具任務以及不同的版本配置更改任務都可以被分給不同的工程師來同時完成，這樣就加快了產品的開發進度。

6 結語

本文中提出并設計了集成級進模具設計框架。為模具設計中產品數據以及多設計版能夠進行智能管理。受到CAD設計框架的啟發，全局性的系統架構以及功能要求被采用到模具設計過程中。開發過程中還采用了其他三個步驟。首先，在做出一系列設計實施計劃的同時搭建起了一個空的數據庫管理框架；第二個步驟就是開發管理數據庫模塊以及先關的信息模塊，并進一步細化框架中的其他元素，同時還進行了先關的理論準備。最后，開發了一個工作臺圖形用戶界面來測試和評估框架的性能。

本文中設計出的集成框架可以在許多方面進行擴展，而且在今后的工作中也要測試完成這些擴展功能。例如，該系統在更新之后可以進行新建管理以及項目進度報告，同時也可以讓它支持不同用戶較色的管理。在開發過程如果有工程師輪換或者替代開發之類帶來的交割問題也很容易解決。

甘肅省自然科學基金項目號1112RJZA045 項目名稱 基于混合智能學習算法的并行多機作業調度問題研究

參考文獻：

[1]屈賢明.裝備制造業的振興和產品創新.中國機械工程，2002.4

[2]國家自然科學基金委員會， 先進制造技術基礎 北京：高等教育出版社，施普林格出版社，1998

第2篇：數字設計與制造技術范文

一、建設思路

按照教育部關于資源庫建設的“優化教學資源、推動教學改革、提高培養質量、增強服務能力”的指導思想，基于課程改革、方便使用者自學、輔教輔學、兼顧社會學習者學習的建設目的和定位，確定了“系統設計、統籌規劃、溝通協作、改革創新”的機械制造技術專業教學資源庫建設思路。

二、資源架構

確定了機制資源庫三層框架結構：系統化設計一一形成以行業標準、專業標準、人才需求狀況、崗位能力分析、課程體系等為核心內容的專業建設方案；結構化布局一一將傳統課程體系重構為一體化課程體系，開發6門專業主要課程資源；碎片化開發一一整合企業資源、網絡資源、學校資源，形成課程、教學、職業資格、社會服務7個特色資源包（見左表）。

三、建設歷程

2013年5月，承德工業學校牽頭完成了職業教育機械制造技術專業教學資源庫建設項目的申報與開發團隊的組建工作，于2013年7月獲得教育部正式立項，成為由中職學校主持的全國職業教育教學資源庫第三批建設項目之一，隨之項目建設工作全面啟動。

1.啟動階段

2013年10月，召開了機制教學資源庫建設首次項目推進會，與全體參建單位簽訂了項目建設合作協議書。成立了項目建設組織機構，確定了各子項目組的組長及成員，明確了工作職責和要求。制訂了《機械制造技術專業教學資源庫項目工作職責及組織與運行管理辦法》《機械制造技術專業教學資源庫建設專項資金管理實施細則》等管理制度，建立資源庫建設交流平臺，確立定期交流研討機制，進行了機制資源庫頂層設計。

2.全面建設階段

2013年10月至2014年6月為機制資源庫全面建設階段。本階段組織召開了六次工作推動會議，并通過網絡視頻和QQ群平臺進行研討交流，使項目建設工作得以有序、有效、如期推進，先后完成了專業建設調研、課程體系構建、技術規范制定、課程資源開發、企業資源引入、社會資源采集、專業課程組建、資源打包整合等各項建設任務。為保障各項任務如期完成，制訂了詳盡的工作推進計劃，實行階段匯報制度，并在網上及時工作進度信息，公示建設成果，實現資源成果共享；運用科學評價措施，合理使用建設資金，激勵參研人員，確保項目建設質量。

3.推廣使用階段

2014年7月，進入資源庫推廣使用階段，開始資源上傳、入庫集成、課程組建、網站搭建、推廣宣傳、資源應用等工作。將資源庫建設階段開發的所有資源整理歸類，按照元數據標注資源索引，及時上傳到職業教育數字化中心平臺，根據平臺建設要求對碎片化資源進行集成，資源庫建設進入了調試和試運行階段。為保證資源庫的推廣使用效果，2015年5月召開專項會議，具體部署資源庫推廣使用工作，以多種方式進行宣傳推廣，同時要求參建校率先使用、廣為宣傳，輻射周邊區域。

四、建設成果

根據項目建設方案要求，在兩年的建設期內，通過對產業、行業、企業、多層次、多角度的數據調研，完成了機械制造專業建設方案的頂層設計。在此基礎上，系統設計了資源庫的整體結構、專業課程體系及其課程方案，整合該專業12門傳統學科課程，重構開發為5門一體化課程和1門項目課程、3門社會培訓課程。體現碎片化資源開發理念，以素材為基礎，以知識點、技能點為脈絡，以積件為組合形式，整合企業資源、網絡資源、學校資源，開發資源總量達31300多個，其中線上線下試題22000多道，保證了資源的足夠冗余和結構搭建上的便利，為一體化課程的組建和門戶網站教學資源包的呈現提供了良好的資源條件。

五、建設特色

1.資源組織體系脈絡清晰

按照資源庫建設頂層設計的“1367”整體框架結構，以學習者為中心，針對專業對應崗位（群）的知識、技能要求，重構資源體系。從素材出發，以積件形式，搭建學習情境（學習任務）模塊，組建一體化課程，形成四個不同層次的資源呈現形式。9370個素材、846個積件、6門專業核心課程、3門職業培訓課程、7個專業資源包，輔之以企業案例、技能鑒定、職業素養、虛擬工廠等特色資源，在門戶網站上綜合呈現，使資源庫的組織體系脈絡清晰，層次分明，邏輯系統科學合理。

2.專業課程體系系統科學

根據專業課程體系設計要求，項目組對現代裝備制造業發展背景、行業企業人才需求狀況和全國機械制造技術專業畢業生就業與發展現狀進行了充分的調研，選擇北京、河北、山東、福建、陜西、浙江等14個省市，采集企業樣本124個，調研成果及其結論已全面呈現在專業人才需求調研報告中。根據企業崗位實際需要，準確定位人才培養目標，體現共性特c，兼顧個性特色，并參照相關的國家、行業職業資格標準，制訂突出職業素養和職業能力的機械制造技術專業人才培養方案、專業標準與課程方案。

以專業人才需求調研為設計指南，緊密關聯專業課程與崗位實際工作項目，融入國家頒布的鉗加工、車工、數控車加工專業教學計劃的規定內容，科學界定專業課程之間的邊界，遵循職業成長規律和教育認知規律，梳通專業課程體系中各門課程間的能力支撐關系，完整系統地呈現了專業一體化課程體系，取得了顯著成效。

3.教學資源體系兼容實用

第3篇：數字設計與制造技術范文

關鍵詞數字化設計與制造 課程體系 人才培養

1 數字化產品開發技術已成為現代制造業不可缺少的技術手段

制造業是一個國家的支柱產業，制造業的發展水平直接反映出國家經濟和科技的發展水平。以信息技術為主導的現代科學技術的迅速發展，推動了制造業和數字化產品開發技術的快速發展，使傳統的制造業面臨巨大挑戰。

傳統的產品開發過程采取串行設計模式，從產品設計、樣機試制到經過改進再投產，導致新產品開發的周期較長，缺乏市場競爭力。而現代制造業則借助數字化產品開發技術實現了從設計、制造全過程的并行設計模式，盡可能采用數字化三維數據模型取代原來的物理原型，從而縮短新產品開發周期，加快上市速度。

2 傳統教學模式與相關課程體系亟待改革

目前許多高校機械工程學科在數字化產品開發系列技術方面存在較多問題，主要表現在：原有的傳統教學模式是以常規機械設計制造流程為主線，課程體系的設置重理論輕實踐，各單元技術之間存在很大的脫節與重復現象，沒有形成完整的課程體系。

數字化設計與制造環境下的現代制造業，正逐步普及以三維cad技術為核心的數字化產品開發模式，這便要求機械類專業的人才培養目標、課程體系設置與之相適應。在充分調研的基礎上，提出將原有課程體系調整為：“以綜合素質培養為核心、創新教育為主線、以數字化產品開發技術為手段、拓寬基礎、加強工程實踐能力培養”。

3 數字化產品開發技術涉及的主要內容

數字化產品開發技術集成了現代設計制造過程中的相關先進技術，可分為：數字化設計、數字化制造、數字化管理等三大模塊，各模塊涉及的單元技術如圖1所示。

圖1數字化設計技術相關單元技術

上述各項單元技術貫穿于產品設計、分析、制造、使用等全過程，是一項多學科的綜合技術。以三維cad/cae/cam為核心的數字化產品開發技術已成為新產品開發不可缺少的現代技術手段。

4 數字化設計與制造環境下課程體系的設置

機械設計制造及其自動化專業屬于工程應用型專業，人才類型分成應用研究型和技術應用型。技術應用型人才主要是應用知識而非科學發現，其知識結構應圍繞現代制造業的實際需要進行設置，拓展基礎、注重實踐。在對重慶市眾多制造類企業（國營、民營；大、中、小型）進行廣泛調研的基礎上（涉及汽車整車制造廠、汽車零部件公司、摩托車制造企業、裝備制造業），并參照全國其他高等院校本專業的培養計劃，結合我校的實際情況，本專業方向人才培養目標為高素質應用型高級專門人才。

4.1 機械設計制造及其自動化專業課程體系

機械設計制造及其自動化專業課程體系的設置，應該建立在“機械設計技術基礎”、“機械制造技術基礎”以及“機電系統集成技術”三大平臺之上，并以數字化設計制造技術為特色、注重培養學生技術應用能力，強化綜合實踐與工程訓練。機械設計制造及其自動化課程體系框圖如圖2所示。

圖2機械設計制造及其自動化課程體系框圖

整個課程體系由理論教學、實踐環節以及課外社會活動實踐等三大部分構成，其中理論教學按課程的性質可分為：公共基礎課、學科基礎課、專業主干課以及專業方向選修課等四大類（圖2中只列出少部分課程）。

4.2 體現數字化設計與制造技術特色的實踐性環節

從課程體系中可以看出，綜合實踐性環節在整個課程體系中占有十分重要的地位，圖3為實踐性環節所涉及的主要內容，從中可以看出，數字化設計與制造技術在整個實踐環節中占有突出顯要的位置，并且四年不間斷。

在大一年級開設的“工程圖學課程實踐”、“計算機輔助繪圖（二維）”實訓中，要求學生用autocad軟件完成減速器的測繪，使學生得到最基本的數字化設計基本訓練；在“金工實習”環節，除進行車、銑、磨、鉗工以及鑄造、焊接等常規的加工方式外，重點強調數控機床、加工中心、線切割機床等設備所采用的數字化制造方式給傳統制造業所帶來的巨大變革。

在大二年級開設的“三維cad應用實訓”綜合實踐是數字化設計與制造技術最核心、最基礎的組成部分，通過高端三維cad\cae\cam一體化軟件——ug nx5的學習，學生應掌握實體建模、曲面設計、鈑金設計、裝配、工程圖等模塊，為后續環節打下堅實基礎；在“機械設計基礎”課程設計環節中，除完成以齒輪減速器為主體的一般機械傳動裝置的設計過程外，同時要求學生必須完成該減速器的三維建模、虛擬裝配及簡單的機構運動分析；在“電子工藝實習”中，除完成收音機的裝配調試以外，同時要求學生用“protel電路圖繪制軟件”完成收音機的整張電路圖。

圖3集中性專業實踐環節

在大三年級開設的“機械制造技術基礎課程設計”中，除常規內容以外，同時要求學生采用capp軟件完成該零件的計算機輔助工藝規程編制，并且用三維cad軟件采取自頂向下的裝配建模方法完成整套夾具的三維設計；在“計算機輔助制造實訓”綜合實踐環節中，要求學生掌握數控自動編程的原理、方法，并熟練運用ug nx5軟件中的cam模塊，完成一個中等復雜程度帶異形曲面零件的數控銑削自動編程，并實際加工操作。在“計算機輔助工程分析”綜合實訓環節中，要求學生掌握有限元分析的基本原理、方法，并基本掌握利用adams軟件對虛擬機械系統進行靜力學、運動學和動力學分析。

在大四年級開設的“逆向工程綜合實訓”，與其它實踐環節相比較，所涉及的范圍及綜合性則顯得更加突出，從概念設計到效果圖、油泥造型到三坐標掃描、點云數據處理到曲面設計及實體建模、快速原型制造，通過該實訓環節，強化學生在數字化設計與制造環境下進行新產品快速開發的實施流程。在“產品數據管理綜合實訓”實踐環節中，要求學生掌握數字化管理技術所涉及的領域，并熟練使用國產caxa v5 pdm軟件的使用方法。在整個課程體系中，依據不同的專業方向特點設置了相應的“專業實訓環節”。諸如在模具設計與制造方向，其專業實訓環節則是“注塑模具cad/cae/cam”綜合實訓，主要學習ug nx5軟件中的moldwizard注塑模具設計模塊以及的moldflow流動分析模塊的使用；在畢業設計環節，若畢業設計題目為工程設計類型，則要求學生必須完成一定工作量的三維設計。

5 近三年應用型人才培養的探索實踐

近三年來，機械工程學院在重視理論教學的同時強化實踐環節對學生能力的培養，學生的綜合素質得到顯著提高。并積極組織學生參加全國及重慶市的各種學科競賽，如：在第二屆全國機械創新設計大賽中獲得三等獎一項、第三屆全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽榮獲四個單項二等獎、第一屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽重慶賽區三等獎二項、2009年度全國三維數字化創新設計大賽（簡稱3d大賽）重慶賽區二等獎兩項等較好成績。與此同時，學院作為國家制造業信息化三維cad教育培訓基地，近三年培訓學生達五百人。

參考文獻

[1]曹建樹.應用型本科“cad/cam”課程的教學改革與實踐.實驗室研究與探索,2010.5.

[2]劉炎,羅學科.機械設計制造及其自動化專業本科教育多層次人才培養模式探索[j].煤炭高等教育,2008.1.

[3]熊志卿.機械制造專業應用型人才培養方案的改革與實踐.南京工程學院學報（社會科學版）,2007.9.

第4篇：數字設計與制造技術范文

[關鍵詞]數字制造；離散化；數字化；建模

中圖分類號：P231.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）40-0359-02

1 數字制造的概念

1.1 數字制造的內涵與定義

數字制造被認為是一種可以減少生產時間、成本，而且可以照顧用戶的個性化需求、提高產品質量、加快對市場的反應速度的技術。大的汽車和飛機生產商在探索利用先進的三維虛擬軟件、虛擬現實技術以及產品生命周期管理系統（PLM）的數字制造，它不僅幫助制造過程的實施，也有利于在產品開發階段了解產品是否能在可承受的成本內制造。數字制造是在計算機和網絡技術與制造技術的不斷融合、發展和廣泛應用的基礎上誕生的，其內涵是：（1）以CAD/CAM/CAE為主體的技術；（2）以MRP Ⅱ（Manufacturing Resources Planning，制造資源計劃）、MIS（Management Information System，管理信息系統）、PDM（Product Data Management，產品數據管理）為主體的制造信息支持系統；（3）數字控制制造技術。數字制造技術是數字化技術和制造技術融合形成的，且以制造工程科學為理論基礎的制造技術的重大革新，是先進制造技術的核心。數字制造的定義，指的是在虛擬現實、計算機網絡、快速原型、數據庫和多媒體等支撐技術的支持下，根據用戶的需求，迅速收集資源信息，對產品信息、工藝信息和資源信息進行分析、規劃和重組，實現對產品設計和功能的仿真以及原型制造，進而快速生產出達到用戶要求性能的產品的整個制造過程。也就是說，數字制造實際上就是在對制造過程進行數字化的描述而建立起的數字空間中完成產品的制造過程。

1.2 幾種數字制造觀

1.2.1 以控制為中心的數字制造觀

數字制造的概念，首先來源于數字控制技術（NC或CNC）與數控機床，這是數字制造的重要的基礎。隨著數控技術的發展，先后出現了對多臺機床用一臺（或幾臺）計算機數控裝置進行集中控制的直接數字控制（DNC） ，可以加工一組或幾組結構形狀和工藝特征相似的零件的柔性制造單元（FMC），以及將若干柔性制造單元或工作站連接起來實現更大規模的加工自動化就構成了柔性制造系統。以數字量實現加工過程的物料流、加工流和控制流的表征、存儲與控制，這就形成了以控制為中心的數字制造觀。

1.2.2 基于產品設計的數字制造觀

正如數控技術與數控機床一樣，CAD的產生和發展，為制造業產品的設計過程數字化和自動化打下了基礎。將CAD的產品設計信息轉換為產品的制造、工藝規則等信息，使加工機械按照預定的工序和工步的組合和排序，選擇刀具、夾具、量具，確定切削用量，并計算每個工序的機動時間和輔助時間，這就是計算機輔助工藝規劃（CAPP）。指出數字制造近年來還融入了CAPE（Computer Aided Production Engineering），這是一種新的計算機輔助工程環境，制造過程的環境信息可以被工程師應用到今后的制造系統及其子系統的設計和實施。

1.2.3 基于管理的數字制造觀

從數字制造的概念出發，可以清楚地看到，數字制造是計算機數字技術、網絡信息技術與制造技術不斷融合、發展和應用的結果，也是制造企業、制造系統和生產系統不斷實現數字化的必然。在數字制造環境下，用戶和企業在廣域內形成了一個由數字織成的網，個人、企業、車間、設備、經銷商和市場成為網上的一個個結點，由產品在設計、制造、銷售過程中所賦予的數字信息成為主宰制造業的最活躍的驅動因素。

另一方面，數字制造包含了以控制為中心的數字制造、以設計為中心的數字制造和以管理為中心的數字制造。當前，網絡制造是數字制造的全球化實現，虛擬制造是數字工廠和數字產品的一種具體體現，而電子商務制造是數字制造的一種動態聯盟。

2 數字制造的本質和核心問題

數字制造的本質是制造信息的數字化，而數字化的核心則是離散化。其本質是如何將制造的連續物理現象、模糊的不確定現象、制造過程的物理量和伴隨制造過程而出現和產生的幾何量、企業環境、個人的知識、經驗和能力離散化，進而實現數字化，即是將它們表示為計算機可以識別的模式。

離散化和數字化的過程，將涉及一系列理論基礎問題，計算制造學是最核心的理論基礎。這里，計算制造學就是建立各種制造計算模型，對產品進行數字化表征與傳遞、建模與仿真，這是計算制造學的關鍵技術，也是數字制造的基礎和核心科學問題。

3 數字制造的建模方法

數字制造系統的建模對象涉及到廣義的制造過程，包括制造環境、制造行為和制造信息。數字制造系統的目標，就是要在數字化的環境中完成產品的設計、仿真和加工。即接到定單后，首先進行概念設計和總體設計，然后是計算機模擬或快速原型過程，直至工藝規劃過程、CAM（computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造）和CAQ（Computer Aided Quality，計算機輔助質量管理）過程，最終形成產品。

下面重點介紹這一過程中的基于物理的建模與仿真這一環節。

建模與仿真可廣泛用于產品開發過程，包括方案論證、設計、分析等各個階段[9]。在這個過程中，常常需要把現有的對象融入虛擬環境中。例如，機器人是一種綜合了機、電、液的復雜動態系統，通過計算機仿真可以模擬系統的整體狀態、性能和行為。揭示機構的合理運動方案及有效的控制算法，從而避免或減少機器人設計劃造以及運行過程中的問題。目前新產品的設計和制造規劃越來越多地借助于計算機仿真來實現。

近年來，數字樣機（Digital Mock-up）技術成為產品開發中的一個研究熱點。數字樣機就是把CAD基于物理的建模、仿真和產品全生命周期管理系統綜合起來，形成一個虛擬產品開發環境，使產品開發人員能夠在這種環境下策劃產品、設計產品、預測產品的運行性能特征以及真實工況下可能具有的響應，從而減少設計迭代的次數，減少甚至取消制作物理原型樣機，以改善設計，有效地縮短產品的開發周期。支持產品開發的建模與仿真是一個十分復雜的系統，需要許多單項技術的支持。但同時也存在許多共性問題如三維建模、約束運動學相動力學分析、計算算法相求解等。在建模仿真系統研究與開發中，可以采用基于商品化軟件平臺二次開發的策略，把研究集中在可制造性分析和產品物理性能建模等方面。在產品的設計過程中，數字樣機可根據需要隨時改變，以滿足測試與評估的需要。數字樣機為面向技術要求、制造性能、可維護性的設計提供了集成可視化、虛擬環境和虛擬原型技術的計算平臺。

4 數字制造應用實例

4.1 需求分析

平面二次包絡環面蝸桿副（簡稱平面二包蝸桿副）有著優良的傳動性能，但這些優良性能必須以較高的制造精度、安裝精度來保證。長期以來，平面二包蝸桿副都采用對偶范成法加工，這種加工方法由于工藝復雜，難以解決精度差的痼疾，且制造成本高、使用壽命短，這限制了平面二包蝸桿副的推廣普及。在數字化時代，必須應用全新的數字制造模式來解決平面二包蝸桿副制造的瓶頸。在此模式下，只有在保證最優設計指標的基礎上，采用先進的制造技術才有可能完成最優的實體型面加工。

4.2 數字制造方案

制造信息是貫穿制造全過程的精髓，制造信息的產生、處理、傳遞和應用是決定產品制造敏捷性、精確性、經濟性的關鍵因素。在信息驅動型制造業中，制造信息的數字化是數字制造的前提條件。平面二包蝸桿副的制造信息數字化應包括兩方面內容：①蝸桿副實體的三維數字化建模；②數字化制造工藝規劃。數控加工是數字制造的最終目標。在傳統生產模式下，平面二包蝸桿副必須使用專用機床加工，這是制造成本高的根本原因。在數字制造模式下，只要獲得蝸桿副型面的精確數學模型，就可使用通用數控機床對不同模數、不同中心距的蝸桿副進行統一加工。具體的實施方案如下。

4.2.1 平面二包蝸桿副的數字化造型

平面二包蝸桿副蝸輪齒面形狀復雜，用虛擬加工的造型方法雖然可以獲得蝸輪齒面，但往往精度不高。NURBS方法具有表示與設計自由型曲線曲面的強大功能，是形狀數學描述的主流方法之一。由于蝸桿副嚙合型面理論接觸線方程已獲得嚴格數學推導，因而嚙合型面的造型可以認為是已知數學模型的自由曲面造型。在進行蝸輪真實齒面的造型時，可基于經典的齒面嚙合理論，針對真實齒面嚙合分析的特點，由NURBS齒面上的拓撲離散數據點構造齒面曲線，再由齒面曲線構造插值曲面，實現參數化NURBS自由曲線曲面理論與經典嚙合理論的有機結合，在此基礎上建立面向幾何又有嚴格數學支持的蝸輪齒面數學模型。

在完成嚙合型面造型之后，整個型面可以用統一的參數方程加以描述。利用這個參數方程可以計算齒面上任意點處的型值，并以此構成嚙合型面關系數據庫，這就為數控加工提供了數據基礎。

4.2.2 平面二包蝸桿副數字化工藝規劃

平面二包蝸桿副在數控加工環境下的工藝過程包括毛坯的選擇、各表面最終加工方法的確定、制訂工藝路線、工序設計等步驟。針對平面二包蝸桿副這種目標明確的產品，使用基于成組技術（GT）的派生式工藝生成系統。

接下來是對平面二包蝸桿副的數控加工，采用數控車床、磨床加工蝸桿，蝸輪齒面直接采用多坐標聯動數控機床直接控制球頭銑刀加工出近似蝸輪齒面。在平面二包蝸桿副的誤差檢測階段可采用全數字檢測：用三坐標測量儀掃描蝸桿副實際齒面，將測量數據輸入計算機；然后，基于測量數據進行蝸桿副實體的計算機重構；最后，將重構型面與計算機仿真理論型面進行比較，可獲得實際加工誤差。

5 結語

制造信息的數字化是數字制造的本質和前提。本文以在傳統模式下設計、加工復雜，難以適應市場快速多變要求的平面二包蝸桿副為例，將平面二包蝸桿副的制造信息數字化――包括建立其實體嚙合型面關系數據庫和基于成組技術（GT）派生數字化工藝規劃。采用數字制造技術可以提高對市場反應的速度，滿足個性化的需求。

參考文獻

第5篇：數字設計與制造技術范文

【關鍵詞】 飛機 數字化 柔性裝配

1 引言

傳統的飛機裝配采用剛性工裝定位、手工制孔連接、基于模擬量傳遞的互換協調檢驗方法和分散的手工作坊式生產。自20世紀 80 年代以來，隨著計算機輔助設計/制造（CAD/CAM）技術、計算機信息技術、自動化技術和網絡技術的發展，數字化技術在現代飛機制造中得到了廣泛的應用，飛機制造進入了數字化時代。

在數字化技術的推動下，飛機裝配技術快速發展，形成了現代飛機的數字化柔性裝配模式。數字化柔性裝配模式具體表現為：在飛機裝配中，以數字化柔性工裝為裝配定位與夾緊平臺，以先進數控鉆鉚系統為自動連接設備，以激光跟蹤儀等數字化測量裝置為在線檢測工具，在數字化裝配數據及數控程序的協同驅動下，在集成的數字化柔性裝配生產線上完成飛機產品的自動化裝配。

2 飛機裝配生產線特點

一般機械制造中的裝配線是指人和機器的有效組合，通過將生產中的輸送系統、隨行夾具和在線專機、檢測設備等進行有機組合，從而滿足多品種產品的裝配要求，充分體現了設備靈活性。裝配生產線的應用，提高了生產效率縮短了制造周期，但自動化生產線的成本較高，主要用于批量生產，如在汽車行業。

但飛機產品型號多、批量少的特點使得飛機裝配生產線需要在具有一般機械產品裝配生產線的特點基礎上，還應具有一定的柔，這樣同一生產線既能用于同型號同批次，又能適用于同型號改進改型系列機型的飛機產品裝配，從而滿足了裝配生產線對產品產量的要求，可充分發揮其優勢，實現現代飛機產品的精益制造。

與國外發達國家相比，我國現代飛機柔性裝配生產線技術無論在研究層面還是應用實踐層面都存在較大的差距，主要表現在：

(1)現有的產品設計模式和產品特征沒有充分考慮產品柔性裝配技術的應用需求，不適應柔性裝配生產線的發展要求。

(2)基于MBD的數字化裝配工藝規劃與管理技術缺乏系統研究和應用。工藝設計手段還停留在二維工藝設計和表述為主的水平，存在與數字化產品設計不銜接、設計周期長、返工量大、需要實物驗證和示教性差等諸多問題，大量制造依據信息以工藝文件形式分離存在，管理混亂，不能滿足柔性裝配生產線可視化裝配、無圖制造的發展要求。

(3)數字化檢測技術嚴重滯后。

大量采用專用工裝、標準量具等模擬量設備進行產品的測量與檢驗，測量效率低、精度差，不能滿足柔性裝配生產線快速精確測量、在線質量控制的需求。

3 數字化柔性裝配生產線內容及關鍵技術

通過研究國外數字化裝配技術的發展狀況，結合飛機裝配及其生產線的特點，可得出構建新一代飛機數字化柔性裝配生產線必須包括以下內容及關鍵技術：(1)面向裝配的數字化產品并行設計，為實現柔性裝配、敏捷制造提供前提和基礎；(2)數字化三維裝配工藝設計與仿真系統，實現整個裝配過程中數字量傳遞；(3)數字化柔性工裝系統，實現工裝快速響應、快速重構以及數字化定位；(4)先進的連接設備及技術（包括柔性制孔技術、自動鉆鉚技術、電磁鉚接技術等），保證裝配質量和效率，實現裝配過程的自動化；(5)數字化測量檢驗系統，實現裝配過程中的精確測量和協調裝配，裝配完成后的精確檢驗；(6)數字化裝配生產線輔助裝備及管理，建立數字化柔性裝配生產線集成管理系統，實現從產品設計、工藝、裝配、檢驗和現場管理各裝配生產環節信息的高度集成和移動生產線的自動配送物流管理。

上述各項內容在實際應用中互相聯系、互相支撐，通過將其整合和集成，可構建現代飛機的數字化柔性裝配生產線，實現現代飛機產品的數字化、柔性化、自動化裝配。

數字化三維裝配工藝設計與仿真系統是實現飛機數字化裝配模式、構建飛機數字化裝配生產線的軟件基礎，現代飛機整個裝配過程都是建立在數字化工藝設計的基礎之上的，只有采用基于單一產品三維數字量模型的數字化工藝設計方式，為整個裝配過程從源頭上提供數字量數據基礎，基于數字化裝配的柔性裝配生產線才有可能真正實現。

數字化柔性工裝系統、先進連接設備及技術、數字化測量檢驗系統是實現數字化柔性裝配生產線的硬件基礎。通過數字化裝配工藝設計仿真系統得到的數字量數據必須由數字化的工裝及設備來執行，才能保證整個裝配過程的全數字量傳遞，從而實現整個裝配生產線的數字量協調。

4 結論與展望

當前國內軍機產品的數字化設計與零件制造技術發展迅速，但是裝配技術作為飛機制造的關鍵還停留在二、三代機的制造水平，與其他軍機制造技術相比嚴重滯后，已成為軍機型號快速研制和生產的瓶頸。數字化產品定義取代二維工程圖樣已成為必然趨勢，零件精準制造技術的快速發展為實現飛機柔性裝配提供了必要的前提，新一代飛機長壽命、隱身、高可靠性、低成本快速研制的需求對數字化柔性裝配生產線的應用提出了迫切要求。

(1)發展應用柔性裝配生產線是現代飛機制造業大勢所趨，通過發展應用柔性裝配生產線，可大幅度提高產品裝配質量和效率，是現代飛機產品制造的顯著特點。

(2)通過發展柔性裝配生產線，可促進數字化柔性裝配技術的發展和應用，從而解決現有裝配技術難以滿足新一代飛機長壽命、隱身和高可靠性等要求的瓶頸問題。

(3)通過發展柔性裝配生產線，可建立飛機柔性裝配多系統異構測量平臺和集成檢測系統，形成數字化裝配模式下的新質保體系和產品檢測機制，從而解決現有模式下測量手段簡單、無法實現空間大尺寸動態測量，測量數據手工記錄，與產品設計和工藝規劃系統脫節，難以保證裝配的高精度與產品及工藝的完整性等關鍵技術難題。

綜上所述，在國內發展應用數字化柔性裝配生產線勢在必行，但應充分利用前期研究工作基礎，圍繞數字化裝配技術的發展趨勢和生產線的迫切需求，根本上改造傳統的設計體系、制造體系、技術體系和管理體系，實現流程再造、資源整合和生產組織調整，從而構建現代飛機數字化柔性裝配生產線。

參考文獻:

第6篇：數字設計與制造技術范文

1引言

隨著全球經濟一體化的進程加快以及信息技術的迅猛發展，現代制造業環境發生了重大的變化。與此同時，現代制造業隨之出現了適應這種發展的新模式和新哲理，其核心在于：在制造企業中全面推行數字設計與制造技術，通過在產品全生命周期中的各個環節普及與深化計算機輔助技術，系統及集成技術的應用，促進傳統機械產業在各方面的技術革新，使企業的設計、制造、管理技術水平全面提升，在全球市場競爭環境中生存發展并不斷地擴大其競爭優勢。

2？數字化設計的概念

“數字化”是指信息（計算機）領域的數字（二進制）技術向人類生活各個領域全面推進的過程。“數字化設計與制造技術”是指利用計算機軟硬件及網絡環境，實現產品開發全過程的一種技術，即在網絡和計算機輔助下通過產品數據模型，全面模擬產品的設計、分析、裝配、制造等過程。數字化設計與制造不僅貫穿企業生產的全過程，而且涉及企業的設備布置、物流物料、生產計劃、成本分析等多個方面。數字化設計與制造技術的應用可以大大提高農業機械產品開發能力、縮短產品研制周期、降低開發成本、實現最佳設計目標和企業間的協作，使企業能在最短時間內組織全球范圍的設計制造資源共同開發出新產品，大大提高企業的競爭能力。

3？機械產品領域的數字化設計

3.1機械產品數字化設計的一般過程

機械產品的數字化設計形象直觀，干涉檢查、強度分析、動態模擬、優化設計、外觀及色彩設計等采用數字樣機實現，設計錯誤少，設計周期短、成本低。

（1）總體方案設計是根據希望達到的目的或應實現的功能，考慮已知約束，進行機械產品的全局設計，構思形成比較完善的設計方案。

（2）建立參數化運動模型是指進行機械各部分的具體設計，首先確定各零件的形狀、結構、尺寸和公差等，并在計算機上進行參數化建模。

（3）虛擬裝配是通過裝配模塊完成各零件的組裝，形成整機。裝配是運動仿真的前提保障，裝配關系的正確與否直接影響著運動仿真的結果，裝配前首先要確定運動的各構件以及各構件之間的運動副。確定好各構件及各構件之間的運動副之后，即可通過選擇構件和運動副組成機構，最后由各機構組成整機，并為仿真做準備。

3.2機械產品數字化設計的主要技術

機械產品的數字化設計與制造技術集成了現代設計制造過程中的多項先進技術，包括三維建模、裝配分析、優化設計、系統集成、產品信息管理、虛擬設計與制造、多媒體和網絡通訊等，是一項多學科的綜合技術。其核心技術主要有：

（1）CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM。CAD/CAE/CAPP/CAM分別是計算機輔助設計、計算機輔助工程、計算機輔助工藝過程設計和計算機輔助制造的英文縮寫，它們是制造業信息化中數字化設計與制造技術的核心，是實現計算機輔助產品開發的主要工具。PDM技術集成是管理與產品有關的信息、過程及人與組織，實現分布環境中的數據共享，為異構計算機環境提供了集成應用平臺，從而支持CAD/CAPP/CAM/CAE系統過程的實現？。

（2）異地、協同設計。在因特網和企業內部網的環境中，進行產品定義與建模、產品分析與設計、產品數據管理及產品數據交換等，異地、協同設計系統在網絡設計環境下為多人、異地實施產品協同開發提供支持工具。

（3）基于知識的設計。將產品設計過程中需要用到的各類知識、資源和工具融到基于知識的設計系統之中，支持產品的設計過程，是實現產品創新開發的重要工具。

（4）虛擬設計、虛擬制造。綜合利用建模、分析、仿真以及虛擬現實等技術和工具，在網絡支持下，采用群組協同工作，實現產品設計、制造的本質過程，包括產品的設計、工藝規劃、加工制造、性能分析、質量檢驗，并進行過程管理與控制等。

（5）綠色設計。是面向環保的設計，包括支持資源和能源的優化利用、污染的防止和處理、資源的回收再利用和廢棄物處理等諸多環節的設計。

4機械產品數字化設計的應用現狀及發展趨勢

機械產品門類廣，種類多，市場需求潛力巨大。目前，我國機械領域的數字化程度在具體行業中存在較大差距。如農機企業普遍采用傳統設計方法，在應用現代設計方法上遠遠落后于航天、汽車等其他行業，農機企業之間重復型設計多，企業信息資源利用率低。

同時，在同一行業的不同企業中，產品的數字化也有一定程度差別。雖然有些企業具備一般制造業運用CAD技術的能力，且已達到一定的水平，但由于技術儲備、裝備水平以及新產品的研發能力等方面相對落后，三維CAD軟件在機械制造企業中的應用還不夠普遍。盡管有些領先的企業已經探討“數字樣機”、“并行工程”、“虛擬仿真”等前沿課題，但總體來說離大規模推廣應用還有很大距離。再次，機械產品的整體技術水平、質量、生產規模、企業素質與發達國家相比差距也很大，特別是新產品品種不多，發展滯后，可靠性、使用壽命滿足不了用戶要求。

第7篇：數字設計與制造技術范文

關鍵詞 數字化改裝技術；三維設計；并行設計

中圖分類號 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）161-0064-02

數字化技術正以前所未有的速度和深度影響著世界航空產業的發展，國內航空業也在積極響應這一趨勢；試驗機設計改裝專業承擔著我國特種試驗機設計技術研究、試驗機測試改裝的設計/施工及機載專用試驗系統研制等工作，它是我國航空產業試飛板塊中重要一環，因此，數字化在航空領域的發展必將對其產生巨大影響。

試驗機設計改裝正在從初期的型號測試改裝向特種試驗機設計改裝技術研究、試驗機測試改裝的設計/施工及機載專用試驗系統研制3個方向發展；為了應對未來我國眾多的試飛任務，試驗機數字化改裝技術顯得尤為重要，它將為未來特種試驗機設計研制和型號試飛任務提供高效、有力支撐。本文從技術角度提出了試驗機數字化改裝技術的關鍵要求，以及數字化改裝技術建設的核心內容，以期為試驗機數字化改裝技術發展提供參考。

1 數字化改裝技術要求

數字化改裝技術的目標就是實現試驗機改裝數字化協同設計、制造，促進試驗機研制、試飛進程，匹配國內外航空企業飛機研制的信息化、數字化新模式，提高試驗機改裝水平。綜合國內外航空業的發展趨勢以及試驗機改裝設計制造的自身發展需求等多方面因素，數字化改裝技術應該具備以下幾個方面的顯著特點：

1）全三維設計。全三維設計是實現數字化協同設計制造的基礎條件。全三維設計是以三維實體為最終設計結果和生產依據的設計模式，替代了原二維圖樣的全部功能。全三維設計技術可保證設計數據的唯一性及一致性，設計結果直觀明了并可以有效提高設計、制造效率。

2）研制工作并行展開與傳統產品開發過程并不相悖，它同樣遵循產品開發的每一個必經階段，而且是基于連續的信息轉化實現的。研制工作并行開展就要求信息的轉化伴隨活動隨時進行傳遞。

以型號新機試飛研制為例：第一，在項目的總體研制過程中，試驗機設計、試驗機改裝設計、試驗機制造等研制過程可以并行交叉進行；第二，在具體的設計階段，試驗機改裝設計各系統和原機各系統的設計工作可以并行開展。設計過程中各系統之間的相互關聯和相互影響不可避免，通過互相協調適應以及各系統間實時迭代設計，可使得設計工作最大限度的展開；第三，設計人員可以并行開展工作。基于相同的設計技術平臺，同一系統的不同設計人員及不同系統的設計人員可以并行工作，使設計資源得到了有效的利用。試驗機改裝協同設計制造充分融入到試驗機研制過程中，提高了試驗機的研制效率。

3）跨地域協同設計制造。世界航空產業正在形成研制和市場的全球數字化協同模式，例如，我國部分主機廠就承擔了歐洲空客及波音系列飛機相關部件甚至部分重要結構件的生產制造工作。這一案例充分說明了數字化協同技術已成為飛機研制活動中重要的技術手段之一，可以有力推動研制活動高效、精準開展。

外部的這種發展趨勢也正在強有力的影響著我國的飛機研制產業，國內飛機研制體系正在突破傳統的串行封閉式研發模式。例如，我國某型飛機研制工程項目中首先嘗試采用異地協同設計、全國多地協同制造、國內外19家供應商的協同研制模式，實現了國內外不同地域的分包商和配套商的協同工作[ 1 ]。

2 數字化改裝技術建設

綜合分析國內外協同設計制造現狀和發展趨勢，結合試驗機改裝研制的特點及現階段的具體情況，數字化改裝技術建設應該分步進行。

第一步，進行數字化設計基礎平臺建設，加強數字化設計人才隊伍培養，建立數字化改裝技術規范。

通過第一步建設，可以實現數字化改裝技術的初步目標：1）試飛機構內部實現大型試驗機改裝、特種試驗機研制等大型項目的全三維數字化協同設計；2）具備試飛機構與主機廠所間試驗機數模順利傳遞的能力；3）培養出一支高素質的數字化設計隊伍。

第二步，在國內航空領域條件成熟時實現行業內數字化協同改裝設計制造。國內在跨地域數字化協同設計制造方面只是進行了試驗性的嘗試，目前還不具備行業內跨地域數字化協同設計制造的條件，但是我國航空業正在積極努力地向實現這個目標邁進。

在數字化設計基礎平臺建設及數字化改裝技術規范方面建議如下：

1）數字化設計基礎平臺。在三維建模軟件方面，CATIA作為世界航空領域三維設計的主流軟件應該是最佳的選擇。CATIA以設計對象的混合建模、變量/參數化混合建模以及幾何/智能工程混合建模等先進的混合建模技術，支持從項目調研、構思、詳細設計、分析、模擬、裝配及維護在內的全部工業設計流程，是全球航空業界普遍使用的一個集成產品開發環境。CATIA在國內航空企業中已得到了廣泛的應用。

在產品數據管理方面，ENOVIA VPM以其與CATIA在產品建模之間已緊密集成的優勢成為首選數據管理軟件系統，能夠實現物料管理、任務流管理、事件管理、配置管理、人員組織和權限管理等，它能提供一個上下關聯的設計環境，便于多專業同時開展設計工作，便于不同部門之間制定設計的優化方案，便于開展不同配置的并行設計[ 2 ]。

在協同平臺方面，可以基于Windchill系統根據試驗機設計和改裝業務進行配置和二次開發，使之成為試驗機協同研制平臺。Windchill是PTC 公司的一個大型PLM軟件，該軟件提供了近10個功能模塊，涵蓋了企業級產品數據管理和協同工作平臺應具備的所有功能。Windchill 還提供了功能強大的工作流引擎，能夠方便地對航空企業的各種復雜工作流程進行自動化和規范化的管理和控制[3]。

對于改裝數字化設計基礎平臺可以考慮以三維設計軟件CATIA作為基本的設計工具軟件，通過ENOVIA VPM系統實現對產品數據管理以及設計過程的管理，依靠基于Windchill系統進行二次開發的協同平臺實現研制工作流程自動化和規范化的管理和控制。

數字化改裝設計基礎平臺構架示意圖如圖1所示。

2）數字化改裝技術規范。波音公司根據相關標準和規范制定了BDS-600系列規范，使參研人員在統一的規范下有序進行。我國航空企業正在建立統一的數字化設計制造規范，已經頒布和實施了關于數字化設計制造的初步標準和規范，可以看出我國航空業正在積極推進數字化設計制造規范化建設。因此，作為試驗機研制的一個重要環節，數字化改裝技術規范化勢在必行。數字化改裝技術規范應該依據我國航空業現有標準、規范的統一約定，結合試驗機改裝設計特點及相關要求進行制定，并隨著行業標準的完善不斷地修訂，最后形成與全行業標準規范相統一的完善的數字化改裝技術規范。

3 結論

數字化技術、信息化技術對飛機的研制及業務模式產生了深刻的影響，我國在航空領域積極推進數字化、信息化建設，試驗機數字化改裝技術將是試驗機設計改裝的發展目標之一，它將有力地推動試驗機數字化研制進程。

參考文獻

[1]王永栓，王曉麗，向穎，等，航空工業數字化協同現狀與發展[J].航空制造技術，2009，（11）：62-65.

第8篇：數字設計與制造技術范文

關鍵詞：民用飛機；設計制造；競爭力

前言

航空技術的不斷發展和完善，使一些民用飛機逐漸露出弊端，其制造成本高、運行效率低、人工技術差等問題提出了一些改進設計，采用數字化設計技術，提高民用飛機的性能特點，加大了市場競爭力。

1 飛機制造中的問題分析

1.1 模擬技術在應用中的問題

模擬仿真技術在飛機的研發中占據重要地位，需要從最開始的產品設計中便開始使用，并且需要在制作的整個過程中存在，但目前發現的問題多數都出現在運用時間上。飛機的研發過程中與各環節出現了時間不協調，忽略了飛機設計初期對仿真的重要性，所以容易發生時間錯誤等問題。

在民用飛機的研發過程中，需要與產品設計、工裝設計、工藝設計等方面的工作人員協調到互相合作模式，進行流水工程，改善在工作時間上的浪費。但就我國目前來看，并沒有做到以上相互合作模式，還需要從外國發展中吸取更多寶貴經驗，結合我國企業情況，快速奠定飛機制造業的基礎。另外，我國飛機制造行業的數字化設計與仿真模擬技術的本身也具有一定程度的不足，還需重點關注，加大技術的創新力量。

目前國際上民用飛機使用最多的軟件是日本索尼公司的DELM IA軟件，此軟件應用量大，但仍存在不足，比如，此軟件不具備實現重力仿真技術，在模擬仿真中的三維軟件都是模擬存在，在模擬仿真中，無法正面的反映出應用部件的剛性及柔韌性。因此，在使用DELM IA軟件時，仍然需要對該軟件產生的缺陷進行分析，減少設計中的錯誤。

在實際工作中，通常只會通過技術人員的工作經驗和產品來確定仿真模擬的情況，并沒有建立起數字化設計與仿真設計應用的統一，造成的結果不一致，嚴重影響了飛機模擬制造時的質量。因此，在設計制作過程中，需要制定一定標準的規范體制，按照相應標準，從設計初期便統一執行。

1.2 仿真使用系統的問題

飛機制造中，使用的系統之間相差較大，非常容易使效果產生變化，因此，在擴大數字化技術應用的使用范圍時，還需要對系統界面進行合理設計，并對工作人員進行技術培訓，提高數字化設計系統的實用性和安全性。

1.3 現場數據的采集和反饋問題

設計中最主要的工作是對現場環境的數據采集和反饋，能夠為接下來的工作提供有效依據，對現場生產過程的實時監控，并制定合理的制造計劃、安排合理的制造進度，但目前所應用的民用飛機制造應用系統中不具備這項功能，因此也無法全面的實現現場環境的數據采集等工作[1]。

民航企業中還未普及數字化管理系統軟件，仍然采用紙質數據報表，容易產生漏洞或信息錯誤，也無法對產品數據進行統一的劃分。目前多家測量軟件均可以直接生成表格，應用到系統中，可以將數據存儲，為以后的設計質量監控和安全生產做出指導意義。

2 數字化設計與制造的意義

數字化設計是基于多種形式媒體的支持下產生的，能夠達到用戶的需求。將虛擬顯示、計算機網絡、數據庫和多媒體統一在一個系統下，為滿足用戶需求建立的一種數字化設計和制造的系統。對產品信息、工藝信息和資源信息進行統一分析、統一規劃和統一組建等，達到快速生產出能夠滿足用戶需求的整個設計與制造的過程。民用飛機制造行業的大力發展也帶動了計算機技術、制造設計技術、信息管理技術的不斷發展，因此，數字化設計與制造是現代民用飛機制造行業的發展趨勢。

民用飛機制造企業使用數字化設計技術，能夠有效提高企業競爭力，結合其他相關技術，使數字化設計融合計算機、網絡信息，再采用數據庫平臺，完成飛機的設計制造。由此可見，民用飛機行業的發展需要以科技技術為主，以提高飛機設計、制造、管理、售后服務的目標努力，全面實行數字化管理流程，建立起數字化的設計制造體系，完全實現民用飛機制造業的真正數字化意義[2]。

3 數字化設計與制造的特點分析

飛機制造行業的傳統設計方法從概念設計到初步設計，最后到生產設計的三個階段，每一階段都有相關的設計繪制模型，工作人員需要按照相應的繪制模型的樣機對飛機內部配置進行設計。飛機制造行業融合的各項技術，發揮了先進科學技術的優勢，改善了企業的整體經濟運營[3]。

4 最新技術在民用飛機設計中的發展

4.1 加大對數字化設計仿真技術的開發應用

產品研發設計中，單一使用DELM IA軟件無法將信息傳遞到各個環節，因此需要引入不同的數字仿真設計技術，從最初的研發工作開始，各部門工作人員的高度配合，利用數字化的工作設計研究理論，提高研發的質量，建立起一個集成系統軟件平臺。在產品設計中，將DELM IA軟件與PDM軟件相結合，能夠將數據存儲和調用，實現數據資料的及時性和準確性；若將DELM IA軟件與CAPP軟件相結合，可以具有較強的文本處理功能，使系統更加具有實用性[4]。

4.2 建立數字化的組織管理體系

采用最新的管理方式，建設專業的管理團隊，將數字化系統的組織建立成為管理平臺，利用各部門之間的資源，將產業鏈條的結構作為各企業間的鏈條，達到國際供應商的標準規模，在產品設計研發中，需要對每一項工作進行嚴格的監督審查，改變傳統的管理方式，與制造商和使用商的良好溝通，組建管理小組，及時解決產品研發過程中的技術問題，爭取縮短工期、提高工作效率、降低成本、實現經濟效益。

4.3 提高系統的價值

民用飛機的客戶群廣泛，民用飛機制造企業在制造過程中需要運用系統軟件，將文件格式及簽訂模式個性化，滿足一些客戶對工藝文件的格式簽訂的需求。實際管理中，將物料資源進行條碼管理，降低管理人員的勞動力度，也能防止人工帶來的錯誤操作，同時結合人性化的管理模式，將系統的功能特點得到充分發揮[5]。

5 結束語

綜上所述，民用飛機制造業的競爭力主要受控于時間、成本、質量和服務四個方面，這幾方面已經成為航空航天領域的發展目標。數字化的設計與制造技術改善了航空制造業，提高了民用飛機的質量、縮短了研制周期、降低了成本投入，達到了客戶的滿意度。民用飛機制造業的整體技術改革，領導者需要建立起專業的工作團隊，全面提高企業在本行業中的競爭地位。

參考文獻

[1]李湘芝，史善華.數字化背景下民用飛機設計制造競爭力提升[J].科技創新導報，2013，05（14）：92-93.

[2]吳曉宇.探討供應商管理在中國民用飛機制造產業中的發展方向[J].科技信息，2013，03（21）：61+44.

[3]馬翔，曾國毅，趙榮泳.民用飛機制造企業特殊工種管理系統設計[J].機電產品開發與創新，2013，06（05）：17-19.

第9篇：數字設計與制造技術范文

透過閃爍著微弱熒光的電腦屏幕，一輛汽車打著趄趔撞入墻壁，警報燈驟然亮起，車內機器人急速轉身，三個栩栩如生的模擬人飛快沖上前去，將散落的零件組裝起來……

這樣的情景很容易讓人聯想起電腦游戲中的畫面，而實際上，這是急速變化著的數字化汽車制造技術的一個片段。計算機模擬和合成技術――也可統稱為數字制造技術，正為汽車業和飛行器制造業創造源源不斷的利潤。

“數字化”的背后

隱藏在“數字化制造”五個字后面的哲思，是通過信息技術的整合，令生產計劃、資源配置以及產品生產得以同步進行。從前，任何設計上的微小失誤、生產過程中的瑕疵都會造成無法彌補的損失；如今，這些潛伏著的“隱患”在模擬實驗階段就被排除，公司新產品推向市場的速度大大加快。咨詢機構CIMdata預測，未來三年內，用于數字化制造技術的投資將每年增長25%。

首席信息官（CIO）在這場變革中所起的所用可是非同小可。“他們堪稱企業內部信息技術的專家，數字化生產是信息技術應用的重要領域”，Pratt & Whitney（加拿大）公司首席信息官Amal Girgis說。在這場技術變革浪潮中，CIO的角色是多重的：他既是預言家，透過撲朔迷離的表象準確預測出未來的競爭態勢，又是企業內部變革的有力推動者和中堅力量。與技術工程師和生產管理者相配合讓CIO們對產品信息結構作出合理安排，用數據整合令企業各業務子系統做到有機結合，同時機敏識別出哪些領域最適合首先采用數字技術。“為迎接數字化浪潮的到來，你有必要對企業進行‘再造’（reengineer），創造出一種信息共享的企業文化”，亞利桑那大學研究管理信息系統（MIS）的Michael Grieves說。

“幾無瑕疵”的產品

僅幾年前，Pratt & Whitney公司 (P&WC)的一款飛機引擎，從投入研發到推向市場還需要五年；到今天，因為有了先進數字技術的支持，產品的研發周期縮短了兩年。P&WC還在設法令它的研發周期更短，到兩年半。今天的福特汽車公司、通用汽車公司和戴姆勒-克萊斯勒公司都在矢志不渝地推動數字技術應用于商業領域。CIMdata的調查（2003）顯示，采用了數字化技術的公司，其產品推向市場的速度增加了30%，重復設計減少了65%，生產規劃（planning）流程精簡了40%，平均產量增長了15%。

2000年，當通用汽車第一次運用數字化模型來模擬汽車設計時，當年的成本節約便高達7500萬美元。另一項里程碑意義的杰作來自對現場操作的精確模擬，通過該技術，更多有關人類工程學的難題可謂迎刃而解。如今，通用在全球范圍內擁有25家模擬實驗室，公司新產品以3D圖像顯示在屏幕上，設計師和技術專家通過研究這些圖形，可以開發出合理的零部件體系和生產流程，從而極大地避免了生產過程中的冗余。

自從數字化技術得到廣泛應用，通用汽車公司已見證了許多“無瑕疵”產品的誕生。通用公司流程信息主管Terry Kline說：“以前，要找到生產工序中需改進的地方，你必須實地造出一輛汽車來；而現在，我們可以把這項工作交給計算機去辦。”在戴姆勒-克萊斯勒公司，由于數字技術的引進，德國新工廠的建設時間減短了30%，建設成本降低到原來的90%。新產品的生產規劃時間少了30%。

技術進步功不可沒

數字技術何以如此風靡？來自軟件開發商技術的長足進展功不可沒。如今數字技術已達如此地步――用計算機模擬分析得出的結果和實際生產流程幾乎可以毫分不差。“成本的節約是顯著的”，AMR Research副總裁Kevin O'Marah說，“如果你在設計中考慮到生產工序，你就可以提前獲知設計的大概成本和實現量產所需的各種資源。”

然而要令這一切都成為現實，你還要準備付出巨大的費用――數字化制造軟件通常價格昂貴，功能復雜。此外，商業流程的改變也是必須要應對的難題――欲令生產和設計團隊在盡可能早的階段投入產品開發，你必須做好企業文化巨大跨越的準備。另外，就大規模制造而言，新技術、新方法的應用絕非一蹴而就，其間會遭遇到很多觀念上的阻力。很多中層主管對數字制造軟件供應商提出的方案表示懷疑，即便勉強采納了也難以承擔隨之而來的管理體制變動風險。而要令生產變得更加“數字化”，絕大多數廠商必須完成觀念上的轉換，畢竟經改造后的生產流程與企業舊的流程有著天壤之別。

在傳統經濟年代，設計和生產有著明顯的順序上的差別。工程師們應用計算機輔助設計軟件對產品設計方案進行改良，然后將它們提交給技術專家，后者使用專門工具測算產品的生產成本、所需設備等等。接著需要測試制造的可行性，及時修正各種問題，然后再進行測試，再修正，等等，如此循環往復。這樣的方式極大地延緩了產品推向市場的速度，制造成本大大增加。“如果不使用模擬技術，諸如遺漏三到四個焊接點這樣的錯誤會經常發生”，Grieves說，“現場模擬可以很好地解決這個問題。”自模擬技術應用以來，工程師們便可以在盡可能早的時間獲知哪些部分需要改進，那些流程需要更新。對已經建成的生產線來說，一個正處在設計中的產品的數字化展示（representation）可以讓工程師們知曉焊接點的狀況，機器人是否按設置執行了指令，等等。

不要“為技術而技術”

在戴姆勒-克萊斯勒公司，“數字化制造”讓生產部門和設計部門的交流變得輕松自如。在2003年舉行的一次模擬方案交流會上，設計師和技術專家們對一個特制組件能否被嵌入車體產生了分歧。過去，這樣的討論動輒以月計。如今，一個半小時的會議就可以輕松敲定。兩方專家集中到會議室，組件結構和工廠布局都顯示在屏幕上。答案很快出來了：工人應進入車內，用最平常的動作將零部件組裝進車體。“生動的圖像勝過千言萬語”，戴姆勒-克萊斯勒首席信息官Unger說。

數字化制造軟件的高額投入要求它的使用者將“數字生產”當作公司戰略考量的核心。美國輪軸公司（AAM）將數字化生產當作它實現“高效企業”（lean enterprise）的重要戰略。AAM首席信息官Abdallah Shanti說：“北美制造業面臨著來自全球各方面的競爭，惟一辦法是保持創新――不僅僅是產品上的創新，還有商業流程上的創新。”