工裝數(shù)字化制造與功能性研究

撰文/張永輝 郭慧英

■中國南方航空工業(yè)(集團(tuán))有限公司工程技術(shù)部

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工裝數(shù)字化制造與功能性研究

撰文/張永輝 郭慧英

■中國南方航空工業(yè)(集團(tuán))有限公司工程技術(shù)部

數(shù)字化技術(shù)一般都用于制造業(yè)中，它能夠有效完善產(chǎn)品的制造活動以及可以優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，隨著數(shù)字化制造技術(shù)的不斷發(fā)展，它已經(jīng)成為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。工裝一般主要指產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的重要必須物品，例如模具、刀具、計量器等，它的優(yōu)劣可以直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。在工裝中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)能夠有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減短產(chǎn)品生產(chǎn)周期進(jìn)而達(dá)到降低成本的作用。將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)中是制造業(yè)的一項(xiàng)重大改革，它的水平高低能夠反映一個國家的制造業(yè)水平。隨著經(jīng)濟(jì)全球化一體化，科技也在迅速發(fā)展，這也就直接影響了現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展，主要變化有：產(chǎn)品生產(chǎn)更快，用戶需求多樣化等。工裝數(shù)字化；制造與功能性；研究

1工裝數(shù)字化制造技術(shù)的國內(nèi)現(xiàn)狀

隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)也越來越多的應(yīng)用于制造業(yè)中，數(shù)字化技術(shù)與制造業(yè)融合已經(jīng)成為主流。在目前的制造業(yè)中，數(shù)字化技術(shù)用于制造業(yè)中已經(jīng)成為提高產(chǎn)品質(zhì)量以及提高產(chǎn)品效益的重要手段。在近30年的制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，在一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)無圖化生產(chǎn)模式，采用CAD/CAM實(shí)現(xiàn)百分之百的數(shù)字化設(shè)計生產(chǎn)[1]。

我國采用CAD/CAM技術(shù)是從20世紀(jì)60年代開始的，剛開始僅僅應(yīng)用于航空產(chǎn)業(yè)，隨著科技的不斷發(fā)展，在諸多領(lǐng)域中已經(jīng)都進(jìn)入了實(shí)用階段。我國工裝數(shù)字化技術(shù)中的CAD技術(shù)已經(jīng)得到很好發(fā)展，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)自動化設(shè)計的巨大飛躍。

2工裝數(shù)字化制造技術(shù)的意義

對于制造產(chǎn)業(yè)而言，工裝數(shù)字化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級的必要手段。為了使制造技術(shù)得到提升與創(chuàng)新，改變以往制造模式，就需要對數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行引進(jìn)，采用數(shù)字化的技術(shù)來對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。隨著越來越多的制造企業(yè)采用工裝數(shù)字化技術(shù)，此技術(shù)將會逐漸成為市場所需的主流。

在激烈的制造業(yè)市場競爭過程中，人們對所用產(chǎn)品的要求也越來越高，尤其是一些需要長期使用的物品，例如：汽車，冰箱等大型家用電器。人們除了對它的性能、質(zhì)量以及價格要求之外還希望產(chǎn)品多樣化，外觀更加個性等[2]。采用數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)不僅僅能夠滿足這些需求，還可以更好的適應(yīng)市場所需，有效降低制造企業(yè)成本。

工裝的制造以及準(zhǔn)備對于產(chǎn)品的零部件而言是很重要的，它是整個制造生產(chǎn)的準(zhǔn)則，它的制造精度可以直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，甚至可以影響產(chǎn)品生產(chǎn)所需的周期。所以將工裝數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于制造生產(chǎn)來講，是具有重大意義的。

3工裝數(shù)字化制造工藝參數(shù)

在進(jìn)行數(shù)字化生產(chǎn)過程中，工藝參數(shù)是一個非常重要的問題。合理的選擇參數(shù)對產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、成本、質(zhì)量以及利潤都有深刻聯(lián)系。對工作人員來講，應(yīng)該在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，根據(jù)市場所需以及產(chǎn)品要求來合理并且有效的選擇切削用量，進(jìn)而達(dá)到最佳的指標(biāo)。

4工裝數(shù)字化的重要應(yīng)用

在我國，工裝數(shù)字化最主要是應(yīng)用于航空產(chǎn)業(yè)，因?yàn)榇水a(chǎn)業(yè)對制造要求極高，飛機(jī)之間的零部件數(shù)量較多，并且許多零件尺寸較大，剛性很小，在進(jìn)行裝置過程中容易受損變形，為了滿足飛機(jī)產(chǎn)品的高精度要求，這中間也就需要標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化工裝來進(jìn)行信息之間的協(xié)調(diào)與控制。

在航空領(lǐng)域多采用工裝數(shù)字化技術(shù)中的柔性裝配工裝技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得到國內(nèi)外大多數(shù)航空企業(yè)的關(guān)注與使用。柔性工裝技術(shù)一般具有柔性化、數(shù)字化以及模塊化和自動化的特點(diǎn)。柔性化可以使得工裝具有使得產(chǎn)品進(jìn)行快速重構(gòu)的過程，這也一套工裝也就可以應(yīng)用于多種產(chǎn)品之中，這個也就是柔性工裝最主要的特點(diǎn)。數(shù)字化則表現(xiàn)在進(jìn)行產(chǎn)品制造、設(shè)計過程中均采用數(shù)字化模式進(jìn)行。模塊化則是指工裝在硬件上具有模塊化結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，這個特點(diǎn)也可以體現(xiàn)工裝的柔性，進(jìn)而對各個模塊進(jìn)行重構(gòu)。模塊之間可以自動重組調(diào)整也體現(xiàn)了柔性工裝的自動化特點(diǎn)。柔性工裝雖然是一種柔性可重復(fù)利用的工裝，但其本質(zhì)決定了必須有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度來保證其定位準(zhǔn)確度；同時，柔性工裝要實(shí)現(xiàn)其柔性功能，使得其結(jié)構(gòu)較一般剛性工裝復(fù)雜。因此，針對柔性工裝特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)是柔性工裝設(shè)計的一項(xiàng)重要技術(shù)。

工裝數(shù)字化在功能方面是非常全面的，并且形式也是多種多樣的，能夠充分滿足制造業(yè)的需求[3]。單就柔性工裝而言，就很很多種構(gòu)成模式。例如：①多點(diǎn)陣真空吸盤式柔性工裝。這種形式的工裝是模塊化單元為帶真空吸盤的立柱式單元，并且具有3個方向運(yùn)動度，通過整體控制系統(tǒng)可以進(jìn)行自動調(diào)形。②行列式結(jié)構(gòu)柔性工裝。行列式結(jié)構(gòu)柔性工裝是一種由多個行列式排列的立柱單元構(gòu)成的工裝，各立柱單元為模塊化結(jié)構(gòu)，獨(dú)立分散排列，每個立柱單元上裝有夾持單元，夾持單元一般具有3自由度的運(yùn)動調(diào)整能力，從而可通過調(diào)整各立柱單元上多個夾持單元排列分布，來實(shí)現(xiàn)對不同飛機(jī)零件的裝配。

5結(jié)語

綜上所述工裝數(shù)字化制造技術(shù)對于制造企業(yè)而言是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，在功能方面也非常全面實(shí)用，不僅能夠滿足企業(yè)的需求同時也能夠滿足市場的需求，具有非常好的前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]欒合俊.先進(jìn)模具數(shù)字化制造技術(shù)及其在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 航空制造技術(shù). 2009(20)

[2]構(gòu)筑基于數(shù)字化研制流程的能力平臺——2012年航天數(shù)字化制造技術(shù)交流會落幕[J]. CAD/CAM與制造業(yè)信息化. 2012(12)

[3]周洪巖,王麗卿,向元滿.工裝的優(yōu)化及設(shè)計制造一體化[J]. 裝備制造技術(shù). 2010(06)