数字化设计和制造技术范文

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篇1

科学技术是第一生产力，创新是引领发展的第一动力。当前，全球新一轮科技革命孕育兴起，正在深刻影响世界发展格局，深刻改变人类生产生活方式，对机械制造及其自动化的核心技术进行分析和应用可以进一步推动我国的现代化建设进程。

1 机械设计制造及其自动化的重要性

1.1 提高生产效率

加强科技产业界和社会各界的协同创新，持续进行科技研发，是让科技发展为人类社会进步发挥更大作用的重要途径。就机械设计制造及其自动化而言，对该其进行深入的研究和广泛的应用，将极大地提升我国各项生产建设相关工作的效率，为其提供持续性的动力支持。从实际生产上来看，机械设计制造及其自动化技术的应用，可以对传统生产环节和生产流程进行全面的精简，推动生产建设的创新进程，整体上缩短了相关生产流程的单位运行时间，可以显著地提升生产效率。同时在各项生产建设过程中，将机械设计制造及其自动化技术与传统生产技术进行充分融合，还可以将生产环境进行全面改善，响应***总书记的技术创新言论，让我国的各项生产建设呈现出欣欣向荣的气象。

1.2 提高生产的可靠性

机械设计制造及其自动化技术的良好应用，可以对生产技术进行全面的创新，同时，为了实现我国的现代化建设目标，相关人员在应用机械设计制造及自动化技术的过程中，会同步进行机械设计制造及自动化技术的人才建设和环境建设，因此，我国的生产建设水平将得到显著的提升。在机械设计制造及其自动化技术的应用过程中，相关企业的生产技术取得了持续性的进步，对传统的单纯依靠人力进行的生产环境和半自动化的生产环境进行了全面的改良，降低了各项生产过程中人工操作产生的误差，也极大地避免了生产环境中不良因素对生产质量和生产人员人身安全带来的风险。因此，对机械设计制造及其自动化技术进行全面应用和普及，将极大地提高生产的可靠性。

1.3 节能环保

自改革开放以来，我国的节能环保意识，经历了从无到有、由小到大的过程，由于自然资源的过度开采，近年来全球生态环境持续恶化，能源环境日趋紧张，机械设计制造及其自动化技术的应用，在节能环保上有较为明显的优势，以下对其进行介绍：第一，在实际的生产过程中，机械设计制造及其自动化技术可以与传统的生产技术进行充分的融合，改善生产环境，在该技术的全面加持下，相关生产流程被合理简化，能量消耗显著降低，在一定程度上达到了节能环保的目的；第二，在机械设计制造及其自动化技术的应用过程中，相关人员还可以对生产环境进行全面监控，在系统中添加节能环保评价指标，一旦生产数据达到节能环保指标上限，系统将自动停止运行，有效降低能量消耗。

2 机械设计制造及其自动化的技术核心

2.1 数控技术

在机械设计制造及其自动化中，数控技术具有方便、可靠等方面特点。数控技术是数字化技术在机械制造行业应用的高新技术，具有促进机械加工业长远发展的重要作用，设计人员应根据机械的具体用途，提前设置程序，然后加工相应的零件。其中的主要工作原理是工作人员通过对输入设备、输入机床工作时所需相关数据进行采集，在计算机处理后，得到相应的命令，使机械在使用过程中保持精确度。以中国工业互联网标识大会为例，在会议中参与二级节点建设的武汉华中数控股份有限公司，牵头组织行业内的一批企业成立了数控机床互联通讯协议标准联盟，整合了优势企业和技术资源，围绕智能制造需求，制定出具有国际先进水平的数控机床互联通讯协议标准NC-LINK,并对其加以验证、推广。该协议将在未来的应用中不断改进与优化，将该项目打造成一个成熟、先进、可为行业用户提供个性化优质服务的工业互联网平台，推动我国企业向智能制造的转型升级。今年，"数控装备工业互联通讯协议（NC-Link）及应用"入选了"工业互联网产业联盟优秀案例".华中数控用"中国大脑"装备"中国制造"逐步发展成为一家上市企业和中国数控行业的领导者。未来，华中数控发展工业互联网的重心仍在智能装备、车间、工厂的建设上，并倾向于在装备的互联互通以及人工智能技术的应用。

2.2 智能技术

智能技术涉及计算机技术、定位技术等几方面内容，是机械设计制造及其自动化中的重要技术，便于工作人员的管理。智能技术中的主要部分是数字化，在此过程中需要运用传感器采集大量的数据，从而为设计人员的工作提供便利条件。现阶段，计算机技术繁多，各项技术会向智能化发展，从而有效地改善机械的运行环境，需要设计人员加强对智能化技术的研究，有效地解决部分机械生产难度大的问题，从而促进各个行业的发展。以厦门厦工机械股份有限公司为例，该公司携手中航工业西安自动控制研究所，联合开发新一代工程机械智能电传控制技术，将军用航空技术成功地移植到工程机械设备上。现阶段，已搭载着双方最新研究成果--XGJE智能控制系统的多款智能产品正式亮相。如今，厦工不仅在挖掘机、装载机实现了智能产品"首发",还将把智控技术逐步推广到叉车、小型机、道路机械等多产品领域，实现厦工智能全系列产品"群发".厦工系列智能产品技术的成功研发和产业化运用，开创了工程机械产品智能化转型升级的新时代，中国工程机械工业协会会长祁某表示，"这对于中国工程机械行业整体快速走出市场低谷，突破重围，提升我国工程机械核心技术优势和国际竞争能力大有裨益。"

2.3自动检测技术

传统的的检测方法主要是对产品进行抽样检查，具有流程烦琐、消耗时间较长等方面的特点，所以工作人员在进行机械制造设计过程中，应加强对自动检测技术的运用，对机械运行的各个状态进行记录。自动检测技术是由传感器和传统的仪器发展过程中得来的，主要由数据处理、信号调节等方面组成，能够对生产工进行调控，从而提高生产效率，促进行业的发展。当被检测的产品超过设定值时，会通过声音、红灯等信号提醒工作人员，从而帮助其及时解决在机械运行过程中出现的问题。以双汇集团为例，该集团采用火腿肠在线外观质量自动检测技术，该项技术由中科院沈阳自动化所研究开发，火腿肠在线外观质量自动检测系统是以PVDC包装的火腿肠为检测对象，以特别设计的精密机械装置为平台，采用智能化的视觉检测技术及自动化控制技术，实现了火腿肠从杂乱无章的状态到有序排列的状态。视觉检测技术从对象的图像特征提取入手，结合人工智能与神经网络技术，对火腿肠的10余种外观缺陷进行实时检测，并通过同步技术实现缺陷产品的准确实时剔除，消除食品卫生的安全隐患。

2.4 虚拟技术

虚拟技术的主要功能是对生产过程进行模拟，从而对实际工作过程中可能出现的问题进行模拟，帮助工作人员进行提前预防工作，进而减少在工作过程中可能出现的问题，从而提高工作效率，增加企业收益。其中VR技术是通过模仿人的感知，对环境、现实进行模拟，使人能够凭借直觉作用于计算机从而产生三维仿真模型的虚拟环境，从而为工作人员提供直观的感受，了解工作中的各个环节。以浙江高端工业VR高科技技术团队为例，该团队在2018年于上海当代艺术馆，举办第六届"动漫美学双年展--叙事曲"并在工业设计中运用VR技术，工业可穿戴设备能够给现场为工人提供他们所需的信息，进一步提升了工作的效率。在恶劣的工业场景中，例如高空作业的工程师拿纸张、检测设备进行工作，很有可能会被大风吹掉或者被绊倒。而新的工业可穿戴设备正在为工作人员带来极大的好处，通过语音控制可以释放双手，随时随地轻松查看图纸和资料素材，工人可以更专心在工作任务上。随着科学技术水平的提高，机械设计制造及其自动化会向集成化发展，所以工作人员应加强对机械设计制造的研究，促进机电一体化的发展，为机械制造行业的长远发展提供保障。

3 结语

综上所述，机械设计制造及其自动化为工业、制造业等行业的发展提供了重要基础，技术人员应加强对其中核心技术的研究，同时提高自身能力水平，为机械设计制造提供保障，从而将设计成果应用在各个行业中，减轻工作人员的负担，提高工作效率，同时减少由于人为带来的错误，从而促进企业的长远发展。

参考文献

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中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）02（a）-0004-02

1 计算机技术在机械设计制造及其自动化领域中的应用优势

计算机技术在机械设计制造及其自动化领域中的应用主要体现在计算机辅助技术的应用、基于计算机平台的数控机床的应用、计算机三维技术的应用以及计算机ERP管理系统的应用。目前计算机绘图技术、数控机床已经在我国的机械行业中得到广泛应用，保证了产品的设计质量和使用价值。计算机ERP管理系统在机械行业中的应用有利于降低企业生产成本，提高企业的经营效率，在企业的快速发展中发挥了重要、积极作用。计算机技术在机械设计制造及其自动化领域中的应用优势主要体现在以下几个方面：（1）计算机辅助技术的应用大幅度提高了机械行业的生产效率，主要体现于产品的设计和研发速度的提升，明显缩短了产品设计时间，提高了产品设计质量。（2）计算机ERP管理系统的应用实现了企业的全方位管理，保证了企业各个部门、各个环节信息的及时传输和反馈，提高了企业的反应能力。（3）计算机存储技术的应用实现了对企业各种生产信息资源以及产品设计图纸的有效存储，不仅提高了信息资源的管理效率，同时也避免了纸张的浪费。

2 计算机技术在机械设计制造及其自动化领域中的应用

机械设计制造及其自动化领域中计算机技术的应用主要体现在以下几个方面：一是可视化、仿真、模拟、绘图等辅助技术的应用，二是基于计算机平台的数控机床的应用，三是计算机三维技术的应用，四是计算机ERP管理系统的应用。

2.1 计算机辅助技术在机械设计制造及其自动化领域中的应用

在机械设计制造及其自动化领域中应用较多的计算机辅助技术主要有计算机可视化技术、计算机仿真模拟技术等。顾名思义，计算机可视化技术就是将抽象的机械信息和数据进行直观化、具体化、可视化，将其转化为更容易让人理解的信息和数据，进而分析、计算以及掌握机械产品的特点和性能，了解机械产品的动态生产过程，不断对其进行改进、优化。计算机可视化技术在机械设计和制作领域中的应用一方面可以发挥基础的辅助设计作用，有利于减少人工误差，提高产品设计的精确性；另一方面能够极大地提高工作效率，节约了大量的人力和时间，推动了自动化的进程。计算机仿真模拟技术以计算机和软件为基础，汇集了多个学科的理论知识和技术原理，仿真模拟技术的应用可以有效解决机械制造中的复杂问题。在机械设计和制造过程中，产品加工是企业生产产品的基础环节，利用计算机仿真虚拟技术可以为产品的加工提供理论和技术支持。例如在某些机械产品的磨削过程，利用仿真技术可以对磨削行为以及磨削质量进行预测和模拟，并以此为依据优化磨削过程。在机械设计阶段，应用较多的计算机制图技术，例如CAD、CAM 都是常用的计算机绘图技术，利用计算机绘图技术一方面可以减少制图的差错率，降低产品生产损失；另一方面能够缩短制图周期，为新产品的研发提供更多的时间。

2.2 基于计算机的数控机床在机械设计制造及其自动化领域中的应用

数控机床的最主要优势特征就是能够实现产品生产自动化，以计算机为平台、软件为基础的数控机床的编程主要有两种方式，即软件自动编程以及软件手工编程。基于自动编程的数控机床软件主要应用于较复杂零配件的生产，以计算机为平台采用标准的数控软件语言对应用程序进行编写，然后经过处理形成数控机床的运行程序。近年来随着数控技术的快速更新和发展，计算机语言与数控编写程序之间的相互转换更加容易实现，更大程度上满足了数控机床编程的需要。

2.3 计算机三维技术在机械设计制造及其自动化领域中的应用

三维技术是现代计算机技术的重要组成部分，其采用了更先进的理论和方法制作神奇三维立体，为产品的生产提供了更科学的设计方法，例如对产品结构的受力分析以及对产品形状的模拟分析都是三维技术在机械设计和制作行业的重要应用体现。CAD三维技术的应用不仅体现在对产品大小、形状、特征以及产品位置的模拟分析方面，另外还可以对产品赋予一系列物理特征信息，通过对产品颜色、产品质量、产品体积、产品承压力等物理特征信息的分析从而进一步保障产品设计质量。在以往的机械产品设计过程中，往往需要通过各种物理实验和化学实验来检验产品质量，而现在通过三维技术的模型功能就不再需要通过物理和化学实验保证产品设计质量，如此就极大地节约了产品设计成本，同时也有利于提高企业的生产效率。

2.4 计算机ERP管理系统在机械设计制造及其自动化领域中的应用

机械零配件种类的复杂性决定了机械行业自身具有较强的离散性，企业很难保证产品的终端性。对于任何一个机械产品生产企业来讲，都需要详细、准确地了解和掌握自己所生产产品的零配件，包括零配件的个数、零配件的具体型号、零配件的可用性等信息都要有准确的记录资料，这些信息资料是企业生产部门制定产品生产计划的重要依据。机械产品生产企业日常运营主要包括产品加工以及产品管理两方面内容，产品管理涉及到零配件数量管理、库存管理、产品生产计划信息管理，另外就是企业ERP系统的维护和管理，从ERP系统中可以准确查询企业每个批次零配件的具体数量、毛坯数量、半成品数量、成品数量，如此可以实现对每个批次产品的动态跟踪分析，及时掌握当前毛坯数量是多少、半成品和成品数量是多少、产品报废数量是多少，对以上信息的掌握可以为企业决策部门提供科学的数据支持，对降低企业生产成本、提高企业经营效益有着重要意义。

3 结语

计算机信息技术的普及应用推动人类从机械化时代进入信息化时代，计算机技术的强大功能在各个行业领域中发挥着不可估量的作用，其在机械行业中的应用不仅提高了企业的生产效率，降低了企业的生产成本，同时在推动企业实现生产自动化中也发挥了不可替代的作用。目前计算机技术在机械行业中的应用主要体现在计算机辅助技术的应用、基于计算机平台的数控机床的应用、计算机三维技术的应用以及计算机ERP管理系统的应用，随着计算机技术的快速发展以及机械行业改革的深入，计算机技术与机械设计制造以及其自动化的融合将会成为以后的研究热点。

参考文献

[1] 何楠.机械设计制造及其自动化中计算机技术的应用分析[J].山东工业技术，2016（7）：148-149.

[2] 刘锐锋.探讨计算机辅助技术与机械设计制造的结合[J].化工管理，2015（7）：194-195.

篇3

中图分类号 G642.0

文献标识码 A

文章编号 1005-4634（2012）05-0073-04

随着计算机技术的飞速发展，数字化设计与制造技术开始在模具制造业中发挥着越来越重要的作用，并且已经成功应用到模具设计、分析、仿真、模拟以及制造的全过程，数字化已经成为模具制造行业发展的必然趋势。因此众多模具企业需要大量的数字化设计制造高技能人才。长江三角洲地区是我国模具行业最集中和发达的地区之一，对模具高级工程人才的需求更加旺盛，培养符合企业需求的大批具有创新精神的模具卓越高级工程师，既是学校自身发展的需要，也是高校的职责所在。

目前，国内各院校成型专业技能人才的培养与企业要求不能达到“零对接”。这主要表现在：课程体系与企业需要的数字化设计制造能力要求脱节；课程内容陈旧，实践环节薄弱。其结果导致学生工程实践能力和设计创新能力不强。

为了适应设计制造领域快速发展的形势和满足社会对数字化设计与制造技术人才的需求，按照国家“卓越工程师培养计划”的基本要求，南京工程学院材料成型及控制工程专业正在探索和研究新的培养模式，改革传统的课程设置，对现有零散、重复交叉的数字化设计与制造课程进行整合、补充和优化，改革传统的课程体系和教学方法，构建卓越计划背景下数字化设计制造技术教学体系，对培养学生的创新能力和数字化设计制造技术工程的应用能力具有重要的意义。

1 材料成型及控制工程专业卓越工程师总体培养目标

在对众多模具企业进行广泛调研的基础上，参照其他高等院校本专业的培养计划，结合南京工程学院的实际情况，制订了新的成型专业卓越工程师培养目标。新确定的培养目标是使学生掌握金属塑性成形和高分子塑料成型以及现代模具设计与制造的基础理论和工艺技术，具有应用三维数字化技术进行产品的模具设计、成型过程模拟分析、数控自动编程等基本技能，具备一定的材料性能及产品质量检测分析的能力，擅长模具设计制造与材料成型生产的技术管理，能够在模具领域从事设计制造、技术开发及生产经营管理的卓越模具工程师。

卓越计划培养目标下数字化设计制造技术教学不能只满足于学生会使用造型软件工具，还要使学生掌握必要的软件开发原理、计算机与专业结合的切入点等必要的理论基础，即在教学内容灌输上不但要做到“知其然”而且要“知其所以然”；数字化设计制造技术教学重点在于培养学生的综合应用三维数字化设计能力，完成产品的三维模具设计、成型过程CAE分析、模具型腔模拟加工等，使学生对材料成型CAD/CAPP/CAE/CAM一体化有一个系统的训练，并结合在企业的一年生产实践，进一步强化和巩固课堂理论知识。

2 卓越计划背景下数字化设计制造教学体系构建

在卓越计划总体培养目标的指导下，结合本专业现有的软硬件教学条件，建立实用性、可操作性强的数字化设计与制造能力教学培养体系（如图1）。所构建的教学体系决不是简单地增加几门软件使用操作课程，也不是在原来的课程体系中再增加一系列独立的、自成体系的数字化设计技术类课程，而是必须明确在卓越计划背景下以三维数字化设计制造能力为培养目标，以CAD/CAPP/CAE/CAM一体化为理论教学主体，并与专业课程有一定的联系，创新实践环节上以模具数字化设计实训、课外创新活动为基础，同时辅以Pro/E、UG等三维应用软件资格培训、模具卓越工程师培训等。通过改革传统的教学体系和教学手段与方法，使得学生既拥有数字化设计制造技术的应用能力，又具有较强的创新意识和创新能力。

在理论教学中注重文理渗透，拓宽基础。夯实学生计算机应用能力，注重分析研究模具专业技术的新发展，并以数字化技术为主线指导教学内容，将有关的现代科学技术融于课程教学中，改革教学内容、教学方法和手段，给予学生基本的创新理论与方法，启迪学生的创新意识与思维，发掘学生的创新潜力。

3 卓越计划背景下数字化设计与制造技术课程体系配置

数字化设计与制造技术课程涉及成型专业领域的模具CAD设计方法、成型工艺计算机辅助自动决策（CAPP）、成型过程模拟、最新成型加工方法等。随着理论与信息化技术的快速发展和社会需求的不断变化，数字化设计与制造技术课程体系应当精选和改造传统课程，充实、反映当前科技成果的最新内容（如图2所示）。

模具工程基础课程主要为后续课程打下一个基础，如《CAPP概论》、《CAD/CAM技术》课程中会涉及到实用CAPP系统、模具CAD系统的开发，就需要学生掌握VB语言等计算机语言基础。

数字化设计系列课程培养学生现代模具设计理论与方法，应用数字化技术进行产品（实物模型）的三维CAD造型、三维模具型腔的设计、工艺分析、成型过程模拟等，使数字化设计技术贯穿设计全过程。

模具设计与制造相辅相承，先进的设计必须有先进的制造技术来实现，数字化制造技术是先进制造技术的核心。为此，在课程设置中，突出数字化制造技术，设置数字化制造系列课程，培养学生应用数字化制造技术与方法解决产品的制造问题。

专业素质拓展系列课程通过模具工程师理论基础、模具设计选材与失效分析、压铸工艺与模具设计等专业素质拓展课程的学习，进一步拓宽材料成型领域模具设计专业知识。

4 数字化设计与制造创新实践教学

创新实践教学是数字化设计与制造技术培养中极为重要的组成部分，只有通过实践才能更好地培养学生创新意识以及利用数字化技术进行创新设计的能力。创新实践教学主要包括数字化设计与制造系列课程实验、模具数字化设计制造实训、基于校企联合的综合型实践教学以及课外科技活动等。

4.1数字化设计与制造系列课程实验

数字化设计与制造系列课程实验以工程为背景，密切联系工程和围绕工程进行；针对传统的实验内容都被孤立地分散在各门专业课中、互不发生联系的状况，对实验内容进行筛选和整合，实现专业课程实验课的综合化。以逆向工程课程为例，本课程实验要求选取的实验对象与后续模具数字化设计制造实训选取的实验对象一致，以便实现CAD/CAPP/CAE/CAM一体化。

4.2模具数字化设计与制造实训

模具数字化设计与制造实训是以典型模具零件为工作任务进行模块化教学，主要流程为：用三维扫描仪（RE）对零件进行扫描获取零件的三维坐标信息，在此基础上完成对零件的三维CAD造型，并由零件的三维模型得到成型模具的三维型腔；根据模具结构对成型过程进行CAE模拟，模拟结果分析无问题后在计算机上使用软件进行模具型腔的模拟加工，生成相应的加工数控代码。利用数控机床所提供的通用标准接口将现代技术制造中心的多台数控机床通过计算机网络联接起来，组建成一个局域网；将该局域网与CAD/CAE/CAM试验中心的局域网连接起来，使设计信息、工艺信息、加工信息及后置处理数据能及时地传递到制造单元，学生在CAD/CAE/CAM试验中心进行数控编程和仿真的数据也可直接传送到机床上，这样就构成了网络化制造环境，减少了中间环节，增加了可靠性，并提高了工作效率，如表1所示。

4.3基于校企联合的综合型实践教学

为了从根本上解决工程人才培养中工程教育不足和校企脱节的严重现象，“卓越计划”建立了高校与企业优势互补、联合培养人才的新模式，将学生在校期间的学习分为校内学习（三年）和企业学习（一年）两个阶段。企业学习阶段主要安排学生到企业完成的教学环节有：认识实习、生产实习、毕业实习、毕业设计等。毕业设计要求结合企业实际项目进行。企业学习阶段重点强调学生数字化设计与制造能力的培养、训练和形成，以及工程创新意识的培养。

4.4课外科技活动

在模具卓越人才的培养过程中，理论学习是基础，思维是关键，实践是根本，三者必须紧密结合。在理论教学、实践教学、课外培训等环节中，不仅要注重创新理论和方法的培养，还应注重创新思维和创新能力的培养，开展丰富多彩的创新活动。通过开展学术讲座、课外科技活动等创新活动，可以极大地调动学生学习和实践的积极性。可选择的校内科技活动项目包括：大学生科技创新、模具创新设计大赛、AutoCAD创意设计大赛、数控技能大赛等。可选择的校外竞赛项目包括：挑战杯全国大学生科技作品设计大赛、中国大学生创意创业大赛、3D数字化创新设计大赛等。

5 教学体系实施的保障

5.1校企联手打造高素质的“双师型”师资队伍

师资队伍建设是实现培养目标和提高教学质量的关键因素。积极组织“卓越工程师培养计划”的专任教师到企业参加实践或参加项目研制开发，进而提高教师的工程实践能力。企业实习指导教师以生产一线的高级工程师为主；企业授课教师必须是在模具相关的企业工作三年以上，并具有一定的模具数字化设计与制造能力；企业毕业设计指导教师必须要求是具有较深的工程实践背景的企业高级工程师或中高层领导，且能全面、系统地掌握相应的工程实践环节。

5.2建立适应卓越人才培养需要的校内外实训基地

建立稳定的、满足教学需要的校内外实践教学基地，是培养学生数字化设计与制造能力的重要保证。南京工程学院购进了数控加工中心、线切割、电火花等一批先进设备，还引进了符合专业发展方向和相应行业背景的企业，在学校营造必要的工程教学环境，将工程专业要素融入到平常理论学习和实践教学当中。

篇4

中图分类号：V2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0092-02

科学技术的发展带动了民用飞机产业的迅速发展。目前，飞机的制造过程实际就是利用先进的科学技术建立数学模型、进行设计仿真、设计定义产品，再根据设计模型进行数据定义，加工处理等，从而构建出真实的飞机实物产品。近来几年，数字化设计技术在民用飞机制造业中已得到广泛应用，根据飞机行业中日益加剧的行业竞争可以了解，若想民用飞机在设计制造中处于先导地位，就需要建立数字化的应用设计平台，建设满足适合飞机研制需求的数字化环境。该文中笔者介绍了民用飞机制造设计数字化的概念，采用先进的制造设计技术和数字化的管理理念，根据自身发展特点，制造有竞争的产品，提高了企业的竞争意识。

1 数字化设计与制造的定义

数字化设计与制造是在虚拟显示、计算机网络、快速原形、数据库和多媒体支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真和原形制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品的整个制造过程。其实际就是建立数字化的设计空间模型，从而完成产品的设计制造工作。在民用飞机行业的设计制造中，将计算机技术、制造设计技术、信息管理技术不断融合发展，建立数字化的环境是现代行业发展的必然趋势。

民航企业采用数字化设计技术提高发展竞争力，结合计算机技术，在网络信息的基础之上，利用数据库的广泛应用平台，实现了飞机的制造设计。在激烈的竞争环境下，在民用飞机行业的发展中力求搭建以科学技术为主体，以提高飞机设计、制造、管理、售后服务需求为目标的综合全面的数字化管理流程，建立数字化的设计制造体系，从而使民航企业在发展中实现真正意义上的数字化。

2 数字化技术在飞机制造中的问题分析

2.1 数字化设计与模拟仿真在应用中的问题

数字化设计与模拟仿真在飞机开发研究中需要从产品开发设计时就着手使用，同时要贯穿整个工作流程，如工艺规划、设计及工装设计等过程。但是目前发现许多运用时间的错误问题，在飞机的研制过程中出现了产品之间、工装产品间的协调作业，忽略了在设计初期采用数字化设计与仿真的重要性，从而诱导了该状况的发生。

同时，在数字化设计与仿真的应用中也存在参与人员的问题。对于数字化设计与模拟仿真的工作人员存在局限性，不应该只将工艺设计人员作为限定目标，要扩大人员应用范围，实现设计人员与现场作业工人的全面参与，提高数字化技术的实用效果。

目前，在民用飞机的研制技术中，国外一般采用产品设计、工装设计、工艺设计人员集中协调合作方式的工作流程，在改善工作方式的同时还节约了飞机研制时间。在国内飞机行业的发展中，要改善合作方式中的问题，从国外发展中汲取经验优点，为自身行业的快速完善发展奠定坚实的基础。另外，数字化设计与仿真技术本身也存在一定的缺陷。

目前，民用飞机使用的是索尼公司生产的DELMIA软件，它本身就存在技术上的缺陷，如，它无法真正实现重力仿真，在仿真中三维软件都是悬空存在的；在模拟仿真时，不能客观的反映钣金器件的柔韧性。所以，在采用DELMIA软件仿真后，仍要对存在的缺陷进行分析判断，减少设计中的误差错误。

在数字化设计与仿真技术的应用中缺乏统一的标准要求，只是根据工作人员的工作经验及产品的详细程度来判定仿真细节，结果参差不齐，影响了模拟验证的权威性。所以，要制定标准的规范体制，按照标准，从建模开始，统一执行。

2.2 数字化设计与仿真使用系统中的问题

数字化设计与仿真的使用系统面向的用户面比较广泛且个体之间差异较大，容易造成使用效果间的差异化。所以，在扩大数字化技术应用系统使用范围的同时，要合理设计系统界面，安排适当的工作培训，提高数字化设计制造系统的全面性、实用性。

2.3 缺少对现场生产数据的及时采集和反馈

现场数据的采集与反馈可以为工作的开展提供便利的条件，可以实现生产进程的实时监控，制定合理的生产计划，合理安排生产进度。但是，目前民用飞机的应用系统中缺乏该种功能，不能很好的实现作业完工进程的数据采集。

数字化的管理系统软件还没得到普及应用，一般民航企业都存在纸质的数据报表，缺乏对产品测量数据进行统一的采集分析。目前很多测量设备均可直接生产表格，将其输入应用系统，可以实现数据的永久保存、为今后有效的控制质量及安排生产具有一定的指导意义。

3 数字化设计与制造的特点分析

传统的设计研制方法主要包括概念设计、初步设计、生产设计三个阶段，并且各个阶段都需要设计绘制模型，工作人员按照制作的样机对飞机及内部配置进行准确详细的设计，主要表现为串行模式。然而在数字化的设计与制造环境下，模线的绘制以及实物样机均可由数字化的形式及样机取代，表现为并行模式的研制过程，促进了各学科之间的交错融合，将业务过程作为工作核心，实现了跨地域、多企业化的动态研制。利用连通的互联网信息使分散的制造商之间加强了技术的沟通交流，互相协调合作，交换相关产品的设计，实现民用飞机设计制造中数据、人员设备及时间等资源的共享。

随着数字化科学技术的快速发展，各行业中实现了数字化与先进技术的融合交错。在民用飞机的发展制造过程中同样存在这种融合技术，它充分发挥了当前先进科学技术的优势，改善了企业的整体经济效益。

4 数字化设计技术在民用飞机设计制造中的发展构想

4.1 加深对数字化设计仿真技术的开发应用

在民用飞机的开发研究过程中引入数字化设计仿真技术。从产品的设计研制工作开始，利用并行的工作运行模式，使各部门设计人员相互合作，利用数字化的工作设计研究平台，提升产品的开发研制质量。同时要建立相互集成的软件系统平台。单一的DELMIA软件只能将可视化的设计信息表现为信息孤岛。如果在产品研制过程中，利用相互集成的系统不仅可以改观这一情况，还能够将DELMIA软件与PDM软件相互集成，通过直接的保存与调用，可实现数字资料的及时性和有效性；将DELMIA与CAPP相互集成，可以实现较强的文本处理功能，提高了系统的实用性。

4.2 建立数字化的组织管理体系

采用数字化的系统组织管理平台，利用新型的管理方式，设置专业的管理团队，全面有效的利用各部门间的资源投资；采用产业链条的结构形式利用数字化的信息平台技术实现各企业间的连通协作，实现全球范围内供应商的管理工作；在产品的设计研制过程中，要适时地对项目工作进行监督审查，改变传统的管理模式，实现制造商与使用商在项目实施初期的良好沟通，组成专业的项目管理小组，及时解决项目实施中的问题，为飞机的技术研制提供良好的技术支持，缩短工程周期，提高工作效率，利用低价的成本实现高额的经济效益。

4.3 提高系统的实用价值

民航企业面向的客户比较广泛且不同客户对工艺文件的格式与审签流程也不尽相同，根据这一情况，民航企业在产品设计开发时要采用灵活的应用系统软件，实现文件格式及审签工作的自定义化，从而满足广大客户的需求；在管理系统中实现物料资源的条码管理，降低资源的劳动力度，尽量避免人工操作带来的错误；同时要设置人性化的管理界面，实现人人可以上手操作，使系统的功能特点得到充分发挥。

4.4 根据工作性质，设置不同的数字化网页

全球范围的飞机设计与制造人员表现为一种分布式的协作关系，数字化的信息平台根据关系等级的不同，分别授予不同的操作权限，分属于不同的操作设计界面，实现相关的设计制造，对虚拟机进行数字化操控，实现飞机设计研发的改进。截止目前为止，我国在飞机设计与制造业的发展中均实现了自身的特色发展，例如，沈飞的钛合金结构及成飞的铝合金等。对机制造发展的目标是在科学技术的发展基础上，建立一个虚拟化的数字化设计制造平台，使飞机制造商之间通过网络信息平台实现完美的相互协作、技术沟通交流等工作。同时，制造厂商也可以不受地理区域的限制，利用自身的权限主动访问虚拟飞机。同样作为合作伙伴的供应商也享有一定的权限，利用数字化信息平台，实现各企业的信息资源共享。利用数字化开放式的信息技术平台，可以有效及时的满足合作伙伴的资源需求，提升了工作进程及工作效率。

4.5 民用飞机适航要求下的数字化设计技术研制平台

民用飞机的研制开发要满足适航管理的要求，在保障安全的同时也要维护大众的整体利益。在信息技术及资源共享的技术环境下，改变传统的研制模式，建立数字化的设计研制平台，为民航企业在制造业的发展中获得了良好的竞争力。

同时，在利用数字化设计平台的发展中也要实现现有资源的充分利用，综合联系未来发展因素，实现清晰明了的数字化设计平台的层次结构。在基于WEB的发展环境要求下，结合WEB的特点，实现企业间的合作联系，建立一个系统的数字化研制平台，建立全面的数据资源结构，将数据按要求分类、分别管理、进行实时监控与审查全面提高信息资源的管理力度。综合考虑项目中的各个工作环节，确保数字化研制平台的全面参与。

4.6 以优质的服务质量赢得发展市场

在世界经济发展环境的影响下，各企业的发展都存在一定程度上的不确定性。为了稳定企业在发展中的坚固地位，力求建立全能的公司企业。在民航企业的发展中，辅助服务市场在民用飞机市场的发展中占有很大比重，拥有广阔的发展前景。所以，在民航企业发展中，要建立健全的服务体系和完善的服务流程结构，以此提高民航企业在发展中的竞争力。优质的服务质量是赢得市场发展的前提，所以，售前要做到优质的服务质量，售后要做到细致入微。做到专业迅速，及时处理解决服务问题，工作人员要尽自身最大限度降低产品给客户带来的损失。

5 数字化设计技术在民航企业制造业中发展的预期效果

目前，三维数字化设计技术已经开始应用在民用飞机设计制造业中。数字化的设计技术减轻了设计工程师的工作负担、提高了工作效率，利用仿真得到的真实模型，方便了工程师对后期工作的处理设计，提高了工作质量；利用数字化的样机结构，实现了零件结构及系统之间的协调设计，同时改变传统的设计制造模式，缩短了研制周期，降低了费用成本。数字化设计技术为民用飞机设计制造资源计划系统的实施提供了便利条件，为资源计划的实施提供了实时准确的动态数据。在激烈的社会经济竞争环境下，由于网络资源的扩展，供应链也逐渐形成了一种新的网链模式，利用数字化的设计技术提高了供应商之间的运作效率。从数字化的真实模型可以了解客户的需求，加强了客户与制造商的互动联系，根据用户需求，制造设计出符合客户要求的产品，提高客户的满意程度。

6 结语

在航空制造业的发展中竞争力的提高主要受时间、成本、质量及服务四个因素的影响，并且它们已成为航空航天领域各企业发展的追求目标。数字化的设计与制造技术为航空制造业的发展带来了革命性的机遇与挑战，在高规格的质量要求下缩短了研制周期、在低成本的基础上提高了产品质量，达到了客户的满意程度，加快了企业发展的进程。在利用数字化的设计技术的同时，还要综合采用系统的数字管理体系，对民航企业进行整体的技术变革，领导者要高瞻远瞩，建立专业的工作团队，从而全面提高企业在行业中的竞争力。

参考文献

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篇5

与其他加工制造方法相比,饭金件的数字化设计制造有自身的特点。饭金件并非一次成形,它的制造过程包括多个工序,因此饭金件的数字化定义不仅包括零件本身的定义,更包括工序件的定义和优化。为了保证制造精度,必须根据零件形状、成形工艺、材料特性等进行成形过程中工艺数模的定义,作为工序间的制造依据和检测依据。其次,饭金件成形是塑性变形过程,无法完全定量控制。再次,饭金成形过程中需控制的主要是成形力、温度等工艺过程参数,而非坐标等几何参数,控制难度更大。由于材料性能的不稳定性和随机性,使工艺参数设计和成形过程精确控制十分困难。因此必须从成形工艺开始直至工装模具试压交付整个过程进行研究,形成饭金件数字化设计制造的解决方案,建立饭金的数字化设计制造体系。饭金数字化设计制造包括工艺数字化设计、数字化工艺数模(即制造模型)、工装数字化设计、工装模具数字化制造等内容,这些内容以产品数模库、产品工艺数据库、工艺数模库、模具设计知识库、标准件库、成形分析/仿真库等共享数据为支撑,通过数据接口与相关部门进行数据交换,由数据管理系统进行管理,进行系统集成,实现并行设计制造,从而提高饭金模具设计质量,缩短制造周期。饭金的数字化设计制造技术工艺设计和制造模型的定义是核心,应该进行以下方面的工作:建立企业共享数据库。饭金件设计是典型的知识需求密集的过程。企业在以往的制造过程中积累了大量关于饭金材料性能数据、典型流程、工艺参数等经验及试验数据,这些数据转化为共享知识,建立模具工艺知识数据库,有助于提高饭金工艺设计的效率和成形质量。此外还有模具设计知识数据库、模具数字化分析数据库等。研究饭金件制造模型定义方法,建立毛坯和工艺模型的专用计算工具,为工装设计、工艺参数设计、数控编程等提供数据源,以满足零件精密成形的需要。图1中,成形模具的外形制造依据为制造模型中的成形工艺模型而不是零件原始数模。成形工艺模型考虑了零件的回弹等因素,对型面和尺寸进行了合理的预修正。以制造模型为框肋零件橡皮囊液压成形工艺过程的数据源,改变了反复试错的制造方式,简化了模具设计的工作,减少了人为不确定因素的影响,提高了模具设计的效率,同时可保证零件成形后的精度,提高零件制造的质量,实现零件的精密、快速和低成本的制造。图1框类零件橡皮囊液爪成形过程飞机蒙皮柔性工装是数字化制造的一个典型案例。图2所示是一种柔性多点吸盘式夹持工装系统,采用数字量传递的蒙皮制造技术,与工艺数字化和数控设备结合很容易实现蒙皮零件的数字化生产,使工装制造周期大幅减少,生产效率显著提高。模具外形调整在10分钟之内可以完成,对于多品种小批量蒙皮零件的生产具有独特优势。国内北京航空制造工程研究所已经开展了这方面的工作5:。