注塑机行业数字化设计平台

发布日期：2013/8/14 10:05:05

注塑机产业在民营企业为主体的庞大产业集群基础上, 已经形成了规模较大的生产能力。目前, 国内注塑机制造业自主开发能力相对落后, 设计能力、制造工艺技术和装备水平相对较低, 生产的产品主要以中低档为主, 造成国际竞争能力较差, 利润低的局面。因此,注塑机行业亟须提高企业的核心技术竞争力, 进而通过技术进步带动整个行业和相关产业链的可持续发展。作者提出一个集设计、制造等关键技术研究和相关技术成果于一体的注塑机产品数字化设计开发平台,为提升注塑机行业的整体核心竞争力提供必要的技术基础。
1　注塑机数字化设计开发平台体系结构作为中等冗杂的电机产品, 注塑机的设计包括机、电、液、控等内容, 设计知识是多样化的, 设计过程有其一定的芜杂性。对付产品设计领域来讲, 触及到结构设计、结构设计与强度赏析。同时设计历程是1 个接续迭代反响的历程, 设计过程中不光需要大批的领域知识、专家指点、身手和一定量的科学综合计算, 而且为了满足注塑机的性能申请, 在结构强度、运动学和能源学特点、液压琐细设计等方面也面对良多设计坚苦, 触及到多学科多专业, 须要将差异学科的解析、设计和优化集成一体, 是以, 争切须要1 个领先高效的设计手段与软件集成情况。注塑机数字化设计平台基于常识项目、面向对象与协同设计技术, 弥补了保守武艺的不够, 垦荒了设计畛域新的研讨偏袒。注塑机数字化设计平台是种种共计机辅助技能面向产品全生命周期的集成化综合运用, 触及的技术领域广泛, 包括CAx ( 总计机辅助设计CAD, 较量争论机辅助机器设计CAM, 总计机辅助项目CAE) 武艺、产品开发管理技术、编造产品开发技术手段与虚拟打造技术手段等, 个中, 建模与仿真手艺是其中心。然而, 注塑机设计平台不是已有各单项武艺的简单组合, 而是对制作常识发展细碎化组织, 对项目对象与制造活动发展单方面建模,在相关现实与已储蓄积累常识的根蒂根基上的无机集成。图1　注塑机数字化设计开发平台结构2　功能框架结构
2. 1　数字设计平台数字化设计是现代产品设计的干流, 数字化模子是数字化设计的核心内容。注塑机企业在谋求产品性能的条件下, 也看重对产品的外貌设计, 以使产品结构的构造更合理美观。因而, 1 种新型注塑机产品的开发, 是产品结构组织设计与3D 实体造型设计的完善结合。因此, 平台的设计分为几个设计单位:
1) 结构的构造设计。根据注塑机设计实际, 构建出注塑机结构的结构设计方案, 建立主体结构的数字化设计模子, 进行参数化设计, 疾速生成注塑机设计的主要结构尺寸, 提高注塑机结构构造尺寸的设计效率。
2) 3D 实体造型设计。3D 实体造型模块主要对注塑机的首要部件发展造型设计, 使用3D Max 等造型软件绘制出注塑机主要部件结构状态, 生成新的注塑机的效果图。在总体结构设计模块的首要结构尺寸的矜持下, 通过Pro/ E 等3D 实体画图软件, 设计出注塑机零部件3D 实体造型, 并展成生产所需的2D 生产用图。塑机BOM基本框
3) 产品物料清单( BOM) 设计。主要功能是完成新注塑机的总体设计。选配该机型的所有零部件, 天生零件的3D 实体造型图。根柢框架BOM如图2 所示。
2. 2　性能分析平台首要功能是在设计平台的实体造型数字模子的根本上, 对新设计的注塑机零部件数字模子发展静力学、运动学、动力学和总体干预干与等发展综合和产品性能试验。利用假造环境, 对模型进行种种性能阐发, 然后改良样机设计方案, 用虚拟数字化形式包揽保守的什物样机, 可以简化产品的实际开发进程, 大幅度缩短产品开发周期, 减少产品开发费用和利润。
2. 3　假造生产平台虚构打造平台以数字化样机为根抵, 发展较量争论机辅助工艺规程设计( CAPP) 的编制, 零部件加工及生产流程的仿真及CAM。假造加工平台在于提供1 个仿真建模情况, 在这一状况下, 产品的加工、组装及其相关制作过程均能够在实际生产畴昔, 借助计较机完成建仿照真, 提高实际产品的生产效率。在产品设计阶段, 能实时并行地模拟出产品未来制造进程及其对产品设计的影响, 预料产品性能、生产成本和可生产性,从而更有用、更经济、天真地组织生产生产, 使企业内部资源获得合理配置, 并通过资源重组使生产组织更为合理有效, 以抵达提高实际生产效率的目的。3　平台的首要要害武艺注塑机数字化开发平台是以数字模型为基本, 通过数字化产品模型反映从设计到制造的整个演变过程。数字化平台的设计过程是由差异区域人员在异构环境下采用散布式协同工作, 完成产品数据换取, 并通过任务流管理完成版本管教、磨擦融洽、拘束管理及产品开发流程管理等。在平台开发的历程中, 主要涉及虚构设计、协同设计和产品数据管理( PDM) 等几个关头技术。
3. 1　虚拟设计虚构设计便是在计较机辅助设计、解析、打造软件琐细中确立1 个编造的、数学化的产品数字样机, 代替有部分或一切的物理样机, 利用数字样机来完成早期设计, 通过物理样机完成的各项履行的假造考核, 使用计算机分析优化技术求得最相符的设计方案, 以保证产品在早期设计阶段的获胜率。注塑机平台的假造设计手艺是将设计职员在设计过程中的逻辑思想与教导数据在总计机上具体展示的历程。克服了传统注塑机行业的设计、制作和试验的几次的产品开发模式的局限性, 创始集设计、组装、制作与实行于一体的集成的产品开发模式。使产品设计人图3　注塑机捏造开发流程员在方案设计阶段就能够在共计机上看到完整的注塑机数字样机, 并利用其数字样机完成对产品的伪造分析、虚拟履行与编造生产。虚拟开发流程如图3 所示。捏造开发主要分为下列3 个阶段:
1) 数字样机设计注塑机的总体设计设想能够通过计算机运用假造设计技艺完善地展现出来, 建立起数字样机, 往后将这个数字样机置于捏造状况中发展仿真与阐发,能够在设计阶段就对设计的方案、结构等发展仿真, 利便、直观地发展工作性能搜查, 使在设计阶段就能够预料、剖析、评价产品种种质量、性能指标、生产制作的方式与大概。
2) 综合及优化利用建立的注塑机数字样机, 通过发展装配仿真、机构运动仿真来进行尺寸过问搜查和运动干预干与检查,实时发明设计中的错误, 完成产品设计尺寸的切确性。并以有限元分析及优化剖析技能实际为根柢, 利用ANSYS, ADAMS 等软件发展静力学、能源学分析, 肯定相应的性能指标, 从而寻找出最好的集团设计方案。
3) 加工及生产仿真通过计较机将虚构设计的零部件进行假造加工制轻工机造及生产仿真, 能够验证生产制造可行性, 进一步优化产品设计的合理性、可加工性, 加工方式、机床和工艺参数的选用, 以防备加工进程中大概出现的加工缺陷等。
3. 2　协同设计在平台的开发状况中, 注塑机的开发历程从传统的串行方式转酿成并行协同方式。在设计进程中, 注塑机总体设计和各单元设计之间同步和交互十分频仍。基于并行工程的平台开发流程可以使差别阶段的工程设计人员同步发睁开发, 制作部门与供应商提早发展生产准备, 从而收缩设计与制作周期。设计平台琐细通过各个设计打造单元同享数据库的形式, 完成产品开发进程中的并行协同设计。并且提供并行工程所需的高效率的数据管理、流程管理、知识同享和同步设计等功能, 以满足并行开发的申请。实现对数字设计, 赏析仿真及虚构生产各个单元的集成, 有用管理各单元降生的信息, 提供单元之间的信息传送与换取的平台。以使用集成平台为撑持, 将注塑机设计、赏析、打造、唱功规划和品质管理等方面的信息孤岛集成在一起, 组成贯串企业全局的信息流。构建1 个面向多功能设计团队的协同工作情况。在平台的项目管理中组建由产业造型、力学解析和电机管束等多学科人员组成的消息注塑机产品开发团队。利用近程异构平台情况下的通信机制、数据保密手艺、数据一致性查看和争辩消解等技术, 实现跨地区、跨部门、跨平台的用户在注塑机产品的开发历程中进行基于产品数字化模型的协同产品开发与设计问题的实时沟通, 消弭产品设计信息的沟通障碍, 搜查与评价产品信息, 一起根究题目并找出解决问题的方法。利用企业的本人的生产能力, 借助高校与科研机构的常识技术手段支持, 组成“伪造企业”,高校与科研机构与企业一路参与产品的开发, 协作火伴都在第一岁月失掉一致的产品信息, 并利用这些信息开展实时的协同开发: 包括查阅产品零件或拼装模子, 发展干与查抄, 模拟运动仿真, 实现近程评审交流设计思想等。
3. 3　产品数据管理PDM 是以软件为根抵, 将所有与产品相关的信息和所有与产品相关的历程集成到一起。它将数据库的管理能力、网络的通讯能力和系统的管束能力相结合,提供了产品整个生命周期的信息集成化管理, 并支持建立1 个并行化的产品开发协作状况。PDM 作为平台最主要的技术手段模块, 为平台提供了必需的撑持环境与集成框架, 主要具有如下几个功能。
1) 数据管理。平台PDM 模块是以管理产品数据为外围, 首要功能是实现产品各设计阶段数据资料的管理, 如注塑机的构造模型, 3D 实体图及零部件的种种检测赏析数据, 担保产品数据的交互性、明晰的借用相关和方便的数据盘查等。PDM 通过赋予各个设计部门权限与审批流程牵制来保障数据的交互性与残缺性, 同时利用面向对象的数据组织方式完成对漫衍式异构数据的存储、检索与管理。
2) 任务流或进程管理。琐屑针对注塑机企业的产品开发的设计营业的流程将重点放到管理注塑机开发的过程上来。保存和跟踪注塑机产品从设计、开发、生产制造整个历程中的所有汗青纪录, 并定义产品从1个状态转换到另1 个状态时必需颠末的处理步骤。从注塑机数字化框架模型设计, 造型设计, 零部件的三维实体造型, 整机的三维实体组装, 零件的数字化性能评测到共计机辅助生产, 琐屑提供满足注塑机设计的开发过程的数据管理和过程管理要求。
3) 产品结构与配置管理。以BOM 为组织核心, 把注塑机的所有项目数据和文档联系起来, 使企业各部门在产品的整个生命周期内同享统一的产品设置, 完成产品数据的组织与管理, 并且能在一定指数或划定规矩拘束下向用户或运用系统提供产品结构的一致视图和形容。通过建立相应的产品视图, 企业的分歧部门可以按其需要的形式来对产品结构进行组织。
4) 项目管理及零件库管理。可以对平台的注塑机产品的开发进程及其进度进行管理与监控, 为停留中的项目或活动提供所需要的各类信息。也能够对已有种种注塑机零部件设计信息进行分类管理, 以便最大水准地重新利用现有设计成就, 为开发新产品提供支持。
4　论断
针对我国注塑机行业的特点及缺乏开发能力的现状, 提出了注塑机数字化开发设计平台的观点, 研究了注塑机设计、开发和制造整个生命周期数字化技能的使用, 阐发了该平台的功能、特点及该平台主要波及的几个主要枢纽妙技。该平台能够大大放慢注塑机行业新产品的开发能力, 收缩发开周期, 对付提高行业的竞争能力有十分重要的含义。

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