機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)創(chuàng)新與發(fā)展

李 靖

(四川大學(xué),四川 成都610065)

0 引言

近年來(lái)隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化速度的加快和科技的快速發(fā)展,現(xiàn)代制造業(yè)的環(huán)境也隨之發(fā)生了重大的改變,機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)字化越來(lái)越成為企業(yè)的主導(dǎo),這為制造業(yè)提供了一種新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念,即通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)和加工一體化的先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)。所以,應(yīng)基于機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化的創(chuàng)新與發(fā)展而改變傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)和管理模式,以便在未來(lái)為我國(guó)的制造業(yè)注入新的活力。

1 機(jī)械數(shù)字化設(shè)計(jì)的創(chuàng)新

1.1 產(chǎn)品建模

一般來(lái)說(shuō),機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)的過(guò)程應(yīng)首先完成對(duì)產(chǎn)品的建模,然后通過(guò)采用機(jī)械數(shù)據(jù)化技術(shù)和數(shù)據(jù)管理的手段,應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)軟件最終完成對(duì)產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)。機(jī)械數(shù)字化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容是對(duì)所建立的三維模型進(jìn)行相應(yīng)的仿真與驗(yàn)證,以便于及時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)當(dāng)中所存在的種種問(wèn)題,從而在最短的時(shí)間內(nèi)以最快的效率完成對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

1.2 建模和仿真

建模與仿真的設(shè)計(jì)工具早在2010年便作為優(yōu)先發(fā)展的四種重點(diǎn)能力之一列入美國(guó)的國(guó)防制造業(yè)計(jì)劃中。機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)將貫穿企業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的全過(guò)程,如產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)管理、開(kāi)發(fā)流程與產(chǎn)品的優(yōu)化等。通過(guò)對(duì)CAM和CAD集成技術(shù)與機(jī)械工具的研究解決產(chǎn)品加工方面的問(wèn)題和全面數(shù)字化控制等關(guān)鍵技術(shù)的難題。

1.3 綜合信息化和數(shù)字化

和傳統(tǒng)企業(yè)的設(shè)計(jì)和制造方法相比較,機(jī)械數(shù)字化設(shè)計(jì)是一種綜合信息化和數(shù)字化的新型設(shè)計(jì)模式,機(jī)械數(shù)字化設(shè)計(jì)是從產(chǎn)品的建模到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析,再到產(chǎn)品的數(shù)控加工制造和數(shù)據(jù)項(xiàng)目管理等實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化,這不僅提高了效率,縮短了周期,更增強(qiáng)了企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)力而不被時(shí)代所淘汰。

2 機(jī)械數(shù)字化的創(chuàng)新型成果

2.1 數(shù)字化仿真技術(shù)

隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,迅速成熟起來(lái)的數(shù)字化仿真實(shí)驗(yàn)逐漸代替了傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)物樣機(jī)試驗(yàn)。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)也將從實(shí)現(xiàn)單項(xiàng)技術(shù)不斷的向完善化發(fā)展,例如實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)與虛擬制造的完美鏈接、協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)CPC等?，F(xiàn)代飛機(jī)制造,載人航天等工程項(xiàng)目基于機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)的模擬仿真,數(shù)字化建模等技術(shù)解決了實(shí)物驗(yàn)證周期長(zhǎng),費(fèi)用高等問(wèn)題。

2.2 真正并行和協(xié)同的實(shí)現(xiàn)

MBD/MBI技術(shù)提供了自然而準(zhǔn)確的方法解決了工程當(dāng)中的難題從而為真正的并行協(xié)同奠定了基礎(chǔ)。美國(guó)的波音公司是世界上最早推行三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的企業(yè),它實(shí)現(xiàn)了MBD技術(shù)的全程應(yīng)用。波音787全面采用了MBI技術(shù)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)和零件加工等的高度集成,實(shí)現(xiàn)了三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的一體化,從而確保了787科技的高質(zhì)量。

3 數(shù)字化設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)的措施

3.1 數(shù)字化設(shè)計(jì)亟需培養(yǎng)創(chuàng)新型人才

創(chuàng)新是一個(gè)國(guó)家和民族的發(fā)展動(dòng)力,一個(gè)國(guó)家如果沒(méi)有了創(chuàng)新,那么它就一定會(huì)在大國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中落伍。21世紀(jì)的競(jìng)爭(zhēng)不僅是國(guó)家綜合實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng),而且更是各國(guó)創(chuàng)新能力的競(jìng)爭(zhēng)。所以,培養(yǎng)數(shù)字化設(shè)計(jì)人才應(yīng)以課程實(shí)際、畢業(yè)設(shè)計(jì)和課外創(chuàng)新活動(dòng)為途徑,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和綜合實(shí)踐能力。

3.2 基于數(shù)字化設(shè)計(jì)的高校新型教學(xué)體系

要想構(gòu)建基于數(shù)字化設(shè)計(jì)的新型教學(xué)體系,最關(guān)鍵的就是應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造及其分析的理念,通過(guò)不斷的進(jìn)行作品創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練和參加國(guó)家型機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等比賽的形式不斷豐富學(xué)生的實(shí)踐以及強(qiáng)化其數(shù)字化設(shè)計(jì)的能力?？偠灾?培養(yǎng)社會(huì)所需的創(chuàng)新型人才需要學(xué)校充分的調(diào)動(dòng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的積極性和主動(dòng)性,比如通過(guò)校企合作的方式,通過(guò)組建屬于學(xué)生自己的數(shù)字化設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),從而可以把現(xiàn)代制造業(yè)中的構(gòu)思、理念、設(shè)計(jì)帶進(jìn)學(xué)校和課堂,以便能幫助學(xué)生快速地提高他們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和工程實(shí)踐的能力。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的不斷發(fā)展,產(chǎn)品數(shù)字化的設(shè)計(jì)已成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工制造的核心。數(shù)字化的設(shè)計(jì)一經(jīng)面世便受到各個(gè)國(guó)家、科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)以及眾多知名公司的重視和歡迎。機(jī)械制造商將數(shù)字化技術(shù)引入到自己的產(chǎn)品中可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益,從而推動(dòng)整個(gè)制造行業(yè)向數(shù)字化和信息化的方向發(fā)展,這也會(huì)進(jìn)一步影響高校機(jī)械專(zhuān)業(yè)的數(shù)字化設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)模式。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈,人們的需求更加多樣,這些都要求企業(yè)的制造技術(shù)向著信息化、科學(xué)化和服務(wù)化的方向不斷發(fā)展。在未來(lái),以成本低、質(zhì)量高、柔性好為特點(diǎn)的數(shù)字化制造技術(shù)將會(huì)取代傳統(tǒng)的制造業(yè),從而為整個(gè)世界的制造業(yè)帶來(lái)翻天覆地的改變。

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