應用智能制造平臺實現(xiàn)模具開發(fā)的過程研究

0 引 言

近年來，隨著計算機/數(shù)字化/CAX技術和數(shù)控技術的不斷發(fā)展，自動化和智能化制造已成為模具制造重要的發(fā)展方向，模具智能制造隨之快速發(fā)展

。某公司與東莞職業(yè)技術學院采用校企合作的方式共同搭建“模云智能制造平臺”，該平臺以模具智能制造為目標，運用現(xiàn)代IT技術、物聯(lián)網技術、3D虛擬等技術，涵蓋知識管理、模具CAD/CAM/CAE/CAPP、CMM自動檢測校正、高級生產計劃與調度系統(tǒng)（advanced planning and scheduling，APS）自動排產、ROBOT機器人等內容，以云上模云系統(tǒng)

（manufacturing execution system，MES）和NX二次開發(fā)為載體，采用線上線下相結合的方式，實現(xiàn)了模具產品的設計數(shù)字化、生產自動化和管控智能化

，是一個信息化和自動化高度整合的模具智能制造平臺。

以圖1所示的盒蓋制品為例，闡述其成型模采用“模云智能制造平臺”制造的過程。

1 模具制造過程

應用智能制造平臺進行模具智能制造的總體工作流程為：新建項目→3D模型設計→導出物料清單（bill of material，BOM）→工藝設計→智能編程→計劃排產→智能加工→智能檢測→裝配出庫。

20世紀90年代初，我在《中國社會科學》上發(fā)表的論文引起較大反響，主要是《論社會科學基礎》（1991年第5期）、《社會科學現(xiàn)代化的觀念前提和技術基礎》（1993，3），被多家報刊轉載和評論。據(jù)說引起了高層的重視，中共中央機關刊物《紅旗》雜志（后更名為《求是》雜志）專門約我寫了《社會科學走向現(xiàn)代化的理論思考》一文，發(fā)表于該刊1994年第22期。這篇文章也在多家雜志轉載。這些論文講的就是社會科學怎樣以系統(tǒng)科學的理論和方法作為基礎，推動社會科學現(xiàn)代化。

1.1 新建項目

首先在模云系統(tǒng)的項目管理模塊新建一個項目，錄入模具類型、精度等級、客戶交貨期等信息，上傳制品圖檔及客戶要求文件。在模具設計前，開展制品的可制造性分析（design for manufacturability，DFM）：根據(jù)制品的3D圖樣、材料和技術要求等信息，分析其型腔排布、流道尺寸、進料方式、分型面、模具結構、流道布置、推出機構設計，并開展模流分析，分析充填壓力、時間、溫度、熔接線和收縮、翹曲等，如圖2所示。完成制品可制造性分析后，將制品電子圖檔和DFM分析報告上傳系統(tǒng)，正式開啟一個新模具制品項目。

1.2 3D模型設計

編程人員登錄模云系統(tǒng)進入智能編程模塊—CAM任務，選擇要開始編程的任務，點擊“開工”即可在NX的CAM模塊中下載編程任務，開始模具零件的加工程序編制，如圖5所示。CAM模塊根據(jù)不同類型零件的特點，以大量加工工藝參數(shù)經驗數(shù)據(jù)為依據(jù)，集成了CAM編程模板，可實現(xiàn)大部分零件的自動編程，還可一鍵生成程式單并自動將多種后處理文件自動上傳至模云系統(tǒng)，后續(xù)供不同加工機床直接調用程序

。

1.3 導出BOM

NX二次開發(fā)的CAD模塊還有BOM表一鍵導出上傳功能，可實現(xiàn)自動生成裝配和零件的2D/3D圖檔和BOM表，并將圖表自動上傳模云系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)內的數(shù)據(jù)資源共享，這種“互聯(lián)網+”的設計模式打破了時空界限，實現(xiàn)了設計大協(xié)同。自動生成的BOM表包括模具裝配中所有零件的文件名、零件名稱、規(guī)格尺寸、零件材料、硬度要求、加工數(shù)量、加工標準以及是否外購件等備注信息。

1.4 加工工藝設計

依托模云系統(tǒng)完成的模具智能制造過程，具有如下技術特點。

1.5 智能編程

設計人員登錄模云系統(tǒng)進入智能設計模塊—CAD任務，選擇要開始設計的任務，點擊“開工”，即可在NX二次開發(fā)的CAD模塊下載設計任務，開始模具結構設計。CAD模塊是根據(jù)現(xiàn)場的設計方式制作開發(fā)流程，集成了模具設計的很多便捷功能，模具設計3D模型如圖3所示。設計過程采用標準化的工作成果（標準件、自定義模板、自動調用經驗數(shù)據(jù)庫等），可以實現(xiàn)自動分型、分割鑲件、流道及水路設計、2D工程圖一鍵生成等智能化設計功能。模具設計過程中還需給各模具零件不同加工精度表面上色，供后續(xù)工藝設計、智能編程、加工和檢測階段使用，標準化公差色碼如表1所示。

1.6 計劃排產

2）裂縫寬度大于0.3mm的環(huán)向裂縫，屬結構受力裂縫。但隧道結構為拱形截面受力，此類裂縫不影響結構的安全性，采用環(huán)氧樹脂漿抹面封閉，滲漏嚴重的，先排水后封閉處理即可。

1.7 智能加工

鉗工將加工檢測合格后的各零件與其他外購件按模具技術要求進行研配，試模合格后方可交付客戶，如圖8所示。

職業(yè)院校外語教學改革勢在必行，這就要求將外語教育轉變成為對學生進行素質教育的平臺。首先要建立文化教學的理念，用理念指導教學；其次，要建立切實可行的實踐機制，用機制保證改革的實施。外語教師要在不斷加強自身跨文化能力的基礎之上，根據(jù)學生的實際水平制定相應的跨文化能力培養(yǎng)計劃，注重喚醒和提升學生的文化學習意識，加強指導跨文化交流實踐。

模具自動化加工柔性生產線整合了CNC、WE、EDM、清洗機等模具零件加工設備，如圖6（b）所示，通過模云系統(tǒng)控制運行，每個工位的加工程式由RFID芯片自動識別下載，安全穩(wěn)定。未納入自動化加工柔性生產線的工段，工件上機后，操作員只需掃描夾具上RFID芯片，程序自動調入設備控制器，機床按照預先設定好的程式開始加工，如圖6（c）所示。

模云系統(tǒng)的計劃排產模塊可根據(jù)需要加工零件的數(shù)量、項目交期及工廠產能等信息進行自動排產。生產加工過程中，如有臨時急件插入，可在系統(tǒng)頁面快速設置“急件”，保證優(yōu)先完成加工，實現(xiàn)靈活排產。該模塊還可隨時查看計劃明細、查詢排產執(zhí)行情況和產能負載等信息。

1.8 智能檢測

對于復雜曲面輪廓或精度要求高的零件，一般采用三坐標測量儀檢測，檢測之前需要先編制檢測程序。在NX二次開發(fā)的坐標測量機（coordinatemeasuring machine，CMM）檢測模塊中，軟件可自動識別零件3D模型，對于結構簡單且無特殊要求的零件，軟件支持自動生成CMM檢測程序，同時支持手動編程用于較復雜零件的檢測程序編制，如圖7（a）所示。零件放置在測量工作臺后，掃描夾具上的RFID芯片自動識別零件身份，點擊“測量”按鈕，系統(tǒng)會自動下載檢測程序并驅動三坐標設備進行零件檢測，如圖7（b）所示。零件檢測完成后，系統(tǒng)根據(jù)公差范圍自動判斷零件是否合格，并自動生成3D報告上傳到系統(tǒng)，如圖7（c）所示。對于需返工的零件，系統(tǒng)將根據(jù)檢測結果，自動調整加工參數(shù)、自動獲取零件中心，簡化返工操作，提高工作效率。

1.9 裝配出庫

工作人員進入模云系統(tǒng)的智能制造模塊，按照BOM表中自制零件的坯料材料和尺寸等信息給零件和電極逐一備料。給每個零件和電極所對應夾具的RFID芯片寫入與零件編號唯一對應的信息，如圖6（a）所示，以便能夠自動選擇與之對應的加工圖紙、加工程序和加工數(shù)據(jù)等信息，并將零件各工段的加工記錄與檢測報告通過RFID自動與數(shù)據(jù)庫相連，實現(xiàn)零件快速、準確的智能識別

。

2 模云智能制造特點

BOM表中需新制的模具零件進入系統(tǒng)的工藝設計模塊。工程師選擇需要工藝設計的零件后，點擊“開工”即可開始編制零件加工工藝，如圖4所示，一個型腔板加工需經過深孔鉆、銑削、CNC粗加工、熱處理、磨削、線切割、CNC精加工、EDM放電、檢測、拋光、配模等加工工序，每個工序的工藝設計包含指定加工面、工序內容、加工工時、工具夾具以及是否生成CAM任務等信息。零件加工工藝編制完成后點擊“完成工藝”按鈕，系統(tǒng)將自動生成對應工段的編程任務。

（2）標準化夾具和托盤系統(tǒng)的使用：一個帶有RFID標簽的標準化夾具或托盤伴隨零件制造的整個生命周期，可高效解決自動化生產的問題，RFID標簽的使用實現(xiàn)了物料的跟蹤，可對整個生產線進行實時監(jiān)控。

（1）大量知識庫的運用：系統(tǒng)在設置模塊預設了大量諸如加工材料、切削參數(shù)、公差等級、機床放電等知識數(shù)據(jù)，支撐系統(tǒng)的智能設計、智能編程等功能，提高了模具設計、加工工藝和程序編制效率。

教學機智是指教師面臨復雜教學情況所表現(xiàn)出的敏銳、準確的判斷力，是教師教學中的“點睛之筆”。教師是語文課堂教學的指導者、領導者。教師在語文教學時，不但要提高自身的語文教學水平，創(chuàng)新教學方法，還要在課堂上時刻保持教學激情，保證語文教學機智。語文課堂教學機智主要體現(xiàn)在準確判斷語文課堂狀態(tài)，根據(jù)學生學習情況進行相應的教學模式改變,在語文教學機智中，最重要的就是準確判斷和快速改變，兩者相得益彰，缺一不可。

（3）生產過程實時管控：系統(tǒng)根據(jù)采集的數(shù)字化信息，對生產過程進行實時管控，通過車間看板界面，可隨時查看零件圖紙、加工類型、加工進度、使用工時和設備狀態(tài)等信息。

（4）數(shù)據(jù)分析高效智能：系統(tǒng)可自動生成實時生產報表、全數(shù)字化質量分析報告和成本分析報告。質量分析數(shù)據(jù)可以為質量事故的分析、質量問題的追溯提供有力支撐；成本分析數(shù)據(jù)則可為企業(yè)管理者提供重要的決策依據(jù)。

（1）純化鎮(zhèn)組主力油層主要分布在純上52、純上54、純上6砂組，高、低電阻率油層并存。其中，礦化度高、巖性細、束縛水含量高是造成純上52、純上54砂組形成低電阻率油層的主要原因。泥質含量高、非均質性強，厚度相對較薄是造成純上6砂組形成低電阻率油層的主要原因。

3 結束語

模云智能制造系統(tǒng)的實施提升了模具在制造過程中數(shù)字化、信息化、自動化和智能化的水平。系統(tǒng)的各個功能模塊將模具生產制造過程端相連，提高了質量控制能力，降低了溝通成本，減少了重復勞動，提升了業(yè)務運作效率。

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