DFMA面向制造與裝配設(shè)計(jì)

DFMA面向制造與裝配的設(shè)計(jì)——并行工程的核心技術(shù)

并行工程是先進(jìn)制造技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。本文介紹了并行工程的研究現(xiàn)狀，特別對(duì)并行工程下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，即為制造、裝配而設(shè)計(jì)（ｄｆｍａ）的意義、基本原則進(jìn)行了分析，確立了為制造而設(shè)計(jì)（ｄｆｍ）和為裝配而設(shè)計(jì)（ｄｆａ）兩者之間的關(guān)系，并對(duì)在并行工程下實(shí)現(xiàn)為制造、裝配而設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步的研究，得出了幾點(diǎn)結(jié)論。

介紹了并行工程下面向制造的設(shè)計(jì)（ｄｆｍ）的思想、原理，并給出了它的典型過(guò)程。同時(shí)介紹了ｄｆｍ技術(shù)發(fā)展的主要階段及特點(diǎn)，指出了進(jìn)行ｄｆｍ研究應(yīng)遵循的原則和重點(diǎn)。最后，舉例說(shuō)明了ｄｆｍ方法的優(yōu)越性。

分析了并行工程技術(shù)的現(xiàn)狀,提出了產(chǎn)品裝配模型的概念和實(shí)現(xiàn)方法,以及基于此的虛擬制造,虛擬裝配和虛擬工作技術(shù),對(duì)并行工程的影響,提出了caapp的概念和實(shí)施方案。

隨著超大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的不斷進(jìn)步,互連線寄生電容已經(jīng)成為超大規(guī)模集成電路延時(shí)和噪聲的主要來(lái)源。提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于電荷測(cè)量技術(shù)的互連寄生電容測(cè)試結(jié)構(gòu)。利用這種結(jié)構(gòu)可研究互連線和相關(guān)介質(zhì)的幾何尺寸變化,并可反饋應(yīng)用到器件的可制造性設(shè)計(jì)和工藝模型的建立中去。

通過(guò)調(diào)查實(shí)木家具企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的裝配問(wèn)題,總結(jié)了實(shí)木家具的裝配操作要求,歸納整理了面向裝配的實(shí)木家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)原則與方法,并分析其應(yīng)用的局限性。

分析了物料清單(bom)在產(chǎn)品制造過(guò)程中的核心地位,并根據(jù)工作流的建模模型,提出了將bom表映射成petri網(wǎng)的算法,利用所得到的petri網(wǎng)建立了面向制造過(guò)程的工作流管理系統(tǒng)的過(guò)程模型。從而允許設(shè)計(jì)者僅根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),而不需要知道實(shí)際的過(guò)程流程來(lái)自動(dòng)地安排和執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)。

為了使車(chē)間制造執(zhí)行系統(tǒng)更加有效地支持并行工程,在分析傳統(tǒng)車(chē)間制造執(zhí)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,提出了面向并行工程的制造執(zhí)行系統(tǒng)總體框架。該框架在邏輯上分為車(chē)間層、單元層和設(shè)備層。單元層與車(chē)間層雖然在邏輯上分成兩部分,但在物理上單元控制器既可以與車(chē)間控制器合并也可以分開(kāi)。在關(guān)鍵技術(shù)方面采用了運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)采集技術(shù)、數(shù)字控制程序傳輸技術(shù)、不同數(shù)控系統(tǒng)集成技術(shù)、車(chē)間工作流程重組技術(shù)和系統(tǒng)可重構(gòu)技術(shù)等。面向并行工程的制造執(zhí)行系統(tǒng)在功能結(jié)構(gòu)上具有系統(tǒng)可重構(gòu)性、系統(tǒng)可擴(kuò)展性、系統(tǒng)可集成性和實(shí)時(shí)性。

提出了面向制造執(zhí)行的工藝過(guò)程模型,在滿足系統(tǒng)間過(guò)程信息集成的同時(shí),提出了多工藝路線的可視化表達(dá)方案,改善工廠加工生產(chǎn)中車(chē)間調(diào)度的柔性,為capp系統(tǒng)與制造執(zhí)行系統(tǒng)的全面集成提供一條較好的解決方案。

并行工程是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的新模式。結(jié)合并行工程的思想,建立了并行工程下面向制造的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造一體化方案,并對(duì)該方案中所采用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行較為詳細(xì)的分析。根據(jù)影響零件可制造性的因素,開(kāi)發(fā)一個(gè)基于dfm的cad/cam集成系統(tǒng)

本文討論了面向制造的設(shè)計(jì)中,如何進(jìn)行設(shè)計(jì)工藝性分析和評(píng)價(jià)的問(wèn)題,提出了一種提供制造工藝方面的支持,對(duì)所設(shè)計(jì)零件的制造工藝性進(jìn)行評(píng)價(jià)的系統(tǒng)化方法。所提出的分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)包括的主要分析評(píng)價(jià)部分有:毛坯制造方法選擇和評(píng)價(jià);結(jié)構(gòu)形狀工藝性分析;通過(guò)工藝過(guò)程設(shè)計(jì)分析加工質(zhì)量等。文中對(duì)其中的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了探討。

提出了一種在并行工程環(huán)境下面向制造的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法,論述了面向制造設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,如基于特征的產(chǎn)品造型系統(tǒng),零件可加工性評(píng)價(jià)方法及實(shí)現(xiàn),零件的加工成本估算等

為提高管路組件的裝配質(zhì)量和效率并降低對(duì)人工經(jīng)驗(yàn)的依賴,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套面向管路組件裝配的自動(dòng)化可重構(gòu)柔性工裝系統(tǒng)。該工裝系統(tǒng)主要由配置系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)3個(gè)子系統(tǒng)組成。配置系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管路工裝系統(tǒng)的快速配置,主要功能包括管路組件信息管理、工裝配置參數(shù)計(jì)算、工裝模型自動(dòng)生成及工裝配置信息輸出；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一主多從的控制模式,可實(shí)現(xiàn)定位器定位以及空間布局和對(duì)管接頭空間位姿調(diào)整的精確控制；機(jī)械系統(tǒng)主要由龍門(mén)型位移臺(tái)和多個(gè)管接頭定位器組成,實(shí)現(xiàn)定位器的可控操作以及管路裝配。通過(guò)3個(gè)子系統(tǒng)協(xié)同配合實(shí)現(xiàn)了管路組件的自動(dòng)化裝配。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用驗(yàn)證表明,該工裝系統(tǒng)能夠顯著提高管路裝配效率,降低管路制造成本,對(duì)保證管路最終產(chǎn)品質(zhì)量具有重要作用。

針對(duì)多分支電纜的柔性特征以及復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)導(dǎo)致的裝配仿真困難的問(wèn)題,提出一種面向電纜虛擬裝配仿真的多分支彈簧質(zhì)點(diǎn)模型,該模型在彈簧質(zhì)點(diǎn)模型的基礎(chǔ)上,通過(guò)增加分支點(diǎn)連接多個(gè)電纜分支,從而表達(dá)具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電纜,同時(shí)考慮電纜的抗彎曲、拉伸以及重力等物理屬性;提出經(jīng)典控制理論與運(yùn)動(dòng)學(xué)相結(jié)合的模型求解方法,使用控制變量法擬合出經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)實(shí)現(xiàn)電纜裝配仿真中的"定長(zhǎng)約束",采用定點(diǎn)約束算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜的固定與捆扎操作仿真;提出球體層次包圍盒構(gòu)造柔性電纜的碰撞模型,通過(guò)細(xì)分碰撞模型、剔除冗余碰撞等方法實(shí)現(xiàn)了柔性電纜的干涉檢測(cè),滿足了柔性電纜碰撞檢測(cè)的效率和精度要求。設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了基于多分支彈簧質(zhì)點(diǎn)模型的電纜虛擬裝配仿真原型系統(tǒng),并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了相關(guān)算法的可行性。

價(jià)值工程(ve—valueengineering)方法是降低產(chǎn)品成本的常用方法,隨著并行工程的深入發(fā)展,面向成本的設(shè)計(jì)(dfc-designforcost)應(yīng)運(yùn)而生,它是dfx方法的一個(gè)分支。通過(guò)ve與dfc兩者的分析和對(duì)比認(rèn)為兩者既有區(qū)別又有聯(lián)系,兩者在信息收集、改進(jìn)設(shè)計(jì)、研究范疇等方面有相同之處,因此在dfc中可以使用價(jià)值工程中的情報(bào)收集、功能分析、方案創(chuàng)造和評(píng)價(jià)等方法,并給出了這些方法在dfc中的應(yīng)用環(huán)節(jié)和途徑,為dfc與價(jià)值工程方法相結(jié)合指出了方向。

16南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)第25卷 kineticmodelofpotassiumnitrateaqueoussolution forseededbatchcrystallization }{i7angpei，}{i7angde-chun，liubao-he，shijun (c0neq．a(chǎn)ndchemicalengii咄，n~jinguniversitydtecle~gy，nanj~210009，(~dna) a血：basedonbeer—lambertlaw，△llawandthepopulationklailcemodel，akineticmodelie協(xié)ut- tan~wagdmucedforseededbatchcrystallit~tionprocesses．t

當(dāng)前我國(guó)推進(jìn)裝配式建筑所面臨的主要問(wèn)題是適用性人才短缺,地方高校土木工程專業(yè)的建設(shè)應(yīng)當(dāng)緊跟裝配式建筑的新時(shí)代發(fā)展步伐。研究分析了傳統(tǒng)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)存在的不足,有針對(duì)性地將裝配式建筑新技術(shù)所需的專業(yè)知識(shí)和素質(zhì)要求高度融合,并將bim信息化新技術(shù)融入傳統(tǒng)土木工程專業(yè),對(duì)土木工程專業(yè)進(jìn)行改造升級(jí),形成了具有地方特色的培養(yǎng)模式,適應(yīng)了新經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)專業(yè)人才的需求。

由于地區(qū)的個(gè)性化需求,國(guó)家電網(wǎng)公司在繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)過(guò)程中將非共性需求設(shè)定為選配功能,由用戶自由選擇。基于已經(jīng)頒布的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范,文章對(duì)繼電保護(hù)裝置的選配從原理到實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入研究,提出了面向工程的繼電保護(hù)裝置選配功能實(shí)現(xiàn)方案。結(jié)合繼電保護(hù)裝置的具體設(shè)計(jì)分別從硬件選配和軟件選配的功能設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)論述。實(shí)踐表明,該系統(tǒng)在選配設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì),將極大提高繼電保護(hù)裝置的開(kāi)發(fā)和配置效率、降低人力成本、增加產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和快速響應(yīng)客戶需求。

提出了并行工程環(huán)境下面知制造的設(shè)計(jì)方法（ｄｆｍ），以鈑金零件為實(shí)例，建立了原型設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并采用了特征技術(shù)和人工智能技術(shù)以及面向?qū)ο蟮姆椒?。其中主要解決了鈑金件基于特征的產(chǎn)品建模和面向?qū)ο蟮闹R(shí)表達(dá)以及零件早期設(shè)計(jì)的ｄｆｍ評(píng)價(jià)。

兩化融合是推進(jìn)制造業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段,而信息系統(tǒng)架構(gòu)則是企業(yè)借助兩化融合實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵,其設(shè)計(jì)實(shí)施具有協(xié)調(diào)性、前瞻性、動(dòng)態(tài)性、全局性、規(guī)范性等特征。本文闡述了河鋼集團(tuán)唐鋼公司根據(jù)《中國(guó)制造2025》對(duì)制造業(yè)提出的新要求,結(jié)合當(dāng)前行業(yè)環(huán)境及系統(tǒng)現(xiàn)狀,充分考慮未來(lái)智能制造的全面實(shí)現(xiàn),對(duì)既有信息系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化、重構(gòu)的過(guò)程。

一切非標(biāo)準(zhǔn)化制造企業(yè)的生產(chǎn)通常都缺乏合理的行業(yè)規(guī)范指標(biāo),畢竟相關(guān)客戶階段化需求不斷變更,由此延展的產(chǎn)品類型、訂單內(nèi)容和柔性生產(chǎn)調(diào)試規(guī)則十分繁瑣。尤其工時(shí)定額作為企業(yè)生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)適應(yīng)單元,對(duì)應(yīng)生產(chǎn)系統(tǒng)各個(gè)方面都將提供合理經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。因此,筆者主要聯(lián)合傳統(tǒng)工時(shí)定額方式加以內(nèi)涵機(jī)理拆解,由此構(gòu)筑面向非標(biāo)準(zhǔn)化制造的工時(shí)定額體制規(guī)劃方式和對(duì)應(yīng)預(yù)算驗(yàn)證模型,并將后期新訂單前期測(cè)算數(shù)值和長(zhǎng)春客車(chē)廠內(nèi)部車(chē)輛實(shí)際生產(chǎn)工時(shí)予以精確對(duì)比驗(yàn)證,確保有關(guān)定額單元重組法和預(yù)測(cè)模型對(duì)一切非標(biāo)準(zhǔn)化制造生產(chǎn)模式的高度適應(yīng)作用得以全面發(fā)揮。

詳細(xì)論述了相似制造工程的含義,并指出了進(jìn)行多品種引信類產(chǎn)品相似制造工程的重要性和必要性;在分析相似制造工程國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出了多品種引信類產(chǎn)品相似制造工程的主要內(nèi)容及其實(shí)現(xiàn)技術(shù),給出了基于pdm的集成框架體系;對(duì)相似制造工程理論進(jìn)行了初步探索,為相似制造工程的應(yīng)用起到了一定的借鑒作用.