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摘要:数字化制造是对产品信息、工艺、资源信息进行分析、规划与重组,以此实现对产品设计与功能的仿真。数字化制造是根据虚拟制造的原理,通过提供虚拟产品开发环境,再利用计算机技术与网络技术,完成产品的设计、制造、装配、质量控制与检测等全生命周期各阶段的功能,以此缩短产品上市时间,优化设计、降低成本,提高生产效率。
关键词:数字化技术;组合夹具;生产中应用
以往传统机械加工机械生产以流程为核心,不同加工流程在不同的设备上运行,流程之间区分明确。但在市场经济的新形势与新技术的冲击下,复合加工能力的加工中心逐渐取代功能单一的传统设备,只有高速化、复合化、自动化、数字化的机械加工才是未来加工行业的发展趋势。我国数字化制造技术正处于快速发展阶段,国内大型数字化工程处于规划建设阶段,数字化制造中,通过建模与仿真技术模拟制造、生产、装配过程,设计人员可在计算机内制造出产品模型,通过揭示制造工艺过程的本质,获得致使及制造工艺自主设计与优化控制的能力。数字化制造需要四个要素,即数字化生产设备、数字化产品数据、网络化工作环境与智能化管理软件。
组合夹具
定义
组合夹具是工艺装备的一部分,是由一系列标准化、模块化元件,按照产品加工要求组装出的夹具,可以理解成高度标准化的专用夹具,但由于其元件可以循环应用,夹具能够实现快速组装、调整,因此能够缩短大部分夹具生产筑周期,并节省大量原料,被广泛应用在国内各航空企业中。组合夹具属于一种专业夹具,从结构特点上讲,组合夹具属于可循环利用并具有高精度、高强度的标准化元件组装成的易连接与拆卸的夹具。目前将组合夹具与专用夹具分开,主要根据夹具的设计制造过程,专用夹具需要工装制造厂根据设计图制造专业元件,组合夹具是直接选用通用元器件[1]。
传统组合夹具的生产过程
当前我国各行业组合夹具的生产过程很传统,具体体现在:使用单位根据工序要求,提出组合夹具申请,夹具组装部分按工序件组装夹具,此方式具有一定弊端,不仅是工序间的等待时间过长,产品加工不能连续进行。工人设计组装夹具时,主要依据工序间,无工序件很难组装夹具,以此造成夹具组装部门生产计划被动,生产过程不均衡。对于复杂产品,夹具设计、计算、组装都更加繁琐。
现代组合夹具的发展趋势
随着计算机技术的成熟,将数字化设计技术应用在组合夹具中,才能发挥其最大功能。由于产品设计的上游数据采用三维数据集的形式传输,产品的更多数据信息只能通过数学模型才能读取,因此,传统按图纸、工艺规程设计、工序件组装夹具逐渐受限制。从工艺方面来讲,工艺装备的数字化设计已经是成熟技术,但与组合夹具结合后,未能更好地普及,组合夹具设计模块的开发,为实现组合夹具的设计与模拟组装提供了基础,未来的组合夹具是完全标准的化的工艺装备,其设计与目前的工装设计过程一致,实现了数字化设计与信息化管理。
组合夹具生产中引入数字化技术的必要性
将数字化技术引入组合夹具生产中能够实现多种功能,即消除工序等待,减小夹具组装对工序件的依赖性,实现按产品数模进行夹具的模拟组装,按三维数据集提取产品数据,以此缩短夹具供应周期,消除工序等待周期;以往工作中,有的零件需要进行空间角度计算,通常组装工人利用复杂的角度关系、繁琐的公式来计算空间角度,计算十分繁琐,并且无法准确确定角度数值,给测量检验带来一定难度。如果遇到双重空间校对,大部分组装工很难计算出准确的角度数值,并需要耗费大量的计算时间,不仅影响生产进度,还降低了工作效率。引入数字化技术后,所有计算过程转化为计算机测量,通过模拟组装、计算机测量,以提高夹具的准确性,避免出现失误[2]。
在实际工作中,组装工对夹具设计考虑不够周全,经常出现阻碍切削、钻削行程等问题。利用加工状态模拟演示,能够演示出刀具走的轨迹,如果有阻碍部位,会自动做出提示,因此,需要严格控制此类问题。按照以往的方式,夹具的结构只能通过照片及纸介质形式保存,夹具的元件信息与数据信息无法实现同步保留,导致不同批次或不同人员组装出的夹具结构不一致。并且元件管理也较为困难,此过程都能够在计算机上进行,将元件、工艺信息存入数据库内保存,在夹具重复组装时,通过元件配送,保证夹具结构完全一致,从而确保夹具的质量,又提高了工作效率。
工作流程改进
随着时代的发展,传统的工作模式已经无法适应当前时代潮流,并且不能满足目前生产结构的形态。因此,需要寻求新的工作流程模式以改变传统模式。如果按照以往的工作模式,需要在零件加工时组装夹具,设计组装时还面临许多技术协调问题。在此项目上改变了原有的工作流程方式,利用三维设计系统在零件加工前设计完需要的组合夹具。传统工作流程将大量的工作任务集中在内部,不仅增加了工作量,并且按部就班的依次进行,停滞一项都会无法进行,还会出现一系列连带效应。改进后的工作流程不仅缓解了内部工作的压力,还能够在一定程度消除技术问题带来的工序等待,坚持早发现、早解决的原则。
价值流分析
该项目运用价值流分析手段进行统计,主要过程为跟踪产品设计、组装与使用,对其中每个环节所发生的时间加以累计,并对传统与现在的两种生产方式分别计算,进而得出:引入数字化技术以后,夹具的供应周期得到大幅度的缩短,机床设备与人员等待时间也缩短了,而且还提高了机床加工的效率[3]。
结束语:
综上所述,将数字化设计技术引入组合夹具专业中,是对本专业技术方式、手段一次重大变革,能够满足当前企业拓宽组合夹具应用范围的需求,实现节能降耗。只有先进技术得到实际应用,才能有良好的发展前景。并且,在此期间,普及数字化、信息化技术,是培养符合性专业人才的有效途径,因此,根据目前形势来看,不仅要求专业人才具备专业技术能力,还要对其素质有所要求,定期举办培训活动,对一线全体员工进行拓展式技能培训,通过双向培育,促使员工全方位发展,数字化技术能够与传统组合夹具专业很好的结合,从而促进未来柔性工艺的发展。
参考文献:
胡文泉, 徐英斌. 高精度零件制造中对组合夹具的应用探究[J]. 决策探索(中), 2019, (10):62-62.
梅鸿沿. 机床夹具制造中组合加工法的应用[J]. 湖南农机, 2019, 046(004):49-50.
陈瑞珠. 数字化技术在模具制造中的应用[J]. 探索科学, 2019(1):59,62.