工裝的快速設(shè)計,精益制造與數(shù)據(jù)管理

1、工裝的快速設(shè)計，精益制造與數(shù)據(jù)管理1概述制造業(yè)現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，新設(shè)備、新材料和高科技手段的推 廣應(yīng)用，在發(fā)動機生產(chǎn)、研制過程中制造工藝亦在快速提升，而航空 產(chǎn)品的技術(shù)性能特殊要求，生產(chǎn)過程中要保證產(chǎn)品加工質(zhì)量，目前尚 難以脫離工裝，特別在新機研制過程中形成了多品種、單件及小批生 產(chǎn)的特點，形式發(fā)展要求研制周期短，而工裝設(shè)計、制造要占用一定 的研制周期和成本，如何縮短工裝設(shè)計、制造周期，提高裝置加工質(zhì) 量，減少成本成為我們觀注的焦點。2設(shè)想工裝的傳統(tǒng)設(shè)計、制造與管理方法使專用工裝設(shè)計、制造周期較 長、制造成本相對較高，難以滿足目前新機研制的需要。根據(jù)目前制 造業(yè)的發(fā)展，人們在提倡精益制造，突

2、出創(chuàng)新，從設(shè)計方法、設(shè)計質(zhì) 量、制造周期、工裝成本及其管理提出更高要求，這涉及到工裝設(shè)計 方法的創(chuàng)新、制造與管理理念的更新。當(dāng)前我們在信息化建設(shè)方面已 經(jīng)加大投入力度，利用信息化管理平臺，改變傳統(tǒng)的設(shè)計、制造思路， 充分運用現(xiàn)代化的設(shè)計工具、制造與管理方法，最大化提升工裝設(shè)計、 制造與管理水平。3組合理念90年代我們應(yīng)用組合工裝，選中富于柔性可在短時間內(nèi)由標(biāo)準(zhǔn) 元件組裝完成的工裝實現(xiàn)專用工裝的功能?？山鉀Q單件、小批生產(chǎn)， 適用新機研制、試制，然而傳統(tǒng)組合工裝的設(shè)計和拼裝仍采用人工方 式，每次組裝需要用加工零件前道工序半成品當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)件，而拼裝的 裝置結(jié)構(gòu)保存靠相片或手工繪制草圖，拼裝質(zhì)量依賴經(jīng)驗

3、豐富和技術(shù) 熟練的技術(shù)工人，客觀上限制了組合工裝的應(yīng)用。隨著高科技的普及和專業(yè)軟件的開發(fā)，虛擬裝配概念的引入，為 組合工裝設(shè)計、管理提供優(yōu)越的條件。我們著手與研究機構(gòu)聯(lián)合開發(fā) 定制基于UG的KBE組合工裝設(shè)計、管理系統(tǒng)。它以三維UG系統(tǒng)為 平臺并實現(xiàn)無縫集成。將組合工裝元件、組件實現(xiàn)數(shù)字化，建立數(shù)據(jù) 庫，既可由用戶選擇系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)件、組件來進(jìn)行虛擬裝配，也可 用系統(tǒng)提供的知識庫功能進(jìn)行智能化選擇標(biāo)準(zhǔn)件和組件進(jìn)行虛擬裝 配，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理和資源重用。利用專用設(shè)計軟件實現(xiàn)計算機虛擬設(shè)計組合工裝，需要數(shù)據(jù)庫支 持，建立組合工裝元件數(shù)據(jù)庫，按照組合工裝元件功能建立分類，可 以分為基礎(chǔ)件、支承件、定位件

4、、夾緊件、導(dǎo)向件、對刀件等幾大部 分，同樣可以建立組件庫，典型結(jié)構(gòu)庫和知識庫，組件的功能就是各 元件的有機組合。組合工裝設(shè)計思路是調(diào)用CAD平臺組件、標(biāo)準(zhǔn)件庫，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 件下載和標(biāo)準(zhǔn)件替換。采用基于KBE技術(shù)的設(shè)計系統(tǒng)，將工裝設(shè)計員 從繁重的設(shè)計任務(wù)中解放出來。在計算機上可以分析、查看各部分功 能，可以實現(xiàn)快速出圖和數(shù)據(jù)管理。4工裝設(shè)計、制造與管理探索在工裝設(shè)計方面，追溯到2021年之前，依靠設(shè)計人員利用圖板 繪制，在設(shè)計質(zhì)量、速度和資源利用上受到限制。2021年之后，計算 機的應(yīng)用是我們實現(xiàn)甩圖板，全新的設(shè)計工具、管理模式，是工裝設(shè) 計效率提高很多，資源得到充分利用。雖然設(shè)計工具有所改變，但

5、設(shè) 計方法和思路仍受傳統(tǒng)思維方式的禁錮，如何打破傳統(tǒng)設(shè)計觀念，走 出工裝設(shè)計、制造與管理新路子，作為工裝人是我們永無止竟探索的 方向。我們的設(shè)想是依據(jù)組合工裝的設(shè)計、拼裝與管理理念，研究專用 工裝設(shè)計、制造與管理。把組合工裝設(shè)計思路引用到專用工裝設(shè)計中， 提出工裝模塊化設(shè)計概念。同樣工裝模塊化設(shè)計需要強大數(shù)據(jù)庫支持， 如何建立滿足工裝模塊化設(shè)計的數(shù)據(jù)庫，意義重大。如何建立模塊庫，建成一個什么樣子，什么樣的要素可以作為模 塊，我們必須認(rèn)真研究決定。我們提到的工裝模塊化設(shè)計，就是要建立一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化、先進(jìn)性經(jīng)過論證、比較后非常典型的參數(shù)化關(guān)聯(lián)的設(shè)計結(jié)構(gòu)，具有全 套元件標(biāo)準(zhǔn)件有機裝配，并且實現(xiàn)

6、除標(biāo)準(zhǔn)件外所有其他件的完備的工 程圖。我們要求在TC下建庫，利用PTS工具建立設(shè)計界面，利用模 塊設(shè)計時，僅需要輸入主控參數(shù)，通過克隆輸出我們需要的工裝結(jié)構(gòu) 和全套工程圖。4.1建庫我們首先應(yīng)該確定庫的結(jié)構(gòu)形式，環(huán)境建立在Teamcenter2007 下，TC界面集成種設(shè)計工具、管理系統(tǒng)。具體工裝資源庫架構(gòu)見圖 1。4.1.1建立常用標(biāo)準(zhǔn)件庫：篩選常用工裝設(shè)計用標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)庫中 分類要求，制定命名、建模規(guī)則，按照要求可以利用家族部件方式建 模，入庫后展開，發(fā)送分類后利用特定工具添加屬性。4.1.2建立智能標(biāo)準(zhǔn)件庫：篩選常用固定裝配形式的標(biāo)準(zhǔn)件建立 智能標(biāo)準(zhǔn)件庫，應(yīng)用時可以根據(jù)需要實現(xiàn)智能裝配。

7、4.1.3建立模塊元件庫：首先需要定義模塊元件，制定命名、分 類與編碼標(biāo)。將篩選的元件結(jié)構(gòu)優(yōu)化，研究設(shè)計快換接口，能夠在實 際應(yīng)用中快速拼裝，實際應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)快速換裝。建立元件庫是基礎(chǔ) 工作，也是最重要的的一步，所以建庫時一定要充分分析論證，必要 時要通過試用決定。4.1.4建立模塊組件庫:根據(jù)功能定義模塊組件，需要編制命名、 分類和編碼規(guī)則，按照使用的功能和頻度，在調(diào)用模塊元件拼裝的基 礎(chǔ)上，有機增加專用件以擴展組件功能。同樣組件與其他組件、元件 裝配，存在統(tǒng)一接口，可以實現(xiàn)快速裝配。4.1.5建立典型模塊庫：建庫前需要給典型模塊加以定義，我們 可以這樣認(rèn)為，能夠獨立實現(xiàn)工裝功能，并且拓?fù)浣Y(jié)

8、構(gòu)優(yōu)化，相對完 善和常用，針對典型模塊庫編制命名、分類、編碼規(guī)則，我們根據(jù)工 裝功能要求，通過調(diào)用庫中的標(biāo)準(zhǔn)件、元件、組件，并且添加一定數(shù) 量的專用建，有機拼裝，并且運用參數(shù)化技術(shù)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似的情況 下以參數(shù)驅(qū)動快速實現(xiàn)工裝設(shè)計、出圖。圖1工裝資源庫構(gòu)成4.2工裝模塊設(shè)計、制造與管理探索按照組合夾具設(shè)計拼裝理念進(jìn)行工裝模塊化設(shè)計，如果模塊庫內(nèi) 容細(xì)致全面，將給設(shè)計工作帶來很大方便。工裝模塊化程度提高，亦給工裝制造帶來方便，如果經(jīng)過實踐驗 證，模塊元件、組件功能突出，組合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對固定，根據(jù)生產(chǎn)大 綱按照生產(chǎn)管理系統(tǒng)需求，工裝制造部門可以預(yù)先生產(chǎn)、儲備，工裝 一旦工裝制造時，可以隨時快速拼裝，減少制造時間，能夠?qū)崿F(xiàn)快速 反應(yīng)，節(jié)省成本。前面提到模塊元件、組件設(shè)計時，已經(jīng)按照參數(shù)化設(shè)計思路建模， 經(jīng)過論證和試用，建立科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)接口，在進(jìn)行機構(gòu)設(shè)計時，按照基 于主控參數(shù)驅(qū)動的概念進(jìn)行組合，由于組件具有標(biāo)準(zhǔn)的命名和編碼， 可以簡化總圖BOM中內(nèi)容，制造時也可以按照組件裝配方式組