机械产品数字化设计创新与发展

李 靖

(四川大学,四川 成都610065)

0 引言

近年来随着全球经济一体化速度的加快和科技的快速发展,现代制造业的环境也随之发生了重大的改变,机械产品的数字化越来越成为企业的主导,这为制造业提供了一种新的产品设计方法和设计理念,即通过计算机实现对产品的虚拟设计和加工一体化的先进设计技术。所以,应基于机械产品数字化的创新与发展而改变传统制造业的生产和管理模式,以便在未来为我国的制造业注入新的活力。

1 机械数字化设计的创新

1.1 产品建模

一般来说,机械产品数字化设计的过程应首先完成对产品的建模,然后通过采用机械数据化技术和数据管理的手段,应用机械设计软件最终完成对产品的优化设计。机械数字化设计的重点内容是对所建立的三维模型进行相应的仿真与验证,以便于及时的发现设计当中所存在的种种问题,从而在最短的时间内以最快的效率完成对产品的设计。

1.2 建模和仿真

建模与仿真的设计工具早在2010年便作为优先发展的四种重点能力之一列入美国的国防制造业计划中。机械产品的数字化设计将贯穿企业产品发展的全过程,如产品的创新设计、数据管理、开发流程与产品的优化等。通过对CAM和CAD集成技术与机械工具的研究解决产品加工方面的问题和全面数字化控制等关键技术的难题。

1.3 综合信息化和数字化

和传统企业的设计和制造方法相比较,机械数字化设计是一种综合信息化和数字化的新型设计模式,机械数字化设计是从产品的建模到产品结构的优化分析,再到产品的数控加工制造和数据项目管理等实现了全数字化,这不仅提高了效率,缩短了周期,更增强了企业自身的竞争力而不被时代所淘汰。

2 机械数字化的创新型成果

2.1 数字化仿真技术

随着信息技术的不断进步和发展,迅速成熟起来的数字化仿真实验逐渐代替了传统的机械系统实物样机试验。数字化设计技术也将从实现单项技术不断的向完善化发展,例如实现数字化设计与虚拟制造的完美链接、协同产品商务CPC等。现代飞机制造,载人航天等工程项目基于机械产品数字化设计的模拟仿真,数字化建模等技术解决了实物验证周期长,费用高等问题。

2.2 真正并行和协同的实现

MBD/MBI技术提供了自然而准确的方法解决了工程当中的难题从而为真正的并行协同奠定了基础。美国的波音公司是世界上最早推行三维数字化设计制造技术的企业,它实现了MBD技术的全程应用。波音787全面采用了MBI技术实现了产品结构设计、工装设计和零件加工等的高度集成,实现了三维数字化设计技术的一体化,从而确保了787科技的高质量。

3 数字化设计人才培养的措施

3.1 数字化设计亟需培养创新型人才

创新是一个国家和民族的发展动力,一个国家如果没有了创新,那么它就一定会在大国的竞争当中落伍。21世纪的竞争不仅是国家综合实力的竞争,而且更是各国创新能力的竞争。所以,培养数字化设计人才应以课程实际、毕业设计和课外创新活动为途径,培养学生的创新和综合实践能力。

3.2 基于数字化设计的高校新型教学体系

要想构建基于数字化设计的新型教学体系,最关键的就是应着重培养学生的数字化设计、制造及其分析的理念,通过不断的进行作品创新设计训练和参加国家型机械创新设计大赛等比赛的形式不断丰富学生的实践以及强化其数字化设计的能力。总而言之,培养社会所需的创新型人才需要学校充分的调动学生在学习过程中的积极性和主动性,比如通过校企合作的方式,通过组建属于学生自己的数字化设计团队,从而可以把现代制造业中的构思、理念、设计带进学校和课堂,以便能帮助学生快速地提高他们的专业知识和工程实践的能力。

4 结语

随着科技的不断发展,产品数字化的设计已成为产品设计和加工制造的核心。数字化的设计一经面世便受到各个国家、科研机构、大学以及众多知名公司的重视和欢迎。机械制造商将数字化技术引入到自己的产品中可以取得良好的经济效益,从而推动整个制造行业向数字化和信息化的方向发展,这也会进一步影响高校机械专业的数字化设计人才的培养模式。进入21世纪以来,市场的竞争愈加激烈,人们的需求更加多样,这些都要求企业的制造技术向着信息化、科学化和服务化的方向不断发展。在未来,以成本低、质量高、柔性好为特点的数字化制造技术将会取代传统的制造业,从而为整个世界的制造业带来翻天覆地的改变。

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