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基于數(shù)字化制造技術(shù)的機(jī)械圖樣讀繪能力研究
高恒星 2016/1/13 15:32:38
[摘要] 數(shù)字化制造技術(shù)是推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的有力推手，基于數(shù)字化制造技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)、制造方式在不斷變化，作為產(chǎn)品信息載體的機(jī)械圖樣繪制和識(shí)讀方式也隨之變化，工程技術(shù)人員機(jī)械圖樣讀繪能力需要與數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展要求相適應(yīng)。
[關(guān)鍵詞] 數(shù)字化制造 機(jī)械圖樣 讀圖能力 繪圖能力
數(shù)字化制造技術(shù)是數(shù)字化技術(shù)和制造技術(shù)的融合，它是制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學(xué)的交叉、融和、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果。我國(guó)制造業(yè)在取得巨大成績(jī)的同時(shí)，也面臨著諸多亟待解決的問(wèn)題，迫切需要實(shí)現(xiàn)由制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，國(guó)家出臺(tái)“中國(guó)制造2025”規(guī)劃，大力推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合，數(shù)字化制造技術(shù)成為推動(dòng)企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的有力推手。當(dāng)前，各類(lèi)企業(yè)都在不同程度上應(yīng)用數(shù)字化制造技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和管理過(guò)程的信息化，提高生產(chǎn)效率和進(jìn)行質(zhì)量控制，數(shù)字化制造技術(shù)不斷影響和改變著制造企業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)以及管理方式。
在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，作為工程技術(shù)人員核心職業(yè)技能，工程圖樣的讀繪能力是工程技術(shù)人員履職的必備能力。自工業(yè)化以來(lái)，工程圖的發(fā)展即機(jī)械產(chǎn)品定義方式，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和CAD軟件技術(shù)的不斷成熟，經(jīng)歷了從二維工程圖到三維實(shí)體模型的三個(gè)發(fā)展階段，即“二維設(shè)計(jì)，二維出圖”階段、“三維設(shè)計(jì)，二維出圖”階段、MBD全三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造階段。工程技術(shù)人員圖樣讀繪能力既要與當(dāng)前數(shù)字化制造技術(shù)相適應(yīng)，也要跟上數(shù)字化制造技術(shù)發(fā)展的步伐。
一、基于數(shù)字化制造技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造
在數(shù)字化時(shí)代，三維設(shè)計(jì)和制造方式已經(jīng)迅速地取代傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)和制造方式，成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工制造的更新?lián)Q代技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)的方式也隨之發(fā)生深刻變化，從圖板設(shè)計(jì)到二維CAD軟件設(shè)計(jì)，從二維、三維CAD軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)模式，再到基于模型的定義（Model Based Definition,MBD）技術(shù)，建立基于MBD的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造、維護(hù)和交付的一體化工作模式。為滿(mǎn)足“快速設(shè)計(jì)、快速生產(chǎn)”的市場(chǎng)要求，在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中，基于模型定義（MBD）技術(shù)是數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。2005年，波音787首次應(yīng)用基于模型定義（MBD）技術(shù)，在國(guó)內(nèi)，ARJ21、C919等飛機(jī)研制也已普遍采用MBD技術(shù)，提升了航空業(yè)快速設(shè)計(jì)、精益制造及設(shè)計(jì)制造協(xié)同研制的整體能力和水平。
當(dāng)前，在國(guó)內(nèi)大部分中、小型制造企業(yè)中，普通機(jī)床加工和數(shù)控機(jī)床加工并存，手工編程、計(jì)算機(jī)輔助編程手段并存，生產(chǎn)過(guò)程還處在二維、三維CAD軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)與制造模式階段，即以三維CAD軟件為設(shè)計(jì)平臺(tái)，二維CAD軟件為制造信息表達(dá)平臺(tái)，作為零部件生產(chǎn)和裝配的技術(shù)文件，以包含軸測(cè)圖的二維工程圖為主，三維實(shí)體模型為輔。在面向三維模型的數(shù)字化設(shè)計(jì)條件下，對(duì)于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息的表達(dá)能力要求，即二維工程圖繪圖能力要求隨之降低，產(chǎn)品信息的表達(dá)可借助數(shù)字化制造軟件功能來(lái)快速實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員只需要專(zhuān)注于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能、造型、工藝、性能等方面的設(shè)計(jì)，借助數(shù)字化制造軟件可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)、快速修改、快速驗(yàn)證等功能。要推動(dòng)企業(yè)數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用，工程技術(shù)人員就要掌握基于數(shù)字化制造技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造手段，從二維設(shè)計(jì)向三維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，從三維實(shí)體和二維工程圖獨(dú)立設(shè)計(jì)向關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，從設(shè)計(jì)、工藝、制造、檢驗(yàn)、維修的獨(dú)立信息載體向基于模型定義（MBD）技術(shù)的集成化信息載體轉(zhuǎn)變。
二、基于數(shù)字化制造技術(shù)的機(jī)械圖樣表達(dá)
隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)植入到制造業(yè)中，數(shù)字化制造技術(shù)不斷發(fā)展，應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，推動(dòng)制造企業(yè)技術(shù)升級(jí)、產(chǎn)業(yè)升級(jí)，傳統(tǒng)制造業(yè)的技術(shù)手段、生產(chǎn)方式發(fā)生轉(zhuǎn)變，作為產(chǎn)品信息載體的機(jī)械圖樣的表達(dá)方式也隨之改變。
在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中采用MBD技術(shù)是制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，MBD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于表達(dá)和傳遞信息的集成和直觀。在三維實(shí)體模型上附加了產(chǎn)品的尺寸、公差、注釋等設(shè)計(jì)、工藝、制造和檢驗(yàn)相關(guān)信息，形成單一數(shù)據(jù)源，MBD模型為數(shù)字化制造提供完整的產(chǎn)品定義所需的全部幾何、屬性和標(biāo)注信息，基于MBD技術(shù)，機(jī)械圖樣的識(shí)讀過(guò)程就是對(duì)MBD模型所集成的設(shè)計(jì)、工藝、制造和檢驗(yàn)相關(guān)信息的識(shí)讀過(guò)程，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械圖樣的讀圖方式，發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，模型的直觀性、產(chǎn)品信息的集成性，大大降低了讀圖的難度，提高了信息獲得的效率。
目前，大部分制造企業(yè)使用的技術(shù)文件以三維CAD模型和二維工程圖共存的形式存在于設(shè)計(jì)、工藝、制造、檢驗(yàn)、維修過(guò)程中，三維CAD模型以表達(dá)產(chǎn)品幾何特征等設(shè)計(jì)信息為主要任務(wù)，二維工程圖以表達(dá)產(chǎn)品尺寸、公差、粗糙度、工藝等制造信息為主要任務(wù)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，雖然，當(dāng)前主流數(shù)字化制造軟件，如UG、PRO/E（未完，下一頁(yè)）
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