数控机床机械本体智能制造工厂关键技术研究

发布时间：2020-07-26 18:33

【摘要】：智能制造的春风扑面而来,呈全球发力、蓄势待发之势。我国制造业正经历着重要的转变,传统产业智能化转型的呼声日益高涨。福建省乃至海西区域数控装备制造企业起步较晚,机床品种多样,规模偏小,加工设备利用率低,先进性不足,严重制约本地高档机床产业的发展和企业创新能力的提升。针对海西和我国发展高档数控装备制造业的需求,在首批工业和信息化部智能制造新模式项目的支持下,以构建有效的区域性数控机床机械本体智能化工厂和实现高档数控机床机械本体智能制造为目标,就高档数控机床智能制造工厂开发及集成应用中的柔性智能生产线设计与仿真以及基于网络化DNC智能制造生产线系统设计两大关键技术展开研究和开发。论文的主要研究工作体现在:(1)分析智能制造工厂相关基础理论,国内外智能制造发展现状,尤其是智能工厂在实践中取得的应用及其成效,结合本地区机床制造行业需求、合作企业现状及对智能工厂的建设任务与目标,构建机床机械本体智能制造工厂总体架构。(2)研究基于模型定义(MBD)的工艺解决方案,在对机床机械本体成组分类及典型零件工艺路线进行规划的基础上,对机床机械本体主轴箱、底座/立柱类零件智能生产线进行规划,利用CATIA软件规划了主轴箱/马达座类零件智能生产线三维模型,基于Plant Simulation平台对底座/立柱开展了混线制造生产线仿真分析和工艺优化,避免了瓶颈工序,平衡了生产节拍,可有效提高年产量。(3)分析当前分布式数字控制(DNC)技术的发展状况及其在智能化工厂的应用,结合机床机械本体智能制造系统的开发要求,构建基于网络化DNC的机床机械本体智能制造控制系统及其云服务平台,以模块化结构对网络化DNC平台的机床通信、程序管理、任务管理、实时监控、数据采集五大关键功能模块进行设计开发;利用SQL Server2008及基于ADO的数据库访问技术对生产数据管理系统开展研究开发;通过以太网实现了网络化DNC与MES系统集成,提高车间底层设备利用率以及生产效益。在以上研究的基础上,基于VisualC++6.0平台开发了机床机械本体智能制造控制系统上位机软件和人机交互程序,在企业车间搭建了实验平台,利用实验平台对功能程序进行了联机调试实验,验证了所设计的软硬件系统和管理系统正确性、可行性和稳定性,课题研究方法对智能制造系统的研发具有借鉴价值,有利于实现机床机械本体智能制造。
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659
【图文】：

工智能的支持下，依托大数据和云计算构建智能决策、智能设计、智能经营、逡逑智能生产等多方面系统体系。可实现企业间横向集成以及企业内部的纵向集成以逡逑及端到端的集成。通常，智能制造工厂总体框架可通过图２－１加以表示。逡逑（１）智能设计逡逑深入运用ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ／ＣＡＰＰ／ＰＬＭ等计算机辅助技术，开展零件基于模逡逑型定义ＭＢＤ的设计。智能设计与传统设计区别在于设计知识库、工艺知识库、逡逑专家设计系统的配备以及基于ＭＢＤ的设计等新技术的应用。智能设计大量利用逡逑新一代信息技术，通过协同设计平台，借助外部智慧，设计出产品工艺等信息，逡逑最大限度缩短了产品研发周期，迅速响应市场个性化需求，提高产品质量与创新逡逑能力。逡逑智能装备逡逑将先进制造技术、自动控制技术等新一代信息技术融到智能生产线的制造资逡逑源中，使其具备感知、分析、决策等能力，这样的产品称之为智能产品。比如生逡逑产线上所使用的智能设备，具有自动编程、图像处理、在线远程监测与诊断、三逡逑维模拟加工功能，能够很好的满足零件制造及市场需求，为客户提供个性化解决逡逑方案。还有生产线上诸如智能机器人，能够实现零件的自动装夹以拆卸以及精准逡逑定位功能。逡逑１０逡逑

福州大学硕士学位论文逦逡逑率，合理安排多类型工件混线制造的工艺流程，还可避免生产瓶颈，有效提高设逡逑备的使用率和生产效率，提高机床制造企业的市场竞争力。逡逑．３机床本体智能制造工厂总体设计逡逑建设智能工厂实现机床本体混线制造，开展机床本体智能制造工厂规划方案逡逑的设计，规划方案如图２－２所示。规划方案将智能工厂分为五各层次，各层级之逡逑间通过网络接口实现互联互通，各层级构成及其主要功能如下：逡逑

实现产品模型与ＰＬＭ系统共享统一的产品数据资源，并实现统一可视化管逡逑理、变更管理、流程管理和有效的集成工具。基于ＭＢＤ的机床本体工艺框架如逡逑图３－１所示。逡逑在ＰＬＭ平台中可以实现基础数据可视化、流程化管理功能。通过ＣＡＤ管逡逑理器集成ＣＡＤ／ＣＡＥ软件，完成机床本体零件设计和工装设计等；通过ＣＡＭ管逡逑理器集成ＣＡＭ和仿真软件，解决机床本体的ＮＣ编程与模拟加工。最终实现逡逑ＭＥＳ／ＥＲＰ的集成运用。逡逑基于ＭＢＤ的零件工艺解决方案可以有效实现协同设计与制造，直接利用工逡逑１７逡逑

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