創(chuàng)新設(shè)計與先進制造協(xié)同管理實訓(xùn)方案(含圖片)

1、數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計與先進制造協(xié)同管理實訓(xùn)項目1. 項目建設(shè)背景隨著近幾年制造業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)代制造企業(yè)已經(jīng)大量采用數(shù)字化、精密化、自動化等高新技術(shù)；另一方面，借助國家對創(chuàng)新的鼓勵，制度的完善，員工能力的提升，企業(yè)大量進行產(chǎn)品創(chuàng)新，獲得了豐厚的回報。企業(yè)數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計、先進制造生產(chǎn)模式主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一、數(shù)據(jù)的電子化。設(shè)計、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的電子化，即指使用CAD/CAPP/CAM等計算機輔助軟件，產(chǎn)生生產(chǎn)所需要的數(shù)據(jù)。CAD在早期是英文Computer Aided Drawing (計算機輔助繪圖)的縮寫，隨著計算機軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，人們逐步的認識到單純使用計算機繪圖還不能稱之為計算機輔助設(shè)計。

2、真正的設(shè)計是整個產(chǎn)品的設(shè)計，它包括產(chǎn)品的構(gòu)思、功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析、加工制造等，二維工程圖設(shè)計只是產(chǎn)品設(shè)計中的一小部分。于是CAD的縮寫由Computer Aided Drawing改為 Computer Aided Design，CAD也不再僅僅是輔助繪圖，而是協(xié)助創(chuàng)建、修改、分析和優(yōu)化的設(shè)計技術(shù)。CAPP即計算機輔助工藝規(guī)劃，是指借助于計算機軟硬件技術(shù)和支撐環(huán)境，利用計算機進行數(shù)值計算、邏輯判斷和推理等的功能來制定零件機械加工工藝過程。借助于CAPP系統(tǒng)，可以解決手工工藝設(shè)計效率低、一致性差、質(zhì)量不穩(wěn)定、不易達到優(yōu)化等問題。CAM（Computer Aided Manufacture）是計算

3、機輔助制造的縮寫，能根據(jù)CAD模型自動生成零件加工的數(shù)控代碼，對加工過程進行動態(tài)模擬、同時完成在實現(xiàn)加工時的干涉和碰撞檢查。CAM系統(tǒng)和數(shù)字化裝備結(jié)合可以實現(xiàn)無紙化生產(chǎn)，為CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。CAM中最核心的技術(shù)是數(shù)控技術(shù)。通常零件結(jié)構(gòu)采用空間直角坐標系中的點、線、面的數(shù)字量表示，CAM就是用數(shù)控機床按數(shù)字量控制刀具運動，完成零件加工。二、數(shù)字化協(xié)同管理，即PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。隨著CAD技術(shù)的推廣，原有技術(shù)管理系統(tǒng)難以滿足要求。在采用計算機輔助設(shè)計以前，產(chǎn)品的設(shè)計、工藝和經(jīng)營管理過程中涉及到的各類圖紙、技術(shù)文檔、工藝卡片、生產(chǎn)單、更改單、采購單、成本核算單和材料清單等

4、均由人工編寫、審批、歸類、分發(fā)和存檔，所有的資料均通過技術(shù)資料室進行統(tǒng)一管理。自從采用計算機技術(shù)之后，上述與產(chǎn)品有關(guān)的信息都變成了電子信息。簡單地采用計算機技術(shù)模擬原來人工管理資料的方法往往不能從根本上解決先進的設(shè)計制造手段與落后的資料管理之間的矛盾。要解決這個矛盾，必須采用數(shù)字化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)。三、利用基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAPP/CAM/PDM集成技術(shù)即PLM技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字化設(shè)計與制造。企業(yè)在應(yīng)用過程中，利用PLM技術(shù)實現(xiàn)并行工程，可以極大地提高產(chǎn)品開發(fā)的效率和質(zhì)量，企業(yè)可以進行產(chǎn)品功能配置，利用系列件、標準件、借用件、外購件以減少重復(fù)設(shè)計，在PLM環(huán)境下進行產(chǎn)品設(shè)計和制

5、造，實現(xiàn)產(chǎn)品無紙設(shè)計和全數(shù)字化制造。在無紙化的設(shè)計、生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品按照流程實現(xiàn)設(shè)計、工藝及制造，所有數(shù)據(jù)之間相互關(guān)聯(lián)。四、制造領(lǐng)域的數(shù)字化，是制造技術(shù)、計算機技術(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，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過程、生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢。通過分析現(xiàn)代制造企業(yè)生產(chǎn)制造模式，對我們的教學(xué)實訓(xùn)提出了新的更高的要求，急需構(gòu)建符合現(xiàn)代先進制造業(yè)需求的數(shù)字化教學(xué)實訓(xùn)環(huán)境，培養(yǎng)出社會急需的熟悉和掌握現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計與先進制造技術(shù)的創(chuàng)新型專業(yè)人才。2. 項目目標1.數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計與先進制造協(xié)同實訓(xùn)項目的構(gòu)建以力求創(chuàng)新、平臺起點高、盡可能反映先進制造企業(yè)發(fā)展水平為要求

6、，力爭在實踐教學(xué)內(nèi)容的綜合化、實踐教學(xué)環(huán)境的開放化、實踐教學(xué)裝備的現(xiàn)代化、實踐教學(xué)管理的網(wǎng)絡(luò)化、實踐教學(xué)資源的共享化等方面，做出更大成績，取得更佳的人才培養(yǎng)效果。數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計與先進制造協(xié)同實訓(xùn)項目的建設(shè)，即通過信息化手段建立起模擬企業(yè)實際運行的創(chuàng)新平臺，同時可將學(xué)生的創(chuàng)新訓(xùn)練、學(xué)生的工程素質(zhì)教育融合到這個平臺中，通過這個創(chuàng)新平臺進行相關(guān)實訓(xùn)課程體系的訓(xùn)練，如：產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)課程體系、產(chǎn)品工藝設(shè)計實訓(xùn)課程體系、數(shù)控編程實訓(xùn)課程體系、產(chǎn)品檢測實訓(xùn)課程體系以及生產(chǎn)實訓(xùn)課程體系。整個平臺包括創(chuàng)新設(shè)計平臺、數(shù)字化工藝平臺、先進制造平臺、協(xié)同管理實訓(xùn)平臺，將企業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計、工藝編制、生產(chǎn)制造、協(xié)同管理

7、流程等體現(xiàn)出來，集中培訓(xùn)師資力量，固化成企業(yè)化實訓(xùn)項目，供本院學(xué)生學(xué)習(xí)實訓(xùn)，也可供外?；蚱渌藛T學(xué)習(xí)企業(yè)實際運行過程；另一方面，為促進高職教育機械設(shè)計制造類專業(yè)的教育教學(xué)改革，促進高職教育緊貼產(chǎn)業(yè)需求培養(yǎng)企業(yè)急需的高技能人才，2011年全國職業(yè)院校技能大賽首次將“機械部件創(chuàng)新設(shè)計與制造"列入競賽項目，對學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力、職業(yè)動手能力、職業(yè)道德與團隊協(xié)作能力有較高要求，對教師的教學(xué)方案設(shè)計和教學(xué)資源制作水平也有明確要求，數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計與先進制造協(xié)同實訓(xùn)項目也為技能大賽提供競賽實訓(xùn)平臺。3. 建設(shè)方案3.1創(chuàng)新設(shè)計解決方案1)設(shè)計流程定義訂單大型新產(chǎn)品設(shè)計策劃新產(chǎn)品確認實施設(shè)計設(shè)計評審

8、及驗證設(shè)計輸出圖樣審核、簽署、批準產(chǎn)品試制設(shè)計資料歸檔下達設(shè)計任務(wù)書試制不合格產(chǎn)品合格技術(shù)調(diào)研在CAXA協(xié)同管理系統(tǒng)中，可以定義出產(chǎn)品設(shè)計流程，使不同人員角色在工作中按照定義的流程進行工作?？梢员O(jiān)控到工作流程狀態(tài)。2)創(chuàng)新三維設(shè)計使用CAXA實體設(shè)計進行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計，包含零件設(shè)計和產(chǎn)品裝配設(shè)計。產(chǎn)品模型進行機構(gòu)運動仿真和碰撞干涉檢查。3)二維工程圖當設(shè)計完成三維實體文件后可以通過CAXA電子圖板的三維接口生成該實體的二維工程圖。CAXA電子圖板在讀取三維實體文件時可以選擇讀取的文件格式，默認情況下讀取CAXA實體設(shè)計軟件產(chǎn)生的.ics格式，用戶也可以選擇UG、Pro/E、Catia等三維軟件產(chǎn)

9、生的標準通用格式.x_t等格式。生成后用戶只需要對生成的工程視圖進行修改、標注等操作即可快速完成二維圖紙的設(shè)計。4)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理在CAXA協(xié)同管理軟件中提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理，以結(jié)構(gòu)樹的方式顯示產(chǎn)品的裝配組成關(guān)系。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹為用戶提供關(guān)于產(chǎn)品組成的直觀視圖，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的基礎(chǔ)上，可以進一步實現(xiàn)產(chǎn)品的變型設(shè)計；實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對應(yīng)的BOM輸出。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的創(chuàng)建有兩種方式：一種是手工創(chuàng)建；另外一種是通過批量入庫圖紙的方式自動創(chuàng)建。手工創(chuàng)建適用于新產(chǎn)品的建立，批量入庫方式適合于對歷史圖紙的入庫整理。設(shè)計過程中如果先繪制總裝圖，也可以通過批量入庫把總裝圖中的結(jié)構(gòu)提取出來，生成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)樹。3.2數(shù)字化工藝解決方

10、案工藝規(guī)劃模塊利用學(xué)校已經(jīng)采購并使用的CAXA CAPP系統(tǒng)，集成在統(tǒng)一的協(xié)同管理平臺下，實現(xiàn)將獨立的工藝設(shè)計嵌入到產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計與產(chǎn)品的生產(chǎn)制造之間，完成從設(shè)計、工藝到制造的完整流程。3.3數(shù)控編程與仿真解決方案1) 數(shù)控銑與加工中心自動編程CAXA制造工程師軟件支持數(shù)控銑及加工中心的自動編程，支持多軸加工中心自動編程。多樣化的加工軌跡生成方式可以安排從粗到加工、半精加工、到精加工的加工工藝路線，高效生成刀具軌跡。實體仿真功能：實體刀位軌跡動態(tài)仿真功能，可以對加工中心及數(shù)控銑床程序進行刀路軌跡和實體模擬仿真，支持各種G、M 代碼。生成加工工藝單：利用CAXA制造工程師還可以自動按加工的先后順

11、序生成加工工藝單。在加工工藝單上有必要的毛胚信息、零件信息、刀具信息、代碼信息等。知識加工：通過制造工程師知識加工，經(jīng)驗豐富的編程者則可以將加工的步驟、刀具、工藝條件進行記錄、保存和重用，大幅提高編程效率和編程的自動化程度，共享經(jīng)驗豐富的編程者的經(jīng)驗和技巧，形成企業(yè)標準化的加工流程。通用后置處理：CAXA制造工程師提供的強大的后置處理器，可以對如華中數(shù)控、fanuc、SIEMENS等各種常見系統(tǒng)進行后置設(shè)置，按軌跡自動生成G代碼，用戶還可以自定義專用數(shù)控系統(tǒng)的后置處理格式。2) 數(shù)控車自動編程CAXA 數(shù)控車軟件是支持數(shù)控車機床自動編程工具，具有功能強大，使用快捷的軌跡生成及通用后置處理功能。

12、該軟件提供了功能強大、使用簡潔的軌跡生成手段，可按加工要求生成各種復(fù)雜圖形的加工軌跡。3) 數(shù)控代碼仿真CAXA編程助手軟件是CAXA公司專門開發(fā)的應(yīng)用于數(shù)控車間快速編程及編輯仿真的軟件，作為CAXA數(shù)字化制造方案的一部分，主要是幫助程序編制人員利用該軟件快速的手工編制程序，并進行校對和仿真。a) 編輯仿真基本功能代碼段與軌跡段的關(guān)聯(lián)，當操作工選取某段代碼，則相應(yīng)的圖形段會加亮；反之當操作工選取軌跡段，軟件能自動定位到該軌跡段對應(yīng)的代碼段。這種機制對于操作工通過選取錯誤段圖形，定位修改代碼非常實用。添加去除程序行號功能。支持G41/G42、G43加刀具補償后的軌跡顯示。支持G83啄式鉆孔仿真（

13、真實模擬啄式動作）。支持行號處理（添加、刪除、重置等）。支持插入語句。支持添加空格/刪除空格。支持對齊顯示模式/緊湊顯示模式。支持線框仿真的正向/反向、單步等模擬。支持仿真報告（切削時間、長度、最大包圍盒、刀具）。支持代碼查找、替換、多次替換。支持代碼拷貝、剪切、粘貼。支持機床絕對坐標設(shè)置及工作坐標G54、G55、G56、G57、G58、G59坐標系的設(shè)置，并可同時顯示多工作坐標系；支持機床行程設(shè)置，并可顯示機床行程的包圍盒；支持刀具庫及刀具補償值的設(shè)置；具有刀補軌跡、原始軌跡顯示開關(guān)，可分別顯示或同時顯示這兩種軌跡。支持機床公共變量（全局變量）的設(shè)置（#100-#999）。支持代碼讀入過濾。

14、代碼/軌跡段的顏色設(shè)置，如快速移動、直線、圓?。?逆圓弧）、刀補等軌跡段的顏色設(shè)置；支持刀位點顯示開關(guān)。支持本機串口傳輸功能（發(fā)送/接收）。支持代碼圖形的顯示平移/縮放/旋轉(zhuǎn)及標準視圖熱鍵切換。方便的修改F值、S值功能。對NC程序中查找各軸運動范圍、計算軌跡長度、加工時間等功能?？焖贆z索功能，能快速跳到換刀處輔助功能處。能自動查找并替換功能，替換支持多條件一次性替換功能。刀具路徑能實現(xiàn)多視角、空間旋轉(zhuǎn)查看。能實現(xiàn)刀具路徑與相應(yīng)程序段的相互定位。b) 編輯仿真高級功能仿真支持“#”局部變量/公用變量調(diào)用。仿真支持條件/循環(huán)語句（IF、DO、WHILE、END、GOTO、THEN）。支持運算函數(shù)

15、（+、-、*、/、%、=、SIN、COS、TAN、ASIN、ACOS 、ATAN 、SQRT 、ABS 、LN 、EXP 、LE、GE、EQ、NE、GT、LT）等計算。支持M99/M98的子函數(shù)調(diào)用。支持G10L12的變量寫入等。仿真編輯模塊支持文件存儲文件名的命名規(guī)則設(shè)置。支持死循環(huán)保護，可設(shè)定最大循環(huán)次數(shù)。具有宏編程開關(guān)，關(guān)閉后能夠提升反讀超大三維曲面軌跡速度，打開后能處理手工宏指令編程。支持后置轉(zhuǎn)換，即可將標準ISO碼轉(zhuǎn)換成Heidenhain、Siemens、Hass、Fagor、華中數(shù)控、廣州數(shù)控等格式代碼。代碼編輯處理：“CAXA編程助手”的代碼編輯功能不僅支持一般的“剪切”、“復(fù)

16、制”、“粘貼”、“查找”、“替換”、“全選”、“撤銷”等基本功能，另外提供數(shù)控編程特有的功能，如“行號定義”、“添加行號”、“刪除行號”、“重置行號”以及多次替換等。例如：某機床的X、Y、Z與常用的不一樣，其X軸是常用的Z、Y軸是常用的X、Z軸是常用的Y，即需要將程序中的X替換為Z、Y替換為X、Z替換為Y。代碼與機床的單機通信：“CAXA編程助手”面向操作工級別，因此支持單機RS232通信，可直接在軟件內(nèi)完成“發(fā)送代碼”、“接收代碼”以及傳輸設(shè)置。方便數(shù)控操作工在計算機手工編程結(jié)束后直接將代碼送到機床。3.4基于工作過程的項目式教學(xué)CAXA協(xié)同管理系統(tǒng)屬于企業(yè)級PDM系統(tǒng)，將系統(tǒng)平移到教學(xué)實訓(xùn)

17、中，導(dǎo)入企業(yè)實際案例，構(gòu)建企業(yè)生產(chǎn)制造流程平臺，與北京數(shù)碼大方科技有限公司共同開發(fā)項目式教學(xué)資源，實現(xiàn)基于工作過程的項目式教學(xué)。1) 對生產(chǎn)項目中各類文件瀏覽CAXA數(shù)字化協(xié)同管理平臺支持對各類文件的瀏覽。以下對AutoCAD文件、Office文件、pdf文件、pro/e三維文件、UG三維文件、Solidworks三維文件、jpg文件等示例如下。AutoCAD文件瀏覽Office文件瀏覽Pdf文件瀏覽界面Solidworks文件瀏覽Jpg文件瀏覽2) 工裝圖紙、工裝模具管理在CAXA數(shù)字化協(xié)同管理平臺中工裝圖紙可以和產(chǎn)品圖紙一樣在結(jié)構(gòu)樹中管理，如果工裝圖紙有結(jié)構(gòu)關(guān)系，也可以自動建立工裝結(jié)構(gòu)圖，

18、同時在CAXA數(shù)字化管理平臺中可以建立工裝常用件庫，以便工裝部件借用。3) 快速建立項目及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、導(dǎo)入文檔CAXA數(shù)字化協(xié)同管理平臺系統(tǒng)可以快速建立項目，對于二維圖紙?zhí)峁┻x擇產(chǎn)品文件夾批量入庫的功能，被入庫的圖紙可以根據(jù)明細表和標題欄的的關(guān)系自動建立結(jié)構(gòu)樹。批量導(dǎo)入圖紙自動建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對于產(chǎn)品相關(guān)文檔可以在對應(yīng)的產(chǎn)品文檔樹上批量導(dǎo)入文件夾，把本地的文件放到圖文檔上管理。4) 產(chǎn)品資料的快速檢索CAXA數(shù)字化協(xié)同管理平臺有強大的圖紙檢索功能，有簡單查詢和高級查詢，在簡單查詢中可以根據(jù)零部件的屬性來查詢，且可以多條件混合查詢，快速找到以前做過的項目和產(chǎn)品。 簡單查詢界面高級查詢可以根據(jù)邏輯關(guān)系用于查詢：高級查詢界面5) 生產(chǎn)任務(wù)報表定制與輸出CAXA數(shù)字化協(xié)同管理平臺提供報表定制和報表輸出功能。報表格式可以定義。報表支持在菜單中輸出、在查詢界面中輸出、在工作流任務(wù)統(tǒng)計部分輸出。匯總結(jié)果報表輸出為Excel文件6) 流程監(jiān)控與任務(wù)統(tǒng)計流程執(zhí)行過程中，實訓(xùn)中心項目老師可以監(jiān)控流程執(zhí)行情況。流程監(jiān)控流程統(tǒng)計報表輸出7) 設(shè)計、生產(chǎn)協(xié)同工作最新的設(shè)計信息如