導語：如何才能寫好一篇三維工藝設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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隨著企業信息化的持續發展，越來越多的離散制造型企業從二維設計模式過渡到全三維設計模式。三維設計的參數化、可視化和分析驗證等功能大幅提高了企業的設計效率、研發及創新能力。但是，由于原有的工藝管理應用工具是基于二維設計的基礎上實現的，無法享受到三維設計帶來的便利性，數據缺乏關聯性。大多數企業的工藝解決方案是工藝人員以設計人員輸出的設計數據為依據，生成所需要的工藝步驟及路線。由此造成設計與工藝脫節，設計數據不符合工藝要求，設計數據根據工藝要求更改的時間滯后；三維設計數據與工藝數據不能實現參數聯動和同步更新等問題。本文以某專用車公司為例，介紹如何通過SolidWorksEPDM系統及工藝模塊的開發，實現產品設計及工藝流程控制，工藝路線卡片編制，真正實現三維環境下的設計與工藝參數關聯及動態變化更新。

二、設計與工藝關聯實現原理

基于產品的設計流程，一般的審核流程會經過設計、校對、工藝、審核及批準等步驟，最終完成后產品用于生產。因此，基于設計、工藝一體化的過程，可以考慮在工藝審核過程中完成工藝編制及工藝審批，最終實現設計與工藝關聯的目標。具體的實現原理如圖1所示，通過SolidWorksEnterprisePDM系統,實現三維設計數據的電子審批流管理，產品在設計-校對-審核-批準的審批流程基礎上，增加工藝會審過程，實現工藝信息的編制及審批。不同企業的工藝編制方法有所不同，在圖1所示的流程中，產品工藝的編制分為兩部分，首先由綜合工藝員編制產品的工藝路線，然后由工藝員編制各工藝路線的工序方法。具體如下。當數據處于“綜合工藝會簽中（試制）”的狀態時，由綜合工藝員確定產品設計是否符合工藝要求，不符合則退回設計人員重新修改，符合則制訂產品的工藝路線（如下料、機加、焊接和裝配等），然后流轉到下一流程狀態“工藝會簽中（試制）”，由各個工藝員對其中的工藝路線，包括產品展開尺寸、所用原材料規格、加工方法、所用設備和耗費工時等進行編輯。編制完成確認無誤后，流轉到下一個流程狀態“綜合工藝最終會簽（試制）”，由綜合工藝員檢查工藝編制的完整性，做最終的審核判斷。以上過程所涉及的工藝路線，我們可以定義好對應的代碼，如表所示，在工藝編制過程中直接使用。為體現一體化設計的優勢，在工藝模塊中滿足以下要求。（1）集成在SolidWorks的CAD工作界面上，可以隨意查看三維數據的同時進行工藝編制，對于三維數據沒有權限做修改。（2）通過PDM的用戶組權限，確定是否具有修改編輯權限。當數據處于“綜合工藝會簽中（試制）”狀態時，用戶處在綜合工藝員組，滿足這兩個權限，才可以編輯生成對應的工藝路線；當數據處于“工藝會簽中（試制）”狀態時，用戶處在工藝員組，滿足這兩個權限，才可以編輯生成對應的工序加工方法。（3）后臺使用的數據庫，支持調用材料庫、設計庫等信息數據。（4）根據需求可以導出各類工藝數據信息。

三、工藝編制

綜合工藝員在SolidWorks中打開需要審核的三維數據，然后調用加載到界面上的工藝路線模塊，如圖2所示。此時，綜合工藝員可以調用SolidWorks命令，隨意旋轉或放大縮小產品模型，了解詳細的產品特性，進行工藝路線的編輯生成，如圖3所示。工藝路線編輯完成后，產品數據經流程審批，轉換到“工藝會簽中（試制）”狀態下，并同時通過PDM系統發出通知，要求工藝員進行工序方法的編制。此時，綜合工藝員或其他用戶查看工藝路線時，處理灰色不可編輯狀態，如圖4所示。下料工藝員登陸系統，接到通知，要求進行新產品工序方法的編制，此時，下料工藝員打開產品，進行工序編制，輸入該工序所需工時，選擇需要的加工設備，同時雙擊打開模夾具編輯按鈕，在彈出的模夾具清單中選擇對應的工裝夾具及輔助設備。接著，下料工藝員確定加工工位，計算并輸入下料尺寸，調用原材料庫導入原材料規格并輸入工序要求，完成工序方法的編制過程，如圖5所示。工藝員根據產品的需要，利用配置功能，同時建立基于三維設計數據的工藝卡，實現參數化驅動關聯管理，如圖6所示。其他機加工工藝員、裝配工藝員等可同時調用工藝路線模塊進行編制，相互之間獨立操作，不受影響。最終完成工序方法的編制，提交流程審批進入“綜合工藝員最終會簽（試制）”環節，最后，經綜合工藝員重新檢查校對后，完成所有工藝路線的編制。制造加工部門人員通過PDM系統，在產品的數據卡信息中，可以很直觀方便地了解到產品的最終工藝信息，如圖7所示。

四、工藝資源管理

工藝資源管理實現的很重要一點是在后臺建立基準庫，包括工藝路線庫、材料庫、工藝庫、原材料庫、設備庫和模夾具庫。無論是設計人員還是工藝人員，都有了統一的基準庫。基準庫實現權限控制，管理員可增加或刪除庫信息，其他人員僅有調用使用的權限。利用基準庫之間的關聯性，實現工序、設備和模夾具之間的對應，選擇不同的工序時，系統自動選出與之對應的設備和模夾具，以減少使用人員操作的復雜性。工藝路線的后臺管理系統如圖8所示。

五、報表輸出

以后臺數據庫系統為基礎，所有的工藝信息都做為屬性信息記錄在產品數據中。因此，結合PDM的功能，可實現各類報表信息的匯集輸出，如圖9所示。工藝模塊可實現以下功能。（1）支持在PDM系統內點擊零部件，調出輸出界面，做特定需求輸出。（2）支持在PDM系統內點擊零部件，直接輸出工藝清單。（3）支持通過工藝審批流程自動輸出工藝清單到PDM系統固定文件夾內。

六、應用行業及優勢

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關鍵詞：三維框架；本體建模；知識庫

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A文章編號：1009-3044（2017）02-0242-03

Design and Implementation of Knowledge Base System for Steel Production Process Based on Three Dimensional Framework Ontology Modeling

WANG Ying， DAI Yi-ru， WANG Jian

（CIMS Research Center，TongjiUniversity，Shanghai 201804，China）

Abstract：The iron and steel production process knowledge is complicated， difficult to carry out effective organization and management， is not conducive to enterprises to improve the level of production technology. This paper presents a method of production process of iron and steel knowledge ontology modeling based on the products-process-target. The ontology model mapped with the actual production process data is used by the knowledge base for the service of ontology retrieval and ontology reasoning. Firstly， this paper introduces the key technologies used in the system development and design， and then introduces the basic structure of the system， last， introduces some functional modules of the system.

Key words：3D framework； ontology modeling； knowledge base

1背景

鋼鐵生產工藝知識來源復雜，結構異質，其多源異構性增加了鋼鐵企業進行知識創新活動的難度和復雜度。有效組織和管理工藝知識的多源性、規范知識的語義異構性、增強知識對鋼鐵產品自主創新的重要支撐作用，是鋼鐵企業當前需要重點突破的難題。

本文針對鋼鐵行業生產工藝知識的多源異構性，提出了一種基于產品-工序-目標的本體建模方法，建立鐵生產工藝本體模型，將本體模型實際生產工藝數據進行映射，用于知識本體檢索和知識本體推理等服務，為工藝建模、在線工藝優化提供有價值的知識，有助于全面提高鋼鐵生產工藝設計水平。

2 系統中的關鍵技術

2.1鋼鐵生產工藝知識的三維框架體系

針對鋼鐵生產工藝知識的特點，為了有效組織和管理知識的多源性、規范知識的語義異構性，增強知識對鋼鐵生產工藝自主創新的重要支撐作用，本文提出一種基于產品―工序―目標的鋼鐵生產工藝知識的組織框架體系，該體系分別從產品維、工序維、目標維三個維度提供多源異構的鋼鐵生產工藝知識的組織方法。

每一個維度的具體內容描述了生產工藝知識的不同側面。其中，產品維包括：高強韌度、輕質化汽車板，超高強度、韌度鋼材，工程機械用高強鋼，高強集裝箱板及鐵道車廂用鋼，中/重型卡車用鋼；工序維包括：煉鐵、煉鋼、精煉、連鑄、熱軋、冷軋；目標維包括：智能化、綠色化、安全化。例如：當工序維的具體描述設定為煉鐵，生產工藝知識包含所有產品在煉鐵工序中的相關知識內容；當上述三個維度同時具體描述時，生產工藝知識包含針對中/重型卡車用鋼產品在煉鐵工序中與安全相關的知識內容，如圖1所示。

2.2構建鋼鐵生產工藝知識本體模型

根據鋼鐵生產工藝知識的三維框架體系，對鋼鐵生產工藝知識進行抽取，定義類、關系、屬性以及實例，明確各類之間的層次結構，個體之間的對象屬性和數值屬性，建立鋼鐵生產工藝知識的概念模型，定義概念模型到本體模型的映射規則，根據映射規則建立鋼鐵生產工藝知識本體模型。

按照三維框架體系，構建鋼鐵生產工藝知識的概念模型為：

[Fxyz=i=15j=16k=13Fxiyjzk（C，SUP，SUB，POP，BOP，DP，I）]

其中：

[C]：表示該概念模型所屬的類；

[SUP]：表示該概念模型所屬類的父類；

[SUB]：表示該概念模型所屬類的子類；

[POP]：表示當前類與父類中實例之間的關系；

[BOP]：表示當前類與子類中實例之間的關系；

[DP]：表示該概念模型所擁有的數值屬性；

[I]：表示該概念模型所擁有的對象；

[x]：描述了產品維，[x=x1，x2，x3，x4，x5]分別對應于{高強韌度、輕質化汽車板，超高強度、韌度鋼材，工程機械用高強鋼，高強集裝箱板及鐵道車廂用鋼，中/重型卡車用鋼}；

[y]：描述了工序維，[y=y1，y2，y3，y4，y5，y6]分別對應于{煉鐵，煉鋼，精煉，連鑄，熱軋，冷軋}；

[z]：描述了目標維，[z=z1，z2，z3]分別對應于{綠色化，智能化，安全化}。

鋼鐵生產工藝知識本體模型的構建方法具體為：首先，建立局部范圍的概念模型；然后，集成所有的局部概念模型，得到鋼鐵生產工藝知識的全局范圍概念模型；最后，根據映射規則建立鋼鐵生產工藝知識本體模型。概念模型到本體模型的部分映射規則如表1所示：

2.3語義映射技術

鋼鐵生產工藝數據種類繁多，對數據的提取和整合產生很大的困難。其中，D2RQ語義映射技術可以將結構化數據轉化為RDF數據，實現了大批量數據自動化的語義集成。

利用D2RQ語義映射技術將鋼鐵生產工藝本體模型與實際生產工藝數據進行映射，生成的RDF數據可以用于知識本體檢索和知識本體推理等服務。本體模型與實際生產數據的數據映射基于Java開發平臺，首先要根據建立的本體模型制定D2RQ映射規則、編寫相應的映射文件，然后在Java開發平臺上調用D2RQ映射引擎，載入本體模型和映射文件，建立本體模型與數據源的連接，從而實現將實際生產數據映射為本體的實例數據。

3系統基本架構

鋼鐵生產工藝知識庫包含諸多方面的功能，本文重點圍繞知識本體檢索和知識本體推理這兩個方面進行系統開發。知識庫系統基本架構如圖2所示，系統自下而上主要分為三層：數據層、業務處理層、應用層。

數據層是知識庫系統的知識源，其數據源主要包括結構化數據、相關技術文獻以及專家經驗等。

業務處理層的主要功能是建立鋼鐵生產工藝本體模型，并在本體模型的基礎上進行語義解析和案例推理，其語義解析和案例推理的結果用以支持知識本體檢索和知識本體推理等服務。業務處理層具體過程為：根據數據層所提供的知識建立鋼鐵生產工藝的概念模型，在概念模型的基礎上，根據概念模型到本體模型的映射規則，建立鋼鐵生產工藝本體模型，然后編寫鋼鐵生產工藝映射文件，利用D2RQ映射引擎將本體模型與鋼鐵生產工藝實際生產數據進行綁定，最后便可以利用該本體模型進行Jena語義解析和案例推理。

應用層的功能主要是向用戶提供知識本體檢索和知識本體推理等服務。

4系統基本實現

4.1知識本體檢索

知識本體檢索是鋼鐵生產工藝知識瀏覽和學習的有效手段，可以根據檢索的關鍵字提供相應的鋼鐵生產工藝知識實體。用戶進入該功能模塊后，若無明確的檢索目標，可以參照左側鋼鐵生產工藝知識導航欄進行檢索如圖3所示；若有明確的檢索目標，可以在輸入框中輸入待檢索的知識進行檢索，其檢索結果由表格和力引導布局圖展示如圖4所示。

4.2知識本體推理

鋼鐵生產工藝知識涉及的知識領域廣泛，知識本體推理模塊利用本體建模技術，將加熱爐工藝知識有效地組織起來，根據用戶輸入的鋼坯類型和鋼含碳量推理出適合該類型鋼的熱爐使用條件，在一次推理的基礎上選擇加熱爐的適用場合、最高爐溫和最大功率，從而二次推理出符合用戶輸入條件的鋼工藝參數和加熱爐工藝參數，其結果如圖5所示。

5結束語

本文針對鋼鐵生產工藝知識來源復雜多樣，鋼鐵企業對鋼鐵生產工藝知識難以進行有效的組織和管理問題，提出了基于產品-工序-目標的鋼鐵生產工藝知識本體建模方法，構建鋼鐵生產工藝本體模型，與實際生產工藝數據進行映射，建立鋼鐵生產工藝知識庫，用于知識本體檢索和知識本體推理等服眨為鋼鐵企業工藝建模、在線工藝優化、設備診斷等功能提供有價值的知識。

參考文獻：

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[3]楊哲.基于啟發式規則的本體概念語義相似度匹配[J].計算機應用，2007，27（12）：2919-2921.

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二維圖紙轉向三維實體

從2000年起，一飛導入達索系統的CATIAV6、ENOVIAV6、DELMIAV5，主要用于3D設計、數字化工廠、協同管理等方面，全面提升飛機設計效率，有效節約成本。一飛是在世界范圍內航空領域使用CATIA的首批用戶，在世界范圍內率先在計算機上實現飛機的復雜三維設計。

目前，飛機機電系統大多采用獨立分析、獨立設計、獨立實驗的設計方式，工程師只能通過地面實驗、試飛、場外試用才能驗證機電系統的整體性能。同時，在不同部門、不同場所，機電所需的軟硬件條件不同，機電專業間、單位間、型號間的數據很難被充分整合利用，存在大量重復設計的工作。

記者在現場了解到，一飛基于CATIA適應機電系統的綜合化、多電化的發展趨勢，利用仿真手段開展機電多專業領域聯合設計、分析、驗證。

田永唐表示：“Dymola是CATIA V6 動力學行為建模（Dynamic Behavior Modeling）的基礎技術，應用于CATIA V6中Modelica的開發環境中。一飛正是通過CATIA的Dymola技術與組件庫，實現基于Modelica在航空機電系統建模、仿真。

CATIA提供了一個系統設計、全生命周期仿真數據管理設計平臺，CATIA與其他仿真軟件有良好的接口，用戶能夠自由創建他們自己的模型庫或修改已建成的模型庫，從而更好地滿足用戶獨特的建模和仿真需求。

五維度評價用戶體驗

CATIA目前在航空航天、交通、能源、建筑和機械制造等行業取得認可。除一飛外，國內不同領域內用戶也已開始基于CATIA解決方案完成相關設計工作。如上海市政總院基于達索系統的3D體驗平臺與達索系統共同建立新研發中心，為土木工程專業人員提供行業解決方案體驗。

達索系統CATIA 首席執行官Philippe LAUFER在接受媒體采訪時介紹，某銀行大廈屋頂外形構建需要12000塊形狀彼此不同的磚塊，通過傳統方式設計磚塊形狀十分費時、費力，“基于CATIA解決方案仿真模擬，在實際操作過程中僅損壞了2塊磚，且通過變形技術，快速實現磚塊的迥異設計，大大節省了設計成本。”他還表示，CATIA將與更多領域深入融合，如醫藥科學、生物工程等。

談到CATIA未來在CAD領域的發展，達索系統CATIA首席運營官Cecile DOAN表示，CATIA將聚焦“虛擬產品體驗”和“產品在實際環境中的模擬”兩個市場。前者的市場規模是傳統CAD市場的3倍以上，而后者的市場規模是傳統CAD市場的10倍～12倍。

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【關鍵詞】頂崗實習；畢業設計；對口就業；工作模式

Explore and Practice of the Trinity Working Pattern of Post Practice Graduation Project

and Job Suited Employment

ZHANG Xiang YOU Wen-ming ZHOU Yi-jun

（Yangzhou Polytechnic College，Yangzhou Jiangsu 225012，China）

【Abstract】Post practice and graduation project are the important part of the professional teaching plan in higher vocational colleges. Job suited employment is an important employability index.It established the trinity working pattern of post practice，graduation project and job suited employment.Firstly，we should give top-level design and build systemic operating mechanism on post practice.Secondly，increase the strength of reform in education and teaching，support graduation project which comes from enterprise.Thirdly，set up standard process of post practice，encourage students to stay and work in post practice company.Schools，enterprises and students are also obtained benefits for each other.

【Key words】Post practice；Graduation project；Job suited employment；Working Pattern

崗實習，是指職業院校按照各專業人才培養目標要求，根據制定的教學計劃安排，組織在校學生到企事業單位的實際工作崗位進行的實習。畢業設計（論文）環節旨在強化學生的專業能力素質，培養學生的創新精神和實踐應用能力。在專業對口或相近的工作崗位上，如何促進學生全面發展和順利就業，已經成為一道亟待解決的難題。因此，如何將頂崗實習、畢業設計和對口就業進行有效地組織、銜接和融合，具有重要的應用價值和現實意義。

1 重視頂崗實習頂層設計，打造頂崗實習的綜合運行機制

1.1 成立頂崗實習（就業）工作領導小組

領導小組由院系領導和畢業班班主任組成，全面負責學院頂崗實習工作的組織、實施、管理和考核工作。學院與企業合作制訂頂崗實習各項管理規章制度，建立頂崗實習質量監督機制，對頂崗實習的全過程進行監督評價。學院選派認真負責、經驗豐富的優秀教師擔任頂崗實習班級的班主任，頂崗實習人數較多的單位還安排輔導員擔任副班主任，明確頂崗實習期間的工作任務和職責要求，與企業聯系人全面對接，對本班的頂崗實習全程進行跟蹤管理與服務。

1.2 制定頂崗實習課程標準，制訂質量評價指標

校企雙方共同為頂崗實習學生的工作和學習情況考核，考核分兩部分：一是，企業指導教師對學生的工作考核，占總成績的60%；二是，學校指導教師對學生的學習報告進行評價，占總成績的40%。經過校企雙方的雙重考核，成績合格者可以根據學校的有關制度獲得相應學分，并獲得由學校和企業共同簽發的《學生頂崗實習企業工作經歷記錄（證明）》。通過校企雙方嚴格的頂崗實習雙重考核體系的評價，使學生更加重視頂崗實習各個實踐和教學環節的學習，不斷提高實踐技能和綜合素質，從而提高就業競爭力，有效提升了頂崗實習質量和成效。

1.3 校企合作創新人才培養與頂崗實習對接機制

校企共建產教聯盟和教學專業指導委員會，學院與行業知名企業共同全面實施“校企合作、工學結合”的人才培養模式，校企共同制訂頂崗實習工作計劃，共同負責學生頂崗實習的組織、協調和管理。不斷加強校企合作的深度和廣度，共同開展現代學徒制試點，創新了冠名班、訂單班和定向班等多種形式的校企聯合培養模式，按照互利互惠、協同育人、對口就業相結合的原則共同開展頂崗實習工作。學院將頂崗實習與評優評獎和年終考核掛鉤，全體教師都有義務幫助學生落實頂崗實習單位。

2 加大教育教學改革力度，畢業設計真題實做學以致用

2.1 實施“三對接”人才培養模式和“雙化”教學改革

學院緊緊抓住裝備制造業大規模發展的良好機遇，以機械制造及自動化江蘇省品牌專業為龍頭，著力打造了數控技術、模具設計與制造等重點專業，成功建立了品牌優勢明顯、專業特色鮮明的江蘇省重點專業群。目前學院已與省內外三十余家知名企業建立了長期穩定的校企合作關系，成立了機械制造與自動化專業群產教聯盟。學院堅持實施“課堂工場化、工場課堂化”的“雙化”教學改革，與企業合作申報科研項目、開發實驗實訓項目，讓教師和學生和參與產品研發和制造。真正實現了“專業對接企業、團隊對接項目、學生對接崗位”的“三對接”人才培養模式，最終使學院、企業和學生三方受益。

2.2 頂崗實習學生的畢業設計課題來源于企業生產實踐

學院要求頂崗實習同學的畢業設計課題內容，原則上來源于頂崗實習單位工作實際。學院遴選專業骨干教師擔任畢業設計指導教師，同時根據各頂崗實習單位的具體情況，聘請實習單位的工程師、項目經理和技師等為兼職指導教師，或者從專業教學指導委員會成員中選派專家擔任兼職指導教師。當某一單位頂崗實習學生較多時，除了利用現代信息技術進行遠程交流外，還定期或不定期的安排專業教師上門進行指導。頂崗實習學生能夠在完成企業生產任務的同時，又堅持完成學習任務，這樣就將頂崗實習與畢業設計有機的結合在一起。

2.3 畢業設計（論文）真題實做，學生能學以致用

學院鼓勵頂崗實習學生的畢業設計（論文）真題實做，可針對實際工作崗位的生產過程，進行工藝方案與工藝裝備設計，學生通過畢業設計能夠學以致用。課題主要類型有：1）工藝與工藝裝備設計類；2）設備的維修及故障診斷方案；3）關鍵零件及產品的制造質量檢測及控制方法研究；4）CAD/CAM在頂崗實習單位的實際應用；5）產品的技術革新；6）模具、夾具、刀具的設計與制造；7）PLC及設備自動化改造；8）調研報告類。對于參加生產管理、倉庫管理、產品營銷、售后服務等類型工作的頂崗實習學生，可撰寫相關實習內容的調研報告。調研報告要求應體現調研的具體目的、對象、內容、分析、結論、預測、建議和措施等內容。調研報告應有實際數據支撐并盡可能做到圖文并茂，篇幅不少于3萬字，其中調研報告類的課題比例小于10%。

3 規范頂崗實習工作流程，校企合作共促對口就業

3.1 頂崗實習流程公開透明，學生和企業雙向自由選擇

學院在每年的10月1日之前，積極聯系企事業單位，當年的頂崗實習雙選指南，同時開設就業指導講座，指導學生將頂崗實習與對口就業相結合。10月―11月為集中性頂崗實習雙向選擇時間，學院每年都會聯系數十余家企業到學校開展頂崗實習雙選面會，學生自愿報名參加，事前通過頂崗實習雙選指南知道了單位的具體情況，能夠根據自己的實際情況有計劃地選擇企業。企業在初步確定了面試名單之后，也會邀請學生到單位來參觀交流，這樣學生能夠了解頂崗實習單位真實情況、崗位工作要求和未來職業發展愿景，企業也能從中挑選到合適的頂崗實習生，頂崗實習結束后，學生與企業簽約的比例較高。

3.2 頂崗實習協議合法規范，學生對職業崗位認同感強

學生和企業完成雙向選擇后，根據企業提供的錄用名單，學院組織企業和實習學生三方共同簽訂頂崗實習協議書，按照國家有關法律法規，明確三方享有的權利和應盡的義務，同時要求學生將頂崗實習的單位和具體崗位告之家庭。學院根據各單位情況和各專業培養方案要求，明確頂崗實習的目的、任務和要求，每年編寫頂崗實習手冊發給實習單位聯系人和每位頂崗實習學生，將頂崗實習課程標準、頂崗實習培訓計劃，畢業設計課題、程序材料、時間分配、實習崗位、考核要求和就業派遣等工作編入其中。校企雙方力促頂崗實習學生以企業準員工的身份進行工作、學習和實踐，有效地促進了學生對職業崗位的認同感。一般在頂崗實習協議結束前1個月左右，實習單位就會找工作表現較好的頂崗實習學生主動簽約。

3.3 加大校企合作力度和產教融合深度，實現高質量對口就業

為了促進頂崗實習轉化為對口就業，學院從源頭做起，與知名企業長期共建專業，共同開發課程教材，共建實驗實訓室和頂崗實習（就業）基地，很多企業將最新的生產設備放在學校供學生使用，有些企業還派有兼職教師在學院上專業課，學生在校內教學中就對這些企業的人員和設備非常了解，到企業實習后能夠很快適應工作崗位。學院推薦優秀學生在大一和大二時就到合作企業參加認識實習和跟崗實習，鼓勵學生將頂崗實習與定向就業結合，積極幫助特殊困難學生落實頂崗實習崗位。學院還與知名企業簽訂了獎學金協議，企業設立了專項獎學金，鼓勵實習生實習期結束后留在企業發展，從而完成從頂崗實習生到企業員工的無縫對接，實現了高質量的對口就業。

4 結語

從2009年學院開始實施頂崗實習、畢業設計和對口就業三位一體工作模式，七年的實踐證明，受到了省內外知名企業的熱烈歡迎，長期與學院合作，給予了大力支持。學生能將理論與實踐相互結合，畢業設計（論文）質量較高，專業知識和技能水平有了明顯提升，獲得了真實的職業體驗，鍛煉了工程素養，有效促進了從頂崗實習學生向企業準員工的身份轉變，基本上能無縫對接上崗，實現了畢業生高質量、高層次對口就業。據近3年的統計，有45%的畢業生是通過該工作模式簽訂了就業協議，學院畢業生年終就業率連續七年保持在98%以上，為產教聯盟的企業輸送了大量的新鮮力量，畢業生與地方企業簽約人數超過畢業生總人數的40%，不少畢業生經過頂崗實習、畢業設計和對口就業三位一體工作模式的崗位鍛煉，已成為企業的業務骨干和拔尖人才。

【參考文獻】

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關鍵詞： 復雜電子產品； 三維裝配工藝技術； MBD； 可視化

中圖分類號： TN964?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）06?0081?02

裝配是制造業的主要活動，形成產品生命周期的重要環節[1]，在電子行業結構復雜的產品，裝配工時和費用大概占用總費用的40%～60%，三維CAD/CAM軟件因其本身強大的功能，成為企業應用的主流趨勢。三維數字化設計和工藝可實現全機規模的三維數字設計、預裝配合動靜態數字協調，計算機輔助設計和制造并行，縮短了研制周期，提高了設計質量[2]，然而數字化裝配工藝技術相對于三維零件設計和加工的發展明顯滯后，成為企業提高生產效益和產品質量的瓶頸[3]，因此數字化裝配工藝技術的發展成為亟待解決的關鍵問題。

1 需求現狀

雷達等復雜電子產品三維裝配工藝設計主要實現2個方面的目標：

（1） 對產品總體裝配工藝設計進行有效驗證；

（2） 利用可視化的作業指導書，有效地指導生產現場總裝[4]。

目前在復雜電子產品制造業普遍存在以下問題：

（1） 工藝與設計缺少協同。工藝和設計不在同一平臺，沒有同一個數據源，設計EBOM無法自動集成，數據需要轉化，工藝只能被動等待，無法盡早進入到產品設計階段和避免出現設計模型工藝性差的問題。

（2） 裝配工藝設計仍然采用傳統的二維方式表達，上游設計產生的三維數字模型沒有得到充分利用。就目前裝配工藝設計本身來說，大多數企業還是依靠傳統的二維裝配圖紙和裝配工藝規程卡片進行工藝設計，首先由工藝設計人員設計圖紙及經驗想象出三維裝配空間、設計裝配順序，并用二維工藝過程卡片表達出來。然后由裝配工人照工藝設計人員設計的二維數據理解裝配順序及要求，在大腦中再次構建出三維裝配過程，因此，整個產品裝配的環節與工藝設計人員和裝配工人的技術水平和工作經驗關系過于密切，不能充分利用和繼承設計產生的三維CAD數據，難以保證工藝設計的規范性、標準化和最優化[5]。

（3） 裝配進度不易控制，裝配周期不易保證。由于目前的工藝設計環境不具備三維工藝驗證能力，致使裝配過程中是否存在干涉、裝配順序是否合理、工藝裝備是否滿足需要、操作空間是否開敞等一系列問題只有到了生產試制階段才暴露出來。從而使裝配周期不易保證，嚴重影響了復雜電子產品研制的進度和質量。

（4） 一些復雜產品的裝配，因為缺少可視化的三維動態裝配過程，不便于裝配工人使用和理解。在目前大多數企業的現場裝配，工人主要依靠二維圖紙和工藝過程卡進行裝配操作，對于一些復雜產品的裝配來說，因為缺少可視化的三維動態裝配過程，工人理解起來往往會有一定難度，有時還會產生歧義[6]。三維裝配工藝可視化技術為裝配工人提供一種可預先驗證的、易于理解的可視化指導平臺，使裝配工人直觀理解，減少了操作錯誤，提高產品裝配生產效率、降低產品成本、為企業贏得競爭優勢。

2 系統體系結構

三維裝配工藝設計流程分為產品設計、裝配工藝設計和制造3個階段。在產品設計階段，首先由設計人員和工藝人員建立零部件和工裝模具的三維數字化模型，并對模型數據進行轉化，獲得三維裝配工藝仿真、規劃與管理系統中所需的輕量化數據模型。在裝配工藝設計階段，工藝設計人員根據產品裝配模型提供的信息，進行裝配序列規劃，得到產品的最佳裝配順序，在三維環境下進行工藝規劃和仿真，選取合適的工裝工具和裝配方法，最終輸出優化的裝配工藝方案， 所形成的三維裝配工藝通過PLM系統進行審簽。在制造階段，利用可視化工具和網絡環境將裝配仿真驗證文件、三維工作指令和工藝設計文件等工藝信息導入到企業ERP系統，車間裝配人員可以一邊觀看產品的裝配過程仿真畫面，一邊進行實際裝配。從而提高裝配效率和準確性，其系統結構如圖1所示。

3 系統關鍵技術

實現三維裝配工藝需要以下關鍵技術上取得突破。

3.1 基于MBD的數字化定義技術

MBD將設計、制造、檢驗、管理信息融入一體，目前被航空行業普遍認同為解決數字化設計制造的關鍵技術之一[7]。MBD 技術改變了以往同時依據二維工程圖紙和三維實體模型來設計產品裝配工藝和零件加工工藝的做法[8]。在MBD的技術體系中，MBD數據集的內容包含設計工藝、制造、檢驗等各部門的信息[9]，以三維數模完全替代二維工程圖紙，成為數字化制造過程中的唯一依據。工藝人員在MBD 的工藝設計規范的指導下，讀取來自上游結構設計信息，并將輕量化、完整化，這是進行三維裝配工藝設計和進行產品裝配仿真的前提，直接依據三維實體模型開展三維工藝設計給整個產品中的工藝設計工作帶來一次全新的變革。

3.2 人機交互環境下三維工藝規劃及仿真技術

裝配規劃和仿真技術是裝配過程的重要環節，裝配順序和裝配方案直接關系產品的可裝配行、裝配質量和裝配成本[10]。依據數字化裝配工藝流程，建立三維數字化裝配工藝模型，通過裝配現場可視化技術建立與產品裝配相似的數字化虛擬裝配環境，在工藝工作開展的同時及產品實物裝配之前，按照確定的裝配工藝流程進行數字化模擬仿真，在裝配時進行零件與兩件、零件與工裝的干涉檢查；通過對產品裝配拆卸過程的仿真，驗證裝配順序設計的合理性；模擬操作者的操作過程以便發現操作空間大小是否滿足裝配需要，操作者身體或肢體能否到達裝配位置等問題，并將這些仿真結果通過仿真報告提交產品設計、工裝設計等進行優化。

3.3 三維裝配工藝可視化技術

三維裝配工藝可視化技術是把產品設計信息、制造資源信息和工藝設計信息整合起來以數字化的形式傳遞到車間現場，并展示出來的方法。操作者能夠采用該技術讀取三維工藝信息、工裝工具信息、三維仿真動畫、裝配產品結構等信息，最終形成三維數字化工藝展示，使工人能夠準確、迅速地查閱裝配過程中需要的信息。減少了由于操作者理解不透徹帶來的質量問題。

4 結 語

隨著電子行業的發展，產品的裝配復雜性日趨大型化、復雜化，數字化裝配成為趨勢。同時，無紙化與制造已經成為制造業發展的主流趨勢，三維裝配工藝設計的實施實現了復雜電子產品三維裝配工藝規劃、裝配過程的三維仿真和裝配過程的可視化，減少了現場設計更改率和裝配返工率，縮短了裝配周期，提高了裝配質量和裝配效率。為企業提升核心競爭力奠定堅實的基礎。

參考文獻

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關鍵詞：CAD技術；機械工藝設計；計算機輔助

引言

CAD技術是一種計算機圖形應用軟件，在各行各業中的應用極為廣泛，現如今CAD技術愈加成熟，極大的方便了機械工藝設計工作，受到了諸多工程師的青睞。在機械工藝設計中，CAD技術能夠有效提供三維、二維可視化設計，并通過計算機屏幕將設計效果展現出來，通過可視化三維、二維模型，能夠更加直觀的看到機械工藝設計成果，為企業決策提供有效依據。

1CAD技術概述

CAD技術作為一種計算機繪圖工具，其主要依托于計算機技術的發展。對于機械工藝設計行業來說，CAD技術主要是針對機械工藝設計中的組成流水線、零配件示意圖為主。相比傳統的計算機繪圖軟件，CAD技術能夠一改傳統設計軟件的弊端，創新了工藝設計的方法與模式，通過現代化技術與分布理念，實現模擬設計成果，并根據施工流程，根據三維、二維繪圖來提供生產成果。對于CAD技術來說，保障CAD設計質量需要為設計人員提供可靠的繪圖環境，將機械工藝設計圖分為三大種類，即線框模型、三維模型、實體模型。在具備機械實體建模CAD軟件中，通過配備3D打印機能夠有效根據三維模型打印出實體模型，能夠讓工作人員360°觀賞設計成果，并判斷設計內容是否滿足標準。例如在Autodesk公司研發的CAD10.1軟件中，該CAD軟件中包含了6種基本體系設計結構，進而滿足日常機械工藝設計工作。在設計中，設計師只需要將繪制圖形進行分解，通過幾個基本體系結構來完成最終繪圖，能夠提高機械工藝設計效率。

2CAD技術在機械工藝設計中的問題與策略

雖然CAD技術作為當代設計行業中的主流軟件，但在設計應用中依然存在諸多問題有待完善，因此，想要保障機械工藝設計質量，必須要針對這些問題，提出有效的解決策略，進而提高機械工藝設計質量。2.1生產環節整合程度有待完善現如今，CAD技術受計算機技術與開發技術影響，CAD技術還有待完善。雖然CAD技術在機械工藝設計中的應用非常廣泛，并已經從CAD設計轉化為整體生產的整合，但從目前整合情況來分析，我國CAD技術與機械工藝設計整合工作還處于初期發展階段，各個生產環節之間相互獨立，在各個生產模式中，必須要設計環境與生產環境模型進行獨立設計與糾正錯誤，并未全面實現CAD技術與機械工藝整合，這樣會出現很多重復設計工作，特別是與3D打印技術結合上，雖然給CAD技術與機械工藝設計整合工作提供了技術條件，但3D打印技術并未完全融入到整個機械工藝設計生產環節中。因此，在這一問題中，必須要加強計算機整合技術，構建CAD技術、機械工藝生產、3D打印技術相互統一的系統憑條，并通過計算機技術實現一體化操作，通過“CAD技術設計———3D模型打印——機械工藝設計生產”的模式，提高生產效率。2.2智能化程度較低以世界領先的Autodesk系列軟件應用來看，CAD技術的到來雖然取代了傳統繪圖設計工作，但從本質上來說是將傳統繪圖工作轉移到計算機中展開運作，很多設計環節依然需要手工操控，智能化水平相對較低，只實現了局部智能化設計。特別是在機械設計與模組檢測中，僅通過計算機技術或CAD軟件，無法滿足設計標準需求，依然需要采用的人工檢測。因此，可以通過人工智能檢測技術與智能分析軟件來檢測CAD機械繪圖的標準型，并通過操控計算機來完成檢測工作，提高檢測效率。通過人工智能檢測手段與先進的算法，進而實現機械工藝設計生產的技術性突破，進而降低設計、檢測人員的工作量。

3CAD技術在機械工藝設計中的應用

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基于模型定義（Model Based Definition，MBD）技術是波音公司在美國機械工程師協會頒布的數字產品定義規范（ASME Y14.41-2003）的基礎上，結合自己的數字化制造經驗擴充了飛機研制建模中所特有的應用需求，從而得出的一種全新的數字化定義技術。目前MBD技術是研究的熱點問題，利用MBD技術能夠實現基于三維模型來表達產品的設計制造等信息，顛覆了從3D到2D信息轉換的傳統傳遞模式，但MBD技術的應用仍需要對MBD技術的內涵及應用領域等方面做進一步研究。

一、MBD研究現狀

隨著“十五”、“十一五”制造業信息化技術與手段的不斷發展與完善，我國機械制造業有95%以上的大、中型企業，開展了用計算機進行機械產品的三維建模，并已經完全替代或基本替代計算機二維設計制圖和傳統的手工設計制圖方式。

目前，基于機械產品三維模型定義（MBD，Model -Based Definition）的設計（MBDD，Model Based Definition Design）、工藝（MBDP，Model Based Definition Process）與管理（MBDM，Model Based Definition Manage）等環節的研究正在機械制造業的工程機械、航空航天、石油化工、鐵路交通、汽車、機床、船舶以及兵器等行業迅速而廣泛地開展。

但目前，由于缺乏基于機械產品模型定義與管理方面的相關標準，這些生產企業還需要將三維數字化設計模型轉化為二維工程圖后，傳遞至生產車間進行后面的加工制造以及計算機管理等工作。由于各種三維CAD軟件功能不一樣，國產軟件與國外軟件之間的差異，以及數字化三維設計與文件管理方面沒有標準，造成了在產品的三維數字化設計模型轉化為二維工程圖時，結構信息不一致等現象，更嚴重的甚至會造成結構信息丟失的后果。現在的生產企業還需要花較大的精力在轉化后的二維工程圖上進行大量而繁重的修補工作，有的甚至重新繪制，來完成二維工程圖。這給企業帶來了很大的麻煩和嚴重的重復勞動，并造成了較大的時間和經濟上的浪費。

MBD技術是指在產品的數字化定義過程中，通過在三維模型上定義尺寸標注、公差要求、表面結構要求、基準要求、加工制造要求和技術要求等非幾何信息，實現產品信息的清晰有效表達，滿足以三維模型為驅動的下游數字化制造與檢驗信息的獲取。近年來，基于模型的定義技術發展迅速，其將三維產品制造信息和三維設計信息共同定義到產品的三維模型中，直接使用三維標注模型作為制造依據，使工程技術人員從二維文化中解放出來。

相對于二維CAD環境中的標注，三維標注更直觀，無須嚴苛的訓練，工程師、車間工人和管理人員都容易理解。可以說三維標注的國際標準出臺以后，為機械制造業擺脫圖樣提供了可能性。

為了滿足日益增長的在三維模型上直接標注的需求，以取代在二維繪圖中的標注，并規范國內制造業企業在應用過程中的對尺寸、公差、注釋、文本和符號等方面的規范性需求，由中機生產力促進中心牽頭，結合相關組織、國內知名企業和軟件公司的共同努力，于2009年了《GB/T 24734-2009技術產品文件數字化產品定義數據通則》11項國家標準。

該系列標準提供了一種2D工程圖以外的3D工程信息表達方法，產品設計的所有設計信息均基于三維模型進行標注，三維模型和工程圖一起作為信息載體，二維圖在三維標注模型基礎上投影產生，并保持關聯關系。

該系列標準構成了后續機械產品數字化設計與制造標準的基礎，填補了我國制造業三維數字化產品定義標準的空白，統一了數字化產品定義的工程語言，規范了技術實施途徑，大力提升了我國裝備制造業的自主創新能力。

二、MBD關鍵技術

1.信息表達形式

產品信息種類多樣，主要包括尺寸工具（尺寸標注、尺寸公差和尺寸修飾）、文本工具（文本注釋和技術要求標注）、基準符號、表面結構、幾何公差、技術要求、焊接工藝、加工制造和定制符號等功能。此類信息中的某些信息在二維工程圖上表達的信息形式已經有標準規定，如《GB/T10609 技術制圖系列標準》、《GB/T4458 機械制圖系列標準》、《GB/T324-2008焊縫符號表示法》、《GB/T131―2006產品幾何量技術規范（GPS）技術產品文件中表面結構的表示法》和《GB/T1182-2008產品幾何技術規范（GPS）幾何公差形狀、方向、位置和跳動公差標注》等。

基于三維模型表達此類信息是通過“符號+文本”的形式來表達，符號的構建參照已有的標準，對于某些加工制造信息的表達，尚未形成信息表達形式的統一規范，企業可根據研究成果，經與各企業專家討論后，將其研究成果進行標準化，而后進行推廣。

如對于基于三維模型的機械加工工藝信息的表達，中國電科38所采用了“工藝信息框格”的形式來表達，將機械加工過程中加工設備類型、設備數量、加工方法、刀具參數和加工參數等信息進行符號化，利用符號來描述加工過程中的加工狀態。對于工藝符號、代號及標識方法，目前已有部分的國家標準和行業標準對工藝符號進行了規范化標識，如GB/T 3167-1993《金屬切削機床操作指示形象化符號》，但對于加工參數和刀具參數的表示法則需要形成標準的規范。

2.信息三維標注

目前，產品信息三維標注可參照的標準為《GB/T 24734-2009 技術產品文件 數字化產品定義數據通則》的11項國家標準，其對尺寸、公差、注釋、文本和符號等標注規則進行了詳細規定，包括標注平面、關聯性和輔助幾何表達等。

很多商業化軟件都開發了軟件自帶的三維標注模塊，主要包括了尺寸標注、尺寸公差標注（軸公差標注、孔公差標注和常用公差標注）、基準符號標注、幾何公差標注（形位公差標注）、表面結構標注、倒角標注、螺紋標注、尺寸標注修飾、技術要求標注和文本注釋標注等模塊。

這些信息的標注可直接參考有關國家標準《GB/T 24734-2009 技術產品文件 數字化產品定義數據通則》，但對于某些加工工藝信息，不能直接套用國家標準進行信息的三維標注，需要對此類信息的表達制定相應標準。如對于機械加工工藝信息的表達，中國電科38所對基于MBD的產品信息三維標注方法做了相應的研究工作，提出了三維信息表達公式，并對輔助幾何元素的表達和顏色的使用做出了規定，除此之外，還規定了標注的錨點屬性，如圖2所示。

3.標注信息管理

標注在三維模型上的各類信息種類多、信息量大，全部顯示在三維模型上，勢必造成模型上標注信息相互重疊遮擋，形成“刺猬現象”，影響信息的可讀性。在對信息進行三維標注時，應選擇合適的標注平面來放置標注的信息，并能實現標注排列方向的變更。此功能根據不同注釋方向，創建多種視圖和與視圖關聯的層，將標注的信息進行“分視圖、分層級”的顯示管理，可以方便地對尺寸顯示按照特定的分組來實現控制，主要有全部顯示、全部隱藏、按照層和按照標注類型等5種分組來實現三維標注信息的多視圖查詢過濾顯示。

除上述之外，標注信息的管理應提供快捷的編輯方法，包括注釋方向變更、排列方式調整和屬性拷貝等。對于文字類、尺寸類和符號類的三維標注，其顯示有方向性，應當具有快速變更文本或者尺寸方向的功能，而無需重新定義標注平面和標注方向。同類信息或同視圖層級的屬性樣式要統一，如字體大小、字體類型等。對于三維標注應當具有屬性樣式批量設置，以及拷貝目標格式的功能。在構建三維標注時，可不考慮與其他標注的排列位置，待完成所有三維標注的構建時，再進行全局三維標注的顯示整理和位置的排列。三維標注應當具有快速排列對齊的功能。如尺寸線對齊等。

標注信息的管理還包括成組管理，包括物理成組和邏輯成組。物理成組是指三維標注在空間位置上的組合，將要創建的標注附屬到一個存在的標注上，或者將多個標注聚集成一個組；邏輯成組是指為了快速查找和方便傳遞，將完整表達某一對象的數字化定義信息進行組合。

4.標注信息提取

標注在三維模型上的信息為結構化信息，其中有些直接從設計模型獲取，如尺寸。有些在標注時手動生成，如基準、公差和表面結構等。還有些是從企業數據庫中讀取而來，如加工方法中涉及的設備、刀具等信息。對這些信息進行結構化管理，可實現信息的快速檢索、查詢。

基于三維模型表達的產品制造信息（product manufactureinformation，PMI）接受對象包括設計及制造人員和數字化設備。設計及制造人員需要在理解三維模型上標注的信息后，開展設計及制造活動，而對于數字化設備而言，如NC加工設備、檢驗設備等，需要將三維模型上標注的信息進行解析提取，轉換成設備可識別的信息，以驅動加工制造及檢驗過程。

MBD技術的應用給實施數字化制造和檢驗帶來了極大方便，工藝人員和檢驗人員可以利用信息化手段直接從MBD模型上提取制造、檢驗數據，方便地進行工藝仿真、數控加工和數控檢測，但MBD數據的提取與使用規范標準欠缺，有必要根據MBD數據的特點，對數據提取方面的標準進行明確規定。標注信息提取如圖3所示。

三、MBD應用要點

1.數字化環境建設

MBD技術的發展為打通三維數字化設計與制造的數據鏈提供了技術支撐、促進了國家“甩圖紙”工程推進。許多企業提出“三維模型下車間”的口號，給傳統的生產制造模式帶來很大的沖擊，對數字化設計環境的建立提出了較高的要求。

MBD技術需要軟件基礎環境、數據庫平臺、網絡信息環境及信息安全體系等方面的支撐，主要包括CAD軟件、CAE、CAPP、PDM、CAM、MES和ERP等軟件。

MBD技術在應用過程中或多或少地需要與這些軟件進行數據的傳遞和存儲。因此，MBD技術的全面應用需要建設一條完整的數字化設計與制造通道。

2.標準體系建設

數字化產品定義方面已有《GB/T 24734-2009 技術產品文件數字化產品定義數據通則》系列標準，但企業在實際實施MBD過程中，必須根據企業流程和環境制定相關的標準來完善MBD應用過程中的標準體系。

如利用MBD技術表達機械加工工藝信息時，中國電科38所制定了《機械加工工藝參數表示法》、《機械加工工藝方法圖形符號》和《機械加工工藝信息三維標注規范》三項企業標準。

其中，《機械加工工藝參數表示法》規定了常用機械加工方法及相關刀具的工藝參數符號，適用于在二維圖樣和三維模型上機械加工工藝參數的標注。《機械加工工藝方法圖形符號》規定了機械加工常用工藝方法及相關刀具的圖形符號，適用于在二維圖樣和三維模型上機械加工工藝方法及相關刀具圖形符號的標注。《機械加工工藝信息三維標注規范》規定了常用機械加工工藝信息的三維標注要求，適用于在三維CAD模型上表達機械加工工藝信息。

除此之外，還有很多MBD技術標準體系中的空白需要填補，如《MBD數據管理標準》、《MBD三維數字化工藝設計標準》和《MBD數字化設計及制造標準》等。

3.輔助工具開發

MBD技術的應用途徑主要是通過在設計階段完成三維模型構建及標注，在制造階段完成三維工序模型構建及標注，在PDM系統中完成模型的數據管理和設計流程的觸發，從而使得設計制造具有單一數據源。

為了使設計師方便地開展MBD數字化定義工作，需要對企業MBD設計制造軟件進行二次開發，將標準中的規定固化在軟件程序中。

二次開發的內容主要包括：各類PMI信息標注模塊、與PDM系統集成、PMI信息提取和工序模型構建等。

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關鍵詞：三維建模；車床刀架轉盤；機械加工；設計；優化

隨著我國科學技術的不斷進步，我國在機械制造行業所取得的成就也越來越多，車床刀架轉盤作為普通的車床刀架的核心零件，它具有造價成本高以及圖紙設計構成的體系非常復雜，而且對于這種零件的加工精度非常高，需要的工序也很多等特點。加工車床刀架轉盤的設備主要是車床，但是使用的大多數還是傳統的二維紙質工藝，在生產的加工階段，操作的工需反復的查閱相關的資料以及車床刀架轉盤的圖紙，而且對于車床刀架轉盤的操作熟練的人員也非常的少，因此做好對加工轉盤的工序進行優化設計的工作就很有必要，從而提高企業的經濟效益。

1對于車床刀架轉盤零件進行三維建模

對于車床刀架轉盤的三維立體建模是通過度對各種方法的結合，制作出不同類型的三維物體形狀以及真實環境的過程。對于三維數字化工藝的設計是通過以車床刀架轉盤的模型為載體，在進行綜合的考慮制造資源以及對產品的制造工藝流程的基礎上進行定義，用來控制以及實現可視化表達零件的整個制造過程的數字化模型，從車床刀架轉盤的特征角度看，所有的產品零件都可以看成是通過一系列的簡單特征所以組成。對車床刀架轉盤零件的三維建模的過程中，也就是對很多特征進行疊加，或者是相交和切割的過程，三維工藝的建模過程就是對加工特征以及特征之間的關系進行組織的控制過程。通過對車床刀架轉盤零件的圖紙進行分析，運用相關的轉盤三維模型進行具體的繪制工作。通過打開三維模型的軟件，新建對話框進入車床刀架轉盤建模環境，再插入車床刀架轉盤的圖紙，進入草圖的環境進行相關的繪制工作，在進行回轉命令，進行對回轉特征的創建工作，再進行相似的方法繪制其他的零件草圖，然后進行零件相關的拉伸特征的設置，除了這些之外還要注意對車床刀架轉盤零件的細節特征創建。

2對于車床刀架轉盤的機械加工工藝規程的設計

2.1對車床刀架轉盤加工的要求進行分析

對車床刀架轉盤的零件圖進行詳細的分析，對相關的零件的尺寸精度以及位置精度的要求進行充分的了解，比如零件的表面粗糙度和燕尾導軌面以及對稱度等，相關的精度要求非常高，對相關的零件部位的精度要求分析可以看出導軌面是轉盤零件最為關鍵的加工表面。

2.2對車床刀架轉盤的零件圖的檢查

車床刀架轉盤的零件圖包括主視圖和俯視圖以及側視圖，通過采用局部剖視或者半剖視的方法，可以對轉盤零件結構表達的更加清晰以及對轉盤零件的布局更加的合理，注意對轉盤的有關尺寸進行標注，注意對相關的形狀精度以及位置精度進行詳細的標注，而且要保證標注的統一性以及完整性，確保轉盤零件符合國家的相關標準規定，通過對轉盤零件的各項技術要求的可行性進行確定，保證了轉盤零件設計的合理性，從而為轉盤零件的組織生產以及機械加工工藝技術做好充分的準備工作。

2.3對轉盤零件生產類型的分析

根據相關的公式以及企業的生產條件進行確定車床刀架轉盤的年生產量，結合車床刀架轉盤質量的分析，以及對加工工作各種零件的生產類型的數量和工藝的特征進行考慮，從而可以確定出車床刀架轉盤的生產類型為中批生產。

2.4確定轉盤零件機械加工的工藝流程

通過對轉盤零件的零件圖進行分析可以得出，轉盤長度以及寬度等的設計標準，還有轉盤高度的設計標準以及燕尾面的粗基準，對各端面根據相關的基準進行加工，再采用一面兩孔的定位方式進行加工其他的表面，從而確定出車床刀架轉盤的機械加工工藝的設計流程。

2.5確定相關的設計設備

通過對車床刀架轉盤的機械加工工藝的方案以及各種方面加工的方法進行分析，結合對車床刀架轉盤的最大輪廓尺寸和加工精度的考慮，進行對加工機床的選擇，以及對各種刀具和量具以及夾具的選擇。

2.6制定零件機械加工工藝的規程

通過對上文的論述結果的分析，進行車床刀架轉盤的機械加工工藝各項要求的制定，制定的車床刀架轉盤零件的機械加工工藝的規程是企業組織車床刀架轉盤進行生產工作的標準，是整個車床刀架轉盤機械加工工藝規程優化設計工作的重要環節之一。

3結束語

車床刀架轉盤的三維工藝項目能夠大大降低企業的成本，從而增加企業的經濟效益。企業的精益化生產才符合現階段時代的發展，才能夠緊緊跟隨智能化制造的步伐。在對車床刀架轉盤的機械加工工藝規程的優化設計過程中，要做好對于零件的分析以及研究工作，通過對車床刀架轉盤零件的機械加工工藝進行優化設計，制定好相關的零件機械加工工藝規程，才能縮短零件的生產周期，從而降低制造的成本以及提高了零件的精密度，對提高企業的勞動生產率以及降低勞動的強度都有著重要的作用。

作者:張克盛 單位:甘肅畜牧工程職業技術學院

參考文獻：

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關鍵詞：產品研制；制造企業；協同；MBD

在某些制造企業，尤其是科研院所，長期以來一直采用產研分離的產品科研生產體制，主要體現在設計所負責產品的設計需求、設計開發和試制、設計定型、工藝設計等工作，而生產廠則根據設計提供的圖紙、工藝路線及相關工藝文件進行產品的批量生產。設計提供的通常都是二維圖紙和紙質技術資料，工藝文件編制和生產過程中的二維圖形和三維數據模型都要重新繪制，使得工藝準備周期較長，這樣的串行工作模式也使得設計更改頻繁，設計效率低下，設計、工藝和制造部門間的溝通成本大，研發制造成本高。目前結合數字化制造技術的發展方向，傳統的以數字量為主、模擬量為輔的協調工作法開始被全數字量傳遞的協調工作法代替，實現設計、工藝、制造的一體化協同管理模式，使產品研發的信息充分共享，縮短產品研制周期，降低生產成本，提升企業的競爭力。

1需求背景

傳統的產品研制通常是采用按順序作業的工程方法，企業的設計、工藝、檢驗、制造都是相互獨立的活動，前一個階段的工作完成后，后一階段的工作才能開始，組織和管理也都是圍繞這個思路展開，在設計階段，設計人員無法考慮制造工藝方面的問題，造成設計與工藝制造環節的脫節，設計方面的錯誤往往要在設計后期甚至是在制造階段才發現，只能返工重新設計生產，造成人力、物力、財務的浪費，同時產品質量也無法保證。由此可見，企業產品設計環節至關重要，好的產品設計，不僅體現在優越的功能和性能，更要便于制造，降低成本。傳統的研發設計過程面臨如下諸多問題。1）設計流程管理問題。設計、工藝、制造的串行流程使產品研發周期長、進度難以掌控，成本增加，由于缺乏產品數據管理應用，因此資源共享性較差。2）三維數模應用問題。由于企業車間采用二維圖紙指導生產，而設計部門的三維設計應用越來越廣泛，設計部門需要將三維數據模型轉換為二維圖形，由于產品的復雜性，很多零部件需要多張2D圖紙才能表示完整的信息，工藝員和操作工需要花很多時間來理解圖紙，設計版本控制和更改的及時性得不到保證，這為后續的應用帶來不便。3）設計工具分散獨立。不同設計問題的設計過程中用到的軟件工具是分散獨立的，系統設計軟件之間存在不兼容問題，在一定程度上影響了三維數據模型在生產制造過程中的應用。產生上述問題的原因錯綜復雜，但根本原因之一是在設計時缺乏從整個產品生命周期考慮各環節的活動，考慮生產、交付周期、成本等要求，同時缺乏知識的積累與重用。因此，要求在設計階段盡早考慮產品生命周期內所有的影響因素，工藝、檢驗、材料、質量、制造、維修等。隨著目前新形勢下企業的快速發展，現有的研發模式難以滿足產品研制過程中的跨部門、跨單位協作的需求，必須對企業現有研發模式進行優化和創新才能適應外部激烈的競爭環境。對標國外先進水平，歐美國家產品的研發以產品研發中心、協同工程環境和并行設計環境等為主要支撐，并行協同的研發模式是研發的主要發展趨勢。數字化協同研發技術是一種全新的研發模式，其核心是多專業的數字樣機，強調強耦合的快速設計和集成化的研發[1]。在國內，大型制造企業的數字化技術也發展迅速，基于三維模型定義（ModelBasedDefinition，簡稱MBD）的數字化設計與制造技術已經成為新的發展趨勢，三維數字化設計技術得到廣泛應用。基于MBD技術的產品定義標準和規范是實現全三維設計技術在設計工藝制造各個環節落地的基礎，也是協同設計的前提，其廣泛應用并行工程設計理念和方法，實現全生命周期數據管理，提高研發設計制造一體化，從而提高研制效率、縮短研制周期，減少研制成本。

2協同設計內涵

協同設計是以數字化設計制造為基礎，設計、工藝和制造協同工作的生產模式。由計算機提供強大的建模和仿真環境，使產品的零部件從設計到工藝到生產及裝配過程各環節的內容都在計算機上仿真實現，使產品研發的信息貫穿各個環節充分共享。協同設計研發模式是基于MBD的全三維數字化研發模式，用一個集成的三維實體模型來完整地表達產品定義信息，基于三維模型定義標準規范必須涵蓋設計的各類零部件，將設計信息（如三維尺寸標注）、產品結構信息、各種制造信息（如加工要求方法）共同定義到產品的三維數字化模型中，將模塊化設計理念應用到產品研發設計中，采用數字化手段，利用三維產品模型、工裝模型和三維工藝數據完全替代二維圖紙和紙質工藝指令，成為生產現場指導工人工作的技術依據。協同設計包含數據協同和流程協同[2]。1）數據協同。數據協同既包括設計向工藝傳遞設計BOM、設計圖紙及文檔，工藝轉換為工藝BOM后，輸出工藝BOM、工藝路線、工時定額、材料定額等，將這些信息快速傳遞給制造環節，在制造環節加以生產所需的屬性后快速地進行采購和生產。同時，業務環節的物料屬性例如成本、庫存等共享給設計，設計人員在任何設計環節都能查詢到材料和零部件的成本、庫存信息，以提供設計成本核算或報價時使用。在各業務環節，特別是制造執行環節能方便地查詢到設計文檔和設計信息，以提供生產作業指導，避免出錯。2）流程協同。流程協同包含銷售根據客戶對產品的需求和個性化描述，快速從市場營銷環節傳遞到研制設計環節，設計環節完成產品設計和工藝設計后迅速傳遞到生產制造環節及檢驗環節，生產部門根據確認的產品設計參數組織加工生產產品，在訂單交期范圍內將產品按質按量地交付給客戶，最后進行相關倉庫、賬款、成本核算等業務處理。其次，流程協同體現在設計變更時各環節的快速決策和執行，發生設計變更需求時，首先在要進行變更分析，此時就要與業務協同，分析變更的影響度，對客戶或對產品。其次設計變更帶來的設計BOM、工藝BOM、設計及工藝的變更不但要把變更的物料、PBOM、工藝信息傳遞給制造，還要把對庫存的處理、制造的處理、檢驗調試的處理、采購的處理、成本的處理通知到各業務環節，保證業務部門進行相應的業務處理。

3協同設計的目標

改變傳統的設計研發模式，以數字樣機為核心，實現單一數據源的協同設計并行工作模式，保證設計和制造流程中數據的唯一性。將全三維數字化產品研發技術MBD推廣到企業產品設計的各個階段，將數據管理和流程管理延伸到產品設計的各個環節實現產品快速設計，達到設計的標準化和規范化，在保證產品質量的基礎上，提高研制效率，縮短研制周期，降低企業成本，推動企業從傳統研制模式向數字化研制模式的轉變，同時實現產品設計知識和經驗的積累和重用，加強知識管理和利用的手段，促進產品的創新設計。

4結語

數字化協同研發模式以并行工程為核心思想，是對傳統研制工作及流程的優化和創新。利用協同研發平臺進行產品研發的技術狀態管理模式，可以滿足多型號多批次產品的全生命周期數據管理需求，形成網絡化、數字化、集成化的多級協同工作能力，縮短產品生產周期，降低企業成本，適應產品系列化快速研制的發展趨勢，加快對市場的響應速度，從而提高企業核心競爭力。在實際運用中，建議可以借鑒國內外相關成功經驗，盡快開展適應企業的協同設計建設，提升企業的核心競爭力，推動企業發展。

參考文獻

[1]萬家嗣.協同設計理論及其應用研究[D].武漢：武漢理工大學，2002.

篇10

CAD/CAE一體化技術在鑄造過程的應用已成為鑄造技術發展的一個顯著特點。鑄造工藝CAD的開發基本上涉及所有的CAD軟件，包括各種材料，各種鑄造類型、數據庫等，可以說是全方位立體式發展。目前國內基于三維CAD軟件的鑄造工藝CAD的研究還很不成熟，有待進一步的發展。

一、CAD/CAE技術在球墨鑄鐵件工藝設計中的應用

CAE技術被應用在鑄鋼件，擁有大量準確的判據，可以判定鑄造凝固過程階段的縮孔和縮松等缺陷，但由于球墨鑄鐵其特殊的糊狀凝固，限制了球墨鑄鐵鑄造過程CAE技術應用。

針對球墨鑄鐵的特殊性開發了專用模塊解決球墨鑄鐵CAE技術的準確性問題，模擬球墨鑄鐵凝固過程中的收縮與石墨化膨脹的禍合作用結果上己經達到了應用程度。針對球墨鑄鐵件在工藝設計過程中的困難，提出將CAD/CAE技術應用到工藝的設計過程中，并開發專用的球墨鑄鐵設計系統，以滿足CAE模擬和CAD設計時的需要，提高設計成功率，減少設計周期。

二、鑄造CAE數值模擬理論和CAD參數化造型技術

熔融的金屬充型與凝固過程為高溫流體于復雜幾何型腔內作有阻礙和帶有自由表明的流動及向鑄型和空氣，的傳熱過程。該物理過程遵循質量守恒、動量守恒和能量守恒定律。

鐵合金鑄件的性能易受冶金方法和工藝條件的影響。鑄件的顯微組織和機械性能不僅取決于熱流動，還取決于以下參數：合金成分、基本金屬處理、微量元素和雜質的數量、孕育處理方式、孕育材料的數量和種類、孕育方法、沉積相的生長動力和冷卻條件決定實際的微觀組織。因此必須研究凝固，疏松的形成和固態轉變，這些共同影響鑄鐵零件機械性能的因素。

Pro/Engineer是目前世界上最流行的三維機械CAD軟件之一，本文選擇其做為CAD平臺，完成鑄件的三維實體建模，以及二次開發其族表功能，實現墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統中澆冒補縮系統的三維模型的自動建立。

三、球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統

CAE技術作為球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統和CAD工藝設計的參數依據。鑄造工藝集成化工藝設計，是在整個工藝設計過程中，利用CAE技術確定鑄造缺陷的位置、類型等，再進行有針對性的工藝設計，減少了傳統方法中對鑄造經驗的依賴。利用球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統提供設計參數和進行澆冒補縮系統建模模型，同時應用CAD造型技術實現設計的三維造型。

利用CAD技術對鑄件進行三維實體造型，并進行分型面設定、最小鑄出孔、拔模斜度等必要的工藝處理。設定澆注溫度，澆注時間等工藝參數。在整個系統中，CAE平臺是為設計工藝提供判斷依據，為球墨鑄鐵鑄造工藝CAD/CAE系統提供部分參數。球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統就是CAD與CAE之間的紐帶，為兩者提供參數和模型。

球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE整個系統是由五個模塊和一套依靠Pro/E二次開發的CAD造型系統構成的，包括澆注系統設計模塊，補縮系統設計模塊，球磨鑄鐵數據庫，鑄造材料數據庫和鑄造工藝數據庫。

四、球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統應用

隨著計算機技術在鑄造行業得到迅速的發展，借助鑄造CAE軟件可對鑄造的充型、凝固過程在計算機上進行模擬，鑄造工業中采用計算機模擬技術可以縮短產品試制周期，降低生產成本及提高材料利用率。筆者利用鑄造工藝CAE技術，應用球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE輔助系統，集成鑄造CAD技術，設計并優化工藝。

借助鑄造CAE技術對鑄造工藝進行重新設計。對未添加任何澆冒系統的鑄件進行簡單的凝固模擬，以獲得凝固缺陷的狀態。球墨鑄鐵鑄造工藝CAD/CAE系統的計算功能能滿足不同材質，不同類型材料澆注和補縮系統的計算，參數準確。數據庫的數據滿足設計需要。Pro/E二次開發的族表大大提高了造型速度，并將參數標準化。系統與CAE和CAD結合緊密，能完全滿足為CAE和CAD提供參數的要求。

五、結束語

筆者在本文中以球墨鑄鐵件的鑄造工藝為研究對象進行開發研究。以Pro/E作為CAD造型和二次開發的平臺，應用Pro/E的參數化設計功能和族表開發工具，開發出球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統。系統能為不同類型的CAE和CAD平臺提供參數，可移植性強。系統針對球墨鑄鐵開發，將成套的CAD/CAE集成式的設計方法引入到球墨鑄鐵的工藝設計中。