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關(guān)鍵詞:虛擬系統(tǒng) 虛擬數(shù)控加工 虛擬模具拆裝
中圖分類號:TG241 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)03(c)-0023-01
模具工業(yè)在整個制造業(yè)中占據(jù)著非常重要的地位,模具設(shè)計與制造技術(shù)也融合了材料成形/型工藝技術(shù)、材料技術(shù)、機械制造技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等先進技術(shù),是一門技術(shù)含量高的綜合性技術(shù)。模具將日益大型化,精度越來越高,應用CAD/CAM/CAE技術(shù)將越來越廣泛,所需的制造設(shè)備精度將會越來越高,數(shù)控機床將不斷更新。本文借助信息技術(shù)和多媒體技術(shù),對模具加工虛擬系統(tǒng)進行了設(shè)計和開發(fā),使得人們可以在計算機里模擬模具數(shù)控的加工和模具的拆裝,并通過提供大量有關(guān)模具結(jié)構(gòu)的視頻,提高人們對模具結(jié)構(gòu)的感性認識,以便更好地進行模具設(shè)計。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計
仿真是利用計算機創(chuàng)建一個可視化的操作環(huán)境,其中的每一個可視化仿真物體代表一種儀器或設(shè)備,通過操作這些虛擬的儀器或設(shè)備,即可達到與真實操作相一致的目的,它是虛擬仿真技術(shù)、計算機技術(shù)和專業(yè)理論知識多方面結(jié)合的結(jié)晶。本設(shè)計將虛擬技術(shù)引入模具設(shè)計與制造模塊中,添加有關(guān)模具加工、模具裝配,模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和CAD、CAM等視頻資料,建立數(shù)字化模具設(shè)計與制造綜合平臺。系統(tǒng)總框圖如圖1所示,反映了包含的模塊和內(nèi)容。
數(shù)控面板編程流程:選擇要加工的圖形編程加工調(diào)用外部程序判斷是否有錯誤信息,若無錯誤則播放加工過程,若有錯誤則修改程序重新加工。
2 數(shù)控虛擬加工設(shè)計
由于西門子數(shù)控系統(tǒng)在我國廣泛的應用,數(shù)控面板編程界面參考西門子數(shù)控面板進行設(shè)計(如圖2所示),以增加人們對西門子數(shù)控面板的認識。
單擊開始按鈕,程序顯示屏將顯示程序名,可以進行編程,單擊操作鍵盤按鈕,顯示屏將顯示對應內(nèi)容。初始狀態(tài)時加工顯示區(qū)顯示加工中心圖形,單擊圖形顯示按鈕候,將顯示加工對象圖形,操作者在明確圖形和加工路線后,可根據(jù)已有的提示代碼,完成數(shù)控編程。單擊加工按鈕后,系統(tǒng)自動判斷程序是否正確,若正確則在顯示加工過程,若出現(xiàn)錯誤則提示重新檢查和修改程序。
3 模具拆裝設(shè)計
模具裝配是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)條件,以一定的裝配順序和方法,將符合圖紙技術(shù)要求的零件,經(jīng)協(xié)調(diào)加工,組裝成滿足使用要求的模具。本模塊界面分三個區(qū),控制區(qū)、練習區(qū)和顯示區(qū),如圖3所示。
控制區(qū)主要實現(xiàn)操作內(nèi)容,即安裝或拆卸,共有五個按鈕。當單擊安裝/拆卸演示按鈕后,將在顯示區(qū)播放模具的安裝/拆卸步驟和安裝/拆卸過程。練習區(qū)中將顯示步驟、零件庫和練習操作。其中,零件庫中有二十個零件供選擇:上模板、模柄、止動銷釘、導套、上墊板、凸模固定板、橡膠塊、彈性卸料板、凸模、卸料板螺栓、導料板、凹模、擋料銷、下墊板、凹模螺栓、導柱、凸模定位銷、凸模螺栓、下模板、凹模定位銷。
4 結(jié)論
系統(tǒng)采用Visual C++語言來開發(fā),用Pro/ENGINEER設(shè)計產(chǎn)品的三維造型和模具設(shè)計,并用Mastercam來實行模具的模擬加工。通過這些技術(shù)的應用,完成了數(shù)控虛擬加工和模具擬實拆裝功能,并添加有關(guān)數(shù)控加工、模具拆裝、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的視頻資料,建立了數(shù)字化模具設(shè)計與制造綜合平臺。
參考文獻
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基于Petri網(wǎng)的工作流網(wǎng)過程模型
Petri網(wǎng)是一個狀態(tài)變遷模型,可用來描述系統(tǒng)中異步成分之間的關(guān)系,同時允許發(fā)生多個狀態(tài)變遷,也是一個并發(fā)模型,用Petri網(wǎng)描述的系統(tǒng)有一個共同的特性就是系統(tǒng)的動態(tài)行為表現(xiàn)為資源(物質(zhì)資源和信息資源)的流動,Petri網(wǎng)被認為是系統(tǒng)建模最重要的方法之一。Petri網(wǎng)的特點歸納起來具有以下特點:
①模擬性從組織機構(gòu)的角度和模擬系統(tǒng)的控制和管理,不涉及實現(xiàn)所依賴的物理和化學原理。②客觀性精確描述時間(變遷)間的依賴關(guān)系和非依賴關(guān)系。
③流特征適合描述以有規(guī)則的流動衛(wèi)星為特征的系統(tǒng),包括能量流、物質(zhì)流和信息流。
④描述性用同一的語言或者圖形描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)行為。
⑤異步并發(fā)性對于局部環(huán)境不相交的變遷可以實現(xiàn)完全獨立(并發(fā)地)地發(fā)生。隨著研究的深入,Petri網(wǎng)理論也在不斷完善和發(fā)展,從基本條件網(wǎng)、庫所變遷網(wǎng)(P/T)到著色網(wǎng)在各個領(lǐng)域都有了深入的應用。本文提出的工作流網(wǎng)就是Petri網(wǎng)的一種擴展。
工作流管理系統(tǒng)作為過程控制的重要工具廣泛地應用于PDM、PLM等系統(tǒng)中,而Petri網(wǎng)作為一種適應于多系統(tǒng)的圖形化、數(shù)學化建模工具,為描述研究并行、異步、分布式和隨機性等特征的復雜性系統(tǒng)提供了強有力的手段。在Petri網(wǎng)的基礎(chǔ)上工作流網(wǎng)的概念被提出,用來準確、清晰地定義復雜過程的邏輯。Petri網(wǎng)建立在嚴格的數(shù)學基礎(chǔ)上,擁有成熟的分析方法和工具?;镜腜etri網(wǎng)是一個帶雙節(jié)點類型,我們稱之為庫所的雙向曲線圖和變遷,為了引進工作流網(wǎng)的概念和定義,擴展基本Petri網(wǎng)增加帶有弧權(quán)重函數(shù),它代表了一定的庫所和變遷之間連接的數(shù)量關(guān)系。定義2帶有弧權(quán)重的Petri網(wǎng)是一個4元組:(P,T,F(xiàn),W)。其中,P是庫所的有限集合;T是變遷的有限集合,且P∩T=Φ;F∈(P×T)∪(T×P)是一組弧;W:FN+,是設(shè)定權(quán)重到弧的函數(shù)。
當且僅當存在一個直接由P到T的弧連接時,P稱作一個變遷的輸入庫所,當且僅當存在一個由T到P的直接弧連接時,P稱作一個變遷的輸出庫所,我們用•t定義一個變遷的輸入庫所。T•定義一個變遷的輸出庫所,P•和•P有相類似的意義,即P•是作為輸入共享庫所P的一組變遷。在任何時候,一個庫所包含有0個或者多個令牌,狀態(tài)M用來表示令牌在各個庫所的分配情況,可以用以下方式表示一個狀態(tài):1p1+2p2+1p3+0p4。代表了在一個令牌在庫所1,2個令牌在庫所2,一個令牌在庫所3,在庫所4沒有令牌,也可以表示為:1p1+2p2+p3。要比較2個狀態(tài),可以定義并行指令,例如可以對于任何2個狀態(tài)M1和M2,M1≤M2成立的條件是所有的p∈P:M1(p)≤M2(p)。
在過程執(zhí)行期間令牌的數(shù)量可能改變,變遷在Petri網(wǎng)中是活動的單元,根據(jù)以下的規(guī)則變遷改變網(wǎng)的狀態(tài)。①當且僅當每一個變遷的輸入庫所包含至W(p,t)函數(shù)所要求的令牌時,這個變遷被稱為是使能的。②一個使能的變遷能夠激活,如果一個變遷激活,那么t從每一個t的輸入庫所p中消耗W(p,t)的令牌,并且對于每一個T的輸出庫所p產(chǎn)生W(t,p)的令牌。定義3Petri網(wǎng)成為工作流網(wǎng)(WF-net)的條件是當且僅當滿足以下條件:①Petri網(wǎng)有2個特殊的庫所:i和o。庫所i是一個源庫所:•i=o;庫所o是一個接收庫所:o•=o。②如果我們增加一個變遷t*到Petri網(wǎng)中,這個Petri網(wǎng)用i連接o,即:•t*={o}及其t*•={i}),則這個Petri網(wǎng)是強連接的。工作流網(wǎng)中有一個輸入庫所(i)和一個輸出庫所(o)。如果一個實例進入到工作流系統(tǒng)完全處理時,則系統(tǒng)就會產(chǎn)生過程處理的工作流網(wǎng)實例,工作流網(wǎng)定義了一個實例的全部生命周期,帶有上述擴展特性的Petri網(wǎng)允許任意弧權(quán)重存在,這些為任務結(jié)構(gòu)到工作流網(wǎng)的映射奠定了基礎(chǔ)。
任務結(jié)構(gòu)到工作流網(wǎng)的映射
在設(shè)計開發(fā)過程中,結(jié)合產(chǎn)品功能對開發(fā)過程進行任務分解成為一種廣泛應用的方法,但是基于任務模型的過程模型在分析時具有局限性。而Petri網(wǎng)作為成熟的分析理論,提供了有利的工具和方法,因此提出將任務結(jié)構(gòu)模型映射成工作流網(wǎng)過程模型的方法,能夠?qū)ο到y(tǒng)進行更加準確地分析和仿真。在轉(zhuǎn)換過程中增加了一個隱含庫所S,它用于時刻反映在任何點的一段時間內(nèi)的并行處理信息流的數(shù)量,另外帶有n個輸出弧的任何一個變遷Ct有一個權(quán)重為n-1的來自于S的輸入弧。同步器對應為Hs的變遷,它有m個輸入弧和p個輸出弧到S?;〉臋?quán)重如果m>p則為m-p;如果m<p,將會有一個由S到Hs的弧。而對于沒有輸出弧的變遷以Fd表示。轉(zhuǎn)換時會有一個到S的弧,這樣的變遷表示信息流的終止?;?quán)重函數(shù)WWN設(shè)定為1到以下表達式的每一個弧:這里C是一個并行信息流的最大數(shù)量,在初始化狀態(tài)下的庫所i有一個令牌而其他的庫所沒有令牌。在任務結(jié)構(gòu)映射到工作流網(wǎng)的過程中,為了保證并行操作的路徑而增加的隱含庫所S對于決定一個任務結(jié)構(gòu)是否中止是至關(guān)重要的,但是它并不是語法中的一部分,因此它并不改變行為的特征。
實例分析
金融機具產(chǎn)品具有機構(gòu)復雜、多專業(yè)、設(shè)計精度高的特點。以高檔金融機具紙幣清分機為例,是對各個國家紙幣進行高速處理自動清分的高端智能化產(chǎn)品,面對不同國家的紙幣特點,產(chǎn)品的性能指標不同,產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)多、性能指標要求高,尤其是機械結(jié)構(gòu)復雜,對傳感器測控、控制技術(shù)等有很高的要求,產(chǎn)品開發(fā)的需求復雜,以某公司的紙幣清分機產(chǎn)品開發(fā)過程描述如下:
①市場需求提出(Request)由客戶需求部門提出新產(chǎn)品需求,具體內(nèi)容包括產(chǎn)品功能(清分、計數(shù)、鑒偽)、參數(shù)(處理速度、處理紙幣種類、進鈔口和出鈔口數(shù)量)、產(chǎn)品需求時間和價格等信息。
②需求分析(Analyse)新產(chǎn)品設(shè)計部門針對現(xiàn)有產(chǎn)品系列和技術(shù)基礎(chǔ)進行分析,內(nèi)容包括:待處理紙幣尺寸、機讀防偽特征、紙幣清分機標準、其他標準、現(xiàn)有技術(shù)和進一步實施的可能性。
③提出不同的解決方案(Propose)方案包括(a)現(xiàn)有產(chǎn)品完全滿足要求;(b)需求進行機械結(jié)構(gòu)和鑒偽識別技術(shù)的變形開發(fā)才能滿足要求;(c)完全沒有滿足要求的產(chǎn)品,需要全新設(shè)計新的產(chǎn)品3個部分。
④任務分配(Distribute)如果屬于新產(chǎn)品的變形開發(fā)如一個新的國家紙幣清分機開發(fā)確定為派生產(chǎn)品,全新結(jié)構(gòu)如出鈔口不同的開發(fā)為正式產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā),兩類產(chǎn)品的開發(fā)過程、要求和任務分工均不同。
⑤并行設(shè)計(Design)機械機構(gòu)設(shè)計、電氣部分的設(shè)計,在這兩個部分進行設(shè)計時都要進行測試。
⑥文檔(Release)當機械和電氣部分樣機設(shè)計完成后,進行樣機文檔的下發(fā)。⑦測試(Test)在進行各個部分進行設(shè)計的同時,同時又有測試。確定是否滿足需求,如果滿足,則進行測試。以上過程應用任務結(jié)構(gòu)圖表示,如圖3所示。根據(jù)任務結(jié)構(gòu)到WF-NET的映射規(guī)則,可以得到紙幣清分機基于工作流網(wǎng)的設(shè)計開發(fā)流程,如圖4所示。在圖4中的最大并行任務數(shù)是3,所以我們將C設(shè)定為3。
對照兩種設(shè)計開發(fā)過程的描述可以看出,對于紙幣清分機產(chǎn)品的樣機開發(fā)過程只能實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過程的簡單描述,不能對設(shè)計開發(fā)過程進行定量研究。經(jīng)過對并行設(shè)計開發(fā)過程的任務模型應設(shè)成WF-NET,根據(jù)工作流網(wǎng)的特點,可以對工作流網(wǎng)分析工具進行各種分析,其中可以對庫所數(shù)量、變遷的數(shù)量、弧連接和狀態(tài)變化的數(shù)量進行統(tǒng)計,也能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)計開發(fā)過程的活性、有界性和合理性進行確認,經(jīng)過對轉(zhuǎn)換后的工作流網(wǎng)的分析。
針對金融機具紙幣清分機的開發(fā)過程基于WF-NET的設(shè)計過程驗證,我們可以應用Petri網(wǎng)的分析工具對紙幣清分機產(chǎn)品并行產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程的任務分配、性能評估、產(chǎn)品開發(fā)周期進行更量化、更精確的分析,其結(jié)果經(jīng)過驗證是安全、正確和有界的。
結(jié)語
【關(guān)鍵詞】模具CAD/CAM;課程教學;自助餐式;素質(zhì)與技能
模具CAD/CAM即模具計算機輔助設(shè)計/制造,對推動當?shù)刂圃鞓I(yè)的發(fā)展起極為重要的作用。高職院校模具設(shè)計與制造專業(yè)通常會開設(shè)模具CAD/CAM課程,其工程實踐性很強,是典型的職業(yè)技能課程,影響著本專業(yè)學生是否具有較強的專業(yè)技能,能否很好的與工作崗位能力銜接。傳統(tǒng)的教學模式,不能充分調(diào)動學生的學習主動性與積極性,從而影響教學效果,也不利于學生的發(fā)展;單調(diào)的教學手段和單一教學環(huán)境降低了學生主動學習的興趣,統(tǒng)一的教學內(nèi)容和教學要求忽視了學生個體之間的差異[1~3]。在多年模具CAD/CAM課程教學過程中,實施自助餐式教學,學生學習興趣更濃,將會達到事半功倍的效果。
1.課程思想及目標
模具CAD/CAM課程服務于高職教育模具專業(yè)高技能人才的培養(yǎng)目標和定位,堅持以職業(yè)崗位能力培養(yǎng)為主線,以模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計和造型設(shè)計要求為導向,以理論與實踐一體教學為主要手段,以職業(yè)崗位能力培養(yǎng)為重點,與行業(yè)、企業(yè)緊密結(jié)合,開展職業(yè)性與實踐性教學,培養(yǎng)模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計和造型設(shè)計的職業(yè)素質(zhì)與綜合能力。
課程目標在于訓練學生運用模具CAD/CAM軟件進行模具設(shè)計、造型設(shè)計、裝配、機構(gòu)仿真和工程制圖的能力。培養(yǎng)學生多學科知識的綜合應用能力、創(chuàng)新和工程素養(yǎng),以滿足現(xiàn)代模具企業(yè)對高職院校培養(yǎng)的高素質(zhì)技能型人才的迫切需要。
2.自助餐式課程教學的內(nèi)涵
傳統(tǒng)模具CAD/CAM課程教學沒有考慮學生的個體差異,教與學完全由教師根據(jù)課程大綱,按授課計劃進行,學生不能根據(jù)自己的能力和需要選擇學習內(nèi)容,不能調(diào)動學生的學習積極性,不利于學生課程知識掌握及培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。自助餐式課程教學是指以學生為本,面向個性發(fā)展,緊密與工程實際和專業(yè)聯(lián)系,注重培養(yǎng)搜集資料、分析問題、解決問題能力,進而培養(yǎng)創(chuàng)新與實踐技能的教學方法。自助餐式模具CAD/CAM課程其實質(zhì)就是給學生提供自主選擇的權(quán)利,讓學生根據(jù)自身喜好和特點選擇合適的模塊進行學習的課程,激發(fā)學生的學習興趣與學習主動性。
3.自助餐式課程教學設(shè)計
教師根據(jù)教學標準、相關(guān)要求以及學生個性特點,選取難易程度不同的多種教學項目,以供學生選取。采用適合的教學形式,讓學生在多元教學環(huán)境下學習[4]。讓學生來自主確定學習目標,制定學習計劃和學習方法,鞏固并完成各項目的教學任務需具備的知識和技能,學生能在學習過程中,不知不覺地掌握基本知識與基本技能,做到學以致用,理論聯(lián)系工作實際。自助餐式課程更能體現(xiàn)學生的個體差異、分層進行課程設(shè)計,應該可分三層,第一層為“普通生”,基本占總數(shù)70%,課程項目設(shè)計充分考慮到這部分學生基本理論功底與基本技能等,設(shè)計的教學項目適中。第二層是“差生”,基本占總數(shù)的15%,課程項目設(shè)計需要考慮到這部分學生與班級其他學生的距離,設(shè)計的教學項目不要太難,盡可能簡單性,以培養(yǎng)興趣為主(可適時轉(zhuǎn)化為“普通生”)。第三層是“優(yōu)等生”基本占到總數(shù)的15%,課程項目設(shè)計需要考慮這部分學生的接受能力和知識水平,設(shè)計課程項目要有一定的創(chuàng)新性、趣味性,對技術(shù)可進行加強與深化。
3.1 自助任務驅(qū)動教學方法
與先前的任務驅(qū)動教學法一樣,教師依據(jù)特定的課程項目設(shè)計若干個教學任務,讓學生在完成一系列任務的過程中掌握基本知識和技能并提高綜合素質(zhì)。圍繞任務展開學習,以任務的完成結(jié)果檢驗和總結(jié)學習過程,改變學生的學習狀態(tài),前提是在“自助”這一牛鼻子牽引下,學生的學習主動性與積極性明顯好轉(zhuǎn),不再是教師的一廂情愿,以致教學效果打折。模具CAD/CAM課程的應用實踐性很強也不泛趣味性一門職業(yè)技能課程,非常適合用自助任務驅(qū)動教學法教學。對于相同的知識點,教師可以針對不同層次的學生,給出不同的且難易程度恰當?shù)慕虒W任務。
指導學生自主分析任務,鼓勵學生自主查找資料,強調(diào)專業(yè)知識與技能綜合運用,用多種思路、多種方案解決問題,來提高學生分析問題、解決問題能力。同因根據(jù)學生個體的差異,采用的分層教學,每位學生完成的是不同難易程度的課程項目(模具產(chǎn)品不一樣),當學生看到他人的成果,對自己會產(chǎn)生強烈的激勵,看到自己親手設(shè)計的模具產(chǎn)品會感到特有成就感,從而產(chǎn)生濃厚學習興趣,主動帶著任務學知識,帶著問題找答案,在完成任務的過程中學會學習、學會分析和解決問題。教師也從繁重教學任務中解脫出來,并有針對性指導學生完成課程項目,同時也可從學生那彌補自身不足。通過自助任務驅(qū)動教學,與不同層次的溝通更緊密,學生學習進程掌握更準確,可不斷優(yōu)化調(diào)整課程教學項目,突出素質(zhì)和技能培養(yǎng),體現(xiàn)高職教育特色。
3.2 模具產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計訓練
傳統(tǒng)的教學模具CAD/CAM教學,學生所學就局限在教師課堂教學內(nèi)容,對于課堂以外的,學生就不會,根本也不會自主去學;而采用自助餐式教學,培養(yǎng)了學生學習興趣與學習能力。傳統(tǒng)教學中,模具產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計環(huán)節(jié)很少開設(shè)或不開設(shè)。采用自助餐式課程教學,模具產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計環(huán)節(jié),通常在學生掌握理解新的知識內(nèi)容之后,利用已經(jīng)學過的知識內(nèi)容,反復地練習后,實施模具產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計。要求規(guī)定時間內(nèi)與規(guī)定的項目范圍,科學查閱相關(guān)資料,按一定的設(shè)計思路思考問題,分析問題,完成模具三維造型、組裝與仿真。
例如,教師要求學生用10學時自主設(shè)計一個模具組合件(其零件數(shù)大于等于5個),對組合件進行運動分析及機構(gòu)仿真,要求輸出仿真結(jié)果,并對結(jié)果進行分析。而教師不規(guī)定具體的任務和方法,在教師的適當指導下,由學生自主設(shè)定設(shè)計任務與設(shè)計方法,學生就會拋開常規(guī)思想束縛,有意識的去觀察、思考、構(gòu)想,并努力收集符合要求的相關(guān)信息,確定目標模具產(chǎn)品進行設(shè)計。在設(shè)計過程中遇到?jīng)]有講解的知識點時,鼓勵學生先到圖書館或網(wǎng)站查資料,解決不了再與同學或老師交流。在課程項目任務完成的過程中既能進行多角度舉一反三的思考,又能享受將構(gòu)想付諸于設(shè)計模具產(chǎn)品的樂趣,還能增進同學情誼,不知不覺中形成團隊合作精神。產(chǎn)品設(shè)計完成后,要求每組介紹自己作品的特色、所涉及的知識點、難點問題是如何解決的等,通過交流,可取長補短、促進語言溝通、思想表達能力提高。模具產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計不僅可使學生的查找資料、自學、分析與解決問題能力、團隊協(xié)作能力得到鍛煉,還可形成愛專業(yè)、愛學習、愛思考與愛創(chuàng)新的習慣。
4.結(jié)語
自助餐式模具CAD/CAM課程教學使學生樂于學,教師易于教,能較好的培養(yǎng)學生學習主動性、模具產(chǎn)品創(chuàng)新能力,實現(xiàn)良好的教學效果;教師也可以在課程授課過程中,向?qū)W生學到新思路新方法。但培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力僅僅依靠課堂是遠遠不夠的,如何進一步地激發(fā)學生學習熱情,引導他們充分利用網(wǎng)絡資源,獲取豐富的學習資料,繼續(xù)深入學習和實踐創(chuàng)新,這才是關(guān)鍵。
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關(guān)鍵詞:開發(fā)技術(shù)研究;三維圖庫系統(tǒng);沖壓模具設(shè)計
隨著我國工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的不斷發(fā)展,市場對于工業(yè)產(chǎn)品的需求量逐年上升,在激烈的市場競爭環(huán)境下,工業(yè)產(chǎn)品的升級與更新速度不斷加快。為了使所生產(chǎn)的產(chǎn)品與市場需求相一致,工業(yè)企業(yè)需要對生產(chǎn)線以及模具設(shè)備進行不斷地調(diào)整,設(shè)計周期大幅縮短,模具設(shè)計方面的工作任務更加艱巨。其中,繪制模具模式與制造模具標準件等方面的工作是模具改造環(huán)節(jié)中十分重要的工作內(nèi)容。通常情況下,每生產(chǎn)一副模具,其中50%以上的工作是標準件的生產(chǎn)工作。為了提高標準件生產(chǎn)效率,設(shè)計人員需要綜合運用各種方法對標準件進行更加全面的設(shè)計,使企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)部門能夠準確了解與標準件有關(guān)的各項參數(shù)。利用CAD三維圖庫對標準件進行設(shè)計是當工業(yè)企業(yè)廣泛應用的模具設(shè)計方式之一。然而,當前我國工業(yè)企業(yè)在CAD三維圖庫的使用與操作上還存在著一定程度的不足,不同類型的工業(yè)企業(yè)在標準件的設(shè)計思路與設(shè)計方法等方面存在著比較大的偏差。因此,工業(yè)企業(yè)設(shè)計部門需要對標準件庫進行有針對性地刪除、補充以及修改,提高標準件庫的實用性與可靠性。
模具生產(chǎn)工作中最核心的生產(chǎn)工具是沖壓模具。沖壓模具的設(shè)計工作需要在計算機技術(shù)的支持下完成,所使用的設(shè)計軟件主要為CAD三維圖庫系。由于該系統(tǒng)中不包含數(shù)字化的項目數(shù)據(jù)資源,設(shè)計人員在進行操作時需要借助一定的數(shù)據(jù)資源對設(shè)計項目進行處理,所使用的數(shù)據(jù)資源主要來自于手冊工具書等。另外,三維圖庫系統(tǒng)中也不包含設(shè)計工作所需要參照的國家標準,設(shè)計人員在_始進行模具設(shè)計工作之前需要對相關(guān)的法律法規(guī)進行全面且深入的分析,使相關(guān)的設(shè)計方案既符合生產(chǎn)要求也符合行業(yè)規(guī)范。工業(yè)企業(yè)單位需要深刻認識到三維圖庫系統(tǒng)對于沖壓模具設(shè)計工作的重要意義。在對技術(shù)手冊資源進行深入調(diào)查研究的同時也要學會通過三維圖庫系統(tǒng)中所包含的參數(shù)化設(shè)計技術(shù)、資源分析技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)進行應用。
三維圖庫系統(tǒng)對于工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)工作產(chǎn)生了巨大的影響,工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)需要對三維圖庫系統(tǒng)進行深入的研究與分析。在對該設(shè)計方法進行研究與分析的基礎(chǔ)上,也要根據(jù)已往的設(shè)計經(jīng)驗對目前所采用的設(shè)計資源進行全面的數(shù)字化處理,豐富三維圖庫系統(tǒng)與設(shè)計資源的數(shù)據(jù)量,使接下來的設(shè)計工作能夠直接對設(shè)計資源進行調(diào)用。工業(yè)企業(yè)內(nèi)部的工程技術(shù)人員建立起一套新型的軟件系統(tǒng)設(shè)計思維,了解模具設(shè)計的具體操作方法。工業(yè)企業(yè)所采用的模具標準主要包含典型模具結(jié)構(gòu)、標準模架以及標準件等。依照形狀特點可以將模具標準分為桿件和板件兩類。其中板件主要包含卸料板、固定板以及上下模座等;桿件通常包含卸料桿、螺釘以及導柱等。標準模架包含對角導柱模架、中間導柱模架以及對角導柱模架等。典型模具結(jié)構(gòu)主要包含下頂出落料模以及v形件彎曲模等。三維圖庫系統(tǒng)中包含典型模具結(jié)構(gòu)裝配表、規(guī)格構(gòu)造表以及圖形參數(shù)表等數(shù)據(jù)資源。沖壓模具的設(shè)計工作需要在系統(tǒng)需求以及系統(tǒng)目標的基礎(chǔ)上,對總體設(shè)計方案進行詳細的討論與設(shè)計,對功能模塊和系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)進行明確的表述與說明,在對三維圖庫系統(tǒng)進行研究與分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計資源數(shù)據(jù)化的有關(guān)理論,對模具設(shè)計資源進行了新的排列與組合,為了工業(yè)企業(yè)的沖壓模具設(shè)計工作提建立了軟件系統(tǒng)思想以及輔助模具設(shè)計思想。在數(shù)據(jù)管理技術(shù)長期的發(fā)展過程中,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在設(shè)計理論上對有關(guān)的設(shè)計資源進行也全面的總結(jié)與歸類,通過DataBaseDeskTop程序?qū)Y源數(shù)據(jù)庫進行整合與創(chuàng)建。
當前我國工業(yè)企業(yè)所廣泛應用的三維圖像技術(shù)主要以Engineer軟件為載體,該計算程序的主要特點是系統(tǒng)相關(guān)性較高,可以對沖壓模具的造型進行參數(shù)化分析,主要應用于塑料模具、電子以及機械等方面。相比起Engineer程序,Pro/E程序作為一種繪圖工具則適應于開發(fā)環(huán)境比較簡單的工業(yè)模具設(shè)計,該程序?qū)I(yè)化程度不高,無論是在技術(shù)習慣上還是在設(shè)計標準上都與專業(yè)的設(shè)計平臺之間存在著比較大的差距。因此,工業(yè)企業(yè)需要根據(jù)自身的設(shè)計需求通過二次開發(fā)的方式對有關(guān)程序進行改良與創(chuàng)新。程序改造等方面的工作需要借助一些開發(fā)工具,比如Toolkit等,開發(fā)環(huán)境則主要為VisualCH6.0,其開發(fā)目的在于建立一個能夠使沖壓模具各方面參數(shù)進行數(shù)字化展示的系統(tǒng)程序。通過對參數(shù)化設(shè)計方案以及自動化技術(shù)進行論述的方式,對三維圖形庫在模具標準件設(shè)計方面的有關(guān)應用情況進行全面且深入的分析。其中需要重點闡述的是三維圖庫在模具標準件設(shè)計中具體的程序?qū)崿F(xiàn)方法。工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)部門人員可以對運動演示動畫進行觀察,對材料加工過程以及零件運用方式有一具直觀的理解。
綜上所述,設(shè)計人員需要對標準件的應用方式以及生產(chǎn)原則通過動畫的方式進行演示,將標準件的實際運行效果進行展示,便于工程人員對對標準件的使用方法進行調(diào)整并且對安裝技術(shù)進行創(chuàng)新。
參考文獻
從各區(qū)縣一級的統(tǒng)計機構(gòu)來看,由于受人員有限、工作量繁重和專業(yè)水平欠缺等因素的制約,以往的人口普查數(shù)據(jù)開發(fā)往往存在淺嘗輒止、深度不足的缺陷。為解決這一問題,北京市西城統(tǒng)計局隊在第六次全國人口普查的數(shù)據(jù)開發(fā)中,探索性地嘗試了人口普查數(shù)據(jù)開發(fā)的新模式:敞開門來做研究和進行專家評審指導,希望通過新模式的引入在提升區(qū)縣普查數(shù)據(jù)開發(fā)品質(zhì)、完善大型普查課題開發(fā)模式方面做出具有創(chuàng)新性的探索,使人口普查數(shù)據(jù)服務社會、服務區(qū)域發(fā)展的功效落到實處。
敞開門來做研究
所謂“敞開門來做研究”是指打破原來由普查員獨立承擔普查數(shù)據(jù)開發(fā)研究的單一模式,擴大研究的主體范圍。在此次“人普”數(shù)據(jù)的開發(fā)中,西城統(tǒng)計局隊將開發(fā)研究的主體擴展為三類,一是區(qū)屬職能部門,二是高校專家,三是普查人員。
區(qū)屬部門,促“為區(qū)服務”。綜合人口普查的經(jīng)驗,西城統(tǒng)計局隊發(fā)現(xiàn)由于區(qū)屬部門職能定位具有前瞻性的特征,相較而言其分析人口問題時的關(guān)注點更能貼近工作實際,也更能提出獨到的、適應區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的見解。
遵循這一思路,在此次“人普”課題開發(fā)中,西城統(tǒng)計局隊初步嘗試將三個研究項目分別與區(qū)委區(qū)政府研究室、區(qū)人口計生委和區(qū)公安局進行聯(lián)合開發(fā)。聯(lián)合開發(fā)采取了以區(qū)屬部門為主體研發(fā),西城統(tǒng)計局隊專業(yè)人員開展“一對一”進行數(shù)據(jù)支持和研究進度追蹤的模式。在進行《新世紀十年西城人口發(fā)展特點及未來發(fā)展趨勢研究》的課題研發(fā)過程中,西城統(tǒng)計局隊與區(qū)計生委建立了有效的溝通機制,使課題組從《人口普查資料匯編》中提取了“五普”和“六普”的戶籍人口數(shù)據(jù),并在撰寫過程中,通過走訪、電話、網(wǎng)絡等方式,隨時更正出生人口等指標的統(tǒng)計口徑,切實保證了課題研究的一致性。總體來看,課題研究中的合作較為順利,統(tǒng)計人員與課題承擔者溝通順暢,并較好地滿足了課題承擔者對有關(guān)數(shù)據(jù)的實際需求。從課題內(nèi)容來看,分別在宏觀的城市管理決策、人口總量變化規(guī)律研究、戶籍管理制度運行中的問題等方面取得了較為深入的研究成果,基本達到了預期目標。
專家競標,注入“新思維”。高校專家具有學術(shù)性強、視野開拓、理論前沿、研究班底深厚等突出優(yōu)勢。邀請高校專家參與政府部門課題研究可以有效地彌補政府部門人員知識老化的問題,還可以突破公共管理部門審視社會問題時的思維慣性。
在高校專家的甄選上,西城統(tǒng)計局隊采用項目公開競標的方式確定合作對象。課題開發(fā)過程中,實現(xiàn)以中國人民大學、北方工業(yè)大學等高校的專家團隊為研究主體,西城統(tǒng)計局隊專人負責數(shù)據(jù)支持和進度跟蹤的模式。在與之合作前,除與相關(guān)高校簽訂課題合作合同外,還通過開題報告、進度安排、定期溝通等方式,將研究思路和課題階段性目標進行固化,切實保證課題的時效性。同時,通過定期與高校課題負責人進行“面對面”溝通,對課題內(nèi)區(qū)情結(jié)合的緊密度、統(tǒng)計術(shù)語的精確度、統(tǒng)計數(shù)據(jù)引用范圍等情況進行實時監(jiān)控,保證了課題的真實性、準確性。其中,確定的三個課題項目分別是《西城區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略與人口發(fā)展協(xié)調(diào)性研究》、《西城區(qū)人口發(fā)展與經(jīng)濟發(fā)展關(guān)系研究》和《西城區(qū)人口變動對經(jīng)濟社會發(fā)展的影響與對策研究》,目前已全部按期高效地完成了研究任務。
自主研發(fā),提升“內(nèi)動力”。這種情況一般在普查后期的課題開發(fā)模式中使用,主要由參與普查的統(tǒng)計人員直接承擔普查課題開發(fā)工作。由于這種方式已經(jīng)沿用多年,操作模式比較成熟,其優(yōu)越性在于可以直接將統(tǒng)計人員在普查過程中遇到的問題和積累的經(jīng)驗直接轉(zhuǎn)化為課題成果。
從課題內(nèi)容來看,自主研發(fā)的課題成果可分為數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗總結(jié)兩種類型。此次課題開發(fā)的過程中,數(shù)據(jù)分析類的有:《西城區(qū)人口老齡化的特點、影響及應對措施》、《西城區(qū)外來人口特征及其影響分析》等。同時,由于統(tǒng)計人員直接參與普查過程,這類數(shù)據(jù)分析往往更能直觀地通過數(shù)據(jù)反映現(xiàn)實問題,經(jīng)驗總結(jié)類的有:《西城區(qū)第六次全國人口普查數(shù)據(jù)處理工作的思考》、《新形勢下人口普查的組織與宣傳》。這些課題成果直接出自參與普查的相關(guān)工作人員,這是他們在實際工作中總結(jié)出的經(jīng)驗教訓,可以作為今后提升普查工作的重要參考,這在一定程度上也意味著統(tǒng)計工作者承擔普查課題開發(fā)模式的不可替代性。
從本次人口普查課題開發(fā)的初步實踐來看,“敞開門來做研究”的思路是較為可行的,因為三種開發(fā)模式的相互結(jié)合可以最大限度地發(fā)揮不同研究主體的優(yōu)勢,保證普查數(shù)據(jù)的充分利用,一方面有效地拓寬了研究的廣度和深度,另一方面與區(qū)情的結(jié)合更加緊密,研究成果也更符合區(qū)域發(fā)展的實際需求。
健全專家評估制
為保證課題質(zhì)量,本次普查課題開發(fā)的方案制定中突出了課題中期評估和結(jié)題終審兩個環(huán)節(jié)的規(guī)范化,聘請專家團分別在課題中期進行評估指導、在課題結(jié)項前給予終期評審。
專家指導中期評估:將規(guī)范化的中期評估引入普查課題開發(fā)過程,一則可以有效地推進課題完成進度,二則可以通過專家評審及時發(fā)現(xiàn)并解決課題研究過程中出現(xiàn)的問題。鑒于課題開發(fā)人員具有的多樣性特征,專家評審團成員分別聘請了市局總隊研究人員、區(qū)研究室研究人員、高校教授、局隊高級統(tǒng)計師等專業(yè)人士。值得一提的是,中期評估過程采用了一題一議的方式,各課題組依次展示初步研究成果、專家評審團進行集中評估。評估中,專家組結(jié)合自身所長,分別就課題的基礎(chǔ)應用是否恰當,研究方法是否適宜,分析過程是否深入,反映問題是否符合實際,對策建議是否緊密聯(lián)系區(qū)域發(fā)展等給出了進一步完善的建議,對課題進一步修改、調(diào)整具有較強的指導作用。