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CAD技术开发新产品--黄石锻压机床信息化建设
发表时间:2001-3-29    来源:
关键字:黄石锻压机床 

    三环集团黄石锻压机床有限公司是国家生产锻压机床的重点骨干企业,湖北省经济效益先进单位。近几年主要经济技术指标在全国同行业中名列前茅,1998年通过ISO9001质量体系认证。主要产品是剪板机、折弯机、线材多工位自动冷镦机、液压机等。以多品种、单件或小批量方式生产经营。其主导产品经过几次技术引进,都获得长足的进步,逐步达到了国际90年代水平。尤其是自主开发的双台联动和大吨位折弯机,以其技术先进性和可靠性已经稳稳地占领国内大部分市场。
    市场经济的发展使原来靠国家计划发展起来的国有企业面临挑战。如何以符合市场需求的高质量产品、优良的服务、短的交货期和低的价格而迎合市场,就成为企业生存和发展的关键。我们认为,在影响企业当前四大因素中,主要环节是产品开发,公司注重产品开发的一个重要内容是推广应用CAD技术。经过十年的努力,公司技术中心已拥有各种计算机40多台,激光打印机、0号绘图仪等外设6台,主要研究所之间已联成网络,达到产品数据管理,资源共享、外设共享。1997年底,又引进了UGⅡ/IMAN软件,开展了三维实体建模造型、有限元分析、工程力学分析、三维装配、动作仿真、特殊件、关键件的CAM以及产品数据管理、产品配置、工作流程、审核、权限、版本号的管理,主要产品设计全部采用CAD,使产品开发工作更加科学、快捷,既提高了产品的设计质量,更缩短了产品开发周期,达到了一箭双雕的效果。
    1.平均产品设计周期由原来人工设计的350人/日,缩短至120人/日,提高效率近3倍,缩短产品开发周期30%,在IMAN环境下开展并行工作,使产品开发周期又缩短了20%。现在,一台大型复杂系数较高的折弯机新产品交货期由原来的6-8个月缩短至3-4个月,及时响应了市场,为产品占领市场,争取了额外的份额。公司的年销售额近几年均以15%速率向上递增。
    2.开展优化设计和有限元分析,一方面提高了设计质量,另一方面又降低了成本,改变了过去一些主要结构件,由于设计时无真实数据可查,只好采用较大的安全系数。在试制Q11Y-8X5000、Q11Y-8X6100、Q11Y-8X7000三种规格台面液压剪板机时,采用有限元分析使单台重量减轻4.5吨,整机重量减轻10吨,节约成本近5万元。
    3.采用CAD以后,应用较好的设计手段和数据库,减少了设计失误和设计工作量,降低了产品开发的损失,采用主体外观造型可提高外观设计质量。
    通过多年应用CAD技术,我们深切感受到,高新技术给企业带来了巨大变化,同时也坚定了我们继续采用高新技术改造企业的决心。总结多年来的工作经验,我们有以下几点体会。

    一、循序渐进、稳步发展

    本公司开展CAD工作始于1989年,最初是在TMS-28620机上进行方案设计。1990年,又购买几台PC286和相应的外部设备并组建了CAD工作室。当时,只有少数几个设计人员用计算机进行零件设计。到1994年,随着计算机软硬件的日益成熟,50%设计人员已掌握CAD技术进行产品开发。1996年,公司的设计人员已广泛采用AUTOCAD-R12软件进行新产品的开发。1997年,公司从美国EDS公司的UG-II和IMAN软件15套。1998年,公司开始进行三维建模造型设计、有限元分析和模拟仿真。1999年,在模块化设计的基础上对新产品进行三维建模、有限元分析和NC加工,并利用IMAN进行产品数据管理,扩大了产品数据管理的范围,自动生成设计BOM、工艺BOM,供给制造资源管理,公司采取这种逐步发展、分层提高的作法,既解决了资金投入过于集中,人材难以适应的矛盾,又顺应了计算机快速发展、日新月异的发展趋势,公司应用CAD技术的经历见下表:

黄石锻压机床有限公司应用CAD发展过程表

项目

年份

计算机

规格/数量

应用的软件

工作方试

应用范围

投入资金

1989

TMS2

86/3

AUTOCAD10

单机

草图设计

8万

1992

RP386/6

AUTOCAD10

CAD工作室

产品设计

工程计算

10万

1994

486/19

AUTOCAD12

NOVELL网

新产品设计达80%

31万

1996

486/4

AUTOCAD12

NOVELL网

新产品设计达100%

3万

1998

586/8

PⅡ/14

UGⅡIMAN

AUTOCAD14

NT平台

三维造型

73万

1999

PⅢ/3

UGⅡIMAN

NT平台

CAD/CAM/

CAM/PDM

33万

合计:

57(已淘汰或转作它用17台)

158万

    二、市场需求、快手出击

    市场是企业存在的条件,没有市场便没有企业,尤其是在市场经济条件下,CAD的应用与发展仍然离不开市场,企业应抓住市场发展趋势,根据公司实际情况采取相应对策,做到既有长期发展的目标,又有短期冲击的能量,在市场经济浪潮中有张有弛地不断发展。
    90年代中期,市场经济发展异常迅速,市场需求越来越多样化,节奏越来越快,用户对交货期的要求越来越短。经过论证考察,投入后便马上得到回报,这是用户的心态,也是我们企业追求的目标。公司认为,缩短设计周期和提高设计质量是缩短交货期的一个重要环节,为此,我们顺应潮流,加大对CAD投入,建立CAD局域网络,在已经取得了一定效益的基础上,开展设计人员丢图板工程,使CAD技术从CAD室走向全体设计人员,仅此一项就使产品交货周期缩短30%以上,使企业争得了广大用户,取得了明显的经济效益。
    90年中后期,企业逐渐走向成熟,逐步改变了粗放的经营方式,改变了靠一味追求发展速度取得经济效益的模式,更多地注重企业内部改革和产品创新上。为开发一些功能多、技术含量高、制造费用低的市场需求产品,企业投入资金,引进了三维实体建模的CAD软件,在从二维平面设计到三维立体设计转变中,最先取得突破的是有限元分析(CAE)。通过在折弯机立柱的设计中采用CAE,设计人员能根据对承受载荷后受力构件的应力应变的云图分析,选择薄弱处,予以加强,既提高了设计质量,又降低了成本。
    为发挥数控机床加工的优势,提高数控加工的效果,我们采用了CAD/CAM软件,工程技术人员利用三维设计软件建立三维立体模型。工艺人员根据工厂数控机床实际设计加工方法及使用设备,利用CAM软件进行模拟加工,确认无误后产生NC代码,此代码可通过网络或磁盘介质传递到车间数控加工单元的加工中心。加工中心自动执行NC代码,自动选择刀具进行加工。我公司自动冷镦机上的凸轮采用CAM技术加工后,不仅加工周期比原来缩短了几倍,而且质量比原来大大提高。
    售前服务也是市场经济发展的必然趋势,在售前服务上利用三维CAD的虚拟制造也为企业带来巨大效益。十堰某单位要订购一台800吨折弯机,先后有几家工厂竞标这一订单。我公司利用CAD技术在最短的时间内设计出该产品的全套方案,使用户很快了解了所需产品的全部技术指标,并在计算机上看到自己所需产品的三维立体模型,看到CAE分析结果和模拟仿真动作,用户信心大增,终于在众多的竞标者中将这一订单投给我们企业。此类现象曾多次在售前服务中出现,这也说明市场需要什么,你迎合了市场需求,市场必会回报给你效益。
    深化细化企业内部管理,尽量减少企业一切不产生效益(更不应该产生浪费)的行为,尽量使每一个行为都产生最佳效果,是我们推进集约化经营的一个重要方面。在CAD方面,我们试用了产品数据管理平台,这个PDM与CAD完全达到无缝集成。我们首先在这个平台上试行了并行工程,取得了一定的效果,过去我们的产品开发设计和工艺开发设计基本上是串行的,这样做的结果是产品设计周期长,设计质量、制造成本也因人而易,很难改进。通过计算机网络和PDM工艺人员可以很快得到设计信息,并很快将产品设计中存在的问题反馈给设计人员,开展工艺设计工作,同时PDM还有产品配置功能、工作流程控制功能、工程图纸更改及版本管理等功能,对加强设计程序控制,提高设计质量和参与企业的资源管理有不可估量的作用。如果说采用CAD技术甩掉图板是设计上的第一飞跃,采用三维造型技术进行虚拟制造是第二飞跃,那么采用PDM技术将成为我们设计上的第三次飞跃。

    三、不断发展、不断创新是我们的追求

    通过十年的CAD应用,我们取得了一定的效果,但与预期的目标仍有一定的差距,因此我们将,进一步开展对CAD技术的深化应用,目前初步拟订了以下几个方面的深化工作。

    1.扩大在UG环境下的建模,使原来老产品经过优化、系列化、模块化后进入三维实体建模库,开展外观造型设计、装配模拟和干涉检查。

    2.更深入开展应用专家系统、有限元分析、动态特征计算和运动分析、实现产品方案的合理设计和结构优化设计。

    3.开展在IMAN环境下的CAPP工作,完成工艺文件自动生成。

    4.充分发挥CAM的作用,对一些关键件、精密加工件采用CAD与数控机床联网,实现网上的CAD/CAM。

5.加强和发挥技术信息的管理,完善产品数据库的管理,健全产品配置管理,自动生成设计BOM和工艺BOM,向企业的资源计划管理提供数据和图形查询。

 责任编辑:王玥