新产品开发柔性（精选8篇）
新产品开发柔性 篇1
1 建立面向加工箱体类零件夹具和刀具的数据库
新产品试制特点是单件小批量生产, 要求生产技术准备期短、加工精度高, 其加工用的夹具原则是简捷、适用、经济, 定位基准一致、减少装夹次数。同时, 为了适应小批量多品种的新产品试制加工, 要求其夹具具有精度高、效率高、通用性强的特点, 否则试制准备期长、浪费严重、成本增加。所以, 选择新产品试制的夹具重点要考虑实用性、通用性和经济性。
1.1 夹具组成
(1) 普通夹具
夹具基本组成包括夹具体 (基础件) 、定位件、支撑件、导向件、压紧件、紧固件、合件以及其他件等。
夹具体的定位结构和连接通常是与机床工作台相关联的, 它直接影响到加工的定位精度。
定位件分为孔系定位件、槽系定位件和光面定位件。
孔系定位件有圆柱定位销、菱形定位销、台阶定位轴、扁头定位销、空心定位销、过渡定位销等。
槽系定位件有平键定位件、长平键定位件、凸头T型键定位件, 切头T型键定位件、平偏心键定位件等。
光面定位件有定位轴式、圆柱定位销式、扁头定位销式和菱形定位销式等。
通常, 粗加工的粗定位用槽系定位件和光面定位件, 半精加工、精加工主要采用孔系定位。
支撑件的形式随着零件的形状不同而变得多种多样, 但其目的就是将各种形状的零件支撑平稳, 以利于零件的定位和夹紧。
导向件主要是便于零件的输送和粗定位, 其形状随着零件的形状而变化, 形式多样。
压紧件主要是夹紧零件, 一般有平压板、齿纹平压板、伸长压板、双头压板、弯头压板、齿纹弯头压板、U形压板、叉形压板和圆柱头压板等。
紧固件主要是各种规格和形状的螺栓、螺母。
合件主要是两种以上元件在此组成的夹具或单元, 如既带倾斜角度又有回转分度的分度台、钳式单向定位座、定位夹紧器、侧向压紧器、伸缩定位销等。
(2) 柔性夹具
柔性夹具是一种具有较高柔性的先进工艺装备, 主要适用于加工中心、柔性加工单元和柔性制造系统以及各种数控车床、数控铣床等。柔性夹具由预先制造好的不同形状、不同尺寸规格、不同功能的系列化、标准化组件和合件组装而成。柔性夹具组件具有较高的刚度和精度, 能保证在粗加工时的大切削量, 在精加工时能更好地保证零件定位基准与加工表面的位置精度, 还能根据数控加工中心机床的特点和要求保证零件在一次定位装夹后加工多个甚至全部表面, 也可以一套夹具同时装夹多个零件依次进行加工。柔性夹具可以充分发挥数控加工中心的生产能力, 减少机床的停机时间, 充分发挥数控加工中心的高效性能。
1.2 建立箱体类零件夹具元件库
在发动机上箱体类零件主要是气缸体和气缸盖。
本文所建立的箱体类零件夹具库主要是针对新产品试制即单件小批量生产而言的, 而且主要是针对数控机床、加工中心所用的夹具 (刀具也是针对加工中心用刀具) 。
箱体类零件特征类型不外乎面和孔, 加工方法也集中在铣、钻、扩、铰、镗、插补铣和攻丝等操作。基于尽可能用同一个定位基准、减少装夹的原则, 箱体类零件一般选用底面 (或顶面) 和底面 (或顶面) 的两个定位销孔作为定位基准。
(1) 箱体类零件的装夹方式
箱体类零件试制加工的装夹方
式有座式装夹 (如图1) 、横卧式装夹 (如图2) 、竖卧式装夹 (如图3) 和倾斜卧式装夹 (如图4) 。
座式装夹:以底面和底面的两个定位销孔为定位基准, 加工左右面 (两端面) 、前后面 (两侧面) 以及这4个面的孔系。
横卧式装夹:一种情况是以底面和底面的两个定位销孔为定位基准, 加工左右面、顶面以及这4个面的孔系;另一种是以顶面和顶面的两个定位销孔为定位基准, 加工左右面和底面的孔系。
竖卧式装夹:一种情况是以底面和底面的两个定位销孔为定位基准, 加工前后面和顶面的直孔和斜孔;另一种是以顶面和顶面的两个定位销孔为定位基准, 加工前后面和底面的直孔和斜孔。
倾斜卧式装夹:一种情况是以底面和底面的两个定位销孔为定位基准, 加工顶面的空间孔 (两个角度孔) ;另一种是以顶面和顶面的两个定位销孔为定位基准, 加工底面的空间孔 (两个角度孔) 。箱体类零件的4种装夹方式基本涵盖了箱体类零件6个面以及6个面的直孔、斜孔和空间孔。而且, 都是以底面和底面的两个定位销孔作为定位基准, 只有两种情况是以顶面和顶面的定位销孔作为定位基准, 顶面和顶面的定位销孔也以底面和底面的定位销孔作为定位基准在数控加工中心上加工完成的。这样, 保证了加工定位基准的一致性。
(2) 夹具体
上述装夹方式决定了箱体类零件试制加工的夹具体主要有两大类, 即平板式和90°弯板 (垂直弯板) 式。
(3) 定位件
箱体类零件试制加工的定位形式主要有面定位和孔定位两大类, 就是通常所说的一面两销的定位原则。
面定位件在平板式夹具体上通常使用标准的等高支撑垫作面定位基准;90°弯板夹具体上也使用等高支撑垫作面定位基准, 有时就直接用90°弯板夹具体的垂直面作面定位基准。
孔定位件无论用在哪种夹具体上, 最常用的是圆柱定位销和菱形定位销配对使用。定位销通常分为定位轴式定位销 (如图5) 和固定式定位销 (如图6) 。
定位轴式定位销一般与夹具体本身作定位面配合使用, 即使用这种定位销, 定位销一定是装在定位面上。通常使用这种定位销, 就不使用支撑件。
固定式定位销与等高支撑件配合使用, 二者共同构建两销一面的定位基准。使用这种固定式定位销, 通常是要加工贯穿到支撑面的孔以防刀具撞到支撑面, 或者加工与支撑面垂直的面以防铣刀撞到夹具体。
(4) 压紧件
箱体类零件试制加工的压紧方式主要是靠支撑铁支撑压板通过螺栓压紧。
压紧件就是各种压板和支撑铁。压板的形式有平压板、齿纹平压板、长压板、双头压板、弯头压板、齿纹弯头压板、U形压板、叉形压板和圆柱头U形压板等。支撑铁分为固定式和可调式。
(5) 紧固件
箱体类零件试制加工的压紧方式是通过螺栓螺母压紧零件的。对于箱体类零件特别是发动机上质量在150 kg以下缸套、缸盖, 作为紧固件的螺栓螺母应采用M18、M20。
(6) 建立箱体类零件夹具元件库
针对箱体类零件, 可以划归系列标准的夹具元件定位轴式定位销、固定式定位销、等高支撑垫、压紧螺栓、支撑铁。按照箱体类零件确定的装夹方式和采用的定位夹紧以及零件系列, 制定出可操作的夹具元件采用标准。
应用CAD技术, 将上述所列的夹具元件按照名称、分类、编号、规格、适用范围等方面编制在CAD中, 建立起夹具元件库, 以便工艺方案设计时提取选择。
1.3 建立箱体工件加工刀具库
(1) 铣刀
铣刀的选择:箱体类零件加工用铣刀分粗铣铣刀盘和精铣铣刀盘。除此之外, 铣刀盘直径的选择依据具体加工表面的技术要求和其约束条件而定。
无论是粗铣铣刀还是精铣铣刀, 是否经久耐用的关键在于铣刀片的材质和形状的选择。
(2) 钻头
钻头直径一般在Φ25 mm以下, 实际上Φ20 mm以上就考虑用镗刀代替了。箱体类零件中, 钻头最小直径是Φ4 mm。
长度在150 mm以下的为普通钻头, 200 mm以上加工中心推荐用枪钻。枪钻的特点是中心制冷, 内部冷却切削性能好、排屑好, 可以连续钻削, 不用倒屑, 效率高。
加工中心目前普遍采用的是整体合金钻头, 虽然成本高, 但加工质量好、效率高、使用寿命长。焊接钻头也有经济实用的 (头部合金、柄部普通钢) 。可根据实际情况选择钻头材质。
(3) 扩刀
扩刀形式的选择是根据具体孔的形式 (单一、复合) 、孔径的原始状态 (有无毛坯铸造孔) 、加工余量的分配 (一次、多次加工) 而定的。所以, 扩刀多种多样, 标准很难界定, 只能根据实际情况, 按照扩刀的加工范围选择。
(4) 铰刀
必须严格以产品设计的技术图纸为依据, 设计、制造、选择铰刀的尺寸。它不是标准所能规范的, 只能根据具体的实际尺寸确定、选择铰刀。
(5) 镗刀
随着数控、加工中心的广泛应用, 数控刀具的发展突飞猛进, 特别是数控用镗削刀具品种繁多。粗加工镗削刀具有双刃复合镗孔刀具、防振的复合镗孔刀具、可径向调整的防振复合式镗孔刀具、重载镗削刀具 (内冷式) 等。精加工镗削刀具有精镗头、高速精镗头、单刃精镗头、防振单刃精镗刀具、双刃精镗刀具等。
(6) 建立箱体类零件刀具库
应用CAD技术, 建立箱体类零件加工用刀具库的简图和明细。刀具简图中应有如下内容:
a.加工零件名称;
b.加工零件的材质和硬度;
c.加工余量;
d.加工面和孔所处的位置;
e.加工冷却方式;
f.刀具名称及制造商;
g.刀柄型号及制造商;
h.加工部位简图 (主要尺寸和精度) ;
i.推荐切削参数:线速度、转速、进给速度。
作为技术储备、文件共享, 缩短加工不同新产品的技术准备时间, 根据刀具库中的切削参数, 快速加工零件。针对不同材质、不同炉号的零件, 稍作调整即可保证质量地完成零件加工。
应用CAD技术, 将刀具的图形、名称、规格、装夹方式、切削参数等信息输入到CAD中, 进行汇总整理, 建立共享数据库, 以便缩短新产品的技术准备时间, 快速、柔性加工新产品。
2新产品快速、柔性加工的工艺设计
2.1 新产品工艺规程设计
工艺设计是为加工零件选择合理的加工方法、加工顺序和工艺装备等, 是新产品研制过程中的重要一环。一个理想的工艺设计可以保证所编制的工艺适用可靠, 并且编制工艺所花费的时间短, 从而缩短新产品的研制周期, 降低制造成本, 提高研制质量。
采用并行工程和逆向思维方式, 从工艺设计的底层出发, 抽出工艺过程中最本质的表述——以工步为核心, 进行工艺设计。如图7所示, 首先将产品图纸进行零件工艺分析, 整理汇总出新产品的加工特征, 包括尺寸精度、位置精度、形位公差、粗糙度、产品关键特性和重要特性, 同时按照每个工步的加工要求进行工艺规划设计, 根据现有设备资源和夹具库的模块编制工艺过程草案;根据刀具库的资源配置编制每个加工工步的刀具使用工艺方案。
工艺规划方案中, 为了体现快速、柔性试制新产品, 结合公司现有的加工资源, 采用工序集中的原则。具体表现为:
(1) 有定位基准集中加工;
(2) 有位置精度集中加工;
(3) 同一方位面上的特征集中加工;
(4) 同一把刀具集中加工;
(5) 相同的加工方法集中加工。
在此基础上, 遵循先面后孔、先粗后精、特殊孔 (如小孔、深孔、螺纹孔等) 后置加工的原则。
基于上述原则, 工艺规划设计先加工面后加工孔系。
新产品气缸盖的定位基准是, 底面的2个定销孔和顶面的2个定位销孔在加工中心上全部工序都是以这两个面的定位销孔为加工基准。按照夹具库的资源选择, 以底面和2个定位销孔为加工基准;加工两端面和两侧面及其孔系选择平板式夹具。
以底面和2个定位销孔为加工基准, 采用横卧式装夹和竖卧式装夹都可以加工顶面的孔系。但考虑工序集中的原则, 选择竖卧式装夹, 因为顶面上不但有直孔还有与缸盖底面成夹角的斜孔。如果采用横卧式装夹, 斜孔就不能加工;采用竖卧式装夹, 只要工作台回转一个角度, 斜孔就可以加工了。所以, 采用竖卧式装夹新产品缸盖, 一次装夹就能全部加工顶面的所有孔。
气缸盖装夹方式和刀具库建立后, 即可编制工序操作指导书。
2.2新产品试制
工艺方案确定后, 进入新产品正式试制阶段。试制过程分3个阶段。
第一阶段是程序调试、工装验证、刀具工艺参数的调试, 因为图纸和实物是有差别的, 夹具定位、夹紧, 程序编制是否有遗漏, 刀具推荐的切削参数是否合理, 都要进行验证。哪一项不能保证加工质量, 都必须调整。程序在现场即可调整。夹具不合理也要调整修改。刀具则比较复杂, 有时是刀具本身设计不合理, 则必须重新设计刀具。如果是切削参数不合理则要分析调整, 但不能盲目改变切削参数。只有全部项目验证完毕, 加工的工件检测合格, 才能试生产。
第二阶段试生产, 主要是验证各个方面的稳定性, 根据出现的质量问题及时服务现场, 分析问题, 找出原因, 提出解决问题的方案, 马上进行实施, 直至加工稳定为止。
第三阶段是针对试切加工中出现的问题进行汇总分析, 优化工序, 简化程序, 选择最佳切削参数, 为以后的试制和批量生产积累经验。
3结束语
通过对箱体类零件加工中需要的夹具和刀具的研究, 建立相对柔性夹具库和数控刀具库, 解决了自动化小批量生产中夹具和刀具一致性问题。通过上述两项研究, 将工艺设计人员从烦琐、重复的生产技术准备中解放出来, 大大缩短了工艺设计、技术准备周期, 提高了工艺设计的标准化和质量, 对快速、柔性、小批量生产箱体类零件有重要的现实意义。
新产品开发柔性 篇2
尤其销量预算是很多相关预算的基础，也是公司做预算的重点。合适的销量预算可以稳健市场发展，对未来先知先觉。反之，就会造成市场机会丢失或者盲目扩张，对公司发展带来不利影响。
但是，是不是有了很好的预算就可以按部就班、高枕无忧了呢?当然不是，市场在不断变化，好的预算能屏蔽正常的市场波动。但突发事件是影响预算执行效果的罪魁祸首。如何在预算中和预算执行中进行风险规避，如何在预算管理中不丢失市场机会?这就是题目中的柔性管理思想。柔性管理应该是建立在预算管理基础上的更高层次的管理方法，管理的科学性与艺术性的统一。科学性借以提高管理效率，艺术性借以提高准确性、管理适应能力。下面案例能说明柔性预算管理的迫切性。
TG饮料是英国TG集团与可口可乐合作生产可口可乐系列饮料的事业部，在全国有多家合资装瓶厂。装瓶厂的市场费用由可口可乐与TG饮料分别承担，这种费用的支出严格按照预算管理，任何超支、变动或计划外支出，原则上都要有可口可乐中国总部和TG饮料总部的老板们共同协商决定。为了节约开支，可口可乐中国总部几乎没有批准预算外费用。为了深入开发农村市场，需要投入地方广告费用，眼看销售旺季一天天过去，额外媒体费用却杳无音讯，而竞争对手的攻势却越来越强，二级市场进展并不很顺利。机会终于来了，一家装瓶厂所在城市地方新闻节目在黄金时间播出一条消息：KSF绿茶被投诉有严重沉淀，当KSF地区经理在就此事接受电视台记者采访时语出惊人，喝了死不了人……消息播出后消费者反响很大。KSF绿茶是可口可乐系列茶饮料“天与地茶”的主要竞争对手，一上市便攻势凌厉，占据了该地区的茶市场，“天与地茶”几乎放弃了这个市场。如果“天与地茶”能抓住这个机会，投入费用行动起来，占据消费者的临时的消费心理空虚，凭借可口可乐良好的形象，也许能从KSF手中夺回失去的市场。但是，装瓶厂却无预算外的市场费用可用，更不用说调剂其他项目的费用。机会迅速失去，可能难再有这样好的时机。KSF依然垄断着当地茶饮料市场。
如何能先知先觉、如何能做到未雨绸缪?我们需要在预算中加入弹性，在做预算时充分考虑到预算年度的需求和突发需求，
当然，如果能决策足够迅速、费用充裕，不需要下大功夫在预算弹性上。但一般企业的费用都是有限或有很大成本的，决策效率也难以跟上市场的变化。所以弹性预算是有意义的。
在企业里如何建立和实施弹性预算管理?这才是问题的核心。首先看一下年度预算的组成。在一般企业中，次年的预算取决于会计年度预算与企业的战略规划。在会计年度末期要计算出次年的年度预算，反映到会计费用、利润等资金指标上。这些数据分别来自：
1、销量完成部门(销售部)的销量与销售费用预算数据;
2、市场开发与维护部门(市场部)的市场费用、产品占有率和市场增长率指标;
3、产品供应及保障部门(厂房部包括生产部、供应部、工程维护部、物流部)的产量预算、运力预算、生产与维护费用预算;
4、行政部的行政费用预算;
5、财务部的财务费用、资本需求等预算数据;
6、人力资源部提供的人事费用与人力资源需求预算。
这些预算在不同行业的企业里，有不同的方法。有了上面的常规预算数据，根据企业的战略目标、行业的市场引力、行业的政策取向、行业内部的竞争环境、管理人员的综合分析判断等因数，加以加权修正，以便更确切地保障市场目标的实现。
在预算执行中的滚动预算是不错的柔性预算方法。在预算执行的过程中需要对下一周期的目标作滚动预算。最重要的就是生产需求预算(供应需求预算)、销量预算;实际上这两个预算是一个问题的两方面。供应需求预算根据前期销量、当期预算、上年同期销量、自然因素(天气变化)、政策因素(宏观调控)等因素做出预测，调整生产、各仓库存、物流运力等指标。在很多大型企业，就有近似公式可以计算。这些公式可以通过多元回归求出，利用线性规划方法进行近似优化计算。当然，只有公式是不行的，还要针对变化的环境进行主观调整，这里充分体现了预算管理的艺术性DD柔性预算的思想。
举个例子，在前面所提到的装瓶厂做供求预算时有一个近似公式：
PQp(本期产量) = F { SQf (前期销量)、SQf1(上年度同期销量)、SQf2(前年同期销量)、SQf3(前第三年同期销量)、FQp(本期预算)、S(季节修正因子)}
当然，这样的结果并不十分准确。环境在不断变化，竞争者的市场活动会使实际销量下降;本公司的市场活动又会对实际销量有所促进;天气连续阴雨;当地西瓜等水果丰收……一系列因素都影响预算的可行性。要合理安排生产、避免断货、减少库存，就必须利用经验数据对预算结果进行修正。
轿车柔性化合装技术的开发与应用 篇3
轿车合装是指车身与底盘、发动机的装配。在规模生产模式下, 轿车合装在流水生产线上完成。目前, 国内外主要汽车企业的同一流水生产线基本只能完成同一系列车型的合装。在新车型频繁推出的今天, 这种单一系列车型的合装模式显然不适应企业的良态经营与发展。在该背景下, 柔性化合装模式越来越受到企业的重视, 各种制约着柔性化合装模式的装备技术的创新将势在必行。
2 柔性化合装模式的功能要求
柔性化合装模式是指在同一生产流水线上完成不同系列车型的车身与底盘、发动机的随机混流装配模式。因车型差异变化大, 该模式生产线需满足以下功能要求。
a.不同轴距车型的合装。
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b.不同动力配置车型的合装。
c.不同底盘结构车型的合装。
d.生产节拍98 s。
e.生产操作方便, 安全可靠。
3 柔性化合装关键技术的方案设计
实现柔性化合装模式功能要求, 其核心问题是必须设计开发出实时可变的合装工艺装备, 该装备通常称为柔性化合装托盘。经过对合装线输送系统的特点及各系列车型的差异性进行研究与分析, 柔性化合装托盘的设计必须要解决以下关键技术问题。
a.地面上底盘、发动机输送系统和空中车身输送系统是两个独立的输送系统, 在动力总成与车身合装时, 因系统误差大, 装配困难。
b.实现多系列车型的动力总成与车身的定位。
c.实现不同轴距系列车型的后桥与车身的定位。
d.人机工程技术因素。
3.1 多系列车型动力总成共线柔性化装配快速定位技术方案
设计半正弦机构及分体导轨机构满足动力总成的X向位置变化要求。设计快换定位模块及浮动定位机构满足多系列车型的动力总成与车身共线柔性化装配定位要求。
(1) 动力总成模块化定位技术及其设计原理
动力总成模块化定位技术, 是指将发动机及变速器的定位装置分别设计成可迅速更换的定位模块, 不同发动机模块与不同变速器模块可实现不同的定位组合, 以实现不同动力总成与不同车身的共线柔性化装配的技术。
采用集成化设计原理, 将一种部件的定位功能集中在一个模块单元上。用一个模块实现发动机的定位, 一个模块实现变速器的定位。用2个模块即可实现一种车型动力总成的准确定位。通过对17种系列车型动力配置的研究及分析, 确定12种发动机模块、13种变速器模块即可满足其装配定位要求。
为了便于快速更换模块, 实现不同车型动力总成的定位要求, 模块在浮动底板上的定位方式设计成两销一面式。模块上设计为定位孔, 浮动底板上设计为有导向功能的模块用定位销 (图1) , 以满足模块更换时间的要求。
经试验, 模块采用聚氨酯合成材料浇铸成形, 其强度、韧性及硬度 (邵氏95度) 充分满足动力总成的定位及防碰伤要求, 而且其质量轻, 便于快速更换模块。
(2) 浮动装配技术及其设计原理
浮动装配技术是指在产品装配过程中, 使较重的部件处于浮动状态, 在较小的外力作用下, 使该部件与另一装配部件能迅速地寻到良好的装配位置关系。浮动装配技术适于尺寸链长、系统误差大的产品部件装配, 尤其适用于空中与地面输送定位系统的车身与动力总成的合装。
浮动技术设计原理:带模块定位销的浮动底板, 支撑在X向移动底板上均匀布置的6个平面万向滚动球轴承上, 在XY平面内能灵活移动与转动。在两个浮动限位销与限位孔的作用下, 浮动底板的移动与转动被限制在Φ10 mm的范围内 (图2) , 以满足动力总成与车身合装时的连接点浮动对位安装要求。
(3) 快速定位方案
图3左侧模型为雪铁龙品牌系列车型的动力总成合装位置图, 此时半正弦机构处于自锁状态。通过更换发动机模块和变速器模块, 在浮动机构的作用下, 能快速实现雪铁龙系列车型动力总成共线柔性化浮动对位的合装要求。
图3右侧模型为标致品牌系列车型的动力总成合装位置, 在左图位置状态下, 半正弦机构操作手柄, 以逆时针方向绕回转轴旋转180°, 在分体式导轨副的作用下, X向移动底板向后移动112 mm。安装在X向移动底板上的浮动底板也移动112mm, 进入标致品牌系列车型动力总成合装位置, 此时半正弦机构处于自锁状态。
图3多系列车型动力总成共线柔性化装配快速定位方案模型
通过更换发动机模块和变速器模块, 在浮动机构的作用下, 能快速实现标致系列车型动力总成共线柔性化浮动对位的合装要求。
(4) 半正弦机构设计原理及其技术方案a.半正弦机构设计原理。
由半正弦机构往复运动原理图 (图4) 可推导出活动导轨上m点的运动方程:
x=r sinθ+b (-π/2≤θ≤π/2) (1) 该正弦函数图形如图5。
将半正弦机构曲柄半径r设计为56 mm, 当θ=±π/2时, 滑块行程为112 mm, 满足两大品牌系列车型的动力总成X向的位置变化要求。
若以匀角速度ω操纵摆动杆, 则m点的运动方程为:
x=r sinωt+b
m点的速度v为:
v=dx/dt=rωcosωt m点的加速度a为:a=dv/dt
a=-rω2sinωt
(2)
m点的速度v和加速度a的函数曲线如图6。
从图6看出, 当θ=±π/2时, 滑块速度为零, 但加速度最大, 需要作用在手柄上的力也最大, 滑块处于自锁状态。增加拉簧, 使滑块自锁状态更加可靠。
b.半正弦机构技术方案 (图7) 。
图4半正弦机构往复运动原理图
图6速度和加速度函数曲线
操作手柄, 使摇臂绕旋转轴O转动180°, 固定在摇臂上的曲柄也绕旋转轴O转动180°, 同时带动安装在滑块上的连接板在X向移动2r距离。
3.2 适应不同轴距车型的可快速移动自定位平台技术方案
设计分体式导轨与偏心轮式半自动定位机构等部件, 组成适应不同轴距车型的可快速移动自定位的平台系统 (图8) , 保证4种轴距车型的后桥及油箱与车身共线柔性化合装的位置变化要求。
在该平台的活动底板上, 设计布置多功能组合定位机构, 组成不同后桥与油箱的快速转换定位系统 (图9) 。通过变形组合, 保证17种系列车型5种后桥及油箱与车身的快速、准确定位, 满足其共线柔性化合装要求。
(1) 分体式导轨机构原理及功能
为了满足17种系列4种轴距车型的后桥及油箱与车身共线柔性化装配功能要求, 考虑到人工操作换位及设备系统刚性差等因素, 经过底板载荷受力及导向功能分析, 将导轨系统设计为分体式 (图10) 。上、下导轨仅起侧向导向作用, 而不承受载荷的压力, 导轨滑动面间的摩擦阻力几乎为零。平面承载轨由一定数量、均匀布置在固定底板上的驻点万向滚动球轴承和活动底板下平面组成, 其功能是承担100%的重力载荷。该承载轨运动副间的运动是滚动, 其滚动摩擦阻力小, 保证了活动底板在人工作用下的灵活移动。
分体式导轨的特点:结构新颖;移动摩擦阻力小, 运动灵活;活动底板承载力大, 受力均匀;导向精度及使用寿命高, 运行可靠;具有安装精度自补偿功能, 尤其适宜于刚性差的装备安装系统;制造成本低, 安装、使用维护方便。
(2) 偏心轮式半自动定位机构原理及功能
a.偏心轮式半自动定位技术方案 (图11) 。
在图11c中, 连接在固定底板上的下导轨上有4个轴距定位孔, 用于4种轴距系列车型的后桥及油箱的位置定位。连接在活动底板上的轴距定位销在弹簧压力的作用下进入轴距定位孔中, 使活动平台处于某种轴距车型的位置状态。右手操作固定在偏心轮上的手柄绕回转轴顺时针转动90°, 在偏心轮的作用下, 轴距定位销弹簧力退出轴距定位孔 (图11b) 。此时, 左手快速移动活动底板至需要装配的轴距系列车型的位置 (如图8中的车型轴距位置标识) , 松开偏心轮操作手柄, 轴距定位销在弹簧压力的作用下自动进入轴距定位孔中, 此时活动平台处于另一种轴距系列车型的位置状态。
b.偏心轮式半自动定位机构设计原理
由图11a可推导出定位销 (或偏心轮回转孔中心) 上M点轨迹的运动方程为:
其中, 回转轴中心至偏心轮中心之间的距离
当θ=0°时, 定位销的行程S=0。
当θ=45°时, 定位销的行程S≈3 mm, 如图11a。
柔性铸铁管考察报告 篇4
受建设单位（廊坊市中投置地房地产开发有限公司）委托，本监理单位依据廊坊市《建设工程监理规程》中有关工程材料、构配件和设备质量控制基本程序的相关要求，于近期对施工单位（江苏苏中有限责任公司）承揽的廊坊市银河新区B2-02＼B2-04地块工程中所使用的柔性铸铁管进行了材料的考察工作。
本次材料考察施工单位提供的柔性铸铁管生产厂家是高碑店市时氏管业有限公司。
对于该生产企业，监理部会同建设、施工单位共同对其生产厂家进行了实地考察，考察内容包括：
1、企业资质审查：包括营业执照、建筑业企业资质证书、工业产品生产许可证、质量管理体系认证证书、企业业绩、组织结构图、工艺流程、主要管理人员资历证书等文件。
2、企业生产规模、经营状况、生产能力、加工工艺、质量控制等情况。
3、原材料的进场检验、复试，铸铁管材的功能检测，以及检验手段及条件，试验室设备完好齐备等情况。
4、产品报价、生产周期、交货能否及时，售后服务等情况 检查情况：
该生产企业资质齐全，生产规模和生产情况均具备中等柔性铸铁管及管件的生产水平，设施装备精良，技术力量雄厚，制管工艺
先进，检测设备完善，试验项目完备，试验检测水平和状况良好。该厂生产的柔性墨铸铁管及配套管件具有高强度、离延伸率、抗腐蚀性等卓越性能。
企业有多次为河北省重点工程和诸多城市输水工程提供各种类型优质的柔性铸铁管材的历史和经验，产品外销业绩较好，在业内有一定的口碑，曾获得过省建委及省、市两级表彰，厂家对产品的质量管理意识也较强，同时承诺能保证在施工方提出的供货期限内如期交货，并保证售后服务的到位。产品报价相对合理。
通过对柔性铸铁管厂进行的实地考察，综合以上考察情况，经与建设单位、施工单位协商评议，我监理单位认为高碑店市时氏管业有限公司所提供的营业执照和资质等级符合建委允许生产的厂家规定，生产规模和质量保证措施等方面满足柔性铸铁管设计要求，该管厂生产的柔性铸铁管所需各项原材料经检查均符合产品生产所报验材料质量要求，在生产厂家进行的压环、拉伸、扭曲等力学试验检测能力和试验指标，综合评定该球墨铸铁管生产厂家所生产的柔性铸铁管满足施工要求，可以作为廊坊市银河新区B2-02＼B2-04地块工程所使用的柔性铸铁管的生产厂家。
北京建扶监理有限公司
新产品开发柔性 篇5
在汽车制造企业中, 更快地推出新的产品, 更快地对旧产品更新换代, 是赢得市场的关键所在。在白车身各模块中, 下车体冲压件的数量和焊接工作量占整车的比例相对较高, 通过各种柔性化技术达到同一技术平台的系列产品下车体工装设备共用, 仅将车身前部、后部和侧围的工装设备进行开发, 从而降低新车的资金投入, 缩短开发周期。
焊装吊具简介
汽车制造厂按照生产工艺, 一般划分为冲压、焊装、涂装和总装四大工艺车间, 而焊装车间又是其中工序内容最为复杂的车间。为更好地满足生产工艺性及生产节拍的需求, 同时结合人体工程学要求, 对于超过10kg的工件搬运, 通常采用辅助动力结合吊具的形式进行工序间的工件吊装、移载等起吊转运作业。
吊具是配合起升设备使用的装置。在工件水平或垂直方向自由输送时, 具有精巧灵活、操作方便及工作效率高等特点。在焊装车间工序间转运中发挥出重要的作用, 所以被广泛规划应用于焊装生产线。
焊装车间常用吊具根据其吊点设计结构形式, 可以分为钩、托、吸、夹等不同种类。结合被起吊钣金件的负载、尺寸、厚度、质量、外形的差异等, 同时考虑工作环境、工件特点以及生产节拍等方面的要求, 对常用的吊钩式、真空吸盘式、机械夹抓式等吊具进行简单介绍。
(1) 吊钩式。对于结构强度好、形状复杂的发舱、前地板、后地板等结构件, 一般利用厚度及强度可靠的横梁、纵梁结构, 采用杠杆原理设计成三点或四点的机械吊钩式, 通过人工操作, 就可以实现钩吊, 且动作灵活, 吊运安全可靠 (见图1) 。
(2) 真空吸盘式。对于结构强度弱、表面平整、形状规则、表面要求高的顶盖, 侧围外板等薄板件, 考虑到起吊过程中钣金偏软容易变形受损, 一般均布设计成4〜8点的真空吸盘式, 利用大气压力吸附工件 (见图2) 。
(3) 机械夹抓式。对于结构强度好, 不是关键表面的焊接边, 可设计成机械夹紧该部位, 夹紧时不破坏该件几何形状和外观质量, 夹紧后不使该件松动滑落, 又不使该件的约束度过大而产生较大的变形。该形式一般用于需要翻转或者回转的工位, 可以保持工件牢牢固定在吊具上。
某车型地板吊具现状
江淮某系列车型变动车型需求逐年增加, 随着品种的不断拓展, 该系列车型焊装地板线地板总成的真空吸盘式吊具无法满足多车型的快速切换, 造成多种变型变动车型生产过程需进行多轮现场调整, 无法满足现场多样化快速生产切换。
真空吸盘式吊具工作时要求吸盘与地板紧密接触, 保证控制系统工作时, 吸盘和板件之间成真空状态;且地板需平整, 保证吊具到位后, 吸盘与钣金贴合度, 吸盘本身无调节作用;另外吸盘位置不允许存在孔洞, 否则控制系统将无法工作;同时必须保证每个吸盘均起到作用, 整个吊具才能正常运转。
而该系列车型焊装地板总成不同车型的变动主要为地板蒙皮的孔位数量、位置和大小变化;地板总成吊具吸盘位置相对固定, 部分车型无法正常调运;前期生产过程中如出现孔位在吸盘位置的地板总成, 需手工进行吸盘位置调整;吸盘吸附位置要求钣金件表面清洁, 且无钣金变形, 对变型变动车改制要求较高。
因真空吸盘工作原理的局限性, 吸盘位置需根据地板孔位进行调整, 吸盘吊具已无法满足现场正常生产, 约75%的变型变动车型需现场进行调整, 造成现场吊运和流转时间过长, 影响整个下车体线生产。
地板高柔性吊具的开发
结合市场的需求以及现场的实际操作情况, 需要在现有工艺的基础上进行改造, 设计出满足多样化地板吊运的吊具, 以满足特殊变型变动产品的多品种、小批量的柔性化生产。分析产品结构特点, 综合市场调研情况, 决定设计开发小型永磁铁吸附式吊具 (见图3) 。
1. 地板高柔性吊具的设计
根据地板总成质量分布情况, 永磁铁数量均匀地分布在地板各位置, 结合现有车型吸附点, 尽量避让地板座椅孔位及加强筋 (如布置在加强筋或孔位处, 永磁铁吸附效率会降低) , 永磁铁需配合地板的形状, 保证磁铁与地板的接触面积, 确保吸附牢固。根据永磁铁吸附薄板的吸附效率, 适当选择吸附点数量, 且需保证80%吸附点起到作用, 整套吊具系统能正常运转。
永磁铁吸附点需增加柔性机构, 避免吸附点与地板接触和分流过程中的硬膨胀, 不允许造成地板质量缺陷。
地板总成放置在工位器具上存放时偶尔会产生局部弯曲, 每个永磁铁上需增加弹簧机构, 保证电磁铁与地板充分接触。
为保证生产的安全性, 地板总成吊具四周新增树脂的防脱机构, 提高安全性的同时, 避免地板变形, 同时保证地板与永磁铁充分接触, 防止地板总成意外脱落。
每个吸附点加安全信号, 对正常工作状态下未起吸附作用的永磁铁进行报警, 增加可靠性。
整套系统运转时需增减指示灯, 保证周围工位员工可以第一时间识别设备运转, 防止设备运转过程中误操作造成的安全隐患。
2. 地板高柔性吊具的开发
永磁铁吸附能力会随着外因的不同而变化, 永磁铁吸附薄板的效率约为5%〜8%。通过现场验证发现, 影响磁铁吸附效率损失的主要原因如下:板厚、吸附点平整度、吸附点布置位置等因素, 吸附后地板总成 (总重约为75kg) 需10块此种类型的永磁铁, 具体数据统计见附表。
磁铁布置需要结合地板总成质量分布情况 (后重前轻) , 通过合理布置永磁铁位置, 达到整块地板吸附力均衡的效果, 分析以下四种磁铁布置位置 (见图4) , 效果如下。
布置1:简易吊具 (红色) 可以将地板总成吊运起来, 且稳定性较好。布置2:简易吊具可以将地板总成吊运起来, 但吊具晃动过程中地板中部不稳, 会引起整个地板脱落。布置3:简易吊具可以将地板总成吊运起来, 由于轮罩处过重, 晃动过程中轮罩处磁铁会先脱开, 造成整个地板总成掉落。布置4:简易吊具可以将地板总成吊运起来, 但地板外侧向下外张趋势严重, 造成整个地板掉落。
综上, 可确定磁铁的吸附位置如布置1方式最为有效, 轮罩处布置量相对增加, 且地板中间需相应布置2块磁铁, 其他磁铁相对均匀布置, 可保证地板总成平稳调运。
吊具需要调运的地板总成为蒙皮0.8mm且面积较大的薄板式结构, 这就造成无论是放置在夹具或流转工位器具上都无法避免局部区域的小量变形。为保证吊具放置时磁铁与地板蒙皮之间的接触能力, 从而保证磁铁的吸附能力, 在磁铁与连接机构之间增加柔性装置 (见图5) , 装置内部采用弹簧机构, 上部连接处连接杆与连接结构采用间隙配合方式, 保证连接磁铁的机构可以上下自由运动, 避免吊具放置时因地板变形造成的接触不良。
地板总成在吊运过程中, 为保证其安全性, 除可靠软连接 (永磁铁吸附连接) 外, 还需要增加可靠的硬防护, 该防脱装置 (见图6) 可以保护因特殊原因引起的地板脱落现象。在地板总成吊具两侧分别增加移动防护杆, 通过气缸带动防护杆运动。永磁铁吸附后或调运过程中, 防护杆会深入地板下层, 保证整个地板吊具运行的稳定性和安全性。防护杆上增加一个橡胶胶管, 保证防护杆与地板总成接触面的软接触, 防止吊具在运动过程中对地板总成造成的磕碰划伤。
为适用多车型共用性, 地板总成吊具由设计初期的吸盘控制系统变更为永磁铁控制系统, 此种系统无法像吸盘系统一样, 可选择通气或断气来控制吸盘给予地板的吸力, 永磁铁无法中断, 始终保持吸力。这就要求在保证地板质量的同时, 通过一种相对柔性的装置保证吊具与地板的结合和分离。经过多轮现场验证, 最终采用气缸控制的分离装置 (见图7) , 通过气缸的伸缩, 带动永磁铁机构的上升和下降。同时永磁铁吸附位置增加200mm×200mm的支撑框架, 框架底部增加一层厚度为20mm的树脂支撑块, 这样保证磁铁脱离时吊具以较大面积与地板接触, 且接触位置为相对较软的树脂机构, 防止地板局部变形。
由于整个吊具吊运是处于整个下车体生产线之间, 这就要求吊具在使用过程中不能影响其他工位人员的安全, 可通过有效的预警装置提醒相邻工位的操作人员在吊具运行过程中避免进入吊具行走的轨迹中。可通过下图中的有声报警灯进行预警, 在吊具启动调运开始, 到整个调运过程结束的过程中, 预警装置会一直启动, 来保证相邻工作工位的安全性 (见图8) 。
永磁铁吊具通过设计、验证和多轮现场调整后达到现场使用要求。投入使用后, 我们对该吊具的状况进行了跟踪, 发现该吊具操作简单, 满足了生产的要求, 实现了设计的构思。该吊具满足在制的所有车型地板总成的吊运, 并保证后续增加品种的通用性, 系统故障率≤3‰。吊具吊运过程省时省力, 整体吊运时满足节拍需求。
结语
新产品开发柔性 篇6
伴随着计算机应用领域的逐步扩大,软件需求量迅猛增加,随之带来的是软件系统规模日渐增长。而软件规模的增长意味着软件的复杂度也大大增加,这种复杂度除了代码的量以外,还包括代码段之间的关系。要想获得高可靠性、高质量的软件,必须严格遵循软件开发过程管理,为软件开发提供有力保障。
近些年来,为适应市场需求,软件在功能设置、开发周期和生产成本三个方面又有了新的要求,即为不同用户提供特色定制功能,在最短的周期内、低成本地完成软件维护和扩展,还要考虑到继承和兼容用户现有软件系统和历史数据。而软件开发所采用的过程管理也慢慢向软件开发产品化过渡,更加注重新的开发模型和生产技术的研究。与此同时,软件产品开发的智能化、自动化成为目前亟待解决的问题。为实现这样的目标,就要求软件在短周期、低成本的前提下可以敏捷应对市场需求变化,传统的以功能分解为主导的分析设计思想已成为软件系统开发的瓶颈,软件的功能实现也不再是一成不变,这样才有助于提高软件产品的生产效率,并迅速占领市场。
1 软件柔性概念
为增加软件功能的灵活性,降低软件开发中不稳定因素的影响,采用柔性思想成为一种选择。“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”软件开发是建立在静态功能模型的基础上,一旦软件开发完成,用户必须在已有功能的限定范围内操作,其优点是软件开发的成功率高,功能实现的固定,设备利用率也很固定,可以迅速提高办公效率、降低办公成本;其存在的缺点是无法应对用户需求不明确或者隐性需求发现较晚的情况,系统的适应能力非常弱,用户只能维持在软件已有的功能基础之上工作,新需求、新变更只能在软件升级或者新产品开发的过程中重新提出,这样导致了用户的工作受到软件功能的限制,甚至产品根本无法得到很好的应用,无形中增加了用户对软件产品的抵制。
1.1 柔性软件系统的概念
对于软件系统来讲,运行环境和用户需求可以看作是外界影响,外界的作用力。所谓柔性软件系统是指在一定范围内能够满足和适应外界作用力影响软件系统,当这样的影响产生时,对现有的系统能够不修改或仅施加参数修改就能够满足实际的需要。软件的柔性可以表述为两个方面:第一方面是系统适应外界作用力的能力,可通过软件系统满足不同运行环境、不同用户乃至于不同行业新需求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可通过在有变更情况下软件的工作效率与无变更情况下的工作效率期望值之比来衡量。
1.2 柔性软件系统的内容
目前软件开发正从针对用户需求逐步向适应市场动态变化过渡,一个软件系统的生存能力和竞争能力,在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内演变出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力,因此柔性思想已占有相当重要的位置。软件系统的柔性主要涵盖了以下几个方面:
(1) 软件功能的柔性实现,即要求处理相互关联的一系列不同类型的事务时,软件系统功能变化的难易程度。
(2) 许多事务流程本身就具有相当的柔性,一方面是指处理流程不变时自身适应流程内部各个工作环节调整的能力;另一方面是软件系统内为工作流程变更而改变相应流程的难易程度。
(3) 软件系统的柔性,首先是事务处理流程更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地应对新变化;其次是软件更新后,对旧系统的继承能力和兼容能力。
(4) 软件系统维护的柔性,无论用户还是开发者,可以采用多种方式查询、处理软件故障,保障系统的可靠性。
(5) 软件系统扩展的柔性,当环境需要的时候,可以很容易地扩展系统结构、增加模块,使得软件具有相当迅捷的扩展能力。
(6) 软件系统运行的柔性,可以利用不同的手段、技术、流程来处理一系列事务的能力,或者对同样的事务换用不同流程处理的能力。
综上所述,软件系统的柔性技术是对各种不同流程的事务加工对象实现程序化柔性加工处理的各种技术的综合。
1.3 软件系统柔性实现的层次
软件的柔性主要体现在软件的可操控性上,为方便软件使用者按照既定目标构造功能、界面、数据等模型,通常将软件系统实现的柔性分为三个层次:
(1)面向用户的柔性,即用户可以根据软件提供的功能,对工作需要或者流程的变更等因素影响来适时调整软件,对于不同知识水平的用户可以区分对待。但是这样的开发在实际应用中有一定的困难,毕竟用户使用软件来处理日常事务就已经是一种障碍了,若用户还需掌握调整软件系统,过大的压力会导致用户的抵触心理。通常情况下,针对用户的柔性可以集中在一些经常需要变化的方面,比如界面调整、报表格式、数据信息收集、简单业务处理流程调整等。
(2)面向开发者的柔性,开发者通过调研分析,建立一个完备的组件库,通过组件拼装可以实现软件的构建。这样,无论是用户需求发生变更,还是系统因环境等因素被迫需要调整,都可以快速根据要求构建一个新的软件系统。这个层次的柔性通常需要开发者编写或者修改一些程序,所以不管是从技术上考虑还是安全上考虑用户都无法胜任。
(3)软件自身柔性,即软件在运行时,可以根据环境变化、用户喜好变化、用户行为习惯等因素,适当进行自我调整,方便用户使用,这种方法对用户来讲是透明的,即用户不知道调整的过程,但是可以感知调整以后的结果,这在技术上要求更加高,从目前的软件开发水平来讲,无法完全感知到软件运行环境的变化,所以在开发实现上有很大的困难。
2 影响软件柔性的要素
2.1 软件系统的柔点
软件的柔性开发主要体现在分析、设置软件柔点,所谓柔点是指软件形态的变化点,也是软件系统中容易受到外界影响而发生变更的因素。对于软件柔点的定义主要集中在两个方面,一个是柔点的范围控制,即受影响的柔点不能无限制多、无限制大、无限制变更;另一个是柔点的粒度控制,即柔点的粒度规模越小,影响柔点变更的因素相对要少,柔性实现就越简单,软件系统越容易适应变化,但是粒度太小又会导致柔点之间的关系过于复杂,反而难于实现。软件系统正是由上述定义的柔点组成,柔点是构成软件系统的最基本的元素之一,是软件系统的基本构件。柔点可以是特定功能的代码段,也可以是一个抽象的数据类型,还可以是人机界面的某个组成部件。
2.2 柔点之间的关系
因为软件系统是由这样的柔点及相互之间的关系构成,所以软件系统的开发过程实际变成了软件构件柔性的分析、设计和实现过程。在这个过程中除了柔点自身,柔点之间的关系也是系统开发关键,因为柔点的存在是依托于系统或者是系统中的其他柔点。根据系统中柔点之间的关系,柔点可以分为三种类型:
(1)孤立柔点,该柔点孤立存在,所实现的功能相对比较独立、单一,并且该柔点与系统其他柔点接口也非常固定,相互之间不通过数据变换或者代码共享产生联系。一旦受到外界影响,孤立柔点的形态变化对其他柔点的形态不产生影响,或者影响非常微弱,在软件系统中可以忽略不计。
(2)单一关联柔点集合,即当外界变化影响到一个柔点形态的时候,会同时激发另一个柔点的形态变换。这种关系从作用方向上来讲又分为对称和非对称两种,所谓对称是指任何一方形态的变换都会影响到对方,假设X为柔点集合,R为定义在X之上的关联关系,对每个属于X的元素a和b,若存在aRb,则必然存在bRa,这种关系R称作对称关联关系;而非对称是指两个关联着的柔点形态变换影响只是单向的,这种作用力是不可逆,即对于柔点集合Y,R为定义在Y上的关联关系,对任何属于Y的元素c和d,若存在cRd,必然不存在dRc,则这种关系称作非对称关联关系。
(3)集群关联柔点集合,这样的柔点变化性能比较活跃,属于软件系统中的不稳定因素。也分为两种情况,一种是系统受外力作用影响某个柔点形态变化,而该柔点的形态变化又会激发系统其他多个柔点的形态发生改变;另一种是系统受到外界某个特定影响的时候,发生形变的不只是某个特定柔点,而是某个子系统中所有关联柔点的形态都会发生改变,并且这些柔点的形态变化会导致更多的柔点形态产生变化,也是系统实现柔性化的关键所在。
2.3 柔点柔性的度量
在柔性软件系统开发过程中,影响软件柔性的要素的除了柔点、柔点之间的关系以外,另一个要素就是柔点一旦承受外力作用时所变化量的度量,或者是柔点形态变化的体现方式和规则,最简单的变化是通过接口参数调整实现,比如人机界面中控件的位置、颜色等等;其次是在柔点的实现形式上提供多种样式,比如柔点代码的执行流程、算法选择都属于这一类;最好的也是最复杂的方式是利用操作平台或者公共数据区域对柔点的形态进行控制,系统需要调整的时候,可以直接通过操作平台对柔点进行修改和装配,无须修改源代码。对于不同的柔点其形态变化必须经过严格论证,在遵从用户和市场约束的前提下,在既定周期和成本内为软件系统的结构和形态选择一种合适的实现方式。
3 软件柔性的实现
3.1 柔性工作流系统的概念
柔性软件系统结构的建模方式有很多种,在选择时必须考虑模型的成熟度、复杂性和表达能力。柔性工作流技术是为了解决现代企业中流程的动态性问题而提出的。因为企业的许多业务流程事先无法给出每个环节准确的、完整的定义,也无法精确描述流程各个环节之间的逻辑关系,只能在流程实例的运行过程中,根据运行时的实际情况逐步完善。不同实例运行的路径和执行的环节可能不同,通过柔性技术可以很好地解决这一问题。目前柔性工作流模型已经日臻成熟,而且工作流系统本身就是一种为支持企业经营过程高效地执行并监控执行过程的计算机软件系统,可直接移植于软件产品开发中。
柔性工作流技术是将建模对象进行分层,模型分为多个执行流程,每个流程又有活动节点和连接弧两类元素组成,活动结点在系统中承担了不同性质的执行任务,按照其任务类型总共有十五种不同的活动节点,可以方便表达事务处理过程中各种类型的活动和任务。连接弧有三种,分别是普通控制连接弧、条件连接弧和条件设定连接弧,前两种连接弧是针对活动结点间关系和执行过程非常固定的事务处理流程,而条件设定连接弧只能由条件设定节点出发,通过动态定制活动执行条件、完成条件和时间要求等因素,实现事务处理流程,大大提高了流程执行的柔性。
3.2 柔性软件系统的开发过程
在柔性软件开发过程中,将柔性工作流的建模思想与软件分析设计过程和模型有机结合起来成为关键。在现有的标准软件过程中,将需求分析、建立需求分析模型和设计实施过程进行重新整合,为实现软件柔性化服务。新的过程也分为三个阶段。
(1)抽象阶段(Abstraction Phase):
这个阶段完成传统的需求分析和建模两个任务,可以采用现有的分析、建模工作方法和流程,主要对软件要实现的功能和非功能需求以及性能限制进行描述,毕竟满足市场和用户对软件的需求才是软件开发的基本出发点。
(2)转移阶段(Transfer Phase):
这个阶段的主要工作只有一个,即对软件功能模型进行分解细化。细化的目标不再采用传统的功能分解方式,而是参考用户实际的工作过程和计算机执行流程,使用工作流技术中某种类型的活动节点,描述功能执行过程中的一个环节。每个活动节点完成特定的功能,由不同的角色控制活动节点的启动、执行和检查。活动节点之间的关系先通过普通控制连接弧和条件连接弧进行预制,建立一个可以执行的工作流程,在此基础上构造功能原型,进行仿真迭代,逐步完善软件的功能模型。
(3)重构阶段(Rebuild Phase):
重构阶段的工作基础是转移阶段的工作结果。在前一阶段,已经建立了固定的流程执行过程,但这个执行过程并不是一成不变的,为了适应外界作用力的影响,对每个流程的各个活动节点进行重新评估,去除人为设定的活动节点之间的关系,保持活动节点独立执行能力,并将可变的因素引入受影响的活动节点中,兼顾到用户需求发生变更时流程或者执行活动节点可能的变化。通过这一阶段的工作主要完成事务处理流程和活动节点的可柔化操控,引入条件设定连接弧,供用户或者开发者对流程的活动节点进行重新设定,并通过工作流引擎的解释和执行,实现软件的柔性。
上述过程也适用于软件系统非功能性部件的开发,比如人机界面、数据访问等等。在开发过程中只需遵循抽象、转移和重构三个阶段的工作,对不同的任务进行区别对待,寻找软件系统的柔点,有效实现软件的柔性。
4 结束语
虽然软件的柔性化思想提出已经十多年了,但是目前还不成熟,需要进一步发展和完善。并且在初次开发的时候不但不能减轻开发者的工作量,相反可能会大大增加软件开发的工作量和难度。如果开发成功,其直接作用是增强了软件的适应能力,延长了软件的生命期,为各种商业开发带来可观的经济效益。柔性化思想并不是软件行业的灵丹妙药,但是在解决软件产品的智能化、自动化问题上完全可以提供一些借鉴。
摘要：软件柔性技术是目前软件开发研究的热点之一,通过对软件系统中柔性要素的分析,引入柔性工作流技术模型,建立了一个柔性软件开发过程,即通过抽象、转移和重构三个阶段对软件的系统进行柔性开发,并结合多年实际开发工作,对软件系统的柔性化进行了详细阐述。
关键词：软件工程,软件过程,柔性,工作流系统,工作流管理系统
参考文献
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新产品开发柔性 篇7
柔性直流输电是一种以电压源换流器(VSC)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和脉宽调制(PWM)技术为基础的新型直流输电技术。该技术具有可向无源网络供电、能实现输电系统有功功率和无功功率的独立控制、无需额外增加无功补偿设备等优点,符合海上风力发电场长距离输电的要求,成为海上风电场联网的首选技术。柔性直流输电技术在国外已得到推广应用,一些用于风电联网的商业化运行工程从投运到现在运行良好,产生了巨大的经济与环保效益[1,2,3]。基于轻型高压直流输电(HVDC)的发电机集中控制并网是目前海上风电厂电能直流输送的普遍应用方案。如图1所示,各风力发电机输出的交流电经升压变压器升压后用交流海底电缆送到风电场内轻型HVDC送端换流站的公共交流母线上,送端直流输电变流器将交流电变换为直流电后用轻型HVDC海底电缆送到岸上受端换流站,再经受端直流输电变流器变换为交流电后送入公共电网。各风电机组的有功、无功功率由送端直流输电变流器集中控制[4,5]。
2 变流器主电路拓扑结构与数学建模
2.1 主电路拓扑结构
柔性直流输电[6]是在可关断开关器件和VSC基础上采用PWM技术发展起来的,其核心部件为两端的VSC。VSC使用具有高频开断功能的开关器件,以PWM控制方式对变流电路开关器件的通断进行控制,在2个固定的直流电压间快速切换产生交流电压,并通过交流低通滤波器从高频脉冲调制电压中得到期望的基波电压。使用PWM技术,可瞬时地改变交流输出电压的相位与幅值,从而实现有功与无功的独立调节。经PWM变流电路产生的交流电压可随控制系统的变化而变化[7,8]。
柔性直流输电变流器基于VSC的主电路拓扑结构如图2所示。图中,ea、eb、ec为三相网侧电动势;ia、ib、ic为三相交流侧输入电流;udc1、udc2为送端和受端直流电压;L为网侧滤波电感;R为滤波电感寄生电阻与功率开关内阻合并后的等效电阻;C为直流侧滤波电容;RL为直流传输线阻;VT1～VT6为串联结构的功率开关器件;VD1～VD6为续流二极管。
从图2可以看出,VSC主电路由交流侧三相电感、三相全控桥、直流侧滤波电容组成,下面介绍对系统的作用和影响。
a.交流滤波电感:VSC正常工作时,能量在电网侧和整流桥之间流动,存储在电感上,然后通过整流桥释放到直流侧,实现PWM整流。电感是保证三相VSC正常运行的必要条件。电感值的大小对系统影响很大,增大电感值,可以减小输入电流谐波,但是如果过大将导致系统的动态响应速度变慢,同时还会影响系统的带负载能力。
b.三相全控桥:快速切换功率开关产生交流侧电压,控制其基波的大小和相位,从而获得所期望的交流侧电流和功率。针对柔性直流输电变流器功率大、电压等级高的特点,开关器件可选用多个功率管串联结构(如多个IGCT串联结构),为了减少变流器的开关损耗,其开关频率也不宜过高。
c.直流滤波电容:电压型PWM变流器的标志。其作用是稳定直流侧电压,滤除直流电压脉动成分,保证整流器正常工作。三相VSC输出直流母线电压中的n次谐波会经过PWM调制后在网侧输入电流中产生n+1次谐波,所以它也有减小输入电流谐波的作用。
2.2 变流器数学模型的建立[9]
为分析方便,做如下假设:电网输入为理想电源,即三相电压平衡幅值相等,相位相差120°,波形为理想的正弦波;电网侧滤波电感是线性的,不考虑饱和,各相电感大小和寄生电阻阻值相等;功率管为理想开关,没有过渡过程和功率损耗,通断状态可由开关函数式(1)描述,并且不考虑死区对系统的影响;开关频率远大于电网频率;忽略由开关引起的谐波。
2.2.1 变流器在三相静止坐标系下的数学模型
定义单极性二值逻辑开关函数Sk为
根据变流器主电路拓扑结构,可得其在三相静止坐标系下的数学模型如下:
2.2.2 变流器在同步旋转d-q坐标系下的数学模型
三相静止坐标系下变流器的数学模型中,交流侧均为时变交流量,因而不利于控制系统设计。为此,可以通过坐标变换将其转换成以电网基波频率同步旋转d-q坐标系下的数学模型。坐标变换后电压与电流量转换为不随电网频率变化的直流有功与无功分量,这样有利于控制系统的研究。
坐标变换后得到的变流器在同步旋转d-q坐标系下的数学模型如下:
式中ed、eq为坐标变换后的电网侧有功电动势与无功电动势;id、iq为坐标变换后的交流侧有功电流与无功电流;Sd、Sq为开关函数Sa、Sb、Sc经坐标变换后的开关函数。
该数学模型表达式中存在2个变量的乘积(Sdid,Sqiq),因而模型具有典型的非线性特性,为此,需对其进行线性化。
三相交流侧输出电压的d、q分量ud、uq为
当忽略桥路自身损耗,则交流侧有功功率Pac应与直流侧功率Pdc相平衡,即
将式(4)代入式(3),并以式(5)取代式(3)的第3项直流电压平衡方程,其d-q模型可描述为
3 海上风电柔性直流输电变流器的控制系统
3.1 控制策略
三相VSC一般采用由电压控制外环和电流控制内环组成的双闭环控制方法[10,11]。电压外环的作用是维持直流母线电压的恒定,根据直流电压的大小决定三相变换器输出功率的大小和方向。其电压调节采用PI调节器,输入为直流母线电压与直流参考电压的比较值,输出形式为电流的指令值。电流内环的作用是使整流器的实际输入电流能够跟踪电流指令值,实现单位功率因数控制。因此,可以设计柔性直流输电变流的基本控制结构如图3所示。
根据变流器在同步旋转坐标系d-q轴下的数学模型可知,系统的有功与无功电流是互相耦合的。因此,采用前馈解耦控制策略[12]的电流内环控制算法,当内环电流调节采用PI调节器时,则交流侧电压ud、uq的控制方程为
式中KiP、KiI为电流内环比例调节增益和积分调节增益;为id、iq电流指令值。
将式(7)代入式(6),并化简可得采用前馈解耦后的电流内环的状态空间表达式:
显然,基于前馈的控制算法式(7)使变流器内环的有功与无功电流实现了解耦控制。在此基础上可得基于同步旋转坐标系电流解耦控制框图如图4所示。
3.2 控制系统设计
3.2.1 电流内环控制系统设计
由于两电流内环的对称性,以id控制为例讨论电流调节器的设计。考虑电流内环信号采样的延迟和桥路PWM控制的小惯性特性,已解耦的id电流内环结构如图5所示。图中,Ts为电流采样周期(PWM开关周期);τi为电流PI调节器时间常数;KPWM为桥路PWM等效增益。
不考虑扰动时,将采样延时环节的时间常数Ts与PWM惯性环节的时间常数0.5 Ts合并为1.5 Ts,此时采样延时环节与PWM惯性环节可等效合成为Kpwm/(1.5Tss+1),可得电流内环的开环传递函数Woi(s)和闭环传递函数Wci(s)分别为
在实际设计时,如果电流内环控制器采用跟随性较好的典型I型系统(采用PI零点抵消控制对象传递函数的极点,选取τi=1.5 Ts或者τi=L/R),其抗干扰能力差;当采用典型Ⅱ型系统设计(忽略交流侧小电阻R,将交流侧近似为一个积分环节1/(Ls)使系统抗扰性能增强时,其跟随性能就有降低趋势,但导致系统超调过大[13]。为进一步提高控制系统性能,可以采取复合控制策略,即引入电流状态反馈对电流环解耦和电网电压前馈补偿控制,其电流内环控制结构图如图6所示(以d轴示意)。
电流状态反馈和电网电压前馈补偿的引入,不仅使PI调节器退饱和的时间提前,以抑制系统超调,而且可以大大降低扰动输出降落。这样在提高系统跟随性的同时,也增强了系统的抗干扰性。
3.2.2 电压外环控制系统设计
电压外环的目的是为了稳定变流器直流侧电压。为简化控制系统设计,当开关频率远高于电网电动势基波频率时,可忽略PWM谐波分量,即只考虑开关函数的低频分量,则
式中φ为开关函数基波初始相位;m为PWM调制比。
当电网侧电流控制为近似正弦波时,令其峰值为Im。将式(10)代入式(2)可得:
综合以上分析,可得电压外环控制结构如图7所示。图中,Tv为电压采样周期;τv为电压PI调节器时间常数;Wci (s)为电流内环传递函数。
控制框图中0.75 m cosφ是一个时变环节,考虑到m≤1且cosφ≤1,实际设计系统时以比例增益0.75取代该时变环节,由于最大增益0.75对整个电压环的稳定性影响最大,因此这种近似处理是合理的。对于电流内环Wci(s)考虑到其对系统的主要作用是输出电流对指令电流的跟随性,在开关周期Ts很小时,可将其s的高次项忽略,Wci(s)可以简化为一个惯性环节为电流内环等效惯性环节时间常数。为简化控制结构将电压采样小惯性环节Tv与电流内环等效惯性环节时间常数合并。可得电压环开环传递函数为
3.2.3 空间矢量PWM调制
SVPWM是一种优化的PWM技术,此方法控制简单,电流波形畸变小,数字化实现方便,能明显减少交流侧电流的谐波成分,提高电压利用率(比SPWM高15%),已有取代传统SPWM的趋势[14]。下面介绍其基本的控制思想。
根据主电路拓扑结构直流侧与交流侧的电压平衡,可得:
在电压空间中,将23=8种开关函数组合代入式(13)即得到相应的三相交流侧电压值(Uao、Ubo、Uco)。三相变流器空间电压矢量描述了其交流侧相电压在复平面上的空间分布。每一种交流侧电压值在电压矢量空间内都可以用一条电压矢量来表示。如图8所示,变流器三相交流侧的空间电压矢量共有8条,除2条零矢量U0 (000)和U7 (111)外,其余6条非零矢量对称均匀分布在复平面上。对任一空间电压矢量U*就可以用2个相邻的非零矢量和2个零矢量表示,使三相桥的输入为等效正弦波。
当采用SVPWM使变流器交流侧的空间电压矢量跟踪电压矢量U*时,有U*Ts=URt1+ULt2,其中UR、UL代表U*相邻两侧的非零电压矢量(如U*在第I扇区时,UR为U1,UL为U2),t1和t2为其作用时间。当U*以Uα和Uβ形式给出时,t1和t2可按式(14)计算:
式中sign为电压矢量U*所处的扇区号;t0、7为零矢量U0、7的持续时间。
以空间矢量在第1扇区为例分析开关管导通时间的五段式分配原则[15]。考虑到柔性直流变流器所处的大功率应用场合,应使开关状态变化尽可能少,降低开关损耗。零矢量只选取U0 (000),并将其均匀地分布在矢量U*的起点和终点上。如图9所示,2个非零空间矢量也按开关周期中线对称分布,U*依次由U0 (000)、U1 (100)、U2 (110)、U1 (100)、U0 (000)这5种矢量状态段合成。一个开关周期中,整流器功率开关管共开关4次,且始终有一个开关管不改变状态,其波形对称。这样不仅减少了开关变化,其PWM谐波分量也主要分布在开关频率的整数倍频率附近,有效地降低了谐波幅值。
4 仿真结果与分析
为分析海上风电场柔性直流输电变流器系统的暂稳态过程,验证其转变和输送电能的能力,基于Matlab7.1/Simulink建立了风电场和变流器模型。
a.对象:风电场由4台感应发电机组成,并网后交流母线基准电压为3 kV,交流系统的基准容量为6 MV·A,电抗0.05 H。变流器额定容量为6 MV·A,直流额定电压为10 kV,直流电容为600μF,换流变压器容量为6 MV·A,换流变压器漏电抗(换流电抗)为0.1 H,交流侧电阻(损耗电阻)为0.1Ω,交流系统额定频率为50 Hz,功率管开关频率为1 kHz。
b.条件:系统仿真时长0.5s,采用刚性的数值积分算法ode15 s,最大步长取10-4,绝对误差取10-3,其他采用缺省参数。仿真分3个阶段:仿真开始时,变流器开始工作,风电场输出功率3 MW,直流电压从零升到10 kV并达到稳态;在第0.15 s,风电场输出功率由3 MW提升到5 MW,属于功率提升阶段;在第0.3 s,风电场输出功率由5 MW降低到4 MW,属于功率下降阶段。
c.结果:系统直流侧电压,交流电网侧三相电流,有功、无功功率,功率因数随时间变化的动态曲线如图10所示。系统直流侧电压在开始工作阶段上升迅速平稳,并且超调不显著。在风电场输出功率改变时,由于控制系统设计中引入了电流状态反馈和网侧电压前馈补偿,使得电流内环能迅速准确地跟踪有功、无功电流指令值,在很短的时间内完成电流调整过程;电压外环的平稳性设计使得直流侧电压过渡平稳,超调量小,系统表现出较快的动态响应速度和较强的抗干扰能力。系统稳态运行时,直流侧电压稳定,波动很小,如图10(e)所示。电网侧电流趋于正弦化,谐波含量少,且与电网侧电压保持同相,功率因数λ接近1,如图10(f)(d)所示。
5 结论
针对海上风电场长距离直流输电系统,研究并设计了海上风电场柔性直流输电变流器。介绍了该变流器的工作原理和控制策略,在分析双闭环控制方法的基础上引入了电流状态反馈和网侧电压前馈补偿,使得系统性能进一步提高。在大功率、高电压以至开关频率不宜过高的条件下,为了减少电流波形畸变、增加电压利用率,采用五段式空间矢量PWM调制方法产生开关脉冲,使得交流侧桥路电压快速准确地跟踪控制系统输出的电压指令值。仿真结果证明,该变流器在稳态运行时,直流侧电压稳定,交流侧电流趋于正弦化,谐波含量少,功率因数高;动态运行时,表现出较快的动态响应速度和较强的承受负载变化的能力,具有连续、快速、准确的柔性特点。
摘要：基于可关断电力电子器件和PWM技术，结合海上风电场长距离直流输电的特点，对海上风电柔性直流输电变流器进行了分析和研究。根据变流器主电路拓扑结构建立了系统在三相静止abc坐标系和两相旋转d-q坐标系下的数学模型；变流器控制系统采用双闭环控制，选取前馈解耦控制策略对电流内环的有功、无功电流进行解耦；同时引入电流状态反馈和网侧电压前馈补偿，提高了系统的动态性能和抗干扰能力；系统采用五段式空间矢量PWM调制方法，有效地降低了开关频率，减少开关损耗。仿真结果证明，该变流器适用于海上风电场柔性直流输电系统。
新产品开发柔性 篇8
圆网喷墨制网机[1]是一种以模拟液滴的形式将数字图像直接打印在己上好感光胶的圆网上, 并通过曝光、冲洗来制造网版的设备。
在打印过程中, 为了防止换色时颜色的交叉污染, 自动清洗装置不可或缺。在喷墨过程中, 为了防止打印设备的缺墨, 保证打印的连续性, 自动供墨系统不可缺少。打印喷头采用微压电打印喷头[2], 以控制墨滴的大小, 单个喷嘴能保持高频率的稳定性工作。在打印喷头高速来回运动时, 为保证打印的精度, 高效的加减速算法[3]必不可少。
本研究根据圆网喷墨制网机的加工工艺要求, 研究控制系统的整体设计及关键技术。
1 喷墨制网机的控制系统设计
1.1 整体要求
柔性圆网喷墨制网机主要由喷头及其驱动部件、喷头清洗装置、曝光装置、圆网支撑装置、自动供墨装置、圆网自动夹紧装置、机架、显示系统、控制系统、伺服/步进驱动系统、I/O电路接口板、各类接近开关和光电开关等组成。
控制系统主要采用“3个单片机+CPLD”[4]协同控制构架 (如图1所示) , 使制网机的打印喷头、滚筒、圆网的支撑系统以及供墨系统等主要部件动作协调, 实现图像格式的实时转换与传输, 保证高效地制网。具体任务如下:
(1) 将设备运行状态实时通过人机对话界面返回给操作人员, 接收操作人员的指令;
(2) 通过CPLD完成图像数据格式的实时转换和向打印喷头实时传输;
(3) 控制系统通过智能I/O模块、光栅[5]、伺服系统实现打印喷头的全闭环运动控制[6];
(4) 控制系统通过智能I/O模块、编码器以及步进系统实现滚筒转动的半闭环控制;
(5) 控制系统通过智能I/O模块、交流电机实现不同长度圆网的夹紧功能;
(6) 控制系统通过智能I/O模块、步进系统实现:打印后曝光装置的运动控制, 完成圆网的整体曝光;清洗装置挤压软管形成负压;清洗装置整体上下移动。
1.2 控制系统的主要功能设计
根据制网机的工作原理, 打印喷头的清洗装置和供墨装置, 以及打印喷头、供墨装置与滚筒的协调控制是柔性圆网喷墨制网机的关键技术。
1.2.1 自动清洗系统功能要求及设计
自动清洗系统如图2所示, 其功能是在打印前以及在换色时, 对喷头进行清洗, 清除喷头内残余的墨水。控制过程主要分两步:第1步是喷头与清洗装置对接;第2步是清洗。具体过程如下:首先单片机通过智能I/O模块控制伺服电机, 使喷头左移与清洗装置对齐, 再控制步进电机1, 使喷头下移与清洗装置形成对接, 最后通过控制步进电机2不断挤压内部软管, 形成管内负压, 将残留在喷头墨腔内的墨水吸出。
1.2.2 自动供墨系统功能要求及设计
自动供墨系统[7]如图3所示, 其功能是在喷墨过程中, 保证对喷头的持续供墨。控制过程如下:当墨瓶中墨量低于设定值低位时, 墨瓶上的液位开关通过单片机和智能I/O模块打开输墨管上的电磁阀[8], 使墨水注入墨瓶中, 当墨瓶中墨量达到高位设定值时, 液位开关再次动作, 关闭输墨管上的电磁阀, 停止供墨。整个供墨过程自动进行, 无需人工干预, 可有效避免打印设备的缺墨。
1.2.3 打印喷头的速度控制
打印喷头的速度控制是圆网控制系统的关键技术之一。喷头来回运动速度与喷墨打印系统的分辨率相关, 分辨率 (DPI) 是指每英寸内墨滴的数目[9]。由于打印墨点分布在矩形的格子里, 因此存在两个垂直方向上 (喷头相对圆网运动方向与圆网转动的方向) 的打印分辨率。因为打印时圆网是静止的, 因此在圆网转动方向上的打印分辨率即打印头固有的分辨率, 而喷头相对圆网运动方向上的打印分辨率则和喷头运动速度相关, 关系如下式所示[10,11,12]:
v= (f×2.54) / (R×100) (1)
式中 R—喷头相对圆网运动方向上的打印分辨率, DPI;f—打印头喷射频率, Hz;v—喷头运动速度, m/s。
需要打印喷头高速来回运动的配合才能保证打印的精度, 为保证运动的平稳性, 高效的加减速算法[13,14]不可或缺。
设定打印来回移动的两条直线段长度分别为l1和l2, 速度分别为v1和v2, 加工最大加速度为a。在加速度为零, 速度为最大速度的情况下, 第1条直线运动时间为:
tm1=l1/v1 (2)
其中, tm1为假设情况下第1条直线的运动时间。再在tm1的基础上增加一段时间ta1来进行运动的加减速, 这个时间是附加的。当加速和减速时间相同时, 如图4所示, 直线的运动时间修正为:
t′m1=tm1+ta1 (3)
直线段的常速运动时间tn1亦可表示为:
tn1=tm1-ta1 (4)
由于加速度是一定的, 当运动开始时, 控制系统一般以最大加速度使运动速度加速到最大速度, 减速时同样以最大加速度使运动速度减速到零。当直线段之间的速度混合时, 应保证加速时最大加速度不超过减速时最大加速度。
根据式 (4) , tn1有3种情况, 当tn1>0时, 可以加速到最大速度, 并具有常速段和加/减速段, 加/减速时间为:
ta1=v1/a (5)
当tn1=0时, 可以加速到最大速度, 不具有常速段只具有加/减速段, 加/减速时间为:
ta1=v1/a (6)
当tn1<0时, 不能加速到最大速度, 不具有常速段只具有加/减速段, 遵循路径长度约束, 假设加速到v′1, 加/减速时间为:
ta1=v′1/a (7)
根据第2条直线段的最大运动速度为v2, 直线段长度为l2, 加工最大加速度为a′, 则可进行速度v1和v2的矢量混合, 算法构造步骤如下:
(1) 确定每条插补直线的减速点;
(2) 确定每条插补直线的最大加速度;
(3) 根据前条插补直线的减速点及直线的最大加速度, 确定两条插补直线速度混合线。
根据每条直线的最大速度, 当undefined时, 第1条直线运动时, 用ta1加速到最大速度, 常速运行tm1-ta1至减速点时, 和第2条直线实现速度混合, 从减速点开始, 作一条直线经过 ( (v1-v2) /2, tm1+ta1/2) 点减速至第2条直线的最大速度v2即可。ta2为第2条直线减速时间。当undefined时和第1种情况一致, 惟一的区别是在第1条直线的减速点时将会加速而不是减速。当undefined时, 和第1种情况相比较, 在第1条直线的减速点时不会出现加速和减速, 直接和第2条直线进行速度混合。速度反向时, 第1条直线先减速至零, 然后反向加速, 如图5所示。
打印过程中, 喷头来回移动的速度是相等的, 即v1=v2, 但是方向是相反的, 因此速度线性混合算法如图6所示, 图中速度混合线用粗实线表示。通过适当的构造, 速度混合线可以从线性变为S型, 实现速度的S型混合, 使用变换非常方便。图6用多项式方程表示为:
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2 软件系统设计
针对制网机控制系统的特点, 控制程序主要分为供墨、喷头清洗、检测和打印4部分。供墨程序主要是为了保证供墨过程自动进行, 可以有效避免打印设备的缺墨;喷头清洗程序保证打印的质量, 主要是在启动和换色时工作;检测程序主要是对圆网的长度和周长自动检测;打印程序保证滚筒每转过一定角度, 喷头来回移动打印1次, 供墨系统会在加工过程中将带有图像信息的墨滴实时提供给喷头, 控制系统会通过光栅实时检测喷头移动位置。为了保证各个程序协调工作, 运用了加减速算法。根据控制要求画出的程序流程如图7所示。
3 结束语
本研究主要介绍了柔性圆网喷墨制网机的自动供墨系统、自动清洗系统、以及喷头移动的加减速控制算法。自动清洗系统、自动供墨系统保证了打印过程的连续性, 提高了打印的质量。加减速矢量混合算法保证了喷头在来回高速运动的平稳性和连续性, 保证打印的高效率。结合智能I/O模块、光栅以及伺服系统的全闭环控制保证喷头移动的准确定位;结合智能I/O模块、编码器以及伺服系统的半闭环控制保证丝网转动的位置准确。在线实验结果表明, 本研究的柔性圆网喷墨制网机控制能够充分满足高速数控柔性圆网喷墨制网的工艺要求。
摘要：为保证高速圆网喷墨制网加工工艺要求, 研究了柔性圆网喷墨制网机控制系统。采用了基于负压空气为动力的自动清洗系统, 以防止颜色不交叉污染;采用基于电磁阀与液位开关控制的自动供墨系统, 保证了供墨的连续性和稳定性;采用基于速度矢量混合的加减速算法, 保证了喷头移动的平稳和连续。在线实验结果表明, 控制系统运行稳定可靠, 能够充分满足高速柔性圆网喷墨制网机的加工工艺要求。