电子产品制造技术（精选12篇）
电子产品制造技术 篇1
1引言
在国内, 电子SMT虚拟制造方面的研究只是刚刚起步, 其研究也多数是在原先的cad/cae/cam和仿真等基础上进行的, 目前主要集中在虚拟制造技术的理论研究和实施技术准备阶段, 系统地研究尚处于国外虚拟制造技术的消化和国内环境的结合上。清华大学cims工程研究中心虚拟制造研究室是国内最早开展虚拟制造研究的机构之一, 主要进行了虚拟设计环境软件、虚拟现实、虚拟机床、虚拟汽车训练系统等方面的研究;浙江大学进行了分布式虚拟现实技术、虚拟工作台、虚拟产品装配等研究;西安交大和北航进行了远程智能协同设计研究;西北工业大学进行了虚拟样机的研究。国内在虚拟现实技术、建模技术、仿真技术、信息技术、应用网络技术等单元技术方面的研究都很活跃, 但研究的进展和研究的深度还属于初期阶段, 与国际的研究水平尚有很大的差距。我国的研究多集中于高等院校和少量的研究所, 企业和公司介入的较少。
电子SMT虚拟制造是一门新兴的、综合性的先进制造技术, 目前, 大部分高职院校设立SMT电子制造相关培训, 但无实验设备和条件, 即使已有SMT生产线的, 也无资金或产品让学生开动生产线, 学生只能走马观花式地参观, 没有真正得到训练。再有国家劳动部门的职业技能认证也只有电工、电装工、焊接工等低端工种, 没有SMT相应的高端工种, 影响了学生和企业对电子SMT教育的认同度。在电子类专业工程实训和SMT实际生产中, 为了能够从更高的层面熟悉现代电子产品制造的全过程, 了解目前电子产品制造中最先进的设备和技术, 建立电子SMT虚拟制造系统和SMT认证培训是最好的解决思路。
2电子产品PCB设计与制造
包括PCB可制造性分析和PCB设计静态仿真, PCB可制造性分析根椐用户设计的Protel或Mentor电路PCB文件, 自动检测出用户设计电路的错误;PCB设计静态仿真直观显示设计的PCB板组装后的情况 (基板、器件、焊膏、焊点、胶点) 。
3电子SMT工艺设计与管理
包括SMT工艺设计和仿真、MIS管理, SMT工艺设计和仿真通过PCB设计的Demo板, 依据总体设计中元器件数据库、电路布线、工艺材料和现有SMT设备的实际情况来设计SMT生产线工艺流程, 根据所设计的工艺流程, 对其进行动态仿真, 让学生直观选择组装方式, 进行设备选择和产能估算, 最后确定自动化程度和工艺要求;MIS管理主要包括两方面:一是了解品质管理和国际、国内的SMT标准。二是SMT印刷管理、SMT贴片管理、回流炉管理、SMT文件及资料管理、SMT设备管理。
4电子SMT虚拟制造系统及其关键技术
包括丝印机、点胶机、贴片机、回流焊机、波峰焊机, AOI检测机等虚拟制造及其关键技术。
电子SMT虚拟制造系统主要在SMT关键设备编程设计和制造之间建立联系, 将SMT关键设备的生产过程在计算机上以直观、生动、精确的方式呈现出来, 取代传统的试机过程, 缩短开发周期、降低成本、提高生产效率。下面以丝印机和贴片机为例:
丝印机主要对主流机型包括MPM、DEK和GKG丝印机进行CAM程式编程, 再进行模板设计, 最后模拟丝印机的界面、编程过程及控制参数的设置。
贴片机主要对主流机型包括YAMAHA、SAMSUNG、JUKI、FUJI、PANASONIC和SIEMENS贴片机进行编程, 贴片机虚拟系统包括模拟编程模块、贴片机2d/3d仿真模块、贴片程序优化模块和贴装数据库模块。贴片编程首先通过EDA电路设计的数据导入确定贴片坐标, 然后根据基板信息对标号Fiducial定位, 设置Mark点, 最后通过输入的元器件信息确定送料器的分配、生成贴装程序并调用程序进行生产动态模拟仿真。
5 SMT技术资格认证培训
包括技术员 (中职) 、见习工程师 (高职) 、助理工程师 (本科) 、工程师 (企业) 和高级工程师 (企业) 五个等级的资格认证培训。
考试分专业知识和实际操作两部分, 专业知识主要考查考生SMT电子制造的基础知识能力、综合运用能力、以及解决问题的能力。实际操作着重考查考生SMT电子制造实际动手能力。以见习工程师 (高职) 认证培训为例, 培训系统将PCB设计、SMT生产线工艺设计、关键SMT设备编程、加工过程可视化仿真和可制造性评价系统集成, 在计算机上以直观、生动、精确的方式模拟出先进电子SMT制造技术。不仅可以使学生进一步掌握EDA电路设计技术, 更可以使学生掌握SMT组装技术和各种SMT关键设备技术, 彻底改变了传统的一把烙铁学电子的局面。
6结束语
本文对电子SMT虚拟制造技术进行了研究, 针对印刷、贴片、焊接缺陷问题, 通过电子产品PCB设计与制造、电子SMT工艺设计与管理、电子SMT虚拟制造系统及其关键技术和SMT技术资格认证四个方面来开展研究分析, 实践表明, 电子SMT虚拟制造技术能够从更高的层面熟悉现代电子产品制造的全过程, 了解目前电子产品制造中最先进的设备和技术, 并对关键SMT设备进行编程操作, 将SMT关键设备的生产过程在计算机上以直观、生动、精确的方式呈现出来, 缩短开发周期、降低成本、提高表面组装质量和效率。
参考文献
[1]FUJITA Y, KAWAGUCHI H.Full-custom PCB implementation of the FDTD/FIT dedicated computer[J].IEEE Trans Magnetics, 2009, 45 (3) :1100-1103.
[2]裴玉玲, 庞佑兵.基于可制造性设计的PCB协同设计[J].微电子学, 2010, 40 (5) :732-734.
[3]邓北川, 申良.SMT回流焊工艺分析及其温控技术实现[J].电子工艺技术, 2008, 29 (1) :30-32.
[4]彭琛, 郝秀云, 刘克能.Mark点的不良设计对PCB印刷质量的影响[J].工艺与技术, 2014, 28-31.
电子产品制造技术 篇2
家电产品的绿色制造技术与环境保护
家电产品的更新换代越来越快,家电产品在制造、使用、报废整个生命周期中,对环境造成一定的危害,从保护环境和可持续发展的战略要求出发,家电产品的发展模式、生产模式、消费模式和行为模式都必须充分考虑到经济效益和环境效应的协调,经济的发展不能以牺牲环境为代价.而绿色制造技术是家电产品制造业综合考虑环境影响和资源利用的现代制造技术.目的.是将产品在生命周期中对环境的破坏或危害降低到最小,并使资源综合利用率达到最高.这是解决环境问题,实现可持续发展战略在现代制造业中的体现.
作 者：申超英 张艳玲 Shen Chaoying Zhang Yanling 作者单位：河南省商丘职业技术学院,河南,商丘,476000刊 名：环境科学与管理英文刊名：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT年，卷(期)：200732(11)分类号：X24关键词：家电产品 绿色制造技术 环境保护
电子产品制造技术 篇3
中国制造业的发展之路似乎越走越窄：千军万马般众多企业，刀锋般薄的行业利润，而前行路上似乎只有一座独木桥——进一步砍成本。在当前的宏观经济形势下，企业的产能居高不下，工资不断上升，出口需求则直线下降，很多制造型企业叫苦不迭。当制造业的典范海尔集团都在抱怨利润微薄时，其他企业的经营状况可想而知。
一些外资制造企业的经营状况同样糟糕，东芝、索尼、三洋等纷纷出售自己的业务，于是有人哀叹“日本制造业正在没落”。曾经辉煌无比的手机巨头摩托罗拉和诺基亚在今年也纷纷裁员，进行业务收缩。
产业升级和转型一直是各级政府给制造业开出的药方，有的甚至提出“腾笼换鸟”的口号。这被很多制造企业认为是过河拆桥，因此他们相当迷茫，不知如何才能够实现增加产品附加值的目标。
不少人于是把目光投向IBM的成功转型：出售自己的PC制造业务，脱胎为一家纯粹的IT软件与咨询企业，这似乎昭示着向服务业转型是制造企业的一条出路。但是，虽然服务业的成长空间很大，对于大多数中国制造企业来说，它们缺乏完全转向服务业的基础和基因，就好像举重运动员要去参加体操比赛，茫然不知所措是必然的。
就在人们深深质疑“制造业的未来在哪里”时，美国却在号召和鼓励制造业的回归。金融危机的发生，使得美国意识到过分依靠金融等服务业发展带来的负面作用，而制造业毕竟是经济发展的基础，所谓根深才能叶茂，无本之木终难持久。
《第三次工业革命》一书的作者杰里米·里夫金认为，第三次工业革命是信息技术和能源体系共同推动下的变革过程。这一思路为制造业的战略转型提供了启示，即制造业和服务业相混合发展的模式，将在未来具有强大的生命力。美国作为全球领先的科技创新型国家，深信自身的科技力量能够迎合信息时代背景下市场需求变化对于制造业的新要求，因此不遗余力地鼓励以“再工业化”为标志的制造业回归。
在互联网时代，营销的碎片化带来客户价值和用户需求的个性化，企业面对的不再仅仅是一个大众市场，同时还有充满个性的小众市场。企业的生产方式可以更多服从于多样化的个性需求，而不是传统经济时代的大规模制造模式。
于是，制造业与服务业的行业界限不再像以前那么明显。谷歌公司通过收购摩托罗拉的手机业务进入制造业领域，因为谷歌相信自己的互联网技术与手机终端制造业务之间存在极强的协同效应。苹果公司的成功则在于其把一个高科技手持终端变成了联系无数个服务供应商的平台。诺基亚和摩托罗拉坚守着制造业的定位和角色，并没有意识到行业需求的变化逼迫着制造业企业向服务业进行业务延伸。
在中国，畅销的智能手机，未必出自传统手机厂商，反而来自小米这样的具有互联网服务背景的企业。在最传统的家具行业，也不乏中国企业开始把定制化、家装服务以及售后服务作为差异化竞争的主要途径。日本的制造企业，其实也在探索这一路径。比如，日本家电企业一直从低利润的整机组装向提供高利润的核心技术与部件转移，这意味着他们正从卖产品向卖方案、提供服务转型。
需求在变，科技在变，强调大规模产品制造的公司不得不开始思考战略转型的方向。当平台型企业的代表苹果公司和服务型企业代表IBM公司超越了曾经的IT巨人微软公司和英特尔公司的时候，人们不再对产品制造型企业向服务靠拢的必要性存有疑问。
当然，完全脱离制造业的转型方案肯定行不通，但应该以制造业为基础，逐渐形成“制造+服务制造”的创新商业模式，这是产品制造商转向系统解决方案服务商的大势所趋，也将成为未来全球产业变革的一条主线。
废旧机械产品再制造技术与应用 篇4
早在2005年, 国务院有关文件明确指出国家支持废旧机电产品再制造, 并组织相关再制造技术及其创新技术的研究。“十二五”纲要提出了“推进再生资源规模化利用, 加快完善再制造旧件回收体系, 推进再制造产业发展”, 这都为我国再制造的快速发展拓展了更广阔的空间。
1 废旧机械产品再制造的含义及意义
1.1 再制造技术的概念
20世纪80年代美国等发达国家开始兴起“再制造工程”的新产业。1999年徐滨士院士在国内首次提出“再制造工程”的概念:以产品全寿命周期设计和管理为指导以优质、高效、节能、节材、环保为目标, 以先进技术和产业化生产为手段, 来修复或改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。
机械再制造是再制造工程的一个分支, 就是针对损坏或报废的机械零部件, 在失效分析、寿命评估等全寿命分析的基础上, 进行再制造工程设计, 并采用一系列先进的修复技术对这些零部件进行处理, 使其质量和性能达到或超过新产品。通俗地说就是将废旧机械设备损坏乃至失效报废的零部件采用特种修复技术处理后, 还可以当新产品使用, 而不需更换零部件。
1.2 再制造技术的特点
(1) 再制造技术的对象不同于传统制造业的全新毛坯, 而是以损坏或报废的零部件为制造对象, 来修复和升级废旧产品。
(2) 再制造技术生产的产品剩余价值较高, 充分利用功能损坏需要修复或加工零部件的价值, 这样再制造技术可以达到高效、节能、节材的目的。
(3) 再制造技术不同于我们通常所说的机械修配技术, 其生产方式是以损坏或报废的机械零部件为对象的批量化制造过程, 使其恢复到像新产品一样或优于新片。
(4) 再制造技术更有效地利用资源, 减少浪费, 对环境的不良影响与制造新产品相比显著降低。
1.3 再制造的必要性和意义
废旧机械产品进行再制造是节约资源的有效途径。再制造是对产品使用寿命的延伸。传统的产品全寿命周期是“科研—使用—报废”, 它是一个开环系统。而再制造后的产品全寿命周期是“科研—使用—损坏、报废—再生”, 这是一个闭环系统。将废旧产品及损伤失效的零部件、装置进行循环再生, 是对全寿命周期的深化和发展。
机械再制造的产品其成本只是新品的10%~50%, 节能60%, 节材70%以上, 对环境造成的不良影响显著降低。再制造是先进的制造和绿色制造的组成部分。世界贸易组织成员国以初步达成共识, 今后将再制造产品视如新品。而且再制造可以提供更多的就业岗位, 因此专家们称再制造属于综合考虑环境和资源效率的现代制造模式。
2 机械再制造技术的发展和应用
2.1 我国再制造技术发展和应用现状
在我国, 再制造技术的应用工作还处于起步阶段, 整个废旧机械产品的再生利用率非常低, 尤其是摩托车、汽车等大宗产品的再制造应用基本还处于空白。进入21世纪, 由于建设循环经济和创新型国家国策的需要, 机械再制造得到了政府进一步关注。
国家和政府也在关注和大力支持再制造技术的应用和发展, 把绿色再制造技术列为国务院和地方政府加大经济支持力度的关键、共性项目之一。国家发改委下达了“开展发动机再制造示范试点研究”和“废旧计算机产品资源再利用可行性研究”。再制造被列为六部委联合颁发的四个重点领域之一, 我国发动机再制造企业——济南复强动力有限公司被列为再制造重点领域中的试点单位。“再制造基础理论与关键技术”被批准为国家自然科学基金重点研究项目。
我国政府对机械再制造进一步肯定、重视和支持, 使机械再制造的发展速度明显加快。
2.2 机械产品再制造面对的问题
为了面向一般企业广大用户的需求, 废旧机械再制造能广泛应用的技术, 要求设备简单, 能进行现场施工, 能够针对设备及零部件的各种缺陷进行全面的修复。因此, 选择机械再制造通用性较强的特种修复技术, 是一个摆在再制造者面前的实际问题。选用哪种特种修复技术, 既要考虑修复质量及满足使用性能要求, 又要考虑面向机械维修行业的需要。因此从多因素考虑, 从实践应用的经验等综合分析, 采用电刷镀修复技术、微脉冲电阻熔焊技术、胶粘修复技术、热喷涂技术、激光技术, 可以完成众多机械零部件的修复, 且易于操作和掌握, 效果较好, 成本较低, 应用范围较宽。它不仅可以单独对某些缺陷进行修复, 而且还可以复合应用, 解决单一技术所不能完成的工作。
3 发展废旧机械再制造技术的策略
为推广和发展我国再制造技术, 在国家投入一定资金支持再制造技术研究的同时, 还要应制定相应的政策和法规, 支持和鼓励企业单位设备再制造, 规定生产企业再制造的责任和义务, 以此来实现对废旧机械的回收和再利用。
与国外多开展学术合作和技术交流, 学习和借鉴国外的先进再制造技术, 加快我国的再制造技术的发展。完善逆向物流回收渠道, 传统的回收方式主要是第三方进行回收, 制造商可以通过产品的回收检测来收集关于产品报废方面的相关信息, 而且整机制造厂商进入到机械再制造市场, 可以降低产品的成本。加大专业人员的培训力度, 使工作人员学习先进的再制造方法和技术, 探索和创新出新的模式, 为机械再制造行业培养专业人才。
4 结语
机械再制造具有很大的社会效益和经济效益, 提高废旧机械产品再制造回收重用再生的价值和资源循环利用率, 有利于我国经济的可持续发展、降低资源消耗, 保护环境, 逐步构建循环经济、节约型社会。
参考文献
[1]彭兴礼.机械再制造特种修复技术[M].北京:化学工业出版社, 2011.
[2]刘晓叙, 陈敏.机械产品再制造技术和应用研究[J].现代制造工程, 2005 (8) .
电子产品制造技术 篇5
申请报告
项目编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司
资金申请报告编制大纲（项目不同会有所调整）第一章 电池模块和系统（电池包）产品项目概况 1.1电池模块和系统（电池包）产品项目概况
1.1.1电池模块和系统（电池包）产品项目名称 1.1.2建设性质
1.1.3电池模块和系统（电池包）产品项目承办单位 1.1.4电池模块和系统（电池包）产品项目负责人
1.1.5电池模块和系统（电池包）产品项目建设地点
1.1.6电池模块和系统（电池包）产品项目目标及主要建设内容
1.1.7投资估算和资金筹措
1.2.8电池模块和系统（电池包）产品项目财务和经济评论
1.2电池模块和系统（电池包）产品项目建设背景
1.3电池模块和系统（电池包）产品项目编制依据以及研究范围
1.3.1国家政策、行业发展规划、地区发展规划
1.3.2项目单位提供的基础资料
1.3.3研究工作范围
1.4申请专项资金支持的理由和政策依据
第二章 承办企业的基本情况 2.1 概况 2.2 财务状况 2.3单位组织架构
第三章 电池模块和系统（电池包）产品产品市场需求及建设规模 3.1市场发展方向
3.2电池模块和系统（电池包）产品项目产品市场需求分析
3.3市场前景预测
3.4电池模块和系统（电池包）产品项目产品应用领域及推广
3.4.1产品生产纲领
3.4.2产品技术性能指标。
3.4.3产品的优良特点及先进性
3.4.4电池模块和系统（电池包）产品产品应用领域
3.4.5电池模块和系统（电池包）产品应用推广情况
第四章 电池模块和系统（电池包）产品项目建设方案
4.1电池模块和系统（电池包）产品项目建设内容
4.2电池模块和系统（电池包）产品项目建设条件
4.2.1建设地点
4.2.2原辅材料供应
4.2.3水电动力供应
4.2.4交通运输
4.2.5自然环境
4.3工程技术方案 4.3.1指导思想和设计原则
4.3.2产品技术成果与技术规范
4.3.3生产工艺技术方案
4.3.4生产线工艺技术方案
4.3.5生产工艺
4.3.5安装工艺
4.4设备方案
4.5工程方案
4.5.1土建
4.5.2厂区防护设施及绿化
4.5.3道路停车场
4.6公用辅助工程
4.6.1给排水工程
4.6.2电气工程
4.6.3采暖、通风
4.6.4维修
4.6.5通讯设施
4.6.6蒸汽系统
4.6.7消防系统
第五章 电池模块和系统（电池包）产品项目建设进度
第六章 电池模块和系统（电池包）产品项目建设条件落实情况 6.1环保
6.2节能
6.2.1能耗情况
6.2.2节能效果分析
6.3招投标
6.3.1总则
6.3.2项目采用的招标程序
6.3.3招标内容
第七章 资金筹措及投资估算 7.1投资估算
7.1.1编制依据
7.1.2编制方法
7.1.3固定资产投资总额
7.1.4建设期利息估算
7.1.5流动资金估算
7.2资金筹措
7.3投资使用计划
第八章 财务经济效益测算
8.1财务评价依据及范围 8.2基础数据及参数选取
8.3财务效益与费用估算
8.3.1年销售收入估算
8.3.2产品总成本及费用估算
8.3.3利润及利润分配
8.4财务分析
8.4.1财务盈利能力分析
8.4.2财务清偿能力分析
8.4.3财务生存能力分析
8.5不确定性分析
8.5.1盈亏平衡分析
8.5.2敏感性分析
8.6财务评价结论
第九章 电池模块和系统（电池包）产品项目风险分析及控制
9.1风险因素的识别
9.2风险评估
9.3风险对策研究
第十章 附件
10.1企业投资项目的核准或备案的批准文件； 10.2有贷款需求的项目须出具银行贷款承诺函； 10.3项目自有资金和自筹资金的证明材料； 10.4环保部门出具的环境影响评价文件的批复意见；
10.5城市规划部门出具的城市规划选址意见（适用于城市规划区域内的投资项目）；
10.6有新增土地的建设项目，国土资源部门出具的项目用地预审意见；
10.7节能审查部门出具的节能审查意见； 10.8项目开工建设的证明材料；
“中国制造2025”之产品 篇6
从世界范围看，工业4.0强调的工业化和智能化融合发展道路，引领了目前全球制造业的发展方向。从中国自身看，随着劳动力价格要素的上升、人口结构的变化，过去那种低质低价的“made in China”形态必须向中高端转型，同时，这也是国内市场对于高端消费品需求不断提升的要求。
尤其是2014年，“新常态”不容分说降临了。人们探讨制造业的出路，纷纷将注意力从渠道争夺转移到产品之上，这也是2014中国服装大会上企业家夏国新引发行业共鸣的核心观点——回归产品本质，将关注焦点转向消费者，为他们提供更好的生活方式解决方案。“做好一件白衬衫”，曾红极一时的网购品牌凡客的CEO陈年在经历了规模、品种大扩张之后，也选择回归初心。他的好友雷军则一再重申小米手机的秘诀在于：不惜代价做好产品，专注到极致！
回首中国制造业几十年风风雨雨的产品路，从前多数以营销为导向，市场经理有发言权，或者是以老板个人偏好和风格为导向；当然，最普遍的做法可能还是模仿、复制先进国家的产品和品牌。
经风历雨后，来自中国电器行业的反思是：我们的差距不是出一两个爆款产品，而是没有一套成熟的创新体系；产品是连接工厂与市场之间的载体，但我们并不清楚一款好产品是怎么诞生的。纺织品服装业亦有类似感受，特别是目前的衣着流行时尚仍主要是建立在发达国家所创立的生成机制和评价体系之上。
但是渐渐地，越来越多电器业者开始从源头上去研究消费者。万家乐公司成立了研究院，重点任务就是研究中国人在厨房和卫生间的生活习惯。研究者曾在半年多的时间走了10个省市，深入成千上万的家庭，通过观察、拍摄、记录他们的生活，全面分析用户行为。由此推出的产品包括一款带有“一键爆炒”功能的油烟机，专为炝锅而设计，大受欢迎。万家乐负责人说，前些年是还渠道的债，这几年开始补产品的课；从前是分析竞品，是销售驱动，现在则是分析消费者，是需求驱动。
这应了那句话：没有什么所谓的最好作品，而是要搞清楚市场真正需要什么样的产品。中国的纺织品服装，从模仿到创新，从跟风到做出特色，如今已转了一个圈，回到原点。做企业、做品牌，终究逃不过一件事：回到初心，做好产品。信息化时代的一切都趋于透明，连顶级奢侈品品牌都无法挽留中国消费者而使出了降价“大招”。互联网（尤其是电商）也带给了中国消费者关于纺织品服装直销的巨大福利，但毋庸置疑的是，优秀品牌和产品是最大、最后的赢家。这也是一批年轻的独立设计师在网上开店便可迅速得到市场追捧的原因，是他们与“互联网+”发生化学反应后的现实斩获和可持续方向。
电子产品制造技术 篇7
概念设计是产品设计中最关键、最复杂、最具综合性、决定性和和创造性的阶段, 其重要性体现在两个方面:首先概念设计阶段在很大程度上决定着最终产品的性能、创造性、价格、市场响应速度和效率等, 此外, 据有关资料显示, 虽然概念设计阶段实际投入的费用只占产品开发总成本的5%, 却决定了产品总成本的70%。而且详细设计阶段很难甚至不能纠正概念设计阶段的设计缺陷和错误, 它严重影响到产品设计与开发。
快速成型是利用材料堆积法制造实物产品的一项高新技术。它能根据产品的三维模型数据, 不借助其他工具设备, 迅速而精确地制造出该产品, 集中体现了计算机辅助设计、数控、激光加工、新材料开发等多学科、多技术的综合应用。传统的零件制造过程往往需要车、钳、铣、刨、磨等多种机加工设备和各种工装、模具, 成本既高又费时间。一个比较复杂的零件, 其加工周期甚至以月计, 很难适应低成本、高效率的要求。快速成型能够适应这种要求, 因此是现代制造技术的一次重大变革。
为此本文提出将快速成型技术与机械产品的概念设计结合起来, 在产品的设计初期的概念设计阶段就能够在尽可能少的时间内得到产品的雏形, 将大大有利于对方案进行验证和改进, 并产生更合理方案。这些无疑将大大减少产品在后续的设计阶段存在的缺陷, 使整个设计过程更加趋向合理。
2 产品的概念设计方法
2.1 产品设计的设计程序
关于产品的设计过程和模型国内外已经有很多的论述, 文献[3]将其归纳为主要的三种方法:一是Pahl和Beitz认为:机械设计分为明确任务、概念设计、技术设计和施工设计等四个阶段。二是Koller认为:机械设计分为产品规划、功能设计、定性设计和定量设计等四个阶段。三是邹慧君教授提出:机械设计分为产品规划、方案设计、详细设计和改进设计等四个阶段。并提出在产品的设计的过程中主要重视的是功能和定性设计。
2.2 产品的概念设计方法
产品的设计过程可以概括为两步, 即:概念设计和构型设计。而其中概念设计的目的是制定出方案。当前, 关于产品的设计方法和概念设计方法已有很多种, 当工程师面对一项计划时, 经验是产生概念设计的最佳方法。没有经验的工程师可以从传统的理性化方法出发来解决问题, 如利用在表一种所列出的方法。尽管关于应用于方法概念设计的方法众多, 这些方法大多是理性化的方法。
3 计算机辅助概念设计
近年来, 随着计算机图形学、多媒体技术、虚拟现实技术的发展以及CAD/CAM应用的深入, 现代产品概念设计理论与技术的研究有了长足的进步。计算机辅助概念设计 (computeraided conceptual design, CACD) 已成为CAD/CAM和CIMS领域的一个研究热点。
CACD是CAD领域的一个重要分支。它涉及设计方法学、人机工程学、人工智能技术、CAD技术以及认知与思维科学。CACD系统是一种辅助性的设计工具, 随着功能的逐步强大, 它必然越来越受到概念设计师的欢迎, 而在概念设计过程中最终替代传统的CAD系统。
传统的CAD系统虽能产生复杂、精确和完整的三维造型, 但由于其本身并不是为概念设计而开发的, 同时缺乏设计方法学的支持, 没有体现概念设计的创造性过程。另外, 它存在许多约束限制, 不允许快速输入和再现不完备的概念造型, 从而导致其基本上是一个在设计方案基本定型之后的概念化 (草图化) 绘图工具, 而非辅助设计工具。针对上述情况, 产生了CACD系统。其根本目的就在于能有效支持产品的创新设计。
目前, 世界上大型的CAD/CAM/CAE软件系统, 如Pro/Engineer、EDSUnigraphics、EU-CLID、Autodesk、Solidworks、Alias、Softimage等, 都提供了有关产品早期设计的系统模块, 称之为工业设计模块、概念设计模块或草图设计模块。
4 快速成型技术实现概念方案
4.1 快速成型技术
在机械工程中, 快速成型技术是建立原型来验证相关的设计是否成功。验证“成功”的设计有很多的方面, 包括:正确的外形和尺寸, 足够的强度等等。不同的原型类型需要回答这些不同的问题。快速成型的领域已经发展成为自动的系统, 即可以将计算机实体模型转化为三维人造物, 不管结构多么复杂。因此该技术也叫做“分层加工”或者“实体的任意制作”。
传统的零件成型方法是利用模具或刀具使材料成型, 快速原型/零件制造技术则利用激光等物理手段, 向用户提供物理原型, 快速修改设计方案, 从而大大减少了新产品开发前期的时间和费用。不受零件几何形状的限制, 能够制造出常规加工技术无法实现的复杂几何形状的零件。在机械制造、航空航天、汽车、建筑、医学、美术、考古等众多领域的应用越来越广泛, 图1为用RP技术制作的汽车模型。当制作的模型较大时可以分割成几个部分分别加工然后再将其粘结起来。图2为一较大零件分割为可用RP技术制造的零件示意图。
一个快速成型系统包括计算机辅助设计系统、自动处理单元和自动制作机, 如图3所示。并且整个过程的接口在于CAD系统中三维模型的输入, RP系统接受Stl和.iges文件。而目前的很多的CAD三维软件都具有实现这些文件的功能, 如pro/e和AutoCAD等。在1996年底的统计中, RP所使用的软件在前几位的分别是:Pr/E (58%) , UngraPhy (20%) , SDRCI-DEAS (12%) , Computervision (9%) , CA-TIA (6%) , AutoCAD (4%) 。而目前这些软件在国内的也有一定的使用和普及程度, 一些高校的相关专业还开设了相应的课程, 这也大大有利于快速成型技术的推广和普及。
4.2 利用RP技术实现产品的制作
当前快速成型技术在机械中主要用于制造模具和金属零件, 由RP直接做出注塑模等, 大量应用实例表明, RP技术缩短产品开发时间、降低开发成本的效果是极其明显的。例如美国Pratt&Whitney实验室于1994年制造了2000个铸件, 按常规方法约需700万美元, 而用RP方法, 只用了60~70万美元, 生产时间节约了70%-90%。
前面提到在产品的概念设计中一般不进行具体设计, 但对于在概念设计阶段产生的致命错误将会直接影响到产品以后的设计阶段以及产品本身, 特别是对于在创新设计中产生的多个方案的选择, 实际模型将更具有说服力。虽然RP技术有一定的制作费用, 会增加产品在概念设计阶段的费用, 但是概念设计决定了产品总成本的70%。因此, 从整个产品来说是有利的。
4.3 机械产品制作实例
在机械概念设计中产生的原始方案一般比较简单, 一些方案干脆由构件和运动副组成。如图4 (a) 为Stewart并联机器人的结构简图。其包括了六条支链, 每条支链包括了两个球面副和一个移动副, 机构整体自由度为6。机器人中的球面副利用传统的加工方法相当困难, 而机器人整体用RP技术制造, 则简单了很多, 只需要提供相应的三维实体模型, 便可以在快速成型机上完成, 图4 (b) 为用RP技术加工的机器人模型图。
利用RP技术加工模型的优点不仅在于加工普通制造方法无法实现的模型, 对于一些常用件来讲也有其独特的优势, 在概念设计阶段, 方案往往需要反复的修改, 而普通加工技术需要大量的时间, 但RP技术则可以大大减少模型的加工时间, 而且目前很多的三维软件绘图都是参数化的, 如Pro/e, CA-TIA等, 因而可以非常方便地进行修改。另外, 还可以加工一系列的带有运动副的构件和相应是连接件, 由于产品的概念设计并不要求具体的参数, 因此可以将其广泛应用与多个产品的设计中去。技术人员可以对所设计的机械装置方案进行任意的组合和创新, 使整个设计过程更加直观有效, 并且将大大推进机械产品概念设计的模型化进程。
5 结语
随着CAD与CAM结合的不断紧密, 产品的开发周期将大为减小, 因此也对产品初期的概念设计提出了新的要求。将先进的RP技术应用于概念设计中方案的实现无疑将利于整个产品的开发, 使概念设计更加趋向合理。虽然增加了产品在概念设计阶段的费用, 但从整个产品的设计的过程来说是有利的, 并且将大大减少产品实现阶段的费用。
参考文献
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电子产品制造技术 篇8
现代战争是高科技、信息化战争,要求装备研制周期不断缩短,装备性能不断提高,要求制造企业能够对市场需求作出快速的响应,这对装备研制生产企业提出了更高的要求。各企业把数字化设计与制造技术应用及数字化管理水平提高作为实现上述目标的重要手段。
制造执行系统(manufacturing execution system,MES)是近年来发展起来的面向制造车间的生产管理技术与实时信息系统。将企业上层的生产计划与车间层的工业控制系统联系起来,并将所有实时信息集中起来进行统一决策。它针对位于企业计划层和工业控制层之间的执行层,研究如何将制造系统的计划进度、产品过程控制、物料管理、质量监控、设备管理等综合考虑,以提高产品制造车间自动化管理水平。
1 发动机产品制造车间管理需求
以某企业发动机缸盖生产车间为背景,车间共有数控加工设备10台,目前缸盖产品类型有8种,产品工艺复杂,质量精度高。管理现状为:
1)生产作业计划制定主要依靠调度员经验,制定作业计划需要及时掌握已有资源信息及资源准备情况,这些信息采用人工查阅,作业计划执行情况需要人工统计,工作量大且效率不高。
2)由于生产计划由人工经验制定,导致设备利用率低,不能发挥设备的最佳效能。
3)生产过程信息量大,且主要采用人工处理,影响并制约生产效率提高。
目前的管理现状成为制约企业生产能力提高的突出问题,迫切需要采用新的高效的管理模式,应用数字化的管理工具,提高制造车间生产能力及管理效率。
2 发动机产品制造车间制造执行系统模型
分析发动机缸盖生产车间的各生产业务管理流程及生产车间的管理需求,采集流程中传递与处理的信息,分析各业务与信息模型间的相关关系,在网络协同制造环境支持下,设计适合该车间生产管理的连接车间计划层及生产层的车间制造执行系统。该软件系统采用先进的生产管理技术手段,系统应用提高了车间生产管理的效率,提高了制造车间的生产能
2.1 车间制造执行系统功能模型
系统由4个核心功能模块和31个主要程序模块组成。系统功能图如图1所示,核心功能模块包括计划管理、工艺管理、资源管理、质量管理。基于Web的数字化生产车间制造执行系统软件能够实现车间作业计划的最优排序,计划调度管理,生产进度实时统计、工艺信息的浏览,NC程序的上传与下载,制造资源管理、质量管理等功能。该系统采用B/S模式开发,以Java为开发语言、Oracle9i为数据库平台。该系统实现了与工艺信息及设备层制造信息的集成,在制造车间内实现了产品制造过程的信息闭环式控制与管理。各模块功能描述如下:
计划管理:它是车间制造执行系统的核心,通过输入排序基础信息包括:工艺路线;工作日;设备日加工能力及班次;排产任务。采用基于优先规则的启发式优化算法,以交货期最短、设备利用率最高、生产成本最低为优化目标实现工序作业任务的优化排序,将工序任务下达到各设备的上位机中,接受生产过程的实绩信息,对各个设备的工序完工情况动态统计与直观显示。有机协调整个生产系统,并向决策层反馈计划执行情况。
工艺管理:对车间生产工艺进行存储及浏览,可提供各类人员浏览;对NC程序按照设备型号及所属工序属性识别并进行集中统一管理,可实现程序的上传及下载。编制各设备各工序刀具清单,下达刀具管理人员完成刀具配置任务。
资源管理:实现设备台帐及故障信息的管理,刀具、工装及协作件的台帐管理、出入库信息管理,对各资源状态信息进行查询。刀具配置管理主要实现接收刀具清单,对刀后,将刀具及刀具参数信息传递设备工作站,用于编程及程序调试。
质量管理:实现产品质量检验数据存储与分析、产品检验报告的录入、不合格品管理、废品台帐管理及统计。形成质量报表。将数据库中CMM产生的关键工序检验数据存入系统数据库中,对重点关键质量特征实现统计分析。提供产品检验报告模板,录入相应数据,形成产品最终检验报告。建立废品台帐一定时间内,对废品数量、废品工序分布进行统计;实现量具出入库台帐的查询与管理、对量具收发信息进行管理,对量具检定信息进行管理。
2.2 车间制造执行系统数据模型
分析车间计划、质量检验、工艺文件、设备台帐、工装、刀具台帐等生产管理基本信息表,设计系统数据库。首先需要分析程序模块与数据表的存取关系,形成C-U关系矩阵,矩阵直观地表明程序模块与数据表之间的存取关系,C表示程序模块数据库,U表示程序模块使用数据库,A表示程序模块创建并使用数据库。生产车间系统C-U矩阵如图2所示。
2.3 车间制造执行系统网络模型
制造执行系统功能建立在生产车间局域网环境中,网络连接如图3所示,根据MES功能设置,在车间管理室、工艺室、刀具室、检验室、计划室、调度室、材料室设置计算机终端,执行生产管理各项业务功能。信息输入、查询、统计及生产报表输出。在每台数控设备附近设置一台上位机,数控设备通过上位机连入车间局域网,并实现数据通讯包括工序任务完工报告、设备故障报告、NC程序上传下载。
网络采用两级以太网交换机结构组建,主干为千兆。系统中各计算机终端通过交换机连入车间局域网中,网中各终端通过TCP/IP网络协议进行数据通讯,每台数控设备通过标准的RS-232串口或机床自带的以太网口与其上位机相连,该方法结合了TCP/IP网络的快速性及RS232串口数据传输的可靠性的优点,组成了车间级系统集成网络的混合式结构。系统集成结构图如图4所示。
3 结束语
本文针对发动机缸盖制造过程,设计了基于WEB的B/S结构的的车间制造执行系统,实现车间计划的优化排产与调度、生产全过程的数据信息集成与监控,提高设备利用率。以制造执行系统为数字化管理工具,使生产过程数据处理高效准确,提高车间生产管理效率。
参考文献
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[2]杨光,刘利剑,等.面向机械车间的制造执行系统[J].制造业信息化,2007,(4):103-105.
电子束焊技术在齿轮制造中的应用 篇9
电子束焊接技术在我国已有三十多年的历史, 由于加热集中, 热效率高, 焊接速度快, 焊缝的热影响区窄, 工件变形小, 焊后能保证足够的精度, 几乎用于所有机械制造行业, 如汽车、航空航天、原子能、能源化工、仪表、电机电器、造船、重工业等。电子束焊接技术在汽车行业应用广泛, 离合器、转矩转换器、后桥等约50%的零部件都用到电子束焊接技术。
齿轮是机械传动中一种常见的零件, 主要用来变速并传递力矩, 在汽车、航空、摩托车、农用机械、矿山机械、精密机床等上应用非常广泛。由于结构限制, 有些齿轮结构复杂, 常规的齿轮加工技术如滚齿、插齿加工很难实现, 若采用分体结构, 分开加工齿部齿形后, 用电子束焊技术把分体件焊合成整体结构, 经过后续工艺, 可实现齿轮零件的制造。
2 应用实例
2.1 结构设计
对于结构紧凑或空间限制的零部件在设计时要考虑加工的工艺性, 部分零件现有加工方法无法实现, 特种加工又成本高昂时应考虑采用分体式焊接结构或其它结构形式。拖拉机锁环式惯性同步器中的Ⅳ挡从动齿轮, 原结构如图1所示, 该结构复杂、紧凑, 左边的斜齿轮只能采用滚齿加工, 该结构无充足的让刀空间, 它的齿顶圆和齿根圆直径比渐开线外花键的大径都小, 所以无法采用常规的插齿、滚齿、磨齿来加工。
若采用图2所示的分体结构, 分开加工齿部齿形后, 用电子束焊技术把分体件焊合成整体结构, 经过后续工艺, 可以轻松地实现齿轮零件的制造。
2.2 制造过程
常规方法对Ⅳ挡从动齿轮齿圈和Ⅳ挡从动齿轮联接齿分别进行加工、压装、焊接、后续加工。
2.2.1 加工
(1) Ⅳ挡从动齿轮齿圈的加工见图3。
从动齿轮齿圈采用常规的加工方法为:齿坯→滚齿→渗碳淬火 (准70k7外圆和端面防渗碳处理) →磨内孔和端面 (去磁) 精加工外圆→磨齿。
(2) Ⅳ挡从动齿轮联接齿的加工 (见图4) 。
Ⅳ挡从动齿轮联接齿的渐开线花键采用的加工方法为:齿坯→插齿→渗碳淬火 (φ70H7内孔和端面防渗碳处理) →磨内孔→磨端面→去磁。
2.2.2 压装
装配零件时应力求使零件紧密接触, 甚至过盈配合, 同时要控制零件的压装变形, 焊缝配合间隙最大不应大于0.03mm, 一般采用H6/k6、H7/r7配合, 其中过盈配合时最大过盈量应在0.03~0.05mm。电子束焊接是自动进行的, 工件应准确装夹和对中。
压装深度应相等, 以保证被焊面平整, 两平面高低相差不得超过0.1~0.5mm, 以防熔池偏斜和熔深减小。
压装时不应压伤零件及将零件压变形, 压力机的压力调整以压合到位为原则。
焊件与胎具的配合精度应达到焊缝的端跳和径跳均小于0.05mm, 以保证电子束能准确撞击在焊缝处。
2.2.3 焊接
(1) 清洗零件。
焊件的清洁程度直接关系到焊接质量。焊缝接合面的清洗主要是去除表面油污和锈斑, 而且不允许清洗液残留、尘埃和氧化膜的存在, 必须使基体金属裸露出来。
由于电子束焊接在真空中进行, 气体敏感性极强, 一旦清洗不干净而产生气体, 焊缝表面和内部就将出现气孔, 严重时, 还会使真空度下降, 产生放电, 中断束流, 造成焊件报废。
工件表面的氧化物、油污应当用化学或机械方法清除。小批量可用丙酮或汽油清洗后烘干, 再压装施焊。大批量可用工业清洗机清洗, 清洗的焊件必须烘干处理后才能压装、焊接。已清洗干燥后的工件, 不得用手或不清洁的工具接触接缝区。
清洗后最好不要搁置时间过长, 应不超过2h, 以免吸附潮气、生锈而影响焊接质量, 特殊情况不能及时焊 (如需要外协焊接) , 必须及时用塑料口袋包装起来, 避免受潮及污染。
用肉眼检查齿轮焊接表面上有无明显油污, 可用白色餐巾纸擦拭待焊处, 要求在餐巾纸上见不到明显油渍。
(2) 焊接参数的选择。
电子束焊接过程中焊接参数的选择是十分重要的, 它直接关系到焊接质量的好坏。
訩加速电压:齿轮的焊接深度一般小于10mm, 加速电压通常选用50~60k V, 一般用60k V。随着加速电压的升高, 加大了电子束的功率, 同时电子束的聚焦性能也有了改善, 焊缝穿透深度会逐渐加深。
訪电子束电流 (束流) :在加速电压和焊接速度确定后, 束流的确定与需要的熔深有关。考虑到焊后变形的影响, 要选用相对快的焊接速度, 则束流就要增加。对于3~4mm的熔深, 束流大约在35~50m A之间选择;熔深在6~8mm时, 束流在50~80m A之间选择。增加电子束电流也会使电子束的功率增大, 从而加大焊缝熔深。
訫焊接速度:增大焊接速度可以减小焊接线能量, 焊缝熔深减小, 焊缝宽度也随之变窄, 使焊后变形减小, 但焊接速度的增加受到电子束功率的限制, 也在一定程度上受到电子束参数动态特性的影响。对于焊接深度小于10mm的齿轮的焊接, 焊接速度一般在15~30mm/s之间选择。
訬工作距离:严格意义上的工作距离, 是指电子枪的磁透镜的轴向中心到被焊工件表面的距离。操作过程中为方便计量, 常以焊接室顶面到被焊工件表面的距离为参照, 约定俗成地称为工作距离。工作距离越远, 聚焦能力越差, 焊缝深宽比越小。工作距离与胎具、焊件的厚度有关, 一般在80~150mm之间。
設焦点位置:对于焊接深度小于10mm的齿轮的焊接, 焦点位置在焊件的表面就可以。对于深度在6~10mm之间的, 也可以将焦点位置下沉至熔深的20%~30%。
2.2.4 后续加工
焊接完成后对焊缝进行超声波探伤检验→精磨内孔→精加工端面→磨锥面。
3 常见焊接问题和解决方法
3.1 焊缝焊偏
焊偏了会影响焊接深度, 跑车时产生齿轮脱焊。解决此类问题主要控制环焊缝零件的电子束对中, 要求焊接胎具要达到一定的回转精度, 一般胎具的端跳不得大于0.03mm, 径跳不得大于0.05mm。齿轮类零件的焊接定位一般采用孔轴配合, 配合精度太高, 间隙量小, 不仅增加了加工成本, 而且装卡时难度增加, 影响生产效率;如果配合间隙过大, 又易产生焊缝偏移, 影响焊接质量, 故应控制机加工的公差配合。对中时方法可以通过焊机上的游标尺粗略定位, 再用小束流在焊缝上均匀分布打三个小点, 观察其偏差情况, 然后再调整其位置, 保证良好对中。
3.2 焊缝内部气孔、裂纹缺陷 (见图5)
气孔是金属材料熔化过程中的残余气体及焊缝中的氧化物、氮化物、有机物等在焊接过程中析出或气化而形成的。由于金属的结晶速度很快, 使得气体不能完全从金属中溢出而造成了气孔, 焊件必须严格清洗, 并经烘干处理, 尽量不选用含氢、氮、氧等成分较高的材料。
裂纹是焊接过程中或焊后, 在焊接接头区域内所出现的局部破裂现象。产生原因:一是由于焊缝中存在低熔点物质, 在较大焊接应力的作用下引起晶粒间的破裂。如果焊接中存在硫、磷等杂质过多, 就容易产生热裂纹。二是焊接冷却时由于焊缝或热影响区内产生了淬硬的金相组织, 在较大应力作用下, 引起晶粒内部破裂。如含碳较高或合金元素较高的材料, 就容易出现冷裂纹。一般说, 材料的碳当量小于0.4%时, 基本不会产生裂纹, 而材料的碳当量大于0.6%时, 裂纹就很难完全避免。焊缝中含有过多的氢, 也是导致冷裂的主要原因之一。防止产生裂纹的办法:尽量选用杂质少、可焊性好的材料, 避免采用含碳量较高的材料, 并且在淬火之前施焊。如果不得已要焊接含碳量高的材料, 则应在工艺上采用相应的措施, 如预热、缓冷等, 并选用合适的焊接工艺, 尽可能减少焊接应力。
零件焊前的热处理状态对其焊接工艺、焊缝质量以及焊接生产的效率、合格率等等均有非常重要的影响。如果齿轮是在渗碳淬火后焊接, 并且焊缝附近未采取防渗碳措施, 就必须采取较严格的工艺措施, 如预热、保温、严格控制线能量等, 否则就会大批地出现淬硬脆化裂纹, 而且极难修复。在这种情况下, 即使是以牺牲生产率及合格率为代价, 焊出了部分合格的齿轮, 其焊缝的金相组织、成份也很不均匀, 使齿轮整体机械性能受到影响。所以, 一般情况下, 大批量生产的齿轮应当采取先进行电子束焊接, 后整体渗碳淬火的方式, 这样既可以保证焊缝质量, 又能达到较高的生产率。对于某些加工精度较高、结构受到限制的齿轮, 必须先分别渗碳淬火, 将齿面及其他工作面精磨后再拼焊到一起, 此时电子束焊接是整体零件加工的最后一道工序。对于这种焊前热处理的情况, 就要求采取一些特殊措施, 如渗碳淬火钢在渗碳时, 需对焊口附近进行保护, 如镀铜、镀锡或涂抹防渗碳涂层等, 也可将渗碳层加工切除。
45钢、40Cr等, 材料由于碳当量较高, 在焊接时往往容易出现淬硬脆化裂纹, 因此焊接时必须采取某些特殊措施。在电子束焊接过程中, 可以通过延长束流上升、下降斜率来达到预热、后热的目的, 实践证明这一方法是切实有效的。然而这种方法也有一定局限性, 即仅限于体积较小、形状比较简单的零件。如果零件体积较大, 由于有很大的热容量, 因而单纯加长电子束斜率或小束流预焊几周, 不仅预热升温的效果不甚明显, 反而会因为局部反复过热而导致焊缝组织恶化, 降低了焊缝的抗裂性能。对于这种情况, 对齿轮零件必须采取炉中加热、保温的方法来控制焊缝冷却速度, 以避免出现冷裂纹。
4 结语
电子束焊的焊接质量对前期准备工作要求较高, 否则直接影响焊接性能。
Ⅳ挡从动齿轮焊合件电子束焊的工艺参数是恒温条件下的实验数据。不同结构的零件, 不同焊接深度和直径, 不同的环境条件需要一定的工艺验证。
成组技术在烟机产品制造上的应用 篇10
上海烟机是中烟机集团下属骨干企业, 主要产品为卷烟包装机组及滤棒成型机组。卷烟包装机主要功能是完成卷烟的排列, 内衬纸, 吕箔纸, 硬板纸, 玻璃纸的次序包装以及小包至条的包装, 机械动作复杂, 其所包含的零件数量十分庞大。举例来说, 我司ZB47型硬盒包装机组, 其主辅机的零件总数达到一万多种, 其中需自加工的零件约数千种。
烟草包装机械产品零件有以下几个特点:
(1) 零件品种多, 各类异型零件多。
(2) 由于需要高速运行, 零件精度要求较高, 零件材料及热处理、表面处理要求高。
(3) 产品系列有很强延续性。由于产品的特殊性, 我公司的产品属于典型“多品种, 小批量”类型, 这样的产品特点必然造成零件加工各类准备时间长, 机床有效作业率低下。利用成组加工能够大大提高企业的生产效率。此外, 利用先进机床的复合加工能力, 对零件成组化、集中化生产能够最大限度的减少工艺流程, 定位装夹次数, 有利用减少加工中重复定位造成的加工误差, 有利于提高零件加工精度。
2 成组技术原理
成组技术 (GT-group technology) 是一门生产技术科学, 原理是利用事物间的相似性, 按照一定的准则分类成组, 采用相同的方法对同组事物进行处理, 以便提高效益的技术, 称为成组技术。成组技术应用于多个学科, 应用于机械制造是指通过对待加工零件进行工艺结构分析, 按照一定分类准则进行分类, 继而对归类于同类的零件族运用相似的加工工艺进行集中加工。
利用成组加工的模式, 通过对各零件族按照相似的成组加工工艺, 在各自的成组制造单元中进行集中加工, 这样能使得多品种、小批量生产获得接近于大批量生产的效率。
3 零件分类编码
分类编码是成组技术的关键环节, 传统的零件编号方式的缺点一是每种产品编号各行其是, 形状、功能相同的零件在不同产品中其编号完全不同, 毫无规律, 难以查找;二是零件的编号没有零件功能和特征的含义, 无线索可寻。零件的分类编码利用预设的码位对零件的名称、结构、形状、材料、热处理等信息进行描述, 它对每种零件来说不是唯一的, 不同的零件可以有相同的分类码。零件分类编码系统通过预设的零件族分类标志, 确定每个零件的零件族归属。
我司产品零件成组分类编码系统设计已经基本完成, 设想设置固定码位+若干位柔性码, 固定码位中包含零件类别、尺寸、形状、材料、热处理、精度等码位, 而柔性码中包含零件的工艺信息, 工艺信息主要包含零件加工中的重要工艺流程, 由工艺人员在计算机辅助编码时确定。
在通过零件分类编码系统对零件进行分类标志之后, 我公司对产品零件可以按照各零件族的特征矩阵进行编码分类, 针对各零件族进行各项生产准备工作, 设置成组加工单元。
4 我公司成组技术的应用情况
目前成组技术在我司机械制造中有以下几个方面的运用:
4.1 成组技术应用于工艺设计
传统机械零件工艺设计很大程度上依赖于工艺人员的水平与经验, 同类零件的工艺文件存在着多样性、随意性等现象。在利用成组技术对企业零件进行成组分类之后, 针对每个零件族可以设计出各零件族的典型工艺。工艺人员可以针对不同零件族的典型工艺进行修改, 这样既能提高工艺设计的效率, 也有利于工艺文件的标准化。
4.2 成组技术应用于生产单元布置
我公司以往的各类机床按类型进行排布的方式, 会造成零件流转路线长, 不利于物流管理。成组单元是指将完成一个工艺上的相似零件组全部工艺过程所需的一组设备布置在一个封闭的生产面积内的生产组织形式。生产单元的设备可以按照加工组的成组工艺路线布置, 并且允许某些零件在单元内作非单项流动或跳跃某些工序。相对于传统的机群式机床布置, 基于成组技术的机床布置, 能够大大减少物料运输、生产准备时间继而提高生产效率。经过一系列技术改造, 目前公司已经初步建立了针对箱体类、回转体类、齿类、凸轮类、异形类零件族生产制造单元。这些生产单元的建立大大缩短了零件加工中的流转, 减少了工装、刀具、程序等生产准备工作。图1为异形类零件生产单元机床布置情况。
公司目前组建了已下几个生产制造单元: (1) 箱体类零件生产单元:包含有三台CNC与自动运输小车配合40个左右的托盘。 (2) 回转类零件加工单元:包含2台车铣复合加工中心以及高精度外圆磨床。 (3) 齿轮类零件加工单元:包含滚齿机及高精度磨齿机。 (4) 异形类零件加工单元:包含两台五轴联动CNC及30个交换工作台。
成组单元内设备排布形式主要有直线式排布、平行式排布、循环式排布以及U型排布等。我公司成组单元内设备主要采用直线式排布, 单元内留有工件流入及流出存放地, 并在各个生产单元之间合理设置了检验及钳工位置。
4.3 成组技术在生产管理中的应用
利用成组分类结果, 结合零件工艺流程中的相关信息进行统计之后, 我们可以对下一批次生产计划中各个生产单元的加工负荷进行计算, 对设备、人员等环节中可能出现的问题进行预估。此外, 利用零件分类编码信息, 可以很容易的对零件的材料、热处理、精度等情况进行查询检索, 这也为生产计划工作提高了极大的便利。
5 结语
实践证明, 对于“多品种, 少批量”产品类型的企业, 利用成组技术进行制造加工能够有效提高生产效率。我司各成组单元至2010年陆续投入运行至今, 已取得了很明显的综合效益, 充分体现了应用成组技术的优越性。今后, 公司计划建立完善成组编码系统, 建立针对更多零件族的生产制造单元, 进一步提高零件的集中化制造比例
参考文献
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制造超高速电子元件 篇11
新的方法涉及分子级的构造，该方法来自位于瑞士的马普学会高分子研究所(Max Planck Institute for Polymer Research)的研究人员。有了原子级别的精度，研究人员可将石墨烯纳米带做成约1纳米的宽度。
厚度为一个分子的碳材料叫做石墨烯，它的性能在各方面都超过目前用在电子元件中的硅。它的导电性比硅好，更容易弯曲，也更薄。用石墨烯替代硅可以制造出更快、更薄、更强大的电子设备。但是，除非石墨烯片的宽度小于10纳米，且边缘是整洁的，否则它们不具备电子特性，这正是制造商用它们制造晶体管、开关、二极管等电路中的重要元件时需要的特性。
瑞士的团队通过在加热的金箔上引发分子级的化学反应来构造这些微小的石墨烯带。这便于他们精确地控制纳米带的宽度和边缘的形状。分子在金的表面排成长纤维状。加热表面时，紧挨着的条相互连接融合形成1纳米左右的带状结构，形成一致的锯齿状边缘。
“这样做的好处就在于可以精确到原子级别，”该研究的联系人罗曼-法塞尔(Roman Fasel)说，“不是切割，而是聚集。”
其他制造纳米带的方法包括从一块较大的片上剥下石墨烯条，用光刻技术进行蚀刻，或者拉开圆柱状的碳纳米管。但是这样的纳米带更厚，而且边缘形状是随机的。
“对于纳米带，能控制边缘形状的就是赢家。”莱斯大学的石墨烯专家詹姆斯·图尔(James Tour)说。他没有参与这项研究。他说，“现在还无法做到用一块大的石墨烯，以这样的控制水平将其劈开。”
“这种纳米带将丰富并开启石墨烯电子科技新的潜力。”位于纽约的IBM托马斯·J沃森研究中心研究员林玉明(Yu-Ming Lin)说，他从事以石墨烯为基础的晶体管研究工作。
将石墨烯纳米带投入实际应用还有很长的路要走，图尔说：“下一步是做出一些元器件。这并不难做到，全体一致地朝这个方向前进。”
图尔表示，法塞尔及其团队的化学方法的成功能鼓励更多的研究调整步伐，以便这种质量的纳米带能大规模进行生产。例如，现在研究人员能用更好的边缘结构和新纳米带的电子特性进行实验，测试一些迄今为止只能在计算机上模拟的理论。
电子产品制造技术 篇12
制造业企业的竞争根本上来说是其产品的竞争。产品的竞争力要素中, 产品性能 (功能, 质量:即功能实现及保持程度的度量[1]) 、价格、交货期、售后服务、环境相容性和报废后的处理等多数竞争力要素都是在产品的设计阶段确定的[2]。只占产品总成本约5%的产品设计过程所做的决策几乎决定了产品全生命周期成本的95%[3,4]。因此, 制造业的竞争本质上是产品设计的竞争。产品设计竞争在很大程度上依靠技术创新, 也即通过引入新技术使产品具有新性能 (增加价值) 。因此, 产品设计与技术创新能力集中反映一个企业的产品开发能力, 从深层次上体现企业的竞争力与未来发展潜力。
为了客观衡量制造业企业的产品设计与技术创新能力, 同时促进企业自主创新能力的培育, 有必要建立一个科学、公正的企业产品设计与技术创新能力评价体系 (简称:制造业企业技术创新能力评价体系) 。利用制造业企业技术创新评价体系客观公正地评价制造业企业的技术创新能力, 同时帮助制造业企业对其自身在产品设计与技术创新活动方面的潜力或不足有全面的认识与评估。
关于企业产品设计与技术创新能力的评价, 目前尚无完全统一的规范化标准。学术界提出了多种评价体系与方法, 如克拉克提出可以从产品创新能力、工艺创新能力两个方面进行度量。NawazSharif认为企业的技术创新能力评价应考虑所有者和供应者、用户、竞争者、政策法规和社会环境等方面[5]。察志敏将技术创新能力从潜在技术资源、投入、产出等四个方面评价[6]。魏末梅从技术创新基础、技术创新开发能力、技术创新制造能力、技术创新产出能力、技术创新销售能力5个主指标方面进行评价[7]。林平凡从自主技术创新资源、科研 (R&D) 能力、技术创新管理能力、技术创新产出能力、自主技术创新营销能力五个方面进行评价[8]。杨智勇从投入能力、研发能力、管理能力、生产能力及营销能力方面进行评价[9]。国家统计局国家经济景气监测中心2005年末发布的《中国企业自主创新能力分析报告》, 提出了一个企业自主创新能力的评价指标体系[10,11]。该体系从潜在技术创新资源、技术创新活动、技术创新产出能力及技术创新环境4个方面来综合评价。
上述评价指标和方法, 较侧重于从经济、管理等视角, 以企业的宏观指标对企业的创新能力进行评价, 具有一定的合理性。不足之处在于没有考虑企业产品设计与技术创新的一些根本因素, 尤其是舍弃了一些难以直接测量的本质因素。比如常常会忽视二个重要的因素:一是产品市场分析、需求分析和预测能力;二是在本行业多年的技术积累。前面一个因素是企业需要知道做什么, 后一个因素保证企业如何快速做到。另外, 对企业技术创新能力与产品设计能力的关系认识不足, 技术创新与产品设计是二个互相依赖的整体。技术创新要通过产品设计才能物化为市场上的产品。产品设计必须要注重技术创新才能成为创新型的设计。企业产品设计与技术创新能力评价指标体系的建立, 需要对企业产品设计与技术创新能力各构成因素及其相互关系进行深入研究。
基于上述的认识, 本文基于现代设计理论、企业研发管理理论、技术创新理论与评价理论方法, 分析了制造业企业产品设计与技术创新能力的内涵, 提出了制造业企业技术创新能力评价体系AIOV (Accumulate-Investment-Output-Value) 。该评价体系包括技术积累、投入、产出与价值实现四个一级主干指标与十九个二级细分指标, 二级指标可以根据需要继续细分。指标分为定量指标与定性指标。AIOV评价采用AHP方法计算。定量指标通过比较评分法计算, 定性指标通过专家评判法打分。最后技术创新能力的综合得分反映一个制造业企业的产品设计与技术创新能力。
1 产品现代设计与技术创新能力的内涵分析
制造业的竞争实质就是产品设计的竞争。制造业产品现代设计具有二个基本的属性:设计的竞争性与设计智力资源的分布式存在。现代设计理论认为:创新是设计的灵魂;设计是产品性能需求驱动的;设计是以知识为基础, 以获取新知识为中心;设计知识获取是资源依赖的;竞争正在迫使企业的设计资源从垂直结构向水平结构———即分布式的资源环境转变[9]。
制造业企业的技术创新主要分为三类:第一类是改良型的技术创新, 是通过对原有产品的技术改进或通过引入新技术来提高与完善原有产品的性能。第二类技术创新是原始的技术创新, 就是通过研究发明全新的技术, 由此设计开发出全新的或新一代的产品。第三类的技术创新体现为产品集成创新, 就是通过应用设计集成知识对各种技术进行集成来实现新型的产品。第一类技术创新的直接成果常常体现在实用新型专利、外观专利及升级型的新产品。第二类技术创新的直接成果主要体现为发明专利及采用新原理的原创型新产品。第三类技术创新的直接结果主要体现为技术标准与技术集成型的新产品。
技术创新通过企业的设计活动转化为新产品, 满足用户对新的产品性能的需求。技术创新通过产品在市场上的盈利或对外的技术服务 (包括技术转让) 实现其价值。无法在市场上实现价值的技术创新不是企业需要的技术创新。离开技术创新的产品设计也会使产品失去竞争力, 因为其不能为用户提供新的性能。离开设计的技术创新无法转化为产品, 无法实现其市场价值。产品设计与技术创新对制造业企业来说是互相依存、不可分割的统一体。这也是本文提出进行制造业企业产品设计与技术创新能力评价的原因。
产品设计与技术创新是一个集需求分析、概念设计、详细设计、性能仿真及试验等于一体的复杂的过程。产品现代设计是基于知识的设计。知识包括已有知识与需要获取的新知识。已有知识是企业长期积累起来的知识。因此知识积累是企业产品设计与技术创新能力的一个主要方面 (要素) 。积累包括了已有的专利、标准及知识 (技术) 等。已有知识在设计与技术创新中的应用与知识的管理紧密相关, 集中体现在如下方面:产品设计数据的管理 (包括已有设计方案、文档及相关经验知识等) 、实验数据的管理、用户在产品使用中反馈信息的管理与产品设计开发过程管理机制 (包括任务的分配与控制等) 。
企业产品设计与技术创新也是一个需要人、财与物的投入的过程。人主要是人力资源的投入, 财主要是研发经费的投入、物主要是指研发的实验条件及各种计算机辅助设计分析软件。因此, 企业在技术研发方面的投入也是企业技术创新能力的一个要素。投入主要包括研发经费投入、研发人员数量与构成、支持产品研发的软件及使用情况、产品研发的实验条件与使用情况及产学研合作情况等。
当然。技术产出是被公认的衡量一个企业产品设计与技术创新能力的重要方面 (要素) 。技术产出主要包括标准、专利、新产品及企业技术秘密等方面的产出。
产品现代设计是性能需要驱动的。提出适合市场的需求常常是技术创新与产品设计的第一步, 也是最终技术创新与产品设计能否在市场上实现价值的关键。因此, 产品市场需要分析能力也应该技术创新能力评价的一个重要因素。
企业产品设计与技术创新是在分布式知识资源环境下进行的活动, 评价一个企业的产品设计与技术创新能力还要包括其利用外部知识资源的能力, 主要体现在与外部的合作 (如产学研的合作) 与利用外部知识服务方面。
2 产品设计与技术创新能力评价指标体系设计
评价指标的选择和量化是建立评价体系的基础, 也是决定评价结果优劣的关键一步。指标选择是否科学合理直接关系到评价质量的好坏。本文评价指标的选择和确定遵循目前被普遍接受的原则:
(1) 科学性原则。基于产品现代设计与技术创新能力的内涵分析, 选择有代表性、与产品设计与技术创新直接相关的指标, 同时体现完整性和系统性。
(2) 可比性原则。指标选择考虑有利于企业的不同时期之间、不同企业之间的对比。本指标体系设计为年度评价体系, 较好地进行动态的测评。
(3) 可操作性原则。指标选择尽量考虑可采集性, 能从各种资料中直接或间接获取。本指标体系针对上市公司制定, 相关信息易于从公司年报及网站信息中获取。
(4) 定性分析与定量分析相结合的原则。
(5) 互斥性原则。各指标之间尽量不要相互包容, 要保持各指标之间的独立性, 避免在评价时部分指标被重复考虑, 影响评价结果的客观性。
遵循上述原理, 本文从技术积累、技术投入、技术产出和价值实现四个方面, 针对制造业上市公司建立了ADOV三级评价指标体系。该体系如表1所示。
3 产品设计与技术创新能力评价计算方法
针对上述评价指标体系, 可以采用多种评价方法, 如比较法、指数法、层次法、灰色关联法、模湖评价法、因子分析法等。本评价采用应用较为广泛的层次评价法。
层次分析法 (AnalyticHierarchyProcess, AHP) 是20世纪70年代由美国匹兹堡大学数学教授T.L.Saaty创立的, 是对定性问题进行定量评价的一种多准则决策方法。AHP方法体现了人们决策思维的基本特征 (分解、判断、综合的思维过程) 。本评价体系采用AHP方法的评价过程如下:
(1) 建立多级递阶的层次模型 (如表1) ;
(2) 对同属一级的要素, 以上一级的要素为准则, 由评价专家组根据评价尺度对同一级要素进行两两比较, 最后综合专家评判确定其相对重要度, 建立判断矩阵;判断矩阵形式为:
其中Is为上一层某要素, A1~An为本层次的诸要素, aij为对于Is而言, Ai与Aj的相对重要性, 且有aij=1/aij。
(3) 确定本层次各要素相对于上一层次某要素而言的相对重要度, 即进行层次单排序。层次单排序是根据判断矩阵, 计算本层次各要素相对于上一层次某要素的重要性权值。其步骤如下:
计算判断矩阵每一行诸元素的乘积Mi:
然后计算Mi的n次方根Wi:
对Wi进行归一化, 得到判断矩阵的特征向量的各分量Wi:
(W1, W2, …, Wi) 。由判断矩阵和权重向量可得
(4) 检验判断矩阵的一致性, 若不一致则需要返回步骤 (2) 。
计算层次单排序的一致性指标CI为:
当判断矩阵具有完全一致性时, CI=0。为了度量不同阶数判断矩阵是否具有满意的一致性, 引进判断矩阵平均随机性指标RI, 于是有判断矩阵的一致性比例CR=CI/RI。若CR<0.1, 则认为判断矩阵具有满意的一致性, 否则需要重新修订判断矩阵, 直至获得满意的一致性。不同阶数的RI取值如表2所示。
(5) 综合重要度的计算, 进行层次总排序;
在计算了各层要素对上一层要素的相对权重之后, 即可以从最上层开始, 自上而下地求出当前层上各要素对于上一层次整体而言的综合重要度, 即进行层次总排序。其计算过程如下。
设A层有m个要素A1, A2, …, Am, 它们关于上一层的综合重要度分别为a1, a2, …, am。A层的下层B有n个要素B1, B2, …, Bn, 它们关于Ai的相对重要度分别为b1i, b2i, …, bni, 则B层的要素Bj的综合重要度为:
即某一层某要素的综合重要度是以上一层要素的综合重要度为权重的相对重要度的加权和。
(6) 对总排序的计算结果进行一致性检验, 若不一致则返回步骤 (2) , 否则完成决策。
总排序的一致性检验基于单排序的一致性检验进行。设CIi和RIi为与ai对应的B层次中判断矩阵的一致性指标和随机性指标, CI和RI为相应的总指标, 则:
若CR<0.1, 则认为总排序的结果具有满意的一致性。
(7) 企业评价得分计算
根据企业的各指标得分值, 加权求和计算得到企业产品设计创新能力的总得分值。
本评价体系采用百分制评价。各项指标的数值为0~100。
定量指标得分值由比较评分法确定, 同行业中被评所有企业中最高指标值的得分评为100分, 其它企业的该指标得分与该企业相比, 确定相应的值。
定性指标得分根据专家评定法。首先对评判行业由评价专家组对该指标评价建立评价因素集与打分规则。然后由评价人员根据企业该指标相关因素的情况按照得分规则进行该定性指标得分的计算。
4 实践验证
考虑当前国内对于企业技术创新评价指标和方法更多从经济、管理等视角, 多以企业的宏观指标对企业的技术创新能力进行评价, 而且较多地包含了一些非直接相关因素, 忽缺一些根本因素。没有充分考虑产品设计与技术创新过程中的一些本质因素。特别地, 目前没有一个技术创新评价体系公开推出企业技术创新评价结果。基于此, 作者所在的上海交通大学现代设计研究与教育部现代设计与制造网上合作研究中心 (上海) 于2006年始开始开展企业产品设计与技术创新能力的评价研究工作, 先后于2006、2007年针对个例企业进行了评价实践并在年度产品现代设计与技术创新论坛上专题研讨, 修正与完善研究成果。
2008年, 基于本文的研究成果, 进行了制造业上市公司钢铁、机械、汽车、电子等七个行业的近三百家上市公司的产品设计与技术创新能力评价与排名, 并在教育部现代设计与制造网上合作研究中心、中国工程院产业工程科技委员会、上海市院士咨询与学术活动中心联合举办的2008年产品现代设计与技术创新论坛上进行了对外发布。如图1所示为对钢铁行业的企业技术创新能力排名结果前10名。
目前, 基于本文研究成果已开发完成了网络版的企业技术创新能力评价软件支持系统。该软件系统为B/S架构, 支持远程评价信息输入、审核、评价模型定制、专家评分、得分计算、排名发布及和相关评价信息的网络查询等功能。该系统完全支持对企业技术创新能力的主动评价工作。如图2所示为某企业的评价信息查询显示。该系统的上线运行后, 企业可以利用该系统进行本企业的技术创新能力自我评价。
5 结论
企业产品设计与技术创新能力评价AIOV体系经过三年的研究与实证, 已基本能够满足从技术层面较全面评价企业产品设计与技术创新能力的要求。AIOV评价体系基于产品现代设计与技术创新能力的内涵分析, 从研发积累、研发投入、研发产出与价值实现四方面较全面地考虑了技术层面的评价指标, 评价结果从技术层面反映企业的发展潜力。
基于AIOV评价体系开发完成的企业产品设计与技术创新能力评价软件系统支持企业技术创新能力评价业务与基于Internet的远程评价服务。相关的评价工作有利于推动企业技术创新能力的提高与培育。
参考文献
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[11]http://500.ce.cn/zzcxpplt/jdyt/200511/05/t20051105_93450.shtml.