数字化制造技术发展现状及趋势探析

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<<< REGION LNFO 数字地方数字化制造技术发展现状及趋势探析摘要：本文介绍了数字化制造技术的概念，综述数字化制造技术的发展过程及现状，叙述了数字化制造技术涉及的关键技术及未来发展趋势。

关键词：数字化设计；数字化制造；先进制造；计算机辅助制造-、 数字化制造技术概念所谓 数字化”就是将各种复杂信息转变为数据信息，再将这些数据信息构建为数字模型，然后转变为计算机可以识别的二进制代码的过程。数字化制造技术是实现制造领域的数字化，它是在多种先进技术交叉融合下诞生的。数字化制造技术还包括产品管理、企业管理等。数字化制造技术是实现产品 设计、制造、管理”三个方面的技术统-。

二、数字化制造技术涉及的关键技术(1)产品数字化设计。产品数字化设计就是利用计算机及图形设备 (CAD)帮助设计人员设计出产品图形 ，主要包括产品设计、功能设计、结构分析等，工程技术人员利用计算机及软件绘制图形、编辑图形、分析和优化设计结构等技术。在设计过程中利用计算机完成繁重的工作，如进行大量计算 ，分析和比较，以得出最佳方案。

(2)数字化分析。数字化分析通常利用计算机辅助分析具有复杂结构的产品的力学性能和优化结构设计，主要是应用CAE软件对工程和产品进行性能与安全可靠性分析，模拟产品的工作状态和运行轨迹，能及时发现并弥补设计缺陷，以保证实际加工产品过程的可用性和可靠性。

(3)数字化工艺。数字化工艺是利用计算机来制订零件加工工艺过程，它是在计算机获取产品的几何信息和工艺信息后 (主要包括零件的形状、尺寸、材料、热处理等)，自动进行数值计算、逻辑判断和推理，自动编制出零件的工艺路线和工序内容等。工艺设计是生产中的-个重要环节，它直接影响产品的质量和生产效率，使用数字化工艺能缩短编制工艺的时间，减轻工人的劳动强度，由于数字化工艺生成的文件格式是统-的，从而便于企业对工艺文件的统-管理。

26 信息系统工程 l 2013.6.20◆ 陈晓罗(4)数字化制造。数字化制造是应用计算机软件(CAM)，根据计算机设计出的模型进行自动编程，并能在计算机上进行仿真加工，同时能检查加工过程中的干涉和碰撞问题。自动编制的程序经过必要的修改后传输到数控机床即可进行实际的加工。

(5)数字化管理。数字化管理包括产品数据管理(PDM)。产品数据管理是在CAD/CAM系统高度上诞生的管理软件，是对整个生产周期内的数据进行管理，除了图纸管理 、工艺文档管理外 ，还包括市场调研 、产品更新 、售后服务等-切和生产有关的数据管理。

PDM是计算机领域的-门重要技术，该技术已经在国外得到广泛应用 ，在我国只是在-些大型企业应用了PDM技术，由于PDM技术能给企业带来极大的经济效益，因而它将被更多的企业应用。

(6)化逆向工程。传统的设计过程是设计人员在大脑中构思出产品的形状和采用的设计原理，再将其转化为图纸或数据信息，形成产品的模型，这是-个从设计到产品的规程，逆向工程技术和传统的设计过程正好相反，逆向工程是从产品到设计的过程，是根据已有的产品，通过分析研究并推导其设计方法，再把产品 复制”的过程。逆向工程的主要用途是在不能获取设计方法情况下，直接利用实物，反向推导出其可能的设计方法。逆向工程已被广泛应用于新产品的开发和旧产品的改进、仿造产品等。

(7)快速制造技术 §速制造技术 (RAPIDPROTOTYPING)，简称RP或RPM，又称快速实体直接加工技术，快速制造技术是采用计算机软件 (如计算机辅助设计、制造及分析软件)和精密伺服驱动技术，利用材料的感光或感热效应，将材料快速成型的过程，是先进加工制造技术的重要组成部分，是现代数控加工工艺方法的重要补充。它不同于传统的用材料去除方式制造零件的方法 ，首先是将材料逐层加工，直接得到设计实体原型的加工过程，实际上加工的过程与建筑上盖堕 Q Q 麴皇 >房子的过程很相似，先逐层将材料叠加为-整体。其次是材料不同，传统加工大部分材料是固体，而快速成型技术采用的材料可以是液体的和粉末状的，但是，快速成型技术与传统的加工基本原理都是-样的，都是逐层加工。更形象地说 ，快速成型系统相当于-台 立体打愈”。

三、数字化制造技术的发展趋势(1)生产产品集成化和管理网络化。随着计算机、网络及多媒体的发展，数字化制造技术采用计算机辅助设计和制造系统 ，利用产品数据管理和企业资源管理可实现并行工程。通过cAD/cAE/cAPP/cAM等集成软件设计和制造模型 ，在PDM环境下管理 ，实现产品无图纸设计和全数字化制造。利用标准件、通用件、外购件减少重复设计 ，实现网络数字化制造 。

(2)智能化。智能制造技术将是数字化制造技术发展的必然，即采用智能方法、智能设计，智能工艺、智能加工、智能成形、智能装配、智能管理等等，进-步提高设计制造管理全过程的效率。

(3)虚拟化 。由于计算机及 网络技术的迅速发展，虚拟整个生产过程成为可能。首先通过计算机软件及网络的支持，建立虚拟企业，虚拟企业可进行虚拟设计及制造 ，完成用户的需求 ，特别是在网络技术高速发展时代，企业通过互联网实现国际间企业的技术及生产合作，大大减少了实际的运输和差旅的费用。企业内部还可通过局域网和内部网，建立若干联盟企业，进行异地设计、异地制造，大大节约生产成本提高效率。

(4)绿色化。绿色制造是现代制造业发展的另-重要趋势。绿色制造是综合考虑环境影响和资源消耗的先进制造模式，在产品从设计、加工、包装、运输、直到报废整个过程，对环境的负面影响最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。体现了人类可持续发展的战略目标。

(5)柔性化。柔性化制造是近年来大多数企业极力推广的生产形态，由于现代企业生产经常受到多因素变化影响 ，如顾客对产品多样性的要求，市场的需求发生变化等 ，数字化制造技术采用先进的制造工艺 、智能化软件 、高度 自动化加工设备和柔性制造系统，以快速适应这些变化的需求，将成为21世纪企业竞争的重点。 帅