数控机床智能化是对航空领域智能制造的更高要求
数控技术在智能制造中的应用

数控技术在智能制造中的应用摘要:数控技术已经成为了现代科学技术中非常重要的组成部分,并在不同行业发展的过程中被广泛应用,其中精确的数据控制也会在智能制造业发展中发挥更加重要的作用。
因此,如果能够将数控技术融入智能制造自动化发展中就可以更好地提升数控技术应用的质量,并提升自动化发展的速度。
关键词:数控技术;智能制造;应用引言在新一轮产业和科技革命下,制造业中逐渐融入了大数据、5G、人工智能、物联网等新的信息技术,推动制造行业朝着网络化、智能化及数字化的方向发展。
智能制造是指智能制造技术与智能制造系统的合称,属于一种人机一体化的职能制造系统,主要包含智能机械与专业人员,通过高度柔性与集成的方式,将智能制造技术充分融入到制造的各个环节,该模式具备极强的自律能力,通过系统采集、理解自身与环境信息,在此基础上对自身的行为作出客观准确的分析、判断和规划,进而实现人与机械之间的高度统一。
同时,数控技术作为一种新型机床加工技术,在加工精度、效率、产品适应性等方面优势突出,将该技术应用于汽车工业、智能制造、航空航天及智能机器人生产等方面,不仅可以推动制造业生产方式,而且能够提高生产效率,实现成本的节约,为智能制造企业创造更多效益。
1数控技术及其在智能制造中应用的优点分析1.1能够提升制造加工效率数控技术已普遍应用于智能制造的全过程中,其中在机床操控方面,该技术与智能系统的相结合,便于机床自主判断、分析数据、诊断问题等,以提升智能制造生产加工效率。
同时,对精密零件产品生产加工时,由于这类产品对生产要求比较高,合理利用数控技术,使产品在高自动化生产中的加工难度降低,保证零部件产品质量的同时,缩减生产加工时间,即实现生产成本的控制。
1.2提高产品加工精度与普通机械加工相比较,数控技术在智能制造中应用,可根据产品图样要求来设定加工程序,减少以往人为因素对产品精度的干扰,并且数控系统具备误差补偿、自动检测功能,尤其在加工精密机械零件过程中,可借助机床系统来保证加工精度,且在同一数控设备上对零件进行批量生产加工,确保其质量更加稳定,提高产品加工精确度。
智能制造技术在航空发动机制造中的应用

智能制造技术在航空发动机制造中的应用随着工业智能化发展的步伐越来越快,智能制造技术在各行各业中的应用也日益普及。
航空行业作为一个技术密集度较高且对产品质量要求极高的行业,自然也不例外。
在航空发动机制造中,智能制造技术的应用可以提高生产效率,降低成本,提高产品质量,本文将从以下几个方面来探讨智能制造技术在航空发动机制造中的应用。
一、智能化生产线航空发动机制造需要经过多道生产工序,每道工序相互依存。
在智能制造技术的引导下,加入自动化、信息化、数字化等技术元素,实现生产线的智能化。
航空发动机制造中涉及到的生产线智能化措施主要包括:智能装配机器人、智能机床、数字孪生技术等等。
智能装配机器人是近年来朝阳产业中的热门行业,其具有速度飞快,精度高,无需休息的优势,并且可以克服在传统的生产线上,因为特殊形状、重量或位置难以手动生产的问题。
智能装配机器人不仅可以精确进行单项的加工或组装,还可以按照指令进行多项的加工和组装。
这种非常巨大的海洋工程是不可能用人工进行的,而智能装配机器人却做到了。
此外,智能装配机器人还可以进行现场测量、检测和数据收集,为下一步的生产提供有用的数据基础。
智能机床是制造业的重点领域之一。
相较于传统的机床,智能机床具有高处理能力、高精度、高效率、高稳定性、高柔性等优点。
智能机床作为航空发动机制造中的一种重要设备,能够大大提高加工效率和加工精度。
智能机床使用先进的控制技术和无线通讯技术,实现快速、自动化的生产流程,并通过数据采集与传输,对每个工序的加工情况进行监控和实时反馈,保证了产品的整个加工过程的数据的准确性和可靠性。
数据孪生技术是一项新兴的数字技术,是将实际物理系统的运行状态与数字模型无缝衔接,建立真实系统与数字模型的对应关系。
在航空发动机制造中,通过建立数据孪生模型,可以实现航空发动机制造全生命周期的数字化,可大幅缩短产品研发周期,提高维修效率,提升产品质量,并最大限度地提高生产效率。
机床装备智能制造装备技术创新与产业发展考核试卷

B.日本
C.美国
D.以上都是
10.以下哪种传感器在机床装备智能制造中应用广泛?()
A.温度传感器
B.压力传感器
C.位移传感器
D.视觉传感器
11.在智能制造装备产业发展过程中,以下哪个因素对产业链协同创新具有重要作用?()
A.政策引导
B.产业园区
C.产学研合作
D.以上都是
12.以下哪项措施有利于提高智能制造装备产业的竞争力?()
4.以下哪个领域不属于机床装备智能制造的应用场景?()
A.航空航天
B.电力电子
C.建筑材料
D.互联网服务
5.智能制造装备技术创新的关键因素是什么?()
A.人才培养
B.资金投入
C.政策支持
D.市场需求
6.以下哪项技术对于机床装备的智能化发展具有重要意义?()
A. 5G通信技术
B.大数据分析
C.嵌入式系统
A.提高产品品质
B.降低生产成本
C.拓展国际市场
D.以上都是
13.在机床装备智能制造中,以下哪种设备主要用于加工高精度零件?()
A.数控车床
B.数控铣床
C.数控磨床
D.数控齿轮加工机床
14.以下哪个软件可用于机床装备的仿真模拟?()
A. CATIA
B. UG
C. SolidWorks
D. AutoCAD
C.数控技术
D.工业软件
15.以下哪些特点体现了智能制造装备的智能化?(")
A.自适应
B.自学习
C.自组织
D.自修复
16.以下哪些机构在我国智能制造装备产业发展中发挥了重要作用?()
A.高等院校
B.科研院所
数控技术在航空航天制造中的应用

数控技术在航空航天制造中的应用航空航天制造一直以来都是高度复杂和精密的领域。
为了满足航空航天工业对高质量、高效率和高精度的要求,数控技术在航空航天制造中得到了广泛应用。
本文将探讨数控技术在航空航天制造中的应用,并分析其优势和挑战。
首先,数控技术在航空航天制造中的应用广泛而深入。
在飞机制造过程中,数控机床可以用于加工各种零部件,如机身、发动机和翼面等。
数控机床可以根据设计要求进行自动化加工,保证零部件的精度和质量。
此外,数控机床还可以进行复杂的加工操作,如螺纹加工、曲面加工和孔加工等。
这些加工操作对于飞机的性能和安全至关重要。
其次,数控技术在航空航天制造中的应用提高了生产效率。
与传统的手工加工相比,数控机床可以实现自动化加工,减少了人工操作的时间和成本。
数控机床还可以进行多轴联动加工,提高了加工效率。
此外,数控机床还可以进行批量加工,提高了生产效率。
这些技术的应用使得航空航天制造能够更快速地满足市场需求。
然而,数控技术在航空航天制造中也面临着一些挑战。
首先,数控机床的运行需要高度的技术人员进行操作和维护。
这些技术人员需要具备深厚的机械和电子知识,以及丰富的实践经验。
其次,数控机床的运行需要高精度的控制系统和传感器。
这些控制系统和传感器需要具备高度的可靠性和稳定性,以确保加工过程的精度和质量。
最后,数控机床的维护和更新也需要大量的资金投入。
这些挑战需要航空航天制造企业进行技术创新和人才培养,以应对日益激烈的市场竞争。
总的来说,数控技术在航空航天制造中发挥着重要的作用。
它不仅提高了零部件的加工精度和质量,还提高了生产效率。
然而,数控技术的应用也面临着一些挑战,如技术人员的培养和控制系统的可靠性。
为了进一步推动数控技术在航空航天制造中的应用,航空航天制造企业需要加大技术创新和人才培养的力度。
只有这样,才能在航空航天制造领域取得更大的突破和发展。
综上所述,数控技术在航空航天制造中的应用是不可忽视的。
它为航空航天制造带来了高精度、高效率和高质量的加工手段。
航空飞行器飞行器智能制造装备考核试卷

B.机器人焊接设备
C.虚拟现实设计软件
D.飞机模型玩具
2.航空飞行器智能制造装备中,哪种设备主要用于飞行器结构的应力分析?()
A.数控机床
B.三坐标测量仪
C.有限元分析软件
D.激光切割机
3.以下哪个不是航空飞行器智能制造的关键技术?()
A.机器人技术
B.大数据技术
C.物联网技术
D.语音识别技术
A.人工智能技术
B.云计算技术
C.物联网技术
D.石油化工技术
6.航空飞行器智能制造装备在设计阶段常用的软件工具有哪些?()
A. CATIA
B. SolidWorks
C. AutoCAD
D. Microsoft Excel
7.以下哪些设备在航空飞行器智能制造中用于提高生产效率?()
A.数控机床
B.自动化装配线
16.以下哪个技术是航空飞行器智能制造装备发展的趋势?()
A.自动化技术
B.智能化技术
C.信息化技术
D.网络化技术
17.以下哪种设备在航空飞行器智能制造过程中用于实现自动化涂装?()
A.喷涂机器人
B.粉末涂装设备
C.浸涂设备
D.流水线
18.以下哪个选项不属于航空飞行器智能制造装备的优越性?()
A.提高生产效率
A.飞机发动机制造
B.飞机机身制造
C.飞行模拟器制造
D.无人机制造
14.以下哪种设备在航空飞行器智能制造过程中用于测量零件尺寸?()
A.三坐标测量仪
B.经纬仪
C.激光测距仪
D.千分尺
15.以下哪个软件在航空飞行器智能制造过程中用于流体力学分析?()
A. ANSYS
航空航天制造中的智能化技术

航空航天制造中的智能化技术发布时间:2021-09-15T02:14:48.214Z 来源:《科学与技术》2021年第14期5月作者:张宇黄超[导读] 目前,我国工业化进程不断加快,从航天制造面临的形势出发,分析了工业4.0中提出的智能制造理念和方法,基于智能化的制造服务和基于制造模式的转型发展的具体内容和实践,进而提出了利用天地一体化网络实现在轨加工与装配、张宇黄超航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司四川省成都市 610091摘要:目前,我国工业化进程不断加快,从航天制造面临的形势出发,分析了工业4.0中提出的智能制造理念和方法,基于智能化的制造服务和基于制造模式的转型发展的具体内容和实践,进而提出了利用天地一体化网络实现在轨加工与装配、空间增材制造的空间智能制造设想。
关键词:数字化制造;智能制造;制造模式引言近年来,为推进我国制造业工业化和信息化融合,智能制造技术受到广泛关注,航空航天制造业作为装备制造业的最高端,也面临着向智能化转型。
本文以航空航天智能制造的关键技术为出发点,分别介绍了智能技术内涵和应用方向,为企业实现智能化转型提供借鉴意义。
1未来制造技术面临4个新的转变第一,从相对单一的制造环境到复杂且混合的制造环境。
例如金属材料与复合材料、宏观与微纳、增材与减材、数字与模拟等的混合,机器人与人类、赛博空间与物理实体等的融合。
第二,从面向控制的机器学习,到基于丰富数据的深度学习。
这不仅要解决机器设备的反馈控制问题,还需要在网络化、大数据环境中,在不确定性动态条件下,保持系统的鲁棒性,做出整体优化的决策和控制。
第三,从基于经验的决策到基于证据的决策,需要将原来传统制造系统中基于经验的知识,转化为可持续运行、自主学习的基于证据的决策。
第四,从解决可见的问题到避免不可见的问题。
通过对相互关联的多维系统建模和智能分析,预测运行过程中不可见的问题,给出预警和控制,避免不良后果。
2智能制造在航空航天制造业的应用2.1数字线索技术数字线索旨在通过先进的建模与仿真工具建立一种技术流程,提供访问、综合并分析系统寿命周期各阶段数据的能力,使军方和工业部门能够基于高逼真度的系统模型,充分利用各类技术数据、信息和工程知识的无缝交互与集成分析,完成对项目成本、进度、性能和风险的实时分析与动态评估。
现代航空制造技术及发展趋势分析

现代航空制造技术及发展趋势分析航空工业作为高科技领域之一,对国家的经济和军事发展起着重要的推动作用。
现代航空制造技术的发展,不仅关系到飞机的性能和寿命,而且涉及到航空力学、材料学、工艺学等领域的进步。
本文将从制造技术的细节和航空制造技术的发展趋势两个方面来进行分析。
一、现代航空制造技术的细节1.先进的材料技术材料技术对于飞机的性能和寿命具有决定性影响。
随着材料科学的发展,航空制造材料得以多样化和精细化。
如钛合金薄壁零件、非金属材质航空结构件、高温复合材料等。
目前,航空制造材料的开发重点是研究新型材料在较低的温度下达到高介电性、高压电性、高热稳定性等方面的性能提升。
新型材料实现了轻量化和高强度化,使飞机的性能和经济效益得到明显提高。
2.数字化制造数字化制造是指将设计和制造各个环节实现信息化和数字化。
这种方法使生产效率提高,减少了产品生产周期,从而提高了产品市场竞争能力。
数字化制造技术还可以进行的过程优化,减少了生产成本和浪费。
如联集翼结构、桁架结构等,数字化逆向设计与制造等方面的技术在航空制造中得到广泛应用。
3.先进的加工技术先进的加工技术能够生产高品质、高效率和多功能的组件。
由于航空制造涉及到大量的复杂零部件的生产和加工,因此需要高端和精密的加工设备。
如CNC数控开、锻压技术、激光成型等。
4.先进的工艺技术先进的工艺技术是实现产品质量稳定的关键技术。
如超声波工艺、注塑工艺、金属材料加工工艺、表面处理技术等,都可以使产品的质量得到有效保证。
5.智能制造智能制造技术可以使制造过程实现自动、计算和集成化,从而提高了生产效率和降低了制造成本。
目前,数控机床技术已经得到广泛应用,而智能化制造技术正在发展中,例如用于测量、检验、控制、评价和优化程序。
二、现代航空制造技术的发展趋势1.轻量化随着能源保护意识的提高,航空工业在电力、燃料、液压、空气涡轮机等部分也发生了相应的变化。
利用复合材料与先进的结构设计使得新型航空产品达到了轻质化的目的。
航空航天行业先进制造技术

航空航天行业先进制造技术航空航天领域一直以来都是人类探索未知、追求创新的前沿阵地。
在这个充满挑战和机遇的领域中,先进制造技术的不断发展和应用,正推动着航空航天事业迈向新的高峰。
先进制造技术在航空航天领域的应用,首先体现在材料的创新与制造上。
高强度、耐高温、轻质的复合材料成为了航空航天结构件的首选。
例如,碳纤维增强复合材料具有出色的力学性能和减重效果,被广泛应用于飞机机翼、机身等关键部位。
制造这些复合材料构件需要先进的成型工艺,如自动铺丝、自动铺带技术,能够实现高精度、高效率的材料铺设,确保构件的质量和性能。
3D 打印技术也是航空航天制造领域的一项重大突破。
通过逐层堆积材料的方式,3D 打印能够制造出复杂形状的零部件,大大减少了传统加工工艺中的废料产生,缩短了生产周期。
在航空发动机的燃油喷嘴制造中,3D 打印技术能够制造出具有内部复杂冷却通道的喷嘴,提高了发动机的性能和可靠性。
先进的数控加工技术在航空航天制造中同样发挥着重要作用。
多轴联动数控机床能够精确加工出具有复杂曲面的零部件,如航空发动机叶片。
这些机床的精度和稳定性直接影响着零部件的质量和性能。
为了实现更高的加工精度,误差补偿技术、在线测量技术等也得到了广泛应用。
智能制造系统在航空航天生产中的应用,实现了生产过程的数字化、信息化和智能化。
通过物联网技术,将生产设备、工装夹具、原材料等进行联网,实现了生产数据的实时采集和监控。
基于大数据分析和人工智能算法,能够对生产过程进行优化和预测,提前发现潜在的质量问题和生产瓶颈,提高生产效率和产品质量。
航空航天产品的装配是一个复杂而精细的过程。
数字化装配技术的应用,如虚拟装配、激光跟踪测量等,能够在实际装配前对装配过程进行模拟和优化,减少装配误差,提高装配效率。
同时,自动化装配设备的使用,如机器人装配系统,能够完成一些重复性高、劳动强度大的装配任务,保证装配质量的一致性。
在航空航天领域,表面处理技术也至关重要。
数控技术发展状况及在智能制造中的作用

系结构,通过定义各种 API 接口模 块 构 建 不 同 类 型 的 控 制 器,各 模 块 之间的接口采用微软 IDL 接口定 义语言规定 [11] ;欧洲的 OSACA 计 划提出系统平台软件部分由操作系 统、通信系统和配置系统组成,开放 式数控系统由一系列逻辑上互相独 立的控制模块构成,各模块之间、系 统平台之间具有友好的接口协议, 如图 2 所示 [12]。日本的 OSEC 计划 按照数控系统中各模块控制目标、 处理内容和实时性等要求将控制系 统 划 分 为 不 同 的 机 能 块,处 于 同 一 水平的机能块组成一个机能群。欧 共体提出的 STEP–NC 充分利用信 息技术,实现 CAD、CAM、CNC 之 间的无缝连接,为 CNC 系统提供完 整的产品数据 。 [13–14]
* 基金项目:陕西省重点研发计划(2019ZDLGY01-01-01)。
20 航空制造技术·2021年第64卷第10期
封面文章
COVER STORY
产的数控系统具备普及型、经济型、
实效性等特点。虽然数控技术在近
些 年 的 发 展 中 已 有 了 很 大 进 步,但
是与国外发达国家相比还是存在着
较大的差距,尤其是在高精尖数控技
中心研制成功,尤其是数控线切割机 床,由于其结构简单、使用方便、价格 低廉以及模具加工的迫切需要而取 得了较大的发展。1980 年以后,数控 技术进入第 2 阶段稳步发展时期 [2]。 从“六 五”到“十 三 五”的 30 多 年 里,如图 1 所示,国家将数控机床列 为国家科技重大专项,重点攻克高档 数控系统、功能部件等关键共性技术 和高档数控机床的可靠性、精度保持 性等关键技术,满足航空航天、汽车 领域对高精度、高速度、高可靠性高 档数控机床的急需,提高高档数控机 床自主开发能力,总体技术水平进入 国际先进行列,部分产品达到国际领 先 [3]。
数控技术在航空航天领域的应用前景

数控技术在航空航天领域的应用前景近年来,随着科技的不断进步和航空航天领域的快速发展,数控技术在航空航天领域的应用前景愈发广阔。
数控技术作为一种高效、精确、灵活的加工技术,已经成为航空航天制造领域中不可或缺的重要工具。
首先,数控技术在航空航天领域的应用可以大大提高生产效率。
传统的手工加工方式往往需要大量的人力和时间,而且很容易出现误差。
而数控机床通过预先编程,可以实现自动化加工,大大减少了人力投入和加工时间,提高了生产效率。
而且,数控机床可以同时进行多个工序的加工,大大缩短了生产周期,提高了生产效率。
其次,数控技术在航空航天领域的应用可以提高产品的质量和精度。
数控机床具有高精度的加工能力,可以实现微米级的加工精度,远远超过了传统的手工加工方式。
在航空航天领域,精度是非常重要的,任何微小的误差都可能对产品的性能和安全性产生重大影响。
因此,数控技术的应用可以保证产品的质量和精度,提高航空航天产品的可靠性和安全性。
此外,数控技术在航空航天领域的应用还可以降低成本。
虽然数控机床的投资成本相对较高,但由于其高效、精确的加工能力,可以减少人力投入和加工时间,降低生产成本。
同时,数控技术还可以减少人为因素对产品质量的影响,减少废品率,降低了生产成本。
因此,数控技术的应用可以在一定程度上降低航空航天产品的制造成本,提高企业的竞争力。
另外,数控技术在航空航天领域的应用还可以提高制造过程的灵活性。
传统的手工加工方式往往需要根据不同的产品进行不同的加工工艺,而且很难进行调整和改变。
而数控机床通过预先编程,可以根据不同的产品进行灵活的加工,只需要修改程序即可。
这种灵活性可以大大提高生产过程的适应性和调整能力,满足航空航天领域中产品多样化和快速更新的需求。
然而,数控技术在航空航天领域的应用还面临一些挑战。
首先,数控技术的研发和应用需要大量的资金和人力投入。
航空航天领域的产品要求非常高,对数控机床的性能和精度有着极高的要求,因此需要进行大量的研发和改进。
航空航天器零部件制造优化方案

航空航天器零部件制造优化方案第一章:航空航天器零部件制造概述 (2)1.1 航空航天器零部件制造的重要性 (2)1.2 航空航天器零部件制造现状分析 (3)1.3 航空航天器零部件制造发展趋势 (3)第二章零部件设计与优化 (3)2.1 零部件设计原则与方法 (3)2.1.1 设计原则 (3)2.1.2 设计方法 (4)2.2 零部件设计优化策略 (4)2.2.1 结构优化 (4)2.2.2 材料优化 (4)2.2.3 制造工艺优化 (4)2.2.4 结构材料工艺一体化 (4)2.3 零部件设计软件与应用 (4)2.3.1 设计软件 (4)2.3.2 应用案例 (4)第三章材料选择与优化 (5)3.1 零部件材料特性分析 (5)3.2 材料选择原则与方法 (5)3.3 材料优化方案与应用 (5)第四章制造工艺优化 (6)4.1 零部件制造工艺现状分析 (6)4.2 制造工艺优化策略 (7)4.3 先进制造工艺介绍 (7)第五章质量控制与优化 (7)5.1 零部件制造质量控制标准 (7)5.2 质量控制方法与工具 (8)5.3 质量优化措施与实践 (8)第六章设备与生产线优化 (8)6.1 零部件制造设备选型 (9)6.1.1 设备功能要求 (9)6.1.2 设备类型选择 (9)6.1.3 设备兼容性 (9)6.2 生产线布局与优化 (9)6.2.1 生产线布局原则 (9)6.2.2 生产线优化策略 (9)6.3 设备维护与管理 (10)6.3.1 设备维护制度 (10)6.3.2 设备维护计划 (10)6.3.3 设备维护队伍 (10)6.3.4 设备管理信息化 (10)第七章供应链管理优化 (10)7.1 供应链管理原则与方法 (10)7.1.1 原则 (10)7.1.2 方法 (10)7.2 供应商选择与评价 (11)7.2.1 供应商选择 (11)7.2.2 供应商评价 (11)7.3 供应链协同与优化 (11)7.3.1 供应链协同 (11)7.3.2 供应链优化 (12)第八章节能与环保优化 (12)8.1 零部件制造节能措施 (12)8.2 环保要求与标准 (12)8.3 绿色制造与可持续发展 (13)第九章成本控制与优化 (13)9.1 零部件制造成本构成 (13)9.1.1 直接成本 (13)9.1.2 间接成本 (13)9.2 成本控制方法与工具 (14)9.2.1 成本控制方法 (14)9.2.2 成本控制工具 (14)9.3 成本优化策略与实践 (14)9.3.1 供应链优化 (14)9.3.2 生产过程优化 (14)9.3.3 管理优化 (14)第十章创新与未来发展 (15)10.1 航空航天器零部件制造创新方向 (15)10.2 新技术、新材料的研发与应用 (15)10.3 零部件制造行业未来发展趋势 (15)标题:航空航天器零部件制造优化方案第一章:航空航天器零部件制造概述1.1 航空航天器零部件制造的重要性在当代社会,航空航天器作为高科技产品的代表,其发展水平已经成为衡量一个国家科技实力的重要标志。
航空航天行业智能制造与运营方案

航空航天行业智能制造与运营方案第1章航空航天行业概述 (4)1.1 行业背景与发展趋势 (4)1.2 行业挑战与机遇 (5)1.3 智能制造在航空航天行业的重要性 (6)第2章智能制造技术体系 (6)2.1 数字化设计与仿真 (6)2.1.1CAD/CAE/CAM技术 (6)2.1.2 多物理场耦合仿真 (6)2.1.3 虚拟现实与增强现实技术 (6)2.2 信息化制造执行系统 (7)2.2.1 制造过程管理 (7)2.2.2 制造资源管理 (7)2.2.3 质量管理与追溯 (7)2.3 工业大数据与分析 (7)2.3.1 数据采集与预处理 (7)2.3.2 数据挖掘与分析 (7)2.3.3 大数据平台建设 (7)2.4 智能决策与优化 (7)2.4.1 机器学习与人工智能 (8)2.4.2 智能优化算法 (8)2.4.3 智能决策支持系统 (8)第3章智能制造关键技术 (8)3.1 与自动化 (8)3.1.1 工业 (8)3.1.2 自动化生产线 (8)3.1.3 自主导航与无人搬运 (8)3.2 增材制造(3D打印) (8)3.2.1 金属增材制造技术 (8)3.2.2 高分子材料增材制造 (8)3.2.3 复合材料增材制造 (8)3.3 智能感知与识别 (9)3.3.1 激光雷达技术 (9)3.3.2 智能视觉检测 (9)3.3.3 感应式传感器技术 (9)3.4 人工智能与机器学习 (9)3.4.1 人工智能在航空航天行业的应用 (9)3.4.2 机器学习算法及其应用 (9)3.4.3 深度学习技术 (9)第4章航空航天产品智能制造 (9)4.1 飞机结构智能制造 (9)4.1.1 数字化设计与仿真 (9)4.1.3 生产线信息化管理 (10)4.1.4 质量控制与检测 (10)4.2 发动机智能制造 (10)4.2.1 高功能材料应用 (10)4.2.2 智能加工技术 (10)4.2.3 智能装配与测试 (10)4.2.4 数据分析与优化 (10)4.3 航天器智能制造 (10)4.3.1 轻量化设计 (10)4.3.2 智能制造工艺 (11)4.3.3 智能装配与测试 (11)4.3.4 航天器健康管理 (11)4.4 无人机智能制造 (11)4.4.1 快速迭代设计 (11)4.4.2 智能制造与组装 (11)4.4.3 智能控制系统 (11)4.4.4 数据采集与分析 (11)第5章智能运营管理 (11)5.1 生产计划与调度 (11)5.1.1 生产计划 (11)5.1.2 调度策略 (12)5.2 供应链管理 (12)5.2.1 供应商管理 (12)5.2.2 库存管理 (12)5.2.3 物流管理 (12)5.3 质量管理与控制 (12)5.3.1 质量管理体系 (12)5.3.2 质量控制策略 (12)5.4 设备管理与维护 (12)5.4.1 设备管理 (12)5.4.2 设备维护 (12)5.4.3 能源管理 (13)第6章智能服务与支持 (13)6.1 客户关系管理 (13)6.1.1 客户数据整合与分析 (13)6.1.2 客户服务与支持 (13)6.1.3 客户关系维护 (13)6.2 产品生命周期管理 (13)6.2.1 设计与研发 (13)6.2.2 生产与制造 (13)6.2.3 运营与维护 (13)6.3 远程监控与诊断 (13)6.3.1 远程监控系统构建 (14)6.3.3 故障诊断与预测 (14)6.4 在线培训与支持 (14)6.4.1 培训资源建设 (14)6.4.2 在线互动教学 (14)6.4.3 培训效果评估 (14)6.4.4 在线支持与服务 (14)第7章绿色制造与可持续发展 (14)7.1 环保材料与工艺 (14)7.1.1 环保材料 (15)7.1.2 环保工艺 (15)7.2 能源管理与优化 (15)7.2.1 能源消耗分析与监控 (15)7.2.2 高效能源利用技术 (15)7.2.3 能源结构优化 (15)7.3 废物处理与资源回收 (15)7.3.1 废物分类与处理 (15)7.3.2 资源回收与再利用 (15)7.3.3 循环经济模式 (15)7.4 环境监测与评估 (16)7.4.1 环境监测 (16)7.4.2 环境影响评估 (16)7.4.3 环保法规与标准 (16)第8章智能制造安全保障 (16)8.1 网络安全与防护 (16)8.1.1 网络架构安全 (16)8.1.2 防火墙与入侵检测 (16)8.1.3 安全漏洞管理 (16)8.1.4 安全意识培训 (16)8.2 数据安全与隐私保护 (16)8.2.1 数据加密与解密 (17)8.2.2 数据访问控制 (17)8.2.3 数据备份与恢复 (17)8.2.4 隐私保护 (17)8.3 设备安全与可靠运行 (17)8.3.1 设备选型与验收 (17)8.3.2 设备维护与检修 (17)8.3.3 设备监控与故障诊断 (17)8.3.4 应急预案与救援 (17)8.4 安全管理体系构建 (17)8.4.1 安全政策与法规 (18)8.4.2 安全组织与人员 (18)8.4.3 安全评估与审计 (18)8.4.4 安全培训与教育 (18)第9章案例分析与最佳实践 (18)9.1 国际航空航天智能制造案例 (18)9.1.1 欧洲空客公司 (18)9.1.2 美国波音公司 (18)9.2 国内航空航天智能制造案例 (18)9.2.1 中国商用飞机有限责任公司 (18)9.2.2 中国航天科技集团公司 (19)9.3 智能制造成功因素分析 (19)9.3.1 技术创新 (19)9.3.2 人才培养与团队协作 (19)9.3.3 管理创新 (19)9.3.4 政策支持 (19)9.4 智能制造发展趋势与展望 (19)9.4.1 数字化、网络化、智能化深度融合 (19)9.4.2 个性化定制与大规模生产相结合 (19)9.4.3 绿色制造与可持续发展 (19)9.4.4 跨界融合与创新 (20)第10章智能制造与运营实施方案 (20)10.1 项目规划与目标设定 (20)10.1.1 生产线智能化升级:对现有生产线进行智能化改造,实现生产自动化、信息化及智能化。
智能制造技术在航空与航天领域中的应用与突破

创新突破:智能制造技术将推动航天领域的创新突破,如无人航天器、太 空旅游等
国际合作:智能制造技术将促进国际航天领域的合作与交流,共同推动航 天事业的发展
04
智能制造技术在航空与 航天领域的突破
高效能材料制备技术
3D打印技术:快速、精确地制造复杂形状的高性能材料 纳米材料技术:制备具有高强度、高韧性、耐高温等特性的纳米材料 复合材料技术:将多种材料结合,提高材料的综合性能 智能材料技术:开发具有自我修复、自适应等智能特性的材料
人才培养与引进:加强人才培养与引进,为智能制造技术在航空与航天领域的应用提供 人才支持
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02
智能制造技术在航空领 域的应用
飞机部件的智能制造
3D打印技术:用于制造复杂形状的飞机部件,提高生产效率和质量 机器人技术:用于飞机部件的装配和检测,提高生产效率和准确性 智能传感器技术:用于飞机部件的健康监测和故障诊断,提高安全性和可靠性 虚拟现实技术:用于飞机部件的设计和模拟测试,提高设计质量和测试效率
智能制造技术在航空与 航天领域中的应用与突 破
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02
智能制造技术 在航空领域的 应用
03
智能制造技术 在航天领域的 应用
04
智能制造技术 在航空与航天 领域的突破
05
智能制造技术 在航空与航天 领域的挑战与 对策
智能生产调度:优化生产计划,提高生产效率
智能质量控制:实时监控产品质量,确保产品质量稳定
数控机床智能化技术

数控机床智能化技术数控机床智能化技术数控机床的控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,用代码化的数字表示,通过信息载体输入数控装置。
今天店铺带来的是事关于数控机床智能化技术的介绍内容,欢迎大家阅读。
智能机床最早出现在赖特(P·K·Wright)与伯恩(D·A·Bourne)1998年出版的智能制造研究领域的首本专著《智能制造》(Manufacturing Intelligence)中[1]。
由于对先进制造业具有重要作用,智能技术引起各个国家的重视。
美国推出了智能加工平台计划(SMPI);欧洲实施“Next Generation Production System”研究;德国推出了“Industry 4.0”计划;中国中长期科技发展对“数字化智能化制造技术”提出了迫切需求,并制定了相应的“十二五”发展规划;在2006年美国芝加哥国际制造技术展览会(IMTS2006)上,日本Mazak公司推出的首次命名为“Intelligent Machine”的智能机床和日本Okuma 公司推出的命名为“thinc”的智能数控系统,开启了数控机床智能化时代[2]。
本文从传感器出发,将数控机床的智能技术按层次划分为智能传感器、智能功能、智能部件、智能系统等部分,对智能技术进行了总结,指出不足,揭示了发展方向,并对未来进行了展望。
智能传感器由机床、刀具、工件组成的数控机床制造系统在加工过程中,随着材料的切除,伴随着多种复杂的物理现象,隐含着丰富的信息[3]。
在这种动态、非线性、时变、非确定性环境中,数控机床自身的感知技术是实现智能化的基本条件。
数控机床要实现智能,需要各种传感器收集外部环境和内部状态信息,近似人类五官感知环境变化的功能,如表1所示。
对人来讲,眼睛是五官中最重要的感觉器官,能获得90%以上的环境信息,但视觉传感器在数控机床中的应用还比较少。
智能制造技术在航空航天领域的应用

智能制造技术在航空航天领域的应用随着科技的迅猛发展,智能制造技术已经逐渐成为了许多行业的发展趋势。
航空航天作为高精尖技术领域,也不例外。
智能制造技术在航空航天领域的应用,极大地提高了生产效率和产品质量,也为其未来发展带来了更大的想象空间。
一、智能制造技术在飞机设计和生产中的应用智能制造技术在飞机设计上的应用,主要表现在CAD、CAE 和CAM等方面。
其中,CAD(计算机辅助设计)主要用于进行三维实体建模,包括机身结构、机翼设计等。
CAE(计算机辅助工程分析)则用于进行强度分析、气动特性模拟等。
最后,CAM (计算机辅助制造)则用于自动控制机床进行加工。
通过这三大应用,智能制造技术在飞机设计和生产中无疑地提高了效率。
二、智能制造技术在飞机检测和维护中的应用飞机的安全性是非常重要的,不仅是对于乘客,更是对于整个航空行业的可持续发展。
智能制造技术在飞机检测和维护中的应用,是当前航空行业最为迫切的需求之一。
通过高清晰度成像技术,能够有效地解决飞行中的各种隐患。
此外,借助云计算、物联网技术和大数据分析等手段,越来越多的飞机维修可以实现远程遥控,实时监控和管理,做到随时追踪飞机状态,发现异常情况并及时修缮,最大程度地保障了飞机的运转安全。
三、预示未来:机器人在航空航天领域的引领作用机器人在航空航天领域的引领作用不断凸显。
在飞机制造和检测领域中,机器人越来越多地参与到生产流程和解决隐患问题中。
机器人更是在太空探索领域大放异彩。
例如,欧空局的火星车项目就是将机器人应用于太空探索之中的典范。
可以看到,机器人作为智能制造技术的载体,未来在航空航天领域的作用将越来越不可替代。
综上所述,在智能制造技术与航空航天领域的广泛融合中,我们将看到更高效和安全的飞机设计、生产、维修和研究。
未来,智能机器人和智能制造系统的进一步创新将推动飞行器设计、生产和维护的升级换代,进一步提升航空技术的竞争力,为人类探索太空的梦想提供有力支持。
智能制造中的智能机床技术

智能制造中的智能机床技术智能制造是当今产业革命的一大潮流,也是未来制造业的主要方向之一。
而智能机床作为智能制造的重要基础设施,发挥着至关重要的作用。
本文将从智能机床的定义、发展历程、技术特点、应用前景等多个角度来全面分析智能机床,以帮助读者更好地了解智能制造中的智能机床技术。
一、智能机床的定义及发展历程智能机床是指在数控机床的基础上,通过集成计算机技术、传感器技术、通信技术、人工智能技术等多种技术,使其具有更高的自主性、智能性和自适应能力的机床。
智能机床的发展历程可以追溯到上世纪70年代,当时的数控技术已经逐步发展成型,并且逐渐向复杂化、高效化、精细化方向发展,同时,计算机技术、传感器技术、通信技术等新技术的出现,为智能机床的发展提供了技术基础。
二、智能机床的技术特点智能机床与传统数控机床相比,在自主性、智能性、自适应能力等方面都得到了大幅提升。
具体来说,智能机床具有以下几个技术特点:1.智能化---智能机床能够通过嵌入式系统、人工智能等技术实现智能化控制,具备更高的自动化水平。
2.网络化---智能机床通过集成通信技术,可以远程监控、数据共享、实现全面协同。
3.高精度---智能机床借助传感器技术、闭环控制等技术,可以实现更高的加工精度。
4.高效率---智能机床在加工过程中,自主调节加工参数、节约能源、缩短加工周期,具有更高的生产效率。
三、智能机床的应用前景智能制造正逐步成为全球制造业的主要方向,而智能机床作为智能制造的重要基础设施,其需求增长也日益快速。
智能机床在航空航天、汽车、机械制造、电子等领域都具有广泛的应用前景。
特别是随着各种新材料、复杂形状工件的出现,对加工设备的要求也日益增加,智能机床具有更高的自适应性、自主性和智能化,能够适应这些变化,帮助用户提高生产效率和降低生产成本。
结语综上所述,智能机床作为智能制造的基础设施,其发展趋势非常明朗,也让人们有理由期待它在推动工业生产、提高竞争力等方面的作用。
分析数控技术在智能制造中的应用

40研究与探索Research and Exploration ·智能制造与趋势中国设备工程 2024.01 (下)智能制造是信息技术和先进制造技术的有机结合,是未来制造业的趋势。
智能制造系统具有自我诊断、自我修复和自我调整能力,可以在一定程度上减少人工干预,提高生产效率。
同时,智能制造系统可以将人和机器紧密结合起来,实现更加高效的生产。
虚拟现实技术的应用也可以实现生产过程的可视化和仿真,从而提高生产效率和质量。
智能制造系统还可以通过机器学习和自动化维护方式来提高生产效率和质量,减少维护成本。
数控技术作为现代制造技术的代表之一,可以实现生产过程的自动化和数字化,提高生产效率和产品质量。
目前,数控技术已经被广泛应用于机械制造、汽车工业、航空制造等领域。
1 智能制造的基本概念智能制造是指通过信息技术和先进制造技术的有机结合,实现制造过程的智能化、网络化、数字化和可持续化。
它是一种高度自动化、柔性化、智能化的制造方式,具有许多优点。
首先,智能制造提高了制造效率。
通过使用高速互联网络、智能机器人、物联网和人工智能等基础设施,制造过程中的许多烦琐、重复的工作可以自动化完成,从而提高了制造效率。
其次,智能制造改善了产品质量和可靠性。
通过使用智能制造技术,可以实现对生产过程的实时监控和控制,从而减少了生产中的问题和错误,改善了产品质量和可靠性。
此外,实现智能制造还需要培养高素质的工程师和技术人才,以解决相关技术和管理问题。
这不仅可以提高智能制造的应用效果,还可以推动制造业的转型和升级。
智能制造的应用范围广泛,从传统制造业到新兴产业都可以受益于智能制造。
例如,在汽车制造业中,智能制造可以实现快速生产和定制化生产,提高生产效率和产品质量;在医疗器械制造业中,智能制造可以提高产品质量和可靠性,实现更好的治疗效果。
2 智能制造的主要特征分析2.1 自律性强智能制造系统是一种高度自动化的系统,具有自我题目来源:广东理工学院校级项目《数控技术与编程》一流课程建设,项目编号:YLCK202202。
机床装备智能制造装备市场分析与发展预测考核试卷

二、多选题
1. ABC
2. ABCD
3. ABC
4. ABC
5. ABCD
6. ABCD
7. ABC
8. ABC
9. ABCD
10. ABCD
11. ABCD
12. ABCD
13. ABCD
14. ABCD
15. ABCD
16. ABCD
17. ABC
18. ABCD
19. ABC
20. ABCD
A.提高生产效率
B.降低人力成本
C.加强产品创新
D.提升服务品质
11.以下哪些因素可能导致机床装备智能制造市场的波动?()
A.国际经济形势
B.技术标准的变化
C.原材料价格的波动
D.劳动力市场供需
12.智能制造在机床装备行业的未来发展可能面临以下哪些挑战?()
A.技术安全
B.数据隐私
C.人才短缺
D.投资不足
A.传统制造业
B.高端制造业
C.家电制造业
D.纺织制造业
8.以下哪个技术对于机床装备智能制造具有重要意义?()
A.数控技术
B.传感器技术
C.人工智能技术
D.以上都是
9.机床装备智能制造在以下哪个行业具有广泛应用?()
A.汽车制造
B.航空航天
C.医疗器械
D.建筑材料
10.以下哪个因素可能影响机床装备智能制造市场的竞争格局?()
5.在机床装备智能制造中,大数据分析主要用于优化生产流程。()
6.机床装备智能制造装备市场的发展与全球经济形势无关。()
7.机床装备智能制造可以完全替代传统的人工操作。()
8.机床装备智能制造在提升产品质量方面没有作用。()
《智能化数控系统轨迹规划方法的研究与应用》

《智能化数控系统轨迹规划方法的研究与应用》一、引言随着现代工业自动化和智能制造的快速发展,智能化数控系统已经成为现代制造业不可或缺的核心技术之一。
在数控系统中,轨迹规划作为控制机械运动的重要环节,对于提高生产效率、减少误差以及提升产品品质具有重要作用。
因此,对智能化数控系统轨迹规划方法的研究与应用具有重要意义。
本文将首先阐述智能化数控系统轨迹规划方法的研究背景与意义,然后详细介绍其基本原理和常见方法,最后通过具体应用案例分析其在实际生产中的应用和效果。
二、智能化数控系统轨迹规划的基本原理和常见方法1. 基本原理智能化数控系统轨迹规划主要是根据产品的加工要求和机床的运动特性,对数控系统的运动轨迹进行优化设计。
其基本原理包括对加工工件的三维模型进行数学描述,然后根据加工工艺要求,通过计算机算法规划出最优的加工路径。
2. 常见方法(1)直线插补法:通过计算两个相邻数据点之间的直线段,生成一系列的直线段来逼近实际加工路径。
该方法简单易行,但可能导致加工误差较大。
(2)圆弧插补法:通过计算圆弧的参数,生成圆弧段来逼近实际加工路径。
该方法适用于加工圆弧形工件,能够减小加工误差。
(3)智能优化算法:如遗传算法、蚁群算法等,通过优化算法对加工路径进行优化,以达到提高加工效率、减少误差的目的。
三、智能化数控系统轨迹规划方法的应用智能化数控系统轨迹规划方法在制造业中具有广泛的应用,下面将通过几个具体的应用案例来分析其在实际生产中的应用和效果。
1. 汽车零部件加工在汽车零部件加工过程中,智能化数控系统轨迹规划方法能够根据工件的形状和加工要求,自动规划出最优的加工路径。
通过使用智能优化算法,能够在保证加工精度的同时,提高生产效率,降低生产成本。
2. 数控机床加工在数控机床加工过程中,智能化数控系统轨迹规划方法能够根据机床的运动特性和工件的加工要求,自动调整加工速度和加速度。
通过实时监测加工过程中的误差和干扰因素,能够及时调整加工路径,保证加工精度和产品质量。
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数控机床智能化是对航空领域智能制造的更高要求20 世纪初出现的以流水线为代表的大批量生产模式创造了巨大的物质财富,提高了人们的生活水平,丰富了生活内容。
但是,由于大批量生产模式的高刚性,不仅使生产组织方式,甚至科学探索、技术创新、产品应用的转化扩散都受到较强的制约,难以为社会提供多样化、个性化、低成本的产品和服务,同时带来了资源能源的高消耗、环境代价高昂、不同国家社会的发展鸿沟扩大等问题。
随着经济社会和科学技术的发展,20 世纪60 年代以后,大批量生产模式逐步向多品种、中小批量生产模式过渡。
进入21 世纪,由于信息技术的大规模应用,人们对个性化产品的需求迅速增长,按照用户的需要进行个性化设计、制造,逐渐成为市场对生产体系的基本要求。
着眼于个性化服务的定制生产,成为从日常消费品到复杂工业系统的典型生产模式。
这样的外部条件,对包括数控机床在内的生产设备的智能化提出了更高的要求。
目前的数控技术与设备在适应和满足个性化制造等方面仍然有巨大的提升空间,机床智能化发展存在强烈的内在动力。
机床智能化的体现加工过程、使用操作和加工能力的智能化,是机床智能化的具体体现。
1加工过程的智能化以金属切削为代表的数控机床加工过程的智能化具体体现在:通过力、功率、扭矩、速度、加速度、振动、声、光、电等多传感器综合优化配置,实现对加工过程中多物理量的识别、监测,并分析上述物理量及其复杂耦合对机床关键部件、整机和工件所产生或可能产生的影响,通过高可靠性高速工业信息与通讯系统,适时调整加工状态或工艺参数,实现产品经济精度条件下的高效、低耗个性化制造。
以温度传感与监控为例,德马吉森精机公司推出的DIXI 210 龙门五轴加工中心在主轴、滚珠丝杠、驱动电动机、变速箱等多处设置了高通量冷却装置,所设的热量控制点由传感系统采集和传输数据,一旦超过设定温度范围即启动控温程序。
通过这类措施及采用高性能传动部件,使机床的精度显著提高,各轴定位精度达到4μm。
随着机床智能化程度的不断深化和扩展,越来越多的机床添加了故障诊断、温控、防碰撞、空间插补、振动控制、刀具视觉检测等智能模块或子系统,特别是故障诊断与修复技术,不仅保障了智能机床的高效、高可靠运行,提升了机床维护的智能化水平,也为包括机床在内的制造系统的连续工作创造了有利的技术条件。
上述技术的互相协调与综合运用,为机床的综合智能集成奠定了技术基础。
2操作与管理的智能化数控机床是高度专业化的生产设备,但目前的数控机床及其配套技术在很大程度上存在操作技术难度大、系统兼容性和可移植性差、维护成本高、难以协同管理等问题。
机床智能化的关键内容,就是提高机床操作、管理的智能化水平,降低机床操作、管理的技术门槛和时间成本,使机床使用者能够将主要精力放在更好地理解用户需求上,从而进行更高质量的设计和优化制造,更好地满足用户对产品的个性化需求。
智能机床不仅注重为使用者提供智能化的人机交互系统,还具有强大的数据获取、挖掘、分析和运用能力,例如,通过基于大数据的信息物理系统实现人与机床、机床与机床、机床与生产体系其他环节的信息共享与协调运行;利用移动互联技术和设备与机床状态信息的互联互通,实现机床远程操作与管理,在提高机床使用效率的同时,降低机床采购、维护、升级和管理成本;采用开放性的数控软件,通过逻辑控制器的高可靠实时联接,使其与传统意义上的数控系统逐步融合,降低各类数控设备之间的数据运用障碍,同时,通过开源硬件和开源软件构建低成本、高智能、高可靠性的可重构软硬件体系,实现智能数控机床开发者、使用者的融合。
当前出现的机器人与数控机床融合发展(如图1 所示)的趋势,就是机床操作与管理智能化发展的具体体现。
3加工能力的智能化加工能力的智能化不仅包括一般意义上的加工过程智能化和使用操作智能化,还包含了数控机床的集成、复合、高速、高效、高精、柔性、绿色等诸多内涵。
例如,加工效率是困扰齿轮制造企业的难题,将滚齿与磨齿相结合,或者铣齿和磨齿相结合,制造面向粗精加工一体的智能化齿轮加工机床(如图2 所示),将极大地提高齿轮加工的效率和精度。
具备加工能力智能化水平的数控机床,是已经发展进化到可针对具体加工任务选择加工方式和加工工具辅具,并自行进行工艺规划和决策,进行柔性、高效和绿色加工的智能化制造系统。
它能够对所加工工件的材料特性、结构特征、工艺参数、加工程序、加工过程及相关各类物理量进行记录,建立各型各类加工对象参数库,积累相应的加工经验,通过数据挖掘、机器学习和人工智能技术使机床具备学习能力,并且随着使役期的逐步提高为各类工件加工提供高效、经济和绿色的加工解决方案。
同时,智能机床具备对机床本体、刀具、控制系统等的智能故障诊断与自修复能力,是智能机床的核心能力,也是国内外学术界的热点研究领域。
智能机床的发展,不是哪一类单项技术发展的结果,而是各项技术综合集成运用的结果。
制造技术从来都是对科学探索、技术创新和产品应用最敏感的领域,现代科学技术的发展为包括智能机床在内的制造技术与装备的发展提供了强有力的支撑。
机床智能化的支撑条件从1845 年美国的菲奇发明转塔车床,到1952 年出现数控机床,时至今日,机床设计、制造和应用的外部环境已发生了巨大变化,信息、控制、材料甚至生物、医学等众多领域基础科学和支撑技术的发展,为机床设计制造行业不断吸收科学探索、技术创新和产品应用的最新成果,实现机床产品的智能化,创造了前所未有的良好环境。
1传感、测试与控制理论、技术与设备的发展不论是机床的热误差检测与控制、空间插补与误差补偿,还是机床与工件在位检测、远程监控,都离不开传感、测试、控制理论技术与设备的发展。
以温度传感为例,铂电阻温度传感器精度可达±0.01℃,已远高于常用数控机床所需要的温度检测需要。
虚拟仪器、仿真测试、优化控制算法等领域的发展也日新月异,为智能机床的出现和发展提供了基本技术条件。
2计算机、信息与人工智能理论与技术的发展从工艺数据库与知识库到开放式数控系统,从三维建模到计算机辅助工程分析,从刀具缺陷识别到机床本体的实时监控与故障诊断,都离不开计算机、信息与人工智能理论与技术的支持。
以工艺知识的获取和学习为例,只有利用计算机、信息与人工智能理论与技术,采用智能化方法对工艺过程进行存储、对比和学习,才有可能实现针对特定工艺的智能决策。
计算机、信息与人工智能理论、技术与设备的发展,为智能机床的出现和发展创造了使能技术条件。
3多领域科学、技术、产品的相互支撑与协同发展高端数控机床是机械、电气、计算机、控制、软件、通讯、材料等多学科综合交叉集成的高技术产品,但是,以工程科学技术为主的学科集成已无法满足智能机床发展完善的需要。
例如,基于数据挖掘、机器学习和人工智能的智能工艺规划,需要数学、计算机、脑科学甚至心理学的交叉与融合;智能人机交互系统的实现,离不开自然语言辨识与理解的支持,而这一领域包含广泛的社会学内容。
在当前科学技术发展条件下,已经没有任何学科领域可以抛开其他领域而独自发展了,学科交叉不仅是一个领域获得发展的内在要求,也是任何一个领域所不得不面对的客观环境。
多领域科学、技术、产品的相互支撑与协同发展,为智能机床的出现和发展创造了协同创新环境。
智能机床对航空工业的支撑作用数控机床的产生就是直接为航空工业服务的。
1948 年,美国Parsons 公司因为掌握了使用计算机进行飞机桨叶形状三维插值的技术,获得了一项来自美国空军的订单,制造军用飞机的变截面机翼;麻省理工学院作为该订单的二次承包单位,负责相应的伺服系统的开发,并在1952 年开发出了可靠的伺服控制系统,将其用在铣床上——世界上第一台三坐标数控立式铣床就这样诞生了。
从第一台数控机床诞生到现在的60 余年间,数控机床逐步成为包括航空工业在内的制造业的基础设备。
随着航空工业的不断发展,数控机床所面对的加工对象不仅材料特性日益复杂,而且结构更趋复杂化和大型化(如大型异形件的整体一次加工等)。
面对这样的环境与需求,机床设计制造企业纷纷通过提升机床的智能化水平、提高机床专业化程度和提供复合化加工能力,来满足航空工业对数控机床的要求。
(1)随着民用航空器向大型化、轻量化方向发展,航空工业中越来越多地采用钛合金、复合材料,并且对于铝合金等常规材料的加工(如大型薄壁件的加工)也提出了诸如超大曲面结构、小形变等极高的加工要求。
达到这样的加工要求,必须对加工过程状态参数及时获取、反馈和调整,使加工过程中工件的力、热、变形均得到有效控制,否则可能会因个别加工参数的偏离而造成巨大浪费。
增强数控加工过程、操作管理和加工能力的智能化水平,是解决航空用复杂结构件高效高质量加工的有效途径。
例如,日本马扎克公司开发了新一代具有人机对话式编程方式的智能化、网络化数控系统MAZATROL,实现了CNC 和PC 的双向通讯;国内沈阳机床的i5 系统将工业化、信息化、网络化、集成化、智能化高度融合,不仅提升机床单机的智能化水平,而且为云制造奠定了技术基础,这与高端航空业设计、生产、服务全球化布局的特征是高度契合的。
(2)航空工业是高度专业化的领域,通用设备往往难以满足其制造需求,需要根据具体的加工需求定制特定功能和性能的机床。
以飞机蒙皮加工为例:蒙皮是飞机外表面受力构件,外形复杂,由于飞机减重设计使蒙皮存在大量下陷面,最薄处厚度仅约1mm,是典型的航空用复杂曲面薄壁零件,其数控加工是制造领域的难题。
通常蒙皮是先经过拉伸或滚弯成形,再采用化铣工艺进行后续加工,存在化学污染严重、耗电量大、铝材消耗率高等问题。
针对上述问题,一些企业提出镜像顶撑铣削技术,并研制了相应的数控加工系统。
镜像顶撑铣削系统MMS(mirrormilling system,如图3 所示)专门用于飞机蒙皮的数控加工,如法国的Dufieux 公司及西班牙MTorres 公司。
蒙皮镜像顶撑铣削系统由两台五坐标机床组成,其中一台五坐标铣床用于正面加工蒙皮工件,另一台五坐标机床主轴则安装顶撑装置,与用于加工的五轴铣床刀具做同步镜像顶撑运动,保证了工件加工部位的刚性支撑,有效防止了加工过程中的振颤,适用于不同尺寸蒙皮的精密铣削;同时,采取真空吸附装夹,并将切边、钻孔及精密加工功能集成,消除了重复装夹对工件精度的影响。
类似这样的专用高端数控装备必将日益智能化,为航空工业提供更多更好的加工技术装备支持。
(3)增材制造设备被称为金属切削机床、成形机床之外的第三类机床,从工作原理的角度而言,增材制造是完全符合个性化产品定制要求的制造技术;同时,由于材料损耗率极低,某些增材制造工艺原理上甚至没有材料损耗,因此具有绿色制造的典型特征;增材制造设备还具有操作简便,易于通过开源软硬件实现系统重构等优势。
基于以上优点,增材制造技术及设备受到了全球制造业的广泛关注。