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橫塊化與可重構(gòu)數(shù)控機(jī)床
日期:2009年09月29 來源:本站原創(chuàng) 關(guān)鍵字:數(shù)控機(jī)床
1.模塊化設(shè)計及模塊化數(shù)控機(jī)床
模塊化設(shè)計的基本原理是將一種產(chǎn)品或系統(tǒng)分解成一些功能和結(jié)構(gòu)獨(dú)立的基本單元(模塊),然后按用戶需求組合,以滿足不同的市場需求。產(chǎn)品模塊化設(shè)計的思想和實(shí)踐已有近百年的歷史。1920年前后,就有人將模塊化設(shè)計原理應(yīng)用于機(jī)床設(shè)計中。直到20世紀(jì)50年代,歐美一些國家的學(xué)者正式提出“模塊化設(shè)計”的概念,才真正把模塊化設(shè)計提升到學(xué)術(shù)的高度來進(jìn)行研究。
數(shù)控機(jī)床模塊是一組同時具有相同功能和結(jié)合要素,具有不同性能或用途甚至不同結(jié)構(gòu)特征,但能互換的單元。模塊化設(shè)計基于模塊的思想,將一般產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)轉(zhuǎn)化為模塊化產(chǎn)品方案。它包括兩方面的內(nèi)容:一是根據(jù)新的設(shè)計要求進(jìn)行功能分析,合理創(chuàng)建一組模塊,即模塊創(chuàng)建;二是根據(jù)設(shè)計要求將一組已存在的特定模塊組合成模塊化產(chǎn)品方案,即模塊綜合。
模塊化設(shè)計是在對一定范圍內(nèi)的不同功能或不同性能,不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上,劃分并設(shè)計出一系列功能模塊,通過模塊的選擇和組合,構(gòu)成不同的產(chǎn)品,滿足市場的不同需求。針對機(jī)床產(chǎn)品,可以將模塊化設(shè)計歸納為:根據(jù)用戶的要求,在功能分析的基礎(chǔ)上,設(shè)討出具有性能(或用途)、結(jié)構(gòu)各異,而功能相同的一系列可以互換的功能單元,以及一些專用、獨(dú)立部件,然后將其組配成單臺機(jī)床或柔性加工單元(或系統(tǒng))等。
機(jī)床結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計在國外一些企業(yè)應(yīng)用十分普遍,已使企業(yè)從產(chǎn)品設(shè)計、工藝到制造形成一整套模塊化管理體系。
2.可重構(gòu)制造系統(tǒng)與可重構(gòu)數(shù)控機(jī)床
(1)數(shù)控機(jī)床可重構(gòu)制造系統(tǒng)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步、產(chǎn)品供應(yīng)市場的日益國際化和消費(fèi)需求的日趨個性化、多樣化,一種由客戶訂單驅(qū)動,以小批量、多品種、多功能、快速交貨和短的產(chǎn)品市場壽命等為特征的顧客化大生產(chǎn)(MassCustomizedManufacturing),又稱大批量定制生產(chǎn)的模式便應(yīng)運(yùn)而生,制造企業(yè)需要由面向產(chǎn)品的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向面向客戶的生產(chǎn),由賣方數(shù)控機(jī)床市場轉(zhuǎn)向買方市場。傳統(tǒng)制造系統(tǒng)顯然不能適應(yīng)這一形勢的發(fā)展要求,需要發(fā)展一種能夠通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和制造系統(tǒng)快速重組,將定制產(chǎn)品的生產(chǎn)問題全部或部分地轉(zhuǎn)化為批量生產(chǎn)的新型制造系統(tǒng)——可重構(gòu)制造系統(tǒng)(ReconfigurableManufacturingSystem,RMS)就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。 RMS產(chǎn)生的直接原因是當(dāng)今快速多變和難以預(yù)測的市場環(huán)境,表現(xiàn)在由激烈的全球化競爭、逐步提高的客戶素質(zhì),創(chuàng)新的工藝技術(shù)直接驅(qū)動的新產(chǎn)品上市速度,產(chǎn)品零部件、客戶需求、工藝技術(shù)和政策法規(guī)等多個方面的變化,反映了經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會之間的平衡關(guān)系。企業(yè)只有具備快速、有效和低成本的適應(yīng)各種變化的能力,才能在新的環(huán)境中生存。
發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)90年代中期開展了相關(guān)研究。1996年,美國密執(zhí)安大學(xué)工程研究中心(ERC)在美國國家科學(xué)基金會(NSF)和25家公司資助下開展了有關(guān)RMS的研究。1997年,Y,Koren教授等首次正式提出RMS的概念。1998年美國國家研究委員會(NRC)在《2020年制造挑戰(zhàn)的設(shè)想》的報告中明確地將RMS列入六大挑戰(zhàn)與十大關(guān)鍵技術(shù)之中,而且RMS名列十大關(guān)鍵技術(shù)之首。
我國對敏捷和網(wǎng)絡(luò)制造模式下的快速重構(gòu)以及支持可重構(gòu)性的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的研究較多,而對底層加工系統(tǒng)的可重構(gòu)問題的研究卻較少。從1997年起,我國在國家自然科學(xué)基金和“十五”863計劃基金的資助下,對RMS的理論及方法進(jìn)行了研究,取得初步的研究成果,但目前對RMS還沒有形成完整清晰的理論體系。
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