1機械制造工藝可靠性的內(nèi)涵

1.1研究背景

整體的機械制造全過程是一項復雜的工程，包括機械產(chǎn)品前期的規(guī)劃、產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)、加工以及后期的維修等。這個生產(chǎn)過程由不同的人力團隊完成或者不同的單位負責承擔，機械制造過程的分工安排顯得越來越明確，為了達到目標生產(chǎn)高效產(chǎn)品就顯得越來越困難，因此就需要整個生產(chǎn)過程人員擁有團結一致及系統(tǒng)思維進行配合完成，來提高機械制造工藝的可靠性。

1.2機械制造工藝可靠性的特點分析

機械制造工藝本身是一個系統(tǒng)工程，因此可靠性也具有系統(tǒng)性。也就是說，根據(jù)機械制造工藝特征的系統(tǒng)性，就需要結合生產(chǎn)過程中的周期進行考究，但是這個過程中的每個環(huán)節(jié)又是相互依賴的，所以具有過程性。將機械制造工藝的系統(tǒng)性和過程性結合起來進行研究，才具有完整性。

2機械制造工藝可靠性的影響因素

1制造工藝統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析原則與方法

1.1原則制造工藝統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析應堅持以下原則：系統(tǒng)性原則，汽車電子產(chǎn)品制造前，為了解客戶需求，把握市場形勢，需要進行市場調(diào)研，而市場調(diào)研并不是單純的資料記錄、整理和分析，而是由周密的策劃、步驟、活動和科學實施成果組成的。科學性原則，必須以客觀標準進行數(shù)據(jù)的收集、分析和解釋。針對性原則，制造工藝統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析方法眾多，每種分析方法都有其自身適用領域和局限性。實用性原則，由于制造工藝統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析是為制造企業(yè)決策提供指導和服務的，必須保證其與企業(yè)實際生產(chǎn)相符合。趨勢性原則，市場環(huán)境處于一個不斷變化的過程中，需要以發(fā)展的眼光看待問題，隨著工業(yè)環(huán)境和市場環(huán)境的變化，應對制造工藝統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析方法做出進一步調(diào)整和完善。

1.2方法制造工藝統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析方法包括推論性統(tǒng)計分析方法和多元統(tǒng)計分析方法。回歸分析和方差分析屬于推論性統(tǒng)計分析方法，其中，回歸分析主要是從定量角度對大量觀察數(shù)據(jù)進行分析計算和歸納的；方差分析則屬于t檢驗的擴展，主要是通過檢驗多個總體均值是否相等來判斷分類型自變量對數(shù)值型因變量是否有顯著影響。多元統(tǒng)計分析方法包括相關分析、主成分分析、因子分析、聚類分析、判別分析等。在汽車電子產(chǎn)品制造中，通過定量分析和定性分析相結合的研究活動，我們能夠發(fā)掘數(shù)據(jù)中隱藏的信息，并將其以恰當形式表現(xiàn)出來，從而更好反映企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動基本情況和生產(chǎn)計劃執(zhí)行情況，回答企業(yè)各種經(jīng)濟活動變化趨勢，及時發(fā)現(xiàn)并解決汽車電子產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營過程中產(chǎn)生的問題和偏差，為企業(yè)做出科學合理的決策提供指導。

2制造工藝統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析對汽車電子產(chǎn)品的作用

2.1有利于汽車電子產(chǎn)品生產(chǎn)線布線的優(yōu)化和改善汽車電子產(chǎn)品生產(chǎn)布線不理想會嚴重影響生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。以車載多媒體控制模塊生產(chǎn)線為例，傳統(tǒng)生產(chǎn)線布局中重力傳送架、工作臺表面、物料擺放方式、重力滑道入口的設置都有很大改善空間，布局的不合理造成了人、機、在制品的共同等待，因此需要重新考量生產(chǎn)線布線。這個時候，就需要統(tǒng)計人員收集生產(chǎn)線各站位標準工時數(shù)據(jù)，運用統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析方法，進一步平衡生產(chǎn)線，并將機器時間與人工時間分開，然后統(tǒng)計出基于客戶需求節(jié)拍所需的最為理想、最少的員工數(shù)量，將其與現(xiàn)在實際生產(chǎn)中使用的員工數(shù)量進行對比，確認其是否存在改善空間。一般而言，改善后的生產(chǎn)線布局為U型生產(chǎn)線，一個人員可控制多道工序，不僅能夠減少浪費，對于產(chǎn)品質(zhì)量而言，由于物料的流入和成品的流出經(jīng)一人之手，所以容易發(fā)現(xiàn)由原材料不良或生產(chǎn)工藝不當產(chǎn)生的質(zhì)量問題，有利于質(zhì)量問題的及時解決。

2.2有利于汽車電子產(chǎn)品精益生產(chǎn)的實施所謂精益生產(chǎn)指的是最大限度減少浪費的生產(chǎn)方式，它是一種制造理念，主要是通過消除浪費來縮短客戶訂單到成品發(fā)貨間的時間。一般來說，一個企業(yè)精益生產(chǎn)實施較好，就說明該企業(yè)沒有浪費或很少浪費。在汽車電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中存在七種浪費，即過量生產(chǎn)、庫存、運輸、移動、等待、過度加工、不良報廢，這些都是精益生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。由于市場環(huán)境在不斷變化，導致企業(yè)生產(chǎn)過程也有起有伏，今天這個薄弱環(huán)節(jié)加強了，明天那個薄弱環(huán)節(jié)可能就凸顯了，如果不經(jīng)常進行統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，一些薄弱環(huán)節(jié)可能就會被忽視，或是發(fā)現(xiàn)太晚，無法補救。只有常常進行統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析和研究，才能實施精細化管理，才能及時發(fā)現(xiàn)問題，揭露汽車電子產(chǎn)品制造中存在的漏洞和薄弱環(huán)節(jié)，從而為企業(yè)制定并實施各項管理措施提供依據(jù)，持續(xù)改善精益生產(chǎn)過程。

1課程改革的能力本質(zhì)

馬克思辯證唯物主義認為，人的認識是客觀物質(zhì)世界的運動化在人腦中的反映。辯證唯物主義的認識論既唯物地又是辯證地解決了人的認識的內(nèi)容、來源和發(fā)展過程的問題。它認為物質(zhì)可以變成精神，精神可以變成物質(zhì)，而這種主觀和客觀辯證統(tǒng)一的實現(xiàn)都必須通過實踐。實踐的觀點是辯證唯物主義認識論的第一的和基本的觀點。認識來源于實踐，又轉過來為實踐服務。實踐、認識、再實踐、再認識，循環(huán)往復，以至無窮，這就是人們正確地認識世界和能動地改造世界的無限發(fā)展的過程。將認識論應用到高職教學中，《船舶機械制造工藝》課程知識是物質(zhì)的、客觀存在的。但是每一個人對課程知識的理解和認識是不一樣的，表現(xiàn)出來解決問題的能力也是不一樣的。與課程知識相對應的產(chǎn)品工藝分析、編制工藝文件、改進工藝路線等能力是精神的、主觀存在的。在學習、實踐、再學習、再實踐的反復過程中，能力是可以得到鍛煉和提升的。傳統(tǒng)的教學一味強調(diào)理論知識體系的重要性、忽視甚至忽略了實踐教學，這與高等職業(yè)教育屬性完全背道而馳。事實上，對于高等職業(yè)教育受眾而言，理論知識夠用即可，實踐能力、自學能力、創(chuàng)新能力等則是應該大力培養(yǎng)的。根據(jù)馬克思辯證唯物主義認識論，筆者認為課程改革的本質(zhì)是要改變傳統(tǒng)教學理念和授課方式，通過教學使學生完成從學習知識到具備能力的轉變，而能力的具備和提升最終是為了能夠適應企業(yè)需求、應用新技術、創(chuàng)造新產(chǎn)品、提升行業(yè)競爭力。

2課程教學目標研究

課程目標是指導整個課程編制的準則，也是后續(xù)一切教學資料整理的重要準則。通過對企業(yè)的調(diào)研走訪、對職業(yè)崗位的分析研究、對技術知識的對比研究，確定了《船舶機械制造工藝》課程的目的是培養(yǎng)在現(xiàn)代船舶機械生產(chǎn)和管理模式下，具備發(fā)動機及其他機械裝配工、機械工藝設計員、數(shù)控操作員和生產(chǎn)管理員等一線崗位所必需的識讀和編制船舶機械產(chǎn)品加工工藝文件能力的專業(yè)技術人才。立足這一目的，本課程綜合考慮高職學生的學習能力特點，結合產(chǎn)品工藝設計、產(chǎn)品生產(chǎn)制造，及工藝設備管理等崗位的職業(yè)能力要求，依據(jù)船舶機械制造的主要工作內(nèi)容共制定了四條課程目標。

（1）掌握機械加工的基本概念，能對零件圖紙進行工藝分析，合理選擇加工時的定位基準；能安排加工路線，確定各工序余量、尺寸及公差，確定時間定額。

（2）能夠根據(jù)機械加工設備，對影響加工精度的各種原始誤差進行統(tǒng)計分析；根據(jù)加工原始誤差的影響規(guī)律，可以采取相應措施控制加工誤差。能夠根據(jù)產(chǎn)品的冷熱加工過程，分析影響零件表面粗糙度和表面層質(zhì)量的工藝因素，并選擇合適的措施進行改善。

引言

《汽車制造及工藝裝備》是車輛工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，具有工程實踐性強及多學科知識交叉應用的特點，是我校重點建設課程之一。該課程面向即將在車輛工程及相關領域從事汽車設計、制造、試驗、研發(fā)、生產(chǎn)組織與管理、教學等方面工作的應用型或應用研究型高素質(zhì)專業(yè)人才，設置了汽車制造系統(tǒng)概論、汽車零部件常用工藝方法、典型零部件制造工藝及裝備、汽車整車制造工藝及裝備、汽車制造新技術新工藝等主要內(nèi)容。

一、存在的主要問題及原因

首先結合近三年試卷分析結果，并向?qū)W生發(fā)放課程學習情況調(diào)查表，分析總結授課效果。其次走訪汽車企業(yè)及工程技術人員特別是畢業(yè)于車輛工程專業(yè)的員工進行座談，了解其對學科知識結構的認識和對工藝知識的需求。根據(jù)調(diào)查結果分析總結目前尚存在的主要問題及原因。

（一）課程設置內(nèi)容

《汽車制造工藝》課程中很多理論知識與基礎課程（如機械制造基礎等）重復，而在整車制造四大工藝及裝備方面不夠全面，對汽車制造系統(tǒng)性也少有涉及。根據(jù)國產(chǎn)汽車結構不斷優(yōu)化的需求及轎車產(chǎn)量占比約45%的實際狀況，以及汽車企業(yè)反饋的人才能力需求信息，該課程設置中某些主要教學內(nèi)容已經(jīng)不能滿足專業(yè)需要，應及時予以調(diào)整并更改教學大綱。

摘要:介紹快速成型技術的原理,重點討論了與快速成型相關的技術,并試圖將此技術充分應用于產(chǎn)品設計評價,以期縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。

關鍵詞:快速成型;RP;反求工程

引言隨著科技進步和全球市場一體化的形成,現(xiàn)在工業(yè)正面臨產(chǎn)品的生命周期越來越短的寫作論文問題,作為一種新產(chǎn)品開發(fā)的重要手段,快速成型能夠迅速將設計思想轉化為產(chǎn)品的現(xiàn)代先進制造技術。它為零件原型制作、新設計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現(xiàn)手段,提高產(chǎn)品研發(fā)的效率。

1快速成型技術原理在工業(yè)產(chǎn)品設計過程中,設計師往往希望能快速由三維CAD模型,得到產(chǎn)品的實物模型,快速成型技術可以滿足這種需求。快速成型(RapidPrototyping,RP)技術是一種基于離散/堆積成型思想的新型成型技術,它根據(jù)零件或物體的三維模型數(shù)據(jù),快速、精確地制造出零件或物體的實體模型。

2關鍵技術2.1制造工藝目前,世界上已有幾十種不同的快速成型工藝方法,比較成熟的就有十余種。其中光固化成型法(StereoLithographyApparatus,SLA)、疊層實體制造法(LaminatedObjectManufactur-ing,LOM)、熔融沉積法(FusedDepositionModel-ing,FDM)、選擇性激光燒結法(SelectiveLaserSintering,SLS)和3DP(ThreeDimensionalPrintingandGluing,也稱3DPG)五種方法,在世界范圍內(nèi)應用最為廣泛。對于RP制造工藝的研究,一方面是在原有技術基礎上進行改進,另一方面是研究新的成型技術。新的成型方法,如三維微結構制造、生物活性組織的工程化制造、激光三維內(nèi)割技術、層片曝光方式等。2.2成型材料成型材料是決定快速成型技術發(fā)展的基本要素之一,它直接影響到原型的精度、物理化學性能以及應用等。與RP制造的4個目標(概念型、測試型、模具型、功能零件)相適應,使用的材料不同,概念型對材料成型精度和物理化學特性要求不高,主要要求成型速度快。如對光固化樹脂,要求較低的臨界曝光功率、較大的穿透深度和較低的粘度。測試型對于材料成型后的強度、剛度、耐溫性、抗蝕性等有一定要求,以滿足測試要求。如果用于裝配測試,則對于材料成型的精度還有一定要求。模具型要求材料適應具體模具制造要求,如對于消失模鑄造用原型,要求材料易于去除。快速功能零件要求材料具有較好的力學性能和化學性能。從解決的方法看,一個是研究專用材料以適應專門需要;另一個是根據(jù)用途分類,研究幾類通用材料以適應多種需要。2.3加工精度影響成型件精度的主要因素有兩方面:一是由CAD模型轉換成STL格式文件以及隨后的切片處理所產(chǎn)生的誤差;二是成型過程中制件翹曲變形,成型后制件吸入水分,以及由于溫度和內(nèi)應力變化等所造成的無法精確預計的變形。為了解決第一類問題,正在研制直接切片軟件和自適應切片軟件。所謂直接切片是不將CAD模型轉換成STL格式文件,而直接對CAD模型進行切片處理,得到模型的各截面層輪廓信息,從而可以減少三角面近似化帶來的誤差,所謂自適應切片是快速成型機能根據(jù)成型零件表面的曲率和斜率自動調(diào)整切片的厚度,從而得到高品質(zhì)的光滑表面。為解決第二類問題,正在研究、開發(fā)新的成型方法、新的成型材料及成型件表面處理方法,使成型過程中制件的翹曲變形小,成型后能長期穩(wěn)定不變形。2.4與RP技術相關軟件軟件是RP系統(tǒng)的靈魂,其中作為CAD到RP接口的數(shù)據(jù)轉換和處理軟件是其關鍵。不同CAD系統(tǒng)所采用的內(nèi)部數(shù)據(jù)格式不同,RP系統(tǒng)無法一一適從,這就要求有一種中間數(shù)據(jù)格式既便RP系統(tǒng)接受又便于不同CAD系統(tǒng)生成,STL(StereoLithography)格式應運而生了,STL文件是用大量空間小三角形面片來近似逼近實體模型。由于STL格式具有易于轉換、表示范圍廣、分層算法簡單等特點,為大多數(shù)商用快速成形系統(tǒng)所采用,現(xiàn)己成為快速成形行業(yè)的工業(yè)標準。但是,STL模型也存在許多不足之處:2.4.1精度不足。由于STL模型用大量小三角形面片來近似逼近CAD模型表面,造成STL模型對產(chǎn)品幾何模型的描述存在精度損失,并且在對多張曲面進行三角化時,在曲面的相交處往往產(chǎn)生裂縫、孔洞、覆蓋及相鄰面片錯位等缺陷。2.4.2數(shù)據(jù)冗余度大。STL模型不包含拓撲信息,三角形面片的公用點、邊單獨存儲,數(shù)據(jù)的冗余度大。隨著網(wǎng)絡時代的到來,STL模型數(shù)據(jù)冗余大的不足也使其不利于遠程RF的數(shù)據(jù)傳輸,難以有效支持遠程制造。

3快速成型技術的應用3.1在外觀及人機評價中的應用新產(chǎn)品開發(fā)的設計階段,雖然可借助設計圖紙和計算機模擬,但并不能展現(xiàn)原型,往往難以做出正確和迅速的評價,設計師可以通過制作樣機模型達到檢驗的目的。傳統(tǒng)的模型制作中主要采用的是手工制作的方法,制作工序復雜,手工制作的樣機模型不僅工期長,而且很難達到外觀和結構設計要求的精確尺寸,因而其檢查外觀及人機設計合理性的功能大打折扣。快速成型設備制作的高精度、高品質(zhì)樣機與傳統(tǒng)的手工模型相比較可以更直觀地以實物的形式把設計師的創(chuàng)意反映出來,方便產(chǎn)品的外觀造型和人機特性評價。現(xiàn)在的快速成型加工得到的成型件都是單一顏色,顏色主要由材料決定,為了對產(chǎn)品色彩外觀進行評價,有時需要手工涂色,隨著彩色成型技術的發(fā)展,這方面的問題可以解決。人機評價主要包括成型件尺寸及操作宜人性,快速成型可以很好地滿足這方面的要求。3.2在產(chǎn)品結構評價中的應用通過快速成型制成的樣機和實際產(chǎn)品一樣是可裝配的,所以它能直觀地反映出結構設計合理與否,安裝的難易程度,使結構工程師可以及早發(fā)現(xiàn)和解決問題。由于模具制造的費用一般很高,比較大的模具往往價值數(shù)十萬乃至幾百萬,如果在模具開出后發(fā)現(xiàn)結構不合理或其他問題,其損失可想而知。而應用快速成型技術的樣機制作可以把問題解決在開出模具之前,大大提高了產(chǎn)品開發(fā)的效率。3.3與反求工程結合反求工程(ReverseEngineering,RE)也稱逆向工程,就是用一定的測量手段對實物或模型進行測量,然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重建實物的CAD數(shù)字模型,從而實現(xiàn)產(chǎn)品設計與制造過程。對于大多數(shù)產(chǎn)品來說,可以在通用的三維CAD軟件上設計出它們的三維模型,但是由于對某些因素,如對功能、工藝、外觀等的考慮,一些零件的形狀十分復雜,很難在CAD軟件上設計出它們的實體模型,在這種情況下,可以通過對模型測量和數(shù)據(jù)處理,獲得三維實體模型。作為一種新產(chǎn)品開發(fā)以及消化、吸收先進技術的重要手段,反求工程和快速成型技術可以勝任消化外來技術成果的要求。對于已存在的實體模型,可以先通過反求工程,獲取模型的三維實體,經(jīng)過對三維模型處理后,使用快速成型技術,實現(xiàn)產(chǎn)品的快速復制,縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期,大大提高產(chǎn)品的開發(fā)效率。