1機(jī)械制造工藝可靠性的內(nèi)涵

1.1研究背景

整體的機(jī)械制造全過程是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，包括機(jī)械產(chǎn)品前期的規(guī)劃、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工以及后期的維修等。這個(gè)生產(chǎn)過程由不同的人力團(tuán)隊(duì)完成或者不同的單位負(fù)責(zé)承擔(dān)，機(jī)械制造過程的分工安排顯得越來越明確，為了達(dá)到目標(biāo)生產(chǎn)高效產(chǎn)品就顯得越來越困難，因此就需要整個(gè)生產(chǎn)過程人員擁有團(tuán)結(jié)一致及系統(tǒng)思維進(jìn)行配合完成，來提高機(jī)械制造工藝的可靠性。

1.2機(jī)械制造工藝可靠性的特點(diǎn)分析

機(jī)械制造工藝本身是一個(gè)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(jī)械制造工藝特征的系統(tǒng)性，就需要結(jié)合生產(chǎn)過程中的周期進(jìn)行考究，但是這個(gè)過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)又是相互依賴的，所以具有過程性。將機(jī)械制造工藝的系統(tǒng)性和過程性結(jié)合起來進(jìn)行研究，才具有完整性。

2機(jī)械制造工藝可靠性的影響因素

1課程改革的能力本質(zhì)

馬克思辯證唯物主義認(rèn)為，人的認(rèn)識(shí)是客觀物質(zhì)世界的運(yùn)動(dòng)化在人腦中的反映。辯證唯物主義的認(rèn)識(shí)論既唯物地又是辯證地解決了人的認(rèn)識(shí)的內(nèi)容、來源和發(fā)展過程的問題。它認(rèn)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(shí)現(xiàn)都必須通過實(shí)踐。實(shí)踐的觀點(diǎn)是辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論的第一的和基本的觀點(diǎn)。認(rèn)識(shí)來源于實(shí)踐，又轉(zhuǎn)過來為實(shí)踐服務(wù)。實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)，循環(huán)往復(fù)，以至無窮，這就是人們正確地認(rèn)識(shí)世界和能動(dòng)地改造世界的無限發(fā)展的過程。將認(rèn)識(shí)論應(yīng)用到高職教學(xué)中，《船舶機(jī)械制造工藝》課程知識(shí)是物質(zhì)的、客觀存在的。但是每一個(gè)人對課程知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)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(shí)相對應(yīng)的產(chǎn)品工藝分析、編制工藝文件、改進(jìn)工藝路線等能力是精神的、主觀存在的。在學(xué)習(xí)、實(shí)踐、再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐的反復(fù)過程中，能力是可以得到鍛煉和提升的。傳統(tǒng)的教學(xué)一味強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)體系的重要性、忽視甚至忽略了實(shí)踐教學(xué)，這與高等職業(yè)教育屬性完全背道而馳。事實(shí)上，對于高等職業(yè)教育受眾而言，理論知識(shí)夠用即可，實(shí)踐能力、自學(xué)能力、創(chuàng)新能力等則是應(yīng)該大力培養(yǎng)的。根據(jù)馬克思辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論，筆者認(rèn)為課程改革的本質(zhì)是要改變傳統(tǒng)教學(xué)理念和授課方式，通過教學(xué)使學(xué)生完成從學(xué)習(xí)知識(shí)到具備能力的轉(zhuǎn)變，而能力的具備和提升最終是為了能夠適應(yīng)企業(yè)需求、應(yīng)用新技術(shù)、創(chuàng)造新產(chǎn)品、提升行業(yè)競爭力。

2課程教學(xué)目標(biāo)研究

課程目標(biāo)是指導(dǎo)整個(gè)課程編制的準(zhǔn)則，也是后續(xù)一切教學(xué)資料整理的重要準(zhǔn)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(shù)知識(shí)的對比研究，確定了《船舶機(jī)械制造工藝》課程的目的是培養(yǎng)在現(xiàn)代船舶機(jī)械生產(chǎn)和管理模式下，具備發(fā)動(dòng)機(jī)及其他機(jī)械裝配工、機(jī)械工藝設(shè)計(jì)員、數(shù)控操作員和生產(chǎn)管理員等一線崗位所必需的識(shí)讀和編制船舶機(jī)械產(chǎn)品加工工藝文件能力的專業(yè)技術(shù)人才。立足這一目的，本課程綜合考慮高職學(xué)生的學(xué)習(xí)能力特點(diǎn)，結(jié)合產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生產(chǎn)制造，及工藝設(shè)備管理等崗位的職業(yè)能力要求，依據(jù)船舶機(jī)械制造的主要工作內(nèi)容共制定了四條課程目標(biāo)。

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

（2）能夠根據(jù)機(jī)械加工設(shè)備，對影響加工精度的各種原始誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；根據(jù)加工原始誤差的影響規(guī)律，可以采取相應(yīng)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(jìn)行改善。

1制造工藝統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析原則與方法

1.1原則制造工藝統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析應(yīng)堅(jiān)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(jìn)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(dòng)和科學(xué)實(shí)施成果組成的?？茖W(xué)性原則，必須以客觀標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(jì)數(shù)據(jù)分析方法眾多，每種分析方法都有其自身適用領(lǐng)域和局限性。實(shí)用性原則，由于制造工藝統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析是為制造企業(yè)決策提供指導(dǎo)和服務(wù)的，必須保證其與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)相符合。趨勢性原則，市場環(huán)境處于一個(gè)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(yīng)對制造工藝統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析方法做出進(jìn)一步調(diào)整和完善。

1.2方法制造工藝統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析方法包括推論性統(tǒng)計(jì)分析方法和多元統(tǒng)計(jì)分析方法?；貧w分析和方差分析屬于推論性統(tǒng)計(jì)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(jìn)行分析計(jì)算和歸納的；方差分析則屬于t檢驗(yàn)的擴(kuò)展，主要是通過檢驗(yàn)多個(gè)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(jì)分析方法包括相關(guān)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(jié)合的研究活動(dòng)，我們能夠發(fā)掘數(shù)據(jù)中隱藏的信息，并將其以恰當(dāng)形式表現(xiàn)出來，從而更好反映企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)基本情況和生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行情況，回答企業(yè)各種經(jīng)濟(jì)活動(dòng)變化趨勢，及時(shí)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(xué)合理的決策提供指導(dǎo)。

2制造工藝統(tǒng)計(jì)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(huì)嚴(yán)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(tái)表面、物料擺放方式、重力滑道入口的設(shè)置都有很大改善空間，布局的不合理造成了人、機(jī)、在制品的共同等待，因此需要重新考量生產(chǎn)線布線。這個(gè)時(shí)候，就需要統(tǒng)計(jì)人員收集生產(chǎn)線各站位標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析方法，進(jìn)一步平衡生產(chǎn)線，并將機(jī)器時(shí)間與人工時(shí)間分開，然后統(tǒng)計(jì)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(shí)際生產(chǎn)中使用的員工數(shù)量進(jìn)行對比，確認(rèn)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(gè)人員可控制多道工序，不僅能夠減少浪費(fèi)，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(dāng)產(chǎn)生的質(zhì)量問題，有利于質(zhì)量問題的及時(shí)解決。

2.2有利于汽車電子產(chǎn)品精益生產(chǎn)的實(shí)施所謂精益生產(chǎn)指的是最大限度減少浪費(fèi)的生產(chǎn)方式，它是一種制造理念，主要是通過消除浪費(fèi)來縮短客戶訂單到成品發(fā)貨間的時(shí)間。一般來說，一個(gè)企業(yè)精益生產(chǎn)實(shí)施較好，就說明該企業(yè)沒有浪費(fèi)或很少浪費(fèi)。在汽車電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中存在七種浪費(fèi)，即過量生產(chǎn)、庫存、運(yùn)輸、移動(dòng)、等待、過度加工、不良報(bào)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(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)過程也有起有伏，今天這個(gè)薄弱環(huán)節(jié)加強(qiáng)了，明天那個(gè)薄弱環(huán)節(jié)可能就凸顯了，如果不經(jīng)常進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，一些薄弱環(huán)節(jié)可能就會(huì)被忽視，或是發(fā)現(xiàn)太晚，無法補(bǔ)救。只有常常進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析和研究，才能實(shí)施精細(xì)化管理，才能及時(shí)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(shí)施各項(xiàng)管理措施提供依據(jù)，持續(xù)改善精益生產(chǎn)過程。

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(shí)踐性強(qiáng)及多學(xué)科知識(shí)交叉應(yīng)用的特點(diǎn)，是我校重點(diǎn)建設(shè)課程之一。該課程面向即將在車輛工程及相關(guān)領(lǐng)域從事汽車設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、研發(fā)、生產(chǎn)組織與管理、教學(xué)等方面工作的應(yīng)用型或應(yīng)用研究型高素質(zhì)專業(yè)人才，設(shè)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(shù)新工藝等主要內(nèi)容。

一、存在的主要問題及原因

首先結(jié)合近三年試卷分析結(jié)果，并向?qū)W生發(fā)放課程學(xué)習(xí)情況調(diào)查表，分析總結(jié)授課效果。其次走訪汽車企業(yè)及工程技術(shù)人員特別是畢業(yè)于車輛工程專業(yè)的員工進(jìn)行座談，了解其對學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和對工藝知識(shí)的需求。根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析總結(jié)目前尚存在的主要問題及原因。

（一）課程設(shè)置內(nèi)容

《汽車制造工藝》課程中很多理論知識(shí)與基礎(chǔ)課程（如機(jī)械制造基礎(chǔ)等）重復(fù)，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(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化的需求及轎車產(chǎn)量占比約45%的實(shí)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(shè)置中某些主要教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)不能滿足專業(yè)需要，應(yīng)及時(shí)予以調(diào)整并更改教學(xué)大綱。

摘要:介紹快速成型技術(shù)的原理,重點(diǎn)討論了與快速成型相關(guān)的技術(shù),并試圖將此技術(shù)充分應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)評價(jià),以期縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。

關(guān)鍵詞:快速成型;RP;反求工程

引言隨著科技進(jìn)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(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)。它為零件原型制作、新設(shè)計(jì)思想的校驗(yàn)等方面提供了一種高效低成本的實(shí)現(xiàn)手段,提高產(chǎn)品研發(fā)的效率。

1快速成型技術(shù)原理在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)師往往希望能快速由三維CAD模型,得到產(chǎn)品的實(shí)物模型,快速成型技術(shù)可以滿足這種需求?？焖俪尚?RapidPrototyping,RP)技術(shù)是一種基于離散/堆積成型思想的新型成型技術(shù),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(shí)體模型。

2關(guān)鍵技術(shù)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(shí)體制造法(LaminatedObjectManufactur-ing,LOM)、熔融沉積法(FusedDepositionModel-ing,FDM)、選擇性激光燒結(jié)法(SelectiveLaserSintering,SLS)和3DP(ThreeDimensionalPrintingandGluing,也稱3DPG)五種方法,在世界范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛。對于RP制造工藝的研究,一方面是在原有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),另一方面是研究新的成型技術(shù)。新的成型方法,如三維微結(jié)構(gòu)制造、生物活性組織的工程化制造、激光三維內(nèi)割技術(shù)、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(shù)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(xué)性能以及應(yīng)用等。與RP制造的4個(gè)目標(biāo)(概念型、測試型、模具型、功能零件)相適應(yīng),使用的材料不同,概念型對材料成型精度和物理化學(xué)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(qiáng)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(yīng)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?？焖俟δ芰慵蟛牧暇哂休^好的力學(xué)性能和化學(xué)性能。從解決的方法看,一個(gè)是研究專用材料以適應(yīng)專門需要;另一個(gè)是根據(jù)用途分類,研究幾類通用材料以適應(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)力變化等所造成的無法精確預(yù)計(jì)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(yīng)切片軟件。所謂直接切片是不將CAD模型轉(zhuǎn)換成STL格式文件,而直接對CAD模型進(jìn)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(yīng)切片是快速成型機(jī)能根據(jù)成型零件表面的曲率和斜率自動(dòng)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(shù)相關(guān)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(zhuǎn)換和處理軟件是其關(guān)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(yīng)運(yùn)而生了,STL文件是用大量空間小三角形面片來近似逼近實(shí)體模型。由于STL格式具有易于轉(zhuǎn)換、表示范圍廣、分層算法簡單等特點(diǎn),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(biāo)準(zhǔn)。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(jìn)行三角化時(shí),在曲面的相交處往往產(chǎn)生裂縫、孔洞、覆蓋及相鄰面片錯(cuò)位等缺陷。2.4.2數(shù)據(jù)冗余度大。STL模型不包含拓?fù)湫畔?三角形面片的公用點(diǎn)、邊單獨(dú)存儲(chǔ),數(shù)據(jù)的冗余度大。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來,STL模型數(shù)據(jù)冗余大的不足也使其不利于遠(yuǎn)程RF的數(shù)據(jù)傳輸,難以有效支持遠(yuǎn)程制造。

3快速成型技術(shù)的應(yīng)用3.1在外觀及人機(jī)評價(jià)中的應(yīng)用新產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計(jì)階段,雖然可借助設(shè)計(jì)圖紙和計(jì)算機(jī)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(jià),設(shè)計(jì)師可以通過制作樣機(jī)模型達(dá)到檢驗(yàn)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(fù)雜,手工制作的樣機(jī)模型不僅工期長,而且很難達(dá)到外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的精確尺寸,因而其檢查外觀及人機(jī)設(shè)計(jì)合理性的功能大打折扣。快速成型設(shè)備制作的高精度、高品質(zhì)樣機(jī)與傳統(tǒng)的手工模型相比較可以更直觀地以實(shí)物的形式把設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意反映出來,方便產(chǎn)品的外觀造型和人機(jī)特性評價(jià)?，F(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(jìn)行評價(jià),有時(shí)需要手工涂色,隨著彩色成型技術(shù)的發(fā)展,這方面的問題可以解決。人機(jī)評價(jià)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(jié)構(gòu)評價(jià)中的應(yīng)用通過快速成型制成的樣機(jī)和實(shí)際產(chǎn)品一樣是可裝配的,所以它能直觀地反映出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否,安裝的難易程度,使結(jié)構(gòu)工程師可以及早發(fā)現(xiàn)和解決問題。由于模具制造的費(fèi)用一般很高,比較大的模具往往價(jià)值數(shù)十萬乃至幾百萬,如果在模具開出后發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)不合理或其他問題,其損失可想而知。而應(yīng)用快速成型技術(shù)的樣機(jī)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(jié)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(shí)物或模型進(jìn)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(shí)物的CAD數(shù)字模型,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(fù)雜,很難在CAD軟件上設(shè)計(jì)出它們的實(shí)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(shí)體模型。作為一種新產(chǎn)品開發(fā)以及消化、吸收先進(jìn)技術(shù)的重要手段,反求工程和快速成型技術(shù)可以勝任消化外來技術(shù)成果的要求。對于已存在的實(shí)體模型,可以先通過反求工程,獲取模型的三維實(shí)體,經(jīng)過對三維模型處理后,使用快速成型技術(shù),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速復(fù)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。