现代数控剪板机设计思想及其发展

　　1现代数控剪板机设计思想的形成

　　数控剪板机是人类在长期生产实践中不断改进生产工具的基础上产生的。随着社会生产的发展和科学技术的进步, 数控剪板机设计思想也在不断改进、发展和完善。现代数控剪板机设计思想的形成, 主要经历了这样几个阶段:

　　(1)经验设计阶段 :本世纪 40 年代中期之前, 数控剪板机设计思想的主要任务是解决加工与强度问题,即刀具与工件之间需要某种相对运动 , 以加工出一定形状的工件。同时数控剪板机零部件还应具有足够的强度, 不受破坏。

　　(2)试验设计阶段 :在本世纪 40 年代中期到60 年代初期 ,随着科学技术的发展及工艺水平的提高, 数控剪板机设计的任务不仅要解决加工与强度的问题, 更主要的是还要解决数控剪板机的精度及各种性能问题。如数控剪板机的运动精度、刚度、抗振性、低速运动平稳性、热变形、噪声和磨损等问题。

　　(3)计算机辅助设计阶段:本世纪 60 年代中期以来, 科学技术的新成就为数控剪板机设计提供了大量测试数据 ,理论研究也取得了更大发展 , 特别是电子计算机的应用 ,使数控剪板机设计思想进入了一个崭新的阶段。数控剪板机设计思想的主要内容是,把实际问题简化为模型,根据提供的数据和选定的目标函数,用计算机进行分析、计算并选定最佳方案。

　　2现代数控剪板机设计思想

　　本世纪初以来,随着科学技术的飞速发展 , 对数控剪板机产品的质量要求越来越高 ,新材料、新技术的应用也同时有了很大发展 ,国内外出现了许多新型设计理论和方法, 这些都使得现代数控剪板机设计思想进入了一个以试验研究及理论计算为基础的较高级阶段。研究设计程序、规律及设计思维和工作方法 ,不仅寻求产品本身的最佳化,还要实现从产品设计到制造、试验、检验的全过程以至整个系统的最佳化。现代数控剪板机设计思想是与现代科技发展相适应的一种先进的设计思想,其主要内容包括 :

　　(1)设计对象系统化 把设计对象即数控剪板机产品视为一个系统,不仅关注其组成单元要素 , 还要考虑边界、环境和输入输出等特征,避免传统设计的那种局部、 孤立地处理问题, 而是整体、系统地对待设计对象。这还有助于引入系统论、信息论和控制论等现代科学理论 ,用系统观点进行全方位设计。

　　(2)设计内容完善化 现代数控剪板机设计思想已超出常规的运动设计、动力设计和结构设计范畴 ,扩展到概念设计、可靠性设计和宜人性设计等更加完善的内容。使数控剪板机产品实用、经济、美观及舒适,具有更强的竞争力。

　　(3)设计目标最优化 现代数控剪板机设计思想追求的是目标最优化, 不仅是对某项设计参数的单一目标优化 ,而且要对系统的诸多参数进行多目标的整体优化, 利用计算机求得理论上的精确解即最佳方案, 使产品设计在各项技术性能、可靠性及经济性等方面 ,实现最优效果。

　　(4)设计问题模型化 模型是对设计问题的高度概括和抽象, 数学模型是最适于分析和研究的一种形式。通过数学模型就可把工程问题与数学理论紧密结合起来, 借助计算机对设计问题进行定量运算和优化处理, 并可应用动态设计和动态仿真等现代设计技术。

　　(5)设计过程动态化 现代数控剪板机设计思想更加注重产品的动态性能 ,在设计阶段就要对产品动态性能进行预测和优化。动态设计首先要建立系统的动力学数学模型, 并通过验算或实际测试加以验证。然后用计算机对模型进行动态分析 ,修改某项参数 ,比较相应结果。直至达到满意的动态性能, 最后获得最优动态设计方案。

　　(6)设计手段计算机化 计算机辅助设计(CAD)已成为现代设计方法中必不可少的设计手段和强大支柱。在初步设计阶段, 可进行方案的分析、选择、评价和决策。在技术设计阶段,可进行结构和参数确定, 运动、动力或其他特性分析, 材料选择 ,成本计算, 参数优化和绘

　　图等工作。在工作图设计阶段 ,可绘制零件图、标注尺寸及公差配合 ,编制、存贮和管理各种技术文件。

　　3 数控剪板机设计思想的新发展

　　(1)意识性生产

　　“意识性生产”就是应该重新认识在与国际性IMS(Integrated Manufacturing System)观念有关的最新意识生产活动中的人的价值或社会地位的重要性 ,要求制造业增强环保意识、全球共存协调意识, 增强企业与社会、企业与国家、企业与国际社会之间关系的意识。具体地说 ,对数控剪板机设计提出以下 9 个方面的新要求 :1)具体化(Concrete)。2)有序性(Order-oriented)。3)精巧性(Neat)。4)耐久性(Sustainable)。5)协调与相互制约性(Concurrent&cross —disciplinary )。6)独创性(Lngenious)。7)最优化(Optimized)。8)统一化。隐形化、集约化(Unifying invisibleContraction)。9)自我反映性(Self-reflective)。这9 项内容的英文词首恰好构成了“CONSCIOUS”(意识的)一词。

　　(2)与多民族习惯协调的全适应型生产日本工业大学伊东谊教授在有关数控剪板机设计的课题中, 也提出一种全新的数控剪板机设计思想CDBM ,即“与多民族习惯协调的全适应型生产”(Cultural Difference ———Based Manufacturing 意为基于文化差异的生产),其核心就是地域适应型数控剪板机的开发应用。由于在世界各地用电的标准电压不尽相同,环境温度、湿度差异等物理性设计参数方面的区别 , 而且还有各地用户的技术水平, 用户对先进技术的接受能力和掌握程度的高低不齐以及人的精神面貌、风俗习惯等精神因素区别。因此,所谓“地域适应型数控剪板机” ,实际上是一种含有“生产文化”设计思想的新概念数控剪板机。而“生产文化”则是将政策学、民族学、地域学及社会科学等多品种学科合为一体的综合文化。

　　综上所述,数控剪板机设计思想的发展有三次大的飞跃 ,第一次是数控剪板机原理、原则的确定和数控剪板机驱动源的革命性变化 ;第二次是数控剪板机与数字技术的结合,即数控剪板机与计算机的结合,给数控剪板机从原理、设计和生产带来革命;即将到来的第三次 , 肯定是信息通信技术和其他许多先进的系统方法论等高新科学技术 ,给现代数控剪板机设计思想带来新飞跃的结果。