文档介绍：数字化技术在工程技术领域中应用
一、数字化技术概念
数字化技术指的是运用0和1两位数字编码,通过电子计算机、光缆、通信卫星等设备,来表达、传输和处理所有信息的技术。数字化技术一般包括数字编码、数字压缩、数字传输、数字调制与解调等技术。
数字化技术是信息技术的核心,信息的媒体有多种,如字符、声音、语言和图像等。这些信息媒体存在着共同的问题,一是信息量太小,二是难以交换、交流。如一本厚厚的辞海虽然有1300万汉字,但与大型数据库相比,包含的信息量仍太少,辞海只能查找字词的基本涵义,若想查去年世界各国的国防开支是多少则无可奉告。一本书,要从一个城市寄到另一个城市少则数天多则数周。这种信息,交换起来很不方便。又如,当今世界大约有3500种语言,使用不同语言的人,信息交流就非常困难。
数字化技术的实现,这些问题便迎刃而解。无论是字符、声音、语言和图像;也无论是中文还是外文,都使用世界上共同的两个数字0和1编码来表达、传输和处理,到了终端,即用户手上,又原原本本地还它本来面目。这无异于消除了世界各个国家,各个民族之间的语言隔阂。一般说来8个0和1,就是一个最基本的信息单位,称之为1个比特,简写为1b。每秒钟传输的信息量称之为信息的传递速率(b/s,即每秒传送多少个比特)。每秒传送1千比特为1kb/s,每秒传送1兆比特表示为1Mb/s,再大就是每秒1千兆,表示为1Gb/s,等等。
用简单的两位数0和1表达、传输和处理一切信息,把信息数字化、一体化,这是信息史上的又一次重要革命。但从技术上讲,却又相当复杂,相当困难。世界上如此庞杂的事物、浩如烟海的信息,都要用简单的0和1 来表达,这是非
常复杂的技术。信息以0 还表达后,会出现庞大的数交流,这对数据的快速传递提出了很高的要求。
总之,信息数字化技术涉及到数字的转换(表达)、存取、处理、传输、控制等一系列高技术。例如,提高信息存取能力的微电子技术;提高信息传输能力的光纤技术,提高信息变换能力的光电技术;提高信息转换和控制能力的计算机及其软件技术等等。所以说,信息数字化技术实际上是由一群高技术综合发展而实现的。
二、主要关键技术
数字化设计技术利用数字化的产品建模、仿真、多学科综合优化、虚拟样机以及信息集成与过程集成等技术和方法,完成产品的概念设计、工程与结构分析、结构性能优化、工艺设计与数控编程。数字化设计可以实现机械装备的优化设计、提高开发决策能力、加速产品开发过程、缩短研制周期、降低研制成本。
数字化设计的关键技术包括全寿命周期数字化建模、基于知识的创新设计、多学科综合优化、并行工程、虚拟样机、异地协同设计等。
数字化制造技术是一种快速工装准备、工艺过程集成和优化制造技术,它利用数控机床、加工中心、测量设备、运输小车、立体仓库、多级分布式控制计算机等数字化装备,根据产品的工程技术信息、车间层加工指令,通过计算机调度与控制,完成零件加工、装配、物料存储与输送、自动检测与监控等制造活动。
数字化制造可以实现多品种、中小批量产品的柔性自动化制造,提高生产效率和产品质量、缩短生产周期、降低成本,以满足市场的快速响应需求。
数字化制造的关键技术包括快速工艺准备、复杂结构件高速切削加工、快速成形、柔性和可重构生产线以及制造执行系统等。
三、数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用
近年来,伴随着我国航空制造业和汽车工业的迅猛发展,冲压模具每年都在以20%的增速发展。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备,是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等与模具设计和制造有直接关系。如在一个车型生命中,周期最短、变化最频繁的是车身,车身开发的关键在于车身冲压模具的设计和制造,约占汽车开发时间的2/3,是制约新车型快速上市的关键因素。
在我国,进口模具占据了国内中高端模具市场的50%左右。以大型、精密、复杂为代表的高技术含量模具方面与国际先进水平相比,我们尚有5~10年左右的差距。在冲压模具制造行业内,差距主要表现在精度、寿命、制造周期及使用稳定性和可靠性等方面,模具数字化设计制造技术的落后是造成产品落后的最主要原因之一。如何在有限的研制周期内交付给用户高质量模具,需要冲压模具企业从技术和管理上进行改进。模具数字化设计制造及企业信息化管理技术(包括数字化设计、加工、分析以及制造过程中的信息管理,即模具的CAD/CAE/CAM/DNC 技术)是国际上公认的提高模具行业整体水平的有效技术手段,能够极大地提高模具生产效率和产品质量,并提升企业的综合水平和效益。
模具数字化设计与制造中的关键技术
随着数字化技术的快速发展和普及,数字化已经应用到了模具制造的全过程。由图1分析得知,模具数字化技术是制约冲压模具开发的一个重要因素。模具的数字化技术,就是计算机技术或计算机辅助技术在