高性能液压缸数智化设计与制造平台的构建与应用

doi:10.3785/j.issn.1006-754X.2024.03.301

工程设计学报

2024, Vol. 31

Issue (1): 31-41 DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2024.03.301

数字化与智能化设计

高性能液压缸数智化设计与制造平台的构建与应用

张伟^1,³(

),胡晓平²(

),唐红涛¹,张雁翔³,李西兴⁴

^1.机器人与智能制造湖北省工程研究中心，武汉理工大学机电工程学院，湖北武汉 430070
^2.武汉理工大学科技合作与成果转化中心，湖北武汉 430070
^3.韶关液压件厂有限公司，广东韶关 512000
^4.湖北工业大学机械工程学院，湖北武汉 430068

Construction and application on high-performance hydraulic cylinder digital intelligent design and manufacturing platform

Wei ZHANG^1,³(

),Xiaoping HU²(

),Hongtao TANG¹,Yanxiang ZHANG³,Xixing LI⁴

^1.School of Mechanical & Electronic Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China
^2.Science &Technology Cooperation Center, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China
^3.Shaoguan Hydraulic Parts Factory Co. , Ltd. , Shaoguan 512000, China
^4.School of Mechanical Engineering, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China

全文: PDF(9465 KB) HTML

摘要：

高性能液压缸的生产工艺柔性大，加工周期长，其生产属于典型的非标、单件小批量离散型制造模式，在设计和生产中难以优化和控制。针对液压缸生产企业在使用数字化设计和流程管控软件时软件集成度低和耦合度高的问题，设计了一种高性能液压缸数智化设计与制造平台。通过可重构中间件技术，该平台集成了AutoCAD、SolidWorks等软件接口，并在融合神经网络算法和多目标优化技术的同时，构建了图库、工时预测、柔性工艺规划等数字化设计和生产管控模块。该数智化设计与制造平台可以实现设计与制造过程的全生命周期管控，为制造企业实现数智化转型提供有力支撑。

关键词： 高性能液压缸; 离散制造; 数智化; 工业软件

Abstract:

The production process of high-performance hydraulic cylinders is flexible and has a long processing cycle. Its production belongs to a typical non-standard, single piece, small batch discrete manufacturing model, which is difficult to optimize and control in design and production. A high-performance intelligent design and manufacturing platform for hydraulic cylinders was designed to address the issues of low software integration and high coupling when using digital design and process control software for hydraulic cylinder production enterprises. Through reconfigurable middleware technology, the platform integrated software interfaces such as AutoCAD and SolidWorks. While integrating neural network algorithms and multi-objective optimization techniques, digital design and production control modules such as graph library, working hour prediction, and flexible process planning were constructed. The digital design and manufacturing platform can achieve full lifecycle control of the design and manufacturing process, providing strong support for manufacturing enterprises to achieve digital transformation.

Key words: high-performance hydraulic cylinders discrete manufacturing digital intelligence industrial software

收稿日期: 2023-10-20 出版日期: 2024-03-04

CLC:

TP 391

基金资助: 国家自然科学基金资助项目(51705384)

通讯作者: 胡晓平 E-mail: waynezhang@whut.edu.cn;834601284@qq.com

作者简介: 张伟（1995—），男，江苏南京人，博士生，从事智能制造和车间调度研究，E-mail: waynezhang@whut.edu.cn，https://orcid.org/0000-0002-0407-9241

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张伟,胡晓平,唐红涛,张雁翔,李西兴. 高性能液压缸数智化设计与制造平台的构建与应用[J]. 工程设计学报, 2024, 31(1): 31-41.

Wei ZHANG,Xiaoping HU,Hongtao TANG,Yanxiang ZHANG,Xixing LI. Construction and application on high-performance hydraulic cylinder digital intelligent design and manufacturing platform[J]. Chinese Journal of Engineering Design, 2024, 31(1): 31-41.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn.1006-754X.2024.03.301 或 https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2024/V31/I1/31

图1 BOM信息的提取

图2 循环递归算法的流程

图3 液压缸产品的CAD图库

图4 液压缸产品的SolidWorks图库

图5 各种类型的液压缸

图6 ABC-GRNN算法的流程图

图7 工时预测流程

图8 工时预测系统

表1 工艺规划问题建模中变量符号及说明

图9 基于改进Jaya算法的多目标柔性工艺规划问题求解流程

图10 液压缸数智化平台的工艺规划系统

图11 液压缸数智化平台的SCADA界面

图12 液压缸数智化平台的MES界面

图13 液压缸数智化平台的生产调度监控界面

图14 液压缸数智化平台的工序计划界面

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