工装设计优化技术的现状及发展趋势分析

夏 青 张建雄 宁 栋

(西安近代化学研究所，陕西 西安 710075)

1 工装设计优化技术的现状

我国的工装设计往往是针对一些结构较为复杂的产品，因为这些结构复杂的产品对质量的要求较高，必须要有工装设计加以保障。比如军事、航空等领域的机械零件往往需要工装设计来进行优化。从另一个角度来说，我国工装设计技术的不完善也在一定程度上限制了军事和航空等领域的长足发展。工装大体上分为刚性和柔性2个部分，刚性工装相比于柔性工装来说生产规模较小，而柔性工装的生产周期较短，并且适用范围较广，因此当前柔性工装成为热点的技术之一。由于我国和西方国家在工业生产领域还存在着一定的差距，当前我国的工装大多数采用刚性工装，而西方大多数国家的采用柔性工装，减少了刚性工装所带来的局限性。从另外一个方面来说，随着社会信息技术的不断发展，工装技术也逐渐出现了数字化和智能化的倾向。日本美国的发达国家工装设计往往采用智能化的技术，为工装设计行业赢得了更多的资源和平台的支持[1]。同时，由于工装技术在航空领域的出色表现，英国波音飞机的制造也大多数采用了智能化工程技术。随着我国改革开放进程的加快和工业生产技术的进步，我国对柔性工装和智能化工装技术进行了改进和调整，采用校企联合的模式，在工装数字化发展领域相互配合，极大地促进了我国工装设计领域的发展，对以往工装设计的弊端和弱点进行调整。技术的进步也使得工装设计在越来越多的领域发挥着重要作用，但整体上来说我国的工装水平还处在低阶的阶段，其发展的速度和效率有待提高。

2 工装设计优化技术的发展趋势

2.1 工装设计往模块化和系统化方向发展

当前我国的工装设计主要采用柔性工装为主要模式，在柔性工装的未来展望当中，其主要朝着系统化和模块化的方向发展。柔性工装本身是有多个系统和模块组成的，每一个系统和部分都发挥着各自的功能，因此未来工装的系统化设计也是柔性工装的重要技术转折，这一工程的系统化和模块化的主要目的是为了减少传统工装技术当中繁琐的碎片化制造技术，为柔性工装的批量生产和自动化生产设备提供参照的模板，从而降低工装设计领域的制造成本，缩短工装设计的时间，提高工作效率。当工装以系统化和模块化的形式批量生产时，便可以弥补传统的制造技术当中对专用装配零件的需求，从而扩大工程设计的使用范围，在工装制造器械的占地面积上也有所缩小，加快了工装制造的周期运转。笔者认为，为了实现以上的优势，工装设计应当注意进行标准化零件的制作，将工装的模板和系统扩大覆盖范围，制造相应的标准件，建立完善的搜索系统，当制造具有专门试用性的工装配件时，只需要使用搜索引擎便可以轻松地将工装的制定模板调出，大大节约了工装设计的工作周期，缩短了工作时间[2]。随着信息化技术的不断进步和发展，数据资源信息库将会越来越完善。工作人员只要事先设计好工装零件的相关参数和标准，便可以迅速地投入生产，使整个工装设计的过程得到精简和提速。同时，工装优化还应当重视缩短工装的设计时间，提高周期效率，节约成本，减少研制工装所耗费的资源，这就说明工装设计应当采取标准件的方式去完成。在当前，我国工装设计在覆盖面上还是有一些欠缺，导致标准件无法在大范围内进行推广[3]。若要提高标准件的适用范围，则必须要建立新的工装使用标准。在工装标准件的制造过程当中，应当对设计标准进行引用和制定，设计工装标准件可以采用引用的方式，加速工装设计的速度，使工装的设计时间缩短，效率加快。在工装设计优化的过程当中，设计人员要特别注意对数据库资源的运用，上文所说的资源信息库就是在信息资源的利用前提下建成的。

2.2 工装设计往网络化和智能化方向发展

由于信息技术的不断发展和进步，当前我国已经进入信息化时代。在当前的时代背景下，我国工装设计未来发展趋势应当朝着网络化和智能化的方向发展。典型的代表就是机器人的使用，机器人代替人类进行部分的工作并取得了显著成效，随着机器人在工装设计领域的广泛运用，工装在完成系统化和模块化的调整之后紧接着就会往网络化和智能化的方向前进。其中3D技术和三维打印技术的发展，使得工装设计领域越来越离不开计算机的遥控和辅助，智能化的技术可以完美地将工装设计应用在航空和军事等领域，协调各种不同的组装配件进行数字化的生产和加工。对于工装制造当中所需要的参数，可以直接用计算机的搜索功能进行提取，人工智能和计算机技术的不断发展大大提高了工装设计领域的工作效率，减轻了工人的工作强度。因此，目前我国正在大力推动工装设计朝着智能化的方向发展。另一方面，数字化设计技术的运用也具有非常广阔的发展前景。例如CAD技术和CATIA技术，他们都是借助三维计算机辅助技术来对工装设计的软件进行编程和掌控，因此以上技术在大型制造设备当中都可以得到明确地运用，发挥自身的价值[4]。例如，数字化的制造技术被利用在飞机的工装制造当中，就有利于新型机器的研发和设计，使飞机的研究成本大大下降。对于工装零件的制造，数字化的制造技术也可以对各个组成部件之间的关系进行协调，从而使组合件的标准件可以直接利用数控技术对工装进行加工。在工装数控加工的过程当中，可以利用信息技术建立工装数据库，在库中提取所需要的加工数据，使用这种技术可以使工装制造和设计的准确率提高，全面提升加工效率，使工装设计优化的时间被缩短。以波音747飞机为例，它的设计和装配技术就使用了数字化的制造科技，使得其制造的时间、生产周期和研发成本大大降低，模具的精度提升了5倍，成本降低60%，大幅度地缩短了工装生产的周期，使用了数字化的技术，对局域网和机床进行交流，打造开放化的数控系统，对工装设计的数控程序进行编辑。

3 结语

综上所述，我国工装设计优化技术应当认清现状，并采取多种方式进行技术的更新和进步，明确未来的发展方向。