装备制造过程

实验大纲 - 装备制造过程

课程负责人:杜宝江 开课部门:机械工程 编写时间:2008年3月

课程代码 14100212 学分 0.5 总学时 16
理论学时 实验(实践)学时 16 上机学时
课程英文名称 Virtual simulation experiment for equipment manufacturing process
面向对象 装备制造(机械设计制造及其自动化、建筑工程、动力工程等)
前修课程或要求 机械原理零件、PLC原理与应用、机械拆装与测绘、计算机辅助工艺设计与产品数据管理、机械制造技术与CAX。课程安排在第7学期与《虚拟制造》同步完成

一、课程内容简介

装备制造过程虚拟仿真实验主要讲解和训练在虚拟仿真制造平台下的:装备制造生产系统认知、加工设备构造与虚拟模型制作、物流设备与虚拟模型制作、自动化生产控制、生产工艺设计分析、生产力平衡与生产任务安排、生产车间虚拟规划、生产线自动化工艺改进等与大装备制造相关的综合设计方法、步骤和实现技术。

二、实验教学目的与任务

本实验为装备制造类的专业实验课之一。 本实验采用虚拟工厂和施工环境下的各项制造技术实验和训练,达到对大型装备生产规划、加工制造工艺、设备操作、生产管理知识和能力的深化、融合和整体提升 。

三、实验教学的基本要求

利用图形工作站运行CAM、CAPP软件平台、PLC控制平台、180度环幕投影系统和交互操作虚拟平台的虚拟制造技术和实验教学手段,让学生直观地了解和掌握现代装备零部件的生产加工流程、整机装配、生产工艺设计、车间规划、生产管理等技术的实现方法、设计原理、步骤过程,提高装备制造的实验教学水平,培养学生装备综合制造管理能力和现代化工艺设计技术的运用能力,以适应我国高端装备制造业转型和绿色制造对工科人才的培养要求

四、教学内容及要求

理论教学部分

(1)装备制造过程虚拟仿真实验软硬件系统原理 (2)机电装备虚拟设计原理、步骤和内容概述

实验教学部分

实验一 装备制造认知实验 内容及要求 1.装备结构设计认知 2.装备制造过程认知 3. 装备装配与施工过程认知 4. 装备运行控制过程认知 实验二 典型装备制造生产系统认知实验 内容及要求 通过180度环幕投影系统,观看典型装备生产现场和工艺流程的模拟,包括核电、输配电、高铁机构件等装备制造,发电工厂运行、飞机复合材料构件生产、机械加工车间、机器人自动物流生产线等较完整工艺流程的10个虚拟场景。加强对装备制造过程的整体认知 实验三 加工设备构造与虚拟模型制作实验 内容及要求 通过调用48种大型加工设备虚拟模型信息库,熟悉典型加工设备的结构、原理、工艺性能参数,为后续学习奠定基础; 在电脑终端上,调取加工设备零部件库模型,搭建1个加工设备虚拟运动模型(大型立式、卧式车床、龙门刨床、铣床等任选一个),实现主要加工工作,并在运动模型上添加加工精度等主要性能指标信息,掌握加工设备的主要工艺信息。 实验四 物流设备与虚拟模型制作实验 内容及要求 在电脑或PAD等终端上,通过调用8种大型物流设备虚拟模型信息库,熟悉典型加工设备的结构、原理、工艺性能参数,为后续学习奠定基础。 在电脑终端上,调取物流设备零部件库模型,搭建1个物流设备虚拟运动模型(大型行车、叉车、辊式输送装置、搬运机器人、桁架吊装机器人、装夹具等任选一个),实现主要物流输送动作,并在运动模型上添加输送重量、速度节拍、重复定位精度等主要性能指标信息,掌握物流设备的主要工艺信息 实验五 自动化生产控制系统实验 内容及要求 使用虚机实电处理程序,搭建PLC模块,实现对给定虚拟生产单元的控制程序编程,熟悉生产自动化加工和物流单元的整体工艺流程、控制系统概况,掌握生产单元的自动化程序编写方法和控制原理 实验六 生产工艺设计分析实验 内容及要求 以虚拟机械加工工厂为基础,在实验功能软件的支持下,完成给定工件的生产工艺设计,包括工艺类型、布局和计算分析,形成加工工艺表单。使学生掌握CAPP等使用,掌握零件的工艺设计方法 实验七 生产力平衡与生产任务安排实验 内容及要求 以虚拟机械加工工厂为基础,在实验功能软件的支持下,完成给定工段的生产力平衡等计算,找出瓶颈工位,给出修改意见。同时,在虚拟工厂中,按设备运行节拍进行2个任务订单的生产安排,输出Excel任务单,连接ERP上传流转所示)。包括工艺类型、布局和计算分析,形成加工工艺表单,然后将结果在虚拟生产线上设定工艺节拍,模拟运行检验。使学生熟悉生产管理基本知识,掌握提升生产力的基本分析计算方法 实验八 生产车间虚拟规划实验 内容及要求 以虚拟加工物流设备、虚拟工厂资源模型信息库和实验功能程序的支持下,按照给定的生产对象和生产能力,设计生产车间工艺流程和布局,拖动搭建三维虚拟生产车间,并通过漫游、浏览、节拍模拟调整、分析计算、生产物流设备模型的位置参数调整,检验设计合理性,最终输出车间施工建设CAD图形。掌握典型生产系统的规划设计能力 实验九 生产线自动化工艺改进实验 内容及要求 通过对给定虚拟生产单元的虚拟操作和计算分析,对生产系统可能存在的多个问题提出改进意见,如增加自动化物流设备、增加并联工位等,并在虚拟工厂中,实现修改,形成生产系统更合理的设计。使学生熟悉技术革新和改造的基本方法,掌握创新设计的实现途径,提升制造创新能力

五、考核与成绩评定

按实验目的、虚拟实验系统原理、实验方法步骤、实验原始数据应用和实验结果分析写出每个实验项目的实验报告。根据虚拟设计实验项目的实验质量、实验结果、实验报告等综合指标考核,最终分别评定该实验课程成绩。听课与认知实验:20分,零件模型和虚拟样机模型:20分,PLC程序:10分,虚机实电运行与检验:20分,有限元力学与优化分析:10分,实验报告、出勤、表现等:20分。满分100分。

六、实验指导书及参考资料(参考书、讲义、课程网站地址等)

1.指定用书(书籍按照“书名(版次),作者,出版社,出版时间”顺序填写) [1] 虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程,郭卫东编著 ,北京航空航天大学出版社,2008 [2] 虚拟制造技术,杜宝江著,上海科技出版社,2012 [3] 机电装备设计虚拟仿真实验指导书,杜宝江,上海理工大学自编教材,2012 2.参考书 [1] 计算机辅助设计技术基础.第二版,孙家广编著,清华大学出版, 2000.9 [2] PLC控制的自动化系统:仿真与实现,段玉生编著,清华大学出版社,2012

 

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