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认识潜力并在生产中加以利用

2018-08-22 00:00410

良好的喷射特性是通过火焰的均匀分布体现的。借助
于Funk-Pro-Mikro方法,喷嘴的功能设计优化是可能的 

复杂性和质量标准是制造中的关键因素,而且正在变得越来越重要。前景极其广阔的研究项目正在致力于这个课题的探讨,寻找智能方法,以便可以利用这些因素结合各种创新解决方案对整个生产过程进行优化处理。

一切都正在变得更加复杂,生产也是如此,要求制造出来的产品和零部件具备不断提高的性能。许多创新的目的都是设法精确影响制造过程中的产品性能。Plan-PP和Funk-Pro-Mikro研究项目展示出前景广阔的实现这个目标的各种方法。多年来,能源效益已经成为生产中的主要课题。一种可以利用的节约杠杆,是能够提高产品和零部件功能的各种措施。付诸应用时,它们可揭示出能源的节约效果:例如,由于更加紧凑和复杂的设计,可以减少材料用量。实现这个目标的先决条件是灵活、集成化和有效的生产工艺。因此,生产工艺形成的产品特性,是德国联邦教育与研究部(BMBF)赞助的“生产中的能源效益”支撑项目的重点。

 

图1 喷嘴作为Funk-Pro-Mikro方法的试验对象,如喷嘴
形式等某些零部件特性对注射性能的影响,是调查的重点

将实现高达30%的能源节约

在这个支撑项目中,200多家工业和科研合作伙伴参与31个联合研究项目的合作。这些项目的目的是开发创新能源和材料效益解决方案,这些解决方案将整个生产链纳入考虑范畴,从而实现节约能源30%的目标。

为了将这些联合研究项目结合到一起,德国联邦教育与研究部和德国机械设备制造业联合会(VDMA)于2009年成立了效率工厂——“生产中的能源效益”创新平台。除了交流推广31个联合研究项目的成果,“效益工厂”活动的特别重点是广泛的专家讨论,诸如企业内部的能源管理或生产能源效益措施的经济影响评估等一般性相关课题在其中发挥主要作用。

效益工厂在metaV上也有展示。在VDMA和North Rhine-Westphalia的联合展台上,将展示31个联合研究项目的当前情况。展示的具体创新之一,是Funk-Pro-Mikro功能调节的微型工艺研究项目。

在工件生产过程中,不符合设计尺寸的偏差和生产工艺对表面质量施加负面影响等情况是在所难免的。重要之处是成品工件必须完成其设想功能。但是,由于这些仅与形式定义参数有关,因此,使用现有标称数值和公差体制,只能在有限范围内进行测试。Funk-Pro-Mikro项目的目标和关注的问题,是开发控制工艺所需的方法和策略,用于确定与功能兼容的尺寸偏差,预测工件的功能质量。在这里,集中考虑的重点是显微结构和显微结构零部件;对于研究项目而言,调查集中于喷嘴、滚珠丝杠和曲轴等方面。对于具备不同功能行为的试验结构而言,对工件的特性进行探讨;从此出发,使用模型支持的试验技术方法,对面向功能的参数进行了推导。遵循模块化方法构建的解决方案路径,可以把成果传递到类似工艺和产品上,实现类似功能需求。

 

图2 滚柱轴承是Plan-PP方法一个应用范例。在磨削、硬车削和
硬辊压等试验工艺中对其滚动和反弯等种类的应力性能进行测试nextpage

Funk-Pro-Mikro项目开始于2009年8月,将结束于2012年6月。项目涉及到下列合作伙伴:Werth Messtechnik公司,Continental Automotive公司,Daimler集团,Mercedes-Benz Werk Mannheim,Firedrich Alexander大学,Erlangen大学质量管理和生产技术处,Heidelberger Druckmaschinen集团,Karlsruher Institute of Technology(KIT),Institute for Production Technology(WBK),MAG Boehringer Werkzeugmaschinen公司。

硬精加工的高效刀具

Werth Messtechnik公司是德国杜塞尔多夫metaV展会上Funk-Pro-Mikro项目的合作伙伴,是坐标测量技术的领军企业,公司应用光学传感器、多种传感器件和X射线断层摄影仪等各种技术;而且在显微特征测量领域里也是一家主要厂商。传感器的多样性以及可供使用的高速测量为Funk-Pro-Mikro项目提供理想支持,因为它们可以在一个装置上一次装卡,确定并交叉评估来自不同测量系统的功能与相关数据。

另外一个具体创新,是高效Plan-PP规划工具,用于面向功能的硬精加工。85%的所有零部件故障都是由高应力造成的,都是因为没能创造出适合应用条件的物理表面和边角质量而造成的。造成这种状态的一个普遍原因,是缺乏有效参数,难以确定设想中的产品特性。零部件表面特性与零部件功能行为之间的联系经常没有得到适当了解。在Plan-PP项目中,合作伙伴正在开发一种与功能相关的规划方法,用于硬精加工。通过确定新的关键参数和定义表面特性的参数系统,就可确立功能与相关表面数据(功能足迹)之间的联系。除了常规形状参数以外,同时考虑的还有确定残余应力和硬度的轮廓定义参数。

 

图3 Plan-PP方法的基础是表面性能与零部件功
能之间的关系,同时将工艺影响纳入考虑范畴

下一个步骤是计算工艺顺序及其工艺参数对拟议中的关键参数系统(技术足迹)的影响。计算结果被打包到技术导航软件工具中。在磨削、硬车削和硬辊压等试验工艺中,就辊压和反弯等应力开展对系统性能的测试。Plan-PP方法正在被使用于一般性和扩展性应用中,以便可将其推广到许多生产领域。Plan-PP项目开始于2009年7月,将结束于2012年6月。参与该项目的合作伙伴有:Grindaix公司,Cerobear公司,Ecoroll AG Werkzeugtechnik,Mahr公司,RWTH Aachen,Werkzeugmaschinenlabor(WZL)和Stresstech公司。

Plan-PP项目在metaV展览会方面的合作伙伴是Ecoroll公司,这是一家面向刀具的设计、生产和供应企业,他们的刀具用于零部件的辊压和深度辊轧加工,借以提高零部件功能特性。深入了解零部件表面特性及其对零部件运行特性的影响,给联合研究项目的整体方法概念和技术考虑提供重要依据。Mahr公司生产成品表面测量设备,用于各种行业和用途。选择适当测量仪器的专有知识以及将这些知识应用于测量系统并将测量系统应用到生产中,是在联合项目中开发新参数和参数系统的决定性因素。

Stresstech公司供应工艺控制和质量测试设备,用于测试残余应力、检查显微结构和探测如磨削烧伤等材料缺陷,在表面形状及边角区域特性评估等方面的专有技能,对联合研究项目是非常重要的。

“效益工厂”及Funk-Pro-Mikro和Plan-PP联合研究项目由德国联邦教育与研究部(BMBF)在“明日的生产”项目下给予资金支持,由项目代理机构Karlsruhe(PTKA-PFT)监督实施。

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