WUHAN CITY POLYTECHNIC
Projektidee
Die Grundidee dieses digitalen Spannsystems besteht darin, fortschrittliche digitale Technologie mit intelligenter Steuerung zu kombinieren, um eine genaue, effiziente und zuverlässige Steuerung des Spannprozesses zu erreichen sowie intelligente Algorithmen für die Datenanalyse und -erfassung zu verwenden, um die Produktionseffizienz und die Produktqualität zu verbessern.
Die Idee zu dem Projekt entstand als unsere Teammitglieder bei der Schulung im Rahmen des nationalen Berufsschulwettbewerbs feststellten, dass sich dünnwandige Teile beim Spannen leicht verformen und die Spannkraft der Teile nur durch Erfahrung und Gefühl bestimmt werden kann, was uns veranlasste, uns der Entwicklung dieses CNC-Spannsystems zu widmen.
Die Inspiration kommt hauptsächlich von der Nachfrage der modernen Industrie nach hochpräziser und hocheffizienter Verarbeitung. Bei der traditionellen Spannmethode gibt es viele Probleme, wie z. B. instabile Spannkraft, niedrige Präzision und so weiter.
Die Motivation besteht darin, diese Probleme in der tatsächlichen Produktion zu lösen, die Produktionseffizienz und die Produktqualität zu verbessern, die Produktionskosten zu senken und durch ein innovatives digitales intelligentes Spannsystem neue Veränderungen in der industriellen Produktion zu bewirken.
Der Zweck dieses Projekts besteht hauptsächlich in den folgenden Punkten:
- Erstens, die Genauigkeit und Stabilität des Spannens zu verbessern, um sicherzustellen, dass das Werkstück während der Bearbeitung nicht verschoben oder gelockert wird, um die Produktqualität zu verbessern;
- Zweitens, eine intelligente Steuerung zu realisieren, die Spannparameter automatisch an verschiedene Werkstücke anzupassen, die Produktionseffizienz und die Anpassungsfähigkeit zu verbessern;
- Drittens, die Schwierigkeit und die Arbeitsintensität der manuellen Bedienung zu reduzieren und den Einfluss menschlicher Faktoren auf den Spanneffekt zu verringern;
- Viertens, eine Echtzeitkontrolle des Produktionsprozesses durch Fernüberwachungs- und Managementfunktionen zu erreichen, um die rechtzeitige Entdeckung und Lösung von Problemen zu erleichtern und das Niveau des Produktionsmanagements zu verbessern.
Konzept
Zunächst werden die auf dem Markt vorhandenen Geräte umfassend untersucht, um ihre Vor- und Nachteile zu klären. Dann wird in Verbindung mit dem Entwicklungstrend der Digitaltechnik und der intelligenten Steuerung zunächst die Integration von Sensortechnik, intelligenten Algorithmen und Fernüberwachungsfunktionen in das Spannsystem ins Auge gefasst. Anschließend wird das Konzept unter Bezugnahme auf fortgeschrittene Fälle und Forschungsergebnisse in relevanten Bereichen weiter optimiert, um es praktikabler und innovativer zu machen. Schließlich wurde ein relativ vollständiges erstes Konzept erstellt.
Die folgenden Funktionen und Inhalte sind in diesem Konzept vorgesehen:
Erstens, genaue Spannfunktionen:
- Ausgestattet mit hochpräzisen Sensoren, Echtzeitüberwachung der Spannkraft, um die Stabilität und Genauigkeit des Spannens zu gewährleisten.
- passen Sie die Spannkraft automatisch nach der Form, Größe und Material der verschiedenen Werkstück zu verhindern, dass Klemmen oder Klemmen aus passiert.
Zweitens, intelligente Steuerungsfunktionen:
- Ein intelligenter Algorithmus analysiert und verarbeitet die Sensordaten, optimiert automatisch die Spannparameter und erhöht die Effizienz des Spannvorgangs.
- Mithilfe von Datenreferenzen können frühere Verarbeitungsdaten abgerufen und genutzt werden.
Unser Konzept beruht auf bestehenden Ideen, wobei wir die Unzulänglichkeiten herkömmlicher Geräte eingehend analysiert haben und in Verbindung mit den neuesten technologischen Entwicklungstrends neue Funktionen und Designkonzepte entwickelt haben. Wir haben uns ähnliche Projekte angeschaut und die auf dem Markt vorhandenen Geräte eingehend analysiert, um ihre Vor- und Nachteile zu verstehen, und die Untersuchung hat gezeigt, dass einige der vorhandenen Geräte gewisse Einschränkungen in Bezug auf Spanngenauigkeit und Intelligenz aufweisen. Diese Studien liefern wertvolle Erfahrungen und Hinweise für unser Projekt und ermutigen uns, der technologischen Innovation und der Funktionsoptimierung im Design mehr Aufmerksamkeit zu schenken, um eine wettbewerbsfähigere Anzahl intelligenter Spannsysteme zu schaffen.
Der Plan zur Durchführung des Projekts sieht wie folgt aus:
Zeitplan
- Stufe 1 (1-3 Monate): Abschluss der Anforderungsanalyse und des detaillierten Entwurfsplans, Vorbereitung der technischen Auswahl und der Beschaffung der wichtigsten Teile.
- zweite Phase (4-9 Monate): Entwicklung von Systemsoftware und -hardware, Durchführung vorläufiger Integrationstests und Festlegung des Grundgerüsts der Fernüberwachungsplattform.
- Phase 3 (10-13 Monate): Optimierung der Systemleistung, Durchführung umfassender Funktionstests und Stabilitätstests.
- Phase 4 (14-24 Monate): Unterzeichnung einer Verarbeitungsvereinbarung zur Sammlung von Nutzerfeedback. Anschließend werden die endgültigen Anpassungen und Optimierungen entsprechend dem Feedback vorgenommen.
Aufgabenverteilung
- Technisches Forschungs- und Entwicklungsteam: Verantwortlich für die Software- und Hardware-Entwicklung des Systems, einschließlich Sensorintegration, Entwurf intelligenter Algorithmen, Konstruktion der Fernüberwachungsplattform usw.
- Testteam: Durchführung von Tests in allen Phasen, einschließlich Einheitstests, Integrationstests, Leistungstests und Benutzerakzeptanztests.
- After-Sales-Service: Kommunikation mit den Nutzern, Sammlung von Anforderungen und Feedback, um sicherzustellen, dass das Projekt die Erwartungen der Nutzer erfüllt.
Ressourcenzuweisung
- Humanressourcen: Aufstellung eines professionelles Team aus Software-Ingenieuren, Hardware-Ingenieuren, Test-Ingenieuren und Projektmanagern zusammen und teilen Sie die Arbeitsaufgaben des Personals entsprechend dem Projektfortschritt und den Aufgabenanforderungen sinnvoll ein.
- Finanzielle Ressourcen: Sicherstellung, dass das Projekt über ausreichende finanzielle Mittel für die technische Forschung und Entwicklung, die Beschaffung von Ausrüstung, die Vergütung des Personals und das Marketing usw. verfügt, kontrollieren Sie die Kosten angemessen und verbessern Sie die Effizienz der Kapitalnutzung.
- Zeitliche Ressourcen: Strenge Einhaltung des Zeitplans für das Projekt, vernünftige Einteilung der Arbeitsaufgaben in allen Phasen und Sicherstellung, dass das Projekt pünktlich abgeschlossen wird.
Realisierung
Der erste Schritt zur Realisierung ist die Projektplanung. Zu Beginn mussten wir herausfinden, welche spezifischen Funktionen das digitale Klemmsystem haben soll, und dann überlegen, wie wir diese Funktionen in das Gerät integrieren können. Dann folgt die Entwurfsphase, in der wir überlegen mussten, ob die bei der Verarbeitung entstehenden Vibrationen unser Gerät beeinträchtigen werden und wie wir Signale in einer metallumschlossenen Umgebung effektiv und stabil übertragen können. Danach folgte die Herstellungsphase, in der wir die Funktionen kodieren, Einheitstests durchführen, um die Codequalität zu gewährleisten, und das Gerät dann in die bearbeitete Backe der Maschine einbauen. Schließlich folgt die Testphase, in der wir das Gerät in die Maschine einbauen und seine Stabilität und Präzision testen, und damit ist das Projekt abgeschlossen.
Innerhalb eines Teams gibt es verschiedene Rollen und Zuständigkeiten, um den reibungslosen Ablauf eines Projekts und eine effiziente Zusammenarbeit zu gewährleisten. Die Entwickler schreiben und pflegen den Code, die Testingenieure sorgen für die Softwarequalität, die Designer sind für die Benutzeroberfläche und das Benutzererlebnis zuständig, die Betriebsingenieure kümmern sich um die Bereitstellung und die Systemwartung, die Datenanalysten liefern Einblicke in die Daten und die Maschinenbauingenieure sind für den Entwurf und die Herstellung des Produktmodells verantwortlich.
In der ersten Version des Designentwurfs hatten wir einen Druckdetektor an der Außenseite des Schraubstocks angebracht, um die Funktion zu erreichen, aber beim Endprodukt stellte sich heraus, dass der Druckdetektor einen Teil des Verarbeitungsraums beanspruchte und in einigen Fällen nicht in den vorgesehenen Bereich verarbeitet werden konnte. Schließlich optimierten wir das System, indem wir das Drucküberwachungsgerät im Inneren der Maschine anbrachten, wodurch das Problem gelöst wurde.
Bei der Umsetzung gaben wir keine Entwicklung auf und lernten alle Schwierigkeiten, auf die wir dabei stießen, ganz gleich, welches Wissen wir benötigten. Wenn die Zeit nicht ausreichte, baten wir um externe Hilfe, aber wir lernten auch danach weiter.
Die Zeitplanung hing von der Komplexität des Teils ab, die Aufgabenzuweisung von den Fachkenntnissen der Teammitglieder und die Ressourcen von der Bedeutung der Aufgabe. Zusätzliche Kenntnisse sind in den Bereichen Metallwerkstoffe, Wärmebehandlung und Computer erforderlich.
Funktion
Das Projekt richtet sich in erster Linie an Gruppen, die CNC-Fräsmaschinen zur Bearbeitung einsetzen müssen, vor allem im Fertigungssektor.
Die Hardware umfasst: Wegsensor, Neigungssensor, Drucksensor, drahtloses Kommunikationsmodul, Bildschirm, Stromversorgung.
Der Software-Bereich umfasst: Modellierungssoftware wie UG, das Schreiben, Debuggen und Bereitstellen von Firmware-Anwendungen sowie die Nutzung von Cloud-Plattformen.
Was noch nicht realisiert, aber geplant ist, ist die Verbindung der Geräte mit der Maschine für den Datenaustausch und die Analyse.
Das Projektteam hat mit den Maschinenbauingenieuren im Team für Funktionstests zusammengearbeitet. Zurzeit können wir nicht alle Ideen verwirklichen, weil uns die Fähigkeiten fehlen, aber ich glaube, dass unser Team in Zukunft dazu in der Lage sein wird.
Innovation und Nachhaltigkeit
Der digital-intelligente Spannsystem-Schraubstock erreicht durch die Integration fortschrittlicher Sensoren, Steuerungen und intelligenter Algorithmen ein hohes Maß an Intelligenz und Automatisierung im Spannprozess. Er kann die Parameter automatisch an die Eigenschaften des Werkstücks anpassen, was die Präzision und Effizienz erhöht. Das modulare Konstruktionskonzept erhöht die Vielseitigkeit und Flexibilität und reduziert gleichzeitig die Wartungskosten. Das Backenschnellwechselsystem erhöht die Anpassungsfähigkeit der Produktionslinie zusätzlich. Darüber hinaus gewährleisten hochpräzise Sensoren und präzise Steuermodule die Stabilität des Spannvorgangs und die gleichbleibende Produktqualität, was die Effizienz der industriellen Produktion erheblich verbessert.
Die intelligenten Greifsysteme der Zukunft werden beispiellose autonome Lern- und Optimierungsfähigkeiten erreichen, die den intelligenten Fertigungsprozess erheblich voranbringen werden. Durch die Integration fortschrittlicher Deep-Learning-Algorithmen und Echtzeit-Datenanalysetechnologien werden diese Systeme kontinuierlich Erfahrungen im realen Betrieb sammeln und Greifstrategien und Steuerungsparameter automatisch anpassen und optimieren. Dank dieser selbstlernenden Fähigkeit können sich die Systeme nicht nur präziser an verschiedene Werkstückmerkmale und Bearbeitungsanforderungen anpassen, sondern auch schnell Anpassungen angesichts komplexer und sich ständig verändernder Arbeitsumgebungen vornehmen und so die Stabilität und Effizienz des Greifprozesses gewährleisten.
Die nachhaltige Entwicklung von intelligenten Visa hat positive Auswirkungen auf ökologische, soziale und wirtschaftliche Bereiche. Ökologisch gesehen fördert sie eine effiziente Ressourcennutzung, reduziert Abfälle und Emissionen und ermöglicht eine umweltfreundliche Produktion. In sozialer Hinsicht steigert sie die Produktionseffizienz, verbessert das Arbeitsumfeld, fördert die industrielle Modernisierung und erhöht den Lebensstandard. In wirtschaftlicher Hinsicht senkt sie die Kosten, stärkt die Wettbewerbsfähigkeit, vergrößert die Marktanteile und generiert technologische Innovationen und Einnahmen aus geistigem Eigentum, wodurch sie die nachhaltige Entwicklung von Unternehmen fördert.
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