Qu'est-ce qu'un luminaire ? Comment évolue la technologie ?

Pourquoi avons-nous besoin de luminaires ?

Que ce soit dans la fabrication traditionnelle ou dans les systèmes de fabrication flexibles modernes, les dispositifs de fixation jouent un rôle essentiel dans le processus de fabrication et de traitement. Leur fonction principale est de fixer et de positionner la pièce afin qu'elle reste stable et précise pendant le traitement. Plus précisément, il existe plusieurs raisons importantes pour lesquelles il est nécessaire d'utiliser des dispositifs de fixation :

1. Assurer la précision et la qualité du traitement

Positionnement précis : le dispositif de fixation peut positionner la pièce avec précision pour garantir la précision de chaque position de traitement pendant le traitement. Cela permet de maintenir la taille et la forme de la pièce cohérentes et de garantir la qualité du produit final.

Le serrage stable empêche le mouvement et les vibrations de la pièce, réduisant ainsi les erreurs et les défauts de surface.

2. Améliorer l'efficacité de la production

L'utilisation de dispositifs de serrage réduit le temps de serrage et de réglage, améliorant ainsi l'efficacité de la production. Par exemple, vous pouvez rapidement ajuster un dispositif combiné pour différentes pièces.

Augmenter la vitesse : un dispositif stable permet des vitesses de traitement plus élevées, augmentant ainsi la productivité.

3. Améliorer la sécurité des travailleurs

Évitez de tenir la pièce à usiner : tenir la pièce à usiner n'est pas sûr lors d'une coupe à grande vitesse ou d'un usinage intensif. Le dispositif de fixation peut fixer solidement la pièce à usiner, réduisant ainsi le risque que les travailleurs entrent en contact direct avec les outils et les pièces à usiner.

L’utilisation de dispositifs réduit les réglages manuels et le serrage, diminuant ainsi la fatigue des travailleurs.

4. Améliorer la cohérence des pièces

Précision de répétition : le dispositif de fixation assure la cohérence de la position et de la méthode de traitement de chaque pièce, garantissant ainsi la cohérence du traitement. Ceci est particulièrement important pour la production de masse, qui peut garantir que les spécifications et les performances de chaque lot de produits sont les mêmes.

Production standardisée : le dispositif assure un serrage et un traitement standardisés, simplifiant la production et réduisant les erreurs et les défauts.

5. Réduire les coûts de fabrication

Réduisez les rebuts : les montages améliorent la précision et la cohérence, minimisant les rebuts dus à un positionnement inexact ou à un serrage instable, et réduisant les coûts de production.

Réduisez le temps de traitement : les montages réduisent le temps de serrage et de réglage, augmentant la vitesse et raccourcissant le cycle de production, réduisant ainsi les coûts.

6. S'adapter à la production multivariété et en petites séries

Nous pouvons rapidement ajuster des montages flexibles pour répondre aux besoins de traitement de différentes pièces, idéaux pour une production multi-variétés et en petites séries.

Nous pouvons rapidement remplacer et ajuster les montages, réduisant ainsi le temps de changement et améliorant la flexibilité de la production.

7. Améliorer la contrôlabilité du processus de production

Contrôle du processus : Les dispositifs de fixation permettent d’assurer la constance et la répétabilité du processus, ce qui le rend plus contrôlable, plus facile à surveiller et à ajuster.

L'utilisation de dispositifs de fixation de la pièce améliore la traçabilité de la qualité à chaque étape de la production, facilitant ainsi le contrôle de la qualité.

La conception des montages est cruciale dans la fabrication, car elle a un impact direct sur la qualité, l'efficacité et le coût du traitement.

Qu'est-ce qu'un luminaire flexible ?

Un dispositif de fixation flexible est un dispositif de fixation de pièce conçu pour s'adapter à une production multivariée et en petites séries. Vous pouvez l'ajuster et le reconfigurer de manière flexible pour l'adapter aux formes et aux tailles de différentes pièces. Le concept de conception des dispositifs de fixation flexibles est d'améliorer l'efficacité de la production, de réduire les coûts et de réduire le temps de réglage de l'équipement pour s'adapter aux besoins de la fabrication moderne en matière de flexibilité et de réactivité.

Les montages flexibles sont apparus avec le développement des systèmes de fabrication flexibles et des systèmes de fabrication intégrés par ordinateur (CIMS). Avec l'introduction du CIMS, la production de petites séries multi-variétés a reçu une attention croissante, et les montages flexibles qui s'adaptent aux besoins de ces produits et aux changements de production sont encore plus indispensables.

Étapes de base de la conception d'un luminaire

La conception d'un luminaire comprend généralement les étapes suivantes :

Planification de l'installation : confirmer le positionnement, le nombre de serrages, la méthode de positionnement de la pièce à usiner dans chaque serrage, et la surface de traitement pendant le traitement.

Planification : confirmer la surface de positionnement, le point d’entrée de positionnement, la surface de serrage et le point de serrage sur la pièce à usiner pendant le traitement.

Conception de la configuration : sélectionner les composants de l’outillage et les assembler pour former un outillage capable de serrer la pièce à usiner.

La conception de la configuration des dispositifs de fixation est devenue un enjeu majeur dans le domaine de la CAO/FAO. Avec l'utilisation croissante des machines-outils à commande numérique et des centres d'usinage , de nombreux processus peuvent être réalisés en une seule opération de serrage, ce qui exige une conception fiable de la configuration des dispositifs de fixation.

Recherche et développement de dispositifs flexibles

1. Aperçu du développement des dispositifs flexibles

L'équipement de fabrication comprend la sélection et la conception des outils, des montages, des équipements de test et des moules. Pour réduire le coût du serrage et le temps de préparation de la production, un serrage flexible est essentiel.

D'une manière générale, un dispositif flexible s'adapte aux changements et reste utilisable même lorsque la forme et la taille de la pièce changent dans une certaine mesure.

Le changement de pièce peut être soit petit, avec des formes et des tailles similaires, soit grand, avec des différences de forme et de taille importantes.

La définition des dispositifs flexibles reste vague, sans limites ni définitions claires. En règle générale, il s'agit de dispositifs que les machines-outils et les centres d'usinage utilisent pour serrer une variété de pièces différentes.

Les luminaires flexibles comprennent les luminaires combinés, les luminaires programmables, les luminaires flexibles généraux, les luminaires flexibles à changement de phase et d'autres luminaires.

L’utilisation de différents matériaux à changement de phase permet la création de différents types de luminaires.

Les dispositifs mécaniques ne fixent que de petites zones ou des points uniques, tandis que les dispositifs à changement de phase fixent efficacement des pièces complexes et déformables.

1.1 Dispositifs flexibles innovants

Y compris trois types

1) Dispositifs à changement de phase authentiques et dispositifs flexibles à changement de phase pseudo.

Ce type de dispositif exploite les propriétés physiques du matériau pour effectuer la transition entre les phases liquide et solide. Lorsque le matériau est dans sa phase liquide, l'utilisateur place la pièce dans un récipient rempli du matériau. Une stimulation externe déclenche ensuite la solidification rapide du matériau, fixant la pièce en place. Après le traitement, l'utilisateur fait passer le matériau de sa phase solide à sa phase liquide pour libérer et récupérer la pièce.

Le matériau à changement de phase pseudo simule les propriétés bidirectionnelles d'un véritable matériau à changement de phase à l'aide d'un lit fluidisé de particules. Cette approche utilise une méthode physique pour forcer le matériau à passer d'un « état solide » à un « état d'écoulement ». Ce processus, appelé changement de phase pseudo, imite l'apparence d'un changement de phase sans qu'un changement de phase réel ne se produise.

Le principe de base consiste à remplir le lit fluidisé de fines particules métalliques et à introduire de l'air par les entrées situées au fond du lit. De fines particules métalliques enfouissent les composants standards placés à l'intérieur. Le processus commence par le serrage de la pièce, puis par l'introduction de gaz par les entrées d'air pour détacher les particules. Enfin, les ouvriers retirent la pièce pour terminer le traitement.

2) Appareils adaptables:

Il s'agit de montages dont les éléments de serrage peuvent s'adapter automatiquement à la forme de la pièce, c'est-à-dire qu'ils peuvent changer de forme lors du serrage pour s'adapter aux changements de la pièce.

3) Appareils d'éclairage modulaires contrôlés par programme:

Un système servocommandé pilote les éléments de positionnement, de serrage et de support. Les programmes CNC installent ces éléments sur un rail de guidage mobile bidirectionnel et conçoivent différentes configurations de montage.

1.2 Innovation des luminaires traditionnels

Les luminaires réglables et les luminaires combinés divisent les luminaires traditionnels en deux catégories.

Les dispositifs réglables comprennent les dispositifs réglables généraux et les dispositifs réglables spéciaux. Ces derniers utilisent principalement la technologie de regroupement comme outil technique.

La normalisation des composants a conduit au développement d'équipements combinés en tant que nouveau type d'équipement de processus.

2. Dispositif combiné

Ce dispositif est un nouveau type d'équipement de traitement développé sur la base de la standardisation des pièces. Le système de dispositif combiné comprend une variété de composants et peut être utilisé à diverses fins, telles que le positionnement et le serrage vertical ou horizontal.

Vous pouvez diviser les luminaires combinés en différents types en fonction des occasions où ils sont utilisés :

Montages de tours, montages de perceuses, montages d'aléseuses et montages de bancs.

Il est divisé en huit catégories : pièces de base, pièces de support, pièces de positionnement, pièces de guidage, pièces de serrage, pièces de fixation, pièces auxiliaires et pièces d'assemblage.

Les montages combinés réduisent le temps de préparation de la production, garantissent la qualité et améliorent les avantages économiques, ce qui les rend idéaux pour la production multi-variétés en petites séries.

Avec le développement rapide d'équipements et de systèmes de traitement flexibles, des montages combinés hautement flexibles avec des composants standardisés sont devenus essentiels pour les systèmes de fabrication.

Il existe généralement deux types de systèmes de fixation combinés :

Systèmes à rainures en T et à broches (également appelés à trous).

L'industrie manufacturière a développé et utilisé le dispositif combiné basé sur la rainure en T depuis plus de 50 ans.

Il réalise le positionnement précis de la pièce grâce aux rainures en T mutuellement perpendiculaires et parallèles de la base.

Dans ce système, lors de la fixation des composants du dispositif sur la même rangée de rainures en T, nous devons organiser l'ordre d'assemblage des composants du dispositif de manière raisonnable.

Il existe de nombreux systèmes de montage combinés basés sur des rainures en T dans le monde, et les plus connus sont : les systèmes Wharton Unitool (Angleterre), YCT (Russie), CATIC (Chine) et Halder (Allemagne).

Le dispositif de fixation combiné basé sur des broches réalise principalement le positionnement et la fixation précis des composants du dispositif grâce aux trous de positionnement situés sur la base.

Les principaux systèmes sont :

BlucoTechnik (Allemagne, États-Unis), Kipp (Allemagne), Qu-Co (États-Unis), Stevens (États-Unis), CarLane (États-Unis), SAFE (États-Unis), TJMGS (Chine), CPI (Russie).

Les dispositifs de serrage modulaires sont des méthodes de serrage flexibles offrant un grand potentiel dans les systèmes FMS et CIMS. Une technologie clé pour leur application est la technologie de montage assistée par ordinateur, qui comprend la CAFD, vérifie les conceptions de montage et gère les montages.

Pour s'adapter à la fabrication agile, un nouveau concept de montage et un nouveau système de serrage ont vu le jour, à savoir les montages agiles, qui sont l'extension et le développement des montages modulaires traditionnels et des montages flexibles.

L'industrie du luminaire l'apprécie de plus en plus en raison de sa bonne reconfigurabilité, de son évolutivité, de son ouverture, de sa forte adaptabilité, de sa réponse rapide aux nouveaux produits et de sa vitesse de reconstruction rapide.

Il est essentiel d’améliorer la capacité des systèmes de fabrication à réagir rapidement aux changements de produits, à raccourcir les cycles de conception et de fabrication, à augmenter la flexibilité, à réduire les coûts et à améliorer la qualité des produits.

Conception de montages assistée par ordinateur (CAFD)

1. Développement du CAFD

Au cours de la dernière décennie, la recherche en fabrication s’est concentrée sur l’amélioration de la CAO/FAO et du CAPP.

Ce n'est qu'au cours des 20 dernières années que la technologie CAFD est devenue un élément important de la technologie intégrée CFAO et un aspect important du CAPP. Elle constitue le lien entre la conception et la fabrication dans l'environnement CIMS.

Avec l'établissement des systèmes de CAO/FAO, les concepteurs appliquent la CFAO à la conception des montages, dans le but de réduire les coûts et les cycles de fabrication, avec le raccourcissement du cycle de préparation comme objectif clé.

Fuh et al. ont présenté la première génération d'un système de conception de montage CAFD interactif (I-CAFD), qui s'intègre au logiciel de CAO, utilise les capacités de traitement graphique de la CAO et comprend une bibliothèque de composants de montage et un menu de séquence d'assemblage.

L'objectif du développement de l'I-CAFD est :

1) Un plus grand nombre de concepteurs peuvent concevoir des luminaires de manière interactive pour réaliser des tâches de conception de luminaires plus complexes ;

2) Raccourcir le cycle de développement en fournissant des outils d'opérations géométriques ;

La deuxième génération de CAFD développée au milieu des années 1980 a produit deux types de systèmes CAFD basés sur des méthodes variantes et génératives :

Groupe technologie (GT) et connaissance (KB).

Dans la méthode de conception de montages variantes, les concepteurs adaptent les conceptions existantes pour des pièces similaires au sein d'une famille de composants en modifiant les caractéristiques de traitement, les opérations et les séquences d'installation.

Grâce au système de codage de la technologie de groupe, nous ajustons les éléments de montage similaires d'origine dans la bibliothèque de montages pour les adapter aux exigences de traitement de la nouvelle pièce.

Lorsqu'il est impossible de restaurer un appareil similaire, vous pouvez utiliser la méthode de conception d'appareil générative pour créer un nouveau schéma de conception d'appareil, puis ajouter le code d'appareil nouvellement généré à la bibliothèque d'appareils pour référence dans la conception suivante.

Le CAFD développé après les années 1990 est la troisième génération. La caractéristique du CAFD à cette époque est qu'il s'est tourné vers la conception logicielle de montages avec pour objectif la structure du montage du produit et l'application de la production réelle comme orientation.

À l’heure actuelle, le développement du CAFD a considérablement réduit le cycle de développement de fabrication, optimisé le processus de fabrication, vérifié le flux du processus de fabrication et joue un rôle de plus en plus important dans les FMS et les CIMS.

La conception de montages assistée par ordinateur est principalement axée sur la recherche en matière de planification de montages, y compris l'algorithme proposé par Demeter pour la sélection des positions de positionnement et de serrage :

Menasa et DeVries ont étudié la planification des montages basée sur l’analyse cinématique ;

Le système basé sur des règles développé par les chercheurs européens Pham, de Sam Lazaro, etc., est utilisé pour concevoir des montages combinés pour des pièces prismatiques :

Hargrove SK et Kusiak A ont réalisé une revue complète du développement du CAFD contemporain dans la littérature et ont proposé des tendances et des besoins de développement futurs.

Le CAFD basé sur les connaissances organise les connaissances des experts en règles et obtient diverses décisions basées sur le mécanisme de raisonnement du système expert.

L'application des règles n'étant pas très réaliste, ShuHuang Sun et JaHau Lewis Chen ont proposé un système de conception de montage intelligent basé sur le raisonnement basé sur des cas (CBR) pour résoudre les problèmes que les systèmes experts basés sur des règles ne peuvent pas résoudre :

1) Les connaissances en matière de conception sont trop complexes pour être simplifiées en règles.

Les règles sont le résultat de situations similaires dans le passé, tandis que la conception est réalisée pour des cas spécifiques. Il est difficile de finaliser la conception de cas spécifiques au moyen de règles ;

2) Les experts ne peuvent pas exprimer clairement leurs connaissances ;

3) Pour les systèmes experts basés sur la connaissance, l’acquisition de connaissances reste un obstacle.

Le système proposé stocke l'expérience sous forme de cas. Lorsqu'il est confronté à de nouveaux problèmes, il trouve le cas le plus similaire parmi les cas précédents et le modifie pour répondre à la nouvelle situation.

Une fois le problème résolu, cette nouvelle solution est stockée sous forme de cas dans la bibliothèque de cas et peut être à nouveau appliquée lorsque des situations similaires se présentent.

2. Principaux axes de recherche dans le domaine du CAFD

1) Méthodes de classification basées sur la technologie de groupe et le raisonnement à partir de cas dans la conception des dispositifs de fixation ;

2) Détermination des points de positionnement et des points de serrage par analyse cinématique ;

3) Sélection des surfaces de positionnement et des surfaces de serrage à l’aide de systèmes experts basés sur la connaissance ;

4) Planification des montages basée sur une analyse géométrique ;

5) Analyse de la relation de précision pour la sélection de la référence de positionnement ;

6) Conception de la configuration des appareils combinés.

Développement de la conception automatisée de dispositifs (AFD)

Ces dernières années, l'industrie des luminaires s'est largement concentrée sur la conception de systèmes de luminaires modulaires, et certains ouvrages ont passé en revue les derniers développements dans ce domaine.

Tao, Kumar et Nee et al. ont vérifié le problème du verrouillage de force dans la configuration du montage par la méthode de calcul géométrique et ont proposé une méthode de raisonnement géométrique pour déterminer le point de serrage optimal et la séquence de serrage.

Cette méthode est très simple et efficace pour déterminer le point de serrage optimal à partir de la disposition des points de serrage candidats après avoir pris en compte le verrouillage de force.

Utpal Roy et Jianmin Liao ont introduit un mécanisme de raisonnement géométrique pour la conception automatique de dispositifs, combinant raisonnement qualitatif et quantitatif. Ils ont analysé deux types de déformation : la déformation de contact due au serrage et la flexion due aux forces de coupe. Sur cette base, ils ont optimisé les positions de support et de serrage, garantissant une fixation ferme et précise de la pièce pendant le traitement, et ont mis en œuvre le système dans un prototype.

Le système AFD fournit un environnement de conception de montage automatique intelligent, composé de 4 modules principaux :

1) modèle de produit entièrement informatif ;

2) base de connaissances;

3) mécanisme de raisonnement ;

4) configuration finale du montage.

Selon le degré d'automatisation, nous divisons les systèmes de conception de montage en types interactifs, semi-automatiques et automatisés.

Un système de conception de montage interactif fournit une interface utilisateur pour aider les utilisateurs à sélectionner les composants appropriés en fonction des connaissances du concepteur. Cependant, cela prend du temps car les utilisateurs doivent choisir les surfaces de serrage, les points et les composants en fonction de la géométrie de la pièce et des exigences de traitement, et les fonctions informatiques ne sont pas encore complètement développées.

L'amélioration du système de conception de montage semi-automatique repose sur le système interactif, qui réduit les besoins en connaissances professionnelles du concepteur. Le système de conception de montage automatisé améliore encore l'efficacité et la qualité du processus de conception de montage en déterminant automatiquement les points de serrage et en sélectionnant des points de serrage précis dans une liste de points candidats.

Kumar, Fuh, Kow, etc. ont développé un système de conception automatique de montages modulaires basé sur l'application d'une technologie avancée de CAO et d'IA dans des montages modulaires, en utilisant des méthodes de CAO et la technologie logicielle 3-DCADICAM.

Le système est intégré à un système de conception de montage interactif et semi-automatique. En plus de déterminer automatiquement le point de serrage, il peut également utiliser un sous-module de détection d'interférences d'usinage pour éviter les interférences entre l'outil de coupe et le montage pendant l'usinage.

Hu et Rong ont proposé un algorithme de détection d'interférence rapide, qui simplifie le modèle de composant de fixation en un modèle de roue bidimensionnel avec un niveau d'information élevé. Il est différent du processus de détection utilisant des entités remplies et est plus efficace dans la vérification des fixations.

Conclusion

En repensant au développement de l'industrie des luminaires et aux derniers résultats de recherche, malgré plus d'une décennie de recherche, il n'existe toujours pas de logiciel de luminaire commercial mature au monde.

Par conséquent, le développement de logiciels de CAO de montage pratiques devrait être la priorité absolue dans la recherche actuelle sur les logiciels de fabrication. Un système de conception automatique de montage complet et complet qui intègre la technologie CAO/CAMI/IAO aux programmes CNC et peut détecter les interférences entre les outils de coupe et les montages combinés est la tendance de développement future.

En raison de la complexité de la conception des dispositifs et de l'évolution constante de la situation réelle, il est difficile pour la recherche AFD de réaliser une percée en peu de temps. Il reste encore beaucoup de travail à faire pour parvenir à une application dans la production réelle.