Page 51 - 《橡塑技术与装备》2024年7期
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综述与专论 陈善龙 等·简析数字化技术在机械设计中的应用与发展趋势
参数，这样不但设计人员之间可以做到信息共享，而 生产的关键设备，而密炼机的性能优劣很大程度上体
且不同规格但结构相同或相近结构的轮胎也可以做到 现在转子的结构和性能上。通过对转子的仿真分析，
参数共用，可以大大提高轮胎研发、设计、投放市场 可以对转子的结构不断优化、性能逐步提高，并尽最
的速度，对快速占领市场、提高企业效益极为有利。 大可能地适应更多的胶料品种。
2.2 计算机辅助制造（CAM） （2）流体动力学分析
计算机辅助制造（CAM）是指利用计算机技术对 研究产品在工作过程中涉及的流体动力学问题，
制造过程进行规划、仿真、优化、控制和管理的一种 优化产品设计。由于密炼机在工作时，混炼室内的胶
技术。CAM 技术在机械设计中的应用主要包括以下三 料翻转及受力接近于流体，因此对转子进行流体动力
方面 ： 学分析，可以与转子的实际工作状态接近，有利于转
（1）数控编程 子的设计。
利用计算机生成数控机床的加工指令，实现对零 （3）动力学分析
件的自动化加工。目前数控编程在轮胎模具加工过程 研究产品在工作过程中的动态特性，优化产品设
中应用最为普遍，以前都是通过加工轮胎断面样板、 计。由于转子在工作时的受力比较复杂，通过对转子
人工或半人工进行摸索加工，不但费时、费力，而且 进行动力学分析，可以实现转子各部位受力更加合理，
加工精度较差，模具（及由此生产的轮胎）的一致性 避免出现因受力不合理出现胶料质量波动甚至转子受
不高，这一点在半钢轮胎模具体现最为明显。如果轮 损现象。动力学分析示意图如图 2 所示。
胎模具加工精度差，轮胎的动平衡就不能满足乘用胎
高速行驶的要求。目前，国内半钢轮胎供不应求，也
与模具加工精度高、产品质量稳定性好有直接的的关
系。
（2）生产过程仿真
通过对生产过程的仿真，优化生产流程，提高生
产效率。目前，轮胎生产设备数字化、智能化越来越
普遍，而设备数字化、智能化的普及和推广很大程度
上是得益于在设备生产、加工过程中的仿真技术应用，
不但提高产品质量，也提高了生产效率。
（3）制造资源管理
实现制造资源的优化配置，提高企业竞争力。由
于人的精力有限、考虑问题受个人能力、阅历和经验 图 2 数字化技术在机械设计中的应用示意图
等因素的影响较大，利用人进行制造资源管理很容易
出现资源不匹配甚至浪费现象，而利用 CAM 技术则 3 数字化设计技术在机械设计领域的发
可以消除人管带来的不足，可以实现制造资源的最优 展趋势
配置，真正实现人尽其才、物尽其用的目标。 数字化设计技术在机械设计领域的发展趋势体现
2.3 计算机辅助工程（CAE） 了技术的进步和行业需求的变化 [1] 。可以从智能化、
计算机辅助工程（CAE）是指利用计算机系统对 虚拟化、网络化、集成化、绿色化等五个方面得以体现。
产品在制造和使用过程中进行仿真、分析和优化的一 3.1 智能化是数字化设计技术的重要发展方
种技术。CAE 技术在机械设计中的应用主要包括以下 向
三方面 ： 智能化设计过程利用人工智能（AI）技术，包括
（1）结构分析 机器学习、深度学习和自然语言处理等，以实现设计
通过对产品结构的仿真分析，优化产品设计，提 过程的自动化、智能化和个性化。具体来说，智能化
高产品的性能和可靠性，这一点在橡胶机械密炼机转 设计包括 ：
子设计方面表现最为突出。众所周知，密炼机是轮胎 （1）设计建议和优化
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