模具自动生产线数控机床数据采集与处理系统的研发

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自动化、信息化、智能化是制造业发展的必然趋势,随着智能制造2025、十四五规划纲要等政策的发布,国家对传统行业上的智能化改造的重视程度越来越高。模具是工业生产的基础装备,其生产过程的信息化、智能化是目前亟待解决的问题。数控机床的运作情况和使用效率都影响着生产进度和产品质量。数据的采集和处理是生产线信息化的重要基础之一,其中数控机床的数据采集尤为重要。目前在模具生产过程部分环节仍依靠人工进行数据采集,这种方法效率低下且存在信息孤岛问题。因此设计适用于模具自动生产线数控机床数据采集与处理系统实现生产线信息化,消除信息孤岛,有着重要的理论和实践意义。本文以某企业的模具自动生产线为研究对象,完成了对数控机床数据采集与处理系统的总体方案设计。首先分析了模具自动生产线中的电极CNC自动线、零件CNC自动线、零件EDM自动线的特点,确定了生产线对数据采集与处理系统的需求。基于该生产线的特点和需求,从系统架构模型、网络连接方式、系统功能模块等关键方面进行分析和设计。构建了基于C/S架构的系统架构,从功能上划分为前端表现层、逻辑处理层、数据层三层逻辑架构;确定了设备层、控制层、管理层网络连接方式,而且所设计的系统处于管理层与MES系统、EMAN系统等实现信息共享和互用。在Visual Studio 2019开发环境的微软.Net平台上完成了对数控机床数据采集功能的研发。基于FOCAS技术,采用Win Form窗体应用程序C#计算机编程语言完成了数据采集程序开发,从而实现了Fanuc 0i和31i系列CNC机床的数据采集功能。采用SQL Server作为系统的数据库进行数据结构的设计和后续用于分析处理的关键数据的存储。面向模具生产对数控机床的采集数据进行了分析与处理,提出了将数控机床电极程序完成进度率作为数控机床加工进度的表征量,为模具零件加工优先级设定提供数据支撑。针对企业排程不能及时反映实际情况的问题,对多个模具零件同时到达EDM自动线的情况,提出了通过分析、处理和比较EDM机床数量、电极齐套率、电极程序完成进度率、零件总完成进度率等参数对模具零件的加工优先级进行设定,实现对模具零件加工优先级的管理;提出了通过分析和处理数据采集得到的实际开机时间、运行时间、切削时间等数据,处理得到设备综合效率的值,从而达到对设备效率分析管理的目的。最后对系统进行了运行实例测试。所设计的系统的开发环境采用Visio Studio 2019软件,C#计算机编程语言,借助Win Form窗体程序开发框架对模具自动生产线数控机床数据采集与处理系统进行开发;完成了界面中功能模块,包括用户登录模块、数控机床数据采集模块、电极数控加工进度管理模块、数控机床效率分析管理模块、零件加工优先级管理模块等的具体运行实例的验证;对系统进行运行成效分析,证明了该系统的有效性,系统实施后,数控机床的数据采集时间缩短95%,电极数控加工进度时间成本降低62.5%,数控机床效率分析时间缩短98.3%,零件加工优先级时间成本降低99.5%,提高了模具自动生产线的生产效率和设备利用率,加强了企业对设备的管理,减少人工的参与,提高企业的生产效率和自动化程度,为提高模具行业的数字化、信息化、自动化水平提供借鉴的依据。
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