一、问题的提出
MBD是一种以三维模型数据为数据传递依据的全信息模型,来描述几何形状信息、产品制造信息(尺寸、公差、技术要求等)、属性(设计属性、制造属性、分类属性、编码属性等),使三维实体模型数据作为生产制造过程中的唯一依据,实现设计、工艺、制造、检测等应用高度集成。这一项目的提出直接对现有设计、工艺系统的大变革,由于现行工艺中每道工序都需要配以图形进行说明、标注等,需要工艺人员做大量的图形绘制工作,如何将MBD模型体现在工艺规程上,并且进行工序内容的说明,尺寸的表达等这些都是开展MBD工艺过程中急需解决的问题。
二、系统解决方案
为了解决问题,公司立项开发了基于MBD三维工艺系统,根据三维工艺的特点与要求,基于NX和Teamcenter协同平台,在CAX与IE的基础上,通过开发形成的工艺设计系统,辅助工艺人员完成零件的三维工艺规程的设计。总体技术方案见图1。 (图片)
图1 工艺系统总体技术方案 三、系统实施应用
1)设计数据浏览
工艺技术人员通过Teamcenter可视化浏览器查看MBD设计数据,或通过NX查看产品设计模型,通过旋转、缩放、剖切、测量等功能查看模型信息,通过选择PMI视图可以查看在各视图中标注的尺寸公差信息,进行制造BOM构建、流水分工、开始工艺设计。
2)工艺结构建立
在Teamcenter Manufacturing中建立工艺BOM,见图2。每个零组件对应一个总工艺节点,在总工艺下建立零件所需要的工艺对象,比如毛坯工艺、机加工艺、数控工艺等,在工艺中建立工序,在工序下添加设备、工装、辅料等物料对象。工艺与工厂结构中的车间(或分厂)关联,工序与车间的工作中心(工位)关联。(图片)
图2 Teamcenter Manufacturing中的工艺BOM 3)工序模型建立
在Teamcenter的工艺、工序对象上创建NX 数据集,如图3,进入NX中通过WAVE Link功能关联引用设计模型或其它工序模型,通过NX 同步建模功能对模型直接修改,比如增加加工余量、删除加工孔、槽等,方便快捷地建立工序模型。(图片)
图3 Teamcenter中的NX数据集 4)工序内容建立
在NX中通过PMI功能进行3D制造信息标注,比如尺寸公差要求、加工区域标识、操作说明、检验要求等,如图4。需要展示内部细节时,可通过PMI剖视图展示。复杂工序可根据表达需要增加标注视图。对于热工艺,表现形式可根据加工特点作相应调整,一般情况下形状变化不多,尺寸公差信息较少,工艺参数较多。(图片)
图4 NX中3D制造信息的标注 5)PDM系统的MBD工艺管理
使用定制好的工艺文件模板,从系统中提取产品、工艺、工序、工装、设备等信息,添加到工艺文件中,生成的IE表达的工艺文件。图5是基于Web在线作业指导说明书,通过IE或其它浏览器打开创建的作业指导说明书;实现三维浏览器浏览JT模型。同时在PDM协同平台下提供设计、校对、审核、审定、标检、归档、发放等工艺审批信息的记录,支持圈阅信息的保存、对比、权限控制等;支持工序的会签,满足不同工序的差异化会签需求。实现在PDM协同平台下的MBD工艺流程管理。(图片)
图5 基于Web在线作业指导说明书 四、系统收益分析
MBD作为新一代工艺编制方式,是未来技术的发展方向,从生产线测试总结来看,该系统从功能上满足当前MBD需求:
1)新思路
由于设计所采用三维数据作为唯一数据源进行发图,系统基于设计提供三维数据,3D工序模型建模以及PMI 建模表达;工艺信息在NX 系统一次表达,直接生成工艺文档,表达可按需求3D或2D表达。
2)新方法、新工具
在三维模型直接使用HB5800-1999工具和加工序号自动标识功能,对于尺寸公差可以直接添加,量具、刃具等,工装也可以在进行尺寸标识的时候填写,系统自动生成工艺报表,节约了工艺编制时间。
3)协同
单一数据源MBD全信息模型协同构建,多部门提前介入,工程效益大大提高。
4)系统集成
系统与PDM系统无缝集成,工艺路线、工艺文件直接在TC系统管理,并且在TC系统审批流程。
五、系统展望
虽然该工艺编制系统是从功能上可以满足工艺人员工艺文件的编制,但是该系统目前还只是个原形系统,还只是一些关键技术的应用探索与突破,距离型号工程化应用阶段还需进一步研究完善和改进。
11/5/2012
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