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基于PDM的一体化三维工艺设计 | |
中航工业哈尔滨飞机工业集团 刘雁冰 | |
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工艺设计与管理的数字化是制造企业“甩图纸”的核心内容之一。随着制造业企业越来越多地采用三维CAD进行产品设计,基于三维产品模型工艺规划已经成为企业的迫切需求。基于三维产品模型的工艺应用对提升企业工艺、制造质量,提高企业产品的工艺创新能力、缩短产品研制周期,以及提高市场应变能力具有重要意义。
哈飞公司工艺设计应用背景及新需求
2004年,哈飞公司开始应用二维CAPP进行工艺设计,并在传统的以二维图纸的型号工艺设计中发挥了重要作用。在二维工艺设计中,工艺设计的表达通过大量文字描述和一些静态视图来完成,这种表达方式对于以二维图纸作为制造依据的型号来说,仍然是比较方便快捷的工艺设计方式,并能清晰表达出工艺设计意图。
近几年,由于在大飞机等新型号的研制中,设计环节全面采用了MBD技术,即通过三维模型表达设计意图,在三维模型上标注尺寸、定义公差、注释加工信息等,取消传统的二维图样。二维CAPP已无法适应这些型号研制需求,二维CAPP面对MBD技术暴露出来的主要不足是无法利用已有的三维产品模型的成果和三维产品模型表达能力强、形象直观的优势,尤其是对装配工艺规划,由于装配工艺自身特点,通过语言和静态图形描述很难完成准确的装配工艺规划的表达,而装配工艺又恰恰是产品形成的最后工艺环节,其工艺作用和指导意义不言而喻。基于上述原因,新型号基于三维产品模型的工艺规划与设计已成为制约企业整体工艺质量和效率的瓶颈,需求非常紧迫。
2010年,哈飞应某厂所联合研制的新型号应用需求,实施了基于Windchill开发的企业级PDM系统,满足了某型号相关各业务部门数据协同管理、制造构型管理(PBOM/MBOM管理)、工装数据管理、集中数据管理(工程数据集/制造数据集/检验数据集/内部文件等)、系统集成(二维CAPP集成/MES集成/MPM集成)等方面的实际需要。为了应对MBD技术对工艺设计与管理带来的挑战,迫切需要建立基于MBD环境的三维工艺系统,以确保在工艺设计与管理等环节有效利用MBD模型,实现三维可视化环境下的工艺设计与管理。经过多方论证,哈飞于2012年底决定引入PTC的三维工艺设计组件windchill MPMlink,并基于现有的windchill系统进行功能扩展,开发三维工艺设计与管理系统,以满足飞机设计工艺一体化管理的需要。
三维工艺设计核心需求包括:
(1)基于现有的企业级PDM系统的单一数据源,实现基于MBD的三维工艺规划、三维工艺详细设计、三维工艺指令创建,将三维MBD技术通过一体化管理平台在全企业范围内贯彻;
(2)实现三维工艺设计的结构化管理,并对工艺资源进行统一管理,实现三维设计数据、工艺设计结构化数据、工艺仿真数据、工艺资源的一体化管理;
(3)扩充原有的PBOM和MBOM管理功能,实现三维PBOM/MBOM管理;
(4)实现设计制造更改的一体化,支持全局更改过程控制,确保设计更改能够在制造端得到及时贯彻。
(5) 建立工艺设计知识库,对标准工艺规程和量具、夹具等工艺资源集中管理,并能够与设计数据、工艺设计结果等进行有效的关联,实现设计、工艺、工艺资源管理的一体化;
(6) 实现三维工艺信息及设计数据向生产车间的打包发布,包括三维可视化工艺指令创建、制造数据打包处理等,使车间人员方便、快捷地获取和浏览所需的制造数据。
基于PDM的一体化三维工艺设计系统的总体方案
由于哈飞公司企业级PDM系统以PTC公司的Windchill PDMLink 模块作为基础平台,而三维CAPP系统以PTC公司的Windchill MPMLink 模块作为基础平台,因此工艺设计与产品设计能够实现更好地实现一体化衔接。三维CAPP系统仅作为三维AO/ FO的编制工具,通过它编制的AO/ FO文件既包含以文字形式表达的结构化工艺基本信息,同时又包含三维装配动画、三维工序中间模型、CAD简图、图片等实体文件,这些结构信息和实体文件都是在PDM系统进行统一管理。同时三维工艺数据通过与数字化生产制造执行系统的集成接口,可以发布到数字化生产制造执行系统中,车间生产现场的工人可以通过数字化生产制造执行系统的三维可视化浏览功能,浏览三维工艺指令,指导操作。
三维工艺设计与企业PDM系统的一体化整合过程包括:
(1)当设计更改/PBOM等发生更改时,PDM系统能够自动提示相应工艺文件编制人员,由编制人员决定是否对工艺文件进行更改。
(2)编制人员可从PDM系统直接启动工艺编辑环境,进行工艺设计和编辑工作。
(3)工艺编辑环境利用PDM系统的用户身份信息,直接利用PDM系统权限设置信息进行安全控制。
(4)工艺编辑环境直接利用PDM系统管理的PBOM/MBOM相关信息及三维设计模型/工艺模型等产品数据进行工艺设计工作。
(5)在工艺编辑环境中可直接打开PDM系统中的PBOM/MBOM产品结构,基于PBOM/MBOM产品结构节点启动相应的工艺设计工作,建立的工艺文件自动与PBOM/MBOM产品结构相应节点建立关联关系。
(6)工艺编辑环境直接利用PDM系统中的工序、工艺资源等业务对象模型进行数据的组织和存储。
(7)基于工艺编辑环境产生的工艺设计结果直接保存至PDM系统进行管理,需要编辑和修改时直接从PDM系统调用数据在工艺编辑器中打开。
Windchill系统能对设计信息和工艺数据进行统一存储和管理,当设计数据发生更改时,能自动传播至工艺环节,提醒进行相关工艺数据更改,或与设计数据进行同步,实现设计制造数据的一体化管理。设计制造数据一体化管理过程见图1。 (图片) (图片) | |
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