基于SolidWorks的變型工藝設(shè)計系統(tǒng)的研究

1、基于SolidWorks的變型工藝設(shè)計系統(tǒng)的研究         1 引言    隨著市場競爭的加劇，單件、小批量的基于訂單的產(chǎn)品生產(chǎn)已成為企業(yè)主要的生產(chǎn)組織方式。迫于成本、質(zhì)量、交貨期等各方面的壓力，使企業(yè)不得不采用大批量定制技術(shù)。傳統(tǒng)的基于零件或圖紙的CAPP系統(tǒng)己無法滿足企業(yè)的需求。雖然基于PDM 的CAPP系統(tǒng)能對大批量定制提供較好的支持井巳成為目前研發(fā)的熱點，但從PDM的實施最終目標(biāo)和大批量定制技術(shù)采用的出發(fā)點來看，在目前的研發(fā)系統(tǒng)中對產(chǎn)品設(shè)計和工藝資源的重用還沒有提供一個較好的支撐環(huán)

2、境，而這與成本、質(zhì)量、交貨期密切相關(guān)。因目前企業(yè)根據(jù)訂單來組織生產(chǎn)時，80%左右可以采用企業(yè)已有的零部件或在此基礎(chǔ)上的變型件，對企業(yè)原有設(shè)計和工藝資源進行重用的程度已成為我國與國外產(chǎn)品競爭中最主要的差距之一。另外，隨著三維CAD軟件的廣泛采用，目前的CAPP系統(tǒng)還沒有提供一個與之較好集成的方式，信息化孤島問題并沒有從根本上解決。    作為企業(yè)信息化建設(shè)和ClM的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，CAPP 系統(tǒng)除具有目前各系統(tǒng)的相關(guān)功能外，從產(chǎn)品數(shù)據(jù)資源重用、工藝變型設(shè)計、工程變更和產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成的角度，還應(yīng)該具備以下幾項功能：    (l) CAPP需基于產(chǎn)

3、品的BOM和零件>' target='_blank' class='infotextkey'>管理系統(tǒng)。對零件進行重用時不僅重用了零件的設(shè)計數(shù)據(jù)，同時也重用了零件的所有數(shù)據(jù)，因此在工藝設(shè)計階段不需考慮重用件的工藝設(shè)計問題。    (2) CAPP系統(tǒng)需更好地支持變型工藝設(shè)計。不僅在根據(jù)已有零件形成新零件時存在變型工藝設(shè)計，另外在進行全新零件的設(shè)計時(沒有工藝信息)也存在變型工藝設(shè)計的問題。    (3) CAPP系統(tǒng)產(chǎn)生的工藝數(shù)據(jù)不僅應(yīng)由PDM系統(tǒng)進行統(tǒng)一>' targ

4、et='_blank' class='infotextkey'>管理，而且應(yīng)該與CAD系統(tǒng)生成的產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)進行緊密地集成。    作者在實施自主開發(fā)的PDM系統(tǒng)的過程中，針對企業(yè)目前三維CAD系統(tǒng)及CAPP系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，從資源充用、信息集成的角度對變型工藝設(shè)計技術(shù)進行了相應(yīng)的研究。在PDM環(huán)境下，以>"http:/www.e- target="_blank" class="text">SolidWorks為三維設(shè)計平臺，開發(fā)了支持變型設(shè)計的工藝設(shè)計系統(tǒng)，井得到了

5、相應(yīng)的驗證。    2 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)    本系統(tǒng)主要采用基于C/S架構(gòu)的三層體系結(jié)構(gòu)，遠程查詢模塊采用B/S結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用Microsoft SQL Server 2000，中間層采用基于.net 平臺的Visual C#進行開發(fā)，客戶端各功能模塊采用Visual Basic 開發(fā)，利用Visual C+ 開發(fā)的插件將各功能模塊集成于>"http:/www.e- target="_blank" class="text">SolidWorks環(huán)境下。系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

6、見圖1。    圖1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)    在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，每個產(chǎn)品可形成不同的產(chǎn)品版本，每個版本由若干零部件組成。從不同的角度(即視圖)這些零部件之間存在不同的隸屬關(guān)系(即BOM )。對銷售人員所需體現(xiàn)的是產(chǎn)品的功能BOM，對研發(fā)人員所需體現(xiàn)的是設(shè)計BOM，對工藝和生產(chǎn)人員而言所需體現(xiàn)的是制造BOM，等等。在零部件中可以掛接(或包含)零件的所有數(shù)據(jù)和文件信息。任一零部件可以出現(xiàn)在不同的視圖、不同的版本、甚至不同的產(chǎn)品中，因此可從數(shù)據(jù)模型的角度保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)資源的重用、避免工藝的重復(fù)設(shè)計。    3 基于

7、>"http:/www.e- target="_blank" class="text">SolidWorks 的工藝設(shè)計流程    三維CAD環(huán)境下，零部件的幾何及工藝信息等作為零部件的屬性存在，包括屬性名稱和屬性值。根據(jù)零部件變型設(shè)計的思想，可以在三維CAD環(huán)境下對零部件進行工藝變型設(shè)計。通過對企業(yè)已有系列產(chǎn)品進行相似性分析，對標(biāo)準(zhǔn)或者典型產(chǎn)品進行建模，建立該系列產(chǎn)品的變型工藝模型。將該產(chǎn)品的工藝模型在工藝資源數(shù)據(jù)庫中按一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行存儲。當(dāng)用戶接到產(chǎn)品訂單后，首先根據(jù)訂單和產(chǎn)品族主模型進行產(chǎn)品配

8、置，得到符合訂單要求的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。然后將該結(jié)構(gòu)樹與已有的產(chǎn)品數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)進行比較，辨別出通用件、變型零部件和需要重新進行設(shè)計的零部件。對通用零部件，直接引用或者借用，如果通用零部件存在工藝丈件時，這些工藝文件將自動被引用；對變型零部件，詞用已有的產(chǎn)品模型進行變型設(shè)計(包括產(chǎn)品變型設(shè)計和工藝變型設(shè)計)；對需重新設(shè)計的零部件，在零件>' target='_blank' class='infotextkey'>管理系統(tǒng)和工藝資源>' target='_blank' class='infotextkey'&g

9、t;管理系統(tǒng)的支持下利用工藝設(shè)計導(dǎo)航工具進行零件的工藝設(shè)計。與此同時，在BOM>' target='_blank' class='infotextkey'>管理系統(tǒng)、零件>' target='_blank' class='infotextkey'>管理系統(tǒng)和工藝資源>' target='_blank' class='infotextkey'>管理系統(tǒng)的支持下進行產(chǎn)品的裝配工藝設(shè)計。工藝設(shè)計流程如圖2所示。    在三