基于三維模型的工藝設計實踐

基于三維模型的工藝設計實踐

機加工工藝設計

1.1    工藝參考模型

工藝參考模型是指工藝設計過程中用到的原始參考模型,如果設計模型能夠滿足工藝設計過程參考要求則可直接使用設計模型。而某些情況下設計模型無法滿足工藝設計過程的模型參考要求,需要修改特征或尺寸才行;由于設計模型一般都由設計工程師提交發布,不允許修改,這時就需要通過復制設計模型產生新模型,再修改尺寸來制作可用來指導生產的參考模型,本文中稱之為工藝參考模型。下圖顯示各模型含義及邏輯關系。

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1.1.1           工藝模型

工藝模型指根據工藝參考模型,按照工藝設計過程重新構建的模型。工藝模型是裝配件,自動組裝工藝參考模型和工件模型。其中工藝參考模型按缺省方式裝入制造模型;工件模型是按規則產生的可表達工藝過程的模型。工藝模型創建界面如下:

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1.1.2           工藝規程

根據工藝過程按工步和工序對特征進行組織,并將工步及工序信息以參數形式表達。工步和工序分組定義嚴格遵循模型樹結構關系,分組定義可以先于特征進行,也可以晚于特征進行。每個分組節點下可以定義參數,每個節點下可以帶特征(通過選擇獲取)。

對于工藝模型,工藝規程初始時模型結構,包含了組件級別下的模型和特征,工件模型下的特征。參考模型下的特征將被過濾不顯示。

工藝規程構建順序:創建工序、創建工步、包含特征,填寫屬性四個基本步驟,工序只能創建在模型下,工步只能創建在工序下,而工序和工步都可獨立包含特征。模型、工序、工步都有獨立工藝屬性。

工藝規程組織界面如下:

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1.1.3           工藝屬性輸入

工藝模型、工序、工步節點有其自身工藝屬性,展開“工藝信息”可瀏覽。節點不同,工藝屬性也不同,各類節點屬性在安裝后通過配置完成。雙擊“值”欄位激活屬性值選擇(有關系值或固定值)或輸入(文本值)。下圖示意加工方法查找與選擇。

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1.1.4           工藝特征重建工具

三維工藝設計最大特點是各工序工步間共享一個工件模型,結果發布時才將其拆分,為了保證拆分發布正確,工件模型必須按照實際加工過程重新構建特征。特征構建方法完全繼承Creo標準功能,本文提供幾種經過優化后的快捷創建方法。

1.1.5           創建拉伸去材料特征

拉伸去材料創建特征:對于平面類型的加工,拉伸去材料方式來構建,需要定義起始面、終止面和輪廓線。對于一次拉伸得不到最終結果的特征,則需要多次建立。操作界面如下圖所示:

 

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1.1.6           機加工工藝符號標注

    工藝符號標注作為全三維系統中的核心功能,特單獨列出說明。操作界面如下:

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1.2    鈑金工藝設計

鈑金件作為一種特殊的零件形式,有其獨特的特點,比如全局等厚;加工方式以切割、沖壓、折彎為主等。機加工的特征創建方式,鈑金件完全適用。而鈑金件本身含有大量折彎信息,這類信息是隱含的不可見也不能復制,因此鈑金工件不能從毛坯開始從頭創建,而是復制原始設計模型,展開,再調整特征及折彎順序。

1.2.1     鈑金工藝模型

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1.2.2     切外輪廓

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在有裝配工藝毛坯件的情況下,提供一個切外輪廓的工具,啟動時自動獲取工藝模型,工件模型和原始參考模型,并列出全部輪廓。每條輪廓前有復選框,表示是否切割。選中每條輪廓時模型區會高亮顯示。提供全選、全不選按鈕,還可以交互式從模型區域選擇。

 

1.2.3     折彎回去

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獲取工件模型(從設計模型復制后展平)全部折彎面,選中折彎面在模型區高亮顯示,可將面前后移位來調整順序。用復選框來確定是否折彎。確定后將按照新的順序創建折彎回去特征,來實現折彎順序的調整。

 

1.2.4     鈑金工藝符號標注

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1.3    裝配焊接工藝設計

1.3.1     裝配工藝模型

裝配工藝模型是在原始裝配模型上在構建一級裝配,將原始模型按缺省坐標系方式裝入,再補充工藝信息,如設備等工藝資源。所有與工藝相關的新信息均保存在頂級模型中,不改變原始設計模型任何數據。創建界面如下:

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裝配參考模型

針對裝配后機加工類的模型,由于原始設計模型的特征創建方式(可能在元件上也可能在組件上)導致工藝信息表達的差異,和部分元件已經設計了工藝(有工藝模型:參考模型,毛坯元件等)等原因,需要將部分元件的工藝參考模型裝入,用作新的特征創建時的參考。

啟動時首先判斷當前模型是否為裝配工藝模型,如果是,則遍歷裝配結構,缺省情況下按模型結構列出第一級裝配元件清單,提供復選框可以展開子裝配。

設計模型結構中每個節點前的復選框,表明是否安裝該節點對應的參考模型,當然必須參考模型是存在的。

選擇按鈕提供一個交互式選擇工具,由于模型比較多,且存在同名模型多次裝配的情況,為了方便節點與實際模型對應,選中時圖形窗口對應模型高亮顯示,同樣,圖形窗口中選擇模型,模型樹結構中對應節點也被選中。

雙擊參考模型單元格,可激活手動選取模型對話框,允許用戶手動指定參考模型。

裝配按鈕,按節點復選框狀態和參考模型單元格內容,將參考模型與設計元件按坐標系對齊方式裝入到工藝模型中,并透明顯示。

裝配參考模型界面如下:

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1.3.2     工藝合件節點與工藝合件模型

對于工藝設計端來說,由于并不改變原始設計模型結構,所以不存在工藝拆分件一說。但由于工藝需要,卻存在工藝合件,即將原來不是一個組件模型的幾個元件,組成一個新的組件模型,然后再往上一級裝配。

對于工藝合件的處理,分兩個層級:

工藝合件節點:僅僅在工藝結構中創建相應的節點表示,并不創建真實模型;

工藝合件模型:在工藝合件節點基礎上,創建真實的合件模型。

1.3.3     BOM&三維球標

在三維環境(圖形窗口)中繪制并顯示BOM表,與工序、工步關聯,自動獲取工序、工步所包含的模型清單。表格分兩部分:標題欄和清單欄,其中標題欄支持參數,清單欄支持重復區域定義。在三維環境下標注球標,與工序、工步關聯,自動獲取工序、工步所包含的模型清單。

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1.3.4     PBOM預覽

裝配工藝設計完成后,工藝BOM結構不同于原始的設計BOM結構,包括層次關系,先后順序等都作了調整,并且作為PLM管理時的依據和發布到ERP后的結構,客戶端提供一個PBOM的預覽界面,如下圖:

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工藝信息標注

1.3.5     標注平面定義

定義三維環境下的標注平面,類似Creo標準功能,如下:

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1.3.6     文本標注

文本工具主要對PROE的文本功能增強,主要有以下幾個方面明。

技術要求

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功能:通過界面實現常用技術要求的管理,用戶可以在上述界面中實現技術要求的分類管理,并且可以對現有技術要求進行編輯。

1.3.7     表面結構標注

表面結構---調用國標(GB/T 131-2006)表面結構符號

此功能用戶可以自行配置各個關鍵值,以便后續直接調用。

使用方法:

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1.3.8     基準標注

功能:工程圖的基準標注,用戶可以根據自身需要選取基本符號類型,放置符號的位置為實體邊,用戶可以使用CTRL重復放置。

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1.3.9     尺寸公差標注

尺寸公差功能為用戶提供動態配置常用公差的功能,使用此功能用戶可以在Creo中直接調用配置好的公差。

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修改尺寸公差

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1.3.10  無外形變化的信息表達

包含了沒有外形的變化的信息 ,如油漆、鍍涂、熱處理、去毛刺、檢驗檢測等

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1.4    工藝結果發布及瀏覽

1.4.1     工藝結果發布

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以模型中表達書數據為準,僅對工藝模型(ASM)有效,或者只有一個工件模型時對該工件模型也有效。

發布工藝結果采用與組織工藝過程相同界面。

工藝模型發布是將建立好的模型發布為ProductView格式文件,以方便查閱。工藝模型發布過程、需要處理以下幾件事:

l  根據工步(在模型中表現為組)自動隱含和恢復,特征及標注的工藝信息;

l  根據工步自動給加工面上色和恢復;

l  提取工序及工步信息記錄到數據庫;

將發布結果保存到指定位置。

特征的隱含和恢復要求特征嚴格按照工步分組,并且獨立的特征間不要有參照關系,以免部分特征隱含后導致模型再生失敗。三維標注的信息包含的工步的組內,隱含對象針對工步組而不針對具體的特征和標注。

隱含時隱含對象是某個工步后所有工步(按特征樹的先后順序),恢復時則是一個一個工步逐步恢復。

為了明確表達加工面,我們需要給加工面上顏色以示區分其他非加工面。而加工面是針對當前工步,所以上顏色是一個動態過程,并且切換到下一工步時,顏色還需要恢復。因此需要記錄的顏色有2個,一個是模型本身的顏色,另一個加工面的顏色。模型本身顏色由設計師設定,加工面的顏色用參數保存在工步的特征組中,而需要上色的面則記錄面的ID

1.4.2 工藝發布結果瀏覽

外部獨立瀏覽

從瀏覽器直接瀏覽,則在瀏覽器地址欄中直接輸入本系統的URL即可,URL內容請咨詢系統管理員。

瀏覽結果如下:

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1.4.3           發布頁面功能展示

整體區域展示

全面介紹三維發布頁面每個區域所展示的信息,以及信息的來源。

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l  工序、工步節點區:顯示當前模型的所有工序工步信息。

l  基本信息區:顯示當前模型的信息。

l  工藝信息區:顯示當前選中工序的信息,以及選中工步時,顯示所屬工序的信息

l  三維工藝模型區:顯示當前選擇的模型、工序、工步節點的可視化文件。

l  工步信息區:選擇工序時,顯示當前工序下所有的工步信息,當選擇工步時,顯示當前選擇工步的信息。

l  審核信息區:顯示當前模型在PDM系統中審核流程信息。

點擊節點,關聯信息

展示選中樹形節點時,自動查詢出其他區域的相關信息。

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l  選擇樹形節點時,自動查詢和顯示可視化文件,工序、工步信息。

l  當選擇節點為焊接裝配時,工藝信息區域則顯示物料信息,以及工藝裝備信息。

l  基本信息和審核信息是根據根節點(模型)查詢。

 

結論:

基于PDM的一體化三維工藝設計系統已經在新型號上線應用,通過該系統的應用,改變了傳統二維工藝設計與工藝數據管理的理念,實現了新型號設計制造更改過程的一體化、三維工藝數據的結構化、工序和資源的標準化管理。同時,通過PDM系統與數字化生產制造執行系統的集成應用,使三維工藝數據能夠及時、快速、有效地發布到生產現場,指導車間工人順暢完成裝配制造工作。



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