基于 SolidWorks 变型工艺设计系统的研究

    3基于SolidWorks的工艺设计流程
   
    三维CAD环境下，零部件的几何及工艺信息等作为零部件的属性存在，包括属性名称和属性值。根据零部件变型设计的思想，可以在三维CAD环境下对零部件进行工艺变型设计。通过对企业已有系列产品进行相似性分析，对标准或者典型产品进行建模，建立该系列产品的变型工艺模型。将该产品的工艺模型在工艺资源数据库中按一定的数据结构进行存储。当用户接到产品订单后，首先根据订单和产品族主模型进行产品配置，得到符合订单要求的产品结构。然后将该结构树与已有的产品数据及结构进行比较，辨别出通用件、变型零部件和需要重新进行设计的零部件。对通用零部件，直接引用或者借用，如果通用零部件存在工艺文件时，这些工艺文件将自动被引用;对变型零部件，调用已有的产品模型进行变型设计(包括产品变型设计和工艺变型设计);对需重新设计的零部件，在零件管理系统和工艺资源管理系统的支持下利用工艺设计导航工具进行零件的工艺设计。与此同时，在BOM管理系统、零件管理系统和工艺资源管理系统的支持下进行产品的装配工艺设计。工艺设计流程如图2所示。
   

    在三维CAD环境下，采用人机交互的方式进行工艺设计。包括选择定位基准、确定工艺路线和工艺装备、确定装夹方式、通过三维工序图进行工序设计等。将所有这些信息用数据模型表示，并作为零件的一个工艺属性存储。当对变型零件进行工艺路线设计时，通过编辑已有的相似零件的工艺信息，实现变型零件的工艺设计。
   
    在进行零件的工艺设计的同时，可并行进行产品及部件的装配工艺设计，并形成制造BOM。制造BOM可根据设计BOM或产品三维装配模型获得，但在PDM环境下应根据设计BOM形成制造BOM。装配工艺设计的支持系统和工具包括:基于BOM管理系统的装配流程设计系统、资源管理系统、典型工艺。
   
    4系统实现的关键技术
   
    4. 1工艺与设计信息的集成
   
    在SolidWorks的对象模型中提供了外部应用程序对模型文件及其相关的属性和变量进行访问和操作的外部接口，通过该接口可实现对模型的特征及其属性、变量进行定义和编辑的操作。这样可将模型的工艺信息以属性或变量的形式附加于设计模型上。例如:
   
    (1)通过模型文档类的AddProperty Extension, GetProperty Extension函数实现对零件特征、曲面属性的设置和访问，如硬度、粗糙度等;
    (2)通过选择集类的GetSelected Object Type实现对特征类型的访问;
    (3)通过特征类的Name,Get Face Count对特征的名称及构成的信息进行访问;
    (4)通过尺寸类的GetToleranceType,  GetToleranceValues和SetToleranceType,  GetToleranceValue，函数可实现对尺寸公差类型及偏差的访问和设置。等等。
   
    基于此，可将零件的工艺路线、工序、工时和材料定额等工艺信息以属性的形式存储与模型文件中，从而从逻辑和存储两个角度均可实现设计和工艺信息的集成。这些属性的编辑可通过专门开发的属性编辑器进行。
   
    4. 2工艺配置管理
   
    在SolidWorks环境下，同一个模型可有不同的配置，对一个零件，确定其可变参数和不变参数。对结构相同，尺寸不同的零件可通过变更尺寸参数来获得新的配置;对结构有差异的零件，可以通过SolidWorks提供的压缩或者还原特征来生成新的配置。
   
    一个零件可以有多个版本的工艺路线，每条工艺路线下面包括多个工序。利用SolidWorks提供的配置管理的功能，将工艺路线版本作为零件的配置进行管理。工艺路线包括的工序作为工艺路线版本的派生配置，形成工艺路线配置结构树。不同的配置用版本加工序名称来区分。
   
    上述所有配置都存在于系列零件设计表中。设计表中包括每道工序的所有信息。利用系统提供的交互式界面，可以修改设计表中的参数。通过修改系列零件设计表中的尺寸参数可以改变模型的尺寸，系列零件设计表中的状态列控制特征的状态，通过设置压缩或者解除压缩来达到变型设计的目的。
   
    各配置模型与零件的模型在同一文件中进行存储，其中每一具体配置的模型对应零件的一个具体工序。这样每一配置模型中就包括了工序的工序图与相关工序信息，其中工序信息一般以配置级属性或变量的形式附加于工序图中，从而保证了信息的集成。不同配置间可通过文件级属性或变量建立关联，从而保证工艺信息的一致性。
   
    4. 3变型工艺模型及工序图的设计
   
    将描述工序的相关信息定义为工序图模型的属性。即工序图模型不仅包括工序简图，还包括这一工序所涉及的工艺信息。一旦工序图模型确定，其它信息随之确定，从而实现图形信息与工艺数据的集成。通过变更工序模型属性进行配置，可自动获得不同工序的零部件工序简图。由于零件的工序模型与零件模型共享一个产品模型，因此工序简图间尺寸与零件模型尺寸具有全相关性。建立工序图模型后，将与工序有关的所有信息看作工序图模型的属性，并将这些信息作为系列零件表的设计参数。
   
    为支持变型工艺设计，可将工序信息作为工序图的一项属性存储在系列零件设计表中。工序信息包括此道工序所涉及的所有信息，如定位基准的选择、工序内容、机床的选择、加工车间、加工设备、工装、工时、机床参数等。所有这些信息按照一定的数据格式进行组织。当对零件进行变型工艺设计时，通过系统提供的界面，将系列零件设计表中的工序信息显示出来，并且根据工序信息的存储格式进行翻译，将所涉及的信息显示在界面上，采用人机交互的方式进行工艺变型设计.如图6. 2所示。图右面显示的是本道工序的信息，用户通过对上述信息进行修改后，仍然按照预先定义的格式存储到系列零件设计表中。同时系统还将这些信息存储到数据库中。这样可以实现在不同环境下对工艺路线的修改可同步更新。
   
    5小结
   
    大批量定制已成为企业获得核心竟争优势的核心所在。但目前所研发的PDM系统对产品设计和工艺资源的重用还没有提供一个较好的支撑环境和平台，同时信息化孤岛问题并没有从根本上解决。在这方面做了一些相应的工作，建立了支持变型工艺设计的三维设计平台，并对产品数据进行了有机的集成，在PDM系统的基础上进一步保证了产品数据的一致性。所开发的系统得到了相应的验证。