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PDM/CAx产品变型设计系统

2008/7/27    来源:e-works    特约撰稿人:张芬  严晓光  陈卓宁  宾鸿赞      
关键字:变型设计  PDM  事物特性表  集成  
采用基于消息驱动的星型集成模式实现PDM!CAx系统的紧密集成,将事物特性表(SML)技术与参数化CAx技术相结合,支持从管理层面到实现层面的快速变型设计,在PDM系统中利用SML建立产品族信息模型,支持产品族数据的存储、查询、识别、比较和选择,在CAx系统中实施尺寸驱动、工艺规程派生等变型功能。目前该软件系统已经应用于汽车企业、邮电设备企业。

    大批量定制生产模式结合了定制生产和大批量生产2 种生产方式的优势,在满足客户个性化需求的同时,保持较低的生产成本和较短的交货提前期,它作为一种重要的产品开发模式,已经得到学术界和企业界的广泛肯定。

    面向大批量定制生产的产品设计方法主要有模块化设计、变型设计、配置设计和创新设计等。变型设计是在一个基本型产品的基础上,根据用户对产品的要求得到一种新的产品实例过程。目前在CAD软件系统市场上,已经具有多种成熟的提供基于特征的变型设计的CAD应用系统,如SolidWarks,SolidEdge,UG,Pro/E等。但由于它们的特征参数往往是设计实现层面的描述,用户在进行变型设计时并不知道该如何变型,也不知道变型的结果是否符合企业的标准化、规范化的产品族规划。因此,亟待通过一个企业信息管理平台对同类零件进行查询、识别、比较和选择等管理,辅助设计者实现从管理层面(标准化、规范化)到实现层面(快速CAD模型造型、工艺规程派生)的变型设计。本文基于产品数据管理(product data management,PDM)平台,研究事物特性表(SML)技术如何结合现有的CAx技术来实现变型设计。

    1 PDM/CAx的产品变型设计原理

    1.1 SML在变型设计中的运用机理

    SML技术起源于德国,1981年,德国颁布了工业标准DIN4000/1-81《事物特性表定义和原理》我国也等效采用了DIN4000标准,公布了GE/T10091.1-1995《事物特性表定义和原理》国家标准。

    定义1.SM.SML是为建立零部件的数据库而采用表格的形式、以固定的格式记录事物特性、对零部件进行特性描述的ASCII文件,如图1所示轴81的SML。GB/T10091.1-1995中规定SML用于概括描述、限制并选择标准和非标准的,物质和非物质的,以及相互近似的事物对象。

    图1 PDM/CAx的产品变型设计原理

    目前市场上的CAx系统大部分也提供了基于参数的变型设计,而且通常也将各种参数组织成表格的形式,在使用中很容易将其与SML混淆。实际上它们之间存在如下区别:

    1)SML和参数表是不同层面的描述。SML是管理学层面的描述,它的主要用途是“对标准和非标准的零件和原材料进行比较、选择和采用”(GE/T0091.1-1995)。因此采用SML技术可以限制设计人员的随意性,减少零部件种类,提高零部件设计重用率;参数表是实现层次的描述,与各个CAx系统中的实体造型等功能紧密相关。

    2)SML是一套标准,它具有系统无关性,面向产品全生命周期,提高产品所有相关人员的效率;而参数表主要基于特定CAx应用系统,为特定领域设计人员提供一个高效的工具。

    3)参数表描述了一个产品和零部件的几何形状,必须对每个特征尺寸都有精确表达,以便进行几何造型的控制和描述;而“将对象完整地描述出来以及给零件或原材料的生产和验收提供数据都不是SML的目的”(GB/T10091.1-1995)。

    因此需要基于PDM平台,将SML与CAx的参数化变型设计有机地结合起来,充分发挥彼此的优势,以更有效地支持面向大批量定制生产的变型设计。由于SML定义了从对象组中表征和区分某个对象的决定性特性,规定了特性数据表示的中性格式,因此PDM平台采用SML建立产品族信息模型,支持产品族数据的存储、分类、检索、变型响应,以及在不同的软件系统之间信息交换。通过PDM/CAx系统的紧密集成,在CAx系统中实施尺寸驱动、工艺规程派生等变型功能。

    1.2 产品变型设计原理

    基于PDM/CAx的产品变型设计必须既能够保持变型设计2个层面的独立性,充分发挥其强特的优势,又能实现2个层面的集成统一。其原理如图1所示,描述为PD(SML,DocM)=Doc。

    SML为PDM中产品族模型的事物特性表,可以通过一个五元组来描述SML=(ID,SMLHead,Roω,UI,M)。其中,lD表示SML的标识号,等同于产品族的标识号,ID是一个分类码模型,根据一定的编码规则自动生成,采用何种分类编码由企业实际情况来决定。SMLHead表示SML的表头,由表列集合和约束集合组成Row表示SML的表行集合,代表了一个产品实例,表行的取值要求满足Cons,增加行时,利用约束求解器验证Cons否满足,虽然代表了,但志是必须被实例化(如作为一个设计方案),当,实例化时,首先执行零部件的设汁发放流程,,的标识号转变为的标识号,它在整个企业中是唯一的。被实例化后,用户对其操作权限受限于的权限,这样可以规范企业内部产生产品实例过程,降低设计人员设计出新零部件的随意性。UI表示SML的用户交互界面集合;M表示SML的操作集合,包括增加行、删除行、排序、统计等操作:

责任编辑:赵蔓
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