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基于MBD的三维装配BOM重构技术

2016/1/18    来源:互联网    作者:屈力刚  苑俊超  魏佩振      
关键字:MBD  三维装配  BOM重构  
本文提出基于MBD的三维装配BOM重构技术实现在BOM重构过程中的数字化。考虑到MBD作为制造过程中的唯一依据,以贯穿产品数字化定义到数字化装配工艺设计的数据流为目标,研究MBD模式下的三维BOM重构技术,为实现三维数字化装配工艺设计提供数据基础。

    当前,我国航空制造业的数字化技术发展迅猛,三维数字化设计技术和数字化样机技术得到了深入应用,但是三维数字化模型并没有贯穿于整个飞机数字化制造过程中。BOM重构在产品设计信息转化为制造信息过程中起着十分关键的作用,其重构过程仍然采用二维工程图纸和表格的形式,面对新型的生产模式,传统BOM重构技术已经不适应数字化发展趋势。本文提出基于MBD的三维装配BOM重构技术实现在BOM重构过程中的数字化。考虑到MBD作为制造过程中的唯一依据,以贯穿产品数字化定义到数字化装配工艺设计的数据流为目标,研究MBD模式下的三维BOM重构技术,为实现三维数字化装配工艺设计提供数据基础。

三维配置BOM重构技术

    三维BOM重构技术是基于MBD装配模型的装配工艺划分,在MBD装配模型模式下,BOM以结构树的形式表达产品信息,以零部件对象为中心,把所有的产品设计数据、工艺数据和生产数据组织在BOM结构树上,再构建产品不同时期BOM时,主要信息来源于基于MBD装配模型中的内容,MBD装配模型则由一系列MBD零件模型组成的装配零组件结构树加上以文字表达的注释和属性数据组成,MBD装配模型、MBD零件模型以编号的形式形成层次的父子结点反映在BOM结构树上。根据MBD模型中的工艺约束信息,建立产品设计BOM、工艺计划BOM、制造BOM,并将EBOM转化为PBOM,PBOM再转化为MBOM,即模型重构,形成完备的层次化的装配工艺文件,最终形成树状装配工艺结构树,即MBOM结构树,用它来指导装配生产。本系统在构建设计BOM、工艺计划BOM、制造BOM的唯一依据是MBD装配模型,在构建设计BOM时,主要根据MBD装配模型中几何属性、非几何属性和部分管理属性;在构建工艺BOM时,主要根据MBD装配模型中的其余管理属性;在构建制造BOM时,主要根据MBD装配模型中的技术要求,进行层次划分,最后生成可编制工艺规程的制造大纲。基于MBD的三维装配BOM重构技术理论体系如图1。

基于MBD模型的三维BOM重构系统图关键技术

图1 基于MBD模型的三维BOM重构系统图关键技术

    1.基于EBOM到PBOM的重构

    1.1 EBOM结构分析

    在三维BOM重构系统中,设计BOM采用父子型数据结构,其优点是:在EBOM树中所有的零部件都是相互关联的,因而每一个零部件只需要定义一次就能够随时随地的被调用,这样就使得EBOM数据大幅较小降低数据冗余度,从而使得EBOM数据的一致性得到提高。

    在EBOM产品结构树中,单一零件对应的是底层结点,即零件编号,几个零件组成的装配体对应的是高一层的结点,即中间结点,也就是装配编号,而整个装配体对应的则是EBOM树的根结点,即装配件结点。因而每一个结点上都含有不同的零部件,所以结点不同属性不同,每一个结点都是有零部件的名称、类型、数量等组成。

    1.2 PBOM结构分析

    PBOM也称工艺计划BOM,是企业的工艺设计部门在EBOM的基础上,依据分工明细信息,制定装配工艺路线,确定产品装配顺序,反映产品物流过程,按各零(组)件装配顺序给出各装配阶段的零组件及消耗数量形成的BOM数据,PBOM同样采用父子结构树形式。

    1.3 EBOM转化PBOM

    基于MBD的BOM系统中的设计BOM和工艺计划BOM装配件结点相同。但设计BOM与工艺计划BOM部件中间结点有以下两点不同。

    (1)由于MBD模型仅仅体现产品最终状态,没有定义形成产品的中间过程,在EBOM结构树中,以部件为单位的中间结点会重新组合成新的组合件结点。如在设计BOM中,同一编号下的钣金件、机加件构成装配关系,形成一个组合件,成为设计BOM中的一个中间点。在工艺BOM中,主要以MBD装配模型中的制造工艺约束信息为依据,通常改变EBOM的零组件间的结构顺序,即划分组合件,形成新的结构关系,利于产品的实际生产,在此过程中,MBD装配模型信息随着中间结点的变化而传递,模型信息本身没有变化。

    (2)由于设计的需要,在设计EBOM树中会产生虚设部件,但是在实际生产中并不制造和存储该部件,其存在完全是辅助设计的;在实际生产过程中,由于工艺的问题,会产生中间部件,即由于装配的需要而添加的零部件,装配工艺设计者设计工艺文件是出现在PBOM树中。如几个零件被生产加工后,需通过焊接形成一个组合件,零件厂以组合件的形式向装配厂提交,单个零件就形成了中间部件。

    在此过程中,MBD零件模型以增加注释的形式来补充零件模型信息,这些信息将会被反馈到设计部门,设计部门会在模型上增加此信息,完善MBD零件模型。基于MBD的设计BOM到工艺BOM的转化如图2,其中A=A2+B1,B=A1+B2。

EBOM转化成PBOM具体形式

图2 EBOM转化成PBOM具体形式

    在PBOM结构树形成后,根据企业现有制造能力(设备、工艺技术能力、人力资源等)、各生产厂的实际情况、各零部件属性,对其子结点添加工艺路线,添加工艺路线的实质是将工艺分离面所形成的装配单元划分为部件、组合件指派到相应的生产单位,再根据零(组)件的其他信息决定其生产走向,为制造BOM的建立提供数据基础。在此过程中,MBD装配模型增加工艺路线信息。

责任编辑:程玥
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