1、【精品文檔】如有侵權，請聯系網站刪除，僅供學習與交流利用Teamcenter實現三維工藝設計技術.精品文檔.利用Teamcenter實現三維工藝設計技術2012-02-01 分享此文(0)人 本文提出了一種利用Teamcenter實現基于三維中間工序模型的新型工藝設計模式，即以設計BOM為核心，工藝知識和資源庫為基礎，圍繞3PR結構化工藝建立繼承設計模型和制造信息的中間工序模型，并用數字化動態出版的三維可視化形式給予工藝生產指導。Teamcenter作為全球領先的PLM（產品全生命周期管理）軟件，20多年來與中國的制造型企業風雨同舟，一起成長。很多大型企業如裝備制造業，在設計部門或者研發部門已

2、經成功地部署了三維軟件（NX）和PLM平臺（Teamcenter），實現了數字化設計，并享受到了信息化帶來的成就感；但另一方面，企業在進行工藝和生產時，有很多因素嚴重制約企業生產效益和產品質量的提高，成為亟待解決的關鍵問題。企業內部普遍的工藝現狀（1）設計和工藝不共享平臺，無法協同、并行。由于工藝和設計不在同一平臺上，沒有統一的數據源，EBOM（設計BOM）無法自動繼承，數據需要轉化，工藝只能被動等待，無法盡早進入到產品設計階段和避免出現設計出來的東西無法生產的尷尬局面，即所謂的部門間“信息孤島”現象依然存在。（2）工藝設計手段落后。工藝處理的還是二維數據，在研發階段三維大行其道的形勢下，傳統

3、的二維模式下的工藝已成功完成了它的歷史使命，需要與時俱進，實現三維數字化工藝編制方法。（3）缺乏完整的工藝信息管理。工藝信息最常見的管理方式，主要通過文件和數據庫存儲。有時候是部分文件、部分數據庫，也有全文件、全數據庫，比較混亂，數據的完整性比較差；數據的保密和安全沒有保障；數據追溯性差，沒有版本控制；工藝文檔查詢比較困難、費時。（4）缺乏工藝資源管理和知識共享。企業的各種工藝資源是一筆不可多得的財富，如工藝裝備庫、設備庫等，可以進行資源重用，從而提高效率，降低成本，改進產品質量。工藝設計是典型的復雜問題，涉及到的信息量和知識量相當龐大。因此非常有必要積累或者總結提煉典型、復雜零件的工藝經驗，

4、形成工藝知識庫，如工藝方法、工藝術語、典型工藝等，促進工藝知識的轉化與再利用。針對以上現狀與問題（當然不止這些），在實施中結合Teamcenter制造功能進行拓展和開發，著重從企業設計到工藝再到生產的大局觀抓起，最終實現統一設計和工藝平臺，幫助企業應用部門理通、理順數據，實現正確的數據，在正確的時間，以正確的方式傳遞給正確的人。Teamcenter概述Teamcenter是SIEMENS公司針對制造業提供的產品生命周期管理的解決方案，旨在建立一個數字化生產環境，并管理產品制造所需的相關數據。成熟的CAD/PDM和ERP/MES系統已經在設計和生產中得到了驗證，但是在CAD/PDM和ERP/ME

5、S之間缺少一個完整的解決方案來實現有效的銜接，Teamcenter制造工藝管理就是基于產品全生命周期Teamcenter主干在這二者之間的一個有效解決方案，是一座堅實而有力的橋梁。Teamcenter造工藝管理解決方案不是將一些零散的應用程序進行簡單的羅列，而是基于一個有效的核心，針對數字模型進行集中管理、協同和互操作，即以產品數據管理Teamcenter為平臺將產品、工藝、工廠和資源進行有效的關聯，同時保證了數據的一致、有效和重用。這個集成的數據結構保證了快速、準確而安全地存取制造信息，同時可對制造工藝進行可視化、分析和優化，使生產企業各個部門和工作崗位間的信息流動能夠順利得到管理。Team

6、center方案企業實施總體框架基于筆者實施的企業設計部門采用三維NX設計軟件，并成功應用Teamcenter作為產品數據管理平臺，考慮到從產品設計到工藝規劃再到產品制造過程的密切相關和數據流、信息流的傳承與統一，提出以下總體框架（圖1）。在整個總體架構中必須考慮設計與工藝之間數據的繼承，與ERP、MES的集成，在工藝規程的編制和工藝文件的格式輸出等方面采用TeamcenterPublish輸出3D工藝。具體要點如下：·工藝從Teamcenter中繼承和提取設計產品結構EBOM和產品零組件屬性，創建工藝結構，編制工藝規程，設定或關聯與工藝/工序相關的工裝、設備、車間、產品等信息；&#

7、183;依據EBOM派生出相關聯的制造BOM（MBOM），定義承制單位、協作單位、入庫關系，生成工藝路線報表；·利用TeamcenterPublish數字化動態發布、出版3D工藝相關文件；·將制造BOM（MBOM）信息中含有的工藝路線、材料定額傳遞給ERP系統；·MES系統在接到ERP的生產計劃后，從Teamcenter中獲得相關的工藝規程數據。Teamcenter三維工藝設計關鍵技術實現1結構化工藝設計針對所實施企業統一Teamcenter平臺下的設計產品BOM，利用其核心3PR（Product產品、Process工藝、Plant工廠、Resource資源）理念

8、，經過業務需求分析，分別需要不同的工藝類型來描述對象，用總工藝類型來管理所有的子工藝類型結構，通過BOMView反映這個零件所完成的工藝規程，子工藝類型有：毛坯工藝、零件加工工藝、熱處理工藝、表面處理工藝、注塑工藝、焊接工藝、沖壓工藝等，子工藝下包含工序，工序又分下料工序、通用加工工序、數控工序和檢驗工序等。在總工藝節點下創建子工藝節點，然后在子工藝節點下按需求創建加工工序節點，這些工藝和工序節點構建出工藝的BOP（BillofProcess,BOP）結構。具體有2種操作方法，可以按照產品或者零件的特性手動逐步創建工藝結構，也可以從工藝資源庫中選擇某類型產品或零件的典型工藝作為模板自動創建出當

9、前對象的工藝BOP結構，然后再做個別調整。根據實施企業的工廠布局，可以將工廠、車間和設備模型定義出來，通過與工廠隸屬管理，將設備與工廠布局關聯，為設備賦予工廠布局屬性，這樣工廠結構就可以在工藝設計過程中被使用。將子工藝節點關聯工廠的車間區域，并在子工藝節點下的相關工序節點上指定工作中心或者工段上的設備（圖2）。以上描述的工藝、工序、工廠結構模型，都有各自對應的屬性表，用來描述其自身的信息。通過以上設計和工藝的3PR關聯，二者之間會建立某種引用關系，無論對于設計人員還是工藝人員，都可以通過這種關系快速、有效、準確地定位到需要的對象。2中間工序模型結構化工藝創建出來之后，如何有效利用設計的3D模型

10、才是真正的關鍵所在。為此實施中提出了中間工序模型的概念。之所以將中間工序模型單獨列出來，主要原因是其對工藝模式的創新有直接意義。中間工序模型是指產品從原材料形態到最終成品的加工過程中某個工序對應的模型。對傳統的工藝方式，工序面對的都是二維化圖紙，無論是加工還是審閱理解都浪費大量的時間，另一方面，工序對應模型的不同狀態，通常是由不同的設備和人員完成的，當一個零件從一個工作中心到另一個工作中心時，需要顯示這種形態的變化，其對應的NC加工程序也是不相同的，因此利用中間工序模型來描述不同工序上零件的工序基準、加工內容、加工要求等生產現場方面，計量內容、計量要求等計量方面，檢驗內容方面，加工刀路仿真結果

11、及數控加工程序的執行都起到事半功倍的作用。圖3描述了不同工序對應的形態及具體尺寸。零件的加工將根據實際的需求分多步工序進行，每一工序具有其對應的模型狀態。零件加工各工序模型都應與零件模型相關，以實現零件模型的更新能自動傳遞到各加工工序模型。同時各上下工序之間模型也應保持關聯，以符合實際加工過程中毛坯模型在各工序之間的狀態轉換。在形成的工序模型上，下一步需要進行的是產品制造信息（ProductManufactureInformation，PMI）的標注，用來指導生產。當然在實際的工程應用中，設計部門的PMI標注需要傳遞給工藝部門，讓工藝部門的技術人員可以重新利用和繼承這些已經標注好的PMI，減少

12、工藝編制的工作量。設計模型的PMI被傳遞到了工序模型后，由工藝人員進行參考和新標注工藝信息，50.6是工藝人員在工序模型上標注的尺寸，（146.3±0.05）mm是設計模型PMI傳遞過來的尺寸。所有的紫紅色尺寸，工藝人員可以根據需要選擇是否顯示，但是不能對該尺寸進行修改（圖4）。3數字化出版發布形象、鮮明的中間工序模型，如果能夠出版發布，并且能夠隨著產品設計模型的變化，與其相關的文檔可以動態自動更新，勢必大大提高日常對工程文檔生成、維護的效率。利用Teamcenter的Publish可以將設計的3D模型以不同的表現形式體現出來。因此在實施中，著重從以下幾方面將動態的3D模型形象地描述

13、出來。（）帶有PMI標注（如尺寸公差等）的三維中間工序模型、爆炸圖、標注和符號、導引線、剖面等；（）可以將出版的文件輸出到不同格式（如XML/SGML）的編輯器中（例如FrameMaker、ArbortextEditor、XMLSpy）；（）最終將出版物打包，供網頁發布瀏覽。通過捕捉數字化出版3D模型的不同狀態或標注，所有的幾何信息會被臨時放在剪貼板上（實際上在Teamcenter是一種獨立類型的數據集），在電子手冊創建時可以分別填充到3D模型和爆炸圖顯示區，當雙擊3D模型區時，可以調用Teamcenter瀏覽器進行旋轉，調整到合適位置退出時，電子手冊上反映的就是最終調整的狀態。4工藝資源庫建

14、立3D工藝處處離不開工藝資源，工藝資源庫的積累是企業不可多得的財富。在實施中，工藝資源主要指兩部分，一部分是工藝知識庫，如典型工藝、工藝參數庫、切削參數庫等，另一部分是底層制造資源，如設備、工裝，包括通用的和專用的。利用Teamcenter的In-Class分類管理功能，可以提供一個高度集成化的、易于掌握和使用的軟件系統，使得工藝設計人員可以在計算機輔助技術的幫助下對制造資源與工藝知識進行有效管理，從而減少工藝設計時間、增加工藝設計準確性、提高設計效率。分別從以下幾點實現。（1）分類的層級結構管理。針對企業要管理的資源對象，根據企業零部件、工藝資源的分類標準（比如用于產品設計的零部件標準）進行

15、管理，或用于工藝設計的工裝夾具標準。通過收集整理，提煉出企業的零部件、工藝資源分類標準，有以下幾類：制造資源庫、輔助材料庫、標準件庫、典型工藝庫和工藝知識庫，當然每個大類下又有子類，對某個大類根據某個或幾個特性進行細分。（2）定義每一個類別的屬性、屬性的格式及屬性的值列表。針對每一個類別，定義其屬性、屬性格式以及屬性的值列表，然后進行匯總，生成分類的屬性字典。在企業實施屬性定義時，根據企業各種資源的類別細則，抽象出共同的屬性，作為父類的屬性，子類會繼承父類，避免重復。（3）繪制每一個類別的簡圖。為了形象地描述每一個類的零部件、工藝資源的特征，針對每一個類別繪制了其類別簡圖，通過可以管理這些簡圖

16、，方便以后進行查詢。（4）定義權限，包括分類的權限和分類標準的權限控制。對于分類，為了避免由多人操作引起的混亂，實施時為實例分類和層級結構的定義設定了權限，以方便對分類管理的操作進行控制。（5）制定分類層級結構和實例的維護規范。分類的維護規范主要是用來規范零部件分類庫的增加、減少和變更的行為，以實現專人管理避免引起混亂。最終形成的樣例見圖5。結束語通過以上三維工藝設計的分析，本文提出了一種利用Teamcenter實現基于三維中間工序模型的新型工藝設計模式，即以設計BOM為核心，工藝知識和資源庫為基礎，圍繞3PR結構化工藝建立繼承設計模型和制造信息的中間工序模型，并用數字化動態出版的三維可視化形式給予工藝生產指導。在吸收傳統工藝設計方式優點的基礎