PDM环境下基于SolidWorks的变型设计

摘要: 在大批量定制环境下,基于PDM 平台开发支持产品快速组合设计的变型设计系统可明显地提高企业设计资源的重用,从而缩短订单产品的设计时间;在综述了系统平台的体系结构和运行流程后,概述了运行平台各子系统的主要功能,在此基础上详细阐述了SolidWorks 系统与运行平台的集成、设计与工艺信息的集成、零部件的变型设计和产品模型图的自动装配技术. 实践证明,在PDM 框架下,通过三维CAD 系统的API 所开发的设计系统可明显地提高企业设计资源的重用,并缩短订单产品的设计时间.

关键词:变型设计;自动装配;组合设计;设计重用;大规模定制(MC);脉冲[增量]调制(同Pulse Delta Modulation)

随着市场竞争的加剧和客户需求的多样化和个性化,企业在成本、质量、交货期和客户满意度方面面临越来越大的压力,迫使企业采用大规模定制(MC)等先进的设计、制造和管理技术。大规模定制技术的实施需要PDM系统的支持来管理企业目前存在的大量产品设计和工艺资源,以及管理设计和生产过程中产生的各种信息。通过产品配置和管理,企业可以实现产品设计和过程管理。

为了使机械制造业能够灵活快速地响应市场,尽可能地重用原有的设计资源,缩短订单传递时间,在实施自主开发的PDM系统的过程中,针对CAx系统和PDM系统在企业中的应用现状,从资源重用和信息集成的角度,研究开发了支持设计重用的产品快速组合设计系统,并以SolidWorks为三维设计平台,开发了支持快速组合设计的变型设计系统,并进行了相应的验证。

1系统支撑平台及主要功能

1 .1系统支持平台

该支撑平台基于客户需求和未来市场需求预测,以产品族设计为核心,根据客户订单从产品族中配置产品以满足订单。产品开发过程分为三个部分:客户需求分析、产品族设计和产品配置。

在接到客户订单时,先对订单进行分析,确认是否可以接受订购的产品。如果订单可以接受,对订购产品进行加工分解,确定订购产品属于快速产品组合设计的哪种情况,即直接配置、产品变型设计或新产品设计。产品的变型设计是从产品族中配置相似的产品,在相似产品的基础上进行变型设计,可以标准化和审计。以产品族为例,订单产品设计完成后,可以自动生成产品的模型图,并在生产前分析产品的各种参数,减少设计错误。因为每个部门对产品数据有不同的要求,所以从产品结构中生成不同的BOM视图供每个部门使用。图1显示了系统支撑平台的操作流程。

1 .2系统支撑平台的主要功能

(1)设计资源管理系统。设计资源管理是PDM环境下产品快速组合设计系统的基础。设计资源管理企业现有的设计资源。对设计资源进行分类,使设计资源得到有效的查询和利用。在设计资源管理中,不仅要管理零件,还要设计零件,建立零件模型。当现有零件不能满足设计要求时,通过改变零件模型的可变尺寸参数,可以生成合格的零件。该平台采用支持设计重用的产品设计资源多层次可重用模型。该模型通过分层的组织结构反映了产品设计资源在重用过程中的信息需求。

(2)产品族管理系统。在大规模定制环境下,只有存在可以快速转化的产品族,才能实现客户需求的快速设计。产品族管理系统必须能够建立产品族、维护产品族和预测未来的产品需求。面向整个产品族的设计,需要提取满足客户群体需求的产品变型参数。设计的结果是一个可变的动态产品模型。在这种动态产品模型的支持下,针对单一客户需求进行设计时,可以快速配置出满足客户需求的产品。因此,产品族管理系统还需要集成相关的CAD系统,支持产品模型和各种零件模型的变型设计。