《基于网络和知识管理的异构数字化系统集成模具创新开发平台》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于网络和知识管理的异构数字化系统集成模具创新开发平台（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四届全国数字化设计与快速制造技术论文集基于网络和知识管理的异构数字化系统集成模具创新开发平台木卢炎麟，柴国钟，潘柏松，姜献峰，李俊原(浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室，杭州310014)摘要：以模具设计和制追为应用对象，给出了基于知识管理的、支持远程协同设计的参数化车灯模具创新开发平台的总体工作流程和工作体系给出了基于知识管理以二维模具排位图为目标的模具概念设计方法，以及以二维排位图为先导，以三维参数化详细设计为植0，基于PDM和分批发布的模具快速制造方法以STEP标准和数据交换文件为基础实现了基于网络的远程协同设计!前言现代汽车车灯是一个具有复杂几何形状，精度要求较高的塑料注射
2、产品。车灯模具是一个典型的结构复杂，制造精度要求高，对注塑性能等使用性能也有较高要求的注塑模具产品。在模具的设计制造过程中，会遇到设计、分析和制造方面的许多问题，需要用多个CAD(设计)、CAE(分析)、CAM(制造)以及PDM(产品数据管理)软件系统来协同工作，比如，需要用到三维CAD造型和设计系统、二维CAD绘图系统、注塑模CAE分析系统、曲面反求造型系统、数控加工代码生成系统、产品数据管理系统等等。由于种种原因，在模具制造企业、模具委托企业(车灯制造商)、最终成形产品使用企业(汽车制造商)和模具配件供应商这四方面，往往运行着由不同的软件供应商提供的CAD和CAM软件(比如ProE、UG、
3、CATIA、SolidWorks、SolidEdge、Cimatron、MasterCAM等等)。因此在这四方面的业务协作过程中，还会遇到多个企业的协同设计问题，常需要通过网络对多个异构的数字化系统的数据进行数据交换，交流设计修改意见等方面的设计信息。此外，车灯模具又是一个典型的进行单件定制和单件生产的复杂机械产品。每副模具都针对一个特定的注塑车灯产品，有不同的型核，有不同的附属结构。但是，车灯模具从总体上来说，又都具有相似性，它们有相似的结构，有相似的技术要求，可以按照相同的设计方法进行设计。因此，车灯模具又是一个典型的需要而又可以充分运用知识库工程(KBE)来进行快速设计的对象。如何基于网
4、络面向多个异构的数字化系统进行协同殳计，如何基于KBE加快产品的设计过程，如何通过PDM将众多的CAD、CAE、CAM系统有机地连接起来，有条不紊地协同工作，加快产品的制遗过程，这是注塑模具创新开发平台需要考虑和解决的重要问题。本文对我们在浙江省重大科技攻关项目中在这方面的实践经验，作向要的介绍。2基于网络和知识管理的异构数字化系统注塑模具创新开发平台总体结构图I表示基于网络和知识管理的异构数字化系统集成模具创新开发平台的总体结构。除了S浙江省重大科技攻关项目2003CI1042资助第四届全嗣数字化设计与快速制造技术论文集进的PDM系统、三维CAD设计系统、二维CAD设计系统、注塑CAE分析系
5、统和CAM系统以外，其余均为自行开发的集成系统模块。其中，包括基于PDM的系统集成辅助工具、车灯模具编码管理系统、车灯模具概念设计知识序及概念设计辅助设计系统、车灯模具结构详细设计辅助设计系统、注塑模工艺知识库系统、网上客户定制平台、基于WEB和STEP标准信息模型的远程协同设计系统、三维STEP模型测览器等几大模块。三维STEP模型测监器可以供企业内部作为异构系统集成工具和浏览工具，在本地使用：同时，也作为远程协同设计系统的远程浏览和协同设计工具。在网上使用。3基于知识管理的、支持远程协同设计的参数化车灯模具创新开发平台工作流程和工作体系图2表示所开发的基于知识管理的、支持远程协同设计的参数
6、化车灯模具创新开发平台的总体工作流程和工作体系。整个工作流程可以分为车灯产品定制和签订合同、车灯产品数模设计、模具概念设计、模具3D详细设计、模具2D图文档绘制和生成、：三堆CAD设计系统二雏CAD设计系统堑产品摹本信售管理具持位圈明细信宦管理集_琏型与辅助垃计芯机构辅助慨含设计i出帆构辅助慨含设计|注系统辅助概台最计却系镜辅助概仑设计于PDM的系境集成辅助工具车灯堕县系列化、标棒化、樟化及编码方案车灯模具结构详细设计辅助设计系统塑模工艺知供库塑模工艺备由系统=工=塑模CAE分析系统。M系境具设计常用赍料库堆樽架参数库具结构概念设计规则库具概它世计安例库参数化三标准模集参数化三锥模型序趔脱横机
7、拘参数化三维萨型库什参数化三维樟I控设计轴助设计茅境灯娄型知伊序：灯常用材料知调库；用注塑机知伊库：灯注塑工艺常片I赍I灯注塑工艺实例库二灯注塑工艺规则库曲面反束建榜茅坑CNC代码生成著唬三维STEP栌型谢览器I葱蠹纛烈瓣息模型的远程同设计系统lIq之十管理平台同络H网上客户定制平台圈l善于月络和知1鼠管理的异构数字化系统集成摸具创新开发平台总体结构加工装配试模等几大阶段。车灯产品的定制，可以通过网上的产品定制平台或通过常规订货途径进行。客户提供的车灯对象，可以是3D数模或车灯实物产品。产品定制要求一旦确定，PDM系统就可以创建新项目和子项目，并启动产品数模设计和确认工作流程。在该子流程中。车
8、灯产品数模设计人员根据实物应用反求工程技术，设计车灯产品的3D数模，或者对客户提供3D数摸进行分析，研究其可制造性；CAE分析人员进行CAE初步分析，确定浇口位置，分析注塑模的注塑流动性，查找3D数模中可能存在的设计缺陷。对于所发现的设计缺陷。可咀通过网上远程协同设计系统及所配置的白行开发的STEP三维模型浏览器，在网上与客户进行有关设计修改方面的讨论，并最终确定产品的3D数模。车灯产品的3D数模确定以后。PDM系统就可以启动模具概念设计工作流程。型腔设计人员借助于型腔设计系统提取车灯产品的基本参数生成车灯产品3D数模设计投影图，供概测第四届全国数字化设计与快速制造技术论文集Intermi阿M
9、系统t憷项日、项目嗣功车灯产品模慢计工怍赢陛系统：启动模州I型腔世计I提取模具设计基车参数，设计工作漉程Il生成产品3D教模虚计投影圈：鬈引k一震H隧-工作流控I卜F删模确定f1l计工门概含具持岱圈絮危型、世计方案车灯槿具概念设计辅助设计暮统车灯模具概念世计知识库墨垫堡曼竺矍至竺车灯模具编码管理系统圈2基于知识管理的、支持远程狲同设计的参数化车灯模具创新开发平台的总体工作琉程和工作体系念设计使用。概念设计人员利用车灯模具编码管理系统获取编码；输入少量参数，通过车灯模具概念设计知识库进行推理，并通过车灯模具概念设计辅助设计系统，快速地生成模架及机构的概念设计方案，利用所提供的排位图绘制工具快速绘
10、制模具排位图，产生模具结构概念解PDM系统根据模具结构概念解，自动创建模具结构概念配置树同时，型腔设计人员利用型腔辅助设计系统所提供的分型工具，快速生成模仁根据排位图和模具结构概念解，利用车灯模具概念设计辅助设计系统就可以快速地自动生成大料模坯BoM，并完成大料模坯设计。采购部门就可以根据概念设计系统输出的大料订购清单，进行大料模坯的订货。模具结构概念设计完成以后，PDM系统就可以启动模具3D设计工作流程。模具结构详细设计人员依靠模架、机构、标准件等参数化三维模型库，利用模具结构详细设计辅助设计系统进行参数化驱动，依次快速地生成模架、成型部件以及模架成型部件以外的其它零部件的详细设计。根据浇注
11、系统、冷却系统等的详细设计结果，CAE分析人员就可以利用CAE分一樽，求一一数物要一匿旦1客平=订同上制=规合同定=常货第四届牟国数字化设计与快速制造技术论文集析系统对模具进干亍流动分析、冷却分析、翘曲分析等详细的分析计算和模具注塑性能的评估，及早发现存在问题，以便及时纠正。设计成熟以后，利用PDM的集成工具，就可以快速地生成模架、成型部分其它零件小料B删以及模架、成型部件以外的其它零件小料BOM。模具结构详细设计完成以后PDM系统就可以依次启动模具加工工作流程，进行CNC代码和精雕代码生成工作；启动2D图档的绘制与生成工作流程，进行2D图档的绘制与生成工作；启动线切割、屯火花图文档的生成工作
12、流程，进行线切割、电火花图文档的生成等工作。然后，进行整个模具的制造、装配和试模工作。针对试模中发现的注塑缺陷，可以利用CAE分析系统进行仔细的分析计算，找出产生缺陷的原因。加以纠正。4基于知识管理以二维模具排位图为目标的模具概念设计方法车灯模具主要由模仁、模絮、脱模机构、抽芯机构、浇注系统、冷却系统等几大部件构成。对于不同的车灯，尽管这些结构的体系不会有很大的改变。但各个部件的配置情况(比如抽芯机构的有无)、尺寸、位置等等会有很大的不同。因此，在模具总体结构没有确定的情况下，进行各个部件的设计是不可能的。对于客户定制的-N新的车灯，希望通过PDM管理下的结构配置树，用通常的自下而上的方法，先
13、设计零件，再装配成装配体，是做不到的。在模具设计时，首先要做的是，根据车灯的实际结构情况以及客户对模具的具体技术要求【比如寿命、价格等)进行模具的概念设计。概念设计的主要任务，不是确定各个部件的具体结构细节，而是确定模具的总体结构方案；需要确定模仁的外形尺寸、模架类型和主要尺寸、所需的脱模机构和抽芯机构的布局、浇注系统的类型和主要参数等等。用三维设计的方法来完成这些任务既不方便，也没有必要。屉方便的方法是用二维排位图来进行，只需要通过二维排位图来确定模具的总体布局以及模具的主体尺寸。车灯模具具有很大的相似性。因此。在模具概念设计过程中，尽可能地利用企业以往的设计知识和经验，可以大大提高设计的水
14、平，加快设计过程。为此，需要首先收集模具的设计知识，比如：模架设计知识、机构设计知识、模具概念设计规则等等，建立起模具概念设计知识库以及基于知识序的模具概念设计辅助设计系统。车灯模县概念设计知识库包括模具设计常用资料库，标准模架参数库、模具结构概念设计规则库、模具概念设计实例库等子知识库；并配有相应的知识库管理模块，企业可以在现有基础上自行输入、扩充和管理知识库中的知识。车灯模具概念设计辅助设计系统包括注塑产品基本信息管理、模具排位图明细信息管理、模架选型与辅助设计、抽芯机构辅助概念设计、顶出机构辅助概念设计、浇注系统辅助概念设计、冷却系统辅助概念设计等管理模块和辅呐设计模块。二维模具排位图可
15、以在模具概念设计辅助设计系统的指导下，通过二维CD绘图软件的二次开发，以参数化绘图的方式来进行首先基于知识库和概念设计辅助设计系统，快速地确定模仁和模架的主体尺寸、模具的总体结构配置方案和主要参数。根据这些参数，利用自行开发的二维排位图绘制软件，就可以快速50图3车灯模具二维捧位图第四届全国数字化设计与快速制造技术论文集地自动绘制摊位图。图3是利用自行开发的二维排位图绘制软件，快速绘制的排位图。5以二维捧位图为先导，以三维参数化详细设计为核心，基于PDM和分批发布的模具快速制造方法在现代机械制造业中基于三维的方法已经是机械产品设计和开发的主要方法。但是，纯粹地使用三维设计方法来进行产品的开发也
16、会带来一些问题。车灯模具结构复杂，进行三维设计的周期比较长。在模具制造过程中，模架坯料和部分配什常需要由协作厂家提供。如果完全按照串连的方式先设计好整个三维结构，然后再去订货和加工，按步就班地进行工作，则模具的制造周期将被拉得很长，这显然满足不了快速响应客户需求的需要。为了缩短模具的制造周期，我们采用T-维和三维设计密切结合的方法，以二维排位图为先导，以三维参数化详细设计为核心，同时基于PDM，采用分批发布的方法来进行模具的快速开发。实际上，模具的二维排位囤绘制完成以后。模具的总体框架结构和主要尺寸已经被确定，一般不需要再作修改。因此，排位图绘制完成以后，就可以立即确定模架坯料的设计尺寸，得到模具概念结构解，并输出模架坯料等大件的订货BOM表PDM系统可以立即提前发布大料BOM表，供采购部门提前订货。二维排位图完成以后，模具的总体结构和主要尺寸已经确定，就可以逐渐展开模具零什的三维详细设计。首先，利用模具结构详细设计辅助设计系统中的标准模架、非标准模架、型腔设计等辅助设计模块，对模架和成型部件进行三维参数化设计。随着详
