基于模型的工装设计解决方案

基于模型的工装设计解决方案

1　业务挑战

工装设计业务的典型流程如图1所示。

图1　工装设计业务流程

1）在进行工艺设计时，如果某道工序需要工装，首先需要查询是否有可借用的工装。

2）如果有，则直接借用。

3）如果没有，提出工装申请。

4）工装设计人员接到申请后，进行工装设计。在设计时需要参考产品设计、工艺设计需求，也要查询以往是否有类似工装可借鉴。

5）工装设计完成后，加入工装库中，供后续查询应用，并将工装

设计结果（例如工装号）返回工艺设计。

6）工艺设计完成后，进行数据发放。

工装设计是产品研制过程中的重要环节，目前工装设计面临的业务挑战主要是：

·工装种类多、需求量大。

·工装开发的进度直接影响产品制造。

·工装的设计模式，目前主要还是沿用传统的习惯进行，这已经不能适应对产品制造快速反应的要求。

·工装设计与工艺设计、产品设计脱节，工装设计未能充分利用三维产品模型，工装设计完成后没有及时给工艺反馈信息，在零件投产时不能确定工装是否准备好。

为此，需要采用数字化的手段，以产品数据管理软件和三维数字化设计软件为基础，搭建数字化工装设计系统；确定工艺工装设计业务协同管理方案，实现单一数据源的工艺工装设计并行工作模式；将数据管理和流程管理推广到工装设计的各环节，实现工装设计流程及更改流程的有效管理；将全三维数字化产品研发技术（MBD）应用于工装设计，通过工装设计知识经验的积累和重用，以及工装设计的模块化应用，实现工装快速设计，达到设计的标准化和规范化。

2　解决方案

2.1　愿景目标

数字化工装设计解决方案的实现目标是基于MBD的全三维数字化研发模式，将模块化设计的理念应用到工装设计中，通过对工装的模块化分类应用，实现工装设计知识和经验的积累、重用，促进工装的创新设计；实现工装上游数据的有效管理和状态控制，实现工艺工装设计的快速并行协同作业；实现工装数据的全面管理，工装设计结果在资源库中管理的模式，便于工装数据查询、参考和重用。从而达到缩短周期、改进质量、减少成本的目的，同时，数字化工装设计的应用还可帮助企业：

·提高工装标准化、系列化程度。针对产品零件的分类，把常用工装扩展为企业标准，减少工装设计工作量，简化工装制造工艺。

·建立企业级工装资源库。建立统一的企业级工装数据库，利于产品设计、工装设计、工艺编制、数控加工、工具管理等部门方便地查询和重用工装数据，提高效率，节省成本。

·实现工装的基于MBD的全三维协同设计和可视化验证。工装设计人员、工艺人员、数控编程人员等可以在统一的数字化平台中协同、

同步工作，直接应用数字化产品或工序模型进行装夹、检测、加工等工装的设计、验证，从而检验和改进工艺方法。

另外，数字化工装设计的应用，还可提升工装技术人员的三维设计水平和创新能力，实现：

·工装设计知识和经验的积累、重用。形成工装设计知识和经验积累与重用的机制，不断丰富和完善工装设计知识库，促进技术人员设计水平的提高。同时，将部分工装设计知识通过二次开发的形式置入工装设计软件应用系统，提高工装创新设计的能力。

·工装设计的标准化、规范化。将标准和规范引入工装设计软件应用系统中，通过标准和规范的强制执行，保证设计的数据质量，增强数据的可读性，为数据共享提供有利条件。

2.2　系统构架

这个系统由三个层次组成，分别是底层以Teamcenter为基础的工程协同管理环境、中间层的NX三维应用软件系统，以及针对具体工装设计应用的应用规范和三维工装客户化设计环境的应用层。

1.底层——以Teamcenter为基础的工程协同管理平台

底层是工程协同管理的基础构架，为实现工艺工装的协同作业提供保障。它建立在西门子公司提供的Teamcenter软件平台上，通过Teamcenter的数据管理功能，使与工装设计有关的设计数据，例如典型工装模板数据、工装标准件库、典型设计形状库，以及工装产品数据等，都将统一在Teamcenter平台上管理，实现单一数据源的工装设计；通过Teamcenter的过程管理等功能，实现对数字化工装设计的过程控制，包括设计变更的有效管理。图2为Teamcenter的功能模块。

图2　Teamcenter的功能模块

2.中间层——NX三维应用软件系统

中间层是NX三维应用软件系统，它由工装三维设计所需的基本功能和专业模块组成，包括基本的NX文件处理、三维建模、装配、设计验证等方面的功能，以及针对各种模具的工装设计所需的功能模块，同时提供二次开发的工具（如OPEN/API，Block Style以及KF等功能模