基于PDM 系统的集成数控加工工艺准备平台

　　1总体技术和解决方案

　　以数控编程为核心的数控加工工艺准备是数控加工中最重要的环节。随着CAD/CAM技术的日臻完善，现有的数控加工工艺准备方式出工艺数据离散、技术环节分散、控制过程粗放等新的问题，证明其已不能完全适应新技术的发展需要，成为了目前急需解决的企业技术难题。

　　1.1应用需求分析

　　数控加工工艺准备涉及到创建零件加工模型、工艺设计、数控编程、仿真优化、工艺文件审签和数控文件管理等多个技术环节，应用到不同的功能性软件工具，并产生大量的过程数据，需要生成各种工艺文件，但由于缺少一个统一的工作，造成功能性软件工具、资源数据、设计过程和工艺文件等无法有效管理，而且技术环节间的数据传递只能通过手工方式进行，效率较低。数控加工工艺准备依赖于零部件的特征信息或者产品结构信息，不同的工序/工步会使用不同的刀、夹、量、辅等工具以及设备，还需要编写不同的NC代码，这样，以工艺信息为纽带的产品、资源、生产数据构成了复杂的资源数据架构。工艺准备错误往往要在最后阶段，甚至在制造阶段才被发现，造成返工率增加，返工周期长、成本高，进一步增加了产品的成本和开发时间。并行设计强调产品开发的各环节之间实现最大程度的交叉、并行和协调，所谓“并行”并不是同时进行，而是逐步交替地实现设计、工艺、管理等活动，即工艺准备的每一步骤都最大可能地考虑到后续环节的约束，而不是等到整个设计阶段完成后再重新修改不恰当的设计。尽管工艺设计已经涵盖了工艺准备后期阶段的工作内容，但设计会产生什么效果，如何验证，由于没有一个有效的工具（方法、过程、流程），仍然是很难凭空想象的，只有经过相当长的时间才能发现潜在的技术问题。目前Setwell型电话听筒下盖板模具设计，PDM从概念普及阶段逐步大规模推广应用阶段，大量数据需要存储，与此同时，数据无序、重复且不确定性等问题无处不在。随着企业信息化的不断深入和业务流程再造的逐步深化，PDM系统的重点将转移到管理产品开发过程、工艺设计过程数控加工工艺和制造过程上来，由于产品设计数据、资源数据、质量数据等都与其他系统有大量的重叠现象，而且关联性也不强，突出表现为功能重复、数据冗余、信息分割和封闭等，围绕三维源数据的管理尤为突出，需要在工艺数据和加工数据之间建立一种本质上的关联，才能有效解决数据之间的无序问题，工艺准备过程数据之间具有很强的追溯性。

　　经过多年的数字化和信息化建设，企业的基础设施和管理手段不断完善，数控设备和技术不断更新，配置了型号研制所需的数字化设计、制造和管理软件，建立了型号研制的数字化，已具备了型号研制的数字化和大批量稳定生产能力，推进了企业信息化的进程。但是，由于企业自身技术条件和软硬件条件的，在数控加工工艺准备方面存在严重不足：

　　（1）企业内部CAD/CAM/PDM等功能性软件工具应用水平参差不齐；

　　（2）数控加工技术文件和过程数据管理缺乏有效的控制机制，尚未建立单一产品源数据和资源数据库，工艺完整性、仿真准确性无法验证；

　　（3）数控加工工艺准备应用尚不完善，数控加工过程的工艺数据和资源数据存在断层等。

　　1.2解决方案

　　要数控加工工艺准备的一体化，实现诸多技术环节和资源数据的有效关联，必须将PDM和功能性应用软件进行一定程度的集成，以数控加工工艺准备过程控制为应用对象，构建以数控编程为核心的集成数控加工工艺准备应用。其中PDM系统担当一个公共平台的角色，提供统一的工艺信息、唯一的源数据（资源数据、功能性数据和关联数据），实现流程的电子化、结构化数据管理，以及过程数据的存储、分发、控制等功能。针对上述目标，解决方案如下：

　　（1）搭建统一的数控加工工艺准备应用平台，建立面向工艺准备的统一工作模式，冲压毕业设计。工艺人员始终在同一个系统下，完成同一源数据的多业务（技术环节）工作任务，无需在各种功能性软件之间频繁切换；

　　（2）在PDM系统上集成各种功能性软件工具，实现CAD/CAM、仿真验证、工艺优化等工艺准备工作与PDM系统之间的信息交换，功能性软件工具数据源的唯一性；

　　（3）定义工艺准备工作流程和审批流程，实现业务流程的电子化；

　　（4）建立工艺模板库、工艺知识库及基础资源数据库，实现数控加工工艺准备和技术管理之间的知识重用和资源共享；

　　（5）实现工艺准备过程数据和工艺文件的统一管

　　理。

　　1.3集成数控加工工艺准备平台规划

　　集成数控加工工艺准备技术是以资源、操作和产品为核心，将产品制造要素、知识及其过程进行数字化表述，在统一的系统中，完成数控加工工艺准备的全过程，包括工艺设计、数控编程、仿真优化和工艺文件管理。简言之，集成数控加工工艺准备平台以产品数据、资源数据信息和加工工艺文件为基础，提供一个制造知识表达、提炼和重用的基础运行平台，为数控加工工艺的不断优化提供数据支持，主要解决如何组织资源数据并完成数控加工工艺准备全过程规划的问题，集成数控加工工艺准备平台规划（如图1）。

　　图1集成数控加工工艺准备应用平台规划

　　Fig.1Applicationplatformplanningofintegratednumericalcontrolmachiningprocesspreparation

　　集成数控加工工艺准备平台通过集成功能性软硬件手柄限位杆矩形盒冲压件设计，数据转换与通信采用PDM工程数据管理方法进行数据的统一管理（如图2），实现设计—编程—管理的一体化。工艺设计时根据用户输入的零件特征信息、加工特征信息和标准化工艺规范，定制合理的加工工艺信息和加工工艺文件，其加工工艺信息直接用于驱动数控编程模块进行编程，生成加工刀位文件。数控编程时将分别针对零件的典型结构完成相应的功能，然后根据切削参数库中的参数以及工艺信息和零件特征模型自动生成满足加工需要的所有数控加工程序。后置及仿真过程可将生成的加工刀位文件根据仿真配置文件和企业设备参数配置文件进行后置处理、加工仿真和优化，生成NC代码和仿真报告。最后完成数据管理，即根据预定义的模板自动生成过程文件和工艺文件，在PDM系统中集中存放管理。