SolidWorks 基于并行設(shè)計(jì)的沖模CAD/CAM系統(tǒng)集成框架

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并行設(shè)計(jì)是通過(guò)劃分到子一級(jí)單位的模具設(shè)計(jì)制造擔(dān)當(dāng)?shù)倪M(jìn)一步的子任務(wù)和協(xié)作的方法,，使某些可以在總體設(shè)計(jì)制造任務(wù)中盡可能前置以縮短周期的并行子任務(wù)在滿足合理性,、可行性的要求下盡可能同步或稍后進(jìn)行啟動(dòng),。根據(jù)沖模并行設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)集成技術(shù)原理,，基于并行設(shè)計(jì)的沖模CAD/CAM系統(tǒng)集成框架（圖1）,�,！　�
! t$ s  ~% k; U3 }3 c* g6 s　　圖1 Solidworks三維CAD/CAM集成設(shè)計(jì)制造平臺(tái)
　　該框架沖模設(shè)計(jì)和開發(fā)過(guò)程分為繪制件圖（產(chǎn)品前處理）,、模具工步料帶排樣設(shè)計(jì),、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具零件設(shè)計(jì),、模具制造和裝配以及模具調(diào)試使用六個(gè)階段,，階段與階段之間有部分重疊，表明在前面設(shè)計(jì)尚未結(jié)束時(shí),，后面的設(shè)計(jì)就已經(jīng)開始了,，即并行設(shè)計(jì)部分（這里是指廣義的整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)之間的并行）,。
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8 ]8 x# |# x5 e! G' Q4 u. ^2 @9 L6 b　　并行設(shè)計(jì)在沖模CAD/CAM系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　沖模設(shè)計(jì)的基本流程
　　
　　圖2 沖模CAD/CAM 流程圖
3 v' t6 l/ ^2 f/ h　　①原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入模塊：完成沖裁零件的形狀和尺寸輸入系統(tǒng),，PDM信息輸入,。
　　②圖形前處理模塊：由原始工件圖轉(zhuǎn)換為可供模具設(shè)計(jì)使用的圓整后模型,，為后續(xù)模塊提供必要的信息,。統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型、全參數(shù)化,、全相關(guān),，使得模具在設(shè)計(jì)階段易于修改。在設(shè)計(jì)變更時(shí)一處修改,，能擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中,，同時(shí)自動(dòng)更改所有的設(shè)計(jì)圖紙以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)。
　�,、酃に囆耘袛嗄�塊：以自動(dòng)搜索和人為輔助判斷的方式分析沖裁件的工藝性,。如零件不適可沖裁,，則給出提示信息,，要求修改零件圖。（客戶打合,，前期方案評(píng)審）
　�,、芰蠋�排樣模塊：以材料利用率為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行排樣優(yōu)化設(shè)計(jì)。一旦敲定,，即可并行展開下續(xù)各個(gè)分行模塊,，是整個(gè)模具項(xiàng)目的中樞總線部分。
　�,、荽_定沖壓工藝方案模塊：確定采用簡(jiǎn)單模,、復(fù)合模或連續(xù)模,。從既存的標(biāo)準(zhǔn)型模架系列中進(jìn)行選擇,，是一個(gè)方案優(yōu)化，成本精簡(jiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程,。
　�,、奘芰τ�(jì)算模塊：預(yù)先計(jì)算沖裁力、卸料力,、壓邊力等,，為選擇壓力機(jī)提供理論力計(jì)算。（這部分理論計(jì)算當(dāng)前LogoPress僅提供了沖裁力,，而針對(duì)折彎,、拉伸等成形工藝需要借助CAE及CBR進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)性的推理驗(yàn)證來(lái)提供必要的輸入信息）,。
/ Z; F% N2 q& b+ B( S& [　　⑦模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊：在以上1-6確定的前提之下,，按照模具裝配體中各個(gè)要素的標(biāo)準(zhǔn)化劃歸進(jìn)行各擔(dān)當(dāng)?shù)淖尤蝿?wù)分配,，對(duì)應(yīng)選擇標(biāo)準(zhǔn)零部件，設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)零件等,，及后續(xù)的加工,、品質(zhì)驗(yàn)證過(guò)程。
$ x' g) J% N/ @: J3 E　�,、嘁越y(tǒng)一的任務(wù)節(jié)點(diǎn)為標(biāo)桿,，集中各子要素子零部件進(jìn)行匯總裝配驗(yàn)證，試模出樣,。
6 F$ A1 \3 k& c  k. {8 Y, c1 I　　沖模設(shè)計(jì)過(guò)程的并行
　　細(xì)探?jīng)_模的并行設(shè)計(jì),，包括兩方面的內(nèi)容：一是沖模設(shè)計(jì)過(guò)程本身的并行，指的是沖模設(shè)計(jì)各階段任務(wù)之間的并行,；二是模具裝配體中各元素,、子件的沖模設(shè)計(jì)與制造自過(guò)程之間的并行，指的是在沖模設(shè)計(jì)進(jìn)行到方案確定階段,，就開始不同類型單件的零件設(shè)計(jì),、工藝準(zhǔn)備、加工等的子系統(tǒng)協(xié)同推進(jìn),，包括購(gòu)原材料和標(biāo)準(zhǔn)件訂購(gòu),、零件的設(shè)計(jì)、工程圖作成,，零件加工所需刀具,、夾具和量具的工藝設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備和完成加工等,。詳細(xì)來(lái)說(shuō),，就是將原先由個(gè)人完成的沖模設(shè)計(jì)過(guò)程分解為若干個(gè)并行子任務(wù)組。
% }7 S: ~2 L" Y8 n4 R/ r　　設(shè)計(jì)任務(wù)的處理,，設(shè)計(jì)任務(wù)的分解和相關(guān)子任務(wù)關(guān)系的處理是并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題,。這種分解和處理應(yīng)以使設(shè)計(jì)任務(wù)盡可能被并行執(zhí)行為原則，并盡可能一次成功,，以提高模具質(zhì)量,，縮短開發(fā)周期。模具總體設(shè)計(jì)人員在裝配環(huán)境中通過(guò)對(duì)零/部件設(shè)計(jì)完善程度的把握,，來(lái)決定總裝配體分解后每個(gè)子裝配,、零件還有多少任務(wù)需其他設(shè)計(jì)人員完成。零/部件在總裝配體中的設(shè)計(jì)完善程度以能準(zhǔn)確反映模具的功能及裝配關(guān)系,、準(zhǔn)確向下層設(shè)計(jì)人員傳遞信息為準(zhǔn),�,？傃b配體既可隨時(shí)分解成部件、零件,，進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),，又可隨時(shí)重新裝配起來(lái)，回到裝配環(huán)境下進(jìn)行設(shè)計(jì),，并可進(jìn)行各種檢查分析,，所謂自底向上的設(shè)計(jì)模式。
　　各子任務(wù)分配的協(xié)調(diào)機(jī)制,，鈑金沖壓模具的復(fù)雜性,，導(dǎo)致并行設(shè)計(jì)時(shí)可能發(fā)生諸如配套性、幾何尺寸聯(lián)系,、規(guī)格類型以及工作時(shí)序等方面的沖突,。我們?cè)谘b配環(huán)境下對(duì)整副鈑金模具的功能、結(jié)構(gòu)等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),、修改,，以消除沖突，保證模具的整體性和協(xié)調(diào)性,。那么,，在模具結(jié)構(gòu)并行設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)信息的溝通,、設(shè)計(jì)質(zhì)量的評(píng)價(jià),、設(shè)計(jì)流程的控制,、設(shè)計(jì)人員之間的協(xié)調(diào)等問(wèn)題的處理就變得最為重要,。我覺(jué)得關(guān)鍵之處還是在于模具標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的認(rèn)知和細(xì)分定義程度上的問(wèn)題解決才是真正實(shí)現(xiàn)流暢并行設(shè)計(jì)的要害，為此,，我們也可以借鑒以下相關(guān)協(xié)作性的機(jī)制來(lái)解決一些分配過(guò)程中的問(wèn)題：
6 V( W( e$ i( V2 q6 @  B3 i　�,、倏傮w設(shè)計(jì)人員進(jìn)行模具的總裝設(shè)計(jì)，然后把零/部件拆開,，分配給各個(gè)層次的下層設(shè)計(jì)人員同時(shí)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),。
　　②下層設(shè)計(jì)人員進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí),，如發(fā)現(xiàn)某設(shè)計(jì)意圖不明或某部位需要修改時(shí),，可向上層設(shè)計(jì)人員發(fā)出詢問(wèn)或修改申請(qǐng)。
　�,、凵蠈釉O(shè)計(jì)人員進(jìn)行必要的計(jì)算,、評(píng)價(jià)、協(xié)調(diào)后,，發(fā)出設(shè)計(jì)意圖說(shuō)明或同意修改指令,；因?yàn)槟＞叩亩鄬哟谓Y(jié)構(gòu),，如果上層設(shè)計(jì)人員無(wú)權(quán)處理下層設(shè)計(jì)中涉及的問(wèn)題，可將該問(wèn)題提交給更上層乃至總體設(shè)計(jì)人員處理,。
/ }3 `" A, O/ T0 g7 T* F　�,、芟聦釉O(shè)計(jì)人員根據(jù)上層發(fā)出的設(shè)計(jì)說(shuō)明或修改指令，繼續(xù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),。
& S0 E& _1 K0 h+ j  A* D4 x　�,、萆蠈釉O(shè)計(jì)人員、總體設(shè)計(jì)人員將下層詳細(xì)設(shè)計(jì)后的零/部件裝配起來(lái),，進(jìn)行功能,、結(jié)構(gòu)等方面的技術(shù)驗(yàn)證，滿意后即結(jié)束全部設(shè)計(jì),，否則再將零/部件拆開進(jìn)行修改,。
　　在設(shè)計(jì)討程中，設(shè)計(jì)人通過(guò)PDM協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái),，可以實(shí)時(shí)看到設(shè)計(jì)和修改的整體效果,，并檢查其正確性，從而使各部分的設(shè)計(jì)同步協(xié)調(diào),、齊頭并進(jìn),。通過(guò)這種類似機(jī)制再配合背后豐沛的各擔(dān)當(dāng)自己早已“墨守陳規(guī)”的設(shè)計(jì)技術(shù)要求，才能有利于設(shè)計(jì)人員整個(gè)集體的并行協(xié)調(diào)作業(yè),。
7 @6 }" s9 `) z( i4 g　　而整體裝配環(huán)節(jié)就成為最終設(shè)計(jì)成型的關(guān)鍵,，總體設(shè)計(jì)人員需要在一開始策劃時(shí)充分考慮模具的整體性能，這樣下層設(shè)計(jì)人員在上層形成粗略設(shè)計(jì)要求后可同時(shí)展開工作,，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間,；零/部件之間通過(guò)裝配關(guān)系約束成為一個(gè)有機(jī)的整體，易于保證設(shè)計(jì)的一致性和完整性,，支持設(shè)計(jì)組并行協(xié)同工作,。裝配設(shè)計(jì)環(huán)境提供了“虛零件”的設(shè)計(jì)功能。所謂虛零件指的是零/部件僅以一個(gè)名字或一個(gè)坐標(biāo)系空間點(diǎn)位來(lái)表示,，通過(guò)先前開發(fā)的總體BOM三坐標(biāo)輸出清單可以快速的裝配匹配,，從而確定模具的功能結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)。在最終總裝環(huán)境中可以對(duì)虛零件進(jìn)行設(shè)計(jì),、修改,，通過(guò)產(chǎn)生幾何實(shí)體而使之變成“實(shí)零件”可對(duì)任何零件進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)、修改,、裝配和刪除,，完成模具總體設(shè)計(jì)。
　　克服傳統(tǒng)“串行”設(shè)計(jì)的弊端,，變單一設(shè)計(jì)過(guò)程為小循環(huán)多重復(fù)設(shè)計(jì)過(guò)程,，并使設(shè)計(jì)過(guò)程的每個(gè)環(huán)節(jié)都能實(shí)現(xiàn)并行推進(jìn),、協(xié)同配合、修改快速響應(yīng),，這是我們不變的目標(biāo),。作為處于制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)關(guān)鍵時(shí)期的我們，一體化,、并行地進(jìn)行件模具設(shè)計(jì),，才能從根本上提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短開發(fā)周期,。在全新概念的三維CAD/CAM和PDM平臺(tái)基礎(chǔ)之上,，借助于Ineternet和NC平臺(tái)，模具全球異地協(xié)同設(shè)計(jì)制造也將不僅僅是設(shè)想,。這勢(shì)必是一場(chǎng)挑戰(zhàn)智能模具設(shè)計(jì),、制造來(lái)贏得行業(yè)新市場(chǎng)新生命的革命。
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