1 概述
在液壓系統(tǒng)中，液壓管路作為傳遞信號和載能介質(zhì)的通路，其重要性不言而喻。傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)管路設(shè)計采用二維設(shè)計軟件，要求設(shè)計人員在二維圖紙上進(jìn)行布管工作。由于系統(tǒng)的三維空間結(jié)構(gòu)反映到二維圖紙上的復(fù)雜性，給布管工作帶來很大難度。二維管道設(shè)計不形象、不直觀，難以判斷液壓管路的走向和干涉情況，容易出現(xiàn)漏件現(xiàn)象。與二維設(shè)計相比，三維設(shè)計可以清楚地反映管道的空間走向與連接關(guān)系，使得配管設(shè)計布局更合理、更經(jīng)濟(jì)；可有效避免管路干涉；有利于工程機(jī)械管路現(xiàn)場裝配。Pro/E的Piping模塊專注于3D管道系統(tǒng)設(shè)計，該模塊建立的管道系統(tǒng)可與組件中的其它元件或特征關(guān)聯(lián)起來，并隨著它們的變更而相應(yīng)更新。
PDM（Products Data Management）是基于Windchill的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，PDM以產(chǎn)品為中心，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，把企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與產(chǎn)品有關(guān)的信息和過程集成起來。結(jié)合PDM強(qiáng)大的協(xié)同設(shè)計平臺，實現(xiàn)產(chǎn)品液壓系統(tǒng)的三維設(shè)計，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，降低成本，提高質(zhì)量，為企業(yè)贏得競爭優(yōu)勢。
2 PDM中三維布管解決方案
液壓系統(tǒng)中三維管路設(shè)計主要有硬管和軟管總成兩種。硬管屬于普通的零件，當(dāng)裝配結(jié)構(gòu)固定時，其狀態(tài)唯一，可以直接檢入PDM系統(tǒng)，并生成對應(yīng)的部件。軟管總成包括兩端的軟管接頭和軟管，屬于柔性件，同一物料對應(yīng)多種安裝狀態(tài)。而Pro/E設(shè)計中要求不同結(jié)構(gòu)、狀態(tài)的物料需要使用不同的物料號，顯然三維設(shè)計的底層代碼設(shè)計并不能滿足實際業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。
假定軟管總成為整體采購件，其子項不單獨采購。在三維管路設(shè)計中，對每一個安裝狀態(tài)的軟管總成定義不同的圖號，通過集成將不同狀態(tài)的軟管總成檢入PDM系統(tǒng)，生成臨時部件。在軟管總成部件的同一屬性參數(shù)中，填寫ERP采購物料號。通過PDM-ERP接口程序的控制，實現(xiàn)ERP中BOM的搭建。BOM結(jié)構(gòu)演變過程如圖1所示。
圖1 液壓軟管BOM結(jié)構(gòu)演變過程
3 三維布管設(shè)計流程
PDM中三維布管的一般流程如圖2所示，其中虛線框中為軟管總成的設(shè)計流程，硬管的設(shè)計流程相對簡單，不再贅述。
圖2 PDM中三維布管的主要流程
3.1 創(chuàng)建布管組件和骨架模型
布管組件是一個液壓（子）系統(tǒng)，與一般組件的創(chuàng)建方法一致。在布管組件中，首先創(chuàng)建管路總體骨架，然后在骨架模型下收縮包絡(luò)參考模型，為液壓系統(tǒng)設(shè)計提供裝配基準(zhǔn)。收縮包絡(luò)時避免包絡(luò)多余模型，避免出現(xiàn)交叉包絡(luò)現(xiàn)象。骨架模型保留了實體模型的外形特性、占內(nèi)存少，有利于提高布管的速度，不影響布管參照與進(jìn)行干涉檢查。檢入PDM系統(tǒng)時，系統(tǒng)會自動識別骨架模型，控制其不生產(chǎn)部件。
3.2 軟管總成的設(shè)計
在布管組件中創(chuàng)建軟管總成子組件，進(jìn)入管道模式并激活此組件。裝配兩端的軟管接頭，建立管線，進(jìn)行管道設(shè)計，生產(chǎn)管道實體。為了提高設(shè)計效率，應(yīng)該建立相應(yīng)的接頭庫和管線庫。生成管道實體時注意選擇管道實體模板，否則會造成管道實體參數(shù)不全。同時，通過參數(shù)控制軟管接頭和管道實體不產(chǎn)生部件，這樣BOM中就不會出現(xiàn)多余的物料。軟管總成模型結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 軟管總成模型結(jié)構(gòu)
3.3 工程圖設(shè)計
液壓系統(tǒng)工程圖和普通工程圖不同之處在于，液壓工程圖要顯示骨架模型，以便查看管道的走向、安裝和定位。根據(jù)前面所述解決方案，軟管總成的采購物料號是在檢入PDM系統(tǒng)后填寫，因此管道工程圖中不能體現(xiàn)軟管總成的物料信息。另一方面，三維模型中不同狀態(tài)的軟管總成采用不同的圖號，而實際采購時關(guān)注的是采購型號，所以該圖號在工程圖中顯示沒有實際意義。在工程圖中的重復(fù)區(qū)域中添加關(guān)系，當(dāng)ptc_common_name為軟管總成時，圖號統(tǒng)一顯示“H”，如圖4所示。
圖4 軟管總成模型結(jié)構(gòu)
3.4 檢入PDM系統(tǒng)
工程圖設(shè)計完成后，檢入PDM系統(tǒng)。為了完善軟管總成的物料和型號信息，采用軟管表方案。在PDM系統(tǒng)中，選中布管組件對應(yīng)的部件，以它做為入口部件輸出軟管表，如圖5所示。其中物料號、型號和數(shù)量由系統(tǒng)直接導(dǎo)出。軟管表中的物料號為在軟管總成部件屬性參數(shù)中填寫的ERP采購物料號；型號為該物料號對應(yīng)的軟管總成的實際采購型號；數(shù)量與模型結(jié)構(gòu)中一致。圖內(nèi)序號為工程圖中的球標(biāo)序號，通過此列將工程圖明細(xì)欄和軟管表對應(yīng)起來。此外，軟管表還可以添加一些其它項目，更清晰的反應(yīng)所選管路的參數(shù)信息和聯(lián)接位置信息。圖紙和軟管表簽審?fù)戤吅螅纯纱蛴∠掳l(fā)。
圖5 PDM系統(tǒng)輸出軟管表
4 結(jié)論
利用Pro/E的管道模塊，結(jié)合PDM數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的全三維設(shè)計。針對柔性軟管總成，給出了PDM系統(tǒng)中的解決方案。采用軟管表可以有效避免管路因長度不合適而經(jīng)常變更圖紙的情況，節(jié)約產(chǎn)品研發(fā)成本。三維布管適宜于在設(shè)計和生產(chǎn)液壓系統(tǒng)的企業(yè)中推廣，能提高液壓系統(tǒng)設(shè)計的效率，規(guī)范設(shè)計方法，提高設(shè)計質(zhì)量。
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本文標(biāo)題：2014產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化征文：基于PDM的三維布管技術(shù)研究
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