基于自動檢查系統(tǒng)的可制造性設計規(guī)范應用研究

石 雷

(中航工業(yè)洛陽電光設備研究所，河南 洛陽 471009)

近年來，信息化建設不斷地在航天航空領域全面鋪開，已經(jīng)廣泛地應用在產(chǎn)品設計、制造和管理的各個環(huán)節(jié)。3D CAPP、CAD/CAE、MES和MRP等技術與系統(tǒng)的應用，使產(chǎn)品的研制周期大大縮短，產(chǎn)品的質量也隨之提高。雖然應用了先進的PDM系統(tǒng)，但還沒有建立企業(yè)內(nèi)部的知識規(guī)則庫，可繼承性不高。雖然應用了ERP、MES等先進的系統(tǒng)，并搭建了所內(nèi)統(tǒng)一設計制造平臺，但是工作模式還主要以串行方式或協(xié)同方式進行，即從上游傳遞到下游的，任意下游端發(fā)生問題，再反饋到設計端更改圖樣的方式。隨著3D CAPP的不斷推行，二維工藝已經(jīng)慢慢向三維工藝轉變。工藝編制和過程主要以三維形式來展現(xiàn)，對于三維模型的審核也應從傳統(tǒng)的二維人工審核轉為三維工藝的自動審查。

利用企業(yè)搭建的數(shù)字化平臺，應用CAX技術、PDM技術，可以解決的是產(chǎn)品的功能和性能以及工程數(shù)據(jù)的管理和協(xié)調(diào)問題。然而，對設計的可制造性和成本等方面一直采用傳統(tǒng)的人工方式進行分析，這種方式已經(jīng)不能與現(xiàn)有的先進系統(tǒng)所匹配，不能在設計的早期就考慮產(chǎn)品的可制造性和成本等方面的約束。為了進一步提高型號研制進度，控制研制質量，降低研制成本，完善研制體系，應推行面向工藝的結構設計方法，豐富和完善產(chǎn)品研制體系，同時不斷地進行設計工藝的基礎數(shù)據(jù)積累和建設[1]。

1 主要研究內(nèi)容和技術要求

1.1 工藝性審查工作及軟件

工藝性審查工作即工藝員對產(chǎn)品圖樣設計結構的工藝性進行分析，對其提出修改意見和建議。也就是對設計部門所涉及的產(chǎn)品，要在滿足使用要求的前提下，確保制造、使用、維修的可行性和經(jīng)濟性[2]。為此，在信息化建設的開始階段建立一個合理的、快速的自動化工藝性審查平臺至關重要。

工藝性自動審查軟件不僅可以自動檢查不可加工的特征，早期提醒設計人員采用更加經(jīng)濟的設計方案，這個功能將會彌補企業(yè)目前沒有好的手段降低加工成本的空白，大幅降低企業(yè)加工時間和成本，并且能夠在實際設計過程中給予設計人員加工成本的明確概念，建立企業(yè)可繼承性的知識規(guī)則庫，非常有利于企業(yè)的長期良性發(fā)展。引入自動工藝審查軟件可使企業(yè)數(shù)字化平臺建設更加完善。

1.2 主要研究內(nèi)容

參照鑄造零件結構工藝設計指導準則、三防設計規(guī)范、機械加工零件結構要素工藝設計指導準則、光機部件設計工藝設計指導準則和航標等標準[3]。主要研究內(nèi)容如下：1)精密制造可制造性設計規(guī)范；2)光機裝調(diào)可制造性設計規(guī)范；3)進行修編，完成一套自動檢查系統(tǒng)實用的可制造性設計規(guī)范；4)與軟件廠家協(xié)作開發(fā)軟件，校準和規(guī)范工藝性規(guī)則并通過實際零件進行驗證，實現(xiàn)自動化一鍵式的工藝性審查。

1.3 技術要求

技術要求如下：1)自動審查軟件能夠與現(xiàn)有三維CAD(UG、CATIA、PROE等結構軟件)直接無縫集成；2)自動審查軟件能夠便捷地進行人機交互；3)建立軟件識別的機械加工及光機裝調(diào)規(guī)則庫；4)對三維CAD模型的加工特征進行智能識別、解析、判斷；5)依據(jù)規(guī)則庫，對產(chǎn)品三維設計模型的工藝進行一鍵式檢查分析；6)測試軟件能夠將檢查結果以文件報告輸出，以列表的方式詳細列出模型的工藝問題。

2 工藝審查規(guī)則參數(shù)的確定

由于多數(shù)企業(yè)并沒有具體標準細則，針對本身企業(yè)工藝規(guī)則參數(shù)的確認，采用了反復討論加資料查詢及調(diào)研國內(nèi)有資質廠家的方式。由設計部門、工藝技術部門和制造部門有經(jīng)驗的技術專家，進行反復確認，確立規(guī)則參數(shù)，將確立好的參數(shù)轉換為計算機語言，成為計算機可識別數(shù)據(jù)庫[4]。工藝審查規(guī)則參數(shù)樣例見表1。

表1 工藝審查規(guī)則參數(shù)樣例

3 軟件的調(diào)試與安裝

以UG軟件為例，需要將Checkmate功能模塊打開，否則計算機不能對三維模型特征進行識別，導致無法安裝及使用。

打開Checkmake功能模塊，具體方法如下：TC軟件集成到UG后，在“Program FilesSiemensNX7.5UGII”路徑下找到命名為“ugii_env.dat”的dat文件；然后將“ugii_env.dat”文件中所有帶有Checkmate信息的“UGCHECKMATE_DIR”變量語句屏蔽(語句開頭加#)；最后保存文件。通過上述操作，使得UG軟件中的Checkmate功能模塊能夠正常調(diào)用，從而確保自動工藝性審查軟件能夠安裝運行。

安裝之后，對其軟件進行測試，驗證基于自動檢查系統(tǒng)所開發(fā)梳理的設計規(guī)范規(guī)則庫的適用性及準確性，確保每條規(guī)則的檢查結果符合實際情況并滿足相關技術要求。軟件驗證樣例如圖1所示。

圖1 軟件驗證樣例

4 確定使用流程

推行自動工藝性審查軟件，需要在設計前沿進行推行，完成設計圖樣后需要運行工藝審查軟件進行審查，生成審查報告。對于審查報告中的否決項要進行更改，一般錯誤問題也要逐一更改，更改后重新生成審查報告，向下游工藝設計者進行傳遞。工藝設計者審圖，需要審查工藝審查報告中的數(shù)據(jù)是否可以通過，并查看圖樣其余尺寸精度，及時反饋給上游設計方。流程圖樣例如圖2所示。

圖2 流程圖樣例

5 結語

發(fā)展先進制造技術，振興我國制造業(yè)，迎接新世紀的挑戰(zhàn)乃是建立強大工業(yè)國家的根本。值此智能制造的發(fā)展之際，信息化建設不可或缺。自動化工藝性審查技術作為信息化建設的開端，將成為信息化建設的重要一環(huán)。自動化工藝性審查技術是有共性規(guī)律的，根據(jù)上述流程基本可以完成初期的建設。在信息化的初段，摒棄原有只有人工審查的方式，創(chuàng)建新的計算機輔助工藝性審查技術是重中之重。一個完善的自動化工藝性審查平臺將為以后技術人員對工藝性審查提供便捷的途徑，提高制造效率，也將為信息化平臺的搭建奠定堅實的基礎。