基于NX平臺的汽車覆蓋件模具標準化率提升方案

羅勁竹，代小龍，丁 哲，楊 丹

（四川成飛集成科技股份有限公司，四川成都 610092）

1 引言

汽車覆蓋件是汽車車身的重要組成部分[1]，其模具設(shè)計與制造周期幾乎占整車研發(fā)周期的2/3，是制約整車更新?lián)Q代的主要因素[2]。目前我國汽車市場競爭異常激烈，新車型的開發(fā)周期不斷壓縮，怎樣進一步縮短覆蓋件模具設(shè)計周期，是目前汽車模具行業(yè)的重要任務(wù)之一。在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中大量使用標準件可以有效地縮短模具設(shè)計周期。據(jù)統(tǒng)計，目前標件的使用率占到零件總量的60%左右，余下40%的為非標零件，減少這部分零件的的設(shè)計工作量，可以有效縮短模具設(shè)計周期。為此，引入了模塊化設(shè)計的理念，并通過重用庫的方式進行實施。重用庫，顧名思義是能夠重復利用的模具結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，通過把公司歷史累積的典型模具結(jié)構(gòu)進行分類整理形成標準化數(shù)據(jù)，然后上傳到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫里，供設(shè)計人員調(diào)用，能夠讓以往從零開始的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計轉(zhuǎn)變成“搭積木”方式，通過組裝標準化的結(jié)構(gòu)模塊進行設(shè)計，減少設(shè)計員工作量，有利于設(shè)計員更多的精力去優(yōu)化結(jié)構(gòu)，從而減少設(shè)計時間，提升效率與質(zhì)量。

2 重用庫系統(tǒng)的設(shè)計

NX軟件自帶有重用庫工具，可以通過部件族、用戶自定義征、可重用部件、產(chǎn)品模板工作室等方式創(chuàng)建可重用對象，但此重用庫工具是本機模式，重用數(shù)據(jù)版本管理不方便，也不符合企業(yè)標準化管理，難以實現(xiàn)加載裝配關(guān)系的可重用組件對象，以及界面定制化等綜合因素，導致此工具無法滿足實際需求。

為解決上述問題，需要在NX軟件上重新開發(fā)重用庫系統(tǒng)，滿足以下功能：

（1）數(shù)據(jù)庫使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。允許多個用戶同時訪問，對不同等級的用戶設(shè)置不同的數(shù)據(jù)庫權(quán)限，保證系統(tǒng)的共享和安全。

（2）方便簡潔的重用庫管理手段，只需要通過客戶端即可進行數(shù)據(jù)管理。

（3）查詢功能快速有效，交互式界面簡潔美觀，顯示數(shù)據(jù)信息全面[3]，用戶可以快速搜索到所需要的組件，并對其進行裝配使用。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

為實現(xiàn)重用庫系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化等需求，系統(tǒng)架構(gòu)使用了C/S模式（Client/Server，客戶端/服務(wù)器模式）。C/S屬于兩層應(yīng)用結(jié)構(gòu)，第一層是客戶端，負責表示與業(yè)務(wù)邏輯，主要與用戶進行交互；第二層是服務(wù)端，負責事務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)邏輯，對數(shù)據(jù)進行管理[4]。C/S模式適合于較小的局域網(wǎng)，此結(jié)構(gòu)訪問速度快、安全性高。汽車模具設(shè)計平臺通常是小型的局域網(wǎng)，所以選用C/S結(jié)構(gòu)來搭建本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺。

重用庫系統(tǒng)架構(gòu)分為客戶端與服務(wù)端兩大部分，其中服務(wù)端用于存儲數(shù)據(jù)，包括重用庫模型文件、預(yù)覽圖、參數(shù)信息表、訪問記錄等信息，客戶端為用戶提供人機交互服務(wù)[5]，包括重用庫對象調(diào)用和重用庫數(shù)據(jù)管理兩部分功能，如圖1所示。

圖1 重用庫系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

開發(fā)環(huán)境方面，服務(wù)端數(shù)據(jù)庫使用SQLServer創(chuàng)建，并在服務(wù)器中創(chuàng)建FTP服務(wù)器來存放重用庫對象，客戶端使用NXOpen C++對NX進行二次開發(fā)。

2.2 重用庫數(shù)據(jù)的分類與管理

所謂的模塊化設(shè)計，是在標準化理論的基礎(chǔ)上運用系統(tǒng)工程的原理，將一復雜的工程產(chǎn)品分解成層次合理的簡化、系列化、標準化單元模塊，并運用這些標準化模塊組合成各種不同產(chǎn)品的過程[6]。因此，需要對模具結(jié)構(gòu)拆解成小單元，再分類整理成不同的標準化單元模塊，這樣才能在模具設(shè)計過程中進行組合重用。

汽車模具結(jié)構(gòu)復雜，差異性較大，組成模具的零件數(shù)量眾多，但同類典型零件的非標件相似程度高，因此，對重用庫對象數(shù)據(jù)進行分類整理，按使用方式不同對其進行劃分為：作為參考借用數(shù)據(jù)；修改參數(shù)后使用；直接重復使用的標準化數(shù)據(jù)等。對重用庫對象分為非標斜楔、標準端頭、壓機、自制件4大類，每大類再以廠家零件等信息細分，最終每種對象都會標記很多關(guān)鍵信息，如廠家名稱、項目名稱、零件名稱、工序內(nèi)容等，數(shù)據(jù)分類如圖2所示。

圖2 重用庫數(shù)據(jù)分類

不同用戶角色的權(quán)限是有差異的，主要分為普通用戶、校對用戶、審核用戶及管理員。普通用戶只能進行重用庫入庫申請與數(shù)據(jù)調(diào)用，其他用戶有與之對應(yīng)的更高權(quán)限。所有重用庫對象通過入庫申請、校對、審核流程才能完成入庫操作，在入庫時需要提交模型數(shù)據(jù)及模型的關(guān)鍵信息，如非標斜楔需要提供客戶類型、零件類型、特征位置、工序類型、角度、行程、尺寸、剖面圖等信息。數(shù)據(jù)入庫后，設(shè)計員就可以通過這些關(guān)鍵信息快速的進行查詢、預(yù)覽和調(diào)用。入庫申請與數(shù)據(jù)查詢調(diào)用如圖3所示。

圖3 入庫申請與數(shù)據(jù)調(diào)用界面

為了解每個重用庫對象的使用情況，服務(wù)端會對數(shù)據(jù)庫中非標構(gòu)造數(shù)據(jù)的使用情況進行統(tǒng)計和分析，如非標構(gòu)造的累計查詢次數(shù)、累積調(diào)用次數(shù)、年度新增的非標構(gòu)造等數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析來進行有目的性數(shù)據(jù)更新和維護，完善系統(tǒng)功能。

3 實施效果

通過在生產(chǎn)項目中實際使用重用庫系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計效率和質(zhì)量有明顯的提升，某些結(jié)構(gòu)的設(shè)計時間甚至大幅度縮減，超出預(yù)期。例如非標斜楔的設(shè)計，按照常規(guī)步驟設(shè)計往往需要1～2天，復雜的可能要到2～3天，而實施重用庫系統(tǒng)后，設(shè)計員只需要從重用庫中調(diào)用現(xiàn)有的相似非標斜楔結(jié)構(gòu)（角度、長度、寬度等），再根據(jù)實際情況優(yōu)化調(diào)整，只需要花費3～4h就能完整對應(yīng)的設(shè)計工作，從而讓設(shè)計員有更多的精力去優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，進而提高工作效率與模具質(zhì)量。

在汽車模具設(shè)計過程中使用重用庫系統(tǒng)，實現(xiàn)了模塊化的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計思想，設(shè)計員根據(jù)不同工序內(nèi)容從重用庫系統(tǒng)中調(diào)用功能相似的標準模塊再進行組合，使設(shè)計工作得以簡化，避免大量重復工作，便于優(yōu)化設(shè)計，也有助于提高設(shè)計的質(zhì)量。

4 結(jié)論

基于C/S架構(gòu)與NXOpen C++開發(fā)技術(shù)實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)重用庫系統(tǒng)的二次開發(fā)，系統(tǒng)安全高效、便于擴展。通過對模具圖紙數(shù)據(jù)拆分與標準模塊化處理，完成重用庫數(shù)據(jù)的建立，以入庫申請的方式對數(shù)據(jù)進行更新，實現(xiàn)了用戶權(quán)限管理，既保證了數(shù)據(jù)安全性，又便于數(shù)據(jù)維護與管理。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析更加有效的進行數(shù)據(jù)維護和更新，保證重用庫的準確性和高效性，以便更好的服務(wù)于模具設(shè)計工作。

通過使用重用庫系統(tǒng)進行的模塊化設(shè)計思想，實現(xiàn)了資源共享，簡化設(shè)計過程，提升設(shè)計效率，減少設(shè)計周期與設(shè)計錯誤，有利于提高模具質(zhì)量與可靠性，從而延長模具壽命，降低模具維護成本。模具塊化設(shè)計也提高模具設(shè)計的標準化、通用化與規(guī)格化，有助企業(yè)往模具多人協(xié)同設(shè)計的方向發(fā)展，提升企業(yè)市場競爭力。因此，通過使用網(wǎng)絡(luò)化重用庫系統(tǒng)與模塊化模具設(shè)計方案，為提高模具設(shè)計效率、縮短模具設(shè)計周期、提升標準化率提供了一種可行方案。