3DMPS

知識驅動的零件工藝設計系統

概述

隨著制造業能力的提升,產品復雜度和精度也在不斷提高,信息技術對制造業發展的促進作用也日益明顯。在設計環節,設計工具逐漸從二維CAD向三維CAD轉化,圍繞三維模型的設計、分析、仿真技術逐漸成熟和完善,傳統工藝設計模式因為缺少對三維CAD模型的有效利用與支持,逐漸落后于企業的發展要求。

傳統的工藝設計模式中,普遍存在以下問題:

(1)無法直接使用三維模型及模型信息。

雖然工藝人員能夠接收設計人員建立的三維模型,但模型及模型上的PMI標注信息(尺寸、公差、基準、屬性)卻不能為工藝系統直接使用,如果僅僅作為查看,而不能輔助工藝人員進行工藝分析和決策,則模型及標注本身的價值大大降低。

(2)工藝簡圖需要工藝人員繪制。

三維工藝模式下,如果需要工藝人員利用三維CAD建立三維過程模型,則不僅大幅度增加了工藝人員的工作量,而且也使得工藝人員無法將關注力集中在工藝本身。而當模型發生變化時,或者工藝需要調整時,重建工序模型也使得工藝更改的工作量增加。

(3)企業工藝知識和經驗無法積累和復用。

缺乏經驗的設計人員對工藝不熟悉,即使掌握了一般性的工藝知識,也可能因為對企業的工藝特點、現場的制造環境等不了解,影響工藝的可行性,導致設計-工藝大量反復,嚴重影響產品研制周期和產品質量;同時由于工藝缺乏共同的語言、規范描述和管理手段,導致溝通成本高,很難形成可工程化應用的知識。

(4)傳統的工藝輸出形式不夠直觀和可視化。

工藝卡片的輸出形式,文字加圖形的表達方式缺乏加工過程的直觀、可視的表達,即使通過MES系統或者其它方式將工藝卡片以電子化的形式下發到車間工位,也只是將紙質打印卡片轉變為電子化卡片,遠未達到三維工藝下車間所希望達到的目標。

開目三維零件工藝規劃系統(3DMPS),可以幫助企業專業、輕松、高效地解決加工工藝設計問題。

開目基于MBD的三維零件工藝規劃系統(3DMPS)提供專業的加工工藝輔助,能夠輔助零件分析、輔助零件工藝設計、輔助工序模型自動建模以及輔助加工。3DMPS獲取零件工藝信息、全三維模型文件后,通過對三維模型中制造特征的識別,采用基于知識的參數化設計思想,智能化推理得到各制造特征的加工方法,再通過人機交互,生成面向零件的機加工工藝過程。系統根據零部件模型和工藝過程,自動生成毛坯模型及各工序的中間模型以及完成加工過程仿真。完成后的工藝信息能夠按照企業指定的格式進行輸出,或者進行三維工藝信息在車間的電子化發布。

3DMPS是國內領先的三維零件工藝規劃系統,旨在為制造企業專業工藝人員提供專業的工藝設計工具,讓原本繁瑣的工作變得輕松、高效、高質,以獲得更多的時間和精力從事企業工藝創新。

應用目標

工藝設計全三維環境構建

延伸設計,引領制造,基于特征和知識驅動,為企業構建專業、實用的三維數字化工藝設計環境,形成結構化、可視化、集成化、實用化的工藝規劃和管理系統,提高工藝設計的質量和效率。

工藝仿真驗證

集成CAM,支持數控工藝,建立三維機加工藝的仿真驗證環境,通過基于特征的刀路規劃提高加工效率,用數字化手段驗證零件的制造工藝,從而縮短工藝準備周期,提高工藝質量,以滿足產品進度質量要求。

企業級工藝知識積累應用

建立企業級工藝知識庫系統,支持各種靜態、動態工藝知識存儲與應用。通過三維機加設計平臺實現工藝知識工藝的推理應用,一方面使得企業整體工藝水平得到穩定和提高,另一方面可以使工藝人員能夠將更多的精力和時間用于從事工藝創新的工作。

制造工藝三維可視下車間

通過與PDM/PLM系統、MES系統的集成應用,三維工藝可以在車間通過計算機、觸摸屏展示,或以自動化手段直接輸出數控工藝到機床,建立三維下現場應用能力,更好的指導現場生產,同時提高工藝與制造的協同效率。

商用價值

完備三維信息流

完整地繼承產品三維模型上所有的實體信息以及各種PMI標注信息,根據模型上完整的制造信息定義,確定出合理的、可行的制造工藝,確保三維信息流在整個信息化系統中的完整應用。

縮短工藝設計周期

通過工藝知識的應用、基于MBD模型的零件消息提取和特征識別、特征工藝推理、工藝過程模型的自動生成,以及數字化仿真等功能,大大減少了工藝人員繁重的手工工作。

降低成本

通過基于特征的工藝規劃和加工仿真,使工藝知識得以在軟件中直接得到應用,避免使用保守的加工方案,確保采用更經濟的加工方案從而降低加工工時、降低成本。

提升工藝創新能力

企業工藝知識庫的積累、特征識別和工藝推理,使得工藝人員的工作效率大大提升,工藝人員能夠將更多的精力和時間用于從事工藝創新的工作。

主要功能

建立基于三維模型的工藝設計平臺,工藝人員直接應用三維設計模型,進行三維工藝設計,生成基于三維工序模型、可視化操作指導的三維工藝規程。從而為企業全面貫通三維技術,有利于實現產品設計、工藝設計、仿真分析、生產制造及數據管理等方面信息和工具的集成。

3DMPS獲取零件全三維模型文件后,通過對三維模型中制造特征的識別,基于知識推理得到各制造特征的加工方法,再通過人機交互,生成面向零件的機加工工藝。完成后的工藝可以按照三維或者二維模版輸出,或通過標準的接口文件傳遞到其它的工藝系統或PDM、MES系統中。

特征識別

加工特征是連接CAD系統與CAPP系統的橋梁,是知識化工藝設計的基礎。特征識別技術從三維模型中識別出具有工藝語義的工藝特征及其制造屬性,將設計意圖轉換為工藝要求。

功能特點:

模型信息提取:零件模型作為三維CAPP系統的唯一數據源,包含了豐富的管理信息、幾何信息和非幾何信息。系統通過模型信息提取模塊獲得模型幾何信息(BRep表達信息和設計特征信息)和非幾何信息(基本管理信息和標注信息),以結構化形式存儲在系統中。

特征識別:從零件模型中識別出需要加工的面及面的組合,同時從關聯的PMI信息中獲取特征的工藝屬性。

基于知識的智能工藝輔助設計

基于特征的知識化工藝設計是指根據加工特征及特征屬性(工藝要求),從知識庫中推理出特征的加工方法以及加工余量,形成零件的加工工序(路線),進而根據機床、特征、余量等推理出每道工步的刀具和加工參數。

功能特點:

知識化的工藝決策過程: 基于三維工藝知識的參數化工藝設計,擬人化的表達工藝人員工藝決策過程,根據設計特征分解生成特征加工方法,并且提供豐富的特征加工知識庫。

自動產生毛坯: 根據毛坯類型不同自動生成毛坯。目前支持棒料、多軸段鑄鍛件、鑄件、方料毛坯的自動生成,還支持外部導入毛坯。所有加工表面的加工方法和步驟出來后,根據各表面的加工余量可以產生零件的毛坯。

人機交互的工序編排過程: 零件的每個特征的工藝路線經過組合、合并、排序,得到最終的零件工藝路線。

自動化的加工過程模型生成: 依據工藝編排,自動生成每道工序的模型圖,大大減少工藝人員的交互繪圖工作量。當工藝需要更改時,能方便的重新生成新的整套過程模型。使用wave技術,方便工藝人員更改過程模型。

工序尺寸自動標注:依據特征以及指定的基準,實現工序尺寸的自動標注。

工序模型示例

加工仿真

通過與CAM軟件的集成,自動或在人工干預下進行加工過程動態仿真并生成數控代碼。

功能特點:

自動產生刀具路徑:通過與CAM軟件的集成,優化計算并向CAM模塊輸出刀具參數、加工參數等,利用CAM功能自動生成刀具路徑,或根據特征分析結果直接向CAM系統輸出刀具路徑。

高效產生NC代碼: 通過與CAM軟件集成,利用CAM的后處理器生成NC代碼,并支持將代碼文件關聯工藝存儲。

工藝輸出

3DMPS提供多種數據輸出方式,能以標準的工藝XML格式輸出、三維PDF格式輸出、工藝卡片格式輸出,能夠充分滿足下游的各種應用。

功能特點:

提供三維機加工藝瀏覽器:以三維輕量化模型和結構化工藝描述的方式圖文一體化的把機加工藝展現到車間終端,方便用戶在加工現場清晰直觀地查看產品加工工藝。

支持二維工藝文件輸出:可自動生成三維工藝簡圖、根據三維工藝工序屬性內容填寫卡片單元格內容。

支持3D PDF文件輸出:可將工藝文件輸出成3D PDF文件,以供用戶直觀查看。

標準工藝XML格式輸出:將工藝以標準化文件接口數據形式輸出到PLM或MES等系統中。

三維瀏覽器

二維工藝文件

集成及擴展應用

工藝設計是連接產品設計與產品制造的橋梁。通過標準化的工藝表達和開放的接口,與上下游的信息化系統集成,有助于企業形成完整的信息化解決方案。

主要功能特點:

與PLM/MPM系統集成:3DMPS建立輸出標準工藝表達文件,通過與企業研發管理平臺PLM/MPM的集成,用戶能夠完成工藝路線定義、工藝任務分派、工藝編制、工藝簽審、工藝變更、工藝輸出、工藝版本管理等多種管理功能。

3DMPS for Teamcenter版本:實現3DMPS與Teamcenter的無縫集成,雙向數據互動,在Teamcenter中直接啟動3DMPS進行零件工藝設計。

工藝資源的可擴展:3DMPS自帶的工藝資源管理器可以實現對制造資源進行使用和管理,對資源庫進行創建、擴充、維護和管理。同時,3DMPS還能夠使用其它系統或者數據庫中的資源。例如用戶已在使用的數據中心、ERP系統、PLM等系統中已有的工裝、夾具、刀具、材料、設備等資源。

工藝知識的可擴展:3DMPS中已蘊含了豐富的基于知識的工藝創新設計思想,同時系統還提供的工藝知識定義和管理工具,用戶能夠將企業自身的工藝知識進行不斷的積累和完善,并在日常的工藝設計業務中充分共享和使用,以最大限度地實現基于知識的工藝設計,提升企業的整體工藝水平。

結構化工藝

行業應用

3DMPS在3C行業的應用

工信部智能制造示范項目

1.項目背景

本示范項目旨在引進高速高精鉆攻加工中心并匹配機器人實現快速裝夾與自動化、智能化加工。精密產品及工序模型已三維化,在UG 中完成工步的刀路規劃和加工仿真,但工藝規劃過程三維化程度不足,工藝規劃還是在工藝人員腦海中形成后,再以文字輔以三維模型的形式進行表達。而且,由于三維工藝知識庫的建立和積累不足,工藝過程規劃以及刀具路徑規劃、數控程序編制還是較大程度上依賴人員的經驗和能力,不利于企業整體工藝水平的提高,同時也容易因人為因素過多造成不規范或者失誤。

2.實施方案

1) 建立面向企業和行業的MBD規范和標準體系。

2) 構建面向企業和行業的、可擴充的工藝知識數據庫。

3) 實現基于知識的智能化工藝規劃。

4) 通過KMPDM,實現工藝路線、工藝資源數據向下游MES、APS、車間三維仿真等軟件和自動化產線、數控機床等設備的傳輸。

3.應用效果

1)縮短產品研制周期

通過知識化智能化的工藝規劃,輔助完成加工過程規劃,自動生成毛坯和工序過程模型,基于工序過程模型完成工藝仿真和驗證,快速優質地完成工藝設計。

2)提高加工效率

依據特征設計意圖,優化走刀路徑和加工參數,從而提高加工效率。

3)改進工藝設計質量

基于知識的智能化工藝規劃有效規避可識別的常規質量問題和風險,穩定工藝質量,幫助降低產品不良率;通過對加工過程的應力應變分析,溫度變化對材料性能的影響分析,形成閉環反饋改進工藝。

主要優勢

深厚的行業底蘊

3DMPS融合了開目二十多年來在工藝信息化領域積累的大量行業知識和經驗,面向不同行業和不同企業的需求,總結了大量的包括產品特點、工藝裝備特點、工藝設計過程特點、工藝知識累積特點等行業工藝設計經驗和特點,能為企業提供形成具有行業特點和企業特色的專業化的三維工藝系統。

基于知識的工藝設計

3DMPS采用三維模型特征識別技術、基于知識的特征工步推理技術、人機交互工序編排技術、自動生成工序模型和毛坯模型等技術,實現基于知識化的工藝設計。

結構化工藝設計

3DMPS基于特征和知識驅動,形成結構化、可視化、集成化及實用化的工藝方案,實現產品、工藝、制造資源等數據的有機關聯和結構化組織,保證數據的一致、有效和重用,生成的工藝以標準的XML文件接口表達,為其它信息化系統使用工藝數據提供數據基礎和支持機制。

基于MBD全信息模型協同構建

基于MBD的3DMPS使得三維模型從設計延伸到下游的工藝、制造環節,支持面向產品全生命周期的信息化系統整體構建,并使得系統進一步朝著集成化、協同化的方向發展。

易學易用

系統采用標準的界面實現,安裝簡單方便;貼近工藝的軟件功能設計使得工藝人員易于掌握,基于特征的自動化過程模型生成技術使得工藝模型生成快速而簡單,并易于調整工藝。專業的工藝人員能在很短周期內掌握本系統,輕松使用3DMPS為您的企業進行零件工藝規劃。

他們正在使用:

專注于以PLM為核心的制造業信息化領域,為客戶提供提供專業的產品和行業解決方案

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