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基于XML的异构PDM系统产品数据交换技术
相关内容: 产品 技术 基于 数据 系统 交换

  1 概述 

随着计算机技术和网络技术的发展,以及Internet巨大的规模、丰富的信息资源使得企业与外界的联系越来越紧密,企业界为了充分利用这些新技术和资源为企业服务,呈现出分布化、集团化和专业化的趋势,以及异地设计与制造、动态联盟、虚拟企业等新的企业组织和合作方式,通过企业与企业在产品开发过程中的合作,可以实现优势互补,加强各个企业的核心竞争力,节省大量的低效率投资,提高整个企业联盟的竞争力,快速占领市场,这种企业结盟已成为市场竞争中普遍采用和非常有效的手段。 

由多个分布企业协作完成复杂产品(如汽车、飞机等)开发已经成为企业合作的重要特点,分布式企业协作产品开发除了管理模式需要深入研究外,还有一个重要问题是企业PDM之间的产品数据交换的标准问题。由于分布企业使用的PDM系统可能来自不同的软件提供商,即使使用相同的PDM产品,各企业客户化过程的不同,都会造成各个企业PDM系统在对产品数据信息模型表示上存在差异,使得不同企业的pDM系统之间无法相互交换和共享设计的产品数据。由于缺乏统一的PDM产品数据交换标准的支持,使得企业PDM之间的产品数据交换问题一直难以得到有效的解决。 

作为一种高效、简单且具有高度开放、兼容和跨平台性能的数据存储和交换标准,XML为分布式企业PDM集成框架提供了一种新的产品数据交换方式。首先,由于XML是一种结构化并且支持对象的文档表示方式,因此可以完整的表示产品数据交换涉及的各种对象。其次,XML具有标记可定义以及格式可约定的特点,很容易在不同企业PDM系统之间建立产品数据交换的具体内容的约定。另外,XML文档很容易被计算机处理,极大的简化了对不同PDM系统的接口程序的开发工作。因此,使用XML文档来表达产品数据交换的具体内容是一个极具前景而又现实的选择。 

2 PDM产品数据交换的数据模型 

建立基于XML的异构PDM系统产品数据信息共享,首先要对分布式异构PDM系统中产品数据交换所要涉及的数据进行分析和建模,从S863航空CIMS分布式产品数据管理系统实施的情况看,分布式PDM系统数据交换主要涉及3个层次的数据模型: 

●零件具体的CAD模型及相关文档(DOC) 

●产品的结构模型(BOM) 

●工程更改模型(EC) 

PDM中管理的文档(DOC)是广义的文档,包括产品整个生命周期中与产品有关的所有产品数据,如产品的三维几何模型、二维工程图纸、各种技术报告、电子报表、实验与分析数据、使用手册、事务处理、工作指令、软件开发文档、各种工程应用程序及数据文件等等。PDM系统使用统一的文档元数据管理模型来实现在企业电子仓库中对各种形式文档进行登记、存取、审批和发放(Release)。 

产品结构模型(BOM)是产品数据的组织模型,它是一个树形的数据结构,如图1所示: 

图1中的ITEM节点数据对象代表一个零件、一个装配件或一个产品,ITEM的层次关系反映了产品的结构情况,每个ITEM数据对象包括一个ITEM属性数据对象,以及多个DOC数据对象和多个子ITEM数据对象(如果有的话),ITEM属性数据对象是零件或装配件的属性说明。DOC数据对象是各种物理数据文件的元数据,它包括DOC属性数据对象和相应的与物理文件的连接,DOC属性数据对象包括文件名称、文件类型、文件版本以及文件的编辑工具等等,实际的物理文件单独存在,图中用虚线表示。

工程变更EC(Engineering Change)是对产品数据在产品生命周期的各个阶段中发生变化的记录。工程变更体现为产品数据版本的变化,包括产品结构中构件属性的变更、引用文档的变更以及构件的结构关系和版本关系的变更。PDM系统利用工程变更对象,一方面通过相应的机制可以动态地跟踪变更的过程,另一方面,将EC作为不同版本产品数据的属性之一,记录数据变更的原因、结果和变更过程的历史数据,这为有效管理设计过程、追踪设计过程中的责任提供了支持。 

综合文档模型、产品结构模型和工程更改模型,利用UML建模工具,可以用对象关系图来表示,如图2所示。在产品数据模型中通过一个"Item"的概念来表示所有产品零部件(Part)的信息。一个Item是一个企业中的任何事物,它具有唯一的一个标记或标号,用于标识、跟踪或信息化的目的。例如,在产品设计或制造事务中,为了设计、跟踪、更改、定货、制造和库存的目的,可以对唯一的一些信息分配一个Item号。Item可以是部件、最终产品、零件或原材料等,Item的所有物理特性都在PartData对象中表示。每个Item可能有多个文档与它相关联,所有这些关联文档用DOC-Ref对象表示。当Item是部件或产品时,它还可以具有多个子Item,用BOMcomponent对象来表示,BOM是Item和它们所需的数量的集合,通过BOM component对象就可以构成一个完整的产品Item结构树。

Item有两种状态:受EC控制和不受EC控制。不受EC控制的Item能够被处理,但是一旦Item置于EC控制下,它就成为受影响的Item并由PDM系统保护起来,这就使得在必须对Item或Item的任一组成部分工作时保持Item的稳定性,或称为Item的一个冻结版本。受EC影响的Item用ITEM-Af-fected对象表示。 

用户通过版本管理可以维护一个文档的多个不同的设计级别。当用户建立或登记一个新文档时,用户就建立一个主文档,用DOC-Master表示,并且作为第一个修订版次,用DOC-Iteration表示。用户能够有一个文档的多个版次,从而可以跟踪在设计阶段建立的许多不同版本的文档。 

3 基于XML的产品数据交换表示技术 

在建立异构PDM系统产品数据交换数据模型后,需要采用文档定义语言(Document Type Defirution,DTD)建立基于XML的产品数据表示模型。首先,我们对分布式企业PDM之间的数据交换的具体形式进行了分类: 

●基于文档的交换:这种数据交换只关注某个具体的物理文件,在接收企业PDM系统中需要手工操作来建立与相应产品ITEM的引用关系。 

●基于ITEM的交换:这种数据交换通常发生在设计阶段的初期,任何接收企业PDM系统都可以对该ITEM进行修改,不保证该IrIEM在各个企业PDM系统中的数据一致性。 

●基于EC的交换:这种数据交换通常发生在设计数据审评发放后的设计更改,只有对该ITEM建立EC约束的企业PDM系统才有权对该ITEM进行修改,其他企业PDM系统只能使用,不能修改,这样保证了该ITEM在各个企业PDM系统中的数据一致性和完整性。 

以上三种数据交换形式由低层到高层可以构成一个复杂的树型数据结构,即一个EC交换,可以包括多个ITEM的交换,一个ITEM可以包括多个子ITEM以及多个文档的交换。通过对以上三种数据交换内容的分析,我们可以制定出相应的使用XML来表示的产品数据交换的数据表达模型。首先要按照产品数据交换的对象参考模型框架,确定交换的数据对象和内容,按照一定的映射规则,用XML标记直接与产品数据模型对象和属性相对应,然后分别基于XML制定通用的文档类型定义(DTD),即定义XML文档的数据结构和使用的标记,在此基础上就可以构造出符合规范的、包含具体产品数据交换内容的XML文件,它不依赖任何具体的PDM系统。PDM产品数据到XML相应的映射规则如下: 

●基于EC(或ITEM,文档)交换对象集合映射为DTD中的工程更改夹(或ITEM夹,文档夹)根元素; 

●EC(或ITEM,文档)交换对象集合的子对象映射为DTD中的子元素; 

●EC(或ITEM,文档)交换对象的属性映射为DTD中的"元素(ELEMENT)"标记内容; 

●EC(或ITEM,文档)交换对象的编号(id)映射为DTD中的ID属性; 

●EC、ITEM、文档对象之间的引用关系映射为DTD中的一个"元素",该元素保存指向引用对象的编号id; 

●高层交换中的低层交换对象映射为DTD中的"实体( ENTITY)",即在EC交换中,ITEM对象映射为DTD中的实体;在ITEM交换中,文档对象映射为DTD中的实体。 

依据上述规则,图3~5分别是基于上述三种数据交换内容转换的DTD范例: 

图3~5只是产品协作开发过程中三种主要数据交换形式的DTD规范示例,提供了产品数据XML表达的一般方法,根据具体使用的PDM系统对产品数据内容管理要求的不同,相应XML的DTD文件会需要进行适当的重新定义。

4 基于XML的产品数据交换实现技术 

为了满足分布PDM系统之间产品数据交换的需要,除了建立统一标准的产品数据信息XML描述外,还必须建立实现不同PDM系统产品数据输入和输出的接口程序,以及基于统一集成平台的数据传输服务,如图6所示。图中的PDI/XML格式文件记录了被交换数据对应的管理信息,即产品结构信息、零部件属性信息(如名称、标号、类型、下属零部件关系等)、零部件与物理文件的对应关系、物理文件属性信息(如文件名称、类型、编辑工具、版本等)、以及工程更改信息(如更改标号、有效性等)。图中的产品数据物理文件是广义的文档,包括产品整个生命周期中与产品有关的所有产品数据,如产品的三维几何模型、二维工程图纸、各种技术报告等等。图中输入/输出程序接口是针对不同PDM系统的与标准产品数据交换文件的接口转换程序,它负责将各异构数据源的数据转换成可以交互的格式,即XML格式。由于采用标准的XML接口,一方面使得开发者不必再去为各种数据格式开发不同的应用程序,只要统一的针对XML方式进行开发即可;另一方面,在XML文档处理上有许多的编程资源可以利用,如DOM和SAX等。这样,基于XML数据交互的应用程序开发就会变得非常简单。

图中集成框架的数据传输服务为分布PDM系统之间的数据交换提供数据传输与管理。通过制定标准的产品数据接口文件规范和开发相应的分布PDM系统输入、输出接口程序,利用集成框架的数据传输服务功能,能够实现分布式PDM系统之间产品数据的交换与共享。 

5 应用实例 

基于XML的产品数据交换技术为航空工业厂、所之间不同PDM系统实现数据交换与共享提供了应用基础,解决了不同企业的PDM系统之间无法相互交换和共享设计数据的问题。通过应用统一的产品数据交换DTD模型,与PDM系统输入、输出的XML文件绑定,实现了合作企业之间产品数据的共享。图7是基于工程更改数据交换的一个实例。 

6 结束语 

由于XML是开放的国际标准,不受某一公司的垄断,而且有许多现成的工具可以使用,因此利用XML技术来实现异构PDM系统之间产品信息的交换与共享,是一种简单并行之有效的手段。本文对分布PDM系统产品数据交换进行了数据分析和建模,提供了相应的XML表示方法和实现途径。目前XML理论和技术还在不断发展之中,虽然本文定义了简单的XML产品数据交换规范(DTD文档),但要形成行业应用的规范,还需要各个方面的努力。

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研祥EIP产品在数控机床的应用解决方案
相关内容: 产品 研祥 解决方案 应用 数控机床

采用嵌进式计算机(EIP)技术的数控机床具有广泛的适应性,加工对象改变时只需要改变输进的程序指令;加工性能比一般自动机床高,可以精确加工复杂型面,因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、外形又较复杂的工件,并能获得良好的经济效果随着数控技术的发展,采用数控系统的机床品种日益增多,有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。 

  [系统原理] 数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输进数控装置的程序指令记录在信息载体上,由程序读进装置接收,或由数控装置的键盘直接手动输进。数控装置包括程序读进装置和由电子线路组成的输进部分、运算部分、控制部分和输出部分等。数控装置按所能实现的控制功能分为点位控制、直线控制、连续轨迹控制三类。[系统配置] 

  本文以某数控公司高性能数控系统为例,先容研祥的EVOC系列嵌进式计算机(EIP)在数控系统中的应用。I、数控单元:1. 嵌进式计算机: l 19’上架式标准结构,NEMA 4/12铝质防水、防尘前面板; l 10.4’TFT彩色液晶显示器; l 配置研祥586 嵌进式计算机主板; l 研祥8槽工控机箱(含开关电源); l 两组薄膜键盘,配以接地金属网; 2. 伺服控制串行通讯卡、六轴位置环控制卡、四轴数字伺服控制卡(任选); 3. 内置式PLC输进卡 (48通道/卡)、内置式PLC输出卡 (48通道/卡)。 注:研祥586嵌进式计算机主板(HSC-1511CLDNA)的技术参数如下:A、 结构:ISA总线半长嵌进式主板B、 CPU:在板INTEL PENTIUM MMX 266 低功耗CPUC、 内存:在板一个144-pin DIMM插槽,最大支持256M内存D、 显示:SM712显示芯片+2M独立显存,支持CRT、24位LCD显示E、 接口:2个IDE,1个FDD,1并,2串,1个KB/MOUSE接口,2个USB。F、 SSD:支持DOC电子盘G、 PC-104接口:有II、主轴系统: 主轴驱动单元+主轴电机、变频器+主轴电机、变频器+异步电机 。 III、进给系统: HSV-11D交流永磁同步伺服驱动与伺服电机、国内外各类模拟式、数字式伺服系统、HC5801/5802系列步进电机驱动单元与电机、HG.BQ3-5B三相正弦波混合式驱动器与步进电机。 [系统评价] 该系统采用研祥的EVOC系列嵌进式计算机(EIP)、TFT真彩色液晶显示器,具有多轴多通道控制能力和内装式PLC,可与多种伺服驱动单元配套使用。具有开放性好、结构紧凑、集成度高、可靠性好、性能价格比高、操纵维护方便的优点,是适合中国国情的新一代高性能、高档数控系统。

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无心磨床产品缺陷,及调机方法与步骤
相关内容: 无心 缺陷 产品 磨床 步骤 方法

 一、无心磨床产品缺陷的分析表 


  
 
     1、零件不圆

 

     产生原因

 

(1)导轮沒有修圆 
(2)磨削次数少或上道工序椭圆度过大。 
(3)砂轮磨钝 
(4)磨量过大或走刀量过大

 

     消除方法

 

(1)重修导轮,待导轮修圆为止(通常修到无断续声为止) 
(2)适当增加磨削次数 
(3)重修砂轮 
(4)减少磨量和重刀速度

 

     2、零件有棱边形(多边形)

 

     产生原因

(1)零件中心提高吵够 
(2)零件轴向推力过大,使零件紧压挡销而不能均匀的施转 
(3)砂轮不平衡 
(4)零件中心过高

 

     消除方法

 

(1)准确提高零件中心度 
(2)减少导轮倾角到0.5或0.25如果璫不能够解决时,便要检查支电的平衡度。 
(3)平衡砂轮 
(4)适当降低零件中心高度

 

     3、零件表面的振动痕迹(即零件表面呈现鱼斑点及直线白色线条)

 

     产生原因

 

(1)砂轮不平衡面引起的机床振动 
(2)零件中心提高使零件跳动 
(3)砂轮磨钝或砂轮表面修的太光 
(4)导轮旋转速度太快

 

     消除方法

 

(1)仔细平衡砂轮 
(2)适当降低零件中心 
(3)重修砂轮或适当增加砂轮修整速度 
(4)适当降低导轮转速

 

     4、零件有锥度

 

     产生原因

 

(1)由于前导板此导轮母线低的过多或前导板向导轮方向倾斜面引起零件前部小 
(2)由于后导板表面与导轮母线低或后导板向导轮方面倾斜而引起零件后部小 
(3)由于下列原因而引起零件前部或后部产生锥度

 

①砂轮由修整不正确,本身便有锥度 
②砂轮与导轮表面已磨损

 

     消除方法

 

(1)适当的移进前导板及调整前导板与导轮母线平行 
(2)调整后导板的导向表面与导轮母线平行,并且在一条线上。

 

①根据零件锥度的方向,调整砂轮修正中的角度重修砂轮 
②重修砂轮与导轮

 

     5、零件中间大两头小

 

     产生原因

 

(1)前后导板均匀向砂轮一边倾斜 
(2)砂轮修整成腰鼓形

 

     消除方法

 

(1)调正前后导板 
(2)修正砂轮,每次修正余量不要过大

 

     6、零件表面有环形螺纹线

 

     产生原因

 

(1)前后导板凸出导轮表面,使零件在出口处或入口对被导轮边沿所刮 
(2)支比太软,磨下的切削嵌在支比承面上形成凸出毛刺,在零件表面刻成螺纹线 
(3)冷却液不清洁,里面有切屑或砂粒 
(4)在出口处由于磨量较多,由砂轮边沿所刮磨成 
(5)零件中心低于砂轮中心垂直压力较大,使砂粒与切屑贴在支毛上 
(6)砂轮磨钝 
(7)一次磨下的余量过多或砂轮修的太粗,在另件表面产生极细的螺纹线

 

     消除方法

 

(1)调整前后导板 
(2)更换表面光滑而硬度较高的支毛 
(3)更换冷却液 
(4)将砂轮边打成圆角,最后使零件出口处的20mm左右不进行磨削 
(5)适当提高零件中心高度 
(6)重修砂轮 
(7)适当减少磨量及减慢修正速度

 

7、零件前部却去一小块

 

     产生原因

 

(1)前导板突出于导轮的表面 
(2)砂轮和导轮前端面不在一条直线上,并相差很大。 
(3)在入口处磨得过多

 

     消除方法

 

(1)把前导板向后移一点 
(2)更换或修正两者最长的一个 
(3)减少入口处的磨削量

 

     8、零件中部或尾部被切坏,切口有以下几种。

 

     A.切口为长方形的

 

     产生原因

 

(1)后导板突出导轮表面,阻碍了零件旋转与前进面磨削继续在进作 
(2)后支垫伸出太长,磨完的零件未掉下,阻碍了将磨完的零件的旋转与前进

 

     消除方法

 

(1)将后导板适当向后移 
(2)从新安装支垫

 

     B.切口为之角形的或很多微形的切口

  

     产生原因

   

(1)后导板落后于导轮表面 
(2)零件中心提高的太高,使零件在出口处跳动

 

     消除方法

 

(1)将后导板略向前移 
(2)适当降低零件中心高度

 

     9、零件表面光洁度不够零

 

     产生原因

 

(1)导轮倾角过大,使零件走刀量太快。 
(2)砂轮修正速度过快,砂轮表面修正的不光洁 
(3)导轮修正的太粗

 

     消除方法

 

(1)减小倾角 
(2)降低修正速度,并重新修正砂轮 
(3)重修导轮 注:砂轮未开动时,禁止开放冷却液,如先幵放冷却液,为防止故障的发生,则应采取断续开车(即、开、关、开、关)待冷却液从四周散发出后,再开始工作。

 

(此表仅作参考,具体操作规程在实践中摸索。 )
 

 

      二、无心磨压磨的调机方法与步骤 
 
  
 
 
      其实无心磨的切入磨也叫压磨、定位磨或停止磨,只是各地方、各种人叫法不一样而已。先拿国产机1040无心磨床来举例吧!

 

      首先,把无心磨床的修整角调到0度,倾斜角0.5-0.7度,位移量0度,然后修整砂轮与导轮。之后装好切入磨刀架(托架),如果没有切入磨刀架,用通磨刀架也可以,就是把刀架前面两块扶料块打开到最宽的位置。拫据工件的外径选择装合适的刀板(托板)。为了使台阶轴工件的根部都可以磨到(俗称"清根"),所以刀板前端面与砂轮和导轮端面要持平。之后调机方法和调通磨基本一样,只不过是不用调整扶料块(夹板)罢了。对好刀确定空间位置后,锁死无心磨床右边的手轮摇臂或叫导轮架横进给板杆。

 

      之后就可以开机试磨了,调锥度的方法与调通磨的一样,同样是调水平角,进给也是基本按通磨一样。对于新手练习,建议先学磨直径6.0cm以上的工件,因为一开始学的,导轮架横进给板杆必定抬得很高的,所以刀板与砂轮的间隙距离会很宽,直径6.0cm的工件可防止从那间隙放下去而发生危险,喂料时,工件尽量贴住导轮这边放下去。操作切入磨时要集中精神,手要定,不要分心,特别是在磨细小工件时。因为有一定的危险性。所以强烈建议未操作过切入磨的朋友,要看看你师傅们是怎样操作的,之后自己再慢慢学,安全第一。切记!

 

      台湾无心磨床就那12型无心磨床来举例!要调切入磨,这种机型和1040无心磨床基本差不多的,所需各种角度也一样。但调起来更方便,道理也一样,因它没有导轮架固定手柄和导轮架滑鞍固定手柄,所以调机更方便。

 

      这里只能讲一些最基本的方法与步骤,更详细的要在实践中总结,再加上各人操作方法有很大的差异,大工件与小件也有差异,长工件与短工件也有差异,所以不能一概而论。这里表达有不当之处,还请各位师傅指正。

查阅全文... http://sk.28xl.com/13/10009/1.htm
SolidWorks在重型机器产品开发中的应用
相关内容: 产品开发 重型 SolidWorks 机器 应用

主流三维CAD软件SolidWorks在重工行业得到了普遍应用,国内许多重工企业购置了SolidWorks软件,并以此作为企业的产品开发平台。华泰重工制造有限公司是一家致力于散状物料输送设备及系统研发与制造的企业,主要产品包括臂式斗轮取料机、圆管带式输送机、装船机、卸船机等。面对信息时代的挑战,该公司提出了"实现无差错、高效率、低成本设计"的产品开发平发策略,于2004年向长沙凯士达信息技术有限公司购买了SolidWorks软件、技术培训、参数化设计项目导航等相关服务,经过两年的推广普及,建立了一个基于SolidWorks创新设计平台。下文将讨论重型机器的设计特点以及基于SolidWorks的解决方案,总结一套可以推广应用的基于三维CAD软件的重型机器的产品开发模式。

 

一、重型机器产品设计概述

      重型机器最显著的特点是大。臂式斗轮取料机一般有30多米长,是一种连续、高效的散状物料装卸输送机械,广泛应用于火电厂、港口码头、钢铁冶金、建材水泥、矿山、化工、煤炭与焦化厂等原料储运场,可实现煤炭、矿石、化工原料等散状物料的堆取、转运、装卸的连续作业。管式皮带机通常有几公里长,是近二十年来在带式输送机基础上发展起来的一种新型散状物料连续输送设备,它克服了带式输送机固有的缺陷与使用范围的局限性。特别适用于地形条件复杂,必须跨绕建筑物或江河、街道、环保要求高、需封闭输送的环境。广泛应用于冶金、建材、化工、火电及港口散货码头等环境,输送矿石、煤炭、原料、废渣、垃圾等物料。

      重型机器的制造特点是定制化生产。臂式斗轮取料机和管式皮带机均需要根据用户的使用现场进行定制设计,几乎没有两台完全相同的产品。但是许多零部件是通用的,或者形状相同或相近,而尺寸大小不一样。所以,系列化、模块化设计、配置设计是提高设计效率、降低生产成本的主要手段。

重型机器的核心设计技术是结构强度分析。大型设备一旦出现安全事故,损失会非常大,必须确保设计的安全性;同时重型机器要消耗大量的钢材,在保证安全的前提下,要尽可能降低成本。平衡安全与成本的主要手段是有限元分析。

      华泰重工的经营模式是以设计为主导,大量委外加工、到客户现场装配。公司的重点是经营品牌,保持设计优势,所以设计能力是企业核心的竞争力。在选择软件时重点考核软件支持大装配的能力、支持配置设计的能力和面向设计过程的结构有限元分析功能。

二、设计流程的重组
    1.与SolidWorks 软件相适应的设计流程
    传统的设计流程是基于二维CAD环境建立的,设计流程比较粗放,一般分为"功能设计、概念设计、详细设计" 三个阶段,至于每个阶段的定义和所涉及的工作内容,专家们从不同的角度给出了不同的定义,没有统一的约定。由于三维CAD软件的应用受到计算机硬件的限制,基于三维CAD软件的设计思路与基于二维CAD软件的设计思路有很大的不同,如果按照二维的思维模式和设计流程使用三维CAD软件,不但不能体现出优势,可能反而表现出许多劣势。

    要充分发挥三维CAD软件的优势,必须探讨一种新的设计流程和设计模式。基于SolidWorks所蕴涵的现代设计思想和产品建模特点,建议将设计过程分为"功能设计、概念设计、结构设计、详细设计、出工程图"五个阶段。因功能设计和出工程图的定义比较清晰和统一,故此处不做讨论,下面讨论三维CAD模式的概念设计、结构设计、详细设计的定义。

    (1)概念设计阶段的任务是确定各零部件之间的位置关系和运动关系。在SolidWorks中利用布局草图来实现概念设计,首先建立总装配图文件,在装配文件中绘制一个或多个草图,用草图显示每个零部件的位置,用 "块"定义零件的尺寸和形状,拖动零件检查零部件之间的运动关系。概念设计阶段形成的布局草图是进行方案讨论和小组协同设计的基础。使用布局草图设计装配体最大的好处是如果更改了布局草图,则装配体及其零件都会自动随之更新,达到改变一处即可快速地完成修改。

    (2)结构设计阶段的任务有两个,其一是为运动仿真分析和结构有限元分析提供模型,凡是在分析中要忽略的细节(如小孔、倒角等)均不宜出现;其二是提供一个可以参加招投标的原理性设计方案,招投标中需要表达清楚地内容都要清楚地表达,而可以忽略的细节均省略。

    (3)详细设计阶段的任务是清楚地表达与产品加工和装配有关的每一个细节。如零件模型中的倒角、螺钉孔、销钉孔,装配图中的紧固件、标准件等。

    2.基于SolidWorks的重型机器设计流程
    以此对应,将产品设计过程分解为五个阶段。以臂式斗轮取料机的设计为例讨论理想的设计流程、各阶段的任务及人员职责。

    (1)功能设计阶段的任务是根据用户的地理环境、输送需求,确定斗轮机的结构形式及主要功能模块。
    (2)概念设计由项目负责人完成,首先对产品进行模块划分、确定各功能模块是采用标准模块,还是通过对已有的模块添加新配置进行变形设计,还是进行新设计,然后采用布局草图确定各功能部件之间的关系,重点是确定各运动连接副的位置坐标或各运动副之间的位置关系尺寸。
    (3)结构设计一般由6-10人协同完成,每人负责1-2个功能模块的设计,每个功能模块作为一个独立的装配体。每个成员以总布局草图为基础进行派生设计、项目负责人根据总布局草图对各功能模块进行总装配设计。
    (4)结构设计的结果传递给工业设计师进行产品的美化设计,传递给仿真分析工程师进行运动仿真和结构强度分析,结构设计、工业设计、仿真分析三者之间不断地迭代,使产品的结构趋于完美。
    (5)结构设计的结果被确定后再进行详细设计,出工程图。

 三、产品设计策略
    1.设计与制造过程中产品配置
    在设计与制造中,不同阶段常需要不同的产品模型,SolidWorks的配置功能有效地解决了这个问题。创建零件和装配体时,模型会自动生成一个缺省配置,正常情况下,一个缺省配置便能满足要求。但一些特殊的零件,根据模型使用目的的不同,可能需要添加多个配置。下面是一些常用的配置。
    (1)缺省配置是零件与装配体的基本配置,没有特殊要求时,模型通常只有一个缺省配置。当模型有多个配置时,缺省配置一般用于保存详细设计的结果。
    (2)装配配置是为了实现大装配体建模而添加的配置,为了减少模型的存储量,装配配置压缩了所有与装配关系表达无关的特征。
    (3)结构配置是用于运动仿真分析和结构强度分析用的配置,压缩了所有与分析无关的细节特征。
    (4)工程图配置是用于出工程图的配置,在传统的二维工程图中,有些约定成俗的画法是不符合投影关系的,为了画出这些约定成俗的画法,须对模型做一些修改,生成一个工程图配置。
    (5)工艺配置是为了描述制造过程中某道工序的中间结果而增加的配置、如用于铸造工艺的毛坯配置、对数控加工工序中被加工特征进行描述的工艺配置。

     2.配置设计与参数化设计
    臂式斗轮取料机、圆管带式输送机是典型的定制化产品、系列化产品,产品设计工作量很大,如果能实现参数化的系列设计和配置设计,则能极大地提高设计效率。SolidWorks的参数化设计与配置设计功能够满足这种需求。
    尽管SolidWorks是参数化设计软件,但必须合理地规划零部件的建模过程,才能有效地实现参数化设计。几何建模时应保证,修改模型的参数时模型不会出错;只需改变很少的尺寸便能实现对模型的修改,而且不引起其它特征的更改。要有效地进行参数化设计,必须对模型的尺寸进行深入的分析。一般将尺寸分为四类:功能尺寸、结构强度尺寸、结构布局尺寸和关联尺寸。
    (1)功能尺寸是根据产品功能需求确定的尺寸,在设计系列产品时,对功能尺寸取一系列的值,构成产品的系列。在优化设计时,功能尺寸一般不改变。
    (2)结构强度尺寸是反映零部件强度的尺寸,强度尺寸的值决定了产品的安全性,其值越大,产品越安全,成本也越高。为了平衡安全与成本的矛盾,常对结构强度尺寸取不同的值,采用有限元分析的方法进行多方案对比优化,确定其最佳值。
    (3)结构布局尺寸确定零件或特征在产品模型中的位置关系。结构尺寸的值也将构成产品的系列。
   (4)关联尺寸描述特征之间的尺寸对应关系,一般根据功能尺寸的系列值确定。
    对尺寸进行分类便于了解尺寸之间的关系,确定参数化设计时的主动尺寸和从动尺寸,以便正确的建模和尺寸标注。
    在SolidWorks软件中,零件的系列化设计一般通过插入EXCEL表来实现,也可以通过添加新配置来实现。部件系列化设计的过程一般是先添加新配置,再为该配置中的每个零件指定不同的零件配置,构成产品系列。除了可以对尺寸进行配置外,还可以对零件的材料、生产厂家等自定义属性进行配置,构成丰富的产品系列。

  3.结构件设计
    通过焊接工艺连接在一起的零件称为结构件。结构件有三种处理方法。对于由型材焊接而成的结构件,SolidWorks提供了一个很好的焊接工具——焊接特征。使用接头裁剪、角撑板、顶端盖等焊接工具能高效率地进行结构件设计,设计完成后能自动生成切割清单。在SolidWorks中有丰富的型材库,型材的截面也可以自定义。插入焊接特征后,系统会自动生成两个默认配置:一个父配置是"按加工",一个派生配置是"按焊接",分别描述焊接状态和机加工后的状态,对于用板料、实体零件等非型材焊接的结构件,一般采用多实体建模比较方便,这样在SolidWorks的装配体中,把结构件当零件而不是子装配件来处理。但如果结构件中的某个组件是钣金件,要确定下料展开图,由于多实体建模不支持钣金件,则必须用装配体来设计结构件。
    4.装配设计策略
    总装配一般采用自下而上的设计方法。限于目前计算机的速度,对大型装配体进行自上而下的设计还不现实。总装配的设计策略是以概念设计阶段完成的布局草图为依据,插入子装配体。
    子装配要合理地选择自下而上和自上而下设计方法。对于全新的设计建议采用自上而下的设计方法,这样可以实现关联性设计。如果需要引用已有零部件或标准件,则应两种方法结合使用,首先建立布局草图,以布局草图为基础插入模块化的部件和零件,对新设计的零件,在装配环境下确定其形状、大小及在装配体中位置。自上而下设计方法的优点是当设计更改时,相关的零件将根据创建方法而自动更新。对于厂标件和通用件,最好在零件模式下设计,而不要在装配环境下采用自上而下的设计,以保持零件的通用性。
    重型机器的零部件很多,一般都在10000个零件以上。SolidWorks提供了丰富的装配功能,可对零件进行灵活的组合,构成子装配或标准模块。SolidWorks处理大装配的方法是对零件进行轻化,用户可以指定一个阀值,当装配体的零件数量超过阀值,则进入大装配模式,自动对零件进行轻化。实现大装配的另一个策略是对零部件建立装配配置,压缩所有与装配关系无关的特征。

 四、产品设计与工程分析的集成
    重型机器设计的核心技术是结构强度分析。有限元分析工具可分为两类,面向设计过程的、供工程师使用的主流分析软件;用于对设计结果进行校验分析的、供专业人员使用的专业分析软件。华泰重工制造有限公司的模式是所有设计人员掌握主流分析工具SimulationWorks软件,在设计过程中实现产品部件级的结构强度分析;成立专业的仿真试验室,配备5名专业分析人员,采用专业分析软件进行产品的系统级分析和基础理论的研究。
    1.面向设计过程的分析
    SimulationWorks是SolidWorks软件的一个插件,与SolidWorks共享统一的数据库,产品模型数据完全一致,操作界面统一,是一个功能完备的结构分析软件。使用SimulationWorks进行结构分析具有下面三个明显的优势:
    (1)对CAD模型进行修改后,分析过程(包括网格划分、载荷定义、边界条件等)不需要重新定义,只需运行"分析"命令,程序就会对修改后的产品模型重新进行分析,方便快捷。
    (2)对产品进行多方案比较分析时,可在CAD环境下为每种方案建立一个配置,在分析环境下只需对一个配置进行分析过程的定义,对其它配置进行分析时,只需执行一个"拖、拉"操作,将已经定义的分析过程拷贝到新的配置下即可,可以非常方便地实现多方案的比较设计。
    (3)在SimulationWorks中进行产品尺寸优化设计时,SolidWorks 为每一组尺寸组合都建立对应配置,当用户选择优化结果的最佳值或某一组尺寸组合时,不需要重新建模,只需在SolidWorks中选择对应的配置,就得到了需要的产品模型。
    这些优点使产品优化设计变得非常方便,极大地提高了产品的设计质量。
    2.设计模型与分析模型的统一
    做到设计模型与分析模型的统一,将极大地提高有限元分析的效率。可通过下面三种方法实现:
    (1)对所有设计人员进行有限元分析知识的培训,了解有限元分析模型与产品详细模型的区别,要求设计人员在产品设计时考虑有限元分析要求,对需要分析的零部件建立一个用于分析配置的结构配置。
    (2)从产品设计流程入手,建立一个结构设计阶段,强化设计人员对分析的认识。只有经过认可的模型才进入详细设计和工程图绘制,可以减少无效的劳动。
    (3)当需要把CAD模型传递给专业分析软件(如 NASTRAN、ANSYS)时,实体单元建议采用SolidWorks的多实体技术建模,这样在分析软件中可以很方便地对不同的特征设定不同的网格尺寸。壳单元最好采用SolidWorks的曲面造型技术建模,这样能更好保证壳单元与产品模型的统一。

五、应用效果
    采用SolidWorks 软件后,华泰重工制造有限公司的产品开发水平跃上了一个新台阶。主要表现在三个方面:
    (1)实现了无差错设计,SolidWorks的零件轻化和配置设计解决了三维应用中最关键的大装配问题,实现了复杂产品的虚拟设计,通过干涉检查基本上消除了产品设计的低级错误,客户的反馈也越来越好。
    (2)提高了设计效率,SolidWorks 的配置设计满足了系列化设计和定制化设计的需求,配合特征库、零件库、部件库的使用,提高了设计的复用性。通过布局草图和派生设计实现了小组协同设计,团队合作更紧密。
    (3)提高了设计质量,SimulationWorks 易学易用,在设计过程中可以方便地进行多方案的比较设计,摆脱了传统的经验设计和类比设计,实现了基于分析的优化设计。

查阅全文... http://sk.28xl.com/28/9702/1.htm
SolidWorks在锻压机床产品开发中的应用
相关内容: 产品开发 锻压 SolidWorks 应用 机床

一、锻压机床产品设计概述

锻压机床分系列化,同一系列产品外观类似。为满足不同客户产品需求,分成多吨位。

锻压机床的制造特点是定制化生产。传动、滑块等均需要根据用户的使用现场进行定制设计,几乎没有两台完全相同的产品。但是许多零部件是通用的,或者形状相同或相近,而尺寸大小不一样。所以,系列化、模块化设计、配置设计是提高设计效率、降低生产成本的主要手段。 锻压机床的核心设计技术是结构强度分析。大型设备一旦出现安全事故,损失会非常大,必须确保设计的安全性;同时锻压机床要消耗大量的钢材,在保证安全的前提下,要尽可能降低成本。平衡安全与成本的主要手段是有限元分析。扬州捷迈的经营模式是以设计为主导,大量委外加工、到客户现场装配。公司的重点是经营品牌,保持设计优势,所以设计能力是企业核心的竞争力。在选择软件时重点考核软件支持大装配的能力、支持配置设计的能力和面向设计过程的结构有限元分析功能。

二、设计流程的重组

1.与SolidWorks软件相适应的设计流程 传统的设计流程是基于二维CAD环境建立的,设计流程比较粗放,一般分为"功能设计、概念设计、详细设计" 三个阶段,至于每个阶段的定义和所涉及的工作内容,专家们从不同的角度给出了不同的定义,没有统一的约定。由于三维CAD软件的应用受到计算机硬件的限制,基于三维CAD软件的设计思路与基于二维CAD软件的设计思路有很大的不同,如果按照二维的思维模式和设计流程使用三维CAD软件,不但不能体现出优势,可能反而表现出许多劣势。 要充分发挥三维CAD软件的优势,必须探讨一种新的设计流程和设计模式。基于SolidWorks所蕴涵的现代设计思想和产品建模特点,建议将设计过程分为"功能设计、概念设计、结构设计、详细设计、出工程图"五个阶段。因功能设计和出工程图的定义比较清晰和统一,故此处不做讨论,下面讨论三维CAD模式的概念设计、结构设计、详细设计的定义。

(1)概念设计阶段的任务是确定各零部件之间的位置关系和运动关系。在SolidWorks中利用布局草图来实现概念设计,首先建立总装配图文件,在装配文件中绘制一个或多个草图,用草图显示每个零部件的位置,用 "块"定义零件的尺寸和形状,拖动零件检查零部件之间的运动关系。概念设计阶段形成的布局草图是进行方案讨论和小组协同设计的基础。使用布局草图设计装配体最大的好处是如果更改了布局草图,则装配体及其零件都会自动随之更新,达到改变一处即可快速地完成修改。

(2)结构设计阶段的任务有两个,其一是为运动仿真分析和结构有限元分析提供模型,凡是在分析中要忽略的细节(如小孔、倒角等)均不宜出现;其二是提供一个可以参加招投标的原理性设计方案,招投标中需要表达清楚地内容都要清楚地表达,而可以忽略的细节均省略。

(3)详细设计阶段的任务是清楚地表达与产品加工和装配有关的每一个细节。如零件模型中的倒角、螺钉孔、销钉孔,装配图中的紧固件、标准件等。

2.基于SolidWorks的锻压机床设计流程 以此对应,将产品设计过程分解为五个阶段。以传动的设计为例讨论理想的设计流程、各阶段的任务及人员职责。

(1)功能设计阶段的任务是根据用户的需求,确定传动的结构形式及主要功能模块。

(2)概念设计由项目负责人完成,首先对产品进行模块划分、确定各功能模块是采用标准模块,还是通过对已有的模块添加新配置进行变形设计,还是进行新设计,然后采用布局草图确定各功能部件之间的关系,重点是确定各运动连接副的位置坐标或各运动副之间的位置关系尺寸。

(3)结构设计一般由3-5人协同完成,每人负责2-3个功能模块的设计,每个功能模块作为一个独立的装配体。每个成员以总布局草图为基础进行派生设计、项目负责人根据总布局草图对各功能模块进行总装配设计。

(4)结构设计的结果传递给工业设计师进行产品的美化设计,传递给仿真分析工程师进行运动仿真和结构强度分析,结构设计、工业设计、仿真分析三者之间不断地迭代,使产品的结构趋于完美。

(5)结构设计的结果被确定后再进行详细设计,出工程图。

三、产品设计策略

1.设计与制造过程中产品配置 在设计与制造中,不同阶段常需要不同的产品模型,SolidWorks的配置功能有效地解决了这个问题。创建零件和装配体时,模型会自动生成一个缺省配置,正常情况下,一个缺省配置便能满足要求。但一些特殊的零件,根据模型使用目的的不同,可能需要添加多个配置。下面是一些常用的配置。

(1)缺省配置是零件与装配体的基本配置,没有特殊要求时,模型通常只有一个缺省配置。当模型有多个配置时,缺省配置一般用于保存详细设计的结果。

(2)装配配置是为了实现大装配体建模而添加的配置,为了减少模型的存储量,装配配置压缩了所有与装配关系表达无关的特征。

(3)结构配置是用于运动仿真分析和结构强度分析用的配置,压缩了所有与分析无关的细节特征。 (4)工程图配置是用于出工程图的配置,在传统的二维工程图中,有些约定成俗的画法是不符合投影关系的,为了画出这些约定成俗的画法,须对模型做一些修改,生成一个工程图配置。

(5)工艺配置是为了描述制造过程中某道工序的中间结果而增加的配置、如用于铸造工艺的毛坯配置、对数控加工工序中被加工特征进行描述的工艺配置。

2.配置设计与参数化设计 传动、上横梁是典型的定制化产品、系列化产品,产品设计工作量很大,如果能实现参数化的系列设计和配置设计,则能极大地提高设计效率。SolidWorks的参数化设计与配置设计功能够满足这种需求。 尽管SolidWorks是参数化设计软件,但必须合理地规划零部件的建模过程,才能有效地实现参数化设计。几何建模时应保证,修改模型的参数时模型不会出错;只需改变很少的尺寸便能实现对模型的修改,而且不引起其它特征的更改。要有效地进行参数化设计,必须对模型的尺寸进行深入的分析。一般将尺寸分为四类:功能尺寸、结构强度尺寸、结构布局尺寸和关联尺寸。

(1)功能尺寸 是根据产品功能需求确定的尺寸,在设计系列产品时,对功能尺寸取一系列的值,构成产品的系列。在优化设计时,功能尺寸一般不改变。

(2)结构强度尺寸 是反映零部件强度的尺寸,强度尺寸的值决定了产品的安全性,其值越大,产品越安全,成本也越高。为了平衡安全与成本的矛盾,常对结构强度尺寸取不同的值,采用有限元分析的方法进行多方案对比优化,确定其最佳值。

(3)结构布局尺寸 确定零件或特征在产品模型中的位置关系。结构尺寸的值也将构成产品的系列。

(4)关联尺寸 描述特征之间的尺寸对应关系,一般根据功能尺寸的系列值确定。 对尺寸进行分类便于了解尺寸之间的关系,确定参数化设计时的主动尺寸和从动尺寸,以便正确的建模和尺寸标注。 在SolidWorks软件中,零件的系列化设计一般通过插入EXCEL表来实现,也可以通过添加新配置来实现。部件系列化设计的过程一般是先添加新配置,再为该配置中的每个零件指定不同的零件配置,构成产品系列。除了可以对尺寸进行配置外,还可以对零件的材料、生产厂家等自定义属性进行配置,构成丰富的产品系列。

3.结构件设计 通过焊接工艺连接在一起的零件称为结构件。结构件有三种处理方法。对于由型材焊接而成的结构件,SolidWorks提供了一个很好的焊接工具——焊接特征。使用接头裁剪、角撑板、顶端盖等焊接工具能高效率地进行结构件设计,设计完成后能自动生成切割清单。在SolidWorks中有丰富的型材库,型材的截面也可以自定义。插入焊接特征后,系统会自动生成两个默认配置:一个父配置是"按加工",一个派生配置是"按焊接",分别描述焊接状态和机加工后的状态,对于用板料、实体零件等非型材焊接的结构件,一般采用多实体建模比较方便,这样在SolidWorks的装配体中,把结构件当零件而不是子装配件来处理。但如果结构件中的某个组件是钣金件,要确定下料展开图,由于多实体建模不支持钣金件,则必须用装配体来设计结构件。

4.装配设计策略 总装配一般采用自下而上的设计方法。限于目前计算机的速度,对大型装配体进行自上而下的设计还不现实。总装配的设计策略是以概念设计阶段完成的布局草图为依据,插入子装配体。

子装配要合理地选择自下而上和自上而下设计方法。对于全新的设计建议采用自上而下的设计方法,这样可以实现关联性设计。如果需要引用已有零部件或标准件,则应两种方法结合使用,首先建立布局草图,以布局草图为基础插入模块化的部件和零件,对新设计的零件,在装配环境下确定其形状、大小及在装配体中位置。自上而下设计方法的优点是当设计更改时,相关的零件将根据创建方法而自动更新。对于厂标件和通用件,最好在零件模式下设计,而不要在装配环境下采用自上而下的设计,以保持零件的通用性。

锻压机床的零部件很多,一般都在1000个零件以上。SolidWorks提供了丰富的装配功能,可对零件进行灵活的组合,构成子装配或标准模块。SolidWorks处理大装配的方法是对零件进行轻化,用户可以指定一个阀值,当装配体的零件数量超过阀值,则进入大装配模式,自动对零件进行轻化。实现大装配的另一个策略是对零部件建立装配配置,压缩所有与装配关系无关的特征。

四、应用效果

采用SolidWorks软件后,扬州捷迈的产品开发水平跃上了一个新台阶。主要表现在三个方面:

(1)实现了无差错设计,SolidWorks的零件轻化和配置设计解决了三维应用中最关键的大装配问题,实现了复杂产品的虚拟设计,通过干涉检查基本上消除了产品设计的低级错误,客户的反馈也越来越好。

(2)提高了设计效率,SolidWorks 的配置设计满足了系列化设计和定制化设计的需求,配合特征库、零件库、部件库的使用,提高了设计的复用性。通过布局草图和派生设计实现了小组协同设计,团队合作更紧密。

(3)通过参数化设计,把工程师从繁琐的改图工作中脱离出来,从而有更多的精力去进行产品的创新,增加附加值。

查阅全文... http://sk.28xl.com/9/9595/1.htm
齿轮机床中工控产品的应用案例
相关内容: 工控产品 案例 齿轮 应用 机床

 

齿轮机床是机床工业公认技术含量最高、零部件最多、结构最复杂的产品之一。近年来随着汽车、风电、核电行业的拉动,汽车齿轮加工机床、大规格齿轮加工机床的需求增长十分耀眼,但同时也对齿轮加工机床制造商提出了快速发展的要求。现在一些企业已经应时而动,积极调整产业结构,不断拓展产品应用领域,向热门行业提供高速、高稳定性、高精度的机床新品,满足行业所需。

近日,全球领先的工业自动化品牌——台达通过高性能磁束向量型VE系列变频器,配合台达高效能导轨电源,成功解决重型插齿机床的技术难题——刀轴的任意点定位。应用VE系列变频器后仅需通过简单的定位点设置即可完成客户的任意定位需求,且台达新技术的应用使得即使编码器安装在电机侧,电机与最终负载间有多组齿轮传动,亦可通过外加光电开关做信号参考,控制负载在任意所需位置实现精确定位。

台达VE变频器优异的低速扭矩特性配合子公司中达电通的SDS系列主轴专用伺服电机,实现各加工速度的扭矩需求稳定输出;完全满足低速下的重切削加工;作为机床主轴主驱动的VE变频器不但具备最高3000Hz的高频输出,优异的过载特性一分钟可达150%,2秒可达200%,电机参数和负载惯量动态估量,4点任意V/F曲线,无传感器向量控制,定位和位置跟随功能,位置/速度/扭力控制模式,还支持RS-485标准通讯协议格式,并提供全面的监控软件。机床内控制继电器的外部供电及定位参考光电开关的动力来源来自台达的专利设计式导轨电源,其具有全球适用的AC输入电源,完善的保护特性(短路/过载/过圧/内部电涌),采用环保的空气自然冷却方式,效率超过86%,支持DIN标准TS-35式导轨安装,I级绝缘,符合RoHS规格,国际安全标准认证。

随着科技的飞速发展,机械加工行业正在不断地向自动化、专业化、定向化的控制升级转化。依托母公司台达丰富的产品线和优良的产品性能,利用自身建立的绵密完善的服务网络,中达电通将整合台达自动化产品打造整体解决方案,以高精度、高可靠性、高性价比持续满足机床行业对自动化控制的更高需求。

查阅全文... http://sk.28xl.com/33/9526/1.htm


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