基于NX平臺的汽車覆蓋件模具網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)件庫系統(tǒng)

    然而在汽車覆蓋件模具設(shè)計過程中，如何實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件的高效、精確使用，需要標(biāo)準(zhǔn)件庫作為支撐平臺。以汽車覆蓋件模具行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的SIEMENSNX為例，其模具設(shè)計專業(yè)模塊DieDesign中自帶的標(biāo)準(zhǔn)件庫，操作簡單，但包含的標(biāo)準(zhǔn)件種類和數(shù)量有限，無法滿足實際設(shè)計需求。許多高校和研究單位通過在CAD系統(tǒng)上進行二次開發(fā)，實現(xiàn)了不同類型的標(biāo)準(zhǔn)件庫，但總體而言，相對于汽車覆蓋件模具設(shè)計過程而言，還存在以下關(guān)鍵問題未能解決。

    1）標(biāo)準(zhǔn)件版本管理功能薄弱，且未實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計。每個用戶的計算機都必須在本地獨立安裝標(biāo)準(zhǔn)件庫，如果用戶出現(xiàn)誤改誤刪，則必須重新安裝。而且標(biāo)準(zhǔn)件庫一旦進行了擴展或者修改，則必須為其他每臺計算機進行更新。

    2）標(biāo)準(zhǔn)件建庫手段單一，不同類型的標(biāo)準(zhǔn)件兼容性差。部分標(biāo)準(zhǔn)件廠商只提供參數(shù)化模型，對于這類沒有參數(shù)表的標(biāo)準(zhǔn)件，用戶只有通過手動修改表達式來創(chuàng)建系列標(biāo)準(zhǔn)件。

    3）標(biāo)準(zhǔn)件信息不全，無法為后續(xù)流程服務(wù)。現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)件庫系統(tǒng)大部分只記錄了尺寸信息，沒有考慮標(biāo)準(zhǔn)件的材料、價格、版本號等非尺寸信息，在后續(xù)模具成本估算、采購等環(huán)節(jié)中，用戶必須配合查閱相關(guān)手冊來完成。

    文中為解決上述問題，通過C/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、自定義參數(shù)表和屬性關(guān)聯(lián)等關(guān)鍵技術(shù)，突破了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)件庫的局限，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)范管理，兼容了不同建庫方法的標(biāo)準(zhǔn)件，并且完善了標(biāo)準(zhǔn)件的屬性信息，開發(fā)出了汽車覆蓋件模具領(lǐng)域中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)件庫系統(tǒng)HF－NET STANDARD PART LIBRARY（HF－NSPL）。

1 標(biāo)準(zhǔn)件庫系統(tǒng)及功能

    HF－NSPL采用C/S結(jié)構(gòu)，在服務(wù)器端存儲標(biāo)準(zhǔn)件庫數(shù)據(jù)，在客戶端調(diào)用和裝配標(biāo)準(zhǔn)件，整體結(jié)構(gòu)分為3層，如圖1所示，依次為數(shù)據(jù)層、邏輯層和應(yīng)用層。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)件庫系統(tǒng)體構(gòu)

    數(shù)據(jù)層：按照指定規(guī)則存放模板文件、參數(shù)和預(yù)覽圖等基本信息，這些信息都存放在服務(wù)器端。

    邏輯層：標(biāo)準(zhǔn)件庫的應(yīng)用和管理，具體包括驅(qū)動、查詢、命名、賦屬性、裝配和標(biāo)準(zhǔn)件管理六大模塊。驅(qū)動模塊在數(shù)據(jù)層獲取數(shù)據(jù)并驅(qū)動用戶界面，查詢模塊供用戶查找所需標(biāo)準(zhǔn)件，命名模塊按照指定命名規(guī)則生成標(biāo)準(zhǔn)件的名稱，賦屬性模塊在裝配標(biāo)準(zhǔn)件的同時對其賦屬性，裝配模塊為用戶提供了3種常用的裝配方式：絕對坐標(biāo)系定位、工作坐標(biāo)系定位、面和點定位。在完成裝配后會有組件重定位功能。標(biāo)準(zhǔn)件管理模塊負責(zé)標(biāo)準(zhǔn)件庫刪除、修改和擴展。

    應(yīng)用層：獲取邏輯層傳遞的數(shù)據(jù)，通過參數(shù)信息來驅(qū)動生成所需要的標(biāo)準(zhǔn)件。應(yīng)用層可以是同一網(wǎng)絡(luò)中的多個工作臺。

    標(biāo)準(zhǔn)件系統(tǒng)的客戶端界面如圖2所示，整個對話框分為索引區(qū)、標(biāo)準(zhǔn)件清單區(qū)、圖片顯示區(qū)、重命名區(qū)4個區(qū)域。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)件系統(tǒng)客戶端界面

 1）索引區(qū)。用戶通過廠家、類型等分類或者快捷鍵，來查找所需規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件。

    2）標(biāo)準(zhǔn)件清單區(qū)。用戶選定所需規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件后，該標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)表以及屬性列表會在當(dāng)前對話框中全部自動顯示出來。針對無參數(shù)表的標(biāo)準(zhǔn)件，系統(tǒng)會自動讀取該零件的自定義表達式，并將該表達式的可修改參數(shù)顯示在當(dāng)前對話框中，如圖3所示。通過上述處理模式，實現(xiàn)了對有參數(shù)表和無參數(shù)表2種情況的兼容。

圖3 無參數(shù)表的標(biāo)準(zhǔn)件

    3）圖片顯示區(qū)。用戶選定標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格后，系統(tǒng)自動把該類型的實例圖顯示出來，為用戶修改參數(shù)提供參考。

    4）重命名區(qū)。用戶完成標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)選擇后，系統(tǒng)根據(jù)所設(shè)置的命名規(guī)則結(jié)合所選擇的參數(shù)給標(biāo)準(zhǔn)件重命名。

    設(shè)置好標(biāo)準(zhǔn)件的相關(guān)參數(shù)和屬性后，進入裝配界面，系統(tǒng)自動獲取模板零件的實時預(yù)覽圖，并且提供3種常用的定位方式，來協(xié)助用戶完成標(biāo)準(zhǔn)件的裝配和定位。
 
2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫的建立

    標(biāo)準(zhǔn)件庫的構(gòu)造方法主要有電子表格法、關(guān)系表達式法、用戶自定義特征法、知識熔接法和程序設(shè)計法。前3種都是基于NX參數(shù)化建模實現(xiàn)的，沒有圖形顯示且操作不直觀。知識熔接法則偏于知識的記錄和表述，并不是建庫。程序設(shè)計法能實現(xiàn)交互調(diào)用但對編程人員要求比較高。

    對比以上各種方法的優(yōu)缺點，本系統(tǒng)采用關(guān)系表達式和程序設(shè)計法兩種方案來建立數(shù)據(jù)庫。通過參數(shù)化建模獲取模板零件，把模板零件的控制參數(shù)存錄入?yún)?shù)表中，調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件時系統(tǒng)開始讀取參數(shù)表中的參數(shù)，根據(jù)用戶選擇修改模板零件的表達式，從而驅(qū)動生成新的標(biāo)準(zhǔn)件，如圖4所示。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)件建庫流程

    對于常用的簡單標(biāo)準(zhǔn)件，其參數(shù)表只需要錄入每種規(guī)格的尺寸信息，例如鑄入式螺紋套，該標(biāo)準(zhǔn)件共有6種型號，用戶在調(diào)用時只需要選擇螺紋標(biāo)記M，即可獲得所需規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件，如圖5所示。這種方法對于簡單標(biāo)準(zhǔn)件方便可行，但對于下面兩種類型的標(biāo)準(zhǔn)件，則過于繁瑣：沖壓模中凸模、凹模等參數(shù)取值為一指定范圍的標(biāo)準(zhǔn)件，不能把所有規(guī)格一一枚舉并記錄下來；參數(shù)規(guī)格過多的標(biāo)準(zhǔn)件，如果把所有規(guī)格記錄下來則工作量較大。例如圖6是MSUMI廠家的自潤滑導(dǎo)板，共有31種規(guī)格，如果按照傳統(tǒng)方法則需要輸入31行數(shù)據(jù)。

圖5 螺紋套二維示意圖及對應(yīng)的規(guī)格尺寸

 針對以上問題，改進了零件族表格，提出了新的參數(shù)表規(guī)格，如圖7所示，該表分為以下3個部分。

圖6 自潤滑導(dǎo)板規(guī)格

圖7 自潤滑導(dǎo)板參數(shù)表

    第1部分為版本信息，記錄制表時間。

    第2部分為命名規(guī)則。在實際生產(chǎn)中，模具標(biāo)準(zhǔn)件廠商的標(biāo)準(zhǔn)件命名規(guī)則不一樣，這里通過關(guān)鍵詞來實現(xiàn)不同廠家的命名規(guī)則，分別為［FACTORYNAME］、［PARTNAME］、［參數(shù)名稱］，其中［FACTORYNAME］在標(biāo)準(zhǔn)件注冊表中獲取，為廠家名稱，［PARTNAME］為模板名稱，［參數(shù)名稱］為控制參數(shù)的參數(shù)名，每次調(diào)用時系統(tǒng)按照上述規(guī)則替換關(guān)鍵詞，從而實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件的命名。

    第3部分是參數(shù)部分，這部分是參數(shù)表的重要部分，通過不同的輸入格式來解決上述兩個問題。

    當(dāng)參數(shù)取值為一范圍時，按照“MIN－MAX/STEP”的格式輸入，其中MIN是最小取值，MAX是最大取值，STEP為遞增步距。當(dāng)一級控制參數(shù)對應(yīng)多個二級控制參數(shù)取值時，采用一對多的關(guān)系，把所有二級控制參數(shù)的取值都輸入同一個單元格中。當(dāng)某一單元格取值和上一行對應(yīng)的單元格取值一致時，此單元格可以不用輸入，系統(tǒng)會默認獲取上一行的取值。同時增加了屬性列，這里考慮了后續(xù)模具成本估算、采購等環(huán)節(jié)中所需要的屬性信息。該區(qū)域?qū)τ脩糸_放，用戶可以根據(jù)不同廠家的要求添加自定義屬性。通過這種方法，可以很方便地構(gòu)建大部分汽車覆蓋件模具的標(biāo)準(zhǔn)件，例如圖5的自潤滑導(dǎo)板，用這種表述方法只需要錄入8行參數(shù)，如圖6所示，比傳統(tǒng)方法少23行，大大簡化了參數(shù)表的制作過程。

2.2 C/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建

    建立網(wǎng)絡(luò)化標(biāo)準(zhǔn)件庫，可以規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)件的管理，確?？蛻舳耸褂米钚掳姹镜臉?biāo)準(zhǔn)件，降低模具設(shè)計出錯率。C/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是目前主流的信息管理系統(tǒng)，其訪問速度快，安全性高。本系統(tǒng)基于TCP/IP通信搭建C/S結(jié)構(gòu)，在服務(wù)器端存儲數(shù)據(jù)，在客戶端為用戶提供人機交互服務(wù)，提供標(biāo)準(zhǔn)件的查詢、裝配和定位等功能。

    為了保證客戶端使用的標(biāo)準(zhǔn)件版本與服務(wù)器端保持一致，本系統(tǒng)通過對比版本標(biāo)識碼，在每次下載前判斷本地文件與服務(wù)器對應(yīng)文件的版本標(biāo)識碼是否一致，如果不一致則重新下載并替換本地文件，如果一致則不用下載，流程圖如圖8所示。

圖8 文件下載流程

2.3 BOM屬性關(guān)聯(lián)

    在模具制造行業(yè)，BOM表是記錄裝配關(guān)系的結(jié)構(gòu)化零件表，它主要是統(tǒng)計模具裝配體中所用到的標(biāo)準(zhǔn)件的名稱、選用標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)量和材料等信息，在企業(yè)設(shè)計、制造、采購、財務(wù)部門常用到。

    現(xiàn)行的BOM系統(tǒng)必須先要對模具設(shè)計圖中所有零件賦屬性，才能生成BOM表，該過程要求設(shè)計人員手工重復(fù)錄入屬性，工作量大而且容易出錯。本系統(tǒng)在調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件的同時就對其賦屬性，這樣簡化了BOM系統(tǒng)中屬性錄入操作，完成標(biāo)準(zhǔn)件的裝配后就可導(dǎo)出BOM表。在賦屬性時，采用屬性關(guān)聯(lián)技術(shù)：與標(biāo)準(zhǔn)件已有屬性進行關(guān)聯(lián)，標(biāo)準(zhǔn)件一般都會自帶一些必需的屬性信息，比如材料、選用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格等，如果參數(shù)模板表中沒有對屬性列進行輸入，則系統(tǒng)會默認從標(biāo)準(zhǔn)件的自帶屬性中讀取對應(yīng)的屬性值，充分利用了標(biāo)準(zhǔn)件的自帶屬性，減輕了設(shè)計人員的手工勞動強度。如果用戶在調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件時，對其屬性值進行修改，系統(tǒng)會自動更新標(biāo)準(zhǔn)件的自帶屬性，把修改后的屬性值寫入標(biāo)準(zhǔn)件并且保存，保證了屬性的準(zhǔn)確性。

    通過屬性關(guān)聯(lián)技術(shù)，簡化了賦屬性操作，為BOM系統(tǒng)提供了必需的屬性信息，這樣結(jié)合BOM系統(tǒng)可以實現(xiàn)BOM表的自動生成。

3 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)件實例應(yīng)用

    測試環(huán)境：在服務(wù)器端存儲了MISUMI，DADCO，DMC，SMC，QM等廠家的標(biāo)準(zhǔn)件庫，其中MISUMI，DADCO有參數(shù)表，DMC，SMC，QM無參數(shù)表，在客戶端上安裝HF－NSPL。由上述服務(wù)器和客戶機組建了一個小型局域網(wǎng)，共有20臺計算機。利用本系統(tǒng)對某汽車的前圍積風(fēng)板裝配標(biāo)準(zhǔn)件，在裝配過程中從服務(wù)器端調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件，對于有參數(shù)表和無參數(shù)表這2種不同類型的標(biāo)準(zhǔn)件，系統(tǒng)分別按照圖2和圖3所示處理，兼容了不同建庫手段的標(biāo)準(zhǔn)件。裝配完成之后的裝配圖如圖9a所示，共有標(biāo)準(zhǔn)件33個，查看其中氮氣彈簧的屬性信息，如圖9b所示，可以查到其版本標(biāo)識VERSION為V02，該版本在本標(biāo)準(zhǔn)件庫中為最新版本。

    由于在裝配過程中已經(jīng)把BOM屬性賦給標(biāo)準(zhǔn)件，這里直接利用BOM系統(tǒng)生成該模具的BOM表，如圖10所示，從BOM表中設(shè)計人員除了獲取尺寸規(guī)格等信息外，還可以得到價格、設(shè)計人等非尺寸信息，為后續(xù)流程提供了基礎(chǔ)。

圖9 前圍積風(fēng)板的模具圖和氮氣彈簧的版本信息

圖10 BOM表

4 結(jié)語

    HF－NSPL系統(tǒng)提出了一種簡化復(fù)雜標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)表的制作方法，兼容了有參數(shù)表格和無參數(shù)表格兩種不同制作方法的標(biāo)準(zhǔn)件。采用C/S結(jié)構(gòu)，規(guī)范了標(biāo)準(zhǔn)件庫的管理，保證了客戶端標(biāo)準(zhǔn)件庫的最新性。在調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件時除了提供查詢和裝配功能外，還采用了屬性關(guān)聯(lián)技術(shù)，提供交互界面的標(biāo)準(zhǔn)件BOM屬性錄入功能，為后續(xù)生成BOM表提供必要的信息，提高了設(shè)計效率，對汽車覆蓋件模具設(shè)計具有重要工程意義。