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关键词:钣金设计   

钣金设计加工系统的构建与优化

2006-08-30  来源:佳工机电网  


    一、引言

    现代企业对三维技术的广泛应用,不仅为钣金产品的设计开发提供了一个平台,还提供了一些物理数据,如耗材、材料利用率及成型分析等,为企业快速报价、生产提供了基础数据。三维软件的功能日益扩展、完善且种类繁多,钣金企业在软件选择方面往往不知所措,对于经常遇到的问题找不到合适的解决方案。

    作者根据多年的实施经验和客户的一些反馈,总结出了如下几个典型问题:

    选择适合的展开软件,提高钣金设计效率;

    材料定额管理和工时定额管理;

    钣金设计生产系统不够统一,子功能彼此分离。

    二、解决方案

    1. 选择合适的展开软件,提高钣金设计效率

    现在市场上已有很多款钣金结构设计软件,如TopSolid、SolidWorks、Pro/ENGINEER、SolidEdge、UG、Inventor、MDT和AutoCAD等。这些软件都能够很好地达到企业对钣金产品设计的要求,但是纯粹的零件造型对于钣金设计是不够的,它还涉及到零件的展开,特别是复杂零件的展开,而展开是钣金产品设计开发过程中最重要的环节之一。

    (1)问题描述

    设计人员在钣金结构的设计过程中必须要考虑这个结构设计能不能展开,钣金结构越来越复杂,这方面需要考虑的因素也随之增多。如果在钣金结构设计完成后发现钣金无法展开,或在展开时压缩或删除了零件应有的特征,设计人员只好根据特征树上的错误提示进行更改,更严重的是有时需要重新建模,这种情况将严重影响设计效率。

    (2)问题解决

    采用瑞典FCC公司的AutoPOL(专业钣金展开软件)系列产品对钣金结构件进行展开,可以很好地解决这类问题。设计者可以在AutoPOL环境下进行零件设计,也可以与 SolidWorks、Inventor、AutoCAD和MDT进行交互式设计,甚至可以直接从软件中提取或输出模型到其他软件中,更方便的是,该系统对其他三维设计软件(如Pro/ENGINEER、UG和SolidEdge等)提供Step、Sat、Igs文件接口。设计人员在设计过程中只需要考虑产品结构是否合理,而不用考虑其他问题,可以把节省下来的70%-80%时间用于提高产品设计的质量。 
    2. 材料定额管理和工时定额管理

    很多钣金企业已经实施了PDM和ERP系统,基本解决了产品设计工作流程的管理问题,使其更加安全、快捷和高效,也确保了产品数据的完整和统一。但是,ERP、PDM软件在钣金企业的运作过程中会存在一些断层流程和冗余流程,阻碍了ERP、PDM软件潜力的发挥。

    (1)问题描述

    通用ERP、PDM软件,一般可按照订单、设计、工艺及生产制造等流程向下进行,而钣金企业的流程中有BOM表映射和变异的过程,从以客户分类的OBOM(Ordering Bill of Material,即订单BOM)变异成以材料分类的BBOM(Buying BOM,即采购BOM)和MBOM(Manufacturing BOM,即生产BOM),以及材料聚类、归类等问题,如果按通用ERP、PDM软件流程直接进行,势必会造成流程冗余和材料浪费。另外,传统企业按经验公式计算工时定额,有主观性、随意性,往往会出现很大偏差,容易造成一些不公平的现象。

    (2)问题解决

    BOM表的变异从OBOM开始,经过排样软件 AutoNEST、ProNEST及SigmaNEST,生成EBOM(Engineering BOM,即设计BOM)、PBOM(Planning BOM,即工艺BOM)。对不同的EBOM中,材质规格等特性相同的材料进行归类合并,再根据库存裕量规则进行购买,输出BBOM。PBOM经过调度安排形成生产计划单,映射成 MBOM。这样就优化了流程,节约了时间和材料,ERP、PDM给企业提供了完备的数据信息平台,对这些数据信息进行处理挖掘,可以得到相对准确的工时定额。

    工时定额中的关键部分就是加工时间的确定,对于以数控设备为主的钣金企业,可以对G代码进行文本数据挖掘,计算出加工时间,再加上相应的准备时间、辅助时间等,就可以得到相对准确合理的工时定额。 
    3. 钣金设计生产系统不够统一,子功能彼此分离

    市场上有很多通用设计软件,适用的行业广,能够满足大多数企业产品的设计和制造要求。通过这些平台内部数据关联的特点,使产品在从设计到加工代码生成的过程中所产生的数据都关联在一起,从而提高了生产效率。

    但是钣金行业有其特殊的工艺流程,如图1所示。

  

  图1 工艺流程 

    (1)问题描述

    由图1的工艺流程中可以看出,钣金产品设计的后续流程较多,而现有的很多软件都只能满足其中的一、两项功能。如CATIA、Pro/ENGINEER、UG、SolidWorks和SolidEdge等可以完成复杂钣金零件的建模,AutoPOL可以完成展开,AutoNEST完成排样、输出剪板图以及或冲或切割所需要的排样图,JetCAM、ProCAM和Lantek完成排样以及冲、切割加工,e2i完成钣金产品的成本计算等,企业可以根据自身情况选择。这些子系统彼此独立,产品的数据没有关联,无法修改或跨平台操作,各个平台产生的通用数据又丢失了建模时的特征信息,软件的功能没有得到充分的发挥,浪费了资源和资金投入,降低了设计、生产效率。

    (2)问题解决

    解决上述矛盾最好的方法是,使用一套系统来实现整个工艺流程,比如使用RADAN和TopSolid。RADAN是专门用于钣金行业的整体解决方案,包括钣金流程所需的所有功能,甚至包括钣金产品报价清单的输出。TopSolid是一种功能比较全面的高端CAD/CAM/CAE/PDM软件,它能够实现产品结构、塑料模具、五金模具、钣金以及家具的一体化设计与生产,适用于产品复杂、种类多且生产周期短的企业。

    三、结束语

    本文推荐了钣金设计加工系统构建的常用软件,使用专用软件解决了钣金某些方面的具体问题,也介绍了集成钣金设计生产的综合软件。同时也根据作者的实施经验和一些客户反馈信息,对三个典型常见问题进行讨论,提出具体解决方法,希望能给广大钣金企业带来帮助。

 

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