鈑金設(shè)計加工系統(tǒng)的構(gòu)建與優(yōu)化

一、引言

    現(xiàn)代企業(yè)對三維技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅為鈑金產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)提供了一個平臺，還提供了一些物理數(shù)據(jù)，如耗材、材料利用率及成型分析等，為企業(yè)快速報價、生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。三維軟件的功能日益擴展、完善且種類繁多，鈑金企業(yè)在軟件選擇方面往往不知所措，對于經(jīng)常遇到的問題找不到合適的解決方案。

    作者根據(jù)多年的實施經(jīng)驗和客戶的一些反饋，總結(jié)出了如下幾個典型問題：

• 選擇適合的展開軟件，提高鈑金設(shè)計效率；


• 材料定額管理和工時定額管理；


• 鈑金設(shè)計生產(chǎn)系統(tǒng)不夠統(tǒng)一，子功能彼此分離。

    二、解決方案

    1. 選擇合適的展開軟件，提高鈑金設(shè)計效率

    現(xiàn)在市場上已有很多款鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，如TopSolid、SolidWorks、Pro/ENGINEER、SolidEdge、UG、Inventor、MDT和AutoCAD等。這些軟件都能夠很好地達(dá)到企業(yè)對鈑金產(chǎn)品設(shè)計的要求，但是純粹的零件造型對于鈑金設(shè)計是不夠的，它還涉及到零件的展開，特別是復(fù)雜零件的展開，而展開是鈑金產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中最重要的環(huán)節(jié)之一。

    （1）問題描述

    設(shè)計人員在鈑金結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中必須要考慮這個結(jié)構(gòu)設(shè)計能不能展開，鈑金結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，這方面需要考慮的因素也隨之增多。如果在鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后發(fā)現(xiàn)鈑金無法展開，或在展開時壓縮或刪除了零件應(yīng)有的特征，設(shè)計人員只好根據(jù)特征樹上的錯誤提示進(jìn)行更改，更嚴(yán)重的是有時需要重新建模，這種情況將嚴(yán)重影響設(shè)計效率。

    （2）問題解決

    采用瑞典FCC公司的AutoPOL（專業(yè)鈑金展開軟件）系列產(chǎn)品對鈑金結(jié)構(gòu)件進(jìn)行展開，可以很好地解決這類問題。設(shè)計者可以在AutoPOL環(huán)境下進(jìn)行零件設(shè)計，也可以與 SolidWorks、Inventor、AutoCAD和MDT進(jìn)行交互式設(shè)計，甚至可以直接從軟件中提取或輸出模型到其他軟件中，更方便的是，該系統(tǒng)對其他三維設(shè)計軟件（如Pro/ENGINEER、UG和SolidEdge等）提供Step、Sat、Igs文件接口。設(shè)計人員在設(shè)計過程中只需要考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否合理，而不用考慮其他問題，可以把節(jié)省下來的70％－80％時間用于提高產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量。

    2. 材料定額管理和工時定額管理

    很多鈑金企業(yè)已經(jīng)實施了PDM和ERP系統(tǒng)，基本解決了產(chǎn)品設(shè)計工作流程的管理問題，使其更加安全、快捷和高效，也確保了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整和統(tǒng)一。但是，ERP、PDM軟件在鈑金企業(yè)的運作過程中會存在一些斷層流程和冗余流程，阻礙了ERP、PDM軟件潛力的發(fā)揮。

    （1）問題描述

    通用ERP、PDM軟件，一般可按照訂單、設(shè)計、工藝及生產(chǎn)制造等流程向下進(jìn)行，而鈑金企業(yè)的流程中有BOM表映射和變異的過程，從以客戶分類的OBOM（Ordering Bill of Material，即訂單BOM）變異成以材料分類的BBOM（Buying BOM，即采購BOM）和MBOM（Manufacturing BOM，即生產(chǎn)BOM），以及材料聚類、歸類等問題，如果按通用ERP、PDM軟件流程直接進(jìn)行，勢必會造成流程冗余和材料浪費。另外，傳統(tǒng)企業(yè)按經(jīng)驗公式計算工時定額，有主觀性、隨意性，往往會出現(xiàn)很大偏差，容易造成一些不公平的現(xiàn)象。

    （2）問題解決

    BOM表的變異從OBOM開始，經(jīng)過排樣軟件 AutoNEST、ProNEST及SigmaNEST，生成EBOM（Engineering BOM，即設(shè)計BOM）、PBOM（Planning BOM，即工藝BOM）。對不同的EBOM中，材質(zhì)規(guī)格等特性相同的材料進(jìn)行歸類合并，再根據(jù)庫存裕量規(guī)則進(jìn)行購買，輸出BBOM。PBOM經(jīng)過調(diào)度安排形成生產(chǎn)計劃單，映射成 MBOM。這樣就優(yōu)化了流程，節(jié)約了時間和材料，ERP、PDM給企業(yè)提供了完備的數(shù)據(jù)信息平臺，對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理挖掘，可以得到相對準(zhǔn)確的工時定額。

    工時定額中的關(guān)鍵部分就是加工時間的確定，對于以數(shù)控設(shè)備為主的鈑金企業(yè)，可以對G代碼進(jìn)行文本數(shù)據(jù)挖掘，計算出加工時間，再加上相應(yīng)的準(zhǔn)備時間、輔助時間等，就可以得到相對準(zhǔn)確合理的工時定額。

    3. 鈑金設(shè)計生產(chǎn)系統(tǒng)不夠統(tǒng)一，子功能彼此分離

    市場上有很多通用設(shè)計軟件，適用的行業(yè)廣，能夠滿足大多數(shù)企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計和制造要求。通過這些平臺內(nèi)部數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的特點，使產(chǎn)品在從設(shè)計到加工代碼生成的過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都關(guān)聯(lián)在一起，從而提高了生產(chǎn)效率。

    但是鈑金行業(yè)有其特殊的工藝流程，如圖1所示。

圖1 工藝流程

    （1）問題描述

    由圖1的工藝流程中可以看出，鈑金產(chǎn)品設(shè)計的后續(xù)流程較多，而現(xiàn)有的很多軟件都只能滿足其中的一、兩項功能。如CATIA、Pro/ENGINEER、UG、SolidWorks和SolidEdge等可以完成復(fù)雜鈑金零件的建模，AutoPOL可以完成展開，AutoNEST完成排樣、輸出剪板圖以及或沖或切割所需要的排樣圖，JetCAM、ProCAM和Lantek完成排樣以及沖、切割加工，e2i完成鈑金產(chǎn)品的成本計算等，企業(yè)可以根據(jù)自身情況選擇。這些子系統(tǒng)彼此獨立，產(chǎn)品的數(shù)據(jù)沒有關(guān)聯(lián)，無法修改或跨平臺操作，各個平臺產(chǎn)生的通用數(shù)據(jù)又丟失了建模時的特征信息，軟件的功能沒有得到充分的發(fā)揮，浪費了資源和資金投入，降低了設(shè)計、生產(chǎn)效率。

    （2）問題解決

    解決上述矛盾最好的方法是，使用一套系統(tǒng)來實現(xiàn)整個工藝流程，比如使用RADAN和TopSolid。RADAN是專門用于鈑金行業(yè)的整體解決方案，包括鈑金流程所需的所有功能，甚至包括鈑金產(chǎn)品報價清單的輸出。TopSolid是一種功能比較全面的高端CAD/CAM/CAE/PDM軟件，它能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、塑料模具、五金模具、鈑金以及家具的一體化設(shè)計與生產(chǎn)，適用于產(chǎn)品復(fù)雜、種類多且生產(chǎn)周期短的企業(yè)。

    三、結(jié)束語

    本文推薦了鈑金設(shè)計加工系統(tǒng)構(gòu)建的常用軟件，使用專用軟件解決了鈑金某些方面的具體問題，也介紹了集成鈑金設(shè)計生產(chǎn)的綜合軟件。同時也根據(jù)作者的實施經(jīng)驗和一些客戶反饋信息，對三個典型常見問題進(jìn)行討論，提出具體解決方法，希望能給廣大鈑金企業(yè)帶來幫助。