基于PDM的三维工艺设计与管理

    随着数字化设计与制造技术的广泛应用，三维CAD/CAM 技术日益普及。在产品研发部门，大都实现了三维产品设计，在生产制造现场也大量采用了自动化数控设备。然而，工艺规划设计部门的工艺设计手段仍然还是主要基于二维图纸，上游三维设计数据和设计意图不能得到有效的传递和充分的利用。二维图纸传递到生产现场，制造人员不得不基于二维图样重新解读设计意图，影响产品的研制周期及质量。传统二维工艺设计已经成为了产品三维协同研制的短板和瓶颈。本文研究了基于PDM 系统的三维工艺设计和管理，为产品一体化协同研制提供思路和方法。

    一、三维工艺设计与管理系统框架

    随着三维数字化设计技术在产品研制中的普及，基于PDM 的三维产品设计数据管理及技术状态控制也得到深入的应用。在PDM 系统中，以产品结构树（EBOM）为核心的产品数据组织和管理模式也得到广泛的认可。然而，当前大多PDM 系统管理的产品数据主要为设计数据，工艺设计主要在独立的工艺设计系统中开展，工艺数据也大都在工艺设计系统中管理。这就给一体化的产品协同研制和统一的产品研制数据管理带来不少的麻烦。由设计更改产生的数据一致性问题，往往导致产品的技术状态控制复杂度增加，甚至有时出现失控的状态。

    利用PTC 公司的PDM 系统Windchill，实现设计、工艺数据的统一管理，并在此基础上实现基于模型的三维工艺设计。三维工艺设计与管理系统框架如图1 所示。

    图1 基于PDM 的三维工艺设计与管理系统框架

    二、基于PBOM 的工艺数据管理

    1. PBOM 创建

    设计部门在PDM 系统中产生产品结构树EBOM，并基于EBOM 实现设计数据的组织和管理。工艺部门需要从工艺的角度，按照工艺分工和工艺资源的组织将EBOM 转换为工艺结构树PBOM，PBOM 的创建示意图如图2 所示。

    工艺规划员利用PDM 系统提供的三维可视化环境，通过复制、粘贴等方式直接利用设计零组件对应的三维模型重构生成部件初始PBOM 结构。在初始PBOM 基础上，通过以下操作方式，形成最终的PBOM 结构。

    (1) 按照外协件、外购件、成品件、工艺组合件等工艺类型，调整PBOM 结构。

    (2) 重新分割零部件数量。

    (3) 添加为方便制造的虚拟子装配。

    (4) 添加制造或装运过程中所需部件和消耗品。

    (5) 依据其它工艺意图调整PBOM 结构。