2014产品创新数字化征文:基于PDM的三维布管技术研究

1 概述

在液压系统中,液压管路作为传递信号和载能介质的通路,其重要性不言而喻。传统的液压系统管路设计采用二维设计软件,要求设计人员在二维图纸上进行布管工作。由于系统的三维空间结构反映到二维图纸上的复杂性,给布管工作带来很大难度。二维管道设计不形象、不直观,难以判断液压管路的走向和干涉情况,容易出现漏件现象。与二维设计相比,三维设计可以清楚地反映管道的空间走向与连接关系,使得配管设计布局更合理、更经济;可有效避免管路干涉;有利于工程机械管路现场装配。Pro/E的Piping模块专注于3D管道系统设计,该模块建立的管道系统可与组件中的其它元件或特征关联起来,并随着它们的变更而相应更新。

PDM(Products Data Management)是基于Windchill产品数据管理系统,PDM以产品为中心,通过计算机网络和数据库技术,把企业生产过程中所有与产品有关的信息和过程集成起来。结合PDM强大的协同设计平台,实现产品液压系统的三维设计,缩短产品研发周期,降低成本,提高质量,为企业赢得竞争优势。

2 PDM中三维布管解决方案

液压系统中三维管路设计主要有硬管和软管总成两种。硬管属于普通的零件,当装配结构固定时,其状态唯一,可以直接检入PDM系统,并生成对应的部件。软管总成包括两端的软管接头和软管,属于柔性件,同一物料对应多种安装状态。而Pro/E设计中要求不同结构、状态的物料需要使用不同的物料号,显然三维设计的底层代码设计并不能满足实际业务应用需求。

假定软管总成为整体采购件,其子项不单独采购。在三维管路设计中,对每一个安装状态的软管总成定义不同的图号,通过集成将不同状态的软管总成检入PDM系统,生成临时部件。在软管总成部件的同一属性参数中,填写ERP采购物料号。通过PDM-ERP接口程序的控制,实现ERPBOM的搭建。BOM结构演变过程如图1所示。

湃睿科技2014产品创新数字化征文:基于PDM的三维布管技术研究PDM

图1 液压软管BOM结构演变过程

3 三维布管设计流程

PDM中三维布管的一般流程如图2所示,其中虚线框中为软管总成的设计流程,硬管的设计流程相对简单,不再赘述。

湃睿科技PISXPDM

图2 PDM中三维布管的主要流程

 

3.1 创建布管组件和骨架模型

布管组件是一个液压(子)系统,与一般组件的创建方法一致。在布管组件中,首先创建管路总体骨架,然后在骨架模型下收缩包络参考模型,为液压系统设计提供装配基准。收缩包络时避免包络多余模型,避免出现交叉包络现象。骨架模型保留了实体模型的外形特性、占内存少,有利于提高布管的速度,不影响布管参照与进行干涉检查。检入PDM系统时,系统会自动识别骨架模型,控制其不生产部件。

3.2 软管总成的设计

在布管组件中创建软管总成子组件,进入管道模式并激活此组件。装配两端的软管接头,建立管线,进行管道设计,生产管道实体。为了提高设计效率,应该建立相应的接头库和管线库。生成管道实体时注意选择管道实体模板,否则会造成管道实体参数不全。同时,通过参数控制软管接头和管道实体不产生部件,这样BOM中就不会出现多余的物料。软管总成模型结构如图3所示。

湃睿科技PISXPDM

图3 软管总成模型结构

3.3 工程图设计

液压系统工程图和普通工程图不同之处在于,液压工程图要显示骨架模型,以便查看管道的走向、安装和定位。根据前面所述解决方案,软管总成的采购物料号是在检入PDM系统后填写,因此管道工程图中不能体现软管总成的物料信息。另一方面,三维模型中不同状态的软管总成采用不同的图号,而实际采购时关注的是采购型号,所以该图号在工程图中显示没有实际意义。在工程图中的重复区域中添加关系,当ptc_common_name为软管总成时,图号统一显示“H”,如图4所示。

湃睿科技PISXPDM

图4 软管总成模型结构

3.4 检入PDM系统

工程图设计完成后,检入PDM系统。为了完善软管总成的物料和型号信息,采用软管表方案。在PDM系统中,选中布管组件对应的部件,以它做为入口部件输出软管表,如图5所示。其中物料号、型号和数量由系统直接导出。软管表中的物料号为在软管总成部件属性参数中填写的ERP采购物料号;型号为该物料号对应的软管总成的实际采购型号;数量与模型结构中一致。图内序号为工程图中的球标序号,通过此列将工程图明细栏和软管表对应起来。此外,软管表还可以添加一些其它项目,更清晰的反应所选管路的参数信息和联接位置信息。图纸和软管表签审完毕后,即可打印下发。

湃睿科技PISXPDM

图5 PDM系统输出软管表

4 结论

利用Pro/E的管道模块,结合PDM数据管理系统,可以实现液压系统的全三维设计。针对柔性软管总成,给出了PDM系统中的解决方案。采用软管表可以有效避免管路因长度不合适而经常变更图纸的情况,节约产品研发成本。三维布管适宜于在设计和生产液压系统的企业中推广,能提高液压系统设计的效率,规范设计方法,提高设计质量。