模具开发中并行工程的应用

作者：陕西科技大学 刘志良 夏田 白传悦

欢迎访问e展厅 展厅 8 CAD硬件/先进制造技术展厅 图形工作站, 绘图仪/大幅面打印机, 3D控制器/3D鼠标, ... 摘要：介绍了并行工程的概念，分析了并行工程在模具开发中的组织结构、系统框架、实施难点、须加考虑的问题以及常用的应用模式。 关键词：模具；并行工程；集成 0 引言 并行工程(Concurrent Engineering - CE)是一种系统的集成方法，它采用并行方法处理产品设计及其相关过程，包括创造和支持过程。这种方法力图使产品开发人员从一开始就能够考虑到，产品从概念设计到产品报废为止的整个产品生命周期中的所有因素，包括质量、成本、作业调度及用户需求。从技术层面理解，并行工程是建立在信息集成基础上的优化运行模式，它为先进制造技术的总体优化提供了新的技术集成思想. 1 模具开发并行工程的组织结构 模具开发可大致分为合同签定、模具设计(包括工艺设计和数控编程)、材料供应、模具加工、试模修模和成本核算等过程。这些过程并不是独立的，它们之间存在着复杂的相互依赖和相互制约的关系，要求在设计的早期阶段就充分考虑后续环节各相关因素的影响。如果不考虑这些约束关系，就会造成大量的设计返工，不仅浪费人力物力资源，而且使模具生产周期延长，成本居高不下，质量难以控制，从而使企业失去信誉和竞争力。因此，必须组建包括模具销售、模具设计、工艺设计、数控编程、模具加工、模具装配、试模修模以及质量检查等专门人员和用户代表等方面在内的模具开发并行工程工作小组(Teamwork)，协同工作，从而尽可能集中各方面知识资源，获取最优的设计方案，减少设计返工，提高设计质量。图1为模具开发并行工程的组织结构。 2 模具开发并行工程的实施 从组织结构看出，模具开发并行工程的实施难点在于工作小组的协同工作。在承接模具开发任务时，并行工程开发模式强调工作小组各成员应时刻明白自己的职责和任务，协同工作，共同对特定的模具开发任务负责。但是模具行业与其它行业比较而言，标准化、规范化是比较欠缺的。模具行业从设计、制造到调试的从业人员，大多是按照自己的经验进行工作的，这意味着许多工作的开展有很大的随意性。由于缺乏相关的标准化技术文件，开展协同工作的难度较大，有时甚至很难执行下去。当然随着时间的推移，工作小组成员逐渐会很好的融合协作。但是对行业高新技术应用规范进行整理、标准化无疑也是巫待进行的工作. 3 模具开发并行工程系统框架 实施模具开发并行工程需要有相应的支持环境：以产品数据管理系统为集成平台，在数据库管理系统、知识库管理系统和计算机网络系统的支持下，利用CAX等工具和各种相关的模具设计与制造知识，采用基于特征的集成产品信息模型，实现模具开发各相关环节内部及之间的信息共享，建立并行工程支持环境，最终达到缩短模具开发周期、降低模具成本、提高模具质量的目的。图2为模具开发并行工程系统的基本框架。 4 实施并行工程时须考虑的问题 在模具开发中实施并行工程时，除了具有一般并行工程方法与关键技术特点外，还有以下一些问题须加考虑。 (1)智能化技术。模具设计与制造知识涉及的领域非常广泛，而许多知识通常都是以经验的形式存在于工程师的头脑中或专业手册中。问题是随着计算机智能技术的发展，如果对有用的经验进行总结，上升为能被计算机所识别的知识资源，并可借此进行推理则意义更大。在建立知识库时必须考虑如何能够很好的解决知识的获取、表达及推理等问题。 (2)模具计算机辅助报价。模具生产的特点是单件生产，很少重复，这给模具报价带来了极大的困难。目前，模具报价大多是根据经验来估算的，由于缺乏价格细目和可供参考的历史资料与数据，这种报价是不精确和缺少依据的。特别是随着一些新的设计和制造方法引进模具开发当中，传统的模具报价估算经验，在某种程度上显得更加脆弱，常导致谈判伊始即陷人被动。因此，为了能够比较准确地枯算模具成本，需要开发相应的计算机辅助报价工具。 (3)模具CAX和DFX工具。在模具设计甚至产品设计的早期阶段，若能利用CAN和DFX工具，充分考虑后续环节的各种约束，如模具结构设计约束、工艺约束、资源约束等等，通过对模具的制造性、装配性、测试性等进行分析与评价，则可提高模具开发的一次成功率，有效改善模具设计和制造的质量。值得一提的是，面向不同类型模具开发的CAE工具软件，是目前分析评价一个设计方案合理与否最快捷有效的工具之一。利用它可大大减少物理模拟试验及试模等耗时、耗力、耗财的评价验证手段的使用，既缩短开发时间，又提高了开发的一次成功率。 (4)集成化产品模型特征描述技术。基于特征的模型表示方法目前比较流行。这种表示方法的优点在于比较符合人们认识事物的方式抽象出来的模型比较容易用面向对象技术加以实现。模型特征是有较丰富内容的，在实现时可将相应的特征作为对象的属性或方法加以描述。 现在的问题是，目前流行的CAN工具软件大多是单一解决某些方面问题的，其信息模型往往是只包含少数几个特征而未能对所研究的对象作全面的描述。集成化技术就是试图在各类不同的工具软件之间架起一座座桥梁。 5 结束语 在市场经济的大潮中，企业之间的竞争主要是交货期、质量、成本和服务，即所谓的TQCS(Time, Quality, Cost and Service)之问的竞争。并行工程思想改变了传统的生产管理模式，经过精心组织，能够有效地缩短交货期，降低生产成本，改善产品质量。因此，一经提出即成为众多企业革新的主要内容，也已成为许多企业赢得竞争的法宝。相信在今后模具开发的实施中，它会不断成熟和完善。 参考文献： [1]卢秉恒.RP技术与快速模具制造[M].西安：陕西科学技术出版社，1998. [2]周雄辉，等.现代模具设计制造理论与技术[M].上海：上海交通大学出版社2仪l0. [3]许鹤峰.数字化模具制造技术[M].北京：化学工业出版社，2001. [4]Byoung K Choiand Robert B Jerard. Sculptured surface machining [M]. USA Kluwer Academic Publishers, 1998.(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/6/2006)