汽车车灯注射模产品数据管理系统的研究及实施 - 文章

汽车车灯注射模产品数据管理系统的研究及实施

作者：来源：PT现代塑料

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1 引言

汽车车灯是一个几何形状复杂、精度要求较高的塑料注射产品。车灯模具是一个典型的结构复杂、制造精度高、对注塑性能也有较高要求的单件定制的复杂机械产品。由于订单的随机性强，使得模具企业不可能安排长期的生产任务，模具企业为了应对市场的激烈竞争，还宓须快速响应客户的需求，提供高质量的模具[1]。

模具开发过程是以塑件模型为依据的产品信息在整个设计与制造中的合理有序和准确有效地流动，并形成以产品信息为主线的相关过程的完整统一。要实现这—避程的有效管理，只有运用产品数据管理(product data management，PDM)技术，才能对模具设计和制造全过程实施有效的管理。同时。在PDM平台上，还可把分散在企业不同部门长期积累的模具产品数据和关键模具设计制造技术与成功经验集中管理，方便查询，充分发挥企业已有技术资源的功效。提高模具设计的质量与效率。缩短模具制造周期。

2 PDM功能分析与系统结构

企业在实施PDM以前，尽管也采用了CAD/CAE/CAM技术，但由于没有系统集成平台和信息共享的基础，产品数据管理还局限在纸质文档和零散的电子文档阶段，文档间孤立无联系，不便于数据查询和共享。大量运用计算机辅助设计工具生成的产品数字化信息因未进行有效管理而造成资源严重浪费。模具产品明细表、产品汇总表、产品外购件汇总表只能人工填写，造成重复工作，数据一致性差，不仅工作量大、费时，且易出差错，严重影响产品的开发周期。为了进一步提升企业的核心竞争能力。强化数据管理和设计制造流程的控制，建立产品数据管理系统是唯一的途径。根据企业的实际状况，充分考虑注射模的设计、制造特点，PDM的功能如图1所示。

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图1 产品数据管理系统功能

汽车车灯模具设计制造平台由8个系统组成。与PDM系统密切相关的系统有：①模具三维参数化建模工具，该系统是基于UG的由模架库、机构库、标准件库和通用件库支撑的快速建模工具；②模具概念设计知识库及模具方案辅助设计系统，该系统在车灯模具概念设计知识库的支持下，通过模具方案辅助设计系统，快速完成模架及模具结构的方案设计，并自动生成模具结构图、模架配置清单和模具结构概念解；③注射模CAE分析和工艺知识库系统，该系统对车灯塑件进行成型流动分析、冷却分析和翘曲分析，对塑件的结构合理性进行评定，也为模具设计提供支持。同时在工艺知识库的支持下，拟定试模方案及成型工艺参数；④车灯模具型腔设计与制造系统，该系统提供分型工具以便快速生成型芯和型腔，也提供生成QNC代码和精雕加工代码。

产品数据管理系统以及相配套的数据库管理系统是整个设计平台的核心，它担负着统一存储和有效管理整个系统的所有数据，提供统一的操作平台，对项目和工作流程进行有序和有效的管理与监控，对所有的数据和系统实施集成，提供统一的开发环境和开发工具的功能。PDM与模具CAD/CAE/CAM系统之间的关系如图2所示。

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图2 PDM与模具CAD/CAE/CAM系统之间的关系

3 工作流程分析与构建

PDM的根本目的是管理包括几何数据、工程图档、项目计划、分析结果、物料清单等所有与产品相关的信息，以及所有与产品相关的过程位[2]，实现产品开发过程中的信息共享。产品信息管理是“静态”数据管理，通常PDM都不难实现，而过程的管理是“动态”数据管理，是PDM的灵魂，其管理与控制的方式和机制与企业的生产经营模式相关，更是与汽车车灯模具设计制造平台中的其他系统紧密关联。为此，需对企业传统的设计、生产流程进行改造，在分析企业现有流程的基础上，对生产管理各个环节需实现的功能、完成的任务等进行分解、重组、整合，使之更趋合理，便于PDM实现。

模具开发过程是以塑件模型的设计与确认为起始，在此阶段，需对塑件模型进行CAE分析，以评定其成型的可行性，同时还要与客户通过Internet交互。完成塑件模型的设计与确认工作。

由于模其设计、制造的时间都较长，如采用传统的串行方式。将大大延长模具开发周期。为了最大限度地联缩开发周期，同时提高模具设计的可靠性，在摸具设计阶段采用以二维结构图和模具概念结构解为先导。以三维参数化详细设计为核心。基于PDM自动配置和分批发布机制的模具快速设计和制造模式的策略来构建流程。在模具概念设计知识库及模具方案辅助设计系统的支持下，快速完成模具的方案设计，即模具概念设计，获得模具2D结构图，为模具的3D详细设计提供支持，同时，生成模坯清单及订购单，启动订购工作。与概念设计并行的设计工作是模具型腔和型芯设计，在所开发的设计工具的支持下快速完成模具分型嚣设计。生成3D型腔和型芯，供模具3D详细设计使用。

完成模具概念设计后，PDM自动模具产品结构并在其控制下，启动模具3D详细设计。首先，启动三维参数化建摸工具快速完成模架3D设计，并通过PDM提交、审核、发布。其次，进行模具成型部分的详细设计。由于车灯几何形状复杂，与塑件型面相关的成型部件都采用高速铣削和电火花加工的方法，为了尽早启动CNC代码的设计与铜电极的制备，要首先进行成型部分的设计。在发布成型部件的同时。还需提交电极毛坯采购清单。最后，完成模具浇注系统、冷却系统、顶出系统、抽芯机构等的3D详细设计。

完成模具3D设计后，并行启动模具2D设计和CAE分析工作，最后是制造、装配和试模，其详细工作内容不再赘述。所构建的工作流程与相关工作任务如图3所示。

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图3 工作流程与工作任务

4 数据模型定义

PDM系统的首要任务就是对产品数据进行科学有效的管理，建立适合企业自身的产品数据管理信息模型是实施PDM系统的关键[3]。

4.1 管理对象及其结构

PDM数据管理是基于项目的管理。项目是PDM中级别最高的对象，其他所有图文挡和数据都围绕项目进行展开和管理。根据企业实际需求，除项目类外，还需定义图文档类、材料类、客户类、PDM用户类以及流程类。

凡是电子文档。不论其是何种格式都可以作为PDM管理的一个对象，这些对象统称为图文档类。图文档类信息是PDM系统中最丰富、最有价值的信息。图文档管理是PDM的核心，而产品设计图档的管理又是其重点。在分析构成汽车车灯模具产品的各类零部件的层次关系、隶属关系的基础上，以满足上述流程的需要，实现分批发布的功能为目标，同时兼顾用户权限的定义为前提，建立产品结构模型及文档组织模型，如图4所示。该模型实质是产品明细表的表示。由此可汇总得到产品设计BOM。

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图4 产品结构及文档组织模型

4.2 产品及其零部件属性的定义

PDM中产品结构管理和配置管理的实质就是管理产品设计眦以产品设计BOM为基础，可导出各模坯订购清单、标准件订购清单和电极毛坯订购清单等。因此，首先以提供完整的设计BOM信息为目标，同时考虑分类管理和查询、检索的方便往来定义产品及其零部件的属性。在该PDM系统中重要的属性数据有：

(1)标识属性，包括模号、产品/部件/零件编码、图号等。

(2)基本属性。描述产品开发过程中零部件基本管理特征的数据信息，主要有版本属性、状态属性、零部件创建者、审核者以及零部件的创建时间等信息。

(3)特征属性。主要根据PDM系统与其他应用系统之间进行数据交换需要定义的完备的数据，主要有：零件生成方式(自制、外协或外购)、供应商信息、材料、标准件外购件的规格型号或定货代码、自制件的主要结构参数等。

5 系统集成与数据交换

系统集成是实现数据共享的基础，集成是基于信息技术的资源及应用聚集在一个协同工作的整体，它包括功能交互、信息共享和数据通信3个面的管理与控制[4]。CAD与PDM之间有3种集成模式，即应用封闭模式、接口交换模式、紧密集成模式。

采用接口交换模式可实现模具概念设计知识库及模具方案辅助设计系统与PEM系统的单向集成，以及模具三维参数化建模工具系统与PDM系统的双向集成。系统集成的总体结构如图5所示。

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图5 系统集成结构

在模具方案辅助设计系统的支持下，快速完成模具方案设计的同时，系统将生成模坯清单，该清单详细描述了模架结构信息及零部件属性信息。利用PDM系统提供的API函数开发的接口转换器，使用该转化器在PDM系统中快速创建模架部件结构树。

在对模具进行3D详细设计时，同样使用所开发的接口转换器，从PDM系统中将模架BOM信息和模型信息导入模具3D参数化建模工具系统中，系统根据导入的尺寸参数．驱动模型库自动创建模架及其零部件，同时将零部件3D模型文档提交PDM系统。在模具3D详细设计中，创建的成型、浇注等零部件也通过定制的接口转换器自动提交到PDM系统中。在该系统中，通过开发的接口转换器，实现了异构系统间的信息交换与共享。

6 结束语

通过分析某模具企业对PDMM技术的需求．针对该模具企业的特点，为企业构建了汽车车灯模具PDM系统，建立了适合企业特点及信息化需求的数据管理模型和模具开发流程。实现了产品结构管理、图文档管理、工作流程管理及用户权限管理等功能。同时也实现了PDM系统与CAD系统的集成。该项目研发的系统已在企业应用。运行稳定、效益明显。

参考文献：
[1] 卢炎麟，柴国钟，潘柏松，等．基于网络和知识管理的异构数字化系统集成模具创新平台开发[A]．第四届全国数字化设计与快速制造技术论文集[C]．北京：机械工业出版社。2006：47-53．
[2] 童秉枢，李建明．产品数据管理(PDM)技术[M]．北京：清华大学出版社。2000．
[3] 李俊源，秦宝荣，陈国宝．特种轴承PDM系统的研究及实施[J]．轴承，2007(12)：42-45．
[4] 杜东坡，陈泉，王林琳，等．三维CAD与PDM系统双向集成技术的研究与应用[J]．机械制造。2007(4)：57-59．(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (4/28/2009)


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