基于Teamcenter系统的工艺设计模式创新.docx

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基于Teamcenter系统的工艺设计模式创新

基于Teamcenter系统的工艺设计模式创新

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本文结合作者生产现场的实践经历和在Teamcenter系统中进行工艺规程编制的实际应用，就如何更有效地利用Teamcenter平台进行工艺规程编制，充分发挥工艺信息产生、接受、维护、发送、再运用的组合功效，满足不同使用者对工艺信息和数据的共享共用进行了创新构思，设计论说了基于3D模型的新型工艺规程编制模式。

　　随着Teamcenter系统在制造型企业的设计和工艺领域的应用，全信息设计模型和全信息工艺模型的数据会随之大量产生，将为科研生产所需的各类型数据及相关信息向MES系统、DNC系统、数字化测量系统的传送打下良好基础，它们的结合对传统的工艺规程编制模式发出了创新再造的呼唤。

我们应当响应这一呼唤，创建新的工艺规程编制模式，从根本上为实现产品数字化设计、数字化制造、数字化检测和数字化装配铺设新路。

　　传统工艺规程编制模式曾为科研生产提供过技术支撑，但它传递的是二维书面信息，编审与现场加工周期都相当长。

例如壳体、异形件等二维工艺图纸，图面复杂，尺寸、公差多，工艺设计、现场加工、计量检测各个环节在正确理解和执行设计意图上要花费很多精力与时间，延长技术准备周期，影响生产效率和产品质量。

新的工艺规程编制模式应当针对这些制约产品高效研制、优质交付的问题，变二维书面信息为三维数据信息，将计算机辅助工艺设计、辅助制造、数控编程及仿真加工等技术运用到工艺规程编制中，使加工相关数据能同时被多个不同环节、不同部门使用，实现技术准备、加工、计量检测过程的周期缩短、脱机编程、仿真，使用并行工程解决机床设备及各环节等候零件的被动局面。

笔者沿着这种传承创新的思路，构思了三维数字化工艺规程编制方法。

　　三维数字化工艺规程编制方法是新的工艺设计模式。

这一新的工艺设计模式吸收原有的工艺设计模式优点，发挥Teamcenter系统在产品生命周期信息管理上的优势，综合从设计到交付全流程优质高效的需要，融会贯通再创造而形成。

其主要组成及其特点与优势有四部分：

（一）零组件的加工工艺规程由整本或单页纸质模式改由Teamcenter系统构建工艺顺序结构树的模式，零组件的加工、计量、检验等信息的载体由原纸质二维图和纸质工艺规程等模式改为三维工序模型为主、二维局部视图为辅的模式，三维工序模型以支持离线数控编程、支持离线数字化测量编程、支持基于模型进行检验为特点。

　　以假定零件的数控工序为例，结合在PDM系统中的截图，说明如下：

　　1、在实现3P（产品、工艺、工厂）关联的基础上建立工艺顺序结构树，工艺结构树的每一分支为一道工序；

　　2、加工设备、工装资源以结构化方式挂在每道工序下；

　　3、无须启动3D软件，实时动态显示三维工序模型。

　　此3点见图1：

　　图1

　　每道工序下均有工序属性表，用以说明工序要求（见图2）：

　　图2

在Teamcenter平台下，基于知识工程的思想，在工艺设计阶段利用KF工具将设计阶段运用面向制造特征进行建模的元素查找出来，并调用事先做好的CAM模板进行数控编程，确保加工程序的一致性、高效性（见图3-图6）：

图3

图4

图5

图6

每道工序下均有3D工序模型文件（见图2），使用单个UGPART文件保存本工序的工序基准（着色表示）、加工内容（着色表示）、加工要求、计量内容、计量要求、检验内容、加工刀路仿真结果及数控加工程序（见图7-图11）：

图7

图8

图9

图10

图11

　　系统根据数控加工安排（CAM编程）产生刀轨的顺序自动生成包含刀具清单、装夹简图、刀路仿真模拟图、工步说明等内容的数控操作指导说明书。

　　上述11张图（图1-图11）所代表的界面对于任何登陆到系统的人均可浏览、查询、利用（工段可根据加工内容安排设备，操作者可根据加工内容和加工仿真刀路调试程序，工具配送者根据工序结构树下所列工装提前准备工装资源，计量员根据工序三维模型提前进行数字化计量程序的编制，检验员根据工序模型和工装资源提前进行检验内容的消化），但无权修改和增删，只有该工艺规程的编制者有权对其进行修改、增删，即：

创建者是维护者。

这样可以大大增强各部门、各环节人员针对各自关心的信息进行索取利用，并且避免因误操作导致的不良后果。

（二）零组件加工工艺规程的审批、会签方式由原来的设计图纸+工艺规程+手工批注模式改为在PDM系统由审批过程的起始人员在系统中发起不同的审批流程的模式，并支持从系统内部产生或从系统外部导入任何格式的文件，这种审批、会签的模式具备支持跨部门、支持利用原有数据、消除一切不增值的辅助时间的特点。

以某零件的整套工艺规程为例，结合在Teamcenter系统中的截图，说明如下：

　　1、整套工艺规程在系统内部走审批流程，流程在各环节责任人认可的情况下正常进行，直至成为归档状态（在归档状态任何人包括工艺规程的编制者也无权进行修改）；

　　2、整套工艺规程在流程的任何一个环节均可被拒绝而返回流程的发起者；

　　3、整套工艺规程在提请审批时可以附加所需要的数据信息；

　　4、对于由MSWORD、MSEXCEL、MSVISIO应用程序创建的文档，系统可转换为PDF格式的文档，并在流程中对其进行圈阅、批注（不影响原文件）。

图12

　　图13

　　图14

　　图15

　　图16

　　图17

　　图18

　　图19

　　图20

　　图21

　　上述10张图（图12-图21）就工艺规程或任何需要审批的文档如何进行审批流程的发起、审批中对文档的圈阅批注以及对已有文档导入系统的类型进行描述，依据此种模式可在不修改待审批文件的基础上，在系统中产生并保存审批者的审批原文，以备查用。

这种模式进行工艺规程（也包括其他工艺文件、管理资料）的审批，可以避免扯皮，从根本上实现了流程中各相关责任人在任务责任和时间节点上的有效约束和实时跟踪，并且为与生产相关的文件的产生过程和审批过程提供了完整的记录，保证每个零件的相关技术文档都有原始依据可查。

（三）零组件生产过程中相关的信息被其他部门和系统利用的方式由原来的电子原稿+打印或纸质原稿+复印的模式改为以通过系统数据集成的方式实时将数据信息发送给不同应用者，这种模式可以实时满足不同应用者对特定数据信息的索取；

　　以某零件工艺规程中一道工序为例，结合在PDM系统中的截图，说明如下：

　　1、任何人均可以浏览、查询某道工序使用工装资源的情况或特定工装资源被不同工序使用的情况，在浏览窗口可查看工装的三维模型；

　　2、任何人均可在系统的资源库中浏览、查询全部工装资源的整体信息；

　　3、整套工艺规程所需工艺装备详细列表可被引用并发送给制造执行系统（MES）和工装管理、刀具配送部门。

图22

图23

图24

图25

图26

　　上述5张图（图22-图26）就多种类型的工艺数据在系统内部的使用以及与其他应用系统进行数据交互做了描述，这种模式可创建、维护、管理统一的产品数据资源。

通过系统集成，在Teamcenter系统中创建、编辑和审批各类型工艺数据，通过流程审批的归档工艺数据可以与其他应用系统进行信息交互，确保数据的完整性、统一性、实时性、可追溯性。

　　（四）工装资源由原来的零件设计图纸+纸质工艺规程+纸质工装订单模式改为先在PDM系统的资源库中浏览查询，确认没有可使用的资源后，通过流程审批提请设计，设计结果进入统一的资源库中，以备再次查用的模式，这种模式避免了同类型工装重复设计、重复劳动的痼疾，大大增加了工装设计人员的增值设计时间。

　　以在资源库中浏览、查询某类型工装资源和利用工序模型进行工装设计为例，结合在PDM系统中的截图，详细说明如下：

　　1、任何人均可以浏览、查询资源库中的数据记录，在浏览窗口可查看工装的三维模型；

　　2、工装设计人员可根据工艺规程的具体要求和资源库的数据信息精确判断是否需要进行重新设计工装的工作；

　　3、工装设计人员可根据工艺规程的具体要求和工序模型进行针对性更强的工装设计，排除设计阶段对装夹干涉、零件体干涉的忽略，防止设计缺陷到生产现场才被发现的被动。

图27

图28

　　上述2张图（图27-图28）着重就工艺人员在提请工装设计前可以在系统中先行查询，在确认无可代用的情形下提请工装设计，工装设计人员进行工装设计时通过与工序模型建立关联关系、预先装配等方法将在生产现场才被发现的装配干涉、设计缺陷消除在设计之前，这种模式可使工装设计人员将全部精力用于提高工装设计质量、消灭设计缺陷上，大大降低重复性、无增值的工作量。

　　上述示例的描述只是假定零件单道工序的缩影，它已说明工艺规程编制模式创新的必要性和好处，其思路还可以推而广之。

因为事实上基于Teamcenter系统平台工艺系统、质量控制系统、生产管理系统都有大量的工作模式可以变革创新。

让我们从能用、会用、实用各个角度积极推进模式创新，将数字化工具服务于管理、运用于生产，使其潜在的利益链转化为制造型企业实际的经济效益。