并行工艺过程设计的研究与实现

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1、并行工艺过程设计的研究与实现

2、第1lunalstyle="MARGIN:0cm0cm0pt;TEXT-INDENT:18pt;TEXT-ALIGN:left;mso-layout-grid-align:none;mso-char-indent-count:2.0"align=left>随着制造企业之间市场竞争日益激烈，缩短产品设计周期使其尽早进入市场已成为企业赢得竞争胜利的关键。然而，传统的产品开发模式是沿用"串行"和"顺序"的方法，这种开发模式由于工作效率较低，影响了产品设计周期。为了改变这种串行的模式，美国国家防御分析研究所系统地提出了并行工程的概念，并行工程是集成地、并行

3、地设计产品及其相关的各种过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法。并行工程的提出不仅旨在优化产品整体设计，而且意在将其并行的设计思想渗透到产品研发的各个相关过程。工艺过程设计的主要内容是拟定工艺路线和工序内容，同时还要提出专用工艺装备设计任务书等。随着制造业信息化的蓬勃发展，工艺过程设计已经由于工编写工艺文件向计算机辅助工艺过程设计(puterAidedProcessPlanning,CAPP)转化，但是工艺过程设计作为工艺设计活动的核心部分，仍然停留在串行的设计模式上。因此，合理运用并行工程等先进制造技术优化工艺过程设计，成为提高工艺设计效率的有效途径。1并行工艺过程设计传统

4、的工艺过程设计大多采用串行的方式，如图1所示。工艺人员首先进行工艺路线与主制工序设计，工艺路线拟定的加工工艺过程除了包含加工工序等主制工序外，还包含热处理工序、表面处理工序、检验工序等协作工序(2]。然后，按照工艺路线，分别在相应的生产车间进行协作工序内容设计。由于复杂产品、零件的工艺路线过长，协作工序较多，采用这种方式，一个车间的工序设计完成后才能提交给下一个车间，延长了工艺过程设计时间，造成工艺设计效率较低，从而影响产品设计制造周期。为了解决串行工艺过程设计效率不高的问题，考虑将并行工程思想应用于工艺过程设计，对各个协作工序内容进行并行设计。由于协作工序设计一般要参考主制工

5、序内容，因此需要首先完成主制工序设计，再将各个协作工序设计、工装申请设计等协作任务进行并行处理，由此建立并行工艺过程设计模型，如图2所示。并行工艺过程设计，即并行地进行协作工序、工装申请等协作任务的工艺过程设计。模型中工艺路线、主制工序设计完成后，判断是否有协作工序、数控工序，哪些工序需要工装申请，如果有，则进行相应的协作任务。工艺过程设计中，某道工序需要使用特殊的工艺装备时，需要对该道工序进行工装申请，工装申请设计也可以看作是一项协作任务，当各个协作任务的工艺文件审批完成后与主制工序工艺文件合并，生成完整的工艺文件。2并行工艺过程设计的实现2.1并行工艺过程设计的实现环境现有

6、的商品化CAPP软件大多缺乏对并行工程和复杂过程管理的支持，并且开发全新的用于实现并行工艺过程设计的CAPP软件，具有很大难度。PDM(ProductDataManagement，产品数据管理)主要用于管理与产品相关的信息和与产品相关的过程，作为工程领域的集成平台，实现对各种应用工具(如CAD、CAPP，MRP等)的封装，为产品的并行设计及过程管理提供了集成的协作环境。因此，通过PDM/CAPP集成系统来搭建并行工艺过程设计实现环境，可以充分利用PDM强大的过程模型定制功能，以及CAPP的快速化、智能化工艺设计功能。目前，CAPP与PDM集成方式有多种，本研究采用封装组件式来实

7、现CAPP/PDM集成。封装组件式集成是将CAD/CAPP/CAM和PDM的部分功能以应用程序封装、工具集调用、组件调用等技术进行开发集成，建立的集成系统具有紧密、高效、统一、优化的特点。集成环境下工艺信息交换如图3所示。PDM系统分别利用产品数据管理、制造工艺数据管理个功能模块与CAPP系统进行工艺信息交换CAPP利用零件设计信息进行工艺过程设计，设计完成后工艺信息分别以结构化数据和工艺文档形式提交到PDM系统。工艺文档用于在CAPP系统中进行工艺过程设计，结构化数据用于在制造工艺数据管理模块构建制造工序树。协作工序内容设计在CAPP系统中进行，并且在CAPP系统中可以根据加

8、工需求对某道工序提出专用工装申请。制造工序树上各类工艺信息对象可以方便地与其他系统进行信息交互。2.2并行工艺过程设计实现技术分析并行工艺过程设计模型可知，其实现是一个总→分→总的过程，既需要总流程驱动整个工艺过程设计，又需要相应的子流程驱动各个协作工序设计。此外，由于并行工艺过程设计是在一个集成的环境中实现，需要CAPP和PDM产生的工艺信M产生的工艺信息进行及时地交互与共享。PDM通过流程定制器定义各种设计制造过程，并且能够将定制的流程与任意的工艺信息对象进行绑定，实现工艺信息对象的流程