基于Teamcenter∕NX集成环境的工装快速设计系统

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1、基mm∞nter／NX集成环境的工装快速设计系统RapidToolingDesignSystemBasedonTeamcenteI小X西北工业大学机电学院杨海中航工业西安航空发动机(集团)有限公司王昭阳南京易之恒软件技术有限公司周益民杨迎超杨海研究员级高级工程师．研究方向为数字化协同设计制造。航空发动机中叶片和机匣等关重件的制造工艺极为复杂，当前这些重要零部件的制造精度主要靠工装定位和装夹来保证，因此，工装设计是航空发动机等高精度、高可靠性产品设计生产制造的重要组成部分。工装设计效率、质量和数据管理水平的提高，直接影响着航空发动机产品的质量和效益。近年来，不少学者对工装设计

2、84航空制造技术·2015年第22期为了提高工装设计效率，保证工装模型数据的有效管理和重用。本文开发了基于Teamcenter和NX两大软件平台的工装快速设计系统。首先介绍了工装系统的模型设计和数据存储、重用、管理、交互的一体化集成特性功能；其次论述了KBE工装模板资源库的构成和工装模板搭建的规范化原则；然后依次介绍了工装系统导引式变型设计、导引式组合设计和辅助设计等功能模块的设计过程和特点；最后通过典型工装设计效率比较和分析，得出采用基于工装知识工程模板所开发的数字化工装快速设计系统的工装设计效率较传统工装设计效率提高至少30％以上oDoI：10．16080／i．issn

3、l671．833x．2015．22．084数字化方面进行了大量的研究，并先后提出了基于PDM(产品数据管理)系统的叶片类零件设计系统⋯，基于知识工程构建工装cAD模型的知识库系统【21和工装设计参数化与模块化的思想13l。但前期的论述分别在工装设计方式的体系化，工装资源调用和设计方式的提高，工装设计数据的有效管理方法，以及集成化应用方面还存在不足。Teamcenter软件是业内知名的PDM系统，而Nx软件是当前主流的CAD三维建模设计软件之一，二者同属于德国Simens公司的软件产品，并通过uGMANAGER管理器模块接口而具有强大的无缝集成功能。当前国内许多航空、航天、汽

4、车等大型制造企业都选用NX和Teamcenter分别作为产品设计和数据管理的软件平台，其中，以在Tea瑚center平台下直接启动Nx软件进行产品设计、协同存储模型数据和调用PDM系统数据资源的集成设计方式倍受用户的青睐，因为集成、协同的数据管理和设计方式极大地提高了企业数据管理的规范性和安全性，并且有效避免了企业传统方式的产品数据管理所存在的数据冗余度和不便继承性等方面的缺陷。本文提出的数字化工装快速设计系统是在Teamcenter和Nx软件平台上开发的一种基于知识的工程(KnowledgeBasedEngineering，KBE)卜61的三维参数化工装设计系统。系统实现

5、了NXKBE工装夹具快速建模解决方案，能够极大地提高工装设计效率和质量，降低工装设计成本。工装系统集成特性工装快速设计系统基于NX软件与Teamcenter平台共同开发，是工装建模设计与工装模板数据存储、重用、管理、交互为一体的工装快速设计的集成解决方案(图1)。工装快速设计系统由嵌人在Nx软件平台上的系统层功能模块和创建在Teamcenter系统中的资源层工装资源库组成。系统层的功能模块和资源层的资源库通过系统预设值模块进行桥接，实现工装设计时资源库的即时加载，用户通过树形结构选取或条件查询目标工装模板而快速完成设计。在设计软件Nx平台中，工装快速设计系统主要包含导引式变

6、型设计17J、导引式组合设计和辅助设计等功能模块。而在数据管理软件Teamcenter平台中的工装设计模板库是工装快速设计系统调用的目标资源库和设计结果存放目标的工装通用库的两种Teamcenter分类库的集合。如图l所示，工装快速设计系统在NX和Teamcenter两大系统平台间的交互原理为：导引式变型设计的模板资源主要来源于工装设计模板库中的典型工装和现有工装。导引式组合设计的模板资源主要来源于工装设计模板库中的定位单元、支承单元、夹紧单元和夹具体等按工装部件功能分类的工装部件模板库。导引式变型设计加载的典NX软件数字化：r装快逮没计系统(Teatucente洲X集成版

7、)架构荔厂一一一一飞蕊石一一一一1丁习丽圈r面蓟、：圈＼、盥幽生／辅日h楼换组合开始：茬紊羹!I望望望!I兀兀兀l；菌插!I'f_I．儿^询I‘蔫④’叫≤D、、-．．．．．．．．．．／系统层／功能模块P1)M系统籼结果i-逦堕囹jk森用J萄L————————————图1Teamcenter／N×集成环境工装快速设计系统架构图2015年第22期·航审制造技术85言警一型工装模板对象和导引式组合设计加载的典型部件单元模板对象经工装快速系统的指派编码功能获取Teamcenter系统数据库中定制的企业工装对象(Item)编