PDM与三维CAD集成的研究与应用

2018-04-02郭志刚

机械工程与自动化 2018年1期

郭志刚

(太原重工股份有限公司技术中心，山西　太原　030024)

0　引言

随着三维CAD在企业的不断广泛和深入的应用，基于二维CAD的设计理念及设计人员的工作方式、数据的管理方式都必将发生很大的变化，要想很好地适应这些变化，就要从设计理念、CAD工具、数据管理等多方面进行改革。PDM与三维CAD信息集成就是其中最基础的一步，同时也是必须经历的阶段。本文以西门子的PDM软件系统Teamcenter为集成平台，选择机械制造企业常用的三维CAD软件——UG Nx为集成对象，结合企业的实际情况，设计了CAD和PDM系统的集成方案，并实现了两个系统间信息的快速、准确传递，希望能为其他三维CAD软件的集成提供方法和思路。

1　PDM与Nx集成主要实施的内容

集成是指将基于信息技术的资源及应用(计算机软硬件、接口及机器)聚集成一个协同工作的整体，集成包含功能交互、信息共享以及数据通信三个方面的管理与控制。当然，集成不是简单的数据联结或集成接口开发，而是通过对设计业务流程、规范和应用CAD软件环境等经过统一规划设计,分析原单元系统的作用和相互关系,进行优化重组而实现的。所以要从硬件、软件、数据信息、设计流程及规范等方面逐一开展实施工作。

1.1　规范设计环境

设计环境的规范首先应该建立以TeamCenter系统为基础，以UG Nx作为主要的CAD/CAE设计工具的网络化集成框架，实现以网络、数据库为支撑环境的产品开发、设计机制，建立可供设计人员方便使用的数据共享、协同式设计工作环境。基于网络、数据库的设计环境如图1所示，设计文件集中共享管理如图2所示。

在此基础上进一步建立统一的三维设计规范，并将规范后的三维设计模板配置到TeamCenter系统中进行管理。这样所有设计人员将用到统一的最新版本的设计模板，如图3所示。

图1　基于网络、数据库的设计环境

对开发项目和工程项目的各种产品数据在TeamCenter系统中进行集中管理，利用其电子仓库管理和文档管理的功能实现设计数据的版本管理。这样设计人员在各自的终端就可根据需要和自己的权限查找产品设计资料，确保设计资料的便捷性和安全性。

1.2　项目管理

从业务管理和业务流程方面进行分析，调整、优化业务管理，制定适合集成化、网络化设计环境的业务流程，即规范项目管理流程及项目文档管理，构造产品设计的虚拟团队，自顶向下地进行工作分派。具体工作过程如下：

(1) 创建项目：设计部门的负责人在TeamCenter系统中查看《技术准备计划表》文档和产品设计技术协议等文件信息，并在系统外的业务过程中指定主任设计师。项目管理员(可由设计部门的负责人担任或委托某个人作为项目管理员)根据系统外指定的主任设计师和项目信息在TeamCenter系统内创建项目并在系统内指定该项目的主任设计师，如图4所示。

(2) 指派项目成员：主任设计师创建《设计任务职责分工表》，通过“设计任务职责分工表审批流程”后，主任设计师在系统内初步建立项目小组，把文控人员加入项目小组，并根据《数据组织规范》在系统中创建项目相关目录或文件，如管理文档、合同及投标、技术文件等，由文控人员把系统外的一些文档归档进入TeamCenter系统内，如合同等。创建完成后，通过TeamCenter的邮件系统将项目文件夹发送给项目小组成员，从此以后项目文件夹下的数据更新项目小组的成员可实时看到。

图2设计文件集中共享管理图3统一的三维设计模板

1.3　PDM与CAD的集成管理

CAD系统的信息是产品信息的源头，其信息量大、类型多，所以CAD系统与PDM系统的集成是难度最大的环节。

PDM与CAD集成的关键在于保证两个系统数据变化的一致性。由于CAD系统中产生的数据既有二维图样，也有三维模型、零部件属性以及产品结构关系等多种类型，不同的数据要求不同的集成模式。因此，CAD系统与PDM系统的集成包括三种模式，即封装、接口和紧密集成。由于Nx与TeamCenter是同一开发商，因此可以实现紧密集成模式。具体实现如下:

(1) 创建零组件：设计人员进入TeamCenter系统后，可以通过集成环境启动Nx，开展产品模型的设计工作，这与单机Nx工作习惯一样，如图5所示。通过点击“属性”按钮，填写零组件的属性，如图6所示。

(2) 设计模型：在UG Nx中完成模型设计后，设置保存选项，保存模型时会自动被保存到TeamCenter系统中，如图7所示。

(3) 零组件属性同步：UG Nx设计数据与TeamCenter系统属性和结构双向传递，属性以TeamCenter为主，结构由UG Nx数据自动生成产品结构树，如图8所示。