基于自动检查系统的可制造性设计规范应用研究

石 雷

(中航工业洛阳电光设备研究所，河南 洛阳 471009)

近年来，信息化建设不断地在航天航空领域全面铺开，已经广泛地应用在产品设计、制造和管理的各个环节。3D CAPP、CAD/CAE、MES和MRP等技术与系统的应用，使产品的研制周期大大缩短，产品的质量也随之提高。虽然应用了先进的PDM系统，但还没有建立企业内部的知识规则库，可继承性不高。虽然应用了ERP、MES等先进的系统，并搭建了所内统一设计制造平台，但是工作模式还主要以串行方式或协同方式进行，即从上游传递到下游的，任意下游端发生问题，再反馈到设计端更改图样的方式。随着3D CAPP的不断推行，二维工艺已经慢慢向三维工艺转变。工艺编制和过程主要以三维形式来展现，对于三维模型的审核也应从传统的二维人工审核转为三维工艺的自动审查。

利用企业搭建的数字化平台，应用CAX技术、PDM技术，可以解决的是产品的功能和性能以及工程数据的管理和协调问题。然而，对设计的可制造性和成本等方面一直采用传统的人工方式进行分析，这种方式已经不能与现有的先进系统所匹配，不能在设计的早期就考虑产品的可制造性和成本等方面的约束。为了进一步提高型号研制进度，控制研制质量，降低研制成本，完善研制体系，应推行面向工艺的结构设计方法，丰富和完善产品研制体系，同时不断地进行设计工艺的基础数据积累和建设[1]。

1 主要研究内容和技术要求

1.1 工艺性审查工作及软件

工艺性审查工作即工艺员对产品图样设计结构的工艺性进行分析，对其提出修改意见和建议。也就是对设计部门所涉及的产品，要在满足使用要求的前提下，确保制造、使用、维修的可行性和经济性[2]。为此，在信息化建设的开始阶段建立一个合理的、快速的自动化工艺性审查平台至关重要。

工艺性自动审查软件不仅可以自动检查不可加工的特征，早期提醒设计人员采用更加经济的设计方案，这个功能将会弥补企业目前没有好的手段降低加工成本的空白，大幅降低企业加工时间和成本，并且能够在实际设计过程中给予设计人员加工成本的明确概念，建立企业可继承性的知识规则库，非常有利于企业的长期良性发展。引入自动工艺审查软件可使企业数字化平台建设更加完善。

1.2 主要研究内容

参照铸造零件结构工艺设计指导准则、三防设计规范、机械加工零件结构要素工艺设计指导准则、光机部件设计工艺设计指导准则和航标等标准[3]。主要研究内容如下：1)精密制造可制造性设计规范；2)光机装调可制造性设计规范；3)进行修编，完成一套自动检查系统实用的可制造性设计规范；4)与软件厂家协作开发软件，校准和规范工艺性规则并通过实际零件进行验证，实现自动化一键式的工艺性审查。

1.3 技术要求

技术要求如下：1)自动审查软件能够与现有三维CAD(UG、CATIA、PROE等结构软件)直接无缝集成；2)自动审查软件能够便捷地进行人机交互；3)建立软件识别的机械加工及光机装调规则库；4)对三维CAD模型的加工特征进行智能识别、解析、判断；5)依据规则库，对产品三维设计模型的工艺进行一键式检查分析；6)测试软件能够将检查结果以文件报告输出，以列表的方式详细列出模型的工艺问题。

2 工艺审查规则参数的确定

由于多数企业并没有具体标准细则，针对本身企业工艺规则参数的确认，采用了反复讨论加资料查询及调研国内有资质厂家的方式。由设计部门、工艺技术部门和制造部门有经验的技术专家，进行反复确认，确立规则参数，将确立好的参数转换为计算机语言，成为计算机可识别数据库[4]。工艺审查规则参数样例见表1。

表1 工艺审查规则参数样例

3 软件的调试与安装

以UG软件为例，需要将Checkmate功能模块打开，否则计算机不能对三维模型特征进行识别，导致无法安装及使用。

打开Checkmake功能模块，具体方法如下：TC软件集成到UG后，在“Program FilesSiemensNX7.5UGII”路径下找到命名为“ugii_env.dat”的dat文件；然后将“ugii_env.dat”文件中所有带有Checkmate信息的“UGCHECKMATE_DIR”变量语句屏蔽(语句开头加#)；最后保存文件。通过上述操作，使得UG软件中的Checkmate功能模块能够正常调用，从而确保自动工艺性审查软件能够安装运行。

安装之后，对其软件进行测试，验证基于自动检查系统所开发梳理的设计规范规则库的适用性及准确性，确保每条规则的检查结果符合实际情况并满足相关技术要求。软件验证样例如图1所示。

图1 软件验证样例

4 确定使用流程

推行自动工艺性审查软件，需要在设计前沿进行推行，完成设计图样后需要运行工艺审查软件进行审查，生成审查报告。对于审查报告中的否决项要进行更改，一般错误问题也要逐一更改，更改后重新生成审查报告，向下游工艺设计者进行传递。工艺设计者审图，需要审查工艺审查报告中的数据是否可以通过，并查看图样其余尺寸精度，及时反馈给上游设计方。流程图样例如图2所示。

图2 流程图样例

5 结语

发展先进制造技术，振兴我国制造业，迎接新世纪的挑战乃是建立强大工业国家的根本。值此智能制造的发展之际，信息化建设不可或缺。自动化工艺性审查技术作为信息化建设的开端，将成为信息化建设的重要一环。自动化工艺性审查技术是有共性规律的，根据上述流程基本可以完成初期的建设。在信息化的初段，摒弃原有只有人工审查的方式，创建新的计算机辅助工艺性审查技术是重中之重。一个完善的自动化工艺性审查平台将为以后技术人员对工艺性审查提供便捷的途径，提高制造效率，也将为信息化平台的搭建奠定坚实的基础。