面向网络化制造的覆盖件模具产品信息建模

　　1 覆盖件模具产品信息描述

　　1.1覆盖件模具产品信息描述架构

　　模具的基本组成可分为工作零件、定位零件、紧固零件、卸料零件、导向零件、支撑零件等，零件是模具基本的组成单元和基本功能表达单元。对覆盖件模具的产品信息模型采用产品结构维(S)与开发过程维(T)描述相结合的方式进行表述。从结构维上来说，为使得覆盖件模具的产品信息表达完整，引入覆盖件，并以“特征”作为描述覆盖件、模具及其组成信息的基础，以覆盖件模具的组成为参考，建立覆盖件模具网络化制造产品信息模型的总体架构，如图l所示。将整个信息模型分为五层，分别为：覆盖件层、模具层、零部件分类层、零部件层、特征层，在每层内部，均以与本层实体相关的特征描述所有信息。通过图1的覆盖件模具层次化信息模型，可以清晰地表达模具各组成部分的结构关系，它以树状结构反映了模具组成的层次关系，最终冲压成形的覆盖件作为树的根节点，向下依次为模具及构成模具的零件。每层表述如下：

　　(1)覆盖件层：指包括材料、精度、形状、尺寸信息等在内的完整的覆盖件模型。汽车覆盖件主要由拉延变形获得，修边、翻边、冲孔、局部成形等工序只是在局部改变覆盖件的几何形状，因此在进行覆盖件形状特征分类时，兼顾了几何形状和变形方式，为冲压工艺设计确定每道工序的变形部位和工序内容提供丰富的信息。

　　(2)模具层：能够将毛坯最终冲压成形为制件的多套模具的集合，本层主要从总体上描述模具的特征，起承上启下作用，以建立覆盖件与零部件层之间的联系。

　　(3)零部件分类层：本层主要便于网络化制造联盟中的模具产品结构相关信息描述，分类信息并不直接出现在结构层次中，仅作为零件属性存在，便于模具产品信息管理。

　　(4)零部件层：零部件是模具最终功能的实现的载体。除可以继承模具层的信息外，零部件另外具有形状、精度和材料信息，这些特征及其属性信息是零部件功能实现的基础，也是不同阶段各个特征之间建立关联的关键。

　　(5)特征层：作为描述覆盖件模具信息的基本单元，特征担负表述各层信息的功能，是整个覆盖件模具产品信息模型的基础。

　　在横向上以模具制造的过程为基础，划分为DL图设计、结构设计、模具制造丁艺设计、模具制造等阶段，在每个阶段结构维的特征信息发生变化，从而产生不同的视图(view)如冲压工艺分析视图、结构视图、制造工艺视图、制造视图，一个视图即为一个通过结构维特征表述的特征模型。

　　图1 覆盖件模具层次化模型框架

　　1.2覆盖件模具特征分类

　　覆盖件模具开发过程中信息共享涉及的数据类型多种多样，既有包含与覆盖件产品相关的各种文档，又有反映产品i维结构的实体模型。结构维的特征是开发过程维的基础，因此，从静态的角度，在结构维按照产品装配关系对产品进行描述，反映产品的基本信息，如尺寸、形状、精度、材料、装配结构关系、产品及零部件名称、编号、版本、产品及各零部件的功能描述、整体尺寸、结构、外观等信息。依据属性特点将特征划分为：总体特征、装配特征、形状特征、材料特征、精度特征。

　　为保证开发过程的顺利进行，并使开发过程获得经济上的合理性，模型中还应包含必须的管理信息，以及时控制产品的开发过程。管理类特征划分为：计划特征、检测特征、成本特征。

　　计划特征，是覆盖件模具项目开发进程中的设计任务安排、生产任务安排、进度等相关信息。

　　检测特征，在覆盖件模具制造质量控制过程中针对检具的设计和制造，携带和传输覆盖件模具几何外型和检测特性的工程信息。

　　成本特征，是指与覆盖件及其模具加丁制造成本有关的信息，本特征与形状、精度、材料等特征信息密切相关，但是在该特征中更关注其对最终成本的影响，如形状复杂度、材料类型、精度要求等信息。

　　从覆盖件模具制造的不同阶段来说，特征可以分冲压工艺分析特征、结构设计特征、模具制造工艺特征、制造特征等，与上节所述每个阶段不同的视图相对应，可以通过引用结构维的形状特征、材料特征等而得到。

　　2以BOM为核心的覆盖件模具信息组织

　　模具分解为零件和部件，而部件可以再进一步分解为零件，由此形成的分层树状结构，称为产品结构树。产品结构树的根节点代表模具产品，枝节点和叶节点分别代表部件和零件。产品结构是BOM(bill of materials)。信息的重要来源，其信息包括产品结构定义、服务备件信息、物料采购信息、装配顺序、工程更改控制、生产指令、成本分析、价格、可用资源分析等内容。根据图1覆盖件模具层次化模型框架，对覆盖件模具的产品信息进行组织，如图2所示。所建立的产品信息模型在层次上分别为：项目、覆盖件及其模具、模具版本和模具相关文档、零部件及其版本、零部件相关文档。各节点类型分别表述如下。

　　(1)项目节点：当构建网络化制造中的统一产品信息模型时，必须以项目为中心来开展产品开发和生产经营中的各项活动。为项目创建一个文件夹，项目分解为项目相关文档(包括技术文档、项目说明、项目计划等)和相关的节点，节点既包含覆盖件，又包含覆盖件模具及其零部件。在图2中，“H项目IB2490单排车身模具”即为项目文件夹。项目文档如项目说明、项目过程计划等通过文件夹与当前项目关联，而CAD模型、操作说明书等则与相关的节点关联。

　　(2)覆盖件节点：覆盖件的信息可以分为两部分，覆盖件的名称、ID，通过节点ID和名称表达;覆盖件的状态、计量单位、零件类型(车型、覆盖件等)、产品零件特性(自制、外协、外购)、单件净重、材料代码、材料名称、材料牌号、材料规格、毛坯种类等通过节点对应的表单(form)进行表达。

　　(3)模具节点：对应着项目中的模具实体，是覆盖件模具信息模型的核心，其信息也可以分为两部分，组织方式同覆盖件节点。

　　(4)零部件节点：零部件是覆盖件模具结构底层的单元，包括部件和零件，其节点信息如代号、名称等可以通过节点信息及其节点对应的表单描述。

　　(5)版本节点：在模具开发过程中，覆盖件、模具及其零部件会发生变更，从而形成不同的版本，因此在覆盖件、模具及其零部件各自节点下设置版本节点来表示不同版本的信息。版本节点除了包括各自相应的属性外，还包括版本属性如版本标识符、版本创建时间、发放时间及版本状态等基本信息，并将相关CAD模型、CAE分析结果、技术文档进行封装并挂接在相应的版本节点下，构成模具及其零部件版本节点的内容。

　　图2 覆盖件模具产品信息组织

　　3信息组织模型在模具企业信息系统实施中的应用

　　PDM/PLM系统为模具企业提供了网络化环境下产品数据管理的平台。在某模具企业的PDM/PLM系统实施中，以建立的信息组织模型为模版对描述产品的全部数据进行组织，如图3所示，实现了产品图纸及其它各种文档在网络化环境下的有效管理，保证了产品数据的一致性。

　　图3 信息组织模型在PDM实施中的应用

　　4结论

　　在分析覆盖件模具网络化制造环境下产品信息建模特点基础上，建立了覆盖件模具产品信息描述架构，采用结构分层与覆盖件模具开发阶段分层相结合的方式表征了覆盖件模具信息，以BOM为核心，实现了覆盖件模具网络化制造系统中的产品信息组织，并应用于模具企业信息化系统实施，实现了覆盖件产品图纸及其它各种设计文档在网络化制造环境下的有效管理。