基于NX平台的汽车覆盖件模具网络标准件库系统

    然而在汽车覆盖件模具设计过程中，如何实现标准件的高效、精确使用，需要标准件库作为支撑平台。以汽车覆盖件模具行业中应用最为广泛的SIEMENSNX为例，其模具设计专业模块DieDesign中自带的标准件库，操作简单，但包含的标准件种类和数量有限，无法满足实际设计需求。许多高校和研究单位通过在CAD系统上进行二次开发，实现了不同类型的标准件库，但总体而言，相对于汽车覆盖件模具设计过程而言，还存在以下关键问题未能解决。

    1）标准件版本管理功能薄弱，且未实现协同设计。每个用户的计算机都必须在本地独立安装标准件库，如果用户出现误改误删，则必须重新安装。而且标准件库一旦进行了扩展或者修改，则必须为其他每台计算机进行更新。

    2）标准件建库手段单一，不同类型的标准件兼容性差。部分标准件厂商只提供参数化模型，对于这类没有参数表的标准件，用户只有通过手动修改表达式来创建系列标准件。

    3）标准件信息不全，无法为后续流程服务。现有标准件库系统大部分只记录了尺寸信息，没有考虑标准件的材料、价格、版本号等非尺寸信息，在后续模具成本估算、采购等环节中，用户必须配合查阅相关手册来完成。

    文中为解决上述问题，通过C/S网络结构、自定义参数表和属性关联等关键技术，突破了现有标准件库的局限，实现了标准件的规范管理，兼容了不同建库方法的标准件，并且完善了标准件的属性信息，开发出了汽车覆盖件模具领域中的网络标准件库系统HF－NET STANDARD PART LIBRARY（HF－NSPL）。

1 标准件库系统及功能

    HF－NSPL采用C/S结构，在服务器端存储标准件库数据，在客户端调用和装配标准件，整体结构分为3层，如图1所示，依次为数据层、逻辑层和应用层。

图1 标准件库系统体构

    数据层：按照指定规则存放模板文件、参数和预览图等基本信息，这些信息都存放在服务器端。

    逻辑层：标准件库的应用和管理，具体包括驱动、查询、命名、赋属性、装配和标准件管理六大模块。驱动模块在数据层获取数据并驱动用户界面，查询模块供用户查找所需标准件，命名模块按照指定命名规则生成标准件的名称，赋属性模块在装配标准件的同时对其赋属性，装配模块为用户提供了3种常用的装配方式：绝对坐标系定位、工作坐标系定位、面和点定位。在完成装配后会有组件重定位功能。标准件管理模块负责标准件库删除、修改和扩展。

    应用层：获取逻辑层传递的数据，通过参数信息来驱动生成所需要的标准件。应用层可以是同一网络中的多个工作台。

    标准件系统的客户端界面如图2所示，整个对话框分为索引区、标准件清单区、图片显示区、重命名区4个区域。

图2 标准件系统客户端界面

 1）索引区。用户通过厂家、类型等分类或者快捷键，来查找所需规格的标准件。

    2）标准件清单区。用户选定所需规格的标准件后，该标准件的参数表以及属性列表会在当前对话框中全部自动显示出来。针对无参数表的标准件，系统会自动读取该零件的自定义表达式，并将该表达式的可修改参数显示在当前对话框中，如图3所示。通过上述处理模式，实现了对有参数表和无参数表2种情况的兼容。

图3 无参数表的标准件

    3）图片显示区。用户选定标准件规格后，系统自动把该类型的实例图显示出来，为用户修改参数提供参考。

    4）重命名区。用户完成标准件的参数选择后，系统根据所设置的命名规则结合所选择的参数给标准件重命名。

    设置好标准件的相关参数和属性后，进入装配界面，系统自动获取模板零件的实时预览图，并且提供3种常用的定位方式，来协助用户完成标准件的装配和定位。
 
2 关键技术

2.1 标准件数据库的建立

    标准件库的构造方法主要有电子表格法、关系表达式法、用户自定义特征法、知识熔接法和程序设计法。前3种都是基于NX参数化建模实现的，没有图形显示且操作不直观。知识熔接法则偏于知识的记录和表述，并不是建库。程序设计法能实现交互调用但对编程人员要求比较高。

    对比以上各种方法的优缺点，本系统采用关系表达式和程序设计法两种方案来建立数据库。通过参数化建模获取模板零件，把模板零件的控制参数存录入参数表中，调用标准件时系统开始读取参数表中的参数，根据用户选择修改模板零件的表达式，从而驱动生成新的标准件，如图4所示。

图4 标准件建库流程

    对于常用的简单标准件，其参数表只需要录入每种规格的尺寸信息，例如铸入式螺纹套，该标准件共有6种型号，用户在调用时只需要选择螺纹标记M，即可获得所需规格的标准件，如图5所示。这种方法对于简单标准件方便可行，但对于下面两种类型的标准件，则过于繁琐：冲压模中凸模、凹模等参数取值为一指定范围的标准件，不能把所有规格一一枚举并记录下来；参数规格过多的标准件，如果把所有规格记录下来则工作量较大。例如图6是MSUMI厂家的自润滑导板，共有31种规格，如果按照传统方法则需要输入31行数据。

图5 螺纹套二维示意图及对应的规格尺寸

 针对以上问题，改进了零件族表格，提出了新的参数表规格，如图7所示，该表分为以下3个部分。

图6 自润滑导板规格

图7 自润滑导板参数表

    第1部分为版本信息，记录制表时间。

    第2部分为命名规则。在实际生产中，模具标准件厂商的标准件命名规则不一样，这里通过关键词来实现不同厂家的命名规则，分别为［FACTORYNAME］、［PARTNAME］、［参数名称］，其中［FACTORYNAME］在标准件注册表中获取，为厂家名称，［PARTNAME］为模板名称，［参数名称］为控制参数的参数名，每次调用时系统按照上述规则替换关键词，从而实现标准件的命名。

    第3部分是参数部分，这部分是参数表的重要部分，通过不同的输入格式来解决上述两个问题。

    当参数取值为一范围时，按照“MIN－MAX/STEP”的格式输入，其中MIN是最小取值，MAX是最大取值，STEP为递增步距。当一级控制参数对应多个二级控制参数取值时，采用一对多的关系，把所有二级控制参数的取值都输入同一个单元格中。当某一单元格取值和上一行对应的单元格取值一致时，此单元格可以不用输入，系统会默认获取上一行的取值。同时增加了属性列，这里考虑了后续模具成本估算、采购等环节中所需要的属性信息。该区域对用户开放，用户可以根据不同厂家的要求添加自定义属性。通过这种方法，可以很方便地构建大部分汽车覆盖件模具的标准件，例如图5的自润滑导板，用这种表述方法只需要录入8行参数，如图6所示，比传统方法少23行，大大简化了参数表的制作过程。

2.2 C/S网络结构的构建

    建立网络化标准件库，可以规范标准件的管理，确保客户端使用最新版本的标准件，降低模具设计出错率。C/S网络结构是目前主流的信息管理系统，其访问速度快，安全性高。本系统基于TCP/IP通信搭建C/S结构，在服务器端存储数据，在客户端为用户提供人机交互服务，提供标准件的查询、装配和定位等功能。

    为了保证客户端使用的标准件版本与服务器端保持一致，本系统通过对比版本标识码，在每次下载前判断本地文件与服务器对应文件的版本标识码是否一致，如果不一致则重新下载并替换本地文件，如果一致则不用下载，流程图如图8所示。

图8 文件下载流程

2.3 BOM属性关联

    在模具制造行业，BOM表是记录装配关系的结构化零件表，它主要是统计模具装配体中所用到的标准件的名称、选用标准、数量和材料等信息，在企业设计、制造、采购、财务部门常用到。

    现行的BOM系统必须先要对模具设计图中所有零件赋属性，才能生成BOM表，该过程要求设计人员手工重复录入属性，工作量大而且容易出错。本系统在调用标准件的同时就对其赋属性，这样简化了BOM系统中属性录入操作，完成标准件的装配后就可导出BOM表。在赋属性时，采用属性关联技术：与标准件已有属性进行关联，标准件一般都会自带一些必需的属性信息，比如材料、选用标准、规格等，如果参数模板表中没有对属性列进行输入，则系统会默认从标准件的自带属性中读取对应的属性值，充分利用了标准件的自带属性，减轻了设计人员的手工劳动强度。如果用户在调用标准件时，对其属性值进行修改，系统会自动更新标准件的自带属性，把修改后的属性值写入标准件并且保存，保证了属性的准确性。

    通过属性关联技术，简化了赋属性操作，为BOM系统提供了必需的属性信息，这样结合BOM系统可以实现BOM表的自动生成。

3 网络标准件实例应用

    测试环境：在服务器端存储了MISUMI，DADCO，DMC，SMC，QM等厂家的标准件库，其中MISUMI，DADCO有参数表，DMC，SMC，QM无参数表，在客户端上安装HF－NSPL。由上述服务器和客户机组建了一个小型局域网，共有20台计算机。利用本系统对某汽车的前围积风板装配标准件，在装配过程中从服务器端调用标准件，对于有参数表和无参数表这2种不同类型的标准件，系统分别按照图2和图3所示处理，兼容了不同建库手段的标准件。装配完成之后的装配图如图9a所示，共有标准件33个，查看其中氮气弹簧的属性信息，如图9b所示，可以查到其版本标识VERSION为V02，该版本在本标准件库中为最新版本。

    由于在装配过程中已经把BOM属性赋给标准件，这里直接利用BOM系统生成该模具的BOM表，如图10所示，从BOM表中设计人员除了获取尺寸规格等信息外，还可以得到价格、设计人等非尺寸信息，为后续流程提供了基础。

图9 前围积风板的模具图和氮气弹簧的版本信息

图10 BOM表

4 结语

    HF－NSPL系统提出了一种简化复杂标准件的参数表的制作方法，兼容了有参数表格和无参数表格两种不同制作方法的标准件。采用C/S结构，规范了标准件库的管理，保证了客户端标准件库的最新性。在调用标准件时除了提供查询和装配功能外，还采用了属性关联技术，提供交互界面的标准件BOM属性录入功能，为后续生成BOM表提供必要的信息，提高了设计效率，对汽车覆盖件模具设计具有重要工程意义。