鈑金設計加工系統的構建與優化
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目前市場上已有很多款鈑金結構設計軟件，如TopSolid、SolidWorks、Pro/ENGINEER、SolidEdge、UG、Inventor、MDT和AutoCAD等。但由于鈑金產品設計的后續流程較多，現有的很多軟件都只能滿足其中的一、兩項功能，鈑金企業在軟件選擇方面往往不知所措，對于經常遇到的問題找不到合適的解決方案。本文根據作者的實施經驗和一些客戶反饋信息，對三個典型常見問題進行討論，提出具體解決方法，希望能給廣大鈑金企業帶來幫助。
一、引言
現代企業對三維技術的廣泛應用，不僅為鈑金產品的設計開發提供了一個平臺，還提供了一些物理數據，如耗材、材料利用率及成型分析等，為企業快速報價、生產提供了基礎數據。三維軟件的功能日益擴展、完善且種類繁多，鈑金企業在軟件選擇方面往往不知所措，對于經常遇到的問題找不到合適的解決方案。
作者根據多年的實施經驗和客戶的一些反饋，總結出了如下幾個典型問題：
選擇適合的展開軟件，提高鈑金設計效率；
材料定額管理和工時定額管理；
鈑金設計生產系統不夠統一，子功能彼此分離。
二、解決方案
1. 選擇合適的展開軟件，提高鈑金設計效率
現在市場上已有很多款鈑金結構設計軟件，如TopSolid、SolidWorks、Pro/ENGINEER、SolidEdge、UG、Inventor、MDT和AutoCAD等。這些軟件都能夠很好地達到企業對鈑金產品設計的要求，但是純粹的零件造型對于鈑金設計是不夠的，它還涉及到零件的展開，特別是復雜零件的展開，而展開是鈑金產品設計開發過程中最重要的環節之一。
（1）問題描述
設計人員在鈑金結構的設計過程中必須要考慮這個結構設計能不能展開，鈑金結構越來越復雜，這方面需要考慮的因素也隨之增多。如果在鈑金結構設計完成后發現鈑金無法展開，或在展開時壓縮或刪除了零件應有的特征，設計人員只好根據特征樹上的錯誤提示進行更改，更嚴重的是有時需要重新建模，這種情況將嚴重影響設計效率。
（2）問題解決
采用瑞典FCC公司的AutoPOL（專業鈑金展開軟件）系列產品對鈑金結構件進行展開，可以很好地解決這類問題。設計者可以在AutoPOL環境下進行零件設計，也可以與 SolidWorks、Inventor、AutoCAD和MDT進行交互式設計，甚至可以直接從軟件中提取或輸出模型到其他軟件中，更方便的是，該系統對其他三維設計軟件（如Pro/ENGINEER、UG和SolidEdge等）提供Step、Sat、Igs文件接口。設計人員在設計過程中只需要考慮產品結構是否合理，而不用考慮其他問題，可以把節省下來的70％－80％時間用于提高產品設計的質量。
2. 材料定額管理和工時定額管理
很多鈑金企業已經實施了PDM和ERP系統，基本解決了產品設計工作流程的管理問題，使其更加安全、快捷和高效，也確保了產品數據的完整和統一。但是，ERP、PDM軟件在鈑金企業的運作過程中會存在一些斷層流程和冗余流程，阻礙了ERP、PDM軟件潛力的發揮。
（1）問題描述
通用ERP、PDM軟件，一般可按照訂單、設計、工藝及生產制造等流程向下進行，而鈑金企業的流程中有BOM表映射和變異的過程，從以客戶分類的OBOM（Ordering Bill of Material，即訂單BOM）變異成以材料分類的BBOM（Buying BOM，即采購BOM）和MBOM（Manufacturing BOM，即生產BOM），以及材料聚類、歸類等問題，如果按通用ERP、PDM軟件流程直接進行，勢必會造成流程冗余和材料浪費。另外，傳統企業按經驗公式計算工時定額，有主觀性、隨意性，往往會出現很大偏差，容易造成一些不公平的現象。
（2）問題解決
BOM表的變異從OBOM開始，經過排樣軟件 AutoNEST、ProNEST及SigmaNEST，生成EBOM（Engineering BOM，即設計BOM）、PBOM（Planning BOM，即工藝BOM）。對不同的EBOM中，材質規格等特性相同的材料進行歸類合并，再根據庫存裕量規則進行購買，輸出BBOM。PBOM經過調度安排形成生產計劃單，映射成 MBOM。這樣就優化了流程，節約了時間和材料，ERP、PDM給企業提供了完備的數據信息平臺，對這些數據信息進行處理挖掘，可以得到相對準確的工時定額。
工時定額中的關鍵部分就是加工時間的確定，對于以數控設備為主的鈑金企業，可以對G代碼進行文本數據挖掘，計算出加工時間，再加上相應的準備時間、輔助時間等，就可以得到相對準確合理的工時定額。
3. 鈑金設計生產系統不夠統一，子功能彼此分離
市場上有很多通用設計軟件，適用的行業廣，能夠滿足大多數企業產品的設計和制造要求。通過這些平臺內部數據關聯的特點，使產品在從設計到加工代碼生成的過程中所產生的數據都關聯在一起，從而提高了生產效率。
但是鈑金行業有其特殊的工藝流程，如圖1所示。
圖1 工藝流程
（1）問題描述
由圖1的工藝流程中可以看出，鈑金產品設計的后續流程較多，而現有的很多軟件都只能滿足其中的一、兩項功能。如CATIA、Pro/ENGINEER、UG、SolidWorks和SolidEdge等可以完成復雜鈑金零件的建模，AutoPOL可以完成展開，AutoNEST完成排樣、輸出剪板圖以及或沖或切割所需要的排樣圖，JetCAM、ProCAM和Lantek完成排樣以及沖、切割加工，e2i完成鈑金產品的成本計算等，企業可以根據自身情況選擇。這些子系統彼此獨立，產品的數據沒有關聯，無法修改或跨平臺操作，各個平臺產生的通用數據又丟失了建模時的特征信息，軟件的功能沒有得到充分的發揮，浪費了資源和資金投入，降低了設計、生產效率。
（2）問題解決
解決上述矛盾最好的方法是，使用一套系統來實現整個工藝流程，比如使用RADAN和TopSolid。RADAN是專門用于鈑金行業的整體解決方案，包括鈑金流程所需的所有功能，甚至包括鈑金產品報價清單的輸出。TopSolid是一種功能比較全面的高端CAD/CAM/CAE/PDM軟件，它能夠實現產品結構、塑料模具、五金模具、鈑金以及家具的一體化設計與生產，適用于產品復雜、種類多且生產周期短的企業。
三、結束語
本文推薦了鈑金設計加工系統構建的常用軟件，使用專用軟件解決了鈑金某些方面的具體問題，也介紹了集成鈑金設計生產的綜合軟件。同時也根據作者的實施經驗和一些客戶反饋信息，對三個典型常見問題進行討論，提出具體解決方法，希望能給廣大鈑金企業帶來幫助。
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