1先进制造系统对模具产品建模的要求
早期的模具产品模型,由于受计算机辅助单元技术发展的影响,大都采用面向几何建模方法,主要侧重于定义制件的几何信息,缺乏模具设计开发所要求的工程信息,无法满足集成化和智能化的发展要求。随着特征概念的引入和信息技术的发展,模具产品建模进入了面向特征的阶段。在模具设计的局部层次上通过预定义的特征来描述产品信息,文献描述了钣金制件特征的表达,并将钣金制件按成型方法分为冲裁、弯曲、拉深三类;文献通过装配特征来实现自顶向下的模具设计,并具体分析了装配特征及其描述形式,以及基于装配特征的装配模型和零件模型。这些基于特征的建模方法可以有效地描述模具设计活动所需的局部信息,但CIM、CE等先进制造模式对模具产品建模提出了更高的要求:
(1)完整性要求模具产品模型最大限度地提供和表达丰富的产品信息,即包含产品生命周期内的所有产品信息,便于各设计活动高效协调工作。
在模具产品信息模型中,不仅要解决好制件的信息描述,而且需要解决好模具零件和模具结构的信息表达。
(2)统一性采用统一的模具产品模型后,不同的开发者(如制件设计者、模具结构设计者等)可以基于同一基础进行开发,从效益和集成化角度满足先进制造理论的要求。另外,产品模型采用统一的标准后,各系统用户不必关心系统的接口,从而提高系统的通用性、可重构性。
(3)一致性在模具开发过程中,为便于各用户之间协同工作和交流,模具产品模型应基于产品数据交换标准(如STEP标准),采用Express等语言对模具产品数据进行一致性定义和描述。
(4)多维性模具产品模型是提供模具设计过程中各种产品信息的途径,在表达上,应既有局部表达,又有整体表达,支持模具设计过程中各阶段的活动,实现模具产品模型不同视图的描述。
(5)抽象性模具产品模型的信息描述的外部形式,可以根据应用对象和用户习惯的不同而呈现多样性,但其内部数据结构表达应力求统一,达到高度的抽象性,以利于各种模具设计应用信息的提取和共享,并逐步扩大领域内的标准化和适用范围。
2基于STEP三层结构的模具产品建模
STEP方法学的基本内容为三层结构,即应用层、逻辑层和物理层。本文基于STEP的三层结构模式,提出了模具产品模型的总体框架。
(1)应用层即用户活动层,在该层上,模具设计中的各用户根据自己的需求来构造自己的应用模型。这一层是表示与模具设计过程中各应用领域有关的外部数据,它以最符合各应用需求的形式和结构描述信息模型。应用层的信息模型通常是逻辑层集成产品信息模型的子集,模具设计中不同的应用对产品的信息有不同的需求。各系统用户通过应用层来与逻辑层打交道,所以,应用层是用户与模具产品模型逻辑层的接口。
(2)逻辑层通过对模具设计中各应用领域应用模型集合的综合分析,找出并合并其共同点,协调冲突,采用比较简单的基本实体来描述应用层中的复杂客观事物,最后构造出一个相容统一的、满足应用模型集合需求的模具产品集成信息模型,该DPIIM是一个全局的、统一的信息模型,一个支持模具设计各应用活动并使冗余信息达到最少的标准化实体集合。文中所提到的模具产品集成信息模型主要是指在逻辑层上的表达,即在计算机内部的逻辑结构层,它比应用层更抽象,比物理层更直观,它是由各子模型构成的,并描述各子模型之间的逻辑关系。在模具产品模型的总体结构中,逻辑层是核心,也是研究的重点。