摩托车齿轮的数字化研发-曾莉梅

UGITC Technical Center摩托车齿轮的数字化研发 作者：曾莉梅 审校：姜厚文一、 行业背景摩托车行业目前国内市场形势不佳，据资料表明，国内摩托车销量在2008年达到2,750万辆之后，整体呈现下滑格局，许多厂家和经销商们都在苦苦经营。但从国际市场上看，从1993年起，中国摩托车产、销量已连续19年为世界第一，约占世界产、销量的1/2以上。产品出口到世界180多个国家和地区，出口量连续10多年为世界第一，甚至可以说，凡是有摩托车的地方，就有“中国制造”，摩托车已成为中国最具全球化特点的机电产品之一。因此，摩托车行业水平已处在世界强国水平上，出口行情依赖于进一步的降低成本，与之息息相关的摩托车齿轮企业也面临相同形势。图1 摩托车齿轮示例二、 企业的现状与趋势某企业始建于1995年，经过二十余年的建设，目前已成为以研发、制造、销售齿轮及机电零配件的专业制造商；产品涵盖汽车、摩托车等多个领域。在摩托车通用齿轮行业产品主要包括各型号初级主动齿轮、平衡主动齿轮、平衡从动齿轮、减速齿轮、正时从动齿轮等：三、 企业设计现状和需求分析以企业螺旋主动齿轮为例，该产品BOM结构简单，但造型需要考虑各项参数，时间花费相当多。由于齿轮的的成型特点，包括锻造、机加工、热处理、热处理后机加工，需要对零件进行不止一次的造型，中间模型与模型之间的关系、模具与模型之间的关系、模型与图纸之间的关系更是混乱，各部门数据管理信息孤岛，版本混乱，设计研发效率低下。图2 螺旋主动齿轮企业需要建立统一的产品设计、工艺平台齿轮的设计、工艺过程、数据需要相互关联，建立统一的设计工艺平台后，才能从业务流程角度去减少重复劳动、数据转换造成的资源浪费，也能从根本上解决协同设计研发的问题；企业需要搭建三维参数化设计、工艺数据设计平台该企业的齿轮产品具有系列化、规律性的特点，其工艺过程也基本类似。其中还涉及到一些规律曲线的应用。将其做成可以快速重用的参数化模型，并定制其相关联的工艺结构模板，可以大幅提升设计、工艺部门效率；企业需要基于数字化定义技术的数字化研发该企业产品成型过程工序规律明了，具备较高的规范性和通用性性，通过基于数字化模型的定义技术，可以最大限度地重复利用产品模型，连接起设计、工艺、仿真甚至是与将来制造的信息共享桥梁,避免各数据之间的信息孤岛。四、 联宏科技解决方案1）选择统一设计、工艺软件与管理平台。NX是业内三大主流三维设计软件之一，同时也是能够提供设计、仿真、工艺一体化的解决方案的供应商，能够提供灵活、快速的创建设计方案，并能智能地捕捉设计意图。而Teamcenter可以满足全三维设计、三维标注、设计制造协同并行的需要，提供一个管理平台。它不仅是业内顶尖的管理产品全生命周期的平台软件，与NX同属西门子公司，具有良好的软件间的兼容性；而且可扩展性很强，可以向不同业务领域无障碍扩展。两者结合能很好的实现设计、工艺数据的研发和管理。图3 可扩展的数据管理平台2）统一的标准体系；数字化研发涉及从产品设计、工艺、工装、仿真、制造、数据管理方方面面的内容。标准体系的建立是一个系统性的工作，需结合各环节的具体工作内容、输入输出数据才能通盘考虑。有这样一个体系以后所有工程师在研发过程中必须遵守这些规范，从而使产生的庞大数据易于管理，同时保证数据的条理性，方便数据管理及技术人员之间的交流。图4 统一的标准体系3）创建齿轮设计PTS参数化模板库总结企业摩托车齿轮产品结构特点，整理为典型零件结构、典型特征结构、典型工艺结构，将典型结构构建为PTS库。产品设计时，符合PTS模板结构的零件、特征、工艺结构可以使用PTS模板快速创建。 4）基于MBD的三维数字化设计、工艺数据管理MBD以三维模型为核心，集成完整的数字化产品定义信息，使机工、装配、测量、检验等实现高度的集成。可以直接解决工程图管理、维护、保持一致性等问题，并通过在三维模型上添加信息，可以使职能人员准确、直接的明白并理解设计意图。主要包括：1、基于模型的数字化设计采用PMI技术，将齿轮零部件本身的几何属性、工艺属性、质量检测属性以及管理属性等信息完整地、准确地表达在一个零件上，最大程度地集中信息，后续可以利用这些信息生成数控程序和CMM检测程序，包括几何尺寸和公差、3D文本注释、测量尺寸、表面粗糙度、材料规格等等。图5 PMI技术2、基于模型的零件工艺通过结构化的工艺设计、产品、工艺、资源的关联性设计、统一定制3D工艺设计及环境实现基于3D的工艺设计；建立工艺数据的结构化存储，包括工序串、材料定额、加工资源的自动关联、尺寸包等，集中管理产品的工艺数据；通过基于齿轮主模型的工装3D设计、基于模型的3D工装验证和分析实现基于3D的工装设计与验证；通过工艺数据的自动统计汇总生成工艺文件，包括过程流程图、检测尺寸表、材料定额表、工装设备清单等，提高工作效率和数据准确率；图6 基于MBD零件工艺系统五、 方案总结1） 建立了一个完善的标准体系，为将来打造基于模型的企业控制了源头，也打下一个良好的基础。2） 定制出符合企业自身需求的齿轮模型创建模板库、齿轮零件工艺模板库，方便工程师快速的齿轮建模、工艺设计，提高效率。3） 减少甚至消除2D工程图，缩短研发数据链条。4） 3D数据精确传递，工艺、工装直