基于PLM環(huán)境下數(shù)控仿真軟件的集成零件加工實(shí)現(xiàn)

張雪娜 耿玉香 張艷杰

介紹了基于PLM環(huán)境下數(shù)控加工零件從設(shè)計(jì)到加工完成所有的仿真軟件集成，包括計(jì)算機(jī)輔助二維設(shè)計(jì)、三維設(shè)計(jì)、輔助工業(yè)編制，輔助制造、數(shù)控車銑遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，遠(yuǎn)程監(jiān)控，充分采用小組式布局，模擬現(xiàn)代化制造企業(yè)各職能部門，展示現(xiàn)代化制造企業(yè)生產(chǎn)加工流程，建立一個(gè)小型數(shù)字化工廠為智能制造提供加工方法和參考價(jià)值。

1 引言

傳統(tǒng)的數(shù)控零件從設(shè)計(jì)到工藝編制到加工制造，用到各種應(yīng)用程序軟件（CAD、CAM、PowerMILL等）。然而在實(shí)際應(yīng)用中整個(gè)數(shù)控加工過程可控性差，易形成各個(gè)流程中信息分析“孤島”，設(shè)計(jì)加工過程的有序管理成為一個(gè)瓶頸，加工過程的協(xié)同化設(shè)計(jì)，有序化管理有待解決。

PLM表示產(chǎn)品生命周期管理（Product Lifecycle Management）是一種應(yīng)用于在單一地點(diǎn)的企業(yè)內(nèi)部，分散在多個(gè)地點(diǎn)的企業(yè)內(nèi)部，支持產(chǎn)品全生命周期的信息的創(chuàng)建，管理，分發(fā)和應(yīng)用的一系列應(yīng)用解決方案。本文通過信息化手段在PLM環(huán)境下圍繞產(chǎn)品從需求、訂單、設(shè)計(jì)、工藝、制造直至維護(hù)等產(chǎn)品全生命周期的流程，改善和優(yōu)化產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)制造，提升產(chǎn)品創(chuàng)新。

2 PLM 環(huán)境下零件加工流程

在PLM環(huán)境下產(chǎn)品從需求到制造完成可以實(shí)現(xiàn)知識材料的再利用如圖1是PLM環(huán)境下零件加工流程圖。

PLM系統(tǒng)中加入信息化手段，可以提供數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)控車間的文檔管理網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)據(jù)傳輸自動化，操作終端數(shù)字化和系統(tǒng)檢測采集無人化如圖2 PLM環(huán)境下融入信息化手段流程。

PLM系統(tǒng)環(huán)境下優(yōu)化仿真技術(shù)是數(shù)字化工廠的價(jià)值所在，根據(jù)建立的數(shù)字化模型與仿真系統(tǒng)給出的仿真結(jié)果及各種預(yù)測數(shù)據(jù)

3 數(shù)控零件加工的實(shí)現(xiàn)

PLM系統(tǒng)環(huán)境下，零件設(shè)計(jì)軟件之間可以進(jìn)行2D和3D之間的無縫轉(zhuǎn)化，如圖3 所示零件的二維和三維CAD設(shè)計(jì)迅速建模，快速出圖，三維CAD和二維CAD可獨(dú)立使用又可融為一體。

PLM系統(tǒng)環(huán)境下，集合了二維CAD，三維UG等設(shè)計(jì)軟件，分析零件的內(nèi)外輪廓的加工要求、尺寸精度、坐標(biāo)系確定、刀具確定、 毛坯確定等，進(jìn)行在線工序卡的填寫。如圖 4所示根據(jù)提供的工量具，刀具清單，結(jié)合圖紙的選擇合理的加工刀具，在線計(jì)算確定主軸轉(zhuǎn)速S和進(jìn)給速度F，并選擇合理的加工毛坯，并在線傳達(dá)給車間進(jìn)行機(jī)床設(shè)備的檢測，毛坯的裝夾，對刀等零件加工前的準(zhǔn)備工作。

PLM系統(tǒng)環(huán)境下的CAM軟件具有集成化的加工參數(shù)設(shè)定，可視化的三維仿真功能，模擬完整的加工過程，可以查看粗、精加工，刀具路徑加工情況，直觀檢查碰撞，過切和加工質(zhì)量等相關(guān)情況，并生成數(shù)控加工程序。

PLM系統(tǒng)環(huán)境下下完成程序的驗(yàn)證需要在仿真模擬軟件下進(jìn)行，完成基本的工作坐標(biāo)系和刀具半徑補(bǔ)償?shù)葏?shù)設(shè)定，需要進(jìn)行圖5驗(yàn)證完成進(jìn)行程序的無線傳輸并在線實(shí)時(shí)監(jiān)控零件的加工。

4 數(shù)控零件的建模

PLM環(huán)境下零件的設(shè)計(jì)與建模如果沒有圖紙的情況下可以采用三維掃描儀進(jìn)行樣品的掃描和建模過程，三維掃描儀能實(shí)現(xiàn)非接觸測量，速度快，精度高，測量結(jié)果可以直接與多種軟件接口，用三維掃描儀對樣品模型進(jìn)行掃描，可以得到其立體尺寸數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)可以直接與CAD/CAM軟件進(jìn)行接口，在CAD系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，修補(bǔ)并仿真驗(yàn)證產(chǎn)生調(diào)整，修補(bǔ)，并仿真驗(yàn)證產(chǎn)生后處理文件，極大的縮短產(chǎn)品制造周期。

5 結(jié)語

PLM環(huán)境下信息化手段的加入，強(qiáng)化了數(shù)控車間CAD、CAM系統(tǒng)，極大提高數(shù)控機(jī)床利用率，將數(shù)控應(yīng)用覆蓋到所有應(yīng)該要用的數(shù)控加工的零件，PLM環(huán)境下的車間CAM模塊，提高了先進(jìn)制造能力，結(jié)合車間DNC信息傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)程序代碼高速，暢通傳輸與通訊集成化管理，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件在線加工，構(gòu)成數(shù)控中心信息化。

本文系河北省教育廳科學(xué)技術(shù)青年基金項(xiàng)目 “對數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)數(shù)字化車間遠(yuǎn)程控制”研究課題，課題編號QN2019343;河北省“三三三人才工程”資助項(xiàng)目（基于plm的數(shù)字化制造系統(tǒng)研究）

（作者單位：滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院）