發(fā)動機產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查研究和應(yīng)用

張俊 袁宜友 趙鋼

摘 要：通過基于成熟的CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查軟件，做相應(yīng)的開發(fā)，并結(jié)合改造 PDM系統(tǒng)增加數(shù)據(jù)準入機制，在公司現(xiàn)有PDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對公司產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量的管控，降低因數(shù)據(jù)質(zhì)量問題帶來的損失。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理;產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量;ModelCHECK

1 前言

發(fā)動機作為汽車核心組成部分之一，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，在產(chǎn)品研發(fā)過程中，必須嚴格保證正確性和精密性。產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源頭，其規(guī)范性、正確性及數(shù)據(jù)質(zhì)量顯得尤為重要，如果產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題，會產(chǎn)生一系列的連鎖問題，造成返工修正，費時費力，勢必會增加企業(yè)成本，削弱企業(yè)的市場競爭力，所以高質(zhì)量的產(chǎn)品數(shù)據(jù)是保證數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)順利進行的基礎(chǔ)！[1-3]。

2 數(shù)據(jù)質(zhì)量概述

針對公司發(fā)動機存在的CAD數(shù)據(jù)問題，我們通過分析，主要存在3種典型問題：

●CAD數(shù)據(jù)信息不全

完整的設(shè)計，包括產(chǎn)品的幾何形狀和非尺寸參數(shù)（包括材料、規(guī)格、創(chuàng)建者、屬性等）、命名規(guī)則、工藝信息等信息。

如果信息不全的數(shù)據(jù)一旦流到下游，造成影響時，就得浪費了大量的時間和精力去補充這些信息。

●CAD數(shù)據(jù)的質(zhì)量無法保證

如果產(chǎn)品的設(shè)計模型質(zhì)量不過關(guān)，導致后續(xù)的分模和加工編程無法順利進行，需要花費大量時間去修復數(shù)據(jù)。例如被掩蔽空腔、微小的邊、折疊面等。這些類似問題的修復成本隨著產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程進行，成本幾何增長。

●設(shè)計數(shù)據(jù)無法安全重用

雖然所有的CAD數(shù)據(jù)都存儲在PDM服務(wù)器中，但這些數(shù)據(jù)都沒有規(guī)范性檢查，甚至命名都不規(guī)范，無法保證所有的模型都是正確的模型，導致工程師無法快速查找到想要的CAD數(shù)據(jù)，也不敢冒然借用已有的產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)，主要因為更改借用產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)也比較困難，甚至更改借用產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)要花上比重新建模更長的時間。

3 關(guān)鍵技術(shù)實施

本文主要研究和應(yīng)用ModelCHECK軟件及二次開發(fā)實現(xiàn)對發(fā)動機產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)的規(guī)范及質(zhì)量管控[4-5]。

3.1 ModelCHECK軟件介紹

ModelCHECK是一個集成應(yīng)用程序，在CAD軟件內(nèi)運行，它能檢查到CAD模型中出現(xiàn)的CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，并能夠提供指導來幫助修復模型[4-5]。

ModelCHECK提供豐富的配置項，可配置有效的公司標準設(shè)計方法，促進標準設(shè)計方法的應(yīng)用，從而在數(shù)據(jù)產(chǎn)生源頭控制產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高下游用戶的有效使用，提高了數(shù)據(jù)的重用性;

3.2 檢查項

經(jīng)過充分調(diào)研和分析后，編制相應(yīng)設(shè)計建模規(guī)范，并設(shè)定了35個檢查項，總體可分為三類：

3.2.1 數(shù)據(jù)標準規(guī)范檢查

主要對發(fā)動機產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)的命名、開始模板、屬性、單位等做了嚴格的規(guī)定;對圖紙內(nèi)的字體格式、標準圖框、符號等做了詳盡的要求。圖1示例了使用ModelCheck進行檢查時，對于不符合數(shù)據(jù)標準規(guī)范的CAD數(shù)據(jù)報錯。

3.2.2 數(shù)據(jù)幾何質(zhì)量檢查

主要對模型的幾何數(shù)據(jù)進行檢查，包括細小面/微小邊、自相交曲面、邊間隙等，以微小邊為例，微小邊可能導致CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中結(jié)構(gòu)面丟失，對CAE分析結(jié)果造成偏差。圖2示意了微小邊問題。

3.2.3 數(shù)據(jù)設(shè)計方法檢查

主要規(guī)范工程師的建模過程和模型發(fā)布的要求。確保工程師創(chuàng)建的模型標準化、規(guī)范化、統(tǒng)一化。主要檢查：

●零件是否包含隱含特征、掩蔽特征等;

●裝配是否包含裝配特征、再生失敗等。

●檢查零件的發(fā)布數(shù)據(jù)是否為實體等;

●檢查圖紙視圖是否超出邊界等

圖3示例了裝配特征導致零件在單獨打開時和裝配狀態(tài)不一致的問題。

3.3 檢查流程

為了保證檢查項的落地，我們結(jié)合PDM系統(tǒng)的特點，制定了檢查流程， 在不影響發(fā)動機研發(fā)工程師的工作效率前題下，實現(xiàn)了依據(jù)發(fā)動機產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)成熟度的不同進行相應(yīng)的質(zhì)量檢查，圖4為業(yè)務(wù)檢查流程。

流程規(guī)則說明：

●為避免ModelCHECK對模型進行重復頻繁檢查，ModelCHECK自動依據(jù)成熟度不同自動調(diào)用相應(yīng)成熟度的檢查規(guī)則。

●為確保所有進入PDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都符合相應(yīng)成熟度要求，在數(shù)據(jù)保存至PDM系統(tǒng)時，PDM系統(tǒng)會對數(shù)據(jù)進行檢查，僅檢查通過的數(shù)據(jù)才允許保存。

●為確保所有CAD數(shù)據(jù)進行了正確的成熟度檢查，每次檢查完成后，檢查狀態(tài)會記錄在PDM系統(tǒng)內(nèi)，發(fā)布流程不允許狀態(tài)不一致的數(shù)據(jù)發(fā)起流程。

3.4 輔助工具

為了提高工程師工作效率，我們開發(fā)了一些輔助工具，以下為部分輔助工具：

3.4.1 調(diào)用工具

主要功能：提供一個成熟度選擇界面，并依據(jù)用戶的選擇調(diào)用相應(yīng)成熟度的ModelCHECK配置進行檢查。圖5為部分界面。

3.4.2 快速規(guī)范性修復工具

主要功能：提供基本的修復功能，主要針對一些基本的規(guī)范性，如圖層、視圖、開始模板等。

3.4.3 屬性填寫工具

主要功能：提供屬性快速填寫功能，替換默認的參數(shù)填寫工具，提供下拉選項、以及填寫規(guī)范性檢測等豐富功能。圖6為屬性增加下拉選擇示例。

4 結(jié)論

借助于ModelCHECK軟件的CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，并結(jié)合改造PDM系統(tǒng)增加數(shù)據(jù)準入機制，實現(xiàn)了發(fā)動機產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查及凍結(jié)的閉環(huán)管理，將獲得了以下收益：

●提高了發(fā)動機產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量，為后續(xù)項目的改款或沿用提供了數(shù)據(jù)質(zhì)量保證。

●在虛擬設(shè)計階段能夠及時、快速的檢測出模型的錯誤并進行修改，最大限度的減少物理樣機的投入，降低開發(fā)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

●建立了統(tǒng)一的規(guī)范化的、標準化的數(shù)據(jù)質(zhì)量規(guī)范，提高協(xié)同設(shè)計的效率，從而提升了公司整體的設(shè)計水平。

據(jù)下游數(shù)據(jù)應(yīng)用部門（CAE，模夾檢具）反饋，均表示優(yōu)化后的CAD數(shù)據(jù)對各自工作有不同程度的效率提升。依據(jù)反饋結(jié)果整理如表1。

參考文獻：

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