1 概述
在液壓系統中，液壓管路作為傳遞信號和載能介質的通路，其重要性不言而喻。傳統的液壓系統管路設計采用二維設計軟件，要求設計人員在二維圖紙上進行布管工作。由于系統的三維空間結構反映到二維圖紙上的復雜性，給布管工作帶來很大難度。二維管道設計不形象、不直觀，難以判斷液壓管路的走向和干涉情況，容易出現漏件現象。與二維設計相比，三維設計可以清楚地反映管道的空間走向與連接關系，使得配管設計布局更合理、更經濟；可有效避免管路干涉；有利于工程機械管路現場裝配。Pro/E的Piping模塊專注于3D管道系統設計，該模塊建立的管道系統可與組件中的其它元件或特征關聯起來，并隨著它們的變更而相應更新。
PDM（Products Data Management）是基于Windchill的產品數據管理系統，PDM以產品為中心，通過計算機網絡和數據庫技術，把企業生產過程中所有與產品有關的信息和過程集成起來。結合PDM強大的協同設計平臺，實現產品液壓系統的三維設計，縮短產品研發周期，降低成本，提高質量，為企業贏得競爭優勢。
2 PDM中三維布管解決方案
液壓系統中三維管路設計主要有硬管和軟管總成兩種。硬管屬于普通的零件，當裝配結構固定時，其狀態唯一，可以直接檢入PDM系統，并生成對應的部件。軟管總成包括兩端的軟管接頭和軟管，屬于柔性件，同一物料對應多種安裝狀態。而Pro/E設計中要求不同結構、狀態的物料需要使用不同的物料號，顯然三維設計的底層代碼設計并不能滿足實際業務應用需求。
假定軟管總成為整體采購件，其子項不單獨采購。在三維管路設計中，對每一個安裝狀態的軟管總成定義不同的圖號，通過集成將不同狀態的軟管總成檢入PDM系統，生成臨時部件。在軟管總成部件的同一屬性參數中，填寫ERP采購物料號。通過PDM-ERP接口程序的控制，實現ERP中BOM的搭建。BOM結構演變過程如圖1所示。
圖1 液壓軟管BOM結構演變過程
3 三維布管設計流程
PDM中三維布管的一般流程如圖2所示，其中虛線框中為軟管總成的設計流程，硬管的設計流程相對簡單，不再贅述。
圖2 PDM中三維布管的主要流程
3.1 創建布管組件和骨架模型
布管組件是一個液壓（子）系統，與一般組件的創建方法一致。在布管組件中，首先創建管路總體骨架，然后在骨架模型下收縮包絡參考模型，為液壓系統設計提供裝配基準。收縮包絡時避免包絡多余模型，避免出現交叉包絡現象。骨架模型保留了實體模型的外形特性、占內存少，有利于提高布管的速度，不影響布管參照與進行干涉檢查。檢入PDM系統時，系統會自動識別骨架模型，控制其不生產部件。
3.2 軟管總成的設計
在布管組件中創建軟管總成子組件，進入管道模式并激活此組件。裝配兩端的軟管接頭，建立管線，進行管道設計，生產管道實體。為了提高設計效率，應該建立相應的接頭庫和管線庫。生成管道實體時注意選擇管道實體模板，否則會造成管道實體參數不全。同時，通過參數控制軟管接頭和管道實體不產生部件，這樣BOM中就不會出現多余的物料。軟管總成模型結構如圖3所示。
圖3 軟管總成模型結構
3.3 工程圖設計
液壓系統工程圖和普通工程圖不同之處在于，液壓工程圖要顯示骨架模型，以便查看管道的走向、安裝和定位。根據前面所述解決方案，軟管總成的采購物料號是在檢入PDM系統后填寫，因此管道工程圖中不能體現軟管總成的物料信息。另一方面，三維模型中不同狀態的軟管總成采用不同的圖號，而實際采購時關注的是采購型號，所以該圖號在工程圖中顯示沒有實際意義。在工程圖中的重復區域中添加關系，當ptc_common_name為軟管總成時，圖號統一顯示“H”，如圖4所示。
圖4 軟管總成模型結構
3.4 檢入PDM系統
工程圖設計完成后，檢入PDM系統。為了完善軟管總成的物料和型號信息，采用軟管表方案。在PDM系統中，選中布管組件對應的部件，以它做為入口部件輸出軟管表，如圖5所示。其中物料號、型號和數量由系統直接導出。軟管表中的物料號為在軟管總成部件屬性參數中填寫的ERP采購物料號；型號為該物料號對應的軟管總成的實際采購型號；數量與模型結構中一致。圖內序號為工程圖中的球標序號，通過此列將工程圖明細欄和軟管表對應起來。此外，軟管表還可以添加一些其它項目，更清晰的反應所選管路的參數信息和聯接位置信息。圖紙和軟管表簽審完畢后，即可打印下發。
圖5 PDM系統輸出軟管表
4 結論
利用Pro/E的管道模塊，結合PDM數據管理系統，可以實現液壓系統的全三維設計。針對柔性軟管總成，給出了PDM系統中的解決方案。采用軟管表可以有效避免管路因長度不合適而經常變更圖紙的情況，節約產品研發成本。三維布管適宜于在設計和生產液壓系統的企業中推廣，能提高液壓系統設計的效率，規范設計方法，提高設計質量。
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本文標題：2014產品創新數字化征文：基于PDM的三維布管技術研究
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