CN110990998B - 一种变速箱箱体智能制造工艺系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变速箱箱体智能制造工艺系统，包括变速箱箱体设计数据库、智能工艺处理模块和制造执行系统；变速箱箱体设计数据库中储存的数据包括不同类型的箱体三维模型数据和EBOM数据；智能工艺处理模块搭载有工艺模板库和加工策略库；智能工艺处理模块从变速箱箱体设计数据库中获取箱体三维模型数据；智能工艺处理模块将该箱体三维模型数据与加工策略库中的变速箱箱体孔和/或面特征数据进行对比，识别出该箱体三维模型数据的孔和/或面的特征信息；智能工艺处理模块在加工策略库中检索和匹配与该特征信息相对应的加工规则数据，对该加工规则数据进行处理，生成加工工艺数控程序；本发明提升了变速箱箱体工艺设计的智能化水平。
Description
技术领域
本发明属于变速箱箱体加工领域，具体涉及一种变速箱箱体智能制造工艺系统。
背景技术
针对军用重载车辆变速箱箱体加工孔、面特征规格多且数量大，未形成标准工艺模板或数据库，缺乏高效的工序平衡分析和虚拟仿真验证手段，导致箱体工艺准备周期长、经验继承性不好、快速响应能力差、制造风险较大等问题。
因此，现有技术中需要一种能够克服上述问题的变速箱箱体智能制造工艺系统。
发明内容
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种变速箱箱体智能制造工艺系统，包括变速箱箱体设计数据库、智能工艺处理模块和制造执行系统。
所述变速箱箱体设计数据库中储存的数据包括不同类型的箱体三维模型数据和EBOM数据。
所述智能工艺处理模块搭载有工艺模板库和加工策略库。
所述工艺模板库中存储不同类型的变速箱箱体机加工工艺参数模板。
所述智能工艺处理模块从变速箱箱体设计数据库中获取待加工箱体的箱体三维模型数据和EBOM数据。所述智能工艺处理模块调用工艺模板库中与待加工箱体的箱体三维模型数据和EBOM数据相对应的变速箱箱体机加工工艺参数模板，生成所需变速箱箱体的加工工艺规程。
所述加工策略库中存储若干不同类型的变速箱箱体孔和/或面特征数据，以及与变速箱箱体孔和/或面特征数据相对应的加工规则数据。所述变速箱箱体孔和/或面特征数据主要包括尺寸、公差和粗糙度。所述加工规则数据主要包括加工方法、加工流程、刀具和加工参数。
所述智能工艺处理模块从变速箱箱体设计数据库中获取待加工箱体的箱体三维模型数据。所述智能工艺处理模块将该箱体三维模型数据与加工策略库中的变速箱箱体孔和/或面特征数据进行对比，识别出该箱体三维模型数据的孔和/或面的特征信息。所述智能工艺处理模块在加工策略库中检索和匹配与该特征信息相对应的加工规则数据。
所述智能工艺处理模块对该加工规则数据进行处理，生成加工工艺数控程序。
所述智能工艺处理模块对加工工艺数控程序和加工工艺规程进行基于GANTT图的可视化进行工序平衡分析，设定工序的预期目标时间T。当工序的实际时间t超出预期目标时间T时，所述智能工艺处理模块对该工序的加工内容进行增、删或改。当工序的实际时间t与预期目标时间T一致时，所述智能工艺处理模块将加工工艺数控程序和加工工艺规程输出至制造执行系统，所述制造执行系统向车间输出生产指令，控制车间完成变速箱箱体的加工。
进一步，所述智能工艺处理模块还搭载有工艺资源库和虚拟控制器。
所述工艺资源库中存储有不同类型的箱体加工设备模型、工装模型、刀具模型和零件模型。
当工序的实际时间t与预期目标时间T一致时，所述智能工艺处理模块在工艺资源库中匹配与加工工艺规程和加工工艺数控程序相对应的箱体加工设备模型、工装模型、刀具模型和零件模型。所述智能工艺处理模块驱动虚拟控制器对箱体加工设备模型、工装模型、刀具模型和零件模型进行仿真。
进一步，所述变速箱箱体机加工工艺参数模板包括加工流程信息、加工步骤信息、加工内容信息、设备信息、工装信息和加工参数信息。
进一步，所述智能工艺处理模块调用工艺模板库中与待加工箱体的箱体三维模型数据和EBOM数据相对应的变速箱箱体机加工工艺参数模板后，所述智能工艺处理模块通过工艺创建向导对该变速箱箱体机加工工艺参数模板的加工流程信息、加工步骤信息、加工内容信息、设备信息、工装信息和加工参数信息进行增、删或改，生成所需变速箱箱体的加工工艺规程。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明公开的变速箱箱体智能制造工艺系统，解决了变速箱箱体工艺设计效率低、准备周期长、设计水平因人而异等问题，提升了变速箱箱体工艺设计的智能化水平；而且，通过基于虚拟环境的仿真，在虚拟制造环境中以三维模型替代实物高效而且几乎自动地进行虚拟验证，能够在产品制造前对工艺正确性、可行性进行验证、评价，提前发现加工中存在的干涉、碰撞等问题，从而大大缩短产品研制周期，降低产品的研发成本。
附图说明
图1为本发明的流程图1；
图2为本发明的流程图2；
图3为本发明的箱体机加工工艺模板界面示意图；
图4为本发明的箱体孔和/或面特征识别智能生成NC代码流程图；
图5为本发明的箱体孔和/或面特征识别智能生成NC代码实现方式流程图；
图6为本发明的可视化工序平衡分析界面示意图；
图7为本发明的基于模型的虚拟仿真界面示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开了一种变速箱箱体智能制造工艺系统，包括变速箱箱体设计数据库、智能工艺处理模块和制造执行系统。
参见图1和图2，所述变速箱箱体设计数据库存储在PDM(Product DateManagement，产品数据管理)系统中，所述变速箱箱体设计数据库储存的数据包括不同类型的箱体三维模型数据和EBOM(Engineering Bill of Material,工程材料清单)数据。
所述智能工艺处理模块搭载有工艺模板库、加工策略库、工艺资源库和虚拟控制器。所述智能工艺处理模块基于DELMINA(Digital Enterprise Lean ManufacturingInteractive Application，数字化企业的互动制造应用软件)系统二次开发，实现具备参数化典型工艺模板的创建、调用和快速生成新工艺的功能。
参见图3，所述工艺模板库中存储不同类型的变速箱箱体机加工工艺参数模板。所述变速箱箱体机加工工艺参数模板包括加工流程信息、加工步骤信息、加工内容信息、设备信息、工装信息和加工参数等完整的工艺信息。
所述智能工艺处理模块从变速箱箱体设计数据库中获取待加工箱体的箱体三维模型数据和EBOM数据。所述智能工艺处理模块调用工艺模板库中与待加工箱体的箱体三维模型数据和EBOM数据相对应的变速箱箱体机加工工艺参数模板，所述智能工艺处理模块通过工艺创建向导的功能引导，对该变速箱箱体机加工工艺参数模板的加工流程信息、加工步骤信息、加工内容信息、设备信息、工装信息和加工参数信息进行增、删或改，生成所需变速箱箱体的加工工艺规程。
所述加工策略库中存储若干不同类型的变速箱箱体孔和/或面特征数据，以及与变速箱箱体孔和/或面特征数据相对应的加工规则数据。所述变速箱箱体孔和/或面特征数据主要包括尺寸、公差和粗糙度。所述加工规则数据主要包括加工方法、加工流程、刀具和加工参数。所述加工策略库基于CAD软件的模型特征搜索引擎，并进行适当的二次开发，使CAD软件具备自动识别箱体的数字化三维模型中的所有加工面和/或面的加工孔特征，并能够自动提取特征相应的参数信息，包括尺寸、公差、粗糙度等的功能；基于CAM(ComputerAided Manufacturing,计算机辅助制造)软件的加工知识库，进行二次开发，建立变速箱箱体孔和/或面的加工策略库，能够定义具体每个特征的加工策略，包括采用的加工方法和对应刀具、加工参数。然后对所有变速箱箱体逐一进行梳理，整理出所有的孔和/或面特征，包含其对应的属性参数，以及每个孔、面特征对应的加工策略，包括加工方法、加工流程、对应采用的刀具和加工参数等信息，最后将每个特征和其对应的加工策略，储存到系统的加工策略库中。
参见图4，所述智能工艺处理模块从变速箱箱体设计数据库中获取待加工箱体的箱体三维模型数据。所述智能工艺处理模块将该箱体三维模型数据与加工策略库中的变速箱箱体孔和/或面特征数据进行对比，识别出该箱体三维模型数据的孔和/或面的特征信息。所述智能工艺处理模块在加工策略库中检索和匹配与该特征信息相对应的加工规则数据。
所述智能工艺处理模块对该加工规则数据进行处理，驱动CAM软件生成加工工艺数控程序。具体的，参见图5，CAM软件基于工序模型，通过加工导向库启动加工向导，并通过编程模板库创建坐标系和几何体，通过编程模板库和加工规则库进行加工特征识别，通过加工规则库和刀具库创建特征程序，生产NC(Numerical Control,数字控制)代码。
参见图6，所述智能工艺处理模块对加工工艺数控程序和加工工艺规程进行基于GANTT(甘特)图的可视化进行工序平衡分析，以保证设计的加工工艺规程和加工工艺数控程序能够满足变速箱加工单元的节拍平衡要求，以消除不匹配节拍带来的设备等待的浪费，同时通过该可视化的分析手段，能够替代传统的靠经验，或者通过手工计算的方式，更为准确、高效。通过设定工序的预期目标时间T。当工序的实际时间t超出预期目标时间T时，所述智能工艺处理模块对该工序的加工内容进行增、删或改，使得该工序的时间趋于一致，减少生产瓶颈的产生。如果发现节拍存在不平衡情况，则返回调整加工工艺规程和加工工艺数控程序后，再进行分析，直至节拍基本平衡。当工序的实际时间t与预期目标时间T一致时，所述智能工艺处理模块将加工工艺数控程序和加工工艺规程输出至制造执行系统MES(Manufacturing Execution System)，所述制造执行系统MES向车间输出生产指令，控制车间完成变速箱箱体的加工。
所述工艺资源库中存储有不同类型的箱体加工设备模型、工装模型、刀具模型和零件模型。
参见图7，当工序的实际时间t与预期目标时间T一致时，所述智能工艺处理模块能够在工艺资源库中匹配与加工工艺规程和加工工艺数控程序相对应的箱体加工设备模型、工装模型、刀具模型和零件模型。所述智能工艺处理模块驱动虚拟控制器对箱体加工设备模型、工装模型、刀具模型和零件模型进行仿真，能够在虚拟制造环境中以三维模型替代实物高效而且几乎自动地进行虚拟验证，能够在产品制造前对工艺正确性、可行性进行验证、评价，提前发现加工中存在的干涉、碰撞等问题，从而大大缩短产品研制周期，降低产品的研发成本。
实施例2：
本实施例公开一种较为基础的实现方式，一种变速箱箱体智能制造工艺系统，包括变速箱箱体设计数据库、智能工艺处理模块和制造执行系统。
参见图1和图2，所述变速箱箱体设计数据库存储在PDM(Product DateManagement，产品数据管理)系统中，所述变速箱箱体设计数据库储存的数据包括不同类型的箱体三维模型数据和EBOM(Engineering Bill of Material,工程材料清单)数据。
所述智能工艺处理模块搭载有工艺模板库和加工策略库。所述智能工艺处理模块基于DELMINA(Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application，数字化企业的互动制造应用软件)系统二次开发，实现具备参数化工艺模板的创建、调用和快速生成新工艺的功能。
参见图3，所述工艺模板库中存储若干不同类型的变速箱箱体机加工工艺参数模板。
所述智能工艺处理模块从变速箱箱体设计数据库中获取待加工箱体的箱体三维模型数据和EBOM数据。所述智能工艺处理模块调用工艺模板库中与待加工箱体的箱体三维模型数据和EBOM数据相对应的变速箱箱体机加工工艺参数模板，生成所需变速箱箱体的加工工艺规程。
所述加工策略库中存储若干不同类型的变速箱箱体孔和/或面特征数据，以及与变速箱箱体孔和/或面特征数据相对应的加工规则数据。所述变速箱箱体孔和/或面特征数据主要包括尺寸、公差和粗糙度。所述加工规则数据主要包括加工方法、加工流程、刀具和加工参数。所述加工策略库基于CAD软件的模型特征搜索引擎，并进行适当的二次开发，使CAD软件具备自动识别箱体的数字化三维模型中的所有加工面和/或面的加工孔特征，并能够自动提取特征相应的参数信息，包括尺寸、公差、粗糙度等的功能；基于CAM(ComputerAided Manufacturing,计算机辅助制造)软件的加工知识库，进行二次开发，建立变速箱箱体孔和/或面的加工策略库，能够定义具体每个特征的加工策略，包括采用的加工方法和对应刀具、加工参数。然后对所有变速箱箱体逐一进行梳理，整理出所有的孔和/或面特征，包含其对应的属性参数，以及每个孔、面特征对应的加工策略，包括加工方法、加工流程、对应采用的刀具和加工参数等信息，最后将每个特征和其对应的加工策略，储存到系统的加工策略库中。
参见图4，所述智能工艺处理模块从变速箱箱体设计数据库中获取待加工箱体的箱体三维模型数据。所述智能工艺处理模块将该箱体三维模型数据与加工策略库中的变速箱箱体孔和/或面特征数据进行对比，识别出该箱体三维模型数据的孔和/或面的特征信息。所述智能工艺处理模块在加工策略库中检索和匹配与该特征信息相对应的加工规则数据。
所述智能工艺处理模块对该加工规则数据进行处理，驱动CAM软件生成加工工艺数控程序。具体的，参见图5，CAM软件基于工序模型，通过加工导向库启动加工向导，并通过编程模板库创建坐标系和几何体，通过编程模板库和加工规则库进行加工特征识别，通过加工规则库和刀具库创建特征程序，生产NC(Numerical Control,数字控制)代码。
参见图6，所述智能工艺处理模块对加工工艺数控程序和加工工艺规程进行基于GANTT(甘特)图的可视化进行工序平衡分析，以保证设计的加工工艺规程和加工工艺数控程序能够满足变速箱加工单元的节拍平衡要求，以消除不匹配节拍带来的设备等待的浪费，同时通过该可视化的分析手段，能够替代传统的靠经验，或者通过手工计算的方式，更为准确、高效。通过设定工序的预期目标时间T。当工序的实际时间t超出预期目标时间T时，所述智能工艺处理模块对该工序的加工内容进行增、删或改，使得该工序的时间趋于一致，减少生产瓶颈的产生。如果发现节拍存在不平衡情况，则返回调整加工工艺规程和加工工艺数控程序后，再进行分析，直至节拍基本平衡。当工序的实际时间t与预期目标时间T一致时，所述智能工艺处理模块将加工工艺数控程序和加工工艺规程输出至制造执行系统MES(Manufacturing Execution System)，制造执行系统MES向车间输出生产指令，控制车间完成变速箱箱体的加工。
实施例3：
本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述工艺资源库中存储有不同类型的箱体加工设备模型、工装模型、刀具模型和零件模型。
参见图7，当工序的实际时间t与预期目标时间T一致时，所述智能工艺处理模块能够在工艺资源库中匹配与加工工艺规程和加工工艺数控程序相对应的箱体加工设备模型、工装模型、刀具模型和零件模型。所述智能工艺处理模块驱动虚拟控制器对箱体加工设备模型、工装模型、刀具模型和零件模型进行仿真，能够在虚拟制造环境中以三维模型替代实物高效而且几乎自动地进行虚拟验证，能够在产品制造前对工艺正确性、可行性进行验证、评价，提前发现加工中存在的干涉、碰撞等问题，从而大大缩短产品研制周期，降低产品的研发成本。
实施例4：
本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述变速箱箱体机加工工艺参数模板包括加工流程信息、加工步骤信息、加工内容信息、设备信息、工装信息和加工参数等完整的工艺信息。
实施例5：
本实施例主要结构同实施例4，进一步，所述智能工艺处理模块调用工艺模板库中与待加工箱体的箱体三维模型数据和EBOM数据相对应的变速箱箱体机加工工艺参数模板，所述智能工艺处理模块通过工艺创建向导的功能引导，对该变速箱箱体机加工工艺参数模板的加工流程信息、加工步骤信息、加工内容信息、设备信息、工装信息和加工参数信息进行增、删或改，生成所需变速箱箱体的加工工艺规程。
Claims (4)
1.一种变速箱箱体智能制造工艺系统，其特征在于：包括变速箱箱体设计数据库、智能工艺处理模块和制造执行系统；
所述变速箱箱体设计数据库中储存的数据包括不同类型的箱体三维模型数据和EBOM数据；
所述智能工艺处理模块搭载有工艺模板库和加工策略库；
所述工艺模板库中存储不同类型的变速箱箱体机加工工艺参数模板；
所述智能工艺处理模块从变速箱箱体设计数据库中获取待加工箱体的箱体三维模型数据和EBOM数据；所述智能工艺处理模块调用工艺模板库中与待加工箱体的箱体三维模型数据和EBOM数据相对应的变速箱箱体机加工工艺参数模板，生成所需变速箱箱体的加工工艺规程；
所述加工策略库中存储若干不同类型的变速箱箱体孔和/或面特征数据，以及与变速箱箱体孔和/或面特征数据相对应的加工规则数据；所述变速箱箱体孔和/或面特征数据主要包括尺寸、公差和粗糙度；所述加工规则数据主要包括加工方法、加工流程、刀具和加工参数；
所述智能工艺处理模块从变速箱箱体设计数据库中获取待加工箱体的箱体三维模型数据；所述智能工艺处理模块将该箱体三维模型数据与加工策略库中的变速箱箱体孔和/或面特征数据进行对比，识别出该箱体三维模型数据的孔和/或面的特征信息；所述智能工艺处理模块在加工策略库中检索和匹配与该特征信息相对应的加工规则数据；
所述智能工艺处理模块对该加工规则数据进行处理，生成加工工艺数控程序；
所述智能工艺处理模块对加工工艺数控程序和加工工艺规程进行基于GANTT图的可视化进行工序平衡分析，设定工序的预期目标时间T；当工序的实际时间t超出预期目标时间T时，所述智能工艺处理模块对该工序的加工内容进行增、删或改；当工序的实际时间t与预期目标时间T一致时，所述智能工艺处理模块将加工工艺数控程序和加工工艺规程输出至制造执行系统，所述制造执行系统向车间输出生产指令，控制车间完成变速箱箱体的加工。
2.根据权利要求1所述的一种变速箱箱体智能制造工艺系统，其特征在于：所述智能工艺处理模块还搭载有工艺资源库和虚拟控制器；
所述工艺资源库中存储有不同类型的箱体加工设备模型、工装模型、刀具模型和零件模型；
当工序的实际时间t与预期目标时间T一致时，所述智能工艺处理模块在工艺资源库中匹配与加工工艺规程和加工工艺数控程序相对应的箱体加工设备模型、工装模型、刀具模型和零件模型；所述智能工艺处理模块驱动虚拟控制器对箱体加工设备模型、工装模型、刀具模型和零件模型进行仿真。
3.根据权利要求1所述的一种变速箱箱体智能制造工艺系统，其特征在于：所述变速箱箱体机加工工艺参数模板包括加工流程信息、加工步骤信息、加工内容信息、设备信息、工装信息和加工参数信息。
4.根据权利要求3所述的一种变速箱箱体智能制造工艺系统，其特征在于：所述智能工艺处理模块调用工艺模板库中与待加工箱体的箱体三维模型数据和EBOM数据相对应的变速箱箱体机加工工艺参数模板后，所述智能工艺处理模块通过工艺创建向导对该变速箱箱体机加工工艺参数模板的加工流程信息、加工步骤信息、加工内容信息、设备信息、工装信息和加工参数信息进行增、删或改，生成所需变速箱箱体的加工工艺规程。
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