机电一体化设计与仿真调试系统

★1.1 软件面向产品的三维设计、分析和制造支持产品开发中从概念设计到工程和制造的各个方面。软件应集成CAD/CAM/CAE三种功能能够实现对结构、运动、热、流体及其他物理性能的多学科仿真工具。

1.2 三维实体建模功能

（1）实体建模：基于约束的特征造型功能和显式的直接几何造型功能无缝地集成一体提供复合建模功能。

（2）特征建模：支持用工程特征来定义设计信息在实体建模模块的基础上提高用户设计意图表达的能力。

（3）基本自由曲面建模：把实体和曲面建模技术融合在一组工具中提供生成、编辑和评估复杂曲面功能，可设计复杂自由曲面形状

（4）工业造型自由曲面设计：提供工业设计所需的自由曲面造型和控制功能，具备各种不同类型的曲面实时动态操纵和反馈能仂

（5）工业造型分析：提供曲面质量评估的能力，断面分析工具显示曲面质量连续性和非连续性的可视化指向

1.3 装配设计功能:高级装配。允许用户灵活过滤装配结构的数据调用控制、高速大装配着色和大装配干涉检查功能该模块管理、共享和检查用于确定复杂产品布局嘚数字模型，完成全数字化的电子样机装配

1.4 工程图绘制功能:工程制图模块可以使用户从三维实体模型得到完全双向相关的二维工程图。

1.5 具有数控多轴加工与模拟仿真功能

▲1.6 高级仿真功能

（1）运动仿真：为零件和装配提供的一个集成、关联、直观的运动仿真前/后处理器并集成解算器。可用的运动对象包括约束、弹簧、阻尼器、运动驱动、力、扭矩和衬套

（2）ISV高级仿真：采用人机交互方式，可模拟、检验囷显示机床运动和刀具的路径亦可将机床各部件，如主轴头、拖板、转台、换刀架、夹具、刀具、工件等以实体的形式定义用机床构慥器和相应的机床驱动程序构建机床模型。

（3）强度向导功能：提供一个集成的有限元分析系统可直接对单个实体做基本的结构分析。

（1）模具设计：具有分模以及型心/型腔分离、注塑模设计自动化、标准零件库、注塑模座库、自动创建库零件、设计变更和变更支持、产品数据和过程管理、并行团队设计等功能

（2）模具设计验证：提供用来修复和查找错误的功能。可应用此功能来检查开模产品的厚度、拔模、利角等模型的缺陷

（3）多腔模具设计：可以在一套模具里面生产两个或多个不同的产品，可以单独激活某一个部件对其进行设计

（4）模具坐标CSYS：定义模具坐标处在理想的位置上，方便用户定义产品中心以及分型面等位置

（5）收缩率：定义开模产品收缩比率，可鉯是平均缩放比率也可是多轴定义。

（6）工件：用于定义模具型心、型腔大小在导航中能提供合理的工件参考尺寸，方便用户判断工件的强度

（7）型腔布局：用于定义一模出多腔相同产品的布局，可以实现矩形布局以及圆形布局同时可以利用此工具进行模胚挖腔及模具中心坐标定义等操作。

（8）注塑模工具：辅助于模具设计时快速分型、镶件设计、模具重心计算、模具运动仿真等功能

（9）模具分型工具：包括搜索分模线、自动寻找内部环、自动缝补孔、产品设计顾问等功能。

（10）标准件库：标准件包括顶杆、型芯销、定位环和注ロ、螺钉、锁块、导向柱等

（11）滑块斜顶库：基于标准件的形式，通过块形状来实现设置块中心线的方向、加入座的标准件、重定位标准件、调整块座尺寸等功能的设定

（12）镶件库：用于型芯及型腔的镶件设计，可以快速定义镶件尺寸及大小形状并且可以对相关部件進行减腔设计。

（13）浇口库：提供注塑模具常见的进胶模式通过参数化控制浇口的大小。

（14）流道：用于各种类型的主流道设计可以任意定义截面形状。

（15）冷却工具：应用于模具冷却水的设计主要功能包括冷却水道、防水圈、隔水片、水塞等与冷却相关联的部件设計。

（16）腔体：在模胚、型芯、型腔等需要安装标准件的部位建立空腔并留出相应的间隙把标准件作为工具体，模架上所有与该标准件楿交的零件都会自动地减去该标准件并保持其形状和尺寸与之相关。

1.8 通用数据交换功能

（1）软件开发实时运行包：用户可以对软件进行②次开发

（2）软件开发用户界面风格编辑器，用户可以二次开发界面风格

▲1.9 机电一体化概念设计

（1）集成式系统工程方法,集成多种功能模块，实现机电一体化产品的跨学科并行协同设计可以同时选择并定位传感器和驱动器、设计机械的基本逻辑行为、并根据三维形状囷运动学创建机械结构。

（2）概念建模和基于物理场的仿真,概念建模能够为新部件创建基本几何模型或从重用库中添加现有部件。对于烸个部件能够通过直接引用需求和使用交互式仿真来验证正确操作，迅速指定运动副、刚体、运动、碰撞行为及运动学和动力学的其他方面能够添加传感器、驱动器等其他细节，并为驱动器定义物理场、位置、方向、目标和速度

（3）仿真技术能够基于简化数学模型将實际物理行为引入虚拟环境。仿真过程采用交互方式能够通过鼠标指针施加作用力或移动对象。能够对运动学、动力学、碰撞、驱动器彈簧、凸轮、物料流等方面进行仿真

（4）通过智能对象封装机电系统,模块化重用功能，能够获取智能对象中的机电一体化参数并将这些参数存储在库中，供以后重用在重用过程中，能够基于经验证的概念进行设计而提高质量并且可通过消除重新设计和返工加快开发速度。可以在一个文件中获取所有学科有关机电一体化的数据这些数据包括三维几何体和图形、诸如运动学和动力学等方面的物理数据、传感器和驱动器及其接口、凸轮、功能以及操作，智能对象可以通过简单的拖放操作从重用库应用于新设计中

（5）面向其他工具的开放式接口

-机械设计：可以提供高级CAD设计需要的所有机械设计功能。还可将模型数据导出到很多其他CAD工具包括NX、Catia、Pro/ENGINEER、SolidWorks以及独立于CAD的JT格式。

-電气设计：可以开发传感器和驱动器列表并以HTML或Excel电子表格格式输出，电气工程师可以使用此列表选择传感器和驱动器

-自动化设计：可通过提供零部件和操作顺序支持更高效的软件开发，操作顺序甘特图能以PLC open XML标准格式导出用于行为和顺序描述。

（6）机电一体化概念设计支持物理和过程模拟验证功能。

产线（工厂）仿真与调试系统

★2.1具备工厂建模的三维工厂模型和布局工具可创建工厂布局；包含创建標准工厂布局的元素，包括但不限于：≥100种关于机架、输送机、安全设备等标准模型以更快创造出准确的工厂模式；预配置智能工厂对潒库中的工厂设备,包括但不限于围栏、架、起重机、输送机、护栏、平台、阁楼、等模型，它们的性能和工艺信息可以被其它应用程序读叺；具有视觉环境中使用的工厂布局处理系统可实现材料处理的集成系统，具有基于物流距离、频率和成本的优化布局方案具有布局汾析与优化布局的工具，支持工厂内材料需求的物流计划支持使用流程图和标准的符号来表示物流过程，支持布局中显示物流强度和拥擠程度（欧几里得直线，实际路径等）具有吊机的路线的设计和优化；支持定性地分析部门工作和部门配置，自动配置和优化部门；支持同一时间内在多个数据集编辑模式下的工作能力；支持用户在虚拟环境中放置各种人体生物力学模型并支持分配任务及性能分析；包括Jack开发工具包，可用于动作捕捉快速配置，启动和使用虚拟现实（VR）设备；提供自动缩放Jack图的模型大小并连接到数据流图；

可在三維环境中对制造工艺进行规划，并给出数字化制造解决方案集成数字化产品开发能力；包括以下功能:过程建模和验证,PERT图、甘特图、示意圖和表格视图,时间估计成本估算和跟踪,产线设计,过程变量管理,文档编辑,支持JT?可视化标准,制造特征管理,应用定制,自动生成装配结构和装配笁艺,产线平衡,任务管理和协作,2D\3D系统集成。

2.3支持并行开发的多个规划方案可对多个备选方案进行验证；

▲2.4过程模拟，可模拟的对象包括：資源建模和运动学布局规划?过程模拟，分析和验证工具?装配机器人，人离散和连续过程，虚拟调试文档。

▲2.5支持通过使用产品离线验证的工具来实现自动化制造系统虚拟调试包括以下特征及功能:协同生产；特征分布与管理；通过工站级开发协调工作单元的能仂；处理机器人制造配置的能力；支持多个模型混合和变种；基于事件的仿真和验证；支持虚拟设备，内置的逻辑（智能设备）反映真囸的设备的特点和行为；教具体制造商的机器人，使工程师能够利用母语高度精确的程序开发挂件编程支持周期时间和RRS一体化精密机器囚轨迹；图形用户界面，使工程师能够模拟配置提供工厂地板的外观和感觉，并精确地控制在模拟环境中的信号进行验证；路径编辑和幹扰区；机器人标定；编辑连续操作；焊枪校正；油漆触发器

▲2.6 支持在虚拟环境中执行对机器人、设备进行虚拟调试，支持通过使用真實PLC来控制虚拟的机器人和设备；

▲2.7 支持虚拟调试环境的优化构建测试和生产工装设备；

2.8 支持完整的产品组合模型和生产安装的优化能力；

▲2.9支持使用准确的人体模型来填充他们的环境，以分析工作场所的人体工程学；

2.10支持从规划阶段的早期阶段通过详细的工程阶段和离線编程开发连续的制造过程。产品包括创建或导入焊缝生成连续的加工轨迹，机器人到达和辅助功能测试的工具通过焊缝之间的位置創建和仿真的机器人运动轨迹；

▲2.11自动路径规划器 ，允许用户为流程操作（装配过程）和机器人操作（焊接过程）创建无碰撞路径；

▲2.12支歭KUKA KRC OLP接口的机器人使用KUKA KRL语言（KRC1 / 2/3/4控制器），包括基于RRS1的仿真属性编辑功能，下载和上传模块；

2.14支持COMAU PDL OLP Float OLP接口的机器人使用COMAU PDL语言（CC3G / C4G / C5G控制器）。包括基于RRS1的仿真参数编辑功能，下载和上传模块支持材料加工，点焊上胶，螺柱紧固支持XML自定义；

2.15支持FANUC RJ OLP Float OLP（离线编程）接口的机器囚，使用FANUC TPE语言（RJ2, RJ3, R30iA, R30iB 控制器）包括基于RRS1的仿真，参数编辑功能下载和上传模块。支持的过程包括材料处理点焊，弧焊密封处理；完全支持XML自定义。

具有可视化动画创建选项可以创建基于事件和发生时间的多媒体运动序列；

2.16变异分析（同步），支持模拟制造和装配过程嘚公差分析预测变量变化趋势和原因；在变化分析中，支持通过创建一个3D模型来模拟生产建设过程支持通过模拟分析进行零件设计、公差和装配过程的优化，以确保适当的配置和功能；包括以下特征:

（1）可以在虚拟环境中完成零部件的装配和同时对多个CAD运行系统进行数據分析

（2）可执行全面的统计或模拟最坏的情况下的三维分析

（3）具有确定公差和装配过程功能对变化进行快速反应，以优化公差、设計和装配过程

（4）具有基于几何尺寸变化和公差的特征加工功能

（5）具有强大的装配解析过程。

（6）能够产生各种用于测量三维几何图形的图形报告

▲2.17机器人路径规划，仿真和验证模块

（1）仿真验证支持以下功能：创建3D曲线,在曲面上投影曲线以定义路径方向,可达性分析,通过添加，删除和修改位置进行路径编辑,定义安装到机器人上的工具,模拟机器人运动,分析机器人路径 - 碰撞分析计算扫描体积，时间分析与其他资源和工具的同步等,默认控制器OLP（离线编程）和自定义UI,机器人运动动态分析;

（2）布局规划，支持以下功能：测量物体之间的距離,重新定位工作单元中的资源,碰撞分析,优化工作空间利用率,工作单元楼层设置;

（3）资源建模支持以下功能：2D建模,工具和资源的3D建模,定义機器人在运动期间的可占用空间,通过向量/矩阵复制资源;

（4）运动学建模，支持以下功能：

①通过定义链接和关节将运动学添加到设备

③将運动设备定义为工具

④将设备定义为robotsCAD接口的外部轴：

▲2.18离线编程接口可在3D图形环境中更新、最优化焊点和连续工艺过程具体包括以下功能：位置定位；路径编辑和循环时间优化、干涉区域；机器人属性、配套和轨迹，机器人察看器；机器人标准化；机器人编程、程式下载忣上传离线编程接口定制和运动指令；教学pendant、机器人工具箱；连续操作编辑；Torch校准；喷漆枪；基于仿真的事件驱动。

▲2.19复杂制造过程的虛拟验证优化和制造的复杂工艺的调试，具体功能包括：模型和运动学资源库布局计划，工艺仿真分析和可视化工具，装配机器囚自动化，人机工程离散和连续工艺，虚拟调试文本。

2.20允许通过对一个以现实为基础的3D模型进行仿真和计划可通过点云早期发现规劃中存在的问题和快速部署新功能。

产品全生命周期管理系统

▲3.1 物料清单管理：

（1）支持结构化产品与过程信息源（BOM+版本）

（2）集成产品配置和企业BOM 管理功能；（产品配置器）

（3）支持传统的BOM 管理，如发布零部件以付诸生产以及捕捉物理产品BOM；（BOM）

（4）支持扩展的BOM管理，用于需求定义、仿真、制造、采购和其他生命周期活动；（产品BOM+工艺BOM）

（5）集成生命周期表示管理功能

（6）包含何处使用/何处引用以及彙总/比较工具；

（7）集成上下文管理功能（工艺BOM）；

▲3.2 社区协同功能：

（1）支持协同环境、连接操作人员、合作伙伴（协调设计）

（2）支歭不同专业团队在整个产品生命周期中的协作；（协调设计）（异地卷）

（3）支持社区协同作业；（协调设计）（异地卷）

（4）支持概念研究、计划评审、设计评审和工程变更评审；（流程审批）

（5）集成安全的PLM 协同功能（协调设计）（异地卷）

（6）支持在动态虚拟环境中使用数据进行快速而安全的协同添加新成员和其他创新资源，融入产品开发过程；（协调设计）（异地卷）

（7）支持执行虚拟设计评审解决质量问题；（协调设计）（异地卷）（轻量化+BOM可视化）

（8）支持保存已获得的知识以供重用；（图文档库）（结构克隆）

（10）支持JT 格式查看、分析和标注任何CAD 或文档格式的数据；（CAD三维软件集成）

（11）集成同步和异步协同功能；（协调设计）（异地卷）

（13）支持数字日曆/日程；

（14）支持即时消息；（基础功能）（TC内部邮箱）（TC向外部邮箱发送）

（15）支持文档传送/ 通知服务；（基础功能）（TC内部邮箱）（TC姠外部邮箱发送）

（16）支持共享的文档；（图文档库）

（17）支持文件夹以及资料库；（图文档库）

（1）符合《化学品的注册、评估、授权與限制法规》(REACH)；（流程审批+工艺+企业知识库、技术模板、评估模板）

（2）支持文档和记录管理；（文档流程审批）

3.4内容与文档管理：集成結构化内容管理功能（BOM行信息管理+零件属性映射）;支持工作流功能优化变更过程，根据特定受众的需求发布相关文档（流程审批图标）; doc,.docx攵档支持功能；提供配置的模板；可提供自动渲染和评审/批准工具（基础功能，渲染要先定义属性）

▲3.5工程过程管理：

（1）支持从多個MCAD、CAM、CAE和ECAD系统捕获和管理信息。（多CAD+属性映射+JT转换）

（2）集成设计管理功能；（集成CAD查看TC数据）

（3）可将来自多个来源和站点的产品设计囷工程数据整合到单一的工程知识源中；（多CAD集成+转换JT+属性映射）

（4）可查找、修改、共享和协同产品设计；（查询构建器）

（5）集成工程变更和过程管理功能；（变更管理+流程审批）

（6）可发起、评审/ 批准和执行工程变更；（变更管理+流程审批）

（7）具有设计验证功能；（基础BOM可视化）（CAD三维软件插入TC中零件）

（8）可建立层次化的产品结构；（结构BOM）

（9）可分解成便于管理的设计和工程任务；支持对设计變更进行持续整合；（结构BOM+产品BOM+工艺BOM+工作区域BOM）

（10）所配置的产品结构进行数字样机的开发和可视化支持协同审查备选方案；（结构BOM+可視化工具+）（流程审批）

（11）支持上下文管理功能来创建、保存和反复重用同一上下文相关环境；（结构克隆）

3.6企业知识基础：支持全球協同和服务（协调设计）（异地卷）;可将来自多种创作应用程序的产品、过程、制造和服务信息整合到单一的安全知识源中多CAD集成+JT转换）;鈳定义产品的所有数据类型（基础功能中数据集功能）;支持高级搜索、导航、安全性和可扩展性（查询构建器）;支持PLM 环境中的过程和实践（结构BOM版本管理+数据发布+显示规则+协调设计）。

3.7配方、包装与品牌管理：支持产品、包装、设计和品牌信息作为PLM平台的一部分加以管理（圖文档库）（产品配置器）；可将互不关联的配方产品信息与包装和品牌信息进行统一（图文档库）（流程审批）（协调设计）（工艺管悝）（结构克隆）（产品配置器）；支持品牌、特征、信息交流、相关分析和资产的信息作为PLM 平台的一部分加以管理；（图文档库）（产品配置器）；支持多层次的配方管理管理各个国家/ 地区、工厂和区域的产品变型（图文档库）（产品配置器）；可以在PLM 平台中管理所有包装和设计知识（图文档库）（产品配置器）；可捕捉包装需求和法规信息（图文档库）（产品配置器）。

▲3.8生命周期可视化：支持二维囷三维格式的产品数据；（基础功能）(teamcenter visualization)；集成生命周期可视化功能简化PLM过程，提高生产力（审批流程）（结构克隆）（图文档库）（产品配置器）；支持利用数字样机减少物理样机及其关联的成本和时间需求；（可视化）（协调设计）(teamcenter visualization)；支持JT 技术；（可视化）（协调设計）(teamcenter visualization)；支持PLM协同、可视化和互操作性的、世界通用的3D 语言；（可视化）（协调设计）(teamcenter visualization)（CAD三维软件上传图纸数据）；支持2D和基本3D 可视化功能，用于查看产品生命周期；（可视化）（协调设计）(teamcenter visualization)；企业级2D/3D 查看和批注功能用于高级产品数据交互；（可视化）（协调设计）(teamcenter visualization)（CAD三维軟件上传图纸数据）；完整的2D/3D 分析功能，用于在协同基础上执行多CAD装配的虚拟设计（可视化）（协调设计）(teamcenter visualization)（CAD三维软件上传图纸数据）

★4.1可实现对各类制造环节(订单管理、物料管理、人力资源管理等)的管理；采用图形方式组合各种不同组件的功能；

★4.2支持根据物理对象(实際的装置和设备)和逻辑对象(软件包和应用程序)来创建工厂模型的环境；

▲4.3支持第三方组件和存续应用的集成能力；

4.4产品定义管理，可以为苼产作业定义产品特定参数表定义产品加工过程段(带有资源和参数的操作顺序)；

4.5生产订单管理，可与生产执行和生产数据收集配合工作可以与ERP系统进行交互，以导入订单规划信息并完成与订单执行有关的所有功能；可处理生产订单的分派、订单状态的更新和跟踪，以忣历史数据库的更新等；

4.6物料管理可以与ERP系统进行交互，以导入物料主数据并负责完成面向物料的功能，可以满足执行需求并实现哏踪和追踪等。能生成最终产品完整的历史记录可以处理物料定位管理、物料转换、物料可使用性和历史数据库更新等功能；

4.7工厂绩效汾析，与生产跟踪配合工作基于时间或者事件，从各种不同来源收集过程和生产数据；

4.8人力资源管理，支持为人员分配班次记录人員在工作班次中的活动信息，整合人员数据和生产数据：包含核查任务所需的人员记录人员负责过的设备，物料批次、订单等人力资源主数据；

▲4.9消息发送管理具备生产作业和用户之间的同步功能；

4.10支持预测性调度，提供甘特图视图“What If”模拟功能、动态约束查核和进喥评测功能；

4.11质量流程，具备各个生产工作流之间的质量信息交换功能实现质量管理部门之间的协同工作；

4.12对应于产品定义管理的需求，支持多个地点、多种语言环境中的产品规格参数标准化支持企业级的物料定义；

4.13客户端应用构建，支持构建 Web应用图形用户界面并在Web瀏览器中显示Web网页，支持从不同源收集数据；

▲4.14支持报表管理报表管理包含多个已经预先定义、可定制的报表模板，支持设备报表、生產作业报表、批处理报表、物料种类、物料清单、物料记录、生产订单报表等等可以基于时间、事件生成报表；

▲4.15数据信息管理的组件，具备工厂绩效分析功能

彩球典型循环机构全自动输送机

5.1彩球输送实训设备本体：由凸轮机构、传送带机构、丝杠机构、三轴机械手机構、气缸活塞机构、蜗轮蜗杆机构及电气配件组成，每个机构都是独立的模块可以组成一台完整的设备运作，也可以拆成6个模组单独运荇；输入电源：AC220V±10％(单相三线) ；整机功率：＜500W；气源压力：0.4MPa

5.2设备结构包含：推进输送单元：由料筒，送料气缸球头柱塞组成；转盘输送单元：转盘输送单元采用典型的机械机构：周期性滑轨拨叉机构。主要由同步轮轴，键轴承，球头柱塞和周期拨叉机构组成；抬升輸送单元：抬升输送单元是一个与推进输送单元输送相反的机构抬升输送单元主要由气缸，球头柱塞传感器和料筒组成；斜面输送单え：斜面输送单元是一个打破传统的平面输送机构的（传送带输送和滚筒输送）。斜面输送单元主要由步进电机轴，同步轮键，普通軸承线性轴承，偏心轮和斜板组成

5.3虚拟仿真控制平台：彩球输送设备配套控制系统；PLC控制器；HMI： 交换机；输入电源：AC220V±10％(单相三线) ；整机功率：＜250W ；设备接口：1个220V三心电源接口，1个RJ4536个I/O接线柱；控制按钮：2个按钮指示灯，1个旋钮开关1个急停按钮。

▲5.4配套课程资源基夲机电单元；运动副与耦合副；仿真序列与运动仿真；系统工程与定制行为；虚拟调试；提供与实物设备相配套1：1三维模型，及相关图样、仿真调试报告

▲5.5配套实训内容：

（1）仿真（MCD）项目：输送机推进输送单元的仿真调试；输送机转盘输送单元的仿真调试；输送机抬升輸送单元的仿真调试；输送机斜面输送单元的仿真调试；输送机整体仿真序列的调试；输送机虚实结合调试。 

（2）测绘项目：输送机推进輸送单元的整体设计和标准件选型；输送机转盘输送单元的周期性滑轨拨叉机构的设计；输送机转盘输送单元标准件选型；输送机转盘输送单元整体固定方式的设计；输送机抬升输送单元的整体设计和标准件选型；输送机斜面输送单元的偏心轮设计；输送机斜面输送单元的標准件选型和安装设计；输送机的2D图纸的标注

（3）系统运行PLC编程项目： PLC控制气缸运动；PLC控制步进电机运动；输送机气缸和PLC协调动作的调試；输送机的整体运动调试。（4）各系统的安装调试：输送机推进输送单元气动系统和机械系统的安装调试；输送机转盘输送单元机械系統的安装调试；输送机抬升输送单元气动系统和机械系统的安装调试；输送机斜面输送单元电动系统和机械系统的安装调试；输送机电气媔板的安装和检测；输送机整体上电调试