陈世平

(贵州航天电器股份有限公司，贵州贵阳，550009)

1 引言

超级BOM是在传统物料清单(Bill of Material, BOM)的基础上，利用一个统一的BOM结构树表达产品的所有变型，并使用制约条件、互斥条件、关联条件、选项条件等对BOM结构树进行配置管理，从而实现根据用户需求和功能条件等选配出具体的产品型号的BOM管理方法[1～3]。针对电连接器产品系列化程度高、品种规格齐全、批量小及客户化定制快速响应等特点，采用超级BOM的管理方式可以最大限度降低产品BOM数据量和BOM维护工作量。但超级BOM是由一个庞大的结构树组成，表达的是一个产品系列，无法直观展示具体产品型号的三维模装效果。

本研究基于西门子产品全生命周期管理平台TC(Team center)及三维设计软件NX(Unigraphics NX),在TC系统中，对系列化电连接器产品进行模块化设计、超级BOM搭建、变量规则配置等实现超级BOM的管理方式；同时，使用VS2012作为开发工具，采用UGOPEN/API、NXOPEN的开发方式对NX软件进行二次开发，实现了定义装配信息、读取装配信息及自动装配建模功能。最终，在TC和NX的无缝集成环境下，实现根据产品型号自动选配产品BOM，并快速完成该产品三维装配建模，呈现具体产品型号的三维模装效果，从而保障产品BOM数据和设计信息的准确性，全面提升设计研发效率。

2 超级BOM的设计

2.1 产品模块化设计及BOM搭建

模块化设计是应用超级BOM的前提。本文以GJB599系列电连接器为研究对象，该系列产品结构层次如图1所示，可分为外壳合件、基座合件、接触件3大主模块，以及装配过程中添加的辅料、产品配套的附件等模块，各模块组合在一起便形成一个具体的产品。

在TC系统结构管理器中按图1所示，以模块为单位组织搭建超级BOM结构树。BOM结构树根节点为产品平台，产品平台是一个完整的产品结构，包含该系列产品所有可能的零部件。下一节点表示每个模块的虚拟组件，图1中的“外壳合件”就是一个虚拟组件，虚拟组件下包含该模块所有具体的零部件，如“09号26型F类外壳合件N键位”是外壳合件模块中一个具体部件,“22D插针”是接触件模块中的一个具体零件，虚拟组件在选配出具体产品型号后会自动隐藏。在结构树中依次完成基座合件、接触件、附件、辅料等模块的搭建，形成GJB599系列产品的全BOM结构树。

通过超级BOM的管理方式，可将BOM的数据量由选项的乘积变为选项的加和，从而极大减少BOM的数据量，同时维护该系列产品的BOM结构转变成维护各模块下具体的部件，如果接触件增加一种规格，仅需在接触件模块下添加设计好的接触件，并定义选配规则即可。

图1 GJB599系列电连接器BOM结构树

2.2 变量配置

当BOM本体结构中的零部件的某个属性具有多个选项时，可以将该属性视为变量，按照该变量取值不同来确定具体的BOM本体结构，称为变量配置[4]。变量配置的结果是赋予每个模块下具体零部件的选配规则，从而实现根据产品型号选配及过滤超级BOM结构树，得到具体的产品BOM，如图2所示。

图2 变量选配过滤示意图

选项是描述产品基本特征的单元，通过选项的组合可以完整定义一个具体的产品，GJB599电连接器的选项包括壳体型别、表面处理、壳体号、孔位排列、接触件类别、键位和标识8类，各选项均有可选择的值。如壳体型别选项对应的值有“20-墙式方形法兰盘插座”、“26-直式插头”等；表面处理选项对应的值有“F-化学镀镍”、“K”不锈钢钝化等；壳体号选项对应的值有“A-09号”、“B-11号”等9种规格；孔位排列选项对应的值有“35”、“98”排列等。不同的选项值组合起来可以唯一确定具体的零组件，选项值的组合就是变量条件，例如，基座合件模块中的“9-35P基座合件”的变量条件为“壳体号=A-09号 and 孔位排列=35and 接触件类别=P-压接式插针”，该变量条件完整的描述了09-35P基座合件的所有特性。将所有的变量条件添加完毕，主管设计就可以通过超级BOM选配出具体的产品BOM。

3 自动装配建模

3.1 自动装配建模开发思路

自动装配建模的开发思路如图3所示。自动装配原理是读取三维模型中预先定义的装配关系，并实现该装配关系。因此，自动装配建模开发由装配关系定义、读取及实现装配关系两部分内容组成。

正确的装配关系定义是自动装配建模成功的关键，装配关系定义需要分别定义工具零件和目标零件，工具零件是装配过程中的基体零件，需要在工具零件中选取或添加约束对象，约束对象可以是坐标系、圆弧、平面或中心轴，然后定义约束类型，约束类型有对齐、接触、同轴、同心等，最后指定目标零件及约束目标对象。目标零件是工具零件约束的目标对象，首先，需要对目标零件进行标识，即赋予目标零件一个可以识别的属性值，然后在目标零件中选取或添加约束对象，约束对象可以是坐标系、圆弧、平面或中心轴，并标识该对象。

预先定义好的零部件添加到NX软件中，使用自动装配工具，首先搜索工作部件中的工具零件和目标零件，并读取工具零件中的约束对象和目标零件中的约束对象，然后根据约束类型完成装配约束。当工具零件和目标零件具有多个数量时，系统将自动对工具零件和目标零件进行编号，实现一对一约束，防止装配错乱。

图3 自动装配建模开发流程图

3.2 装配关系的定义

装配关系定义是针对系列化电连接器中有装配关系的零件模板预先设定约束关系，其他系列化零件均由该模板文件重用生成，可以自动继承定义好的约束关系。GJB599系列电连接器产品采用模块化设计，主要由外壳合件、基座合件、接触件3个模块组成，如图4所示。对产品装配关系进行分析可知，要完成装配关系的全定义，只需将基座合件中的上基座和外壳合件中的外壳、接触件和基座合件中的撑簧圈进行约束即可。因此零件模板选择外壳、上基座、撑簧圈和接触件，其中工具零件是外壳和撑簧圈，目标零件是上基座和接触件。

图4 GJB599系列电连接器模块划分示意

外壳作为工具零件，需要和基座合件中的上基座进行约束，约束对象选择在合适位置新建一个坐标系，约束类型选择“对齐”约束，工具部件标识值为“基座”，目标对象名称为“基座坐标系”，如图5所示。上基座作为目标零件，约束对象同样选择在合适位置建立一个坐标系，用于和外壳中建立的坐标系进行“对

图5 工具零件装配关系定义

图6 目标零件装配关系定义

齐”约束，然后在上基座属性中添加“基座”属性对工具部件进行标识，并对约束对象坐标系命名为“基座坐标系”，如图6所示。撑簧圈和接触件的装配关系定义按照上述方法进行。

3.3 基于超级BOM的自动装配建模应用场景

在TC系统中，根据产品型号配置变量条件，如变量条件为“壳体型别=26、表面处理=F、壳体号=B孔位排列=35、接触件类别=P、键位=N、标识=无”，应用后便可过滤超级BOM生成对应产品型号的订单BOM ，如图7所示。

将选配后具体产品型号的BOM加载到NX软件中，运行“自动约束”命令，即可提取工作部件中所有定义好的装配关系，运行后即可一键完成产品所有的装配过程，得到具体型号产品的三维装配模型。

图7 超级BOM选配

图8 自动装配过程

5 总结

电连接器产品具有系列化、多品种、小批量、客户化定制程度高等特点，在TC系统中通过超级BOM的管理方式，可以提高产品模块化、标准化、通用化水平，减少BOM数据量和BOM维护工作量。同时，对NX软件进行二次开发，实现了定义装配信息、读取装配信息及自动装配建模功能，一次创建，多次、多点重复利用，提高了装配建模效率。最终，在TC和NX的无缝集成环境下，实现根据产品型号自动选配产品BOM，并快速完成该产品三维装配建模，呈现具体产品型号的三维模装效果，从而保障产品BOM数据和设计信息的准确性，全面提升设计研发效率。