航空发动机模具是发动机生产中重要而特殊的工艺装备，其设计和制造占整个发动机设计制造周期的30%，对发动机的制造质量、生产周如制浩成本产生直接影响，并且具有结构形状复杂、种类多、批量小、设计制造质量要求高的特点。因此如何提高模具的设计、制造质量，缩短其设计制造周期是当前必须尽快解决的重大瓶颈问题。

    国外发动机公司在发动机的并行设计中，在产品设计阶段就将模具设计活动尽早开展，进行可制造性分析，从而大大缩短了产品的生产准备周期。如普惠公司在发动机主模型技术、性能仿真、多学科设计和快速原型仿制方面都广泛采用了数字化技术，采用并行设计团队的组织形式开发新产品，采用PLM管理发动机全生命周期内的产品数据和流程，取得了显著效益。

    经过对航空发动机企业的调研分析，我国的模具设计与国外相比存在以下主要问题:(1)数字化模型的管理不规范:目前企业虽然大多采用了CAD/CAM系统，但是从产品零件模型到模具设计模型、制造模型的管理基本上处于用户自己的文件管理下，没有形成在统一的PDM下的模型管理，造成模型的数据各自管理，各自使用。(2)设计过程不规范：模具设计依赖于设计经验，缺乏对模具设计经验的总结和体验，设计流程没有详细分析和优化。(3)缺乏模具设计分析设计分析工具:现有的模具设计大多数凭借已有的知识，没有采用仿真工具对模具设计质量进行分析。(4)缺乏设计过程的并行性和协同性:目前的设计基本上是串行设计，未形成基于并行设计的项目团队的组织模式，产品模型的签署、发布、更改流程尚需要在统一的PDM管理下进行优化。

    因此，本文针对PDM环境下航空发动机模具的协同设计与制造问题，对其数据管理和模具设计制造流程的建模、优化与管理方法进行了探索和研究。

  1、PDM应用整体框架

    PDM系统管理所有与产品相关的信息，包括产品规范、电子文件、CAD文档、扫描图像、审批信息等;还管理与规范与产品相关的过程，包括工作流程、图纸审批/发放、工程更改等。从而实现基于单一数据源的产品全生命周期的数据管理与共享。虽然PDM软件的功能越来越丰富，但目前企业实施PDM还是主要集中在其基本功能上，包括文档管理、产品结构与配置管理、工作流和过程管理、应用集成与封装等。

    Teamcenter Engineering是UGS(现：Siemens PLM Software)公司提供的基于WEB的完整的协同产品解决方案，是包含众多复杂模块的软件包，通过对其系统功能和层次结构的分析和研究，可以分为4个层次，如图1所示。其中系统服务层为以TCP/IP协议为主的各种异构网络环境提供支持。核心服务层提供面向对象的数据模型的描述与实现，以及各种应用接口和技术服务。应用服务层实现PDM的各种功能，包括:文档管理、产品配置、工作流管理及项目管理等。系统集成层则实现了和其他系统的集成，并可以进行二次开发。

  2、产品数据管理

    PDM系统的实施目标是对产品在设计生产过程中的数据进行科学有效的管理，从而实现“在正确的时间把正确的数据传递给正确的人”。要实现对数据的高效管理，首先要构建产品数据管理模型，数据管理模型通常包括3部分:(1)人员组织模型:保证产品数据的安全;(2)产品数据组织模型:使用户对产品对象及其结构信息有清晰的认识;(3)工作流程模型:对产品设计和修改过程的相关数据进行跟踪与控制。PDM系统的产品数据管理模型还要和企业的具体情况相结合，才能保证其实施取得预期效果。

    2.1人管组织模型

    是设置PDM工作环境的基础，又称为组织一角色一权限模型，它规定了PDM实施范围中的人员组织、角色、操作权限及操作命令表。根据不同的角色和项目，设置其相应的操作权限，以保证数据的有效性和安全性。在人员组织模型中包括人员组织、角色分配及权限设置。

    2.2产品数据组织模型

    产品数据管理中的数据包括所有与产品相关的数据和设计、生产、支持产品的过程。这些数据定义不同，经常存在许多版本，有多重关系和语义。要对产品数据进行管理，就要建立产品数据组织的模型，而采用产品结构作为数据组织和管理的框架，是PDM系统最常用的方式。

    PDM通过产品结构树对产品结构进行描述和管理。在产品结构树中，零、部件按照它们的装配关系被组织起来，用户将产品定义数据与零、部件关联起来，最终形成对产品结构的完整描述，并通过产品的结构关系保证产品数据的逻辑关联性。在产品设计过程中，随着任务的分解及细化，产品结构树也在不断生长。将设计过程中的信息进行提炼，从而形成完整的产品结构树。产品结构管理模型见图2。

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