初探非标准设备设计及其工艺的三维模块化

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摘 要：非标准设备设计是机械设计的重要组成部分，针对非标设计及其工艺具备的单件、小批量特征，试提出了三维模块化流程，在三维软件中实现非标从产品设计到工艺设计。

关键词：非标设备设计 工艺特征 三维模块化

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0101-01

非标准设备是指国家尚未定型标准，各设备生产厂不能在加工工艺过程中采取批量生产，只能按一次订货，并根据具体的设计图纸制造的设备[1]。非标准设备种类繁多，非标设计及其工艺具备单件、小批量的特点。为适应市场的发展，满足客户的不同需求，非标设计工艺人员必须有良好的技术沉淀，掌握扎实的专业知识。针对非标设计及其工艺实施的特征，本文尝试采用三维模块化方案来解决。

1 非标设计及其工艺特征

非标设计及工艺一般为单件小批量生产，不存在样件试制加工，要求设计人员有丰富的经验，尽量做到一次成功，与普通设备相比，非标设备设计及其工艺具有以下特征。

（1）要求设计人员知识面广泛，专业知识扎实。

（2）通用机床加工，使用效率低，成本高。

（3）工艺人员工作量大，工艺通用性差。

（4）工艺装备大多采用通用夹具、标准附件、通用刀具和万能量具[2]。

（5）对工人技术要求高。

2 三维模块化流程

非标设计的实质是通过已有资源、知识及现有产品创造新产品的过程[3]。随着时代的发展，传统的使用平面软件设计的方法已难以满足市场对产品的品种、规格、质量及交货周期等方面提出的更高要求，而模块化设计解决了产品品种、规格多样化与成本之间的矛盾，迅速在各个领域得到广泛应用与发展[4]。使用现有的软件如UG、Solidworks、CATIA等建立非标设备设计及工艺的三维模块，通过个性化需求分析，其流程如图1所示。

针对非标件的工艺设计，对工艺流程中所包含的尺寸信息、特征信息进行自动拾取，并替换卡片和数据库中的数据。工艺模型和流程的驱动完成后，每道流程的尺寸信息、特性信息必定发生变化，再从三维模型中提取新的参数和流程更新到对应的卡片和数据库中，以实现数据的统一性和二维卡片的同步更新。

3 应用实例

以摇柄设计为例，探研三维模块化在非标设计中的应用。

3.1 技术要求输入

某绕线车需手动绕线，需设计一套摇柄，摇柄部分高度为250 mm，摇柄需操作便捷、拆装方便、加工简单。

3.2 产品部件分析

摇柄由摇杆、转轴、套筒、螺母等零件组装而成，摇杆、转轴、套筒为非标件。

3.3 三维模块调用

根据已积累的产品设计经验，对非标件调用后，检查/更新关键参数。在三维软件中以提供了螺母的标准件库，可直接调用。

3.4 产品装配

绝大多数的机械设计中包含多个零件、组件，都需要通过装配达到设计的最终目的，同时，可以通过装配过程和装配分析发现零件设计或造型的不足，以便进行修改。

3.5 工艺设计

摇柄、转轴、套筒为一般机械加工类零件，调用已有工艺知识库进行更改即可。对于标准件螺母，可使用已编制定型的工艺卡片。

4 结语

非标设计及其工艺的三维模块化是一个繁杂、技术沉淀的过程，其模块化的探研为减轻设计及工艺人员的工作量起到了非常重要的作用，为非标企业的知识构建打好了基础。在三维软件中，实现非标产品从设计、分析、制造、装配、成本控制等整个过程，从构建设计发展为仿真模型设计，从重复编制工艺发展为工艺批处理模式。

参考文献

[1] 吴玉庆，隋维东.合理审定非标设备造价有效控制企业资金流失[J].齐鲁石油化工，2005，33（3）.

[2] 华宏强.非标设备设计制造中应注意的问题[J].机械设计师，2005（4）：104-105.

[3] Jarno，Pwlkonen.Output-Oriented Benchmarching of Product Platform Development.Helsinki University of Technology Department of Engineering.

[4] 曹韵红.模块化企业和产品[J].机械研究与应用，2000，13（1）.