初探非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)及其工藝的三維模塊化

張育丹

摘 要：非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的重要組成部分，針對(duì)非標(biāo)設(shè)計(jì)及其工藝具備的單件、小批量特征，試提出了三維模塊化流程，在三維軟件中實(shí)現(xiàn)非標(biāo)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到工藝設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì) 工藝特征 三維模塊化

中圖分類(lèi)號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（a）-0101-01

非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備是指國(guó)家尚未定型標(biāo)準(zhǔn)，各設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)不能在加工工藝過(guò)程中采取批量生產(chǎn)，只能按一次訂貨，并根據(jù)具體的設(shè)計(jì)圖紙制造的設(shè)備[1]。非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備種類(lèi)繁多，非標(biāo)設(shè)計(jì)及其工藝具備單件、小批量的特點(diǎn)。為適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展，滿(mǎn)足客戶(hù)的不同需求，非標(biāo)設(shè)計(jì)工藝人員必須有良好的技術(shù)沉淀，掌握扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。針對(duì)非標(biāo)設(shè)計(jì)及其工藝實(shí)施的特征，本文嘗試采用三維模塊化方案來(lái)解決。

1 非標(biāo)設(shè)計(jì)及其工藝特征

非標(biāo)設(shè)計(jì)及工藝一般為單件小批量生產(chǎn)，不存在樣件試制加工，要求設(shè)計(jì)人員有豐富的經(jīng)驗(yàn)，盡量做到一次成功，與普通設(shè)備相比，非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)及其工藝具有以下特征。

（1）要求設(shè)計(jì)人員知識(shí)面廣泛，專(zhuān)業(yè)知識(shí)扎實(shí)。

（2）通用機(jī)床加工，使用效率低，成本高。

（3）工藝人員工作量大，工藝通用性差。

（4）工藝裝備大多采用通用夾具、標(biāo)準(zhǔn)附件、通用刀具和萬(wàn)能量具[2]。

（5）對(duì)工人技術(shù)要求高。

2 三維模塊化流程

非標(biāo)設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是通過(guò)已有資源、知識(shí)及現(xiàn)有產(chǎn)品創(chuàng)造新產(chǎn)品的過(guò)程[3]。隨著時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)的使用平面軟件設(shè)計(jì)的方法已難以滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的品種、規(guī)格、質(zhì)量及交貨周期等方面提出的更高要求，而模塊化設(shè)計(jì)解決了產(chǎn)品品種、規(guī)格多樣化與成本之間的矛盾，迅速在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用與發(fā)展[4]。使用現(xiàn)有的軟件如UG、Solidworks、CATIA等建立非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)及工藝的三維模塊，通過(guò)個(gè)性化需求分析，其流程如圖1所示。

針對(duì)非標(biāo)件的工藝設(shè)計(jì)，對(duì)工藝流程中所包含的尺寸信息、特征信息進(jìn)行自動(dòng)拾取，并替換卡片和數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。工藝模型和流程的驅(qū)動(dòng)完成后，每道流程的尺寸信息、特性信息必定發(fā)生變化，再?gòu)娜S模型中提取新的參數(shù)和流程更新到對(duì)應(yīng)的卡片和數(shù)據(jù)庫(kù)中，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和二維卡片的同步更新。

3 應(yīng)用實(shí)例

以搖柄設(shè)計(jì)為例，探研三維模塊化在非標(biāo)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

3.1 技術(shù)要求輸入

某繞線(xiàn)車(chē)需手動(dòng)繞線(xiàn)，需設(shè)計(jì)一套搖柄，搖柄部分高度為250 mm，搖柄需操作便捷、拆裝方便、加工簡(jiǎn)單。

3.2 產(chǎn)品部件分析

搖柄由搖桿、轉(zhuǎn)軸、套筒、螺母等零件組裝而成，搖桿、轉(zhuǎn)軸、套筒為非標(biāo)件。

3.3 三維模塊調(diào)用

根據(jù)已積累的產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)非標(biāo)件調(diào)用后，檢查/更新關(guān)鍵參數(shù)。在三維軟件中以提供了螺母的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，可直接調(diào)用。

3.4 產(chǎn)品裝配

絕大多數(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)中包含多個(gè)零件、組件，都需要通過(guò)裝配達(dá)到設(shè)計(jì)的最終目的，同時(shí)，可以通過(guò)裝配過(guò)程和裝配分析發(fā)現(xiàn)零件設(shè)計(jì)或造型的不足，以便進(jìn)行修改。

3.5 工藝設(shè)計(jì)

搖柄、轉(zhuǎn)軸、套筒為一般機(jī)械加工類(lèi)零件，調(diào)用已有工藝知識(shí)庫(kù)進(jìn)行更改即可。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件螺母，可使用已編制定型的工藝卡片。

4 結(jié)語(yǔ)

非標(biāo)設(shè)計(jì)及其工藝的三維模塊化是一個(gè)繁雜、技術(shù)沉淀的過(guò)程，其模塊化的探研為減輕設(shè)計(jì)及工藝人員的工作量起到了非常重要的作用，為非標(biāo)企業(yè)的知識(shí)構(gòu)建打好了基礎(chǔ)。在三維軟件中，實(shí)現(xiàn)非標(biāo)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、分析、制造、裝配、成本控制等整個(gè)過(guò)程，從構(gòu)建設(shè)計(jì)發(fā)展為仿真模型設(shè)計(jì)，從重復(fù)編制工藝發(fā)展為工藝批處理模式。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳玉慶，隋維東.合理審定非標(biāo)設(shè)備造價(jià)有效控制企業(yè)資金流失[J].齊魯石油化工，2005，33（3）.

[2] 華宏強(qiáng).非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)制造中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].機(jī)械設(shè)計(jì)師，2005（4）：104-105.

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

[4] 曹韻紅.模塊化企業(yè)和產(chǎn)品[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2000，13（1）.