機械裝配連接快速設計技術探究

□鄧明才

我國當前的計算機技術及自動化軟件正處于不斷發展與完善的趨勢，設計機械化產品正朝著自動化、數字化、集成化及智能化發展。人們對產品的需求也越來越復雜與多樣，這就要求機械制造業快速地進行機械裝配連接，提高現階段的生產效率，這是企業所面臨的重要問題。在機械連接設計中，機械裝配緊固件的連接定位及其設計是其中較關鍵的部分，能夠影響整個工程的設計與研究效率，較高的裝配設計質量對于產品部件之間的連接具有關鍵作用，因此必須開發出具有高質量、低成本、優服務的快速設計技術，以更好地追隨市場變化的步伐，創造良好的企業發展條件，促進機械制造業的發展。本文概述了機械裝配的定義，描述了當前快速設計的發展現狀，并對機械裝配連接快速設計技術中連接基準、快速設計裝配孔、以模板匹配為基礎的裝配連接快速設計進行了探討。

一、機械裝配的定義

機械裝配就是依據所設計的技術要求對機械部件或零件進行連接，將它們組合到一起，形成完整的機器。機械裝配在機械制造及修理過程中占據重要作用，尤其是機械修理部分，由于所要進行裝配的零件對于機械制造意義很大，這使裝配工作的作用更加重要。裝配工作是否做得好，直接影響了機械的性能、使用壽命、工作效率及成本，所以應當加強對裝配工作的重視。

二、快速設計的發展現狀

快速設計是一種為了滿足市場產品定制化及多樣化需求而存在的機械設計技術，它的特點就是在最短的時間內，快速地開發出高質量、低成本的產品，以適應市場的快速發展。目前機械制造業越來越注重快速設計的理念。快速設計是一種新型的理念，它與并行工程、敏捷制造和集成制造不大相同，最主要的目的就是減少產品的設計周期，并且還要注重產品的設計質量，才能讓企業快速適應市場的不斷發展。現階段我國的快速設計比較側重于減少產品設計提升產品的開發周期這一方面，以此來提升產品的開發速度，以及對市場的快速響應能力，這是由我國機械制造市場的現狀所決定的。一是客戶的需求是機械制造業開發多種產品的主要依據。有關資料表示，很多企業由于不具有較短的產品設計周期，導致無法短期內交貨，大大降低了對市場的反應速度，以致企業失去了不少客戶。但是如果只追求開發速度、減少產品開發的時間，就不能保證產品的質量。二是降低生產成本的關鍵在于產品研發階段。國外的研究數據表示，產品的設計成本在整個生產成本里只占到6%，但它的影響卻可以達到60%甚至以上。這主要是由于機械制造行業的產品設計是按照規定進行的，比如產品的大小、結構、原材料、工作機制等，都能夠影響到產品的成本多少。

三、機械裝配連接快速設計技術

(一)快速設計的連接基準。經濟的飛速發展使產品由賣方市場轉變為買方市場，為用戶提供了更多的選擇余地 ，也使企業之間的競爭日益激烈。用戶的需求是多變的且因人而異，這就使產品品種急劇增多、產品結構日趨復雜、產品更新越來越頻繁，從而使產品開發周期、產品的壽命周期日趨縮短。在機械設計領域，大對數的產品零件都是對稱的，所以產品零件設計的一項重要內容就是對稱基準。然而，在產品零件設計過程中，研發人員還不能使用現有的軟件準確捕捉潛在的基準信息，而是先將對稱基準構建出來，再利用對稱工具進行對稱特征的設計，這種繁瑣復雜的傳統設計方式已經不能適應現代設計要求的快速發展。因此，對于具有對稱性的產品零件，在產品設計過程中依據設計要求及零件基本特征去設計對稱的特點與原則，從而使對稱信息更好地進行自動化捕捉，這不僅可以提升零件的設計效率，還加快了機械裝配的連接速度，具有重要的意義。

(二)快速設計裝配孔。在現階段的機械裝配設計過程中，Solidworks、UG等設計軟件有較強的通用性，并且可以進行一次交互，也就是可以將設計工作的要求完成。然而，這種軟件不具備較高的針對性，設計起來較繁瑣，并且效率也不高。為了解決斜面和曲面裝配孔后期的緊固件裝配問題，完成一次交互滿足設計要求，需要建立好裝配孔快速設計技術的實施步驟，主要參照有以下四步:一是做好常用緊固件裝配孔設計技術的分類工作，按照連接方式的差異，設計出多種裝配孔可以選擇的范圍。二是使裝配零件能夠自動識別裝配環境，從而創建出斜面以及曲面的裝配孔。三是通過讓用戶自主處理的方式，設計斜面和曲面的裝配孔封裝斷面設計和墊圈設計，促使安裝面自動化處理的實現。四是根據裝配孔的類型設計不同的參數，并制作知識模板，孔結構參數的獲取采用交互的方式，達到使相應模板實現驅動的目的，以此完成裝配孔快速設計。

(三)以模板匹配為基礎的裝配連接快速設計。按照機械裝配連接的需求，裝配連接的過程中通常會有一些裝配孔類型或者裝配連接要求相似。當前的軟件通常會采用傳統的設計模式，也就是確定每一個裝配連接孔的具體位置，再實現交互式的設計程序，這是利用設計工具完成的。一般情況下，利用這種設計模式比較方便，然而若是存在過多數量的相同裝配連接孔，當對每一個連接孔實施一樣的定位與交互工作時，會使裝配連接過程的效率受到嚴重影響。所以，在設計過程中，如果遇到有許多組裝配孔相同的狀況。就應該以整個裝配孔組的設計工作為對象，不應該只考慮其中某一個具體特征，也就是以智能模板為基礎實施裝配孔的快速設計。對于那些有相似特征關系的裝配孔來說，智能模板的功能在于能夠記錄它們中任意一個創建過程，而裝配孔內特征的空間幾何定位以參數的方式進行。在設計軟件中建成模擬裝配孔智能模板之后計其余的連接孔時，只需將相應的智能模板調用出來就可以在不同條件下實施裝配孔組的連接設計。因此，利用模板不但能夠將孔特征快速地復制、替換、粘貼，還可以將其修改，所處的設計環境不同，便會依據環境的具體情況重新進行定義，使機械裝配連接的設計效率得到極大的提升。

四、結語

隨著機械產品的使用期限越來越短，更新速度也逐漸加快，人們追求更高的產品設計方式，不僅要求產品擁有較高的質量，還要求具有較快的產品設計速度。在已有的相關產品設計知識的基礎上，利用這些知識不斷地進行開發以及創造性的勞動，研究出快速設計技術是當前相關行業必要的工作。本文主要分析了當前機械裝配連接技術所存在的一些缺陷，并對如何使設計適應不同裝配連接環境的技術進行了探討，對相關的研究與開發提供一些重要的參考。利用機械裝配快速連接技術可以開發出高質量、低成本、優服務的機械產品，對促進企業更好地追隨市場變化的步伐具有重要作用，也創造了良好的企業發展條件，促進機械制造業的發展。

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