淺議機械產品三維設計檢測與質量管理

張朝欽

摘 要：機械設備的完善性和科學性決定著企業生產的效率及其在市場中的競爭能力，機械產品的三維變型設計體系主要是對產品信息進行描述，三維變型設計奠定完備的技術基礎。機械產品中，要按照一定的要求對產品的設計數據進行有效提取，并對主模型的模塊賦值，在整個模型框架內獲得實例化的模塊，然后將這些模塊有機結合，從而快速完成整個起重機的金屬結構設計流程體系。

關鍵詞：機械產品;優化設計;質量管理

1 機械檢測與質量管理體系存在的問題

1.1 過分依賴質量監管部門

機械檢測是產品生產過程中的重要環節，企業有義務，也有責任做好產品的檢測工作，以確保高質量產品流入社會。然而一些企業只是把機械檢測作為一個程序，甚至一些機械檢測只是走個過程來滿足質量監管部門的要求。當質量監管部門要求嚴格時，企業對機械檢測的重視程度就高一些;當質量監管部門的要求松一些，企業就降低了對機械檢測的重視，增強企業機械檢測的自律性和自身的監管能力是十分必要的。

1.2 檢測技術部門素質不高

為了提高競爭力，企業都更加重視技術研發，然而卻忽視了產品生產過程中的質量檢測環節，企業對檢測的技術部門重視程度不夠，導致工作不能有效掌握機械檢測技術，缺乏對產品質量的監管，影響了產品最終的質量和企業整體的生產效率。

1.3 企業存在僥幸心理

為了提高生產效率和企業效益，企業對產品的機械檢測方式是抽樣檢測，根據產品的規模和類型采用抽樣調查或分層調查等方法進行機械檢測和質量管理。這種檢測方式雖然提高了生產效率，但不能確保產品的質量，尤其是當企業在檢測過程中比較隨意地采取樣本時，檢驗程序就不夠合理，達不到機械檢測和質量管理的效果。有些企業存在僥幸心理，在抽樣檢測的基礎上進行進一步簡化，使其機械檢測和質量管理更加簡單，缺乏一定的科學性和系統性，從而影響了產品的生產質量，不利于企業自身的發展和社會的整體發展。

2 完善檢測與管理的有效途徑

2.1 擴大監管范圍和環節

完善機械檢測和質量管理就要擴大生產的監管范圍，加大企業對生產的各個環節的控制。（1）質量管理要從源頭做起，對產品的原材料和生產設備的零部件進行檢測，確保產品生產從一開始就是符合標準的，從而保證后續生產的順利進行;（2）對產品進行機械檢測和質量管理的相關技術人員也要納入監管范圍，加強質量檢測部門的把控，確保質量檢測人員具有較強的檢測能力，能為企業的高質量生產服務;（3）加強對機械測驗結果的檢驗，對于流水線生產，企業已經習慣了一貫式的檢驗方式，如果機械檢測結果出現誤差，可能導致一批成品被淘汰，而加強對機械檢測結果的校驗可以及時糾正錯誤，保證產品的質量，因此，對機械檢測結果的校驗在機械檢測和質量管理過程中是十分必要的。

2.2 完善檢測方法

完善檢測方法和檢測手段可以提高機械檢測的水平，加強對產品的質量管理。抽樣檢測和全數檢測是兩種重要的控制抽樣方法，也是進行機械檢測的常用的兩種方法。抽樣檢測是指在一個大數量的背景下選取一定數量的產品進行檢測，考察被抽到的產品的質量來判斷整體產品的質量水平，對于抽樣檢驗的方法，抽取到的產品如果不夠標準，那么就可能意味著全部產品都存在質量問題，因此，就要進行下一步更加細致深入的檢測以確保產品的質量。全數檢測則是指對所有產品進行檢測，考察所生產的全部產品的質量，當產品數量較大時，進行全數檢測的時間就會更長，此時全數檢驗就不適用于產品質量的控制了，因此，企業要具體問題具體分析，不斷完善檢測方法。

2.3 優化管理機制

完善的管理機制和監督評價體系可以督促機械檢測和質量管理，不斷提高檢測能力和工作質量，從而提高整體生產的質量管理水平。企業要建立完善的評價和考核系統，增強技術人員的自律性;企業要建立完善工作管理系統，促使加強企業機械檢測的專業隊伍建設，為產品質量監管夯實基礎。機械檢測從某種程度上來說決定了一個產品的最終質量，無論是從產品的角度還是從法律的角度，亦或是從生活的角度，機械檢測和質量管理都有著十分重要的意義，因此，應克服目前機械檢測領域的現存問題，提高企業機械檢測和質量管理水平，使其更好地為我國經濟發展服務。

3 機械產品三維變型設計研究與應用

3.1 設計原理

機械產品的三維變型設計體系結構中，產品的主模型是產品零件信息的集合，主要是對產品信息進行描述。利用產品主模型能夠設計多種產品或零件的變形，從而派生出對各類零件的具體描述信息。其中，需要考慮該零件的實際荷載能力及特征、材料本身的特殊性質、受力能力和功能的配套設施以及運動參數對結構的影響，將產品內部結構的強度、功能數據以及運動參數等作為設計的目標，再由這些參數將設計的目標移交給結構的具體模塊。總的來說，創建主模型以及主模版主要是對產品及其零部件的相關功能和作用、幾何的具體形狀以及參數的變形空間域進行深入的分析和處理，從而建立機械產品的零件以及產品的三維主模型、工程用圖主模板以及產品的主內部結構，從而為整個機械產品的三維變型設計奠定完備的技術基礎。機械產品中，裝配結構變型主要是由于相關零件進行連接時發生了相應的改變或者變異等現象所引起。整個結構體系由特征層、零件層、部件層以及產品層幾個方面組成。通過利用產品的內部結構控制，由上到下將裝配的理念、數據之間的關聯以及知識重用的理念進行有機統一，并建立健全完備的驅動機制，將上述四個層次進行組合，從而形成一個封閉式的循環系統。在對機械產品進行設計時，要按照一定的要求對產品的設計數據進行有效提取，并對主模型的模塊賦值，在整個模型框架內獲得實例化的模塊，然后將這些模塊有機結合，從而快速完成整個起重機的金屬結構設計流程體系。

3.2 開展機械產品設計三維建模技術開發的基本原則

基于三維建模技術運用中的機械產品設計活動，不僅僅是針對機械產品的某一個零部件進行設計，而是應該立足于全局機械產品整體使用功能的優化設計。針對機械產品的設計與創新活動，我們應該對設計圖紙進行創新性思考，盡可能采用新技術來開展機械制造的活動。同時，工作人員還應該重視機械產品的理論性研究，在基礎理論的指導下，提高機械設計制造中的技能水平。在概念設計的過程中，設計人員應該從工業設計的角度出發，使用三維技術對零部件參數進行多次調整，從而找到最佳的設計方案。

3.3 產品的變型設計

按照模塊化產品在產品系列中的分布規律和覆蓋形式，可以把產品變型設計為橫系列變型設計，縱系列變型設計和跨系列變型設計。橫系列變型設計是指在同一規格的基礎上，通過變更、增加或減少某些特定模塊而形成變型產品，其特點是不改變基型產品的主要參數，只在產品的功能、結構、布局、控制系統或操縱方式等方面進行調整;橫系列變型設計是產品變型設計中最易實現的一種;縱系列變型設計是在同一類型中對不同規格的基型產品進行模塊化設計。規格不同主要體現為工程約束，使用性能不同，從而導致結構型式或尺寸的不同。在橫系列變型設計的基礎上兼顧縱系列變型設計或在縱系列變型設計的基礎上兼顧橫系列變型設計，形成既有橫系列又有縱系列的變型設計，稱為跨系列變型設計。產品變型設計采用自頂向下和自底向上相結合的產品設計方法。產品變型設計過程中存在以下三種操作。（1）搭配。某個最終產品可由不同的可搭配模塊搭配而成，通過與父構件相配的接口，執行特定的功能的特定模塊搭配到父件上。（2）互換。主要執行功能相同而性能不同引起的模塊更換。（3）參數化變型。依據客戶需求，在零部件庫中不能通過檢索到的零部件實例搭配、互換來滿足功能要求，則需要根據構件的事物屬性、工程約束進行三維參數化變型，得到符合功能要求的零部件實例。

3.4 機械產品三維變型設計的應用

機械產品三維變型設計需要結合企業的具體情況以及市場上的多元化需求，將橋式和門式的起重機橋架、堆垛機金屬結構作為產品的研究對象，設計開發起重設備金屬結構的變型設計系統。利用基于產品特征的四個層次的產品變形設計技術，結合相關的零件形狀特征以及主模型的交互式建模和配置手段進行有機組合，從而有效完成起重設備金屬結構的三維變型設計。設計中，三維設計系統主要以機械結構的模塊作為整個設計的根本。設計人員要根據設計需求對金屬結構的整體進行調整，并進行合理布局和設計，從而形成一套完整的結構參數控制表。此外，需要調用模型的驅動模塊進行，利用技術結構中的三維主模型實現驅動。在此基礎上，利用金屬結構的三維主模型，采用從上到下和從下到上相結合的設計模式，對產品進行優化配置和設計。一旦發現金屬結構的設計結構不符合標準或相應的要求，可以在此返回至最初的參數頁面，對相關參數進行重新修改和調整，以進一步實現對金屬結構的優化設計。如果金屬結構的設計符合各個方面的標準和要求，則需要調用相關的工程圖對整個模塊進行調整和更新。

4 結語

生產的主要動力在于機械設備，機械設備的完善性和科學性決定著企業生產的效率及其在市場中的競爭能力，而機械的檢測與產品質量管理是企業生產過程中不容忽視的重要環節，企業的機械檢測水平和質量管理能力還有待提高。與傳統的變形設計相比，大大提高了整個設計的效率和速度，滿足了企業的個性化和快速設計的需求，確保企業在激烈的市場競爭中占據優勢，從而更好地推廣和應用三維變型設計技術。