劉 祺，張建明，張占強

(中煤科工集團西安研究院，陜西 西安 710077)

全液壓坑道鉆機主要由主機、操縱臺、泵站等部件組成。在組成這些部件的零件中，通用件（標準件、外購件）占零件總數(shù)的40%以上。這些零件大多具有相同或相似的外形特征（標準件），或具有復雜的外部形狀（外購件）。

圖1 動力頭中的標準件

圖2 電機泵組中的外購件

在新鉆機設計研發(fā)過程中，如果沒有通用件庫，設計人員不得不對標準件重復建模，對外購件難以做到精確建模，更甚者，會誤將通用件當做加工件出圖。這樣不但耗費了設計人員的時間和精力，延長了設計周期，而且增加了鉆機的成本，降低了鉆機可靠性。

因此，建立礦用全液壓坑道鉆機通用件庫非常重要。本文針對當前企業(yè)實際情況，利用企業(yè)已有基于Team center系統(tǒng)的UG平臺，建立礦用全液壓坑道鉆機通用件庫。

1 Team center簡介

Teamcenter是西門子公司推出的一款集協(xié)同應用與基于標準的產(chǎn)品全生命周期優(yōu)化工具于一體的企業(yè)解決方案平臺。在這樣的一個環(huán)境中，所有參與產(chǎn)品生命周期的人員，都能共享各種不同的產(chǎn)品信息；生命周期的參與者，能夠彼此進行實時的協(xié)作交流；能夠連接企業(yè)異構的應用系統(tǒng)，并使它們的產(chǎn)品數(shù)據(jù)同步，支持企業(yè)整個產(chǎn)品生命周期中的流程持續(xù)運轉(zhuǎn)。

2 通用件庫的建立與應用

通用件庫的建立與應用流程如圖3所示。主要包括標準件參數(shù)化模型的建立，外購件三維模型、性能參數(shù)表的整理以及通用件編碼，模型數(shù)據(jù)導入Teamcenter，標準件參數(shù)驅(qū)動創(chuàng)建部件族與通用件調(diào)用。

圖3 通用件庫建立與應用流程

2.1 標準件參數(shù)化模型的建立

在UG環(huán)境下，應用電子表格法建立標準件參數(shù)化模型。即在標準件模型（模板）創(chuàng)建過程中確定尺寸變量，依靠變量表中的參數(shù)表達式，確定變量間的關系，通過部件族選擇所需尺寸變量，建立標準件參數(shù)表，最后在參數(shù)表中輸入標準件尺寸系列，驅(qū)動生成一系列的標準件三維模型。

以彈性擋圈為例，對其尺寸特性進行分析，彈性擋圈三維模型可由復雜二維輪廓直接拉伸而成，反映彈性擋圈重要尺寸的二維截面輪廓（圖4）。

圖4 彈性擋圈尺寸參數(shù)表

因此，首先建立彈性擋圈二維輪廓草圖，根據(jù)形狀、位置和尺寸要求添加約束。對繪制的二維輪廓草圖進行拉伸操作，生成三維標準件模型。然后對參數(shù)表達式進行重命名，使其符合國家標準規(guī)范。

通過部件族選擇彈性擋圈尺寸變量，建立尺寸參數(shù)表（圖5）。

圖5 彈性擋圈二維輪廓草圖

實現(xiàn)彈性擋圈三維模型尺寸與尺寸參數(shù)表的無縫聯(lián)結(jié)。在尺寸參數(shù)表中輸入彈性擋圈的尺寸系列，可驅(qū)動生成該尺寸系列下所有彈性擋圈三維模型。

2.2 礦用全液壓坑道鉆機通用件編碼

Team center中創(chuàng)建零件首先要確定零件編碼，通用件編碼的主要功能，為方便檢索所需通用，避免通用件的大量重復建模。所以通用件編碼必須能夠準確地反映零件的分類及其隸屬關系，并具有唯一性。同時，零件編碼的長度和格式必須相同，以便管理與查詢。

根據(jù)以上要求以及礦用全液壓坑道鉆機所使用通用件的特點，本文研究制定了通用件編碼原則，主要由分類碼與流水碼組成（圖6）。

圖6 礦用鉆機通用件編碼原則

分類碼顯示零件的隸屬關系，應用過程中逐級查找，檢索所需通用件，流水碼自動生成，以區(qū)分同一類型中的不同零件。以柱塞馬達檢索為例，只需檢索大類碼液壓件，中類碼液壓馬達，小類碼柱塞馬達便可查詢到現(xiàn)有型號的柱塞馬達。

在完成通用件編碼的基礎上，將標準件參數(shù)化模型數(shù)據(jù)，外購件三維模型及性能參數(shù)表導入Team center系統(tǒng)，并利用標準件參數(shù)驅(qū)動創(chuàng)建部件族，完成礦用鉆機通用件庫的建立。

2.3 通用件的調(diào)用

通用件調(diào)用的關鍵，是對通用件模型進行準確查找。設計人員首先提交所需通用件信息，使用Teamcenter提供的樹狀分類結(jié)構，逐級選擇查找所需通用件（圖7）。

圖7 標準件的調(diào)用

對于標準件則需在選定后對尺寸參數(shù)進行選擇（圖8），完成標準件的調(diào)用。

圖8 外購件調(diào)用

在外購件調(diào)用過程中，由于相似產(chǎn)品多，僅僅簡單的用名稱、型號作為查詢依據(jù)，已遠遠滿足不了設計過程中的實際需求，而需要更多的信息查詢手段。

在Team center系統(tǒng)中，設計人員可以通過外購件分類節(jié)點的特征屬性，根據(jù)外購件性能參數(shù)表中的參數(shù)項，對其進行查詢，并在系統(tǒng)中快速搜尋所有與其相關信息。

2.4 彈性標準件實現(xiàn)可變形裝配

對于類似彈簧、氮氣彈簧、組合墊圈等彈性標準件，由于設計人員在調(diào)用過程中需要彈性標準件為壓縮工作狀態(tài)，而直接調(diào)用彈性標準件裝配，則會產(chǎn)生裝配干涉。因此本文通過引用集來解決彈性標準件的裝配問題。

首先在彈性標準件中定義其變形性，即指定彈性標準件中與彈性變形相關的參數(shù)，并定義參數(shù)變形量或范圍。彈性標準件調(diào)用方式，與一般通用件調(diào)用方式相同，只需在最后定義變形參數(shù)以適應裝配。

3 結(jié)束語

通過本項目的實施，建立全液壓坑道鉆機通用件庫，減少了設計人員的重復性勞動，提高了設計人員的工作效率，縮短了鉆機的設計周期;通過信息反饋，實現(xiàn)生產(chǎn)部門與鉆機設計以及相關部門之間的協(xié)同；通過Team center的信息共享和集成，提高鉆機零件設計的唯一性、準確性和一致性，大大的提升了企業(yè)產(chǎn)品市場競爭力。

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