劉 祺，張建明，張占強(qiáng)

(中煤科工集團(tuán)西安研究院，陜西 西安 710077)

全液壓坑道鉆機(jī)主要由主機(jī)、操縱臺(tái)、泵站等部件組成。在組成這些部件的零件中，通用件（標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)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(biāo)準(zhǔn)件），或具有復(fù)雜的外部形狀（外購(gòu)件）。

圖1 動(dòng)力頭中的標(biāo)準(zhǔn)件

圖2 電機(jī)泵組中的外購(gòu)件

在新鉆機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，如果沒有通用件庫(kù)，設(shè)計(jì)人員不得不對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件重復(fù)建模，對(duì)外購(gòu)件難以做到精確建模，更甚者，會(huì)誤將通用件當(dāng)做加工件出圖。這樣不但耗費(fèi)了設(shè)計(jì)人員的時(shí)間和精力，延長(zhǎng)了設(shè)計(jì)周期，而且增加了鉆機(jī)的成本，降低了鉆機(jī)可靠性。

因此，建立礦用全液壓坑道鉆機(jī)通用件庫(kù)非常重要。本文針對(duì)當(dāng)前企業(yè)實(shí)際情況，利用企業(yè)已有基于Team center系統(tǒng)的UG平臺(tái)，建立礦用全液壓坑道鉆機(jī)通用件庫(kù)。

1 Team center簡(jiǎn)介

Teamcenter是西門子公司推出的一款集協(xié)同應(yīng)用與基于標(biāo)準(zhǔn)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(tái)。在這樣的一個(gè)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(jìn)行實(shí)時(shí)的協(xié)作交流；能夠連接企業(yè)異構(gòu)的應(yīng)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(gè)產(chǎn)品生命周期中的流程持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 通用件庫(kù)的建立與應(yīng)用

通用件庫(kù)的建立與應(yīng)用流程如圖3所示。主要包括標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化模型的建立，外購(gòu)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(dǎo)入Teamcenter，標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)建部件族與通用件調(diào)用。

圖3 通用件庫(kù)建立與應(yīng)用流程

2.1 標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化模型的建立

在UG環(huán)境下，應(yīng)用電子表格法建立標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化模型。即在標(biāo)準(zhǔn)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(dá)式，確定變量間的關(guān)系，通過部件族選擇所需尺寸變量，建立標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)表，最后在參數(shù)表中輸入標(biāo)準(zhǔn)件尺寸系列，驅(qū)動(dòng)生成一系列的標(biāo)準(zhǔn)件三維模型。

以彈性擋圈為例，對(duì)其尺寸特性進(jìn)行分析，彈性擋圈三維模型可由復(fù)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(duì)繪制的二維輪廓草圖進(jìn)行拉伸操作，生成三維標(biāo)準(zhǔn)件模型。然后對(duì)參數(shù)表達(dá)式進(jìn)行重命名，使其符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(dòng)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(jī)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(fù)建模。所以通用件編碼必須能夠準(zhǔn)確地反映零件的分類及其隸屬關(guān)系，并具有唯一性。同時(shí)，零件編碼的長(zhǎng)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(jī)所使用通用件的特點(diǎn)，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(jī)通用件編碼原則

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

在完成通用件編碼的基礎(chǔ)上，將標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化模型數(shù)據(jù)，外購(gòu)件三維模型及性能參數(shù)表導(dǎo)入Team center系統(tǒng)，并利用標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)建部件族，完成礦用鉆機(jī)通用件庫(kù)的建立。

2.3 通用件的調(diào)用

通用件調(diào)用的關(guān)鍵，是對(duì)通用件模型進(jìn)行準(zhǔn)確查找。設(shè)計(jì)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(gòu)，逐級(jí)選擇查找所需通用件（圖7）。

圖7 標(biāo)準(zhǔn)件的調(diào)用

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件則需在選定后對(duì)尺寸參數(shù)進(jìn)行選擇（圖8），完成標(biāo)準(zhǔn)件的調(diào)用。

圖8 外購(gòu)件調(diào)用

在外購(gòu)件調(diào)用過程中，由于相似產(chǎn)品多，僅僅簡(jiǎn)單的用名稱、型號(hào)作為查詢依據(jù)，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了設(shè)計(jì)過程中的實(shí)際需求，而需要更多的信息查詢手段。

在Team center系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員可以通過外購(gòu)件分類節(jié)點(diǎn)的特征屬性，根據(jù)外購(gòu)件性能參數(shù)表中的參數(shù)項(xiàng)，對(duì)其進(jìn)行查詢，并在系統(tǒng)中快速搜尋所有與其相關(guān)信息。

2.4 彈性標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)現(xiàn)可變形裝配

對(duì)于類似彈簧、氮?dú)鈴椈?、組合墊圈等彈性標(biāo)準(zhǔn)件，由于設(shè)計(jì)人員在調(diào)用過程中需要彈性標(biāo)準(zhǔn)件為壓縮工作狀態(tài)，而直接調(diào)用彈性標(biāo)準(zhǔn)件裝配，則會(huì)產(chǎn)生裝配干涉。因此本文通過引用集來解決彈性標(biāo)準(zhǔn)件的裝配問題。

首先在彈性標(biāo)準(zhǔn)件中定義其變形性，即指定彈性標(biāo)準(zhǔn)件中與彈性變形相關(guān)的參數(shù)，并定義參數(shù)變形量或范圍。彈性標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)裝配。

3 結(jié)束語

通過本項(xiàng)目的實(shí)施，建立全液壓坑道鉆機(jī)通用件庫(kù)，減少了設(shè)計(jì)人員的重復(fù)性勞動(dòng)，提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率，縮短了鉆機(jī)的設(shè)計(jì)周期;通過信息反饋，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)部門與鉆機(jī)設(shè)計(jì)以及相關(guān)部門之間的協(xié)同；通過Team center的信息共享和集成，提高鉆機(jī)零件設(shè)計(jì)的唯一性、準(zhǔn)確性和一致性，大大的提升了企業(yè)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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