王連生

（太原通澤重工有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

當(dāng)前，國內(nèi)裝備制造企業(yè)主要還是以CAD二維設(shè)計為主。在產(chǎn)品二維設(shè)計中，處理復(fù)雜投影線的生成問題、漏畫圖線問題、設(shè)計更新和修改問題等都是相當(dāng)困難的［1］，特別是由于二維設(shè)計圖紙上人為因素的影響，可能會出現(xiàn)視圖對應(yīng)關(guān)系混亂、零部件屬性與明細(xì)不符等問題，圖紙上的低級錯誤難以避免。三維設(shè)計可以達(dá)到盡可能減少人為因素的影響、降低圖紙的錯誤率、提高設(shè)計效率的目的。王其芳［2］、蘇成君［3］等對三維設(shè)計在機(jī)械設(shè)計中的必要性和應(yīng)用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，熊丞政［4］等人探討了如何提高三維設(shè)計效率，何永堂［5］論述了企業(yè)三維設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系的建立。本文就企業(yè)如何更好地應(yīng)用三維數(shù)字化設(shè)計技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)加以探討。

1 三維設(shè)計規(guī)范的建立和完善

企業(yè)在全面實(shí)行產(chǎn)品三維設(shè)計之前，必須制定與企業(yè)設(shè)計習(xí)慣、國家標(biāo)準(zhǔn)等相適應(yīng)的三維設(shè)計規(guī)范，特別是對于非標(biāo)成套裝備的設(shè)計，合適的設(shè)計規(guī)范的制定更為重要。設(shè)計規(guī)范的合理制定，必須充分考慮產(chǎn)品三維設(shè)計流程的統(tǒng)一性和簡潔性、產(chǎn)品三維模型和圖紙的可重復(fù)利用性、大量產(chǎn)品數(shù)據(jù)的可存儲性和易管理性。三維設(shè)計規(guī)范的建立大體可以包括4個方面：設(shè)計環(huán)境、設(shè)計文件命名規(guī)范、建模規(guī)范和設(shè)計庫。

1.1 設(shè)計環(huán)境

設(shè)計環(huán)境是指三維設(shè)計軟件上各種設(shè)置的統(tǒng)稱，主要包括設(shè)計軟件的操作界面、系統(tǒng)選項、設(shè)計模板、繪圖標(biāo)準(zhǔn)等。①設(shè)計軟件的操作界面應(yīng)簡潔，去除不必要的按鈕、工具條等；②系統(tǒng)選項應(yīng)以方便設(shè)計、滿足設(shè)計要求為前提進(jìn)行設(shè)置；③設(shè)計模板包括零件、部件、工程圖等的模板以及明細(xì)表等各類表格的模板，應(yīng)結(jié)合企業(yè)設(shè)計習(xí)慣、國標(biāo)和軟件特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置；④繪圖標(biāo)準(zhǔn)包括字體、線型、標(biāo)注樣式、圖紙比例等內(nèi)容，軟件一般均自帶GB標(biāo)準(zhǔn)；⑤其他設(shè)置，包括常用的快捷鍵設(shè)置等。設(shè)計環(huán)境設(shè)置完畢后，可通過三維設(shè)計軟件的“一鍵設(shè)置”功能，復(fù)制到其他計算機(jī)上。

1.2 產(chǎn)品設(shè)計文件命名規(guī)范

產(chǎn)品設(shè)計文件是指產(chǎn)品在三維設(shè)計過程中所生成的各類文件，包括三維模型文件、工程圖文件、計算文件等。規(guī)范設(shè)計文件名稱對于三維設(shè)計和三維數(shù)據(jù)管理有著重要的意義，首先，合適的命名規(guī)則有利于設(shè)計過程中識別模型文件和工程圖文件，更可避免在三維設(shè)計過程中因文件重名而導(dǎo)致設(shè)計模型錯誤等問題；其次，合理的命名規(guī)則可以提高大量產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理效率。

1.3 產(chǎn)品三維建模規(guī)范

產(chǎn)品三維數(shù)字化建模規(guī)范主要包括零件、部件的建模規(guī)范和工程圖的生成規(guī)范。因為同一零件可以有多種方法來完成建模，這一規(guī)范的建立就是要統(tǒng)一設(shè)計人員的建模思路，這樣不但可以提高模型的重復(fù)利用率，特別是復(fù)雜零部件的重用率，而且對于修改設(shè)計也更加便利。

1.4 設(shè)計庫

加快產(chǎn)品的開發(fā)速度、提高產(chǎn)品設(shè)計效率是企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品三維設(shè)計所追求的目標(biāo)之一，企業(yè)設(shè)計庫的構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

設(shè)計庫是指設(shè)計中可重復(fù)利用的設(shè)計要素的集合，主要包括材料庫、標(biāo)準(zhǔn)件庫、典型零部件庫、外購件庫、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件庫、特征庫、技術(shù)要求庫等。企業(yè)設(shè)計庫的框架和組建方法可以參考文獻(xiàn)［6］。

材料庫的內(nèi)容包括企業(yè)在設(shè)計過程中的常用材料，材料的種類不必全而廣，而是要根據(jù)產(chǎn)品的性能和經(jīng)濟(jì)性添加材料，材料的屬性應(yīng)包括名稱、密度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)等物理屬性，便于對產(chǎn)品進(jìn)行有限元優(yōu)化分析時使用。

標(biāo)準(zhǔn)件庫、外購件庫、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件庫、特征庫的構(gòu)建關(guān)鍵在于零部件、特征基本模型的建立和驅(qū)動尺寸參數(shù)的系列化。以Solid Works軟件為例，參數(shù)的系列化有兩種方式：一種是在基本模型上添加系列表來增加配置，這種方法適用于配置較少的標(biāo)準(zhǔn)件和庫特征；另一種是將系列化的參數(shù)添加到數(shù)據(jù)庫中，以數(shù)據(jù)庫來驅(qū)動基本模型，這種方法更適合于配置多和參數(shù)數(shù)據(jù)量大的情況，以及標(biāo)準(zhǔn)件是部件的情況，如萬向聯(lián)軸器等。實(shí)際工作中可以根據(jù)具體情況選擇構(gòu)建方式。

1.5 設(shè)計庫的維護(hù)和管理

設(shè)計庫的建立和完善是一個長期的過程。設(shè)計庫雛形構(gòu)建完成后，在應(yīng)用的過程中需要不斷的更新和完善。

對于擁有多個設(shè)計部門的企業(yè)來說，為了提高設(shè)計庫的利用效率，建議采用本地計算機(jī)安裝“企業(yè)設(shè)計庫”的方式，可以采用以下兩種方式來實(shí)現(xiàn)設(shè)計庫的更新。

（1）在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器構(gòu)建FTP服務(wù)端，上傳“企業(yè)設(shè)計庫”文件夾，設(shè)計人員在本地計算機(jī)上安裝“設(shè)計庫更新程序”進(jìn)行本地設(shè)計庫的更新。設(shè)計庫管理人員在本地計算機(jī)安裝“設(shè)計庫維護(hù)程序”，通過口令登錄對服務(wù)器上的設(shè)計庫進(jìn)行新內(nèi)容的上傳和更新。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是流程簡潔，不足之處是對服務(wù)器的要求較高，要能處理大量的并發(fā)流量。

（2）在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器構(gòu)建FTP服務(wù)端，上傳“企業(yè)設(shè)計庫”文件夾，在各部門設(shè)置子服務(wù)器，可以用個人計算機(jī)代替。子服務(wù)器通過“設(shè)計庫更新程序”訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器完成設(shè)計庫的更新，部門內(nèi)設(shè)計人員通過“設(shè)計庫更新程序”訪問本部門局域網(wǎng)子服務(wù)器完成設(shè)計庫的更新。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是通過分流大大減少網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的訪問量，對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的性能要求較低，可通過設(shè)置計算機(jī)開機(jī)自動運(yùn)行或定時運(yùn)行更新程序來完成本地計算機(jī)設(shè)計庫的更新。

2 三維設(shè)計軟件新功能的開發(fā)

2.1 新功能開發(fā)的必要性

三維設(shè)計軟件自身的功能往往并不能滿足企業(yè)在設(shè)計過程中的個性化需求，新功能的開發(fā)可以使設(shè)計過程變得更快捷便利，減少繁瑣的重復(fù)操作。以Solid Works軟件為例，如果要實(shí)現(xiàn)明細(xì)表的自動分頁顯示，實(shí)現(xiàn)設(shè)計文件的批量自動改名等，都需要對軟件進(jìn)行二次開發(fā)才能實(shí)現(xiàn)。

2.2 新功能開發(fā)的簡單方法

以Solid Works軟件為例，通過錄制“宏程序”，只要具備簡單的VB編程語言知識，通過編輯“宏程序”，便可完成新功能的開發(fā)。

Solid Works API幫助文件和Solid Works官方網(wǎng)站的論壇都是獲取二次開發(fā)知識的有效途徑，很多現(xiàn)成的“宏程序”可供參考和利用。

3 結(jié)語

產(chǎn)品的三維數(shù)字化設(shè)計是企業(yè)提高自身水平和市場競爭力的利器，合理有效地利用這項技術(shù)，不但可以縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，更使得設(shè)計人員有充裕的時間去發(fā)揮創(chuàng)造性，優(yōu)化產(chǎn)品和開發(fā)新產(chǎn)品。企業(yè)通過建立和完善三維設(shè)計規(guī)范，在三維設(shè)計軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)必要的新功能，可以不斷提高設(shè)計效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高市場競爭力。

［1］陳伯雄.三維設(shè)計是CAD技術(shù)應(yīng)用的必然趨勢［J］.計算機(jī)輔助設(shè)計與制造，2000（8）：11-13.

［2］王其芳.三維CAD技術(shù)對機(jī)械設(shè)計的影響［J］.煤礦機(jī)械，2007，28（4）：94-96.

［3］蘇成君，吳衛(wèi).淺述三維設(shè)計的必要性及應(yīng)用中出現(xiàn)的問題［J］.一重技術(shù)，2008（3）：105-106.

［4］熊丞政，鄒江，石新營.應(yīng)用Solid Works設(shè)計庫提高設(shè)計效率的探討［J］.機(jī)械制造與自動化，2008，37（4）：15-17.

［5］何永堂.淺談企業(yè)三維設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系的建立［J］.CAD／CAM 與制造業(yè)信息化，2012（3）：84-86.

［6］張清博，張建軍，趙峻峰.基于三維CAD的企業(yè)設(shè)計庫的研究和實(shí)現(xiàn)［J］.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2009（12）：40-43.