朱文勝

(江蘇省漣水中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇 漣水223400)

0 前言

隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和自動(dòng)化軟件的完善，機(jī)械化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程正逐漸體現(xiàn)出自動(dòng)化、并行化、數(shù)字化、智能化和集成化的特點(diǎn)。產(chǎn)品需求的復(fù)雜化和多樣化，迫切要求機(jī)械制造行業(yè)的高效率，而機(jī)械裝配緊固件的連接定位和設(shè)計(jì)是機(jī)械連接設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，該過(guò)程的效率會(huì)對(duì)整個(gè)工程的設(shè)計(jì)研發(fā)效率產(chǎn)生重要的影響。所以，開(kāi)發(fā)質(zhì)量高、成本低、服務(wù)好的快速設(shè)計(jì)技術(shù)，以適應(yīng)市場(chǎng)的變化需求，能夠?yàn)闄C(jī)械制造企業(yè)贏得發(fā)展的空間，為企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展創(chuàng)造條件。本文基于機(jī)械裝配連接過(guò)程中對(duì)快速設(shè)計(jì)技術(shù)的迫切需求，對(duì)機(jī)械裝配連接的快速設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了探討。

1 快速設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀

快速設(shè)計(jì)也叫做快速響應(yīng)設(shè)計(jì)或敏捷設(shè)計(jì)，是指以市場(chǎng)產(chǎn)品定制化和多樣化等需求為前提的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)，該技術(shù)的目的就是用最少的時(shí)間，最快的速度開(kāi)發(fā)質(zhì)量高、服務(wù)好和成本低產(chǎn)品，以滿足市場(chǎng)不斷變化的需求。快速設(shè)計(jì)理念已經(jīng)得到機(jī)械制造行業(yè)越來(lái)越多的關(guān)注。

快速設(shè)計(jì)是一個(gè)全新的設(shè)計(jì)概念，和并行工程、集成制造和敏捷制造相比，快速設(shè)計(jì)主要是為了縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期而實(shí)施的，與此同時(shí)，還要提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而有效提升企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力。目前，我國(guó)快速設(shè)計(jì)技術(shù)的研究重點(diǎn)還只是集中在縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期上，從而提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成功率和市場(chǎng)快速響能力。這主要是由我國(guó)機(jī)械制造市場(chǎng)的現(xiàn)狀造成的：（1）制造業(yè)的多種產(chǎn)品必須以客戶的需求為目的進(jìn)行開(kāi)發(fā)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，多數(shù)企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，造成產(chǎn)品交貨期延長(zhǎng)，因此影響了對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)速度，造成企業(yè)客戶的流失。而如果為了保證速度而壓縮研發(fā)時(shí)間，則會(huì)影響設(shè)計(jì)的質(zhì)量。（2）產(chǎn)品研發(fā)是控制成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)的研究，產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本雖然只占生產(chǎn)成本的6%，但是影響卻高達(dá)60%以上。這其中的主要原因就在于制造行業(yè)必須根據(jù)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行，例如產(chǎn)品的尺寸、工作原理、結(jié)構(gòu)、性能和材料等，這些都對(duì)產(chǎn)品成本的控制造成了影響。

2 機(jī)械裝配連接快速設(shè)計(jì)技術(shù)

2.1 快速設(shè)計(jì)的連接基準(zhǔn)

機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的大部分產(chǎn)品部件都具有對(duì)稱(chēng)性的特點(diǎn)，因此，對(duì)稱(chēng)基準(zhǔn)成為產(chǎn)品部件設(shè)計(jì)中的重要信息。但是，產(chǎn)品部件設(shè)計(jì)時(shí)，研究人員使用現(xiàn)有的工具無(wú)法精準(zhǔn)捕捉隱藏基準(zhǔn)信息，而是首先構(gòu)造一個(gè)對(duì)稱(chēng)基準(zhǔn)，然后使用對(duì)稱(chēng)工具設(shè)計(jì)對(duì)稱(chēng)特征，這種傳統(tǒng)模式過(guò)程復(fù)雜繁瑣，已經(jīng)無(wú)法滿足未來(lái)發(fā)展的設(shè)計(jì)要求。所以，針對(duì)對(duì)稱(chēng)特征的產(chǎn)品部件，按照其基本特征和設(shè)計(jì)的要求建立對(duì)稱(chēng)特征規(guī)則，從而完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的部件特征對(duì)稱(chēng)性識(shí)別效果，完成對(duì)稱(chēng)信息的自動(dòng)化捕捉，這對(duì)提高部件的設(shè)計(jì)效率和機(jī)械裝配連接的速度都具有十分重要的作用。

2.2 裝配孔快速設(shè)計(jì)

目前，機(jī)械裝配設(shè)計(jì)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)軟件在裝配孔的設(shè)計(jì)方面通用性很輕，而且能夠滿足一次交互即完成設(shè)計(jì)工作的要求。但是，這類(lèi)軟件針對(duì)性不強(qiáng)，尤其是對(duì)于曲面和斜面，設(shè)計(jì)的過(guò)程比較復(fù)雜，效率較低。本文充分考慮了裝配孔后期緊固件裝配的問(wèn)題，為了實(shí)現(xiàn)一次交互即實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，將裝配孔快速設(shè)計(jì)技術(shù)按照如下流程進(jìn)行：

（1）將常用緊固件的裝配孔設(shè)計(jì)技術(shù)分類(lèi)，然后根據(jù)不同的連接方式設(shè)計(jì)不同的裝配孔可選范圍；

（2）實(shí)現(xiàn)裝配零件間裝配環(huán)境的自動(dòng)識(shí)別，進(jìn)而完成曲面和斜面裝配孔的創(chuàng)建；

（3）對(duì)于曲面和斜面裝配孔的設(shè)計(jì)，采用用戶自處理模式，并將墊圈設(shè)計(jì)和端面窩設(shè)計(jì)封裝，完成安裝面自動(dòng)化處理；

（4）設(shè)計(jì)不同的孔類(lèi)型參數(shù)，制作知識(shí)模板，用交互模式獲取孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)模板實(shí)現(xiàn)裝配孔快速設(shè)計(jì)。

根據(jù)斜面和曲面的裝配孔設(shè)計(jì)，需要把整個(gè)過(guò)程進(jìn)行封裝自動(dòng)處理。設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分利用了常用的裝配孔連接設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從而滿足安裝面上各種類(lèi)型孔的快速設(shè)計(jì)，提高了裝配設(shè)計(jì)過(guò)程的速度和效率，縮短了產(chǎn)品研發(fā)的周期。

2.3 基于模板匹配的裝配連接快速設(shè)計(jì)

機(jī)械裝配連接過(guò)程中，根據(jù)裝配連接的要求，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)多組相似的裝配孔類(lèi)型和相似的裝配連接需求。目前的軟件中一般使用常規(guī)的設(shè)計(jì)方式，即對(duì)每一個(gè)裝配連接孔都進(jìn)行定位，然后使用設(shè)計(jì)工具進(jìn)行交互式的設(shè)計(jì)工作。雖然在很多情況，這種方式還算比較快捷，但是，如果相同裝配連接孔的數(shù)量過(guò)多，對(duì)每個(gè)連接孔都進(jìn)行相同的定位和交互操作，會(huì)嚴(yán)重影響裝配連接過(guò)程的效率。因此，針對(duì)多組相同裝配孔存在的情況，則集中考慮將整個(gè)裝配孔組的設(shè)計(jì)過(guò)程，不再只針對(duì)某個(gè)具體特征進(jìn)行設(shè)計(jì)，即基于智能模板進(jìn)行裝配孔的快速設(shè)計(jì)。應(yīng)用智能模板能夠?qū)μ卣麝P(guān)系相似的多個(gè)裝配孔中的任意一個(gè)的創(chuàng)建過(guò)程進(jìn)行記錄，并以參數(shù)形式實(shí)現(xiàn)裝配孔內(nèi)特征孔間的幾何定位。完成裝配孔智能模板的創(chuàng)建以后，再進(jìn)行其他連接孔的設(shè)計(jì)時(shí)，只需要調(diào)用對(duì)應(yīng)的智能模板就能夠?qū)崿F(xiàn)不同環(huán)境下裝配孔組的連接設(shè)計(jì)。所以，模板不僅實(shí)現(xiàn)了孔特征的快速黏貼、替換和復(fù)制，而且也能夠進(jìn)行修改，當(dāng)在其他的環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)根據(jù)具體的環(huán)境進(jìn)行重新定義，從而極大提高了機(jī)械裝配連接的設(shè)計(jì)效率。

3 結(jié)論

本文主要通過(guò)對(duì)目前機(jī)械裝配連接技術(shù)中存在的不足進(jìn)行分析，研究了適應(yīng)各種裝配連接環(huán)境的快速設(shè)技術(shù)。機(jī)械裝配快速連接技術(shù)對(duì)開(kāi)發(fā)質(zhì)量高、成本低、服務(wù)好的機(jī)械產(chǎn)品具有重要的意義，對(duì)企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)的變化需求，為機(jī)械制造企業(yè)贏得發(fā)展的空間創(chuàng)造了條件。

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