韋小華，徐清魁

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

在汽車產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計時，其零件的選用首先要考慮標(biāo)準(zhǔn)件，據(jù)統(tǒng)計，標(biāo)準(zhǔn)件占總零部件數(shù)的比例一般為30%～40%，且標(biāo)準(zhǔn)件在設(shè)計過程中需要頻繁查閱各種設(shè)計手冊[1]，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)件的選用及建模花費(fèi)較多的時間。所以，在產(chǎn)品設(shè)計中，標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計是一項費(fèi)時費(fèi)力月帶有很大重復(fù)性的工作，這顯然與日趨激烈的市場競爭環(huán)境不相適應(yīng)。

在設(shè)計過程中設(shè)計人員要經(jīng)常從標(biāo)準(zhǔn)手冊中查找需要的零件，然后借助CAD工具建立相應(yīng)的三維數(shù)模，這將耗費(fèi)設(shè)計人員很大的精力，并因為標(biāo)準(zhǔn)件的大量使用而導(dǎo)致大量的重復(fù)性建模，為了減少重復(fù)勞動，提高工作效率，迫切需要建立標(biāo)準(zhǔn)件庫。

因此基于PLM系統(tǒng)建立標(biāo)準(zhǔn)件零件族，構(gòu)成企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)件庫，錄入各種類型的三維數(shù)模，按分級的方式進(jìn)行組織數(shù)據(jù)，同時通過專人維護(hù)與日常管理，方便設(shè)計人員的查詢，并通過權(quán)限的設(shè)置讓企業(yè)用戶可以下載共享使用標(biāo)準(zhǔn)件庫資源。

1 標(biāo)準(zhǔn)件的分類與編號

1.1 分類

標(biāo)準(zhǔn)件是指性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、標(biāo)記、畫法等各個方面已經(jīng)完全標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)廠生產(chǎn)的常用的零（部）件，如螺栓、螺母、鍵、銷、滾動軸承等。一般根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)類型的不同分為汽標(biāo)件、國標(biāo)件和企標(biāo)件。

一般對標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行層次化分類，以便標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)的分層組織和管理，同時配合標(biāo)準(zhǔn)件的工藝特性分類、結(jié)構(gòu)特征分類等非層次化分類，共同構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)件分類體系，以滿足不同的分類查詢、統(tǒng)計和管理要求，分類規(guī)則見表1。

表1 分類規(guī)則

1.2 編碼

1.2.1 汽標(biāo)件

（1）從《汽標(biāo)件手冊》中直接選用的規(guī)格，按QC/T326給定編號。

（2）當(dāng)設(shè)計必需采用非標(biāo)準(zhǔn)系列的尺寸參數(shù)時（直徑除外），經(jīng)審批后可以參照QC/T326給定編號。

1.2.2 國標(biāo)件

對直接選用的國標(biāo)件編號由國家標(biāo)準(zhǔn)號、尺寸規(guī)格代號和特征代號（包括機(jī)械性能代號、表面處理代號、組合代號等）三部分組成，每部分之間采用英文半角下劃線連接，見圖1。

圖1 國標(biāo)件的編號

注：1.國家標(biāo)準(zhǔn)號中凡是存在“/T”的在國標(biāo)件編號中不體現(xiàn)，如“GB/T16674.2”改為“GBT16674.2”；

2.尺寸規(guī)格中的符號“×”采用半角字母“X”代替，以保證所有三維軟件的通用性；

3.國家標(biāo)準(zhǔn)中的機(jī)械性能代號或表面處理代號僅一種時，不在特征代號中體現(xiàn)。

1.2.3 企標(biāo)件

企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件的完整編號由五部分順序組成。

圖2 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件的完整編號

（1）企標(biāo)件代號：以“標(biāo)”字漢語拼音第一位大寫字母“B”表示。

（2）品種代號由兩位大寫字母組成（不用字母“I”、“O”），首位表示產(chǎn)品大類，第二位為同一大類下的小類，結(jié)構(gòu)、功能相近的品種編入同一大類。

（3）尺寸規(guī)格代號直接以產(chǎn)品的主要參數(shù)表示，不便直接表示的以主要參數(shù)折算的相應(yīng)整數(shù)表示。

（4）以一種結(jié)構(gòu)型式為基礎(chǔ)，通過改變局部結(jié)構(gòu)型式或增加新的技術(shù)內(nèi)容所派生出的具有新增或不同功能的品種，其品種代號應(yīng)與基本品種一致，每種分別給出型式代號。

（5）在尺寸規(guī)格和型式代號相同的前提下，需要利用某些特征進(jìn)行區(qū)分產(chǎn)品，如配合尺寸、顏色、防水性、材料等。

2 標(biāo)準(zhǔn)件建模

參數(shù)化設(shè)計（Parametric Design）也稱為尺寸驅(qū)動（Dimension Driven）。它是指在維持給定的約束條件和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的前提下，通過改動圖形的某一部分或某幾部分的尺寸，或者修改已經(jīng)定義好的參數(shù)，自動完成對圖形中相關(guān)部分的改動，從而實現(xiàn)對圖形的驅(qū)動。參數(shù)化設(shè)計可以使設(shè)計人員從大量的瑣碎的繪圖工作中解脫出來，可以大大提高設(shè)計效率，并減少信息的存儲量，還可以在設(shè)計的同時建立參數(shù)庫，極大的方便了后續(xù)的設(shè)計工作。產(chǎn)品設(shè)計是整個產(chǎn)品生命周期的重要源頭，快速的設(shè)計出符合需要的個性化產(chǎn)品，是產(chǎn)品在市場中取勝的關(guān)鍵，因此，參數(shù)化設(shè)計技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)化、系列化新產(chǎn)品設(shè)計中有著非常廣泛且方便的應(yīng)用[2]。

參數(shù)化設(shè)計時根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件的分類確定第四層級零件族的主模型結(jié)構(gòu)。主模型結(jié)構(gòu)綜合了該零件族所有零件個體的形狀和結(jié)構(gòu)特征，可以通過繼承零件的全部特征或部分特征派生該零件族的任何一個零件。之后，在主模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上確定一組設(shè)計參數(shù)來控制模型的形狀和拓?fù)潢P(guān)系，并建立零件族設(shè)計參數(shù)的系列尺寸。最后，通過選擇不同系列尺寸來自動生成零件的三維模型，從而實現(xiàn)整個零件族三維模型的建立[3]。

3 標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立

標(biāo)準(zhǔn)件根據(jù)分類、編號、技術(shù)要求等信息，編制每一小類的事物特性表，在PLM系統(tǒng)中通過特定的組織形式建立標(biāo)準(zhǔn)件庫，同時通過PLM系統(tǒng)與相關(guān)軟件（如UG、CATIA、PROE）集成，錄入相應(yīng)的三維數(shù)模，以便設(shè)計人員直接調(diào)用或查看標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)[4]。

3.1 事物特性表

3.1.1 事物特性項

事物特性表中零部件事物特性項的設(shè)置要符合客觀實際，主要判斷方法如下：

（1）唯一確定一組零部件的幾何、結(jié)構(gòu)、功能和性能等特性的項均應(yīng)體現(xiàn)在事物特性表中；

（2）同一個零部件族中的所有成員中，某一個事物特性值有任意一個成員是不同的，必須體現(xiàn)在事物特性表中；

（3）一個復(fù)合事物特性項應(yīng)拆分成多個單一事物特性項，如尺寸特性應(yīng)根據(jù)具體零件細(xì)分成長、寬、高等單一的事物特性項。

3.1.2 事物特性項名稱

（1）每一個事物特性項應(yīng)給定一個名稱，可采用英文字母、字母加數(shù)字或其它常用工程字符，字母的選擇應(yīng)符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；

（2）對需要直觀理解的功能和性能特性也可以采用中文專業(yè)術(shù)語；

（3）如需要對一特性項采用英文命名時必須使用大寫字母。

3.1.3 事物特性值

（1）數(shù)值型特性值直接填寫數(shù)字；

（2）非數(shù)值型特性值，需要根據(jù)特性類型建立常用特性取值標(biāo)準(zhǔn)，列舉出需要填寫的屬性數(shù)據(jù)。

3.2 組織形態(tài)

根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)件的分類建立相應(yīng)的文件夾，針對第四層零部件族在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的組織形態(tài)，由零部件族及成員、主文件、事物特性表和實例文件構(gòu)成，具體如圖3所示；零部件族在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中查詢效果如圖4所示[5]。

圖3 零部件族組織形態(tài)

圖4 零部件族在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中查詢效果

3.3 標(biāo)準(zhǔn)件庫的創(chuàng)建

標(biāo)準(zhǔn)件庫中所有標(biāo)準(zhǔn)件按零件族的形式進(jìn)行組織，根據(jù)分類建立相應(yīng)的分類層級和零件族[6]。

3.3.1 新建零件族

在PLM對應(yīng)分類文件夾下創(chuàng)建零件族，輸入零件族的名稱和代號同步上傳二維示意圖、主模型（一般為UG輕量化數(shù)模）和導(dǎo)入事物特性表。

3.3.2 維護(hù)零件族

對于已建立的零件族進(jìn)行新增或刪除零部件，直接選中對應(yīng)零件族進(jìn)行編輯，增加或刪除零部件的相關(guān)特性，選擇“實例維護(hù)”進(jìn)行執(zhí)行零件族的維護(hù)。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)件的錄入

3.4.1 軟件集成

使用各種三維軟件之前，需在PLM系統(tǒng)中集成，至少需集成Pro/E、UG和CATIA三種軟件，確保三種數(shù)模能夠順利錄入PLM系統(tǒng)。

3.4.2 UG模型轉(zhuǎn)化為其他格式模型

利用UG的translators將“.prt”格式轉(zhuǎn)化為“.stp”格式，轉(zhuǎn)化時選取“export”命令。轉(zhuǎn)化之后的格式分別用CATIA、Pro/E軟件打開。

3.4.3 錄入PLM

在PLM系統(tǒng)中的個人工作區(qū)建立文件夾，以便更好進(jìn)行后續(xù)“標(biāo)準(zhǔn)件審批流程”。用UG軟件打開需要入庫的UG模型，錄入至PLM標(biāo)準(zhǔn)件庫中。

3.4.4 標(biāo)準(zhǔn)件審批流程

在PLM系統(tǒng)中個人工作區(qū)，將錄入的模型（此時均顯示未生效狀態(tài)），通過 “標(biāo)準(zhǔn)件審批流程”，完成標(biāo)準(zhǔn)件狀態(tài)的變更，從“未生效”變?yōu)椤吧А睜顟B(tài)。

4 標(biāo)準(zhǔn)件的使用與維護(hù)

PLM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)件庫一般由汽標(biāo)件、國標(biāo)件、企標(biāo)件組成。

4.1 標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)用

設(shè)計人員在進(jìn)行數(shù)模設(shè)計時，可通過三維軟件直接調(diào)用已創(chuàng)建好的數(shù)模，不需再另行創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)模，見圖5。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)用

4.2 標(biāo)準(zhǔn)件新增

若標(biāo)準(zhǔn)件庫現(xiàn)有品種、系列或規(guī)格不能滿足產(chǎn)品設(shè)計要求的，設(shè)計人員在PLM中提交“標(biāo)準(zhǔn)件新增流程”，經(jīng)審批通過后，由標(biāo)準(zhǔn)件庫維護(hù)人員進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)件的建模、錄入和維護(hù)。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)件下載

若需要標(biāo)準(zhǔn)件相應(yīng)的三維數(shù)模，不采取在PLM系統(tǒng)調(diào)用時，需要提交相應(yīng)的申請報告，由專人通過“標(biāo)準(zhǔn)件下載流程”進(jìn)行下載后交給申請人，并提醒保密。

4.4 標(biāo)準(zhǔn)件終止

標(biāo)準(zhǔn)件管理人員定期檢查標(biāo)準(zhǔn)件庫中所有件的引用情況，若經(jīng)過一段時間（一般為2年）一直未被相應(yīng)車型引用，判定為應(yīng)退出標(biāo)準(zhǔn)件庫，通過“標(biāo)準(zhǔn)件終止流程”實現(xiàn)，終止后的標(biāo)準(zhǔn)件不能被再次引用，若需要引用需要重新申請。

4.5 標(biāo)準(zhǔn)件修改

對已經(jīng)生效的標(biāo)準(zhǔn)件如果進(jìn)行修改，首先要將標(biāo)準(zhǔn)件的版本進(jìn)行升版。選擇要修改的文檔，通過對文檔（或零部件）的代號、名稱等基本樹形進(jìn)行修改，還可采用刪除文件、替換文件和添加文件等命令對模型進(jìn)行修改，確認(rèn)修改后按規(guī)定重新執(zhí)行“標(biāo)準(zhǔn)件審批流程”，新版本生效。

5 結(jié)論

通過標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立，每個標(biāo)準(zhǔn)件均錄入三類數(shù)模（UG數(shù)模、CATIA數(shù)模和PROE數(shù)模）供設(shè)計人員使用，節(jié)省設(shè)計人員建立數(shù)模的時間；提倡優(yōu)先選用庫中的標(biāo)準(zhǔn)件，提高零部件的重用率；實行標(biāo)準(zhǔn)件的集中采購，大大降低采購成本；通過標(biāo)準(zhǔn)件庫的動態(tài)維護(hù)（新增、終止等），確保標(biāo)準(zhǔn)件始終處于受控狀態(tài)。建立標(biāo)準(zhǔn)件的有效管理體系，降低產(chǎn)品設(shè)計成本，提高產(chǎn)品設(shè)計效率。