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        非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備模塊標(biāo)準(zhǔn)化的探究分析

        2022-06-15 03:49:58徐江明
        中國設(shè)備工程 2022年11期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)件流水線作圖

        徐江明

        (博眾精工科技股份有限公司,江蘇 蘇州 215000)

        1 行業(yè)特點(diǎn)

        對(duì)于3C行業(yè),特別是手機(jī)、電腦、智能手表等行業(yè),產(chǎn)品更新快,要求定制化的設(shè)備交期非常短,甚至一臺(tái)復(fù)雜的設(shè)備只給20天時(shí)間。要想在如此短的時(shí)間內(nèi)保質(zhì)保量完成設(shè)計(jì)、組裝和基礎(chǔ)調(diào)試,非走模塊標(biāo)準(zhǔn)化的道路不可。下面就非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備模塊標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)鍵要點(diǎn)進(jìn)行探究。對(duì)于非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備,模塊實(shí)現(xiàn)完全的標(biāo)準(zhǔn)化,即結(jié)構(gòu)和尺寸同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化是無法實(shí)現(xiàn)的,所以需要轉(zhuǎn)變思路,以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化為目標(biāo),同時(shí)借鑒現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù),實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效率與品質(zhì)的大幅提升。一般情況下,同一公司的客戶在產(chǎn)品領(lǐng)域是相對(duì)一致的,所用的設(shè)備在結(jié)構(gòu)上都是大同小異,修改后可以相互借用,所以結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化大有可為。

        2 實(shí)施步驟及規(guī)范

        2.1 實(shí)施步驟

        經(jīng)過不斷的摸索與實(shí)踐,最終形成了一套比較系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范。具體實(shí)施步驟如下:第一步:對(duì)模塊進(jìn)行提煉。將實(shí)現(xiàn)同一功能、類似結(jié)構(gòu)的模塊按載荷的大小進(jìn)行分類,可分為輕載、中載、重載。因?yàn)楹罄m(xù)提到的參數(shù)化或尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的前提是:模塊的結(jié)構(gòu)與零件的數(shù)量不變,而且調(diào)整后的模塊其零件強(qiáng)度仍要在規(guī)格范圍內(nèi),否則強(qiáng)度不足必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。第二步:對(duì)模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。從功能角度進(jìn)行檢討,去除結(jié)構(gòu)冗余和強(qiáng)度冗余,選擇性價(jià)比高的標(biāo)準(zhǔn)件,使之在確保功能的前提下具有更優(yōu)的性價(jià)比。第三步:對(duì)模塊進(jìn)行3D與2D圖重建。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化的3D和2D圖要人人能看懂。作圖時(shí)要用最基本的指令,按常規(guī)邏輯把設(shè)計(jì)意圖表達(dá)出來,讓大家一看就明白。

        2.2 作圖規(guī)范

        簡單地說,作圖要遵守如下規(guī)則:

        2.2.1 3D 圖作圖規(guī)則

        (1)只能用以下四種最基本的指令,特殊情況除外。如此能有效避免將精力浪費(fèi)在指令的理解上。拉伸/拉伸切除;異型孔;基準(zhǔn)面、線、軸建立;特征關(guān)聯(lián)(平行、垂直、共線、中點(diǎn))。

        (2)草圖中的幾何特征盡可能用約束的方法建立。標(biāo)注的尺寸以功能為依據(jù),為方便修改,尺寸越少越好。如圖1所示,此為軸承座創(chuàng)建時(shí)的草圖,左圖需要標(biāo)注9個(gè)尺寸,右圖按規(guī)范只需標(biāo)注6個(gè)尺寸。當(dāng)需要增加臺(tái)階高度時(shí),左圖需要修改2個(gè)“20”尺寸,右圖只要修改1個(gè)“20”尺寸。所以按規(guī)范作圖可以提高效率,又不容易出錯(cuò)。

        圖1 軸承座草圖的畫法比對(duì)

        (3)零/組件樹型結(jié)構(gòu)中所有的特征都要按功能建立并符合邏輯關(guān)系,無多余的步驟。如圖2所示,該矩形零件上打兩個(gè)M3的錐形螺絲固定孔。左圖先鉆孔再倒角,看不出是用于固定M3錐形螺絲的。右圖按規(guī)范作圖,可直接看出兩孔的功能,很好地把設(shè)計(jì)者的意圖傳達(dá)給看圖者(如加工人員、安裝人員等)。

        圖2 矩形零件打孔畫法的邏輯比較

        (4)復(fù)雜零件的尺寸如果是按對(duì)手件確定的,在作草圖時(shí)一定要建立對(duì)手件的尺寸邏輯圖。如圖3所示,藍(lán)色點(diǎn)劃線為對(duì)手件的邏輯圖。方便設(shè)計(jì)后檢查尺寸是否正確、模擬運(yùn)動(dòng)看是否有干涉,從而確保設(shè)計(jì)的正確性,同時(shí)大大提高了協(xié)同設(shè)計(jì)的效率。

        圖3 翻轉(zhuǎn)治具對(duì)手件尺寸邏輯圖示例

        樹形結(jié)構(gòu)的文字要全黑,表示設(shè)計(jì)的特征無錯(cuò)誤。零件草圖必須全黑,表示草圖全約束。

        2.2.2 2D 圖作圖規(guī)則

        (1)一定要標(biāo)注長寬高尺寸,方便供應(yīng)商加工時(shí)備料。若2D圖缺少長寬高尺寸,備料時(shí)加工人員必須找3D圖一一測量,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

        (2)標(biāo)注的尺寸與公差要能反應(yīng)功能,不能按坐標(biāo)法標(biāo)注。如圖4所示,該零件為兩段流水線間的連接板,零件左側(cè)四個(gè)沉頭孔和右側(cè)四個(gè)沉頭孔分別固定在不同的流水線。左側(cè)圖中看不出此功能,右側(cè)圖充分體現(xiàn)了功能:四孔一組(定位尺寸為14×20),組與組的間距為22(控制連接后兩段流水線間的距離)。

        圖4 流水線連接板畫法對(duì)比(反映功能)

        (3)有對(duì)手件的尺寸要整體內(nèi)部自我關(guān)聯(lián)標(biāo)注,然后再在對(duì)手件之間標(biāo)注關(guān)聯(lián)尺寸。如此在參數(shù)調(diào)整時(shí)對(duì)手件相關(guān)尺寸可以整體一起變化。如圖5所示,該零件為兩段流水線間的連接板,零件左側(cè)四個(gè)沉頭孔和右側(cè)四個(gè)沉頭孔分別固定在不同的流水線。左側(cè)圖中看不出此功能,右側(cè)圖充分體現(xiàn)了功能:四孔一組(定位尺寸為14×20),組與組的間距為22(控制連接后兩段流水線間的距離)。

        圖5 流水線連接板畫法對(duì)比(反映關(guān)聯(lián))

        (4)進(jìn)行尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)置。驅(qū)動(dòng)規(guī)則如下。

        第一,確定用于驅(qū)動(dòng)的尺寸。用于驅(qū)動(dòng)的尺寸必須是決定功能的關(guān)鍵尺寸,而且越少越好。如圖6所示,XYZR四軸運(yùn)動(dòng)模組分別由“底座長”、“底坐高”、“Y軸橫梁長度”作為關(guān)鍵尺寸,驅(qū)動(dòng)此四軸運(yùn)動(dòng)模組的相關(guān)尺寸,使之滿足使用要求。

        圖6 XYZR四軸運(yùn)動(dòng)模組的驅(qū)動(dòng)尺寸

        第二,建模塊時(shí)各功能結(jié)構(gòu)相關(guān)位置尺寸互相關(guān)聯(lián),保持不變。驅(qū)動(dòng)后改變的是四周的空白,所以驅(qū)動(dòng)后要按實(shí)際需要手動(dòng)修改對(duì)應(yīng)的參數(shù)。為了降低采購成本,縮短交期,公司都有規(guī)定:標(biāo)準(zhǔn)件必須符合公司標(biāo)準(zhǔn)化要求(目的是減少標(biāo)準(zhǔn)件的品種以提高采購數(shù)量)。所以結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的模組尺寸驅(qū)動(dòng)后,不允許自動(dòng)改變標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸,必須重新下載公司標(biāo)準(zhǔn)化后的標(biāo)準(zhǔn)件。如圖7所示,尺寸驅(qū)動(dòng)時(shí),關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)的尺寸不變,改變的是相應(yīng)方向上的空白。

        圖7 XYZR四軸運(yùn)動(dòng)模組驅(qū)動(dòng)前后對(duì)比

        第三,標(biāo)準(zhǔn)模塊內(nèi)建有備選標(biāo)準(zhǔn)件(按公司規(guī)定的優(yōu)選清單,相同功能的有多種性價(jià)比不同的品牌供選),如果需要可以按需選擇。為了確保尺寸驅(qū)動(dòng)后所選的標(biāo)準(zhǔn)件是公司規(guī)定使用的標(biāo)準(zhǔn)化后的標(biāo)準(zhǔn)件,結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化模組內(nèi)設(shè)有同系列的不同尺寸的標(biāo)準(zhǔn)件供選擇,以便實(shí)現(xiàn)規(guī)范、高效替代。如圖8所示,供選的直線模組有6種。

        圖8 XYZR四軸運(yùn)動(dòng)模組備選標(biāo)準(zhǔn)件示例

        (5)完成結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)模塊的引用后,可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自由修改,直到達(dá)成設(shè)計(jì)目標(biāo)。

        按以上規(guī)則建立的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化模塊大大提高了我們的設(shè)計(jì)效率和品質(zhì)保證,到目前為止幾乎所有常用結(jié)構(gòu)都建立了標(biāo)準(zhǔn)模塊,比如機(jī)架模組、流水線、點(diǎn)膠模組、組裝模組、tray盤上/下料模組、螺絲鎖附模組等。尤其是前文提到的XYZR四軸運(yùn)動(dòng)模組,已經(jīng)廣泛用于智能手表、手機(jī)、筆記本等3C產(chǎn)品的組裝工序中,為實(shí)現(xiàn)上/下料、組裝、搬運(yùn)、點(diǎn)膠、粘貼、鎖螺絲、檢測等工藝提供了相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

        3 結(jié)語

        本文是對(duì)非標(biāo)行業(yè)模塊標(biāo)準(zhǔn)化探究成果的概述,研究非標(biāo)行業(yè)模塊標(biāo)準(zhǔn)化的目的是最大程度確保設(shè)備的穩(wěn)定性和提高設(shè)計(jì)效率。對(duì)于非行業(yè)來說引用模塊的同時(shí)進(jìn)行適度的修改是必須的。所以我們所提煉的模塊都是在實(shí)際應(yīng)用中多次使用并優(yōu)化后沒有問題的常用結(jié)構(gòu),以確保穩(wěn)定可靠;同時(shí)在作圖時(shí)遵循前文提到的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),充分體現(xiàn)通俗易懂和快速修改的特點(diǎn)。以上方式方法在實(shí)踐中行之有效,能達(dá)到預(yù)期的目的。

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