机械装配连接快速设计技术探讨

2014-08-15朱文胜

科技视界 2014年5期

朱文胜

(江苏省涟水中等专业学校，江苏涟水223400)

0 前言

随着我国计算机技术的快速发展和自动化软件的完善，机械化产品的设计过程正逐渐体现出自动化、并行化、数字化、智能化和集成化的特点。产品需求的复杂化和多样化，迫切要求机械制造行业的高效率，而机械装配紧固件的连接定位和设计是机械连接设计中的重要内容，该过程的效率会对整个工程的设计研发效率产生重要的影响。所以，开发质量高、成本低、服务好的快速设计技术，以适应市场的变化需求，能够为机械制造企业赢得发展的空间，为企业的持续稳定发展创造条件。本文基于机械装配连接过程中对快速设计技术的迫切需求，对机械装配连接的快速设计技术进行了探讨。

1 快速设计的发展现状

快速设计也叫做快速响应设计或敏捷设计，是指以市场产品定制化和多样化等需求为前提的机械设计技术，该技术的目的就是用最少的时间，最快的速度开发质量高、服务好和成本低产品，以满足市场不断变化的需求。快速设计理念已经得到机械制造行业越来越多的关注。

快速设计是一个全新的设计概念，和并行工程、集成制造和敏捷制造相比，快速设计主要是为了缩短产品设计周期而实施的，与此同时，还要提高产品的设计质量，从而有效提升企业对市场的应变能力。目前，我国快速设计技术的研究重点还只是集中在缩短产品设计周期上，从而提高产品开发成功率和市场快速响能力。这主要是由我国机械制造市场的现状造成的：（1）制造业的多种产品必须以客户的需求为目的进行开发。根据统计，多数企业产品设计周期较长，造成产品交货期延长，因此影响了对市场的反应速度，造成企业客户的流失。而如果为了保证速度而压缩研发时间，则会影响设计的质量。（2）产品研发是控制成本的关键环节。根据国外相关机构的研究，产品设计成本虽然只占生产成本的6%，但是影响却高达60%以上。这其中的主要原因就在于制造行业必须根据设计的要求进行，例如产品的尺寸、工作原理、结构、性能和材料等，这些都对产品成本的控制造成了影响。

2 机械装配连接快速设计技术

2.1 快速设计的连接基准

机械设计领域的大部分产品部件都具有对称性的特点，因此，对称基准成为产品部件设计中的重要信息。但是，产品部件设计时，研究人员使用现有的工具无法精准捕捉隐藏基准信息，而是首先构造一个对称基准，然后使用对称工具设计对称特征，这种传统模式过程复杂繁琐，已经无法满足未来发展的设计要求。所以，针对对称特征的产品部件，按照其基本特征和设计的要求建立对称特征规则，从而完善产品设计过程中的部件特征对称性识别效果，完成对称信息的自动化捕捉，这对提高部件的设计效率和机械装配连接的速度都具有十分重要的作用。

2.2 装配孔快速设计

目前，机械装配设计领域的设计软件在装配孔的设计方面通用性很轻，而且能够满足一次交互即完成设计工作的要求。但是，这类软件针对性不强，尤其是对于曲面和斜面，设计的过程比较复杂，效率较低。本文充分考虑了装配孔后期紧固件装配的问题，为了实现一次交互即实现设计要求，将装配孔快速设计技术按照如下流程进行：

（1）将常用紧固件的装配孔设计技术分类，然后根据不同的连接方式设计不同的装配孔可选范围；

（2）实现装配零件间装配环境的自动识别，进而完成曲面和斜面装配孔的创建；

（3）对于曲面和斜面装配孔的设计，采用用户自处理模式，并将垫圈设计和端面窝设计封装，完成安装面自动化处理；

（4）设计不同的孔类型参数，制作知识模板，用交互模式获取孔的结构参数，进而驱动对应模板实现装配孔快速设计。

根据斜面和曲面的装配孔设计，需要把整个过程进行封装自动处理。设计过程中，充分利用了常用的装配孔连接设计经验，从而满足安装面上各种类型孔的快速设计，提高了装配设计过程的速度和效率，缩短了产品研发的周期。

2.3 基于模板匹配的装配连接快速设计

机械装配连接过程中，根据装配连接的要求，经常会出现多组相似的装配孔类型和相似的装配连接需求。目前的软件中一般使用常规的设计方式，即对每一个装配连接孔都进行定位，然后使用设计工具进行交互式的设计工作。虽然在很多情况，这种方式还算比较快捷，但是，如果相同装配连接孔的数量过多，对每个连接孔都进行相同的定位和交互操作，会严重影响装配连接过程的效率。因此，针对多组相同装配孔存在的情况，则集中考虑将整个装配孔组的设计过程，不再只针对某个具体特征进行设计，即基于智能模板进行装配孔的快速设计。应用智能模板能够对特征关系相似的多个装配孔中的任意一个的创建过程进行记录，并以参数形式实现装配孔内特征孔间的几何定位。完成装配孔智能模板的创建以后，再进行其他连接孔的设计时，只需要调用对应的智能模板就能够实现不同环境下装配孔组的连接设计。所以，模板不仅实现了孔特征的快速黏贴、替换和复制，而且也能够进行修改，当在其他的环境中进行设计时，会根据具体的环境进行重新定义，从而极大提高了机械装配连接的设计效率。