基于PLM系统的标准件管理

韦小华，徐清魁

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

在汽车产品开发和设计时，其零件的选用首先要考虑标准件，据统计，标准件占总零部件数的比例一般为30%～40%，且标准件在设计过程中需要频繁查阅各种设计手册[1]，导致标准件的选用及建模花费较多的时间。所以，在产品设计中，标准件的设计是一项费时费力月带有很大重复性的工作，这显然与日趋激烈的市场竞争环境不相适应。

在设计过程中设计人员要经常从标准手册中查找需要的零件，然后借助CAD工具建立相应的三维数模，这将耗费设计人员很大的精力，并因为标准件的大量使用而导致大量的重复性建模，为了减少重复劳动，提高工作效率，迫切需要建立标准件库。

因此基于PLM系统建立标准件零件族，构成企业的标准件库，录入各种类型的三维数模，按分级的方式进行组织数据，同时通过专人维护与日常管理，方便设计人员的查询，并通过权限的设置让企业用户可以下载共享使用标准件库资源。

1 标准件的分类与编号

1.1 分类

标准件是指性能、结构、尺寸、标记、画法等各个方面已经完全标准化，并由专业厂生产的常用的零（部）件，如螺栓、螺母、键、销、滚动轴承等。一般根据标准类型的不同分为汽标件、国标件和企标件。

一般对标准件进行层次化分类，以便标准件数据的分层组织和管理，同时配合标准件的工艺特性分类、结构特征分类等非层次化分类，共同构成标准件分类体系，以满足不同的分类查询、统计和管理要求，分类规则见表1。

表1 分类规则

1.2 编码

1.2.1 汽标件

（1）从《汽标件手册》中直接选用的规格，按QC/T326给定编号。

（2）当设计必需采用非标准系列的尺寸参数时（直径除外），经审批后可以参照QC/T326给定编号。

1.2.2 国标件

对直接选用的国标件编号由国家标准号、尺寸规格代号和特征代号（包括机械性能代号、表面处理代号、组合代号等）三部分组成，每部分之间采用英文半角下划线连接，见图1。

图1 国标件的编号

注：1.国家标准号中凡是存在“/T”的在国标件编号中不体现，如“GB/T16674.2”改为“GBT16674.2”；

2.尺寸规格中的符号“×”采用半角字母“X”代替，以保证所有三维软件的通用性；

3.国家标准中的机械性能代号或表面处理代号仅一种时，不在特征代号中体现。

1.2.3 企标件

企业标准件的完整编号由五部分顺序组成。

图2 企业标准件的完整编号

（1）企标件代号：以“标”字汉语拼音第一位大写字母“B”表示。

（2）品种代号由两位大写字母组成（不用字母“I”、“O”），首位表示产品大类，第二位为同一大类下的小类，结构、功能相近的品种编入同一大类。

（3）尺寸规格代号直接以产品的主要参数表示，不便直接表示的以主要参数折算的相应整数表示。

（4）以一种结构型式为基础，通过改变局部结构型式或增加新的技术内容所派生出的具有新增或不同功能的品种，其品种代号应与基本品种一致，每种分别给出型式代号。

（5）在尺寸规格和型式代号相同的前提下，需要利用某些特征进行区分产品，如配合尺寸、颜色、防水性、材料等。

2 标准件建模

参数化设计（Parametric Design）也称为尺寸驱动（Dimension Driven）。它是指在维持给定的约束条件和拓扑结构的前提下，通过改动图形的某一部分或某几部分的尺寸，或者修改已经定义好的参数，自动完成对图形中相关部分的改动，从而实现对图形的驱动。参数化设计可以使设计人员从大量的琐碎的绘图工作中解脱出来，可以大大提高设计效率，并减少信息的存储量，还可以在设计的同时建立参数库，极大的方便了后续的设计工作。产品设计是整个产品生命周期的重要源头，快速的设计出符合需要的个性化产品，是产品在市场中取胜的关键，因此，参数化设计技术在标准化、系列化新产品设计中有着非常广泛且方便的应用[2]。

参数化设计时根据标准件的分类确定第四层级零件族的主模型结构。主模型结构综合了该零件族所有零件个体的形状和结构特征，可以通过继承零件的全部特征或部分特征派生该零件族的任何一个零件。之后，在主模型结构的基础上确定一组设计参数来控制模型的形状和拓扑关系，并建立零件族设计参数的系列尺寸。最后，通过选择不同系列尺寸来自动生成零件的三维模型，从而实现整个零件族三维模型的建立[3]。

3 标准件库的建立

标准件根据分类、编号、技术要求等信息，编制每一小类的事物特性表，在PLM系统中通过特定的组织形式建立标准件库，同时通过PLM系统与相关软件（如UG、CATIA、PROE）集成，录入相应的三维数模，以便设计人员直接调用或查看标准件数据[4]。

3.1 事物特性表

3.1.1 事物特性项

事物特性表中零部件事物特性项的设置要符合客观实际，主要判断方法如下：

（1）唯一确定一组零部件的几何、结构、功能和性能等特性的项均应体现在事物特性表中；

（2）同一个零部件族中的所有成员中，某一个事物特性值有任意一个成员是不同的，必须体现在事物特性表中；

（3）一个复合事物特性项应拆分成多个单一事物特性项，如尺寸特性应根据具体零件细分成长、宽、高等单一的事物特性项。

3.1.2 事物特性项名称

（1）每一个事物特性项应给定一个名称，可采用英文字母、字母加数字或其它常用工程字符，字母的选择应符合相关国家标准的规定；

（2）对需要直观理解的功能和性能特性也可以采用中文专业术语；

（3）如需要对一特性项采用英文命名时必须使用大写字母。

3.1.3 事物特性值

（1）数值型特性值直接填写数字；

（2）非数值型特性值，需要根据特性类型建立常用特性取值标准，列举出需要填写的属性数据。

3.2 组织形态

根据上述标准件的分类建立相应的文件夹，针对第四层零部件族在数据管理系统中的组织形态，由零部件族及成员、主文件、事物特性表和实例文件构成，具体如图3所示；零部件族在数据库系统中查询效果如图4所示[5]。

图3 零部件族组织形态

图4 零部件族在数据库系统中查询效果

3.3 标准件库的创建

标准件库中所有标准件按零件族的形式进行组织，根据分类建立相应的分类层级和零件族[6]。

3.3.1 新建零件族

在PLM对应分类文件夹下创建零件族，输入零件族的名称和代号同步上传二维示意图、主模型（一般为UG轻量化数模）和导入事物特性表。

3.3.2 维护零件族

对于已建立的零件族进行新增或删除零部件，直接选中对应零件族进行编辑，增加或删除零部件的相关特性，选择“实例维护”进行执行零件族的维护。

3.4 标准件的录入

3.4.1 软件集成

使用各种三维软件之前，需在PLM系统中集成，至少需集成Pro/E、UG和CATIA三种软件，确保三种数模能够顺利录入PLM系统。

3.4.2 UG模型转化为其他格式模型

利用UG的translators将“.prt”格式转化为“.stp”格式，转化时选取“export”命令。转化之后的格式分别用CATIA、Pro/E软件打开。

3.4.3 录入PLM

在PLM系统中的个人工作区建立文件夹，以便更好进行后续“标准件审批流程”。用UG软件打开需要入库的UG模型，录入至PLM标准件库中。

3.4.4 标准件审批流程

在PLM系统中个人工作区，将录入的模型（此时均显示未生效状态），通过 “标准件审批流程”，完成标准件状态的变更，从“未生效”变为“生效”状态。

4 标准件的使用与维护

PLM系统的标准件库一般由汽标件、国标件、企标件组成。

4.1 标准件调用

设计人员在进行数模设计时，可通过三维软件直接调用已创建好的数模，不需再另行创建标准件数模，见图5。

图5 标准件调用

4.2 标准件新增

若标准件库现有品种、系列或规格不能满足产品设计要求的，设计人员在PLM中提交“标准件新增流程”，经审批通过后，由标准件库维护人员进行标准件的建模、录入和维护。

4.3 标准件下载

若需要标准件相应的三维数模，不采取在PLM系统调用时，需要提交相应的申请报告，由专人通过“标准件下载流程”进行下载后交给申请人，并提醒保密。

4.4 标准件终止

标准件管理人员定期检查标准件库中所有件的引用情况，若经过一段时间（一般为2年）一直未被相应车型引用，判定为应退出标准件库，通过“标准件终止流程”实现，终止后的标准件不能被再次引用，若需要引用需要重新申请。

4.5 标准件修改

对已经生效的标准件如果进行修改，首先要将标准件的版本进行升版。选择要修改的文档，通过对文档（或零部件）的代号、名称等基本树形进行修改，还可采用删除文件、替换文件和添加文件等命令对模型进行修改，确认修改后按规定重新执行“标准件审批流程”，新版本生效。

5 结论

通过标准件库的建立，每个标准件均录入三类数模（UG数模、CATIA数模和PROE数模）供设计人员使用，节省设计人员建立数模的时间；提倡优先选用库中的标准件，提高零部件的重用率；实行标准件的集中采购，大大降低采购成本；通过标准件库的动态维护（新增、终止等），确保标准件始终处于受控状态。建立标准件的有效管理体系，降低产品设计成本，提高产品设计效率。