面向裝配的零件模型命名方法研究

徐放，滕燕，李小寧

(南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 南京 210094)

面向裝配的零件模型命名方法研究

徐放，滕燕，李小寧

(南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 南京 210094)

機(jī)械產(chǎn)品是由數(shù)量眾多的零、部件裝配而成的，在建模過程中為每一個(gè)零、部件起一個(gè)具有實(shí)際意義的名稱是沒有必要和不可能的。如果隨意命名，不但不利于模型文件的管理，還有可能經(jīng)常出現(xiàn)重名的現(xiàn)象。分析了機(jī)械產(chǎn)品的裝配設(shè)計(jì)過程，給出了一種面向裝配的模型命名規(guī)則，有效的解決了這一問題，并提出以此命名規(guī)則為常用的專用件和標(biāo)準(zhǔn)件建立數(shù)據(jù)庫，以提高設(shè)計(jì)效率。

裝配；零件模型；文件管理；命名方法

0 綜述

通常情況下，機(jī)械產(chǎn)品是由具有層次關(guān)系的零、部件組成的系統(tǒng)，表現(xiàn)在裝配次序上就是先由零件組裝成裝配體(部件)，再參與總裝。因此在產(chǎn)品后期設(shè)計(jì)修改中，應(yīng)面向基于裝配設(shè)計(jì)，修改裝配體，所有與之關(guān)聯(lián)的零件體均進(jìn)行相應(yīng)的修改，并自動(dòng)裝配形成新的裝配體[1]。具體來講，一個(gè)龐大而復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品，按照它的裝配關(guān)系可以分解成若干個(gè)結(jié)構(gòu)較為簡單的部件，這些部件之間是相對獨(dú)立的，緊靠一些緊固件或結(jié)構(gòu)簡單的運(yùn)動(dòng)副相互連接。而每個(gè)這樣的部件又可以進(jìn)一步再次分解成結(jié)構(gòu)更為簡單的部件，直到最后得到一個(gè)個(gè)單個(gè)的零件為止。一個(gè)復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及其裝配，正是上述分解的逆過程。而在設(shè)計(jì)的最初階段，產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)還不存在，多數(shù)部件還沒有雛形，不可能進(jìn)行實(shí)際的分解。設(shè)計(jì)的具體對象是單個(gè)的零件及其相互的裝配關(guān)系，一臺(tái)機(jī)器又包含數(shù)量眾多的零件，而每個(gè)零件在設(shè)計(jì)時(shí)都要有一個(gè)唯一的文件名，這些文件名在最后的整體裝配圖中最好又要有一定的結(jié)構(gòu)和層次，以便日后的查找和修改。為此，建立一個(gè)統(tǒng)一的模型文件命名的標(biāo)準(zhǔn)，來規(guī)范模型命名的規(guī)則，使模型命名有章可循，對模型管理起到宏觀的引領(lǐng)作用。在一定范圍內(nèi)使用這同一規(guī)則，按照統(tǒng)一的方法來對文件命名，這對模型的建立、傳遞、歸檔、應(yīng)用都會(huì)產(chǎn)生巨大的正面影響[2]。本文給出的一種三級數(shù)命名法能夠較好地達(dá)到此目的。

三級數(shù)命名法就是在初始設(shè)計(jì)階段給出一個(gè)為零件模型命名的規(guī)則的方法和框架，在以后設(shè)計(jì)的每個(gè)階段為新建的零件按照這個(gè)方法和框架命名。由于這個(gè)方法和框架是在概念設(shè)計(jì)階段，按照分解裝配圖的方法建立起來的，所以在整體結(jié)構(gòu)上就會(huì)和機(jī)器的各部件之間及部件內(nèi)部各零件之間的關(guān)系符合得很好，從而使各零件的文件名存在著一種類似裝配的關(guān)系，文件名規(guī)范化、層次化、標(biāo)準(zhǔn)化，為文件的管理和修改提供了方便，節(jié)約了建模過程中不必要的時(shí)間浪費(fèi)，提高了工作效率，縮短了設(shè)計(jì)周期。

1 三級數(shù)

分類的細(xì)化必然帶來結(jié)構(gòu)級別的增多，級數(shù)越多，檢索和瀏覽的效率就會(huì)越低，建議整個(gè)結(jié)構(gòu)最好控制在二、三級。另外，文件夾里的文件數(shù)目不應(yīng)當(dāng)過多，一個(gè)文件夾里面有50個(gè)以內(nèi)的文件數(shù)是比較容易瀏覽和檢索的，如果超過100個(gè)文件，瀏覽和打開的速度就會(huì)變慢且不方便查看了[3]。

因此，三級數(shù)命名法是用三級數(shù)字命名一個(gè)文件或文件夾，每級數(shù)字為兩位，每級數(shù)字之間用下劃線隔開，從右到左分別為第一級、第二級和第三級，如圖1所示。第一級為文件級，在建模的過程中可以按數(shù)值遞增的方法為每個(gè)模型命名。第二級為文件夾級即初級文件夾級，此文件夾內(nèi)的文件在裝配關(guān)系上關(guān)系密切、可以裝配成一個(gè)或幾個(gè)獨(dú)立的部件。第三級也為文件夾級即高級文件夾級。每一個(gè)模型的文件名都包含了它所在的文件夾名的部分信息，為日后該模型文件的檢索提供了方便。

圖1 三級數(shù)

1.1 第三級數(shù)

按照分解機(jī)構(gòu)裝配圖的順序，首先確定文件夾名的最高級即第三級，其第二級和第一級名規(guī)定為00，如文件夾名11_00_00，第一、二級為“00”表明這是一個(gè)高級文件夾。此文件夾下僅放置初級文件夾，且每個(gè)初級文件夾名的第三級應(yīng)與此文件夾名的第三級相同，以表明屬于此文件夾。對于機(jī)構(gòu)簡單、包含零件較少、設(shè)計(jì)過程中不必作太多修改的產(chǎn)品，此文件夾可以作為根目錄使用；對于機(jī)構(gòu)復(fù)雜 、包含零件多、設(shè)計(jì)過程中有多次修改的產(chǎn)品，還需要建立多個(gè)同級別的文件夾，分別放置同一設(shè)備的不同設(shè)計(jì)方案，或同一方案各設(shè)計(jì)階段的不同修改結(jié)果。這些文件夾在各種功能上(如裝配關(guān)系、機(jī)構(gòu)分析、力學(xué)分析等)應(yīng)保持相互獨(dú)立，其目的是讓每個(gè)文件夾都是一個(gè)完整的整體，可以單獨(dú)進(jìn)行各種功能的分析，方便各種不同設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣的比較，或同一方法各階段修改結(jié)果合理與否的判斷。對于同一產(chǎn)品的不同設(shè)計(jì)方案或同一設(shè)計(jì)方案修改的前后結(jié)果，會(huì)有許多相同或相似的地方，如部分部件或零件是相似的，這樣可以直接對已有的部分進(jìn)行復(fù)制，而不會(huì)增加工作量。

1.2 第二級數(shù)

在高級文件夾內(nèi)放置著初級文件夾，初級文件夾由第二級二位數(shù)的數(shù)值命名，規(guī)定其第一級為“00”，第三級和上一級文件夾即它的高級文件夾名的第三級相同。此文件夾內(nèi)放置一個(gè)部件的裝配圖及組成此裝配圖的所有零件圖，或由數(shù)個(gè)小部件的裝配圖組成的一個(gè)大部件的裝配圖及其所有零件圖。此文件夾中必須包含一個(gè)部件的裝配圖，此裝配圖應(yīng)是完整的，它由此文件夾內(nèi)的所有零件組裝而成。此文件夾名的第二級是一個(gè)二位數(shù)，其數(shù)值可以遞增，以建立多個(gè)同級別的文件夾。為了使同一級別的文件夾也能夠有層次性，對第二級的命名規(guī)則作如下規(guī)定：

1) 裝配關(guān)系密切的部件，其文件夾名在數(shù)值上盡量接近；

2) 如果幾個(gè)部件要組合起來裝配成一個(gè)更為復(fù)雜的部件或系統(tǒng)，這幾個(gè)部件所在文件夾的文件夾名的第二級數(shù)10位數(shù)字應(yīng)盡可能相同，當(dāng)部件數(shù)大于9時(shí)可相差1；

3) 不是組成同一復(fù)雜部件的小部件所在文件夾的文件夾名，其10位數(shù)字不同；

4) 文件夾名的第二級數(shù)值為10的倍數(shù)的文件夾名留作備用，放置與其10位數(shù)相同的部件共同裝配成的復(fù)雜部件的裝配圖；

5) 文件夾名的第二級10位數(shù)為0的文件夾留作備用，放置更為復(fù)雜的系統(tǒng)裝配圖或整機(jī)裝配圖。

這樣，每個(gè)文件夾內(nèi)都有一個(gè)完整的裝配圖，及組成此裝配圖的所有零件圖，文件夾名第二級數(shù)值為10的倍數(shù)的文件夾內(nèi)的復(fù)雜部件的裝配圖是由與其10位數(shù)相同的文件夾內(nèi)的簡單裝配圖裝配而成，而由這些復(fù)雜的裝配圖組成的系統(tǒng)或整機(jī)裝配圖則放置在文件夾名第二級10位數(shù)為0的文件夾內(nèi)，使同一級別的文件夾有了層次性。這種層次是面向裝配的，符合裝配的設(shè)計(jì)過程。

1.3 第一級數(shù)

第二級和第三級數(shù)都是為文件夾命名的，第一級數(shù)是直接為文件命名，即為新建的零件或部件裝配圖的模型命名。文件名的第二級、第三級數(shù)與該文件所在文件夾的第二級、第三級數(shù)相同，以表明其是該文件夾下的文件。為了使位于同一文件夾下的這些文件也能有一定的層次性，其命名規(guī)則與上一層文件夾名第二級的命名規(guī)則類似：文件名的第一級數(shù)值為10的倍數(shù)的文件為裝配圖，組成此裝配圖的零件模型的文件名的第一級的10位數(shù)與此裝配圖文件名的10位數(shù)相同，當(dāng)組成此裝配圖的零件數(shù)大于9時(shí)，10位數(shù)值可相差1，文件名的第一級10位數(shù)為0的文件名留作備用。

1.4 圖例

如圖2所示，高級文件夾11_00_00是整機(jī)裝配圖、各部件裝配圖和所有零件圖的所在位置，初級文件夾11_11_00是某個(gè)部件的裝配圖及其零件圖所在位置，其中，11_11_10是裝配圖，其余為組成此裝配圖的零件圖。初級文件夾11_10_00是一個(gè)復(fù)雜部件的裝配圖(文件名11_10_10)及其零、部件圖所在位置，它由11_11_00和11_12_00兩個(gè)文件夾內(nèi)的簡單部件的裝配圖組裝而成，復(fù)制了這兩個(gè)文件夾內(nèi)的所有文件，而新增加的連接件命名為11_10_11。整機(jī)的裝配圖文件名為11_01_10，在文件夾11_01_00內(nèi)，所有相關(guān)的零、部件均在此文件夾內(nèi)。

圖2 三級數(shù)命名框架

2 標(biāo)準(zhǔn)件

標(biāo)準(zhǔn)件的使用不僅可以大大降低零件的設(shè)計(jì)周期和加工成本，而且提高了機(jī)械零件的互換性，為機(jī)器的設(shè)計(jì)、裝配和維修帶來了便利，因而得到廣泛應(yīng)用[4]。標(biāo)準(zhǔn)件具有相似程度高的特點(diǎn)，如果逐一設(shè)計(jì)，重復(fù)性勞動(dòng)繁瑣，工作量大，查找也費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，利用相關(guān)軟件(如Pro/E軟件自帶的族表、關(guān)系等工具)開發(fā)符合設(shè)計(jì)人員需要、易于查找、方便工廠中各流通環(huán)節(jié)辨識(shí)的零件庫是十分必要的[5]。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫主要是為裝配圖服務(wù)的，為了與裝配圖的命名規(guī)則保持一致，數(shù)據(jù)庫內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件采用二級數(shù)字命名，每級數(shù)字為兩位，其命名規(guī)則與三級數(shù)相同，僅缺少一個(gè)第三級(高級文件夾級)，如11_11是位于文件夾11_00下的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件(如圓柱頭內(nèi)六角螺釘)。Pro/E軟件自帶的族表是一個(gè)利用表格來驅(qū)動(dòng)模型的工具，將通用零件的模型中可供驅(qū)動(dòng)的尺寸參數(shù)、特征、模型參數(shù)等放入表格中，通過在表格中輸入新的參數(shù)值就可以創(chuàng)建一個(gè)新的零件[6]。所以，標(biāo)準(zhǔn)件11_11并不是某個(gè)具體的零件，而是具有某些相同特征的零件族(如所有規(guī)格的圓柱頭內(nèi)六角螺釘?shù)慕M合)，在調(diào)用時(shí)要對其參數(shù)進(jìn)行具體設(shè)置，并重新命名，所設(shè)置的特征參數(shù)可以作為零件名的后綴。重命名時(shí)在第二級數(shù)前加第三級數(shù)，第三級數(shù)數(shù)值為調(diào)用此標(biāo)準(zhǔn)件的裝配圖名的第三級數(shù)，并在百位加數(shù)字0，以表明這是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件。如標(biāo)準(zhǔn)件021_11_11_M5_20，是由文件夾21_00_00內(nèi)的某個(gè)裝配圖調(diào)用的M5×20的圓柱頭內(nèi)六角螺釘，它是由標(biāo)準(zhǔn)件庫模型11_11進(jìn)行特征參數(shù)具體設(shè)置得到的。這種命名方法的好處是，它保留了原標(biāo)準(zhǔn)件庫的模型名，增加了模型的特征參數(shù)，在結(jié)構(gòu)上又與命名法保持一致。

3 擴(kuò)展

3.1 文件名擴(kuò)展

三級數(shù)命名法中不涉及漢字和英文字符，對不支持中文名的軟件非常適應(yīng)，如果軟件不支持純數(shù)字命名，可以在第三級數(shù)前加英文字符。命名法中只涉及數(shù)字，文件名不包含零件的形狀、功能、材質(zhì)等信息，為了彌補(bǔ)這一不足之處，有兩種方法：1) 在文件夾名或文件名后加后綴；2) 制作專門的文件，統(tǒng)一整理文件夾和文件的補(bǔ)充信息。結(jié)構(gòu)簡單、包含零部件較少的產(chǎn)品可以采用1) 種方法，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、包含零部件較多的產(chǎn)品建議使用2) 種方法。

3.2 數(shù)量擴(kuò)展

三級數(shù)命名法在理論上可以為近萬個(gè)零、部件命名，考慮到為了使文件名具有與裝配關(guān)系相類似的結(jié)構(gòu)，會(huì)有部分文件夾名和文件名空余不用或留作備用。即使如此，對包含近千個(gè)不同零件的機(jī)械產(chǎn)品的各零、部件命名已經(jīng)綽綽有余。如果產(chǎn)品過于復(fù)雜，三級數(shù)提供的命名空間不夠用，可以考慮將第一級或第二級數(shù)由兩位數(shù)改為三位數(shù)，或再加一層文件夾級，即由三級命名法升級為四級命名法。這樣，可以命名的文件和文件夾數(shù)在數(shù)量級上就會(huì)增加，滿足了眾多零部件命名數(shù)量上的需要，而命名規(guī)則沒有大的改變。

4 結(jié)語

提出的三級數(shù)命名法，基于機(jī)械產(chǎn)品的裝配過程，結(jié)合了電子文件的管理方法，使得文件名在最后的整體裝配圖中具有一定的結(jié)構(gòu)性和層次性，并提出以此命名規(guī)則為常用的標(biāo)準(zhǔn)件建立數(shù)據(jù)庫，有利于技術(shù)人員檢索、調(diào)用以及工廠的過程管理，是一種行之有效的命名方法。

[1] 唐良紅，孫立鐫，王樹勝. 基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)和實(shí)體模型編輯的研究[J]. 工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，1999，20(2):71-77.

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Research on Naming Rule for Part Model Based on Assembly

XU Fang, TENG Yan, LI Xiao-ning

(School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China)

Mechanical products consist of a large number of parts and components. It is not necessary and possible to meaningfully name each part in the modeling process. It is not conducive to the management of the model file and the same names of ten appear if the parts are named randomly. This paper analyzes the mechanical assembly process and gives the naming rule of the model for assembly, which can effectively solve this problem. And it proposes that this naming rule is used to the establish the database for the dedicated parts and standard parts in order to improve design efficiency.

assembly; part model; document management; naming rule

徐放(1985-)，男，江蘇徐州人，碩士研究生，主要從事工業(yè)自動(dòng)化方面的研究。

TH13

B

1671-5276(2014)02-0046-03

2013-12-28