機械裝配連接快速設計技術探討

朱文勝

(江蘇省漣水中等專業(yè)學校，江蘇 漣水223400)

0 前言

隨著我國計算機技術的快速發(fā)展和自動化軟件的完善，機械化產(chǎn)品的設計過程正逐漸體現(xiàn)出自動化、并行化、數(shù)字化、智能化和集成化的特點。產(chǎn)品需求的復雜化和多樣化，迫切要求機械制造行業(yè)的高效率，而機械裝配緊固件的連接定位和設計是機械連接設計中的重要內容，該過程的效率會對整個工程的設計研發(fā)效率產(chǎn)生重要的影響。所以，開發(fā)質量高、成本低、服務好的快速設計技術，以適應市場的變化需求，能夠為機械制造企業(yè)贏得發(fā)展的空間，為企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展創(chuàng)造條件。本文基于機械裝配連接過程中對快速設計技術的迫切需求，對機械裝配連接的快速設計技術進行了探討。

1 快速設計的發(fā)展現(xiàn)狀

快速設計也叫做快速響應設計或敏捷設計，是指以市場產(chǎn)品定制化和多樣化等需求為前提的機械設計技術，該技術的目的就是用最少的時間，最快的速度開發(fā)質量高、服務好和成本低產(chǎn)品，以滿足市場不斷變化的需求?？焖僭O計理念已經(jīng)得到機械制造行業(yè)越來越多的關注。

快速設計是一個全新的設計概念，和并行工程、集成制造和敏捷制造相比，快速設計主要是為了縮短產(chǎn)品設計周期而實施的，與此同時，還要提高產(chǎn)品的設計質量，從而有效提升企業(yè)對市場的應變能力。目前，我國快速設計技術的研究重點還只是集中在縮短產(chǎn)品設計周期上，從而提高產(chǎn)品開發(fā)成功率和市場快速響能力。這主要是由我國機械制造市場的現(xiàn)狀造成的：（1）制造業(yè)的多種產(chǎn)品必須以客戶的需求為目的進行開發(fā)。根據(jù)統(tǒng)計，多數(shù)企業(yè)產(chǎn)品設計周期較長，造成產(chǎn)品交貨期延長，因此影響了對市場的反應速度，造成企業(yè)客戶的流失。而如果為了保證速度而壓縮研發(fā)時間，則會影響設計的質量。（2）產(chǎn)品研發(fā)是控制成本的關鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)國外相關機構的研究，產(chǎn)品設計成本雖然只占生產(chǎn)成本的6%，但是影響卻高達60%以上。這其中的主要原因就在于制造行業(yè)必須根據(jù)設計的要求進行，例如產(chǎn)品的尺寸、工作原理、結構、性能和材料等，這些都對產(chǎn)品成本的控制造成了影響。

2 機械裝配連接快速設計技術

2.1 快速設計的連接基準

機械設計領域的大部分產(chǎn)品部件都具有對稱性的特點，因此，對稱基準成為產(chǎn)品部件設計中的重要信息。但是，產(chǎn)品部件設計時，研究人員使用現(xiàn)有的工具無法精準捕捉隱藏基準信息，而是首先構造一個對稱基準，然后使用對稱工具設計對稱特征，這種傳統(tǒng)模式過程復雜繁瑣，已經(jīng)無法滿足未來發(fā)展的設計要求。所以，針對對稱特征的產(chǎn)品部件，按照其基本特征和設計的要求建立對稱特征規(guī)則，從而完善產(chǎn)品設計過程中的部件特征對稱性識別效果，完成對稱信息的自動化捕捉，這對提高部件的設計效率和機械裝配連接的速度都具有十分重要的作用。

2.2 裝配孔快速設計

目前，機械裝配設計領域的設計軟件在裝配孔的設計方面通用性很輕，而且能夠滿足一次交互即完成設計工作的要求。但是，這類軟件針對性不強，尤其是對于曲面和斜面，設計的過程比較復雜，效率較低。本文充分考慮了裝配孔后期緊固件裝配的問題，為了實現(xiàn)一次交互即實現(xiàn)設計要求，將裝配孔快速設計技術按照如下流程進行：

（1）將常用緊固件的裝配孔設計技術分類，然后根據(jù)不同的連接方式設計不同的裝配孔可選范圍；

（2）實現(xiàn)裝配零件間裝配環(huán)境的自動識別，進而完成曲面和斜面裝配孔的創(chuàng)建；

（3）對于曲面和斜面裝配孔的設計，采用用戶自處理模式，并將墊圈設計和端面窩設計封裝，完成安裝面自動化處理；

（4）設計不同的孔類型參數(shù)，制作知識模板，用交互模式獲取孔的結構參數(shù)，進而驅動對應模板實現(xiàn)裝配孔快速設計。

根據(jù)斜面和曲面的裝配孔設計，需要把整個過程進行封裝自動處理。設計過程中，充分利用了常用的裝配孔連接設計經(jīng)驗，從而滿足安裝面上各種類型孔的快速設計，提高了裝配設計過程的速度和效率，縮短了產(chǎn)品研發(fā)的周期。

2.3 基于模板匹配的裝配連接快速設計

機械裝配連接過程中，根據(jù)裝配連接的要求，經(jīng)常會出現(xiàn)多組相似的裝配孔類型和相似的裝配連接需求。目前的軟件中一般使用常規(guī)的設計方式，即對每一個裝配連接孔都進行定位，然后使用設計工具進行交互式的設計工作。雖然在很多情況，這種方式還算比較快捷，但是，如果相同裝配連接孔的數(shù)量過多，對每個連接孔都進行相同的定位和交互操作，會嚴重影響裝配連接過程的效率。因此，針對多組相同裝配孔存在的情況，則集中考慮將整個裝配孔組的設計過程，不再只針對某個具體特征進行設計，即基于智能模板進行裝配孔的快速設計。應用智能模板能夠對特征關系相似的多個裝配孔中的任意一個的創(chuàng)建過程進行記錄，并以參數(shù)形式實現(xiàn)裝配孔內特征孔間的幾何定位。完成裝配孔智能模板的創(chuàng)建以后，再進行其他連接孔的設計時，只需要調用對應的智能模板就能夠實現(xiàn)不同環(huán)境下裝配孔組的連接設計。所以，模板不僅實現(xiàn)了孔特征的快速黏貼、替換和復制，而且也能夠進行修改，當在其他的環(huán)境中進行設計時，會根據(jù)具體的環(huán)境進行重新定義，從而極大提高了機械裝配連接的設計效率。

3 結論

本文主要通過對目前機械裝配連接技術中存在的不足進行分析，研究了適應各種裝配連接環(huán)境的快速設技術。機械裝配快速連接技術對開發(fā)質量高、成本低、服務好的機械產(chǎn)品具有重要的意義，對企業(yè)適應市場的變化需求，為機械制造企業(yè)贏得發(fā)展的空間創(chuàng)造了條件。

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