基于产品设计准则非标设备模块化设计研究探讨

黄锓桢

摘要：将模块化技术与可适应技术相结合应用于非标设备的设计与生产中，将信息化技术贯穿于产品的整个生命周期内，基于PDM为主线，构建模块化可适应设计系统的关键流程，并将模块化可适应设计系统应用于非标设备新产品的开发设计中。

关键词：非标设备；模块化设计；可适应设计；PDM；产品设计系统

1模块化设计技术

以数字化、集成化、并行化、网络化为基础，以缩短产品设计开发周期为目标的模块化设计技术是快速设计出满足用户个性化需求的机械产品的有效手段。模块化设计首先在对一定范围内的产品或系统进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能独立、结构独立的基本单元模块，并使模块系列化、通用化、标准化，通过模块的选择和组合组成不同的产品或系统，以满足不同的需求。模块按其结构和功能可以分为基本模块、必选模块和可选模块，各个模块按一定的选择规则层层构成上层模块，最终形成产品。模块化后的机械产品具有下列特点：互换性强，便于维修；质量高、成本低，能解决多品种、小批量和大批量加工之间的矛盾；有利于企业采用先进技术改造旧产品，开发新产品；有利于缩短产品的设计、制造和供货期限。

2可适应设计应用实例-测漏机可适应模块化设计系统

近年来，我国工业制造行业得到快速发展，其相关产品质量与安全性能检测也变得日益重要，其中气密性检测是保证其质量与安全的一项重要手段。气密性检测仪（测漏机）广泛应用于汽车、摩托车、飞机、制冷设备、家用电器、燃气设备用具、住宅设备等各种机电设备的零部件生产检验中，由于检验对象的多样化与非标化，这就对测漏设备的设计与生产提出了更多的要求，同时也要求对各种非标测漏设备采用可适应的设计方法与思路。

3可适应设计应用实例-测漏机可适应模块化设计系统

3.1测漏机可适应模块化设计系统的规划可适应模块化设计系统的构建基于PDM技术层次结构的理论。PDM是一门用来管理所有与产品相关信息和所有与产品相关过程的技术。PDM的功能主要体现在：电子仓库与文档管理功能；产品流程及设计过程管理；产品结构与配置管理；产品生命周期管理；分类及检索功能；集成开发接口。最底层的数据层包括PDM数据库、PDM电子仓库、产品配置数据库。在工业应用领域，凡是最终可以转换成计算机描述和存储的数据，都可以纳入PDM的数据管理范围，例如：产品结构和配置、零件定义及设计数据、CAD绘图文件、工程分析及验证数据、制造计划及规范、NC编程文件、图像文件、产品说明书、软件产品、各种电子报表、成本核算、产品注释等、项目规划书、多媒体音像产品、硬拷贝文件、其它电子数据等。构建于PDM数据层之上的PDM平台层包括产品管理、模块管理、零件管理、文档管理、工作流程管理、用户权限管理等功能，从而实现对产品全生命周期中相关的数据、文档、流程等的统一集中管理，可在企业范围内为产品设计和制造建立一个并行化的协作环境，大大提升产品开发和管理效率。PDM平台层中的应用扩展和集成工具可以起到一个集成框架的作用，各种应用程序诸如CAD/CAM/CAE/CAPP、OA、ERP等将通过各种各样的方式，如应用接口、开发（封装）等，直接作为一个个对象而被集成进来，使得分布在企业各个地方、在各个应用中使用（运行）的所有产品数据得以高度集成、协调、共享，所有产品研发过程得以高度优化或重组，从而缩短设计所需时间，提高设计效率。CAX系统与PDM系统相集成，可以充分利用现有零部件资源，缩短产品设计时间；可以迅速向客户提出正确的报价和展示产品原型；可以追溯整个产品生命周期内的产品情况等。最上层的扩展应用层按照非标测漏设备的设计流程来进行组织。首先输入客户需求，同时对客户需求进行归类保存，然后利用系统的检索功能在产品族中进行相似产品的查询，从已有的设计中找到与新需求最接近的已有设计样本，再根据新的功能或特性要求。

3.2测漏机可适应模块化设计系统的构建与应用

构建产品可适应模块化设计系统的关键业务，是正确的产品基型划分以及对基型的模块化分解。正确的基型划分基于对产品架构的准确解析，产品基型划分后，同时对产品基型进行模块化分解，结构块被划分成不同的参数等级，因而其结构块也是产品系列。组合产品的开发步骤首先是明确要求、划分功能结构，然后确定分功能的作用原理、选择方案和评价，最后计算导出产品尺寸，调整尺寸，形成产品的主结构和各种主文档，将结构数据进一步进行标准化后，形成模块化设计准则及有关标准规定。其中产品编码系统由企业自行设定，可由专业的SolidWorks编码管理器插件进行定义和管理。面向物料的管理可以在编码系统中任意定制符合企业特点的编码规则，编码系统的管理具有可维护性，可以在系统中对编码进行修改、删除、增加和唯一性校验。在模块化开发平台的基础上，可以很方便地进行产品设计，通过产品配置设计、变型设计可以实现产品快速报价，也可以快速设计产品和制造过程。在对非标新产品进行设计时，首先通过构建好的可适应模块化设计平台查找符合条件的基型产品，再从中选择出与之最接近的产品设计，如果对最贴近的产品图纸满意，就可以在其基础上按订货零件要求在已有设计上作出局部的调整与修改，进行总体方案设计。

结束语

本文论述了把可适应设计技术和模块化设计技术相结合应用于非标设备测漏机的设计系统的构建，以及利用构建好的设计平台完成新产品的设计选型的基本流程。其作用在于利用已有设计实现新产品的快速开发与投产，从而提高企业在进行各种非标产品的设计和制造领域的核心竞争力，进一步提高中国制造在全球制造链的地位，把“中国制造”更好更快地升级为“中国智造”。

参考文献：

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