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三維設計過程的規范性

Solidworks生信科技2019-11-07 14:53:06

企業使用三維進行設計能否快速提高設計效率,很大程度體現在規范性上。企業在使用2D進行設計時,只能關注設計結果,設計過程并不能得到記錄,設計意圖也不能體現。但3D設計不僅能詳細記錄我們的設計過程和意圖,在一定程度上可以展現工藝信息,所以關注的不僅僅是設計結果,同樣還有設計過程。設計過程的規范性的完善,對于很多企業來說,效率就不僅僅是100%的提高。


那么如何進行三維設計的規范性?如何提高零部件的可重復利用?如何提高零部件的可修改性?


在詳細展開這個話題之前,我們先看一個關于設計過程的研究:研究通過隨機抽取不同機械設計工程師在三維CAD技能考試中所創建的三維模型,然后:

  • 研究不同工程師創建同一個零件所采用的不同建模手段;

  • 探究在給出明確建模規定的前提下,工程師創建的模型是否還有差異?

  • 研究不同工程師創建同一個裝配體所采用的不同裝配手段。?


首先大家都利用SOLIDWORKS軟件設計如下圖所示的零部件,并且對結果進行分析,分析設計的第一個特征、特征的數量和尺寸、設計過程所需要的尺寸。


采集完整樣本總共17個,分析結果見下表:

表1 第一特征的統計


表2 特征數量的統計(*為第一特征是拉伸)


表3 建模方法和特征數量的統計


針對在建模過程中的尺寸標注,常用的有5中解決方案:

{DIM1}={D1,D2,D3,H1,H2,H3,a1,r1,r2}?

{DIM2}={D1,D2,D3,H1,H2,H3,a1,r1}

? ?......

{DIM5}={R1,R2,R3,H1,H2,H3,a2,r1}


圖 尺寸標注的名稱及位置


我們在解決問題時,經常會提出“條條大道通羅馬”,盡管這些不同的設計方法都得到相同的結果,但是研發設計的工作不是到達羅馬的事情,我們必須在最短的時間內創造更大的效益,研發出更具有創新性的產品,因此我們必須找到最快的方法,最簡潔的方法達到我們的要求。


同樣的問題,我們再繼續研究:使用相同的軟件,要求工程師使用已經給出的尺寸和單位和單一旋轉特征來創建模型,如下圖所示:

圖 按照尺寸要求用旋轉創建模型


這個測試共收集到100個完整模型,統計結果如下:

表4 新測試的第一特征統計


這次特征的使用順序竟然十分統一,基本上都是采用旋轉命令完成,尺寸標注方案也基本上和要求一致,完成效率也有很大的提高。

表5 測試的特征數量統計


也僅僅是一個要求的差別,得到的結果就有很大的差別,通過這個研究我們可以總結出下面兩點:

1、缺乏紀律:知道怎么做但不要求這樣做,或者他們是不要按照要求去做;

2、缺乏技巧:知道要做但是不知道怎么做,他們沒有足夠的技巧去按照要求做;


技巧,可以通過專業的培訓迅速掌握并且投入到生產中,但是缺乏紀律,就是一件刻不容緩的事情,沒有設計的標準、規范,我們可以僅僅能使用三維設計軟件建模我們的產品,但是真的設計不好我們的產品。怎么進行這個規范的制定,這是每一個企業在3D實施應用的過程中,都必須考慮的事情。


我很想在這里和大家分享企業的設計規范,但是這個設計規范建立在自己產品的基礎上,一個企業的研發設計規范,也許對另外一個企業來說卻有很多的不合理之處,因此,各種規范的制定一定要結合自己企業的基本情況進行。這里就將比較通用的幾點設計規范總結如下:

  • 設計過程必須嚴格遵守規范的要求,若有其他合理要求必須更新規范后才能進行;

  • 對于板件或者規則形狀可以使用拉伸特征的就必須使用拉伸建模;

  • 所有回轉類零件必須使用旋轉命令進行設計;

  • 建模過程中有草圖的繪制,凡是使用的尺寸標注的地方,必須有完善的尺寸標注方案,標準必須符合GB;

  • 建模過程遵循先基體特征,后修飾特征的流程進行,先添加實體,后切除實體部分的步驟進行;

  • 每一個零部件都有自己的文件屬性及其模型屬性,在設計結束之前,必須完成所有信息的填寫;

  • GB標準件、通用件,企業標準化件等資源,必須使用公共網絡上的設計庫資源進行設計;

  • 關于文件設計過程中的參考資料及其修改,必須將信息在模型的設計活頁夾中Word中完善而不是獨立附件。

  • ......


不同的設計人員會采用不同的建模手段,他們的多層次組合是千變萬化的。因此,不能單靠CAD模型的建模記錄和裝配約束關系作為捕捉設計意圖的依據。要有效捕捉設計意圖,除了規范性的使用三維CAD外,還要制定一套更一致和可靠的準則來捕捉和記錄設計師的意圖,一個真正符合企業流程的設計規范。


同時,我們在設計過程中,大量對以前設計的產品零部件參考引用,或者在原來零部件的基礎上進行更改,即進行設計的變更。


標準規范的設計更改包括兩個方面的內容:

①、模型零部件能進行修改,所有的修改都有修改人的事件記錄;

②、修改后的模型不能影響變更前零部件的完整信息,所有的修改都必須在產品模型中包含。傳統的管理方式很容易混亂,所以必須依靠專業的PDM平臺,


針對設計規范的執行,最好有一個專業的管理平臺PDM,這個PDM最好有開放的軟件平臺,同時有強大的3D CAD集成功能,CAE數據處理功能等。一些企業目前選擇EDM——圖文檔數據管理,只能將設計數據納入管理范疇,并不能管理設計規范,所以希望企業的投資也能一步到位,避免不必要的周折和損失。


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