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面向装配的设计:提高企业效率的关键

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:因此,装配信息是贯穿设计过程的主线。面向装配的设计在产品设计阶段,通过分析影响产品可装配性的各种因素,对产品的可装配性进行评价。2)再设计工具在系统支持下,实现产品装配设计的改进、补充和完善,如调整装配设计参数、改进装配条件、改变装配结构等。

面向装配的设计:提高企业效率的关键

1.面向装配的设计的基本思想

面向装配的设计是一种在设计阶段就统筹兼顾装配要求的设计思想和方法。产品是由零部件组成的系统,任何产品的功能都不是单独由某一个零部件实现的,而是要通过众多零部件间的相对运动、相互制约来实现,即通过装配体来实现。装配是将零件组合成部件、组件、总成乃至完成产品的生产过程,在制造企业的全部生产活动中,装配是最重要的环节之一。

在产品的概念设计阶段,设计者确定产品的整体方案和结构框架,并按设计意图逐步细分;在详细设计阶段进行系统结构的详细设计,确定每个零件与周围零件的相互约束关系,在此前提下进行单个零件的几何造型,以保证最后生产出来的零件经过装配能最终形成预定的产品。因此,装配信息是贯穿设计过程的主线。面向装配的设计在产品设计阶段,通过分析影响产品可装配性的各种因素,对产品的可装配性进行评价。一方面从装配角度优化产品及其零部件的结构设计,以获得最低的装配费用;另一方面通过装配规划为制订产品装配工艺规程提供指导性意见,并在此基础上给出产品再设计建议,使产品的装配过程合理化,从而降低产品的装配费用。

2.产品装配模型的信息描述

产品装配模型的信息包括5个方面:①几何形体描述信息,包括了几何信息和拓扑信息两方面,几何信息是与产品的几何实体构造相关的信息;拓扑信息反映了产品装配的层次结构关系和产品装配元件之间的几何配合约束关系;②工程语义信息,即与产品工程应用相关的语义信息,包括装配元件的角色类别、聚类分组、装/拆的强制优先关系、工艺约束和运动约束关系、设计参数约束和传递关系等;③装配工艺信息,即与产品装/拆工艺过程及其具体操作相关的信息,包括各装配元件的装配顺序、装配路径,以及装配工具的介入、操作和退出等信息;④装配资源信息,主要是装配系统(包括装配设备、装配平台、装配工具等)的组成与控制参数;⑤管理信息,是指与产品及其零部件管理相关的信息。

装配设计信息的描述方法有:①基于图形的描述方法,以节点表示产品装配系统总的各种实体,以有向线弧表示实体与实体的装配关系;②基于关系数据库的描述方法,采用关系数据库存储面向装配的设计信息,实现装配系统实体及其关系等信息的组织和维护;③面向对象的描述方法,对象的层次分为若干类及相关属性,如物理属性、几何属性、特征属性等,装配方法由对象的类型确定。

3.产品可装配性分析与评价

(1)产品可装配性分析 有以下两个方面:

1)产品可装配性的影响因素分析。影响可装配性的因素主要表现在产品、装配工艺和装配系统这三个相互制约的方面,包括产品种类、产品结构、装配方式、装配系统类型、装配系统配置等。要分析各因素之间的相互作用和相互关系,从多方面分析产品的可装配性。

2)产品装配方法的确定。在设计的早期阶段就应该确定采用哪种方法装配产品。基本的装配方法有手工装配、专用机械(自动化)装配、程序控制机械(包括机器人)装配,以及三种方法混合的装配方法。不同的装配系统,对产品设计要求有很大不同。装配系统的选择可以根据产品的情况、生产的情况和企业的经营情况,如产品结构、产品批量、产品成本市场分析、企业的投资策略等方面因素来确定。

(2)产品可装配性的评价方法 分为基于装配准则的定性评价和以量化方式分析产品可装配性的定量评价。定量评价内容一般包括产品结构评价、装配工艺评价、单一零件评价以及连接方式评价。

(3)产品的可装配性评价 要按照以下3方面的要求进行:(www.xing528.com)

1)技术性要求。装配体的形成在现有技术下必须是可行的,即是可以实现的。这是装配体赖以存在的前提条件,不满足该前提的装配是缺乏现实意义的。

2)经济性要求。在保证质量的前提下应尽可能降低装配成本,从而降低总的生产成本。这是产品具备市场竞争力的必要条件。

3)社会性要求。产品是为社会服务的,装配的过程和结果必然要受社会因素的制约,必须要符合社会的有关规范。

(4)产品可装配性分析 方法主要有:

1)基于试验的方法。是指通过设计可装配性试验,对产品的可装配性进行试验分析和综合,如通过试验,考察自动装配情况下,零件结构形状对机械手抓取及定位的影响。

2)基于统计的方法。即对工程实际中,大量的产品装配实例和活动进行系统的统计、分析和综合,如统计手工装配条件下,通常轴类零件与套类零件连接的时间花费等。

3)基于建模的方法。即建立产品的可装配性分析模型,对产品的可装配性进行理论分析和推导,如建立不同装配条件下零件装配阻力的数学模型,推导装配阻力经验公式,并进行工程验证。

4.产品的可装配性再设计

可装配性再设计是产品面向装配的设计的关键问题之一,通过产品的可装配性再设计,可改善产品的可装配性。面向装配的设计系统提供的可装配性再设计一般采用两种形式:

1)再设计建议系统根据可装配性分析和评价,给出再设计建议,以改进产品的可装配性。

2)再设计工具在系统支持下,实现产品装配设计的改进、补充和完善,如调整装配设计参数、改进装配条件、改变装配结构等。

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