应用CAD技术提高烟草机械产品的设计能力.pdf

文章编号 1006 3269 2001 01 0052 03 应用 CAD 技术提高烟草机械产品的设计能力 吴永胜 许昌烟草工业机械厂 河南 许昌461000 摘要 结合企业应用 CAD 技术的实际 简要地说明了传统 的烟机产品设计方法已不适应市场发展的需要 论述了 CAD 技 术在加速烟草机械产品开发速度 提高产品质量 降低产品成本 中的作用 提出了烟机企业应用 CAD 技术应采取的方法 关键词 CAD 技术 烟草机械 产品设计 中图分类号 Th122文献标识码 A 烟草机械技术是烟草工业的核心技术之一 标志 着国家烟草工业的发展水平 从八十年代到九十年代 中期我国相继引进了几十项国外的烟草机械设备制造 技术 显著地提高了我国生产烟草机械设备的能力 但 是在引进先进制造技术的同时 并没有引进国外现代 化的烟机设计方法 烟机企业对引进的先进烟机技术 的消化 吸收仍然采用的是传统的产品设计方法 这种 设计方法面临着一系列问题 已成为制约企业自主研 制 开发新烟机产品的主要瓶颈之一 要生产现代化烟 机设备 就必须有现代化的设计能力 必须采用现代化 的手段 1 推广 CAD 技术是提高烟机制造企业产品设 计能力的主要途径 国家烟草专卖局对行业的 CAD 技 术非常重视 并把推广 CAD 技术作为提高烟机产品设 计质量和制造能力的重要手段 在他们的关心支持下 自 1998 年以来 我厂以产品开发为重点 把大力推广 应用 CAD 技术作为实现技术创新 提高烟机产品设计 及制造能力的重要手段 现在结合几年来企业应用 CAD 软件的实际 谈一谈 CAD 技术对提高企业产品设 计能力的重要作用 1应用 CAD 技术的要求 1 1成立组织机构制定实施方案 为确保企业实施 CAD 后能取得成效 成立专门的 项目开发领导机构和项目实施小组 并制定了企业的 总体规划 分步实施 加强基础 重在实用 有限目标 重点突破 系统开发原则 编制了推广应用 CAD 软件 的总体规划方案 建立激励机制 充分地调动了技术人 员利用 CAD 技术从事产品开发与设计工作的积极性 我厂与有关专家合作 依据企业的实际情况 制定了 CAD 系统总体方案和可行性分析报告 使我厂的 CAD 项目能按计划分步实施 逐步使 CAD 软件成为技术人 员从事产品结构优化 典型零件分析 运动机构分析 关键部件改进和新产品开发的主要工具 2 1 2慎选 CAD 工程的软硬件平台 企业选择 CAD 软件 要在综合分析各种 CAD 软 件的基础上按企业的实际功能需求确定 CAD 软件 再 由 CAD 软件确定硬件 在企业实施 CAD 工程中 CAD 的软硬件选型事关 企业推广 CAD CAM 技术成败 为此 选择 CAD 软件 不仅要考虑企业目前对二维工程绘图 三维实体造型 的功能 模拟装配 有限元分析的实际需求 还要考虑 企业未来实施 CAM PDM CIMS 的需求 3 选择这样的 软件和相关硬件的投资较大 通过对国内外数家 CAD CAM软件的考查和综合评估 我厂最终选定了五套 SDRC 的 I DEAS 软件作为企业实施 CAD 工程的软件 平台 2应用 CAD 技术的效果 尽管我们与全面实现企业 CAD 工程目标还有一 定距离 但从实施情况来看 CAD 技术的推广应用 大 幅度地缩短了我厂新产品的设计周期 降低了设计成 本 CAD 技术的推广应用 为加快我厂科技创新的步 25 成组技术与生产现代化 2001 年第 18 卷第 1 期 技术创新与生产实践 伐奠定了坚实的基础 2 1实现了产品设计方法的变革 如果按传统的方法设计结构复杂的箱体类零件 则需要经过设计 建立泥模 确定装配零件孔位及尺寸 等过程 由于这种设计是串行进行的 对后续工作缺乏 预见性 设计者在产品开发的早期不可能全面考虑下 游过程的需求和约束 从而使这类零件的设计不可避 免地存在这样或那样的缺陷 造成在产品设计过程中 的修改量过大 有的甚至造成零件报废 并且越是在产 品的开发后期发现问题 修改所需的费用就越大 所需 的时间就越长 因此 利用传统方法进行设计 产品设 计的周期过长 成本较高 企业应用 CAD 软件为设计 人员提供的协同工作环境 极大地改进了产品的设计 过程 可以使设计人员在设计过程中并行工作 协同工 作的环境可以使设计人员在产品开发的全过程中始终 互相保持联系 以确保与产品开发有关的所有人员均 使用统一的产品设计数据 从而保证了产品数据的一 致性 据统计 在这种方式下进行机械产品设计 可以 缩短设计周期 1 3 1 2 提高工效 3 5 倍 使产品的 一次成功率达 95 以上 例如 我厂新产品 LUCKY2000 中的翻转机构 该 部件中有一个铸件是结构复杂的箱体类零件 在其上 装配有 80 多种零件 我厂在利用 I DEAS 进行翻转机 构设计后 非常直观地确定了该零件的外形尺寸和各 种孔的位置 通过对与之相关的零件进行模拟装配和 机构分析 准确地得到了其它零件的技术参数 从而为 产品一次设计 一次成产品创造了条件 可见利用现代 化的产品设计方法可以使企业以最快的速度 最好的 质量 最低的价格向用户提供产品 2 2提高了新产品的设计创新能力 利用 I DEAS 软件可以开发出未来的数字化样 机 利用建立数字化样机方法进行设计 可以在没有制 造出物理样机和实际投产之前 使设计人员在设计过 程中能通过计算 直观和定量地分析关键零部件或整 机的应力分布情况 及时地进行结构优化 获得关于产 品外形 性能和成本等方面的详细资料 消除了不必要 的样机生产等中间的工作环节 从而缩短了产品的开 发生产周期 产品质量在研制开发全过程得到自然的 内在的保证与控制 例如 我厂的产品设计人员利用 I DEAS 软件先 后建立了 Zj15 Zj17 Zj19 卷接机组的烟支切割机构模 型并且利用计算机模拟的方法从理论上对这些产品的 烟支切割机构的运动进行分析 取得了烟支切割机构 中关键零件的运动数据 通过对这些运动数据全面分 析 找出了 单刀双切 的机构中影响烟支切口质量的 主要原因 设计人员依据这些运动数据 经过对不同设 计方案的反复分析和比较 大胆地提出了将 单刀双 切 机构变为 双刀双切 机构的改进设计方案 借助 I DEAS 软件 仅仅利用十天时间就建立了这种机构卷 接机烟支切割模型 通过对这种机构的进一步优化 技 术人员进行了实际机构的设计和其它相关零部件的设 计 最终设计出的 双刀双切 机构使烟支切口质量得 到进一步提高 使烟支切割机构的运动速度减为原来 机构的二分之一 显著提高了烟支切割机构稳定性和 使用寿命 具有 双刀双切 机构的 Zj19A 卷接机组一 投放市场 就受到烟厂用户的好评 仅 2000 年 我厂就 向用户提供了 10 台这种设备 为企业新增销售收入 800 万人民币 2 3缩短了新产品的研制周期 I DEAS 软件中的实体造型功能能使设计人员较 快地将三维的抽象构思转换成直观的三维实体 继而 转换成二维工程图 设计人员可直接或进行局部修改 后引用 避免了大量的重复工作 装配中的干涉检查功 能能及时发现设计中的缺陷和错误 避免了试制过程 中大量的设计更改 例如 我厂在开发新产品 单螺杆压缩机 时 利用 I DEAS 软件进行三维实体造型 模拟装配 干涉检 查 机构分析和工程制图 发现并更正了在产品测绘设 计时存在的问题 减少了从设计到制造中的许多中间 环节 使原来需要 8 个设计人员一年的时间才能完成 的产品开发项目 缩短为现在的二个月时间 并且产品 的设计质量也得到了保证与控制 在技术人员设计新 产品 单螺杆压缩机 时 其 100 的部件均是利用 CAD 软件进行三维实体造型 模拟装配 干涉检查 其 CAD 出图率达 100 经有关部门核算 利用 CAD 软件 开发新产品 单螺杆压缩机 为企业节约开发费用 14 4 万元人民币 可见 利用 CAD 软件进行新产品开 发 不仅显著缩短了新产品的开发周期 还大大降低了 设计成本 2 4培养了一支 CAD 技术应用队伍 经过多次 CAD 技术培训 目前我厂 35 岁以下的 产品设计人员 96 已掌握了 I DEAS 软件的实体造 型 装配 干涉检查和二维工程图的转化 40 的产品 设计人员掌握了零部件的有限元计算和分析 其中少 35 Group Technology 吴锡英 杨光薰 跨世纪技术座谈会 纪实 2000 01 2 曹阳 全面应用I DEAS