北京石油机械厂顶驱设计论文.doc

北京石油机械厂顶驱设计论文北石厂根据自身产品开发的特点，将设计、工艺、管理过程分为了两个方向，即创新型产品组和传统改型产品组。这样，企业的组织结构也相应做了变革，设计部分成了创新型产品项目组和传统改型产品项目组，如北石厂设计部组织框架图所示，不同的项目组负责不同的产品类型。 创新型产品组负责的产品都是设计初期没有成型技术的，绝大部分的设计生产都是没有图纸可寻，只能是根据技术参数和设计指标来指导设计，那么整个设计过程相对而言都需要自主创新。由于整个设计完全都是新的开始，因此从二维还是三维开始设计并没有多大区别，而三维设计的直观性与可模拟分析性则让整个设计变得更加简单明了，同时让企业争得了宝贵的时间并降低了企业试制成本，如北石厂的顶部驱动装置设计、生产、管理过程是个非常典型的例子。 传统改型产品组则负责老产品的改型设计，很多时候都能找到老图纸来帮助设计，相对而言用二维开始设计，借用老图，让设计过程变得更加容易，同时辅助以三维设计来对产品进行宣传，用三维数据模型来指导用户了解和使用产品，将提高老产品改型后的市场竞争力。北石厂螺杆钻具的设计、生产、管理过程是传统改型产品的典型例子。下面用两个例子详细说明。（一）创新型产品（如顶驱）设计、生产、管理过程北石厂的创新产品设计、生产、管理过程成为企业信息化的重要组成部分，为企业的产品创新提供了很好的技术保证。下面是基于CAXA图文档管理平台的CAXA CAD/CAM一体化解决方案在顶驱产品的设计、生产、管理全过程的应用详解。 第一步：顶驱立项新建机型 分配人员及权限 导入文档 立项完成 项目主管立项操作 项目负责人登陆CAXA图文档系统，在图文档产品结构树中创建顶驱新型号，并配置项目参与人员名单和分配相应权限，同时在文档目录中导入项目任务书和技术指标说明书等文档，以便于项目成员随时调阅。 第二步：顶驱设计在CAXA图文档平台下，设计工程师可以随时通过网络登陆图文档服务器设计、管理和查询授权文档。顶驱项目组设计工程师的工作可以分成两个阶段，一个阶段是三维原型设计，一个阶段是三维详细设计。三维原型设计：新建三维零部件 装配设计 输出产品效果图 完成概念原型设计； 顶驱原型设计三维详细设计：三维零部件 三维部件装配 生成二维工程图；三维运动部件 运动副 运动仿真；三维零部件 选择材质 加载荷 应力分析；从上面的设计分解，我们可以看到，整个设计都是从三维开始的。三维的设计让零部件可以完成模拟装配和干涉检验，可以用运动仿真来演示产品工作过程，同时也可以应用有限元分析来检验零件的承载能力从而改善产品质量。 第三步：工艺编制及汇总同样，工艺人员可以在CAXA图文档系统中调取对应的设计工程图纸，根据要求利用CAXA工艺图表编制工艺路线图和工艺过程卡。另外，利用CAXA工艺汇总表可以对CAXA图文档系统下的产品大类进行报表统计，自动生成BOM表。 工艺编制：选取自制件二维工程图 编制工艺路线 填写工序卡片 完成工艺编制； 工艺汇总：导入产品结构、工艺数据 选择汇总模板 生成分类汇总表 输出报表； 第四步：数控生产北石厂优良的数控加工设备使得企业制造生产现代化优势明显，特别是利用CAXA网络DNC让数控设备与操控中心之间采用了无线网络数据传输，节省了成本节约了时间。 DNC管理系统界面DNC通讯系统界面 （二）传统改型产品（如：钻杆）设计、生产、管理过程北石厂的传统改型产品是企业发展的主要竞争动力源，为企业提供了强大的经济支持。下面是钻杆产品的设计、生产、管理全过程的详细分解。与顶驱产品的过程相对比，整个钻杆项目设计、生产、管理过程的差异主要在于设计部分的重大变化，其他在立项、工艺和生产等步骤上没有本质区别。如钻杆设计过程图所示，设计工程师接到项目后，通过CAXA图文档系统查询所需改型产品对应的老图。由于该项目留存老图基本都是二维图，因此拷贝借用后设计工程师用CAXA电子图板对这些二维图进行修改编辑。由于是改型，有些设计数据参数需要更改，特别是钻杆长度的变化会导致钻杆材质和截面半径的相应变化，这就需要进行三维设计来做仿真分析。在CAXA实体设计软件的草图项中读入对应的二维图，对读入的草图进行适当的编辑后，通过拉升、旋转、放样、扫描等操作，建立三维实体造型。再通过对设计出的三维零部件进行有限元分析、运动仿真来验证设计的合理性，从而保证整个产品设计的准确可靠。另外，三维设计结果可以对外形成立体的宣传文件，如爆炸图等，可以让客户直观的看到未来采购产品的外观和结构。 机械式随钻震击器液压式随钻震击器CAD/CAM一体化在北石厂的应用效果：设计方面，三维数字化设计（CAXA 3D CAD）应用在产品研发中发挥了重要作用，缩短研发周期，主导产品的新品种推出时间由过去的三个月缩短为目前的一个月。顶驱装置做为光机电一体化的大型高技术钻井装备，通常研制通常需要3年以上的时间，而北石厂由于采用了CAXA三维、二维以及协同设计极大地提高了设计效率，缩短了设计周期，保证了结构设计的准确性，仅用一年的时间（03年1月04年1月）就完成了研制的任务，缩短设计周期3倍以上。工艺方面，工艺数据管理（CAXA CAPP）实施效果最显著的是实现了工艺文件的共享以及版本控制，使得生产系统及有关部门方便的得到工艺信息。实现了编制工艺文件过程中对工艺资源的自动关联。同时初步实现与ERP之间的BOM传递。将过去单一的工艺表格变为了有机的整体，将过去分散的工艺数据形成了一系列方便易查的数据库，极大地提高了企业的工艺设计能力。管理方面，图文档管理系统（CAXA Vault ）让企业的技术管理有了可靠的保证，目前图纸、工艺及其它技术文件实现了网上传输、网上查询、网上审核，效果明显。北石厂以前大量的CAD图纸和设计文件虽然是电子版，但均是按照手工管理方式，没有进行电子化管理，导致大量技术文件在管理上存在安全隐患。实施图文档管理系统后建立起基于数据库系统的企业产品数据库，建立起技术文件的电子化管理。目前我们已经建立了顶部驱动钻井装置、随钻震击器、减震器、螺杆钻具、随钻测量装产品置的文档结构，建立产品的结构树，非常方便地实现了图纸共享与查询，实现了各种BOM表的自动汇总，并实现产品BOM结构和ERP的相互传递，使生产、检验等部门对报表的需要，使所有与产品开发、生产准备、生产制造相关的人员在整个产品生命周期中共享与产品相关的数据。图纸的查询时间大幅提高，过去手工查询至少需要半个小时，现在通过图文档管理系统查询几分钟即可完成，查询速度提高了50以上.而数据的准确率提高了90%以上。制造方面，网络化制造系统（CAXA网络DNC）的实施使企业的生产管理得到提高，北石厂通过实施数控网络化制造已经见到了成效，多台数控设备同时进行通讯网络化管理，程序员不再拿着笔记本到机床边传输程序，管理人员也可以对数控设备的运行进行实时的监控管理，经过分厂使用，纯工效提高5倍以上，最高可达810倍.大量的提高了数控设备的利用率。钻采分厂在液控产品的制造过程中，由过去三个月制造出成品到现在的一个月制造出成品，缩短了制造周期。北石厂下一步将继续加大企业信息化工作的投入和力度，巩固三维设计和有限元分析的成果；开展产品协同设计/产品数据管理(PDM)，充分利用好目前企业的高端数控设备，利用本厂网络系统，将网络DNC传输应用到全厂所有数控机床，构造起一个高端的网络制造平台。实现真正意义上的网络化制造，进一步加强网络化制造系统的市场销售和服务力度，将网络化制造系统系统全面应用于企业的实际生产中，为企业创造应用价值。实现三维数字化设计