一、前言

青島青鍛鍛壓機(jī)械有限公司（原青島鍛壓機(jī)械集團(tuán)公司）是目前國(guó)內(nèi)最大的螺旋壓力機(jī)設(shè)計(jì)制造企業(yè)，主要產(chǎn)品有J53系列雙盤摩擦壓力機(jī)、J54系列不銹鋼復(fù)底鍋壓力焊接機(jī)、J55系列離合器式螺旋壓力機(jī)、J67、J69、J93系列壓磚機(jī)等90多個(gè)品種和規(guī)格的產(chǎn)品，年銷售額1.5億元。我公司成立于1946年，有著多年的螺旋壓力機(jī)設(shè)計(jì)制造歷史，產(chǎn)品分獲國(guó)家質(zhì)量獎(jiǎng)、國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)、及部省市優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品獎(jiǎng)。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品技術(shù)含量要求越來越高，產(chǎn)品規(guī)格(噸位)越來越大，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，產(chǎn)品開發(fā)周期越來越短，同時(shí)還要控制設(shè)計(jì)制造成本，技術(shù)開發(fā)工作面臨不斷的挑戰(zhàn)。隨著企業(yè)信息化建設(shè)的發(fā)展我們?cè)谠O(shè)計(jì)工作中先是使用AUTOCAD二維設(shè)計(jì)軟件，近年來又開始嘗試使用新洲三維Solid3000三維設(shè)計(jì)軟件，在工作中利用先進(jìn)的軟件技術(shù)大大提高了設(shè)計(jì)工作的效率。作為國(guó)產(chǎn)三維軟件Solid3000 V6.0在操作界面、功能、兼容性等方面比以往的版本都有了很大提高。圖1是用該軟件設(shè)計(jì)的我公司主導(dǎo)產(chǎn)品――J53系列某型號(hào)螺旋摩擦壓力機(jī)。

圖1 某型號(hào)螺旋摩擦壓力機(jī)總裝模型

二、新洲三維Solid3000軟件在產(chǎn)品研發(fā)各個(gè)階段的應(yīng)用

1. 方便地完成多套直觀的設(shè)計(jì)方案

Solid3000提供的設(shè)計(jì)方案是直觀的三維模型，這樣在方案論證階段設(shè)計(jì)師就可以獲得產(chǎn)品的每一個(gè)細(xì)節(jié)的完整信息，從而能有的放矢地提出改進(jìn)的建議和意見。軟件具有參數(shù)化設(shè)計(jì)及尺寸驅(qū)動(dòng)等功能。可以在第一方案的基礎(chǔ)上方便快捷地生成其他方案，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)客戶和總設(shè)計(jì)師的要求和建議改進(jìn)自己的設(shè)計(jì)。某型號(hào)壓力機(jī)的支臂等零件在方案討論時(shí)根據(jù)各方的要求做出了相應(yīng)的改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)（如圖2）。

圖2 支臂兩種設(shè)計(jì)方案

2. 方便完成復(fù)雜零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及重量計(jì)算

采用二維CAD設(shè)計(jì)軟件，工程師在設(shè)計(jì)中把大量的精力用在了利用想象力繪制各種視圖上，而無法集中精力于產(chǎn)品零部件分析、設(shè)計(jì)、改進(jìn)和完善。我們?cè)趬毫C(jī)的設(shè)計(jì)中引入三維軟件力爭(zhēng)做到產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程由圖紙?jiān)O(shè)計(jì)為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐援a(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能設(shè)計(jì)為中心。

大型壓力機(jī)機(jī)身、橫梁、底座等零件都是大型鑄件，重量一般都在30～60噸之間，而且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。以往設(shè)計(jì)過程中要耗費(fèi)設(shè)計(jì)人員大量的時(shí)間和精力想象各種空間結(jié)構(gòu)，盡管如此還是容易出錯(cuò)。使用Solid3000制作的三維模型使枯燥的設(shè)計(jì)工作變得直觀生動(dòng)。以前使用的是傳統(tǒng)的“體積－密度”法計(jì)算重量，由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜特別是鑄件內(nèi)腔有很多圓弧過渡的地方很難準(zhǔn)確計(jì)算體積。如果不計(jì)鑄件內(nèi)腔圓弧，重量將會(huì)比實(shí)際情況減小很多，而不計(jì)外圓弧，重量會(huì)比實(shí)際情況增大，尤其是大型零件的內(nèi)圓弧一般都在R30～R100之間，外圓弧在R10~50之間，對(duì)零件重量的影響較大，有時(shí)會(huì)在2～3噸甚至更多。Solid3000軟件在構(gòu)造三維模型的同時(shí)就已經(jīng)精確計(jì)算出了零件的空間體積，所以不但可以準(zhǔn)確計(jì)算零件重量、慣性矩，還能確定重心位置。眾所周知，摩擦壓力機(jī)打擊力主要來自滑塊下落產(chǎn)生的能量，準(zhǔn)確計(jì)算出各部件的重量，這些數(shù)據(jù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)算打擊力、平衡缸提升力等參數(shù)時(shí)是至關(guān)重要的。我公司的鑄件毛坯都是外協(xié)制作，經(jīng)常因?yàn)橹亓繂栴}和鑄造廠家發(fā)生爭(zhēng)議，現(xiàn)在隨著原材料價(jià)格的上漲，這種爭(zhēng)議越來越多。然而有了三維軟件計(jì)算出的零件準(zhǔn)確重量，在合同談判時(shí)業(yè)務(wù)人員就有了有力的技術(shù)支持。某型號(hào)壓力機(jī)的“機(jī)身”等鑄鋼件就是因?yàn)槲覀兡贸隽擞辛Φ闹亓繀?shù)，使得鑄造廠家把原先的報(bào)價(jià)重量降低了數(shù)噸。

圖3 J55系列壓力機(jī)下橫梁

3. 利用軟件的干涉檢查功能，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度

通過對(duì)裝配后的三維模型的干涉檢查可以將零部件的干涉問題輕而易舉的檢查出來，把尺寸結(jié)構(gòu)不合理的問題消滅在設(shè)計(jì)階段。

4. 生成二維、三維相關(guān)聯(lián)的工程圖

Solid3000三維軟件可以直接利用三維模型生成二維工程圖，使設(shè)計(jì)人員從憑借想象力繪制各種視圖的困境中解放出來。大噸位壓力機(jī)產(chǎn)品的機(jī)身等零部件尺寸較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在繪制工程圖的時(shí)候，往往需要用十幾個(gè)視圖才能表達(dá)清楚。繪制這些大型零件的工程圖對(duì)工程師來說是一件非常繁重的工作。而Solid3000可以自動(dòng)生成工程圖，圖紙中的各個(gè)視圖是三維模型自動(dòng)投影產(chǎn)生的，非常準(zhǔn)確；這些二維工程圖與三維模型是相關(guān)聯(lián)的，可以在尺寸上相互驅(qū)動(dòng)；這些功能保證了設(shè)計(jì)的正確性、統(tǒng)一性。同時(shí)，軟件可以利用裝配圖自動(dòng)生成各種裝配材料清單，其中的零部件信息和三維模型保持一致，比以前使用二維軟件手工編制即快捷又準(zhǔn)確。

圖4 J53系列壓力機(jī)機(jī)身

5. 制作方案演示的動(dòng)畫、圖片，充分展示產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能

2004年我公司某種型號(hào)摩擦壓力機(jī)的新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)召開的時(shí)候該機(jī)正在車間試車，無法獲得滿意的照片進(jìn)行產(chǎn)品宣傳。Solid3000三維軟件提供了透明化、剖視、爆炸視圖、渲染、動(dòng)畫等工具，利用這些工具能夠向用戶充分展示設(shè)計(jì)方案的每一個(gè)細(xì)節(jié)、生成各種演示方案的模型圖片、完成較復(fù)雜的演示動(dòng)畫。這些圖片及動(dòng)畫在新產(chǎn)品宣傳、項(xiàng)目投標(biāo)中可以讓用戶直觀的獲得產(chǎn)品信息，對(duì)產(chǎn)品留下深刻的印象。發(fā)布會(huì)后客戶對(duì)產(chǎn)品的演示效果非常滿意，這是他們看到的國(guó)內(nèi)首次用三維軟件生成的摩擦壓力機(jī)圖片（如圖5、圖6）。

圖5 產(chǎn)品宣傳圖片1

圖6 產(chǎn)品宣傳圖片2

特別值得一提的是作為國(guó)產(chǎn)軟件，Solid3000為我們提供了很多適合我國(guó)工程技術(shù)人員習(xí)慣的功能。比如說，在標(biāo)注尺寸公差的時(shí)候軟件為我們提供了公差查詢表，使我們可以方便快捷的選用符合要求的公差代號(hào)或者是數(shù)值（如圖7）。軟件各種功能操作的名稱、功能提示也非常符合中國(guó)人的語言習(xí)慣，使用的時(shí)候比較易懂，容易上手。標(biāo)注的形式、字體修改非常方便。另外，Solid3000的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)也很有特色。軟件為我們提供了符合最新國(guó)標(biāo)的完善的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，而且可以根據(jù)需要自己定義所需標(biāo)準(zhǔn)件，還可以根據(jù)企業(yè)自身產(chǎn)品情況自己建立本公司標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)。我公司產(chǎn)品經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)形成系列化，很多零件在企業(yè)內(nèi)部已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。我們將這些零件放在企業(yè)自己的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中，使用非常方便。

圖7 工程圖環(huán)境下尺寸公差標(biāo)注界面

三、結(jié)束語

三維軟件在摩擦壓力機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是我公司設(shè)計(jì)工作利用先進(jìn)軟件技術(shù)提高工作效率，工作質(zhì)量的一次很有意義的嘗試，使設(shè)計(jì)工作變得生動(dòng)，直觀。目前三維軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用，我們使用三維設(shè)計(jì)軟件的時(shí)間還不長(zhǎng)，還有許多需要提高的地方，在企業(yè)信息化建設(shè)中還有很長(zhǎng)的路要走。現(xiàn)在在使用好三維造型設(shè)計(jì)軟件，充分挖掘軟件潛力的同時(shí)也在考慮以后和其它軟件的兼容、接口問題。這里只是把我們初步使用三維軟件的一些感受和經(jīng)驗(yàn)寫出來，希望能與國(guó)內(nèi)同行多交流，共同進(jìn)步。