基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法，包括建立标准零部件、夹具和基型的模块库，并存储在计算机中；解读用户要求，将其转化为设计参数；对设计参数进行设计计算，从模块库中匹配相似度最高的可选基型；若已有基型满足性能要求，则直接输出设计文件，否则需从被测件的专用夹具开始进行可适应设计，通过通用模块的变型、升级和专用模块的替换完成基型可适应设计，并使用CAE工具对新方案进行优化设计，再检测能否满足用户性能要求，若满足则直接输出设计文件，若仍不满足则反复进行可适应设计，直至满足用户需求。本发明以模块化设计为基础，在可适应设计平台上实现非标测漏设备新产品的快速设计，从而快速响应市场。
【专利说明】基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械工程【技术领域】，尤其涉及一种机械产品的可适应设计方法。
【背景技术】
[0002]随着航空、航天工业技术的进步，人们对密封性能检测技术及装备的要求也走向一个新高度。在民用工业中，人们对泄漏的认识以及要求对泄漏检测和控制的意识逐渐增强。近些年来，摩托车、空调器、汽车、燃气用具为越来越多的人所熟悉，这些产品因泄漏造成的危害和灾难也给人们敲响了警钟。
[0003]测漏设备是一种检测腔体密封性能的专用设备，其工作原理是:利用专用夹具将被测工件进行准确定位，封堵形成待测密闭腔体，往被测腔体通入一定气压，检测气压变化或将工件没入水中即可检测工件是否泄漏。
[0004]被测工件涉及摩托车的发动机缸体、汽车的发动机缸体、散热器、刹车系统、蒸发器、燃气用具等。由于被测工件尺寸、结构形式千差万别，决定了测漏设备属于个性化定制的单件小批量生产的产品，这导致目前测漏设备的生产必须单台(套)设计制造，在接到订单后，先对产品进行整体设计，然后逐步细化产品结构，整个设计流程实际是对测漏产品的重新设计，设计工作量非常繁重，设计周期较长，对市场需求变化响应慢，浪费企业资源，严重制约了企业的进一步发展。因此必须采用先进的设计理论和设计平台来缩短产品设计周期，提高设计质量，低成本、高效率地满足客户个性化需求。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术，为了克服非标测漏设备在个性化定制设计生产过程中设计周期长、设计质量不稳定、零件重用少、生产成本高等问题，本发明提供一种基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法。该方法能设计出以模块库为基础的产品可适应设计平台，在平台上进行产品设计整个产品设计流程将是从用户需求信息到被测零件分类集，再到平台库中已有基型最后到模块调整的过程，最终将通过通用模块变型、升级与专用模块替换实现新产品的快速可适应设计，将大大缩短研发时间，降低研发成本，提高企业资源利用效率，实现绿色设计。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明一种基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法是:建立模块库后，将所述模块库存储在一计算机中；所述模块库包括标准零部件、夹具和基型；并按照下述步骤进行:
[0007]步骤一:解读客户要求，对客户的模糊需求信息进行定量化表达，并转化为设计参数；
[0008]步骤二:对设计参数进行设计计算，以便从模块库中匹配相似度最高的可选基型；
[0009]步骤三:若模块库中已有基型满足性能要求，则直接输出设计文件；
[0010]步骤四:若从模块库中所选取的基型不能满足性能要求，则需从被测件的专用夹具开始进行可适应设计，包括:对基型的可适应设计则通过通用模块的变型、升级以及专用模块的替换完成新产品设计，并使用CAE工具对新产品设计方案进行优化设计，之后，再检测新产品能否满足用户的性能要求，若满足则直接输出设计文件，若仍不满足则反复进行步骤四，直至新产品满足用户需求。
[0011]本发明基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法，其中，建立模块库的过程是:
[0012]首先，规划测漏产品系列型谱，使其能覆盖整个产品族，在研究测试型式为干式、干湿式或湿式，所用介质为空气、氦气、水或油，采用的测试方法是压差或流量，其总体结构是固定式、回转式或移动式的不同的情况下，规范基型尺寸，建立产品型谱；
[0013]然后，通过模块化方法对测漏产品族进行功能分解和模块划分，以被测工件为核心，建立通用模块库和专用模块库，以模块作为产品的基础，使产品变型时通过通用模块变型、升级与专用模块的替换即可完成；
[0014]其次，基于三维设计软件建立通用模块的全参数优化模型，并提炼各模块参数，建立参数之间的约束关系，通过参数驱动实现通用模块变异，对各模块采用CAE工具进行结构优化，将各模块和基型导入模块库中；
[0015]最后，对模块接口进行可适应设计，以便实现模块装配、升级和维修。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0017]一种基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法采用模块化、标准化、系列化、虚拟化方法在可适应设计平台上进行新产品研发，可以大幅提高产品可定制性，快速响应用户需求，整合企业资源和流程，实现资源和能源的优化利用。其本质在于以模块作为产品设计的基础，通过通用模块变型、升级与专用模块替换实现新产品的快速可适应设计，并在平台上通过CAE软件等工具进行优化设计，在满足性能要求之后将模型、图纸、明细表、外购件汇总表等设计数据输出，这样的产品设计流程可大大缩短产品研发周期，降低设计人员的劳动强度。
[0018]由于采用该方法在可适应设计平台上进行新产品的设计与组织生产是以模块为基础进行的，因此可以提高零部件的通用化程度，将非标测漏设备的单机定制生产转化为大批量生产，从而提高生产批量，提高企业资源利用率，降低生产成本，以规模化生产的效益实现非标专机的定制生产。
[0019]同时，本发明可推广应用于其它机械设备制造行业，解决普遍存在的设计周期长、设计质量不稳定、设计人员重复劳动量大、生产周期长、成本高等突出问题，可积累设计资源，实现可重构、再制造，减少资源浪费，实现低碳环保，具有很好的社会经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法过程流程图；
[0021]图2是基于PDM系统的并行设计过程流程图；
[0022]图3是基于可适应设计平台的产品升级和变型过程示意图；
[0023]图4是测漏设备可适应设计过程及工具示意图；
[0024]图5-1是本发明一实例的结构主视图；
[0025]图5-2是图5-1所示实例的结构A-A俯视图；[0026]图5-3是图5-1所示实例的结构侧视图。
【具体实施方式】
[0027]如图1所示，本发明一种基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法是，建立模块库后，将所述模块库存储在一计算机中；所述模块库包括标准零部件、夹具和基型；并按照下述步骤进行:
[0028]步骤一:解读客户要求，对客户的模糊需求信息进行定量化表达，并转化为设计参数；
[0029]步骤二:对设计参数进行设计计算，以便从模块库中匹配相似度最高的可选基型；
[0030]步骤三:若模块库中已有基型满足性能要求，则直接输出设计文件；
[0031]步骤四:若从模块库中所选取的基型不能满足性能要求，则需从被测件的专用夹具开始进行可适应设计，包括:对基型的可适应设计则通过通用模块的变型、升级以及专用模块的替换完成新产品设计，并使用CAE工具对新产品设计方案进行优化设计，之后，再检测新产品能否满足用户的性能要求，若满足则直接输出设计文件，若仍不满足则反复进行步骤四，直至新产品满足用户需求。新产品设计方案能否满足客户性能要求的检测过程即为设计方案的评价过程。
[0032]本发明中建立模块库的过程是:首先，规划测漏产品系列型谱，使其能覆盖整个产品族，在研究测试型式为干式、干湿式或湿式，所用介质为空气、氦气、水或油，采用的测试方法是压差或流量，其总体结构是固定式、回转式或移动式的不同的情况下，规范基型尺寸，建立产品型谱；然后，通过模块化方法对测漏产品族进行功能分解和模块划分，以被测工件为核心，建立通用模块库和专用模块库，以模块作为产品的基础，使产品变型时通过通用模块变型、升级与专用模块的替换即可完成；其次，基于三维设计软件建立通用模块的全参数优化模型，并提炼各模块参数，建立参数之间的约束关系，通过参数驱动实现通用模块变异，对各模块采用CAE工具进行结构优化，将各模块和基型导入模块库中；最后，对模块接口进行可适应设计，以便实现模块装配、升级和维修。
[0033]本发明基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法，其中，模块库中的基型至少包括非标测漏设备的下主板、大导向轴、光栅支架左、上部滑道、中主板、上主板、定位销衬套、板定位销、主压紧部分、上下卡板、安全锁、上限位、光栅支架右、下限位、接近开关支架、挡柱、大导向轴套和大导向轴压环。
[0034]下面结合附图和实例对本发明的【具体实施方式】作进一步详细地描述，但不用来限制本发明的保护范围。
[0035]如图1所示，采用基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法，在接到新订单后，首先将将模糊信息、不确定信息、被测件信息等客户要求信息转化为可定量化表达的信息，进而将其转化为新产品的设计参数，通过平台的检索功能根据产品族型谱系列基型与设计参数的匹配度调出相似度最高的可适应基型，若该基型满足性能要求则直接输出设计数据(模型、图纸、明细表、外购件汇总表等)，若不能满足要求，则先对其夹具进行可适应设计，进而进行基型可适应设计，并对新设计分析优化，优化后的设计若可以满足性能要求则直接输出设计数据，若不能满足要求则返回夹具设计阶段重新设计，直至新产品虚拟样机的设计满足客户的性能要求。
[0036]如图2所示，该可适应设计方法的设计平台为可适应设计平台，它以PDM系统为核心，集成了 PM、CAD、CAE、0A、CAPP等子系统，从接到合同，到产品的开发设计、计算仿真、设计发放、工艺编制等均可在该平台上进行，平台的ERP接口可与ERP集成，从而为其提供数据支持，产品在整个设计生产周期中都可以在平台上进行修改，从而在协同并行设计中实现设计生产数据的实时传递与共享。
[0037]如图3所示，新产品设计过程中，若平台库中已有基型不能完全满足新产品的设计性能要求，则通过参数驱动通用模块进行升级或变型以及替换专有模块等方法实现新产品设计，即以产品结构的细部模块调整代替产品整体设计，从而大大缩短设计周期。
[0038]如图4所示，以测漏设备为例，将其设计过程划分为需求分析、确定功能要求、确定结构方案和方案评价四个流程。首先进行需求分析，对客户需求信息以及被测工件进行分析聚类，以将其定量化表达，确定测漏设备的总体功能要求并将功能逐步细化，产生功能流，然后依据功能要求对整体结构方案和局部结构方案进行设计，即结构力流，最后评价总体方案、局部方案以及参数，完成设计，这个设计过程其实是一个不断迭代的动态的过程。
[0039]如图5-1、图5-2和图5-3所示，以测漏设备基型KCA为例，讲述基于模块化技术的非标测漏设备可适应设计方法设计过程。首先接到用户订单之后，对用户需求进行分析，如为曲轴箱，其检测为非在线式单机检测、手动上下料、干检、重量一般在10公斤以内，可确定其可选基型为KCA，其初选的主驱动参数(单位:mm)为:上主板6中长度(X) *宽度(XY):780*420、厚度(δ 2):25 ;上主板6与大导向轴2配合的孔径D:040、两侧护网在上主板6中的安装尺寸a: 35、b: 220。如果库中已有的KCA基型其尺寸参数等符合曲轴箱的检测要求则直接输出其设计文件。如果某些尺寸如夹具的闭合尺寸不符合要求，则根据被测件进行曲轴箱的专用夹具设计，夹具设计完成后根据夹具的尺寸从库中已有的基型规格中选择合适的规格参数(单位:mm)如下主板I中长度(X)*宽度(XY):1080*585、厚度(δ 2):30 ;上主板6与大导向轴2配合的孔径D:050、两侧护网在上主板6中的安装尺寸a: 35、b:275。从而参数驱动通用模块和替换专用模块，确定基型的规格。基型规格确定后，通过CAE软件对KCA的整机进行优化设计，进行力平衡和力矩平衡的分析优化，如果满足要求，输出设计文件，否则返回夹具设计处重新设计，直到该机型能够满足曲轴箱气密检测的条件则输出设计文件，完成设计方案。
[0040]尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
【权利要求】
1.一种基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法，其特征在于:建立模块库后，将所述模块库存储在一计算机中；所述模块库包括标准零部件、夹具和基型；并按照下述步骤进行: 步骤一:解读客户要求，对客户的模糊需求信息进行定量化表达，并转化为设计参数； 步骤二:对设计参数进行设计计算，以便从模块库中匹配相似度最高的可选基型； 步骤三:若模块库中已有基型满足性能要求，则直接输出设计文件； 步骤四:若从模块库中所选取的基型不能满足性能要求，则需从被测件的专用夹具开始进行可适应设计，包括:对基型的可适应设计则通过通用模块的变型、升级以及专用模块的替换完成新产品设计，并使用CAE工具对新产品设计方案进行优化设计，之后，再检测新产品能否满足用户的性能要求，若满足则直接输出设计文件，若仍不满足则反复进行步骤四，直至新产品满足用户需求。
2.根据权利要求1所述基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法，其特征在于:建立模块库的过程是: 首先，规划测漏产品系列型谱，使其能覆盖整个产品族，在研究测试型式为干式、干湿式或湿式，所用介质为空气、氦气、水或油，采用的测试方法是压差或流量，其总体结构是固定式、回转式或移动式的不同的情况下，规范基型尺寸，建立产品型谱； 然后，通过模块化方法对测漏产品族进行功能分解和模块划分，以被测工件为核心，建立通用模块库和专用模块库，以模块作为产品的基础，使产品变型时通过通用模块变型、升级与专用模块的替换即可完成； 其次，基于三维设计软件建立通用模块的全参数优化模型，并提炼各模块参数，建立参数之间的约束关系，通过参数驱动实现通用模块变异，对各模块采用CAE工具进行结构优化，将各模块和基型导入模块库中； 最后，对模块接口进行可适应设计，以便实现模块装配、升级和维修。
3.根据权利要求1所述基于模块化设计的非标测漏设备可适应设计方法，其中，模块库中的基型至少包括非标测漏设备的下主板、大导向轴、光栅支架左、上部滑道、中主板、上主板、定位销衬套、板定位销、主压紧部分、上下卡板、安全锁、上限位、光栅支架右、下限位、接近开关支架、挡柱、大导向轴套和大导向轴压环。
【文档编号】G06F17/50GK103886122SQ201210574219
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】王太勇, 成兵, 肖新华 申请人:天津大学