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基于PLM软件的滚动轴承磨工艺参数化设计探讨

2021/5/2    来源:互联网    作者:刘佩佩      
关键字:PLM  滚动轴承  磨工艺  参数化设计  
针对滚动轴承磨工艺原有设计方法繁琐、容易出错、效率低等缺点,提出了参数化设计方法,阐述了磨工艺设计基础数据的整理以及参数编写的具体方法,提高了设计效率和准确性。

1 前言

    近年来,随着科技的发展,各类轴承在市场的需求量不断增多,导致不同规模的轴承企业相继出现。长此以往,轴承市场竞争将日益激烈。如何利用最小的成本争取到最大的利益,已经成为轴承企业目前面临的难题之一。实现轴承数据参数化对缩短轴承设计时间、提高效率、降低轴承设计成本有着非常重大的意义。本文以磨工艺设计为例,阐述滚动轴承磨工艺参数化设计的基本思路。

2 滚动轴承磨工艺参数化设计理念

    对于轴承的磨工艺设计,以往都是基于诸多设计方法以及设计标准等文件,进行人工计算与人工制图。虽然有后期校对,但人工计算即使受到诸多因素的影响,即使使用计算器还是可能出现错误,对轴承的实际生产会暗藏事故隐患,而且设计过程中找到需使用的那些设计方法与标准,也是一个浪费时间比较繁琐的过程。滚动轴承磨工艺参数化设计就是一种可以减少这种浪费甚至避免这种浪费的方法。

    滚动轴承磨工艺参数化设计首先需基于一种轴承数据参数化设计软件的平台,即PLM软件,随后应用前期维护的与PLM软件相适应的磨工艺的基础数据,完成磨工艺设计的参数化出图。通过出图验证调整模板和参数,优化计算,实现自动出图。甚至可以基于常规的磨工艺图纸审批流程,修改增加软件的功能模块,来实现各部门资源共享,形成电子化审批流程以及电子化图纸归档,达到节约成本、提高设计质量和效率以及综合管理数据的目的。

3 滚动轴承磨工艺参数化设计方法

    首先应进行轴承磨工艺参数化设计需求的确认,讨论确认轴承磨工艺总体设计方案和设计流程,完成轴承磨工艺设计方法的转化,完成参数和模板编制,实现轴承磨工艺参数化设计;其次将整理的所有数据以计算公式、参数和标准表的形式录入系统;最后通过向导式的设计方式,实现磨工艺设计的自动计算和CAD自动出图。上述工作减少了重复工作,提高了设计效率和质量。

    3.1 基础数据整理以及参数设计编写

    基于PLM软件系统平台的滚动轴承磨工艺参数化设计,需要基础数据与业务数据的支撑,业务调研后启动数据整理工作,并为参数化出图测试、试用阶段提供真实有效的基础数据。只有前期有关磨工艺的设计方面的基础数据作为基石,才有可能真正实现保质高效的磨工艺轴承数据参数化设计的流程,因此基础数据整理以及参数设计编写是最重要最基本的工作环节。

    根据磨工艺设计方法,设计过程中运用到的基础计算数据参数有四类:技术条件参数、磨工艺留量参数、粗糙度参数以及工艺图上的名义尺寸的参数。

    3.1.1 技术条件参数设计编制

    以深沟球外圈精磨平面为例。需要用到的磨工艺设计符号有:D:轴承公称外径;Cs:外圈单一宽度偏差;Vcs:外圈宽度变动量,见表1。

表1 外圈精磨平面技术条件

外圈精磨平面技术条件

    将表1里工序、加工部位与技术条件字母含义相结合,转化为带有一定意义的一串字母,见表2。

表2 外圈精磨平面编写后的参数

外圈精磨平面编写后的参数

    其中MG为磨工艺固定表示字母。JMC代表精磨外圈平面(工序名称一般按照读音首字母编写;加工部位按照原有磨工艺对应的代号编写:如表2中C代表外圈平面,B代表内圈平面,等等)。后面的Vcs、DTCs为已有的磨工艺设计符号(由于程序里罗马数字不标识,因此这类字母按照读音首字母代表)。ts代表上偏差,tx代表下偏差。各类字母中间用下划线连接。

    3.1.2 磨工艺留量参数设计编制

    以深沟球外圈端面宽度留量表为例。表3为原始的外圈端面宽度留量表,将工序与加工部位相结合。由于留量与技术条件性质不同,为了区分,编写顺序发生改变,见表4。

    其中与技术条件编写原则不同的是磨工艺固定表示字母MG后直接连接代表加工部位的字母,如表4中,C代表外圈端面宽度(其他轴承加工部位按照原有磨工艺对应的代号编写)。然后连接代表加工工序的字母,如表4中,CM为粗磨,JY为精研,JZ为精整。各工序已有的公差按照技术条件中公差编写方式编写。各类字母中间用下划线连接。

表3 外圈端面宽度留量表/mm

外圈端面宽度留量表

表4 外圈端面宽度留量编写后参数

外圈端面宽度留量编写后参数

    3.1.3 磨工艺粗糙度参数设计编制

    以深沟球外圈套圈端面表面粗糙度为例,其中Ra代表粗糙度,其他按照以上编制原则,见表5。

表5 外圈套圈端面表面粗糙度编写后参数

外圈套圈端面表面粗糙度编写后参数

    3.1.4 磨工艺名义尺寸参数设计编制

    以深沟球粗磨外径名义尺寸为例,其中D代表外径,后面紧接着代表加工工序粗磨外径的字母CMD,不用下划线连接,见表6。

表6 粗磨外径名义尺寸编写后参数

粗磨外径名义尺寸编写后参数

    3.2 参数的录入维护

    滚动轴承磨工艺设计的各种数据的整理以及参数的编写只是最基础的一步,要想真正实现磨工艺参数化设计,需要将这些编写好的参数录入到已选定的设计软件当中,为自动化出图提供数据调研保障,见图1-图4。

磨工艺基础参数结构定义

图1 磨工艺基础参数结构定义

磨工艺基础参数结构定义

图2 磨工艺基础参数录入

磨工艺标准表格结构定义

图3 磨工艺标准表格结构定义

磨工艺标准表格录入

图4 磨工艺标准表格录入

    除了编写的参数以及需要用到的计算与取表公式等需要录入,磨工艺设计需要的标准工序、工艺过程、设备型号、设计标准表格、CAD模板等都应进行必要的维护。只有这些必须的数据全部被录入软件中,才算做好了磨工艺参数化设计出图的最终准备。

    3.3 设计向导测试

    前期准备完成后就可以进行磨工艺设计向导的测试。磨工艺设计向导功能主要是工艺人员通过向导完成工艺方案的选取计算出工艺参数的数值后,调取符合条件的模板,在CAD中展现向导所形成的工艺图,并以文件夹形式将工艺数据保存到服务器中,见图5-图7。

磨工艺设计向导测试

图5 磨工艺设计向导测试

磨工艺设计出图

图6 磨工艺设计出图

磨工艺设计向导审批流程测试

图7 磨工艺设计向导审批流程测试

    由于编写、录入、调试过程中均可能出现错误,出现运行设计向导时可能会有参数提取不出来、数值计算错误、没有符合条件的CAD模板等诸多问题,因此必须不断地多型号出图验证,并与原有出过的磨工艺蓝图进行对比,优化和调整参数和计算公式,提高计算结果和图纸精确性,进而实现轴承磨工艺设计参数化。

    3.4 滚动轴承磨工艺参数化设计的优点

    与原有磨工艺设计出图相比,参数化设计具有以下优点:

    (1)节省设计人员大量的查表、查公式、计算的时间,大大提高了设计效率,缩短了磨工艺设计的过程,缩短了工期。

    (2)在磨工艺设计向导中,所有的设计思路、经验公式、计算参数、计算稿等宝贵的企业知识都存储在选定的软件中,实现了企业经验知识的积累和历史数据的重用。

    (3)企业可以在最短的时间内拿出最优的设计和工艺方案,最快地投人生产,彰显企业的研发实力。同时,企业的设计和工艺人员也腾出了更多的时间和精力投入新产品和工艺的研发中,提升了企业的竞争力。

4 结束语

    若使企业信息化发挥良好的作用,离不开大量的基础数据,例如轴承磨工艺设计,就需要整理参数、模板、设计标准等诸多内容。

    滚动轴承磨工艺参数化设计,通过选定的PLM软件系统,利用整理编写的参数公式将实际业务转化为计算机识别的逻辑,这是一个对磨工艺设计知识总结和提高的过程,需要设计人员付出大量的工作。当所有的基础工作完美完成后,当繁琐的人工设计变成动动手指就能制出一张合格的工艺图时,对于轴承磨工艺设计将是一种质的飞跃,对于企业的发展也将是一种强有力的推进。

责任编辑:程玥
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