Pro/ENGINEER在家用電器開發(fā)中的應(yīng)用

1 前言

　　在市場經(jīng)濟(jì)下,企業(yè)必須進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新,才能搶先競爭對手提供滿足用戶需求的一流產(chǎn)品,不斷保持和擴(kuò)大市場占有份額,才有希望在日趨激烈的市場競爭中生存和發(fā)展。輕工家電行業(yè)尤其如此。

　　在家電產(chǎn)品的研究開發(fā)實(shí)踐中,我們認(rèn)識到要提供滿足用戶需求的一流產(chǎn)品,產(chǎn)品設(shè)計(jì)始終是重要的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),它基本決定了產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、成本和經(jīng)濟(jì)效益。一流的產(chǎn)品,首先來自一流的設(shè)計(jì),而且必須有一流的產(chǎn)品開發(fā)過程支持。產(chǎn)品開發(fā)過程不僅包括了一流的人才因素,而且還應(yīng)包括現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、工具、技術(shù)及基礎(chǔ)平臺和檢測手段、實(shí)驗(yàn)條件以及信息等等。如何使企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)過程成為一流,不斷提高自身的創(chuàng)新能力和水平,是每個(gè)企業(yè)必須面對而且要很好解決的問題。

　　2 家電行業(yè)的產(chǎn)品特點(diǎn)和開發(fā)要求

　　輕工家電行業(yè)直接為廣大消費(fèi)者提供日用電器等產(chǎn)品,是提高人民的生活質(zhì)量和生活水平的生產(chǎn)服務(wù)行業(yè)。由于用戶的廣泛性,家電產(chǎn)品一般是大批量生產(chǎn),其中塑料件和沖壓件多,工藝過程和質(zhì)量控制要求非常嚴(yán)格,產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造周期較短。由于進(jìn)行大批量生產(chǎn)和銷售,總利潤相對較高,市場競爭相當(dāng)激烈,企業(yè)的壓力很大。為了在激烈的競爭中得到生存和發(fā)展,必須緊跟市場,不斷適應(yīng)市場的變化,產(chǎn)品必須在創(chuàng)新能力和適時(shí)、及時(shí)推出能力上下大功夫。

　　家電產(chǎn)品生產(chǎn)制造的主要特點(diǎn)：一是大批量生產(chǎn),2002年,新飛公司產(chǎn)銷冰箱、柜180萬臺。如果暢銷,一個(gè)型號就能累計(jì)售出30萬臺以上;二是家電產(chǎn)品中的塑料件和沖壓件所占比重很大,如電冰箱產(chǎn)品中,塑料件占40%左右,沖壓件占16%左右。由于大批量的生產(chǎn)性質(zhì),約56%左右的零件必須利用模具才能生產(chǎn),而模具本身制作周期較長,費(fèi)用昂貴且完工以后修改起來十分困難。因此,家電行業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)中往往提出這樣的基本要求：首先是如何快速地進(jìn)行設(shè)計(jì),即針對用戶需求,迅速提出解決方案并予以實(shí)現(xiàn)。其次是如何成功地進(jìn)行設(shè)計(jì),即當(dāng)一個(gè)設(shè)計(jì)完成后,模具投入之前,快速地制造出樣機(jī)或樣件來,進(jìn)行評價(jià)、論證,針對缺陷及時(shí)修改設(shè)計(jì),使其盡可能一次趨于完美、取得成功。

　　根據(jù)上述特點(diǎn)和要求,輕工家電行業(yè)要提高產(chǎn)品競爭力,就要加強(qiáng)適應(yīng)市場的創(chuàng)新能力和反應(yīng)能力,以用戶為中心,快速高效地推出實(shí)用新穎、先進(jìn)好用、物美價(jià)廉的新產(chǎn)品,很快上市銷售,搶占市場先機(jī),滿足不同用戶的需求。要想做到這一點(diǎn),唯一的出路就是應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、工具和技術(shù)。創(chuàng)造一流的產(chǎn)品開發(fā)過程,利用優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)這樣一個(gè)基礎(chǔ)平臺,來創(chuàng)造一流的產(chǎn)品,以保持持久的市場競爭優(yōu)勢,這不僅體現(xiàn)了企業(yè)的科技進(jìn)步,而且是企業(yè)實(shí)現(xiàn)自己的經(jīng)營目標(biāo)的必由之路。

　　3 應(yīng)用實(shí)例

　　利用虛擬設(shè)計(jì),在計(jì)算機(jī)中通過三維幾何造型直接表達(dá)設(shè)計(jì)對象,將其預(yù)先在計(jì)算機(jī)中“制作 ”,并“裝配”起來,針對尺寸和形狀上的問題,及時(shí)修正設(shè)計(jì);利用結(jié)構(gòu)有限元分析,通過計(jì)算機(jī)預(yù)演重要零件在工作過程中的“表現(xiàn)”,改進(jìn)其薄弱部位,好鋼用在刀刃上,使材料的性能得到充分利用;利用快速成型技術(shù),將計(jì)算機(jī)中有外觀要求或重要裝配關(guān)系的“零件”迅速轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)的樣件,來討論、評價(jià)和確定方案。這些技術(shù)的應(yīng)用,不僅大大提高了效率,而且很好地避免了設(shè)計(jì)失誤。

　　3.1 電冰箱的整機(jī)三維幾何造型

　　圖1所示是新開發(fā)的電冰箱系列產(chǎn)品中的一個(gè)。經(jīng)過計(jì)算機(jī)零件造型、部件裝配,認(rèn)為無誤后,很放心地制作了各種模具。在后面的生產(chǎn)制造過程中,幾乎沒有發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)形狀和尺寸上的任何問題。

　　　　
圖1 電冰箱的整機(jī)裝配

　　3.2 電冰箱中的部件——溫控器照明盒

　　在計(jì)算機(jī)零件造型以后,利用快速成型技術(shù)制作了其中各零件的樣件,裝配成部件后,及時(shí)地評價(jià)修改。這項(xiàng)工作做在模具投入之前,避免了制成零件后再改動(dòng)模具的問題。

　　　　
圖2 溫控器照明盒

　　3.3 空調(diào)器生產(chǎn)中的管端劃線裝置

　　這個(gè)管端劃線裝置是一個(gè)實(shí)用新型的專利（專利號：03245799.5）,它能非常方便地在管子管端做劃線標(biāo)記。它的全部發(fā)明過程均在計(jì)算機(jī)上利用Pro/ENGINEER完成。Pro/ENGINEER方便修改的特性加快了發(fā)明的過程。

　　　　
圖3 管端劃線裝置

　　順便說一句,利用Pro/ENGINEER能很方便地將產(chǎn)品中的發(fā)明、實(shí)用新型和外觀等專利設(shè)計(jì)方案清楚明確地表達(dá),提高了專利申報(bào)工作的效率。

 　　4 結(jié)論

　　面對日趨激烈的市場競爭,針對企業(yè)要持續(xù)提高質(zhì)量、降低成本,縮短設(shè)計(jì),制造與交貨周期,迅速向用戶提供所需商品等種種要求,企業(yè)自身必須有規(guī)范的一流產(chǎn)品開發(fā)過程和其相對應(yīng)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的綜合應(yīng)用,能夠提高企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力,以更少的時(shí)間推出更好的產(chǎn)品,切實(shí)增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力。

　　(1) 在三維幾何造型,進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,虛擬裝配可以進(jìn)行尺寸和形狀模擬;分析可以進(jìn)行性能模擬;快速成型可以進(jìn)行實(shí)物模擬。其通過虛擬裝配得到虛擬產(chǎn)品,通過快速成型得到樣件。在此基礎(chǔ)上經(jīng)過評價(jià)、再設(shè)計(jì)、再評價(jià)的循環(huán),保證了設(shè)計(jì)的一次成功率,保證了后續(xù)工作順利地進(jìn)行。

　　(2)通過不斷地對某類產(chǎn)品零部件進(jìn)行綜合分析、歸類、歸納、整理的基礎(chǔ)上,持續(xù)開展“三化”的工作,并建立某類產(chǎn)品的常用件、標(biāo)準(zhǔn)件的三維模型庫。有這樣常用件、標(biāo)準(zhǔn)件庫的支持,就能快速地完成裝配,有效縮短某類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。

　　(3) 對于家電產(chǎn)品,在三維虛擬設(shè)計(jì)、裝配的基礎(chǔ)上使用快速成型技術(shù),可以加速將工程師頭腦中的設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的過程。實(shí)物模型比起數(shù)字模型來,不再是虛擬產(chǎn)品了,成為真實(shí)的東西,與最終產(chǎn)品的外形和大小一致,看得見,摸得著,可以直接用于評價(jià)或者拿去參展。越早拿出樣件或樣機(jī),越有利于論證和及時(shí)修改完善設(shè)計(jì),使企業(yè)開發(fā)外觀好、質(zhì)量高的新產(chǎn)品并加快其上市時(shí)間。

　　(4) 對于塑料件和沖壓件的模具,在三維設(shè)計(jì)、裝配的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元分析,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力分析,注塑流動(dòng)分析,結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等,才能有目的地調(diào)整產(chǎn)品尺寸、形狀和材料分配,使塑料件和沖壓件以及模具的設(shè)計(jì)更趨合理,更加符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求。這是模具成功設(shè)計(jì)和制造的關(guān)鍵。