计算机辅助设计与制造
0 引言
随着计算机辅助设计的应用范围变得日益广泛，除了专业设计、制造单位的应用外，检维修单位的设备维修、技术改造、仿造部件、配件委外修复、技术培训等工作过程中也需要使用。作为设备管理技术员，在熟练使用二维平面绘图软件的基础上，掌握一款三维设计软件来提高自身设备管理工作效率和质量也是一种日益增长的需求。本文以SolidWorks三维建模软件为例，从日常工作过程中的配件管理、零件修复、技术培训三方面来列举计算机辅助设计软件在设备管理过程中的应用。
1 计算机辅助设计1.1 计算机辅助设计软件计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD），是利用计算机辅助工程技术人员进行产品设计、工程绘图和数据管理。SolidWorks作为一款三维计算机辅助设计软件，通常用来进行三维机械制图、结构设计计算等。三维计算机辅助设计相对于二维而言，表达更加直观、用途更加丰富。1.2 SolidWorks软件SolidWorks软件是美国达索公司旗下的SolidWorks公司开发的一款三维设计软件。SolidWorks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。使用SolidWorks三维建模，可以直观地表达产品的外观、内部结构，也可以通过三维模型直接出二维图纸，这样的图纸更加准确、详细，同时便于零件加工人员读懂图纸，也便于技术人员在做技术培训时，能够形象、直观地进行教学，加深学员对设备结构、检修方法的理解。
2 计算机辅助设计在设备管理中的应用2.1 非标准件管理我公司维保的包装机械和立体仓库均属于非标机械，大部分备件都是非标配件。由于这些配件都是从厂家采购，未附带详细加工图纸。设备维修过程中，考虑到经济效益以及采购周期长问题，对一些备件进行测绘后进行外加工。通常情况下，二维平面图纸即可满足零部件加工说明，但对于相对复杂的零件，为了增加直观性，便于加工厂理解加工意图，故采用平面图和三维立体图形结合的方式表达（如图1、图2）。同时，在这个过程中可以积累非标备件的图纸，逐步建立常用非标零件资料库，这也是作为设备技术员在备品备件管理方面需要努力的方向之一。图1 链条输送机链条涨紧轮
图2 立体库汽车调平台舌板
2.2 配件修复在设备维修过程中，有些零部件已经磨损或部分结构失效，但还没达到配件报废的标准，在这种情况下，就需要委托加工厂进行修复，如石灰石制粉装置四号粉碎机粉碎刀架断裂后的修复。2.2.1修复配件示意对于石灰石制粉装置四号机粉碎刀架的修复，为了达到足够的使用强度以及外形尺寸要求，必须明确刀架刀背焊接结构、刀背角度，同时满足装上刀片后粉碎刀架外圆为600mm、鼓风刀架盘和粉碎刀架盘之间的距离340mm等。在一次石灰石四号机粉碎刀架外送修复中，本人使用SolidWorks软件对粉碎刀架进行了三维建模，从图3可以看出，三维图纸非常准确、清晰、直观的表达了粉碎刀架结构组成以及一些尺寸要求，极大地方便了加工厂对我方修复意图的理解，提高了与对方沟通的效率。
图3 粉碎刀架总成示意
2.2.2 配件修复尺寸确定粉碎刀架刀背断裂后，需要将整个粉碎刀架盘总成进行更换，因无现成图纸，只能对原部件进行测绘，但由于刀架盘、刀背磨损、测量工具局限性等原因，无法测绘出全部尺寸。根据四号粉碎机技术资料，得知粉碎刀架盘总成外圆直径是600mm。根据这一尺寸，可以计算刀架刀背和粉碎盘的尺寸。SolidWorks软件相对于其它二维设计软件，有一个非常方便的功能，就是SolidWorks装配图上各零部件尺寸是联动的，只要修改某一部件的尺寸，装配图上的尺寸也会变动，可以即时看出关联尺寸变化。因此，确定了粉碎刀架盘总成外圆尺寸之后，在进行三维建模时，通过SolidWorks干涉检查、间隙检查、外观尺寸测量等功能，可以判断刀背装上刀片后是否会与刀架盘存在干涉、尺寸是否符合要求。根据四号机粉碎机刀架使用情况，刀片与刀架盘之间的距离为5mm左右，建模时需要注意这点，如图4所示。
图4 刀片与粉碎盘间隙示意
图5 刀片与刀架盘干涉检查
但是，如果刀背的高度和刀架盘的外径、开槽深度设置不合适，就会发生粉碎刀架盘总成外圆直径过大，或刀片底部与刀架盘干涉。如图5所示，刀架盘外径设置过大，通过SolidWorks的干涉检查功能，刀片与圆盘之间会出现干涉标识（图中红色三角部分），说明两者重合，若按此加工，最终刀片会装不上。若刀架盘开槽太浅，刀片中心孔圆心所在圆的直径设置过大，会导致整个粉碎刀架盘总成外圆直径超过设备原本设计的600mm。圆盘开槽深度是通过槽底与圆心的距离来约束。根据总体设计要求，如图6所示，该距离为115mm比较合适。若该尺寸设置为120mm，总装配图上的刀背就会随之自动向外扩张。如图7所示，经过测量，粉碎刀架盘总成外圆直径是611mm，超过设计尺寸11mm，虽然安装在设备上可以运行，但由于刀片与衬板靠的太近，会导致频繁发生打刀事故。图6 圆盘开槽剖面图示意
图7 圆盘开槽尺寸不当
从上述分析过程可以看出，通过SolidWorks三维建模，可以非常直观地呈现出零部件的总体情况，在尺寸调节过程中，也有牵一发而动全身的效果，方便查看部件结构整体布局。通过最终效果的展示，利用干涉检查、间隙检查、尺寸测量等手段，避免单个尺寸变动导致与总体尺寸布局发生冲突，因此可以在设计阶段就避免了加工配件尺寸设计不合理、无法安装等问题。如图8、图9所示，是交给加工厂的粉碎刀架盘总成修复图纸，修复完成后的粉碎刀架在设备上运行良好。图8 粉碎刀架盘总成修复示意
图9 粉碎刀架盘及刀背加工结构
2.3 技术培训维安分公司作为设备维保单位，新进年轻员工较多，检修经验欠缺，公司近年来一直强化技能培训，对技术员的培训教学能力也提出了更高的要求。在日常检修过程中，对于一些设备的内部机械机构，无法让每一位员工都能亲眼看到。培训过程中，虽然可以用照片展示，但是存在局限性，如照片不清晰、只拍了局部、无法清晰表达部件中各零部件相互顺序等，影响培训效果，通过SolidWorks三维建模可以减少这些问题的影响。如图10所示，在对班组进行堆垛机行走轮安装培训过程中，通过SolidWorks三维建模的爆炸图功能，可以非常清晰、形象、直观地展现了堆垛机行走轮的内部结构、安装顺序，加深了检修人员对行走轮机构的印象。图10 堆垛机行走轮机构3 结论SolidWorks作为计算机辅助设计软件的其中一种，在配置管理、装配设计、工程出图等方面的功能非常强大和丰富。本文结合设备管理工作，对SolidWorks的应用进行了简单举例，其功能远远不止本文所列举的这些，本人对该软件的掌握也是最基本的功能。通过对计算机辅助设计软件的学习以及日常工作运用，本人从中感受到了机械设计之美，体会到了设备管理工作的乐趣。
