PDM技術在機械可靠性設計分析中的應用研究

馬利+孫維平

[摘 要]隨著我國社會的不斷發展以及科技的進步，PDM技術逐漸成熟。解決產品設計的各種問題是提高科技產品質量的重要一步，而利用特殊的設備對樣品進行仿真設計，在整合各種功能的設計以及模擬工具的同時，要對先進技術手段在設計過程中的使用進行研究，在特定的標準下，設計出具有開放性、及時性，且以服務為基礎的機械可靠性分析工具，并建立一個整合平臺。一般而言，該平臺會采用產品數據控制管理的技術（又稱為PDM技術）、模擬虛擬化的樣機來進行產品結構的分析。基于此，本文主要分析PDM技術方式在設計與分析機械可靠性上的具體形式。

[關鍵詞]PDM技術；機械可靠性；設計分析

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.14.023

[中圖分類號]TH122 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）14-00-02

0 引 言

產品一體化已經被技術層面以及整個行業所認可。分析的方式一般會使用電腦輔助完成，隨著電腦的廣泛越來越使用，產品的設計部分得到了不同程度的提高，與此同時，仿真形式和可靠性分析的技術也得到了提高。在數字化樣機模式的時代，也可以進一步促進產品一體化的整體進程，技術的控制性領域也取得了突破性的成果。在機械設備可靠性的考量以及設計中，可靠性的判斷是否納入產品性能設計以及模擬的具體過程是需要明確的主要問題之一。在學科的整體綜合方式、工程可靠性和數字化樣機技術進行優化升級的同時，機械可靠性具體分析工作也整體向學科的整合方式發展。

1 技術研發的背景

機械產品的一體化設計已經發展多年，根據我國目前的情況來講，機械產品一體化的設計模式一共經歷了幾個部分，從C3P為代表的計算機輔助設計工具在工業界的廣泛普及，到20世紀90年代中期以來，M3P的逐漸成熟，微機輔助的設計形式重點是在動態化設計、建立在構成合成基礎上的統一化模型設計，以及建立在學科協調基礎上的優化框架設計。在管理機械產品的部分，對于數據的調控，也在向PLM形式的周期管理技術轉變。

在機械產品的研發過程中，可靠性分析工作的具體實施，和產品性能研究的工作具有密不可分的關系，并在收集了解后進行分析，與此同時，還要與此領域的工作經驗進行結合，目的是可以完成性能設計部分的任務，但在這樣的情況下也不能避免產品性能研究工作和可靠性研究之間產生脫節的狀況。這一工作環節的研究會影響單獨零件和學科上的發展，從整體上的綜合性來考慮是具有很大困難的，尤其是在產品層面上的整體性。機械性能與可靠性二者之間的聯系是在學科整合技術的不斷完善中建立起來的，且在社會與科技的發展中，優化整合學科設計的手段會成為將來技術發展的主要走向。

2 虛擬樣機技術與產品數據管理

2.1 虛擬樣機技術

虛擬樣機技術是一種在仿真模型的基礎上進行數字化設計產品的方式，應用電腦仿真以及集成技術，將散亂的產品開發和仿真整體的過程組合到一起，同時，在虛擬的環境中將產品的原型進行直觀地設計優化、性能測試、制造仿真和使用仿真，其核心的技術是性能仿真（CAE）。面對較為復雜的工程對象，單純依靠一兩種軟件是無法完成的，需要建構由各種軟件組合而成的更為復雜的復合型仿真環境，以便對研究的對象進行多層次的性能仿真。虛擬樣機最終的目的是利用仿真工具的數據接口以及二次開發技術，依照幾何特征建造數值仿真模型，實現分析數據的共享以及動態交換，盡可能做到一次建模可以被多次使用。在虛擬樣機中運用PDM技術可以有效地保證系統內部的各個環節模塊的數據都可以共享交流，并且可以進行高度的交流與互動，提升產品的整體質量與水平。

2.2 產品數據的管理與整合

產品數據管理范圍十分廣泛，只要是最后可以轉換為計算機描述和儲存的數據，都屬于其掌管范圍。產品數據管理可以適用于各行各業中，但每一個行業對它的使用都有自身的特點以及特定的需求，同時，對于產品數據管理都有不同層次和水平的要求。

在產品開發信息整合的過程中，產品數據管理系統可以作為一種集成框架的作用，各種應用程序，如電子設計自動化、物料需求計劃、辦公自動化等，會采用各種不同的方式，如采用接口、封裝等，直接作為對象而被集成進來，使分布在各行各業、在各個應用中使用的產品數據得以高度整合、協調以及共享。

3 綜合型平臺設置

3.1 可靠性設計

機械產品可靠性協同設計分析的基本主要包含系統可靠性建模、故障樹分析、故障模式以及影響和危害性分析。系統可靠性分析研究機械產品的所有系統，主要有原動裝置、執行裝置等部分。故障模式以及影響和危害分析主要是定性分析，通過分析，掌握機械產品的故障情況，不僅可以直接進行機構設計的指導，還可以為機械產品可靠性定量分析打好基礎。故障樹分析可以做定量分析以及定性分析這兩部分的工作，定量分析可以更加深化地分析機械產品的故障原因，一般的故障樹定量分析可以與系統可靠性模型進行合作，進行組合使用。

3.2 系統平衡優化

系統平衡優化機械的綜合性能要從以下幾點著手。第一，確定平和因素的變化趨勢以及強度，這是十分重要且不可忽視的一點，所以相關人員要根據機械的類型和機械的綜合功能，確保可建立一個完整的分析系統；第二，確定權值時要將專家的評分方式進行錄入，這是處理計算過程的最后一步；第三，要將關系模型進行優化整合，目的是提高系統運轉的整體性能，并提升系統工作的效率。

4 結 語

本文在將PDM技術引進到機械設計的過程中，結合數字模擬技術和樣機仿真技術，分析了衡量產品可靠性的整個工作環節，以及工作方式。利用這樣的制作生產方式可以有效降低成本，也可以縮短產品的研發時間。在我國科技不斷發展的當今社會，虛擬化樣機平臺的建立邁進了新的階段，使數據庫更為優化統一，縮短了機械設備的研發時間，這樣的技術手段的應用可以提升產品的綜合性能，為日后科學技術的發展打下堅實的基礎，為社會的發展進步作出突出貢獻。

主要參考文獻

[1]吳燕林.PDM技術在機械可靠性設計分析中的應用研究[J].華人時刊，2013（5）.

[2]李玉家，嚴雋琪，金燁.PDM技術的現狀分析與實施策略[J].機械設計與制造工程，2001（1）.

[3]吳含前，姜澄宇，王寧生.PDM技術的發展[J].機械設計，2000（12）.endprint