低壓成套電器開關柜模塊化設計系統

鄧小電，劉 順

（浙江誠信人才資源交流服務有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

低壓成套電器開關柜由多個模塊單元構成，由于用戶有著不同需求，在模塊組合上有很大的靈活性，但模塊單元也有著通用性。目前很多企業使用CAD軟件進行設計，但是這種設計方式只停留在機械化輔助上，無法應對用戶多樣的需求。因此產品設計需要具備科學合理的設計系統，才能提高設計效率。

1 低壓成套電器開關柜設計分類

1.1 結構分類

（1）固定式設計。為了讓各類電器元件在柜體中得到穩定固定，柜體外形設計成方形，為了讓柜體尺寸應用更加廣泛，一般使用組合式方式，先組成兩側兩片，最后才形成柜體。柜體的各個棱邊上零件的長度必須正確，保證各個方面都達到準確尺寸，才能使整體達到要求。從安裝的角度分析，底面不能出現下陷問題，保證地基平整是前提條件，排列時要盡量消除橫向差值，避免造成差值積累。因此，展開排列時，將地基最高點作為參考點，然后逐步排開，從中間向兩側擴展排開，讓積累差值均勻分布。

（2）抽出式設計。在一些固定裝有開關的柜體電氣裝置中，常使用抽出式設計，這種設計便于移動，同樣規格的抽屜能進行更換。由于在互換上存在需求，需要保證柜體的精度，結構上要預留出足夠的調整量。設計時，要根據統一標準進行固定部分和可移部分的設計；相關部分也要調整到最佳位置，調整時要使用專門工裝，包含柜體和抽屜；設計中的關鍵尺寸必須控制在誤差限定范圍之內，保證統一規格的抽屜能實現互換。

1.2 連接方式分類

（1）焊接式設計。焊接式柜體的優勢是便于加工，缺點是容易產生變形，且不利于調整。該設計對焊接夾的要求比較高，首先需要剛性比較好，不變形。焊接夾的尺寸要稍大于工件，能抵消焊后的收縮。為方便檢修和調整，還要增加防焊蝕墊件。

（2）緊固式設計。緊固式設計最大的優勢是可以使工件預鍍，方便設計調節和美化處理。每個部件都使用標準化設計，可以預生產，其構架外形的尺寸誤差比較小。該設計方式的缺陷是不夠堅固，需要零部達到高精度，其加工的成本也比較高。一般情況下，緊固件都是標準化件，常見的有螺釘、鉚釘以及拉鉚釘等。安裝時，需使用夾具定形，使用工裝定位，同時需要和壓力墊圈匹配。對于需要精密加工的構件，例如：在緊固件和孔徑只存在微量間隙時，可以不使用夾具裝合，進行一次成形加工。

2 現有系統存在的問題分析

目前成套電氣行業中，很多企業借助CAD軟件完成設計，例如：二次原理圖、裝配圖、元件明細圖等資料。但這些設計之間缺少整體性組織管理，圖紙之間缺乏關聯性，不方便資料查詢以及重復使用。接到合同任務時，設計人員還要花費大量精力查詢、修改資料，在柜體組合排列方面尤其需要根據用戶需求查找相匹配的模塊，查找整個過程需要的物料。在展開工作過程中，需要耗費很長的時間和精力，容易出錯，在進行用戶需求匹配時，缺少便捷的查詢方式。在功能模塊排列時缺少可視化效果圖，在物料需求統計時，需要大量的手工計算，容易出錯。設計人員花費很多精力進行非技術性的工作，企業的大量資源也得不到利用，將耗費大量的設計時間，無法適應現代工作節奏。

3 低壓成套電器開關柜模塊化設計系統

3.1 系統功能特征

設計的系統主要是為減少設計人員的工作量，讓系統能進行非技術性工作，提升設計效率。企業要最大程度上做好控制，避免非必要失誤。系統通過了解用戶規范的需求文件，將符合用戶需求的標準模塊篩選出來，組合在一起。各功能模塊有獨立且完善的查詢管理功能，和功能單元相對應的文檔資料也能實現自動連接。系統擁有可視化模塊排列輔助功能，能更加便捷準確地在柜體上將功能單元的位置排列出來，結束之后就能形成直觀的布置圖。能自動生成面板開孔信息，形成開孔圖。在提取單元物料時更加方便，直接進行分類和匯總得出物料清單。還能提取二次原理圖以及相關零部件工程，生成設計文檔。系統具有項目管理功能，能根據項目實施數據統計，進行歷史項目情況查詢。

系統設計了4個模塊，分別是前置處理模塊、功能單元管理模塊、功能單元排列模塊及后處理模塊。前置處理模塊包含3個部分：項目管理、用戶需求文件管理以及用戶需求轉換器。功能單元管理模塊包含4個模塊，分別是用途描述、匹配推理、物料構成以及連接文檔4個方面的管理。單元排列模塊主要包含3個部分，分別是模塊的數據管理、外形尺寸的數據管理以及拖放式排列功能。后處理模塊主要包含4個部分，分別是生成面板開孔圖、分類統計報表、報表儲存打印以及關聯文檔提取。

3.2 系統運行流程

系統運行流程：首先在系統中輸入銷售合同，根據銷售合同形成用戶需求文件，在工程項目管理板塊注冊，將用戶需求的分析調用出，對其進行解析。在功能單元管理部分系統進行自動匹配，獲得可以使用的功能模塊柜型，獲得柜體的物料清單，確定最終功能模塊，將二次原理圖、物料清單以及結構圖提取出來。在功能排列系統中進行組合圖設計，最終得到開孔圖以及面板排列圖。

該系統只適合在新產品設計以及項目設計類產品設計種中使用，運行流程差異不大。例如在一個工程設計中，合同產品設計首先要接收標準化的用戶需求文件，系統對文件展開初步分析，通過分析文件以及簡單推理，最大程度上將需求和功能單元模塊進行匹配，在數據庫中選取出來，然后將篩選出的模塊制作成列表提供給設計人員。設計人員詳細了解各功能模塊的具體信息，在此基礎上展開調整，最終得到功能單元模塊，確定基本柜型。同時對各種物料設計展開匯總，實現功能模塊的設計。各單元確定后，調用排列系統，通過排列系統獲取可視化設計方式。經過施放操作在面板中布置功能單元，完成排列布置后，獲得開孔在面板上的詳細信息，最終獲得開孔圖以及面板排列圖。

3.3 項目管理功能

系統的功能模塊仍需在合同訂單內容的基礎上進行設定，需要建立關于合同的基礎信息，了解用戶對產品的實際需求，例如：在模塊中設計新建項目功能、注冊項目功能、信息維護功能等。這樣設計的優勢：第一，項目實現流程化設計，對設計物料需求形成完整統計。第二，讓歷史項目信息得到重復應用，企業在獲得訂購合同時，按照一般流程需要根據合同內容建立項目中包含的全部基本信息。例如：項目中最基礎的項目名稱、項目負責人、項目日期等信息。然后建立項目中包含產品的全部信息，例如：項目產品型號、項目產品數量以及項目產品名稱等信息。這些信息一般用Excel格式進行儲存，方便企業各部門之間進行信息交流，使產品設計問題能被及時發現，及時反饋給相關人員。

若這些基本信息已被銷售部門提前建立，可將這些信息直接納入項目管理，通過系統注冊項目完成這項功能。“注冊項目”是把銷售部門提供的信息轉換后在數據庫中保存起來。保存之前需要核查數據是否符合系統設定的規定。建立項目完整的信息，對于后續設計工作的跟蹤調查陸續進行。

3.4 用戶需求匹配功能

在這一部分功能中，使用項目管理模塊建立的項目信息以及用戶信息，在模塊管理數據庫中將產品設計需求篩選出來，讓設計人員了解產品設計初期的參考，減少設計初期的查詢工作，減輕設計人員工作量。首先要利用用戶需求信息，在模塊數據庫中展開查詢和匹配，挖掘適應的模塊特征信息，篩選出適合用戶需求的模塊，將板塊記錄在數據表格上，最終實現產品初步自動設計。

3.5 單元模塊管理功能

模塊化設計中，功能單元是低壓開關柜的基礎，模塊管理主要是建立標準模塊、查詢模塊以及修改模塊的功能。系統提供給設計人員更方便的操作，包括標準模塊適合使用的場合、技術指標以及物料的構成等重要信息，同時對模塊三維模型進行預覽。根據市場需求變化情況，設計人員不斷豐富企業功能單元模塊庫，提高結果的適用性。

3.6 單元排列功能

系統單元排列功能設計流程：①進入開始界面，點擊“開始”按鈕，進入用戶界面；②在用戶界面新建一個設計任務，或者可以載入歷史設計任務；③進入確定工程產品，確定后獲得柜體詳細的尺寸信息，進行標準模塊的預選，將模塊展開排列設計；④查詢模塊并放置模塊，對模塊的位置進行調整；⑥獲得設計結果，點擊“結束按鈕”。如果是載入歷史任務，仍然需要上述操作，輸出設計結果后，還要儲存進數據。

系統的單元排列功能十分重要，設計人員使用拼圖式的方法進行模塊的選取和排列，能隨意調取已經匹配完好的模塊展開排列，能在模塊管理數據庫中選擇一些模塊展開排列。系統設計了模塊拖動、越界警示以及設計保存功能。系統完成模塊排列后，可以對模塊信息以及物料信息進行顯示、儲存以及打印，設計時間得到縮短，設計工作更加快捷簡便。

4 結語

分析低壓成套電器開關柜設計分類，結構上可以分成固定式設計和抽出式設計；連接方式可分成焊接式和緊固式。分析現有系統的問題，進行模塊化設計系統的開發，在設計系統運行流程的基礎上，通過項目管理、用戶需求匹配、單元模塊功能以及單元排列等功能的設計，讓設計效率得到提升，縮短設計周期。