基于三維的標準件庫管理方法分析

穆紅梅

[摘? ? 要]為了更好適應產品復雜程度不斷提升的背景，設計一種性能更強的基于三維的標準件庫管理系統為必要，以適應管理難度增大的現實情況。基于此，本文提出一種基于三維的標準件庫管理系統的設計方案，并對其應用效果展開分析，證實該系統在提升機械產品研發設計效率方面發揮著支持性作用。

[關鍵詞]三維;標準件庫;管理系統

[中圖分類號]TP391.72 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）09–0–03

[Abstract]In order to better adapt to the background of increasing product complexity， it is necessary to design a more powerful three-dimensional standard parts library management system to adapt to the reality of increasing management difficulty. Based on this， this paper proposes a design scheme for a three-dimensional standard parts library management system， and analyzes its application effects， confirming that the system plays a supporting role in improving the efficiency of mechanical product development and design.

[Keywords]three-dimensional;standard parts library;management system

在當前的生產實踐中，多數企業構建起了標準件庫，對標準件展開統一性管理。隨著科學技術水平的不斷提升，基于三維的標準件庫管理系統得到深入開發與廣泛應用，例如CATIA、 PARTsolultion、3Dsource、TraceParts等等。在產品復雜程度不斷提升的背景下，基于三維的標準件庫管理難度隨之增大，基于三維的標準件庫開發設計一種性能更加強大的管理系統具有極高的現實價值。

1 三維的標準件庫管理方案的設計

1.1 流程設計

三維標準件庫的構建與管理主要可以細化為四個階段，即：三維標準件構建與管理標準化規范的制定;落實三維標準件的構建;審查三維標準件模型并入庫;對三維標準件庫展開管理以及應用[1]。

三維標準件庫的構建與管理流程主要如下：設定標準化規范;在Pro/E中搭建三維基礎模型;設置基礎模型屬性，創建特征間關系、更改規格尺寸名稱、設置撓性以及模型屬性;定義族表參數，創建實例模型;標準件正確性審查（反復修改直至通過）;標準件入庫，移入Intralink數據庫，Pro/E中引用標準件。其中，在Intralink數據庫中，還需要納入管理標準件庫的相關數據信息，管理標準件庫的構建主要流程為：配置標準件庫以及角色、人員權限;定義標準件生命周期;定義標準件模型屬性;創建標準件庫文件夾。

1.2 規范設計

1.2.1 建模方式以及原則

利用“基礎模型+族表實例模型”的方式構建起三維標準件模型。其中，在基礎模型的構建過程中，主要依托各類標準的要求利用特征造型基礎完成。同時，對于同一基礎模型，參考規格尺寸、工藝要求的差異性，結合族表工具的應用，完成實例模型的驅動生成。在實際的機械產品研發設計中，三維標準件僅僅參與虛擬裝配示意環節，而并不真正應用于生產加工環節中。同時，螺紋、小倒角等三維標準件細節區域的特征明顯程度并不能夠對整體質量計算的結果產生負面影響，所以，在構建三維標準件的過程中，要盡可能降低尺寸與特征的設置，并以此為基礎完成模型的清晰表達。

1.2.2 模型文件命名規定

一般來說，不同零部件的標準對模型文件的命名有著相對嚴格的要求，同時，在Pro/E和Intralink中，也對文件的實際命名做出了大量的限制。基于這樣的情況，必須要對模型文件命名做出統一性、規范性的規定，防止命名混亂等問題的發生。針對標準件的基礎模型，統一使用“標準代號+型式+材料+拓展名”的形式進行文件命名;針對標準件的實例模型，統一使用“基礎模型名稱+規格”的形式進行文件命名。

2 基于三維的標準件庫管理系統的設計與實現

2.1 基于三維的標準件庫管理系統的設計

2.1.1 模型庫劃分方式的定義

在進行模型庫的初步劃分過程中，可以細化出的主要類別如下所示：

（1）企業標準件類別。其中涵蓋著已經上升為產品標準的零部件，或是冠以相關企業標準代碼的零部件。

（2）企業通用件類別。其中涵蓋著雖然在當前并沒有上升為產品標準，但是已經在企業內部廣泛性使用的非標零部件;在不同類型或是規格的機械產品中可以靈活應用（通用），且具有通用編號的元器件、整件等等。對于通用件來說，其能夠視為標準件的初級形式，因此在機械產品的研發設計過程中，可以將通用件視為標準件應用。

（3）行業標準件以及通用件類別。其中涵蓋著符合行業標準的零部件，或是具有行業特色的零部件。以鐵路行業為例來說，行業標準件與通用件為鐵路通用鎖具等等。

（4）產品功能模塊類別。其中涵蓋著企業頻繁使用的自制零部件，或是反復應用的外協加工零部件，一些具備特定功能的零部件模組也包含在這一類別的范圍內。

（5）工裝設備的相關數據類別。在實際的工裝設備數據庫中，不需要為物料申請物料號，存儲區域也不是ERP，而是簡單的存儲模型應用，并在展開工裝設計過程中，直接展開相應數據信息的調用處理[2]。基于此，相關人員在利用CAD展開工裝設計工作中，可以直接完成三維標準件庫中模型數據信息的調用與提取。

在構建基于三維的標準件庫模型庫的過程中，將上述五種模型類別均納入其中，為相關人員落實機械產品設計與研發提供大量的模型數據參考。依托對該模型庫的長時間使用與模型信息積累，能夠達到大范圍拓展企業的機械產品設計資源的效果，為企業技術儲備搭建基礎性平臺，推動零部件選型基本流程不斷優化升級。在零部件以及功能模塊中重用比例增高的條件下，研發設計出的機械產品可靠性能呈現出提升的趨勢，相應研發設計周期縮減，以此達到減少機械產品研發設計可變成本的效果。

2.1.2 供應鏈數據資源庫的搭建

在研發機械產品的過程中，需要大量產品三維模型的支持，這些模型數據普遍來源于供應商。此時，通過利用基于三維的標準件庫，能夠達到整合產品模型數據的效果。將機械產品設定為牽引，并以標準格式對零部件展開三維建模，由這些三維模型構建起模型數據庫，為相關技術人員選型工作的展開提供支持[3]。為了實現上述目標，在本次三維的標準件庫管理系統的設計中，主要在三維標準件庫系統中開設了供應商產品模型資源管理單元。

該供應商產品模型資源管理單元依托首字母完成供應商的劃分與排列，并由此形成26個文件夾，分別對應A-Z這26個字母;在這些供應商文件夾內，涵蓋著不同的分類代碼，在分類頁面的支持下，能夠完成某一類別、支持某一型號機械的供應商查詢。在三維標準件默認瀏覽頁面中，主要根據標準序列以及供應商名錄為用于提供查詢服務。另外，加載分類頁面的方式使得利用分類頁面瀏覽供應商的信息成為現實。

2.1.3 標準件分類及物料屬性的定義

利用系統分析方法完成對標準件的分析工作，并參考相關標準與手冊中的信息，完成標準件的精準分類處理，為后續標準件的應用以及管理工作的順利展開提供基礎條件支持。依托標準件物料填寫屬性的定義，結合多種物料的分類，完成對不同物料屬性的定義，并確定出必填字段以及選填字段。

2.1.4 新增標準件審核流程的設定

在實施對標準件的審核以及確認處理中，為了進一步增強物料采購的適用程度，不僅要依托傳統的審核節點完成相應審核以及確認工作，還應當加設一定的標準件物料的會簽節點（由物資部門完成）。在此過程中，標準件物料歸口由企業的同一部門進行統一性管理，降低“一物多號”問題的發生概率，精準定位、明確顯示相應物料的主管部門，促使物料的申請以及修改流程實現優化縮短，以此達到提高工作效率的目標。

2.2 基于三維的標準件庫管理系統的開發與實現

2.2.1 標準件庫管理軟件的引入或開發

依托三維標準件庫系統的引入或是開發，實現對標準件庫的管理，以此規避模型質量下降、完整性偏低等問題的發生。同時，還可以達到減少實際模型建立工作量的效果。對于標準件庫管理軟件來說，其中需要涵蓋著廠商產品數據，且能夠將企業標準件信息數據納入其中，落實集成統一的管理[4]。

2.2.2 與現有三維設計軟件以及PDM數據接口的開發

出于對進一步提升標準件研發設計速率的考量，需要開發出與現有三維設計軟件以及PDM數據接口，促使ERP系統中所保存的物料信息可以與模型數據實現一一對應，使得模型幾何與非幾何信息的無縫對接成為現實。在逐步調動模型數據的條件下，馱載物料屬性的幾何信息會隨之被轉入CAD/PDM環境中，并流轉于整個PLM系統內部。在此基礎上，還需要對現階段存在的零部件物料信息實施二次篩選處理，對其中所包含的重復性數據以及無效數據實施全面剔除操作，切實實現“一物一碼”。結合基于系統的前置審批、ERP與PDM集成接口的應用，達到標準化“靠前”管理的目標。在這樣的條件下，物料的簽審工作在相應機械產品的開發前展開，以此達到大幅降低返工、退回問題發生概率的效果。

3 基于三維的標準件庫管理系統的應用實踐

3.1 應用背景

在某機械產品的研發過程中，出于對研發效率的考量，引入了全三維數字化研制模式。而設計三維標準件是該機械產品數字化設計過程中最為重要的環節，依托基于三維的標準件管理系統的創建，能夠達到促進機械產品研發設計效率大幅提升的效果。基于這樣的情況，展開了基于三維的標準件庫管理系統的設計與應用。

3.2 應用過程

依托標準件代號、形式以及材料構建起標準件三維模型的基礎模型，多種規格尺寸、工藝要求、顏色的實力模型主要由基礎模型在參數驅動的支持下生成。在此過程中，驅動實例模型的參數使用族表完成創建以及管理。

在創建好模型之后，落實對該模型正確性的審查工作，并經過反復修改、最終通過審核后，利用人工操作的形式將相應模型上傳至Intralink平臺對應的文件夾中，實現對相應機械產品模型的保存與歸檔。

3.3 應用結果

在測試階段，構建起企業標準三維標準件模型，包括臺階形導管連接件、O型橡膠密封圈等等，對這些模型展開反復審查與修改，在通過審查后轉移至Intralink庫內;在此過程中，若是發現一些問題，則需要實施持續性改進優化;對基于三維的標準件庫管理系統進行持續6個月的應用，并陸續對墊圈、螺母、螺栓等多種基礎模型、實力模型落實審查、修改、入庫操作;在此基礎上，搭建起更為完善的基于Pro/E和Intralink的三維標準件庫管理系統，為提高產品設計效率的實現奠定更好基礎，并有效縮短機械產品的研制周期。

4 結束語

綜上所述，在完成流程設計與規范設計的基礎上，通過模型庫劃分方式的定義、供應鏈數據資源庫的搭建、標準件分類及物料屬性的定義、新增標準件審核流程的設定，實現了基于三維的標準件庫管理系統的搭建。應用結果表明，通過應用該系統，達到了提升機械產品研發設計效率、降低研發成本與周期的效果。

參考文獻

[1] 閆大偉，潘康華，陳杰，等.基于三維的標準件庫管理方法研究[J].機電產品開發與創新，2019，32（4）：10-11.

[2] 孟立勇，程冠艷，王嶺.機床夾具三維標準件庫的創建及管理應用[J].智能制造，2016（1）：38-40.

[3] 陳仁越，劉嶺，周培，等.航天結構標準件三維模型的構建與管理[J].航天工業管理，2016（1）：32-34.

[4] 宮潘威. 基于CREO的三維模型及數據文檔集成共享管理系統設計與開發[D].合肥工業大學，2017.

[5] 吳義忠，徐華，王啟富. 基于組件的三維參數化標準件庫系統研究與開發[J]. 機械科學與技術，2004，23（1）：123-126.