基于PLM系統的標準件管理

韋小華，徐清魁

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

在汽車產品開發和設計時，其零件的選用首先要考慮標準件，據統計，標準件占總零部件數的比例一般為30%～40%，且標準件在設計過程中需要頻繁查閱各種設計手冊[1]，導致標準件的選用及建模花費較多的時間。所以，在產品設計中，標準件的設計是一項費時費力月帶有很大重復性的工作，這顯然與日趨激烈的市場競爭環境不相適應。

在設計過程中設計人員要經常從標準手冊中查找需要的零件，然后借助CAD工具建立相應的三維數模，這將耗費設計人員很大的精力，并因為標準件的大量使用而導致大量的重復性建模，為了減少重復勞動，提高工作效率，迫切需要建立標準件庫。

因此基于PLM系統建立標準件零件族，構成企業的標準件庫，錄入各種類型的三維數模，按分級的方式進行組織數據，同時通過專人維護與日常管理，方便設計人員的查詢，并通過權限的設置讓企業用戶可以下載共享使用標準件庫資源。

1 標準件的分類與編號

1.1 分類

標準件是指性能、結構、尺寸、標記、畫法等各個方面已經完全標準化，并由專業廠生產的常用的零（部）件，如螺栓、螺母、鍵、銷、滾動軸承等。一般根據標準類型的不同分為汽標件、國標件和企標件。

一般對標準件進行層次化分類，以便標準件數據的分層組織和管理，同時配合標準件的工藝特性分類、結構特征分類等非層次化分類，共同構成標準件分類體系，以滿足不同的分類查詢、統計和管理要求，分類規則見表1。

表1 分類規則

1.2 編碼

1.2.1 汽標件

（1）從《汽標件手冊》中直接選用的規格，按QC/T326給定編號。

（2）當設計必需采用非標準系列的尺寸參數時（直徑除外），經審批后可以參照QC/T326給定編號。

1.2.2 國標件

對直接選用的國標件編號由國家標準號、尺寸規格代號和特征代號（包括機械性能代號、表面處理代號、組合代號等）三部分組成，每部分之間采用英文半角下劃線連接，見圖1。

圖1 國標件的編號

注：1.國家標準號中凡是存在“/T”的在國標件編號中不體現，如“GB/T16674.2”改為“GBT16674.2”；

2.尺寸規格中的符號“×”采用半角字母“X”代替，以保證所有三維軟件的通用性；

3.國家標準中的機械性能代號或表面處理代號僅一種時，不在特征代號中體現。

1.2.3 企標件

企業標準件的完整編號由五部分順序組成。

圖2 企業標準件的完整編號

（1）企標件代號：以“標”字漢語拼音第一位大寫字母“B”表示。

（2）品種代號由兩位大寫字母組成（不用字母“I”、“O”），首位表示產品大類，第二位為同一大類下的小類，結構、功能相近的品種編入同一大類。

（3）尺寸規格代號直接以產品的主要參數表示，不便直接表示的以主要參數折算的相應整數表示。

（4）以一種結構型式為基礎，通過改變局部結構型式或增加新的技術內容所派生出的具有新增或不同功能的品種，其品種代號應與基本品種一致，每種分別給出型式代號。

（5）在尺寸規格和型式代號相同的前提下，需要利用某些特征進行區分產品，如配合尺寸、顏色、防水性、材料等。

2 標準件建模

參數化設計（Parametric Design）也稱為尺寸驅動（Dimension Driven）。它是指在維持給定的約束條件和拓撲結構的前提下，通過改動圖形的某一部分或某幾部分的尺寸，或者修改已經定義好的參數，自動完成對圖形中相關部分的改動，從而實現對圖形的驅動。參數化設計可以使設計人員從大量的瑣碎的繪圖工作中解脫出來，可以大大提高設計效率，并減少信息的存儲量，還可以在設計的同時建立參數庫，極大的方便了后續的設計工作。產品設計是整個產品生命周期的重要源頭，快速的設計出符合需要的個性化產品，是產品在市場中取勝的關鍵，因此，參數化設計技術在標準化、系列化新產品設計中有著非常廣泛且方便的應用[2]。

參數化設計時根據標準件的分類確定第四層級零件族的主模型結構。主模型結構綜合了該零件族所有零件個體的形狀和結構特征，可以通過繼承零件的全部特征或部分特征派生該零件族的任何一個零件。之后，在主模型結構的基礎上確定一組設計參數來控制模型的形狀和拓撲關系，并建立零件族設計參數的系列尺寸。最后，通過選擇不同系列尺寸來自動生成零件的三維模型，從而實現整個零件族三維模型的建立[3]。

3 標準件庫的建立

標準件根據分類、編號、技術要求等信息，編制每一小類的事物特性表，在PLM系統中通過特定的組織形式建立標準件庫，同時通過PLM系統與相關軟件（如UG、CATIA、PROE）集成，錄入相應的三維數模，以便設計人員直接調用或查看標準件數據[4]。

3.1 事物特性表

3.1.1 事物特性項

事物特性表中零部件事物特性項的設置要符合客觀實際，主要判斷方法如下：

（1）唯一確定一組零部件的幾何、結構、功能和性能等特性的項均應體現在事物特性表中；

（2）同一個零部件族中的所有成員中，某一個事物特性值有任意一個成員是不同的，必須體現在事物特性表中；

（3）一個復合事物特性項應拆分成多個單一事物特性項，如尺寸特性應根據具體零件細分成長、寬、高等單一的事物特性項。

3.1.2 事物特性項名稱

（1）每一個事物特性項應給定一個名稱，可采用英文字母、字母加數字或其它常用工程字符，字母的選擇應符合相關國家標準的規定；

（2）對需要直觀理解的功能和性能特性也可以采用中文專業術語；

（3）如需要對一特性項采用英文命名時必須使用大寫字母。

3.1.3 事物特性值

（1）數值型特性值直接填寫數字；

（2）非數值型特性值，需要根據特性類型建立常用特性取值標準，列舉出需要填寫的屬性數據。

3.2 組織形態

根據上述標準件的分類建立相應的文件夾，針對第四層零部件族在數據管理系統中的組織形態，由零部件族及成員、主文件、事物特性表和實例文件構成，具體如圖3所示；零部件族在數據庫系統中查詢效果如圖4所示[5]。

圖3 零部件族組織形態

圖4 零部件族在數據庫系統中查詢效果

3.3 標準件庫的創建

標準件庫中所有標準件按零件族的形式進行組織，根據分類建立相應的分類層級和零件族[6]。

3.3.1 新建零件族

在PLM對應分類文件夾下創建零件族，輸入零件族的名稱和代號同步上傳二維示意圖、主模型（一般為UG輕量化數模）和導入事物特性表。

3.3.2 維護零件族

對于已建立的零件族進行新增或刪除零部件，直接選中對應零件族進行編輯，增加或刪除零部件的相關特性，選擇“實例維護”進行執行零件族的維護。

3.4 標準件的錄入

3.4.1 軟件集成

使用各種三維軟件之前，需在PLM系統中集成，至少需集成Pro/E、UG和CATIA三種軟件，確保三種數模能夠順利錄入PLM系統。

3.4.2 UG模型轉化為其他格式模型

利用UG的translators將“.prt”格式轉化為“.stp”格式，轉化時選取“export”命令。轉化之后的格式分別用CATIA、Pro/E軟件打開。

3.4.3 錄入PLM

在PLM系統中的個人工作區建立文件夾，以便更好進行后續“標準件審批流程”。用UG軟件打開需要入庫的UG模型，錄入至PLM標準件庫中。

3.4.4 標準件審批流程

在PLM系統中個人工作區，將錄入的模型（此時均顯示未生效狀態），通過 “標準件審批流程”，完成標準件狀態的變更，從“未生效”變為“生效”狀態。

4 標準件的使用與維護

PLM系統的標準件庫一般由汽標件、國標件、企標件組成。

4.1 標準件調用

設計人員在進行數模設計時，可通過三維軟件直接調用已創建好的數模，不需再另行創建標準件數模，見圖5。

圖5 標準件調用

4.2 標準件新增

若標準件庫現有品種、系列或規格不能滿足產品設計要求的，設計人員在PLM中提交“標準件新增流程”，經審批通過后，由標準件庫維護人員進行標準件的建模、錄入和維護。

4.3 標準件下載

若需要標準件相應的三維數模，不采取在PLM系統調用時，需要提交相應的申請報告，由專人通過“標準件下載流程”進行下載后交給申請人，并提醒保密。

4.4 標準件終止

標準件管理人員定期檢查標準件庫中所有件的引用情況，若經過一段時間（一般為2年）一直未被相應車型引用，判定為應退出標準件庫，通過“標準件終止流程”實現，終止后的標準件不能被再次引用，若需要引用需要重新申請。

4.5 標準件修改

對已經生效的標準件如果進行修改，首先要將標準件的版本進行升版。選擇要修改的文檔，通過對文檔（或零部件）的代號、名稱等基本樹形進行修改，還可采用刪除文件、替換文件和添加文件等命令對模型進行修改，確認修改后按規定重新執行“標準件審批流程”，新版本生效。

5 結論

通過標準件庫的建立，每個標準件均錄入三類數模（UG數模、CATIA數模和PROE數模）供設計人員使用，節省設計人員建立數模的時間；提倡優先選用庫中的標準件，提高零部件的重用率；實行標準件的集中采購，大大降低采購成本；通過標準件庫的動態維護（新增、終止等），確保標準件始終處于受控狀態。建立標準件的有效管理體系，降低產品設計成本，提高產品設計效率。