Pro/ENGINEER在家用電器開發(fā)中的應(yīng)用

1 前言

　　在市場經(jīng)濟(jì)下，企業(yè)必須進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新，才能搶先競爭對手提供滿足用戶需求的一流產(chǎn)品，不斷保持和擴(kuò)大市場占有份額，才有希望在日趨激烈的市場競爭中生存和發(fā)展。輕工家電行業(yè)尤其如此。

　　在家電產(chǎn)品的研究開發(fā)實踐中，我們認(rèn)識到要提供滿足用戶需求的一流產(chǎn)品，產(chǎn)品設(shè)計始終是重要的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，它基本決定了產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、成本和經(jīng)濟(jì)效益。一流的產(chǎn)品，首先來自一流的設(shè)計，而且必須有一流的產(chǎn)品開發(fā)過程支持。產(chǎn)品開發(fā)過程不僅包括了一流的人才因素，而且還應(yīng)包括現(xiàn)代設(shè)計方法、工具、技術(shù)及基礎(chǔ)平臺和檢測手段、實驗條件以及信息等等。如何使企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)過程成為一流，不斷提高自身的創(chuàng)新能力和水平，是每個企業(yè)必須面對而且要很好解決的問題。

　　2 家電行業(yè)的產(chǎn)品特點和開發(fā)要求

　　輕工家電行業(yè)直接為廣大消費(fèi)者提供日用電器等產(chǎn)品，是提高人民的生活質(zhì)量和生活水平的生產(chǎn)服務(wù)行業(yè)。由于用戶的廣泛性，家電產(chǎn)品一般是大批量生產(chǎn)，其中塑料件和沖壓件多，工藝過程和質(zhì)量控制要求非常嚴(yán)格，產(chǎn)品設(shè)計和制造周期較短。由于進(jìn)行大批量生產(chǎn)和銷售，總利潤相對較高，市場競爭相當(dāng)激烈，企業(yè)的壓力很大。為了在激烈的競爭中得到生存和發(fā)展，必須緊跟市場，不斷適應(yīng)市場的變化，產(chǎn)品必須在創(chuàng)新能力和適時、及時推出能力上下大功夫。

　　家電產(chǎn)品生產(chǎn)制造的主要特點：一是大批量生產(chǎn)，2002年，新飛公司產(chǎn)銷冰箱、柜180萬臺。如果暢銷，一個型號就能累計售出30萬臺以上；二是家電產(chǎn)品中的塑料件和沖壓件所占比重很大，如電冰箱產(chǎn)品中，塑料件占40%左右，沖壓件占16%左右。由于大批量的生產(chǎn)性質(zhì)，約56%左右的零件必須利用模具才能生產(chǎn)，而模具本身制作周期較長，費(fèi)用昂貴且完工以后修改起來十分困難。因此，家電行業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)中往往提出這樣的基本要求：首先是如何快速地進(jìn)行設(shè)計，即針對用戶需求，迅速提出解決方案并予以實現(xiàn)。其次是如何成功地進(jìn)行設(shè)計，即當(dāng)一個設(shè)計完成后，模具投入之前，快速地制造出樣機(jī)或樣件來，進(jìn)行評價、論證，針對缺陷及時修改設(shè)計，使其盡可能一次趨于完美、取得成功。

　　根據(jù)上述特點和要求，輕工家電行業(yè)要提高產(chǎn)品競爭力，就要加強(qiáng)適應(yīng)市場的創(chuàng)新能力和反應(yīng)能力，以用戶為中心，快速高效地推出實用新穎、先進(jìn)好用、物美價廉的新產(chǎn)品，很快上市銷售，搶占市場先機(jī)，滿足不同用戶的需求。要想做到這一點，唯一的出路就是應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法、工具和技術(shù)。創(chuàng)造一流的產(chǎn)品開發(fā)過程，利用優(yōu)秀的計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)這樣一個基礎(chǔ)平臺，來創(chuàng)造一流的產(chǎn)品，以保持持久的市場競爭優(yōu)勢，這不僅體現(xiàn)了企業(yè)的科技進(jìn)步，而且是企業(yè)實現(xiàn)自己的經(jīng)營目標(biāo)的必由之路。

　　3 應(yīng)用實例

　　利用虛擬設(shè)計，在計算機(jī)中通過三維幾何造型直接表達(dá)設(shè)計對象，將其預(yù)先在計算機(jī)中“制作 ”，并“裝配”起來，針對尺寸和形狀上的問題，及時修正設(shè)計；利用結(jié)構(gòu)有限元分析，通過計算機(jī)預(yù)演重要零件在工作過程中的“表現(xiàn)”，改進(jìn)其薄弱部位，好鋼用在刀刃上，使材料的性能得到充分利用；利用快速成型技術(shù)，將計算機(jī)中有外觀要求或重要裝配關(guān)系的“零件”迅速轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸嵉臉蛹瑏碛懻摗⒃u價和確定方案。這些技術(shù)的應(yīng)用，不僅大大提高了效率，而且很好地避免了設(shè)計失誤。

　　3.1 電冰箱的整機(jī)三維幾何造型

　　圖1所示是新開發(fā)的電冰箱系列產(chǎn)品中的一個。經(jīng)過計算機(jī)零件造型、部件裝配，認(rèn)為無誤后，很放心地制作了各種模具。在后面的生產(chǎn)制造過程中，幾乎沒有發(fā)現(xiàn)設(shè)計形狀和尺寸上的任何問題。

　　
圖1 電冰箱的整機(jī)裝配

　　3.2 電冰箱中的部件——溫控器照明盒

　　在計算機(jī)零件造型以后，利用快速成型技術(shù)制作了其中各零件的樣件，裝配成部件后，及時地評價修改。這項工作做在模具投入之前，避免了制成零件后再改動模具的問題。

　　
圖2 溫控器照明盒

　　3.3 空調(diào)器生產(chǎn)中的管端劃線裝置

　　這個管端劃線裝置是一個實用新型的專利（專利號：03245799.5），它能非常方便地在管子管端做劃線標(biāo)記。它的全部發(fā)明過程均在計算機(jī)上利用Pro/ENGINEER完成。Pro/ENGINEER方便修改的特性加快了發(fā)明的過程。

　　
圖3 管端劃線裝置

　　順便說一句，利用Pro/ENGINEER能很方便地將產(chǎn)品中的發(fā)明、實用新型和外觀等專利設(shè)計方案清楚明確地表達(dá)，提高了專利申報工作的效率。

?　　4 結(jié)論

　　面對日趨激烈的市場競爭，針對企業(yè)要持續(xù)提高質(zhì)量、降低成本，縮短設(shè)計，制造與交貨周期，迅速向用戶提供所需商品等種種要求，企業(yè)自身必須有規(guī)范的一流產(chǎn)品開發(fā)過程和其相對應(yīng)。現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的綜合應(yīng)用，能夠提高企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力，以更少的時間推出更好的產(chǎn)品，切實增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力。

　　(1) 在三維幾何造型，進(jìn)行虛擬設(shè)計的基礎(chǔ)上，虛擬裝配可以進(jìn)行尺寸和形狀模擬；分析可以進(jìn)行性能模擬；快速成型可以進(jìn)行實物模擬。其通過虛擬裝配得到虛擬產(chǎn)品，通過快速成型得到樣件。在此基礎(chǔ)上經(jīng)過評價、再設(shè)計、再評價的循環(huán)，保證了設(shè)計的一次成功率，保證了后續(xù)工作順利地進(jìn)行。

　　(2)通過不斷地對某類產(chǎn)品零部件進(jìn)行綜合分析、歸類、歸納、整理的基礎(chǔ)上，持續(xù)開展“三化”的工作，并建立某類產(chǎn)品的常用件、標(biāo)準(zhǔn)件的三維模型庫。有這樣常用件、標(biāo)準(zhǔn)件庫的支持，就能快速地完成裝配，有效縮短某類產(chǎn)品的設(shè)計周期。

　　(3) 對于家電產(chǎn)品，在三維虛擬設(shè)計、裝配的基礎(chǔ)上使用快速成型技術(shù)，可以加速將工程師頭腦中的設(shè)計方案轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實產(chǎn)品的過程。實物模型比起數(shù)字模型來，不再是虛擬產(chǎn)品了，成為真實的東西，與最終產(chǎn)品的外形和大小一致，看得見，摸得著，可以直接用于評價或者拿去參展。越早拿出樣件或樣機(jī)，越有利于論證和及時修改完善設(shè)計，使企業(yè)開發(fā)外觀好、質(zhì)量高的新產(chǎn)品并加快其上市時間。

　　(4) 對于塑料件和沖壓件的模具，在三維設(shè)計、裝配的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元分析，機(jī)構(gòu)運(yùn)動及動力分析，注塑流動分析，結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計等，才能有目的地調(diào)整產(chǎn)品尺寸、形狀和材料分配，使塑料件和沖壓件以及模具的設(shè)計更趨合理，更加符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求。這是模具成功設(shè)計和制造的關(guān)鍵。

　　5 前景展望

　　在家電產(chǎn)品開發(fā)過程中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法、工具和技術(shù)，是企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新的必由之路，是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品競爭能力的必要措施。

　　目前，新飛公司已經(jīng)在不同的部門分別實現(xiàn)了計算機(jī)輔助設(shè)計、快速成型，計算機(jī)輔助制造，有了企業(yè)的內(nèi)部計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，開展了企業(yè)的ERP工作。在此基礎(chǔ)上，我們認(rèn)為企業(yè)計算機(jī)系統(tǒng)和信息化的深入應(yīng)用，要通過PDM將設(shè)計和ERP有機(jī)地結(jié)合起來，通過虛擬模型將設(shè)計和工藝以及制造有機(jī)地結(jié)合起來。實現(xiàn)了這樣地結(jié)合，新飛公司的產(chǎn)品研究開發(fā)工作將更上一層樓。

　　再有，新飛公司的科研開發(fā)工作已經(jīng)與國家級技術(shù)中心和企業(yè)博士后工作站的建設(shè)，與科研人才素質(zhì)的提高以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)緊密結(jié)合。打造一流的隊伍，應(yīng)用一流的方法，實施一流的過程，創(chuàng)造一流的產(chǎn)品，實現(xiàn)始終站在家電開發(fā)的前列，實現(xiàn)“穩(wěn)踞國內(nèi)，享譽(yù)世界”的企業(yè)理想。