浅议机械产品三维设计检测与质量管理

张朝钦

摘 要：机械设备的完善性和科学性决定着企业生产的效率及其在市场中的竞争能力，机械产品的三维变型设计体系主要是对产品信息进行描述，三维变型设计奠定完备的技术基础。机械产品中，要按照一定的要求对产品的设计数据进行有效提取，并对主模型的模块赋值，在整个模型框架内获得实例化的模块，然后将这些模块有机结合，从而快速完成整个起重机的金属结构设计流程体系。

关键词：机械产品;优化设计;质量管理

1 机械检测与质量管理体系存在的问题

1.1 过分依赖质量监管部门

机械检测是产品生产过程中的重要环节，企业有义务，也有责任做好产品的检测工作，以确保高质量产品流入社会。然而一些企业只是把机械检测作为一个程序，甚至一些机械检测只是走个过程来满足质量监管部门的要求。当质量监管部门要求严格时，企业对机械检测的重视程度就高一些;当质量监管部门的要求松一些，企业就降低了对机械检测的重视，增强企业机械检测的自律性和自身的监管能力是十分必要的。

1.2 检测技术部门素质不高

为了提高竞争力，企业都更加重视技术研发，然而却忽视了产品生产过程中的质量检测环节，企业对检测的技术部门重视程度不够，导致工作不能有效掌握机械检测技术，缺乏对产品质量的监管，影响了产品最终的质量和企业整体的生产效率。

1.3 企业存在侥幸心理

为了提高生产效率和企业效益，企业对产品的机械检测方式是抽样检测，根据产品的规模和类型采用抽样调查或分层调查等方法进行机械检测和质量管理。这种检测方式虽然提高了生产效率，但不能确保产品的质量，尤其是当企业在检测过程中比较随意地采取样本时，检验程序就不够合理，达不到机械检测和质量管理的效果。有些企业存在侥幸心理，在抽样检测的基础上进行进一步简化，使其机械检测和质量管理更加简单，缺乏一定的科学性和系统性，从而影响了产品的生产质量，不利于企业自身的发展和社会的整体发展。

2 完善检测与管理的有效途径

2.1 扩大监管范围和环节

完善机械检测和质量管理就要扩大生产的监管范围，加大企业对生产的各个环节的控制。（1）质量管理要从源头做起，对产品的原材料和生产设备的零部件进行检测，确保产品生产从一开始就是符合标准的，从而保证后续生产的顺利进行;（2）对产品进行机械检测和质量管理的相关技术人员也要纳入监管范围，加强质量检测部门的把控，确保质量检测人员具有较强的检测能力，能为企业的高质量生产服务;（3）加强对机械测验结果的检验，对于流水线生产，企业已经习惯了一贯式的检验方式，如果机械检测结果出现误差，可能导致一批成品被淘汰，而加强对机械检测结果的校验可以及时纠正错误，保证产品的质量，因此，对机械检测结果的校验在机械检测和质量管理过程中是十分必要的。

2.2 完善检测方法

完善检测方法和检测手段可以提高机械检测的水平，加强对产品的质量管理。抽样检测和全数检测是两种重要的控制抽样方法，也是进行机械检测的常用的两种方法。抽样检测是指在一个大数量的背景下选取一定数量的产品进行检测，考察被抽到的产品的质量来判断整体产品的质量水平，对于抽样检验的方法，抽取到的产品如果不够标准，那么就可能意味着全部产品都存在质量问题，因此，就要进行下一步更加细致深入的检测以确保产品的质量。全数检测则是指对所有产品进行检测，考察所生产的全部产品的质量，当产品数量较大时，进行全数检测的时间就会更长，此时全数检验就不适用于产品质量的控制了，因此，企业要具体问题具体分析，不断完善检测方法。

2.3 优化管理机制

完善的管理机制和监督评价体系可以督促机械检测和质量管理，不断提高检测能力和工作质量，从而提高整体生产的质量管理水平。企业要建立完善的评价和考核系统，增强技术人员的自律性;企业要建立完善工作管理系统，促使加强企业机械检测的专业队伍建设，为产品质量監管夯实基础。机械检测从某种程度上来说决定了一个产品的最终质量，无论是从产品的角度还是从法律的角度，亦或是从生活的角度，机械检测和质量管理都有着十分重要的意义，因此，应克服目前机械检测领域的现存问题，提高企业机械检测和质量管理水平，使其更好地为我国经济发展服务。

3 机械产品三维变型设计研究与应用

3.1 设计原理

机械产品的三维变型设计体系结构中，产品的主模型是产品零件信息的集合，主要是对产品信息进行描述。利用产品主模型能够设计多种产品或零件的变形，从而派生出对各类零件的具体描述信息。其中，需要考虑该零件的实际荷载能力及特征、材料本身的特殊性质、受力能力和功能的配套设施以及运动参数对结构的影响，将产品内部结构的强度、功能数据以及运动参数等作为设计的目标，再由这些参数将设计的目标移交给结构的具体模块。总的来说，创建主模型以及主模版主要是对产品及其零部件的相关功能和作用、几何的具体形状以及参数的变形空间域进行深入的分析和处理，从而建立机械产品的零件以及产品的三维主模型、工程用图主模板以及产品的主内部结构，从而为整个机械产品的三维变型设计奠定完备的技术基础。机械产品中，装配结构变型主要是由于相关零件进行连接时发生了相应的改变或者变异等现象所引起。整个结构体系由特征层、零件层、部件层以及产品层几个方面组成。通过利用产品的内部结构控制，由上到下将装配的理念、数据之间的关联以及知识重用的理念进行有机统一，并建立健全完备的驱动机制，将上述四个层次进行组合，从而形成一个封闭式的循环系统。在对机械产品进行设计时，要按照一定的要求对产品的设计数据进行有效提取，并对主模型的模块赋值，在整个模型框架内获得实例化的模块，然后将这些模块有机结合，从而快速完成整个起重机的金属结构设计流程体系。

3.2 开展机械产品设计三维建模技术开发的基本原则

基于三维建模技术运用中的机械产品设计活动，不仅仅是针对机械产品的某一个零部件进行设计，而是应该立足于全局机械产品整体使用功能的优化设计。针对机械产品的设计与创新活动，我们应该对设计图纸进行创新性思考，尽可能采用新技术来开展机械制造的活动。同时，工作人员还应该重视机械产品的理论性研究，在基础理论的指导下，提高机械设计制造中的技能水平。在概念设计的过程中，设计人员应该从工业设计的角度出发，使用三维技术对零部件参数进行多次调整，从而找到最佳的设计方案。

3.3 产品的变型设计

按照模块化产品在产品系列中的分布规律和覆盖形式，可以把产品变型设计为横系列变型设计，纵系列变型设计和跨系列变型设计。横系列变型设计是指在同一规格的基础上，通过变更、增加或减少某些特定模块而形成变型产品，其特点是不改变基型产品的主要参数，只在产品的功能、结构、布局、控制系统或操纵方式等方面进行调整;横系列变型设计是产品变型设计中最易实现的一种;纵系列变型设计是在同一类型中对不同规格的基型产品进行模块化设计。规格不同主要体现为工程约束，使用性能不同，从而导致结构型式或尺寸的不同。在横系列变型设计的基础上兼顾纵系列变型设计或在纵系列变型设计的基础上兼顾横系列变型设计，形成既有横系列又有纵系列的变型设计，称为跨系列变型设计。产品变型设计采用自顶向下和自底向上相结合的产品设计方法。产品变型设计过程中存在以下三种操作。（1）搭配。某个最终产品可由不同的可搭配模块搭配而成，通过与父构件相配的接口，执行特定的功能的特定模块搭配到父件上。（2）互换。主要执行功能相同而性能不同引起的模块更换。（3）参数化变型。依据客户需求，在零部件库中不能通过检索到的零部件实例搭配、互换来满足功能要求，则需要根据构件的事物属性、工程约束进行三维参数化变型，得到符合功能要求的零部件实例。

3.4 机械产品三维变型设计的应用

机械产品三维变型设计需要结合企业的具体情况以及市场上的多元化需求，将桥式和门式的起重机桥架、堆垛机金属结构作为产品的研究对象，设计开发起重设备金属结构的变型设计系统。利用基于产品特征的四个层次的产品变形设计技术，结合相关的零件形状特征以及主模型的交互式建模和配置手段进行有机组合，从而有效完成起重设备金属结构的三维变型设计。设计中，三维设计系统主要以机械结構的模块作为整个设计的根本。设计人员要根据设计需求对金属结构的整体进行调整，并进行合理布局和设计，从而形成一套完整的结构参数控制表。此外，需要调用模型的驱动模块进行，利用技术结构中的三维主模型实现驱动。在此基础上，利用金属结构的三维主模型，采用从上到下和从下到上相结合的设计模式，对产品进行优化配置和设计。一旦发现金属结构的设计结构不符合标准或相应的要求，可以在此返回至最初的参数页面，对相关参数进行重新修改和调整，以进一步实现对金属结构的优化设计。如果金属结构的设计符合各个方面的标准和要求，则需要调用相关的工程图对整个模块进行调整和更新。

4 结语

生产的主要动力在于机械设备，机械设备的完善性和科学性决定着企业生产的效率及其在市场中的竞争能力，而机械的检测与产品质量管理是企业生产过程中不容忽视的重要环节，企业的机械检测水平和质量管理能力还有待提高。与传统的变形设计相比，大大提高了整个设计的效率和速度，满足了企业的个性化和快速设计的需求，确保企业在激烈的市场竞争中占据优势，从而更好地推广和应用三维变型设计技术。