CN102968544B - 工装设计辅助装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工装设计辅助装置及方法，该系统包括工装检索模块、参数导入模块和通用件导入等模块；采用工装检索模块查询并接收成套工装的模型作为工装设计框架，然后采用参数导入模块导入工装设计参数，再通过通用件导入模块增加通用件或将零部件替换成通用件，从而辅助设计人员完成设计图样。本发明可实现辅助设计人员快捷、高效地进行工装设计，能大大减少设计图纸的出错率，保证设计出的图纸适于加工，并能传承以前成熟的设计方案，提升工装的设计质量。

Description

工装设计辅助装置及方法

技术领域

本发明涉及设计领域，特别地，涉及一种工装设计辅助装置及方法。

背景技术

发动机工装是指航空发动机零部件生产加工过程中必需的工艺装备，比如刀具、量具、夹具及模具等。

在发动机生产厂家，同一家公司常生产一系列的不同型号的同类产品。由于中、小发动机具有结构精巧，尺寸偏小，工装的装夹、定位空间有限，结构要求巧妙。而工艺技术的多样化、研制和批生产的任务较多，致使工装数量、品种多。加上在设计时，现在主要是各生产车间工艺员以单个零件提出工装设计需求，工装设计员再逐一凭借个人技术对应设计工装。由于设计者及设计时间、批次不同，导致单个零件、单个工序、单套工装设计相对独立，成熟的设计方案难以传承，同种工件重复设计较多。

发明内容

本发明目的在于提供一种快捷、高效，并能大大减少设计图纸的出错率的工装设计辅助装置及方法，以解决同种工件重复设计，成熟设计方案难以传承的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种工装设计辅助装置，包括：

工装检索模块，用于接收用户的输入信息，获取多个成套工装的模型，并接收所述多个成套工装的模型中的一个成套工装的模型作为工装设计框架；

参数导入模块，用于根据所述工装设计框架，获取适用所述成套工装的模型的多个设计参数，接收所述多个设计参数中的一个以上的设计参数，并根据所述一个以上的设计参数将所述工装设计框架调整为适于加工的工装设计雏形；

通用件导入模块，用于根据所述工装设计雏形，获取多个通用零部件模型，接收所述多个通用零部件模型中的一个以上的通用零部件模型，并将所述一个以上的通用零部件模型增加至所述工装设计雏形中或替换所述工装设计雏形中对应的零部件，生成设计图样。

作为本发明的系统的进一步改进：

所述系统还包括：

成熟参数导入模块，设置于所述参数导入模块与所述通用件导入模块之间，用于在所述参数导入模块获取所述多个适用所述成套工装的模型的设计参数后，在所述多个设计参数中标示出多个成熟设计参数，接收所述多个成熟设计参数中的一个以上的成熟设计参数并修改所述工装设计雏形。

所述系统还包括：

结构及应力分析单元，用于在虚拟三维空间中进行所述设计图样的结构模拟；还用于对所述设计图样进行应力分析；

运动仿真单元，用于在虚拟三维空间中模拟所述设计图样的运动过程。

所述工装检索模块，与一用于存储常用的成套工装的模型的设计数据存储模块相连，并接收所述用户的输入信息，在所述设计数据存储模块中查询并获取匹配所述用户的输入信息的多个成套工装的模型；

所述参数导入模块，与一用于存储所述工装设计的设计参数的参数存储模块相连，并根据所述工装设计框架，在所述参数存储模块中查询并获取适用所述工装设计框架的多个设计参数；

所述通用件导入模块，与一用于存储通用零部件模型的通用件存储模块相连，并根据所述工装设计雏形，在所述通用件存储模块中查询并获取匹配所述工装设计雏形的多个通用零部件模型。

所述成熟参数导入模块，与一用于存储所述应用积累的成熟设计参数的成熟参数存储模块相连，并根据所述参数导入模块提供的所述设计参数，查询所述成熟参数存储模块，将获取的多个成熟设计参数在所述设计参数中进行标示。

所述结构及应力分析单元，与一用于存储历史结构模拟和应力分析结果的结构分析资料存储模块相连，并在完成所述结构模拟和应力分析后，从所述结构分析资料存储模块中查询获取所述设计图样的历史结构模拟及应力分析结果，并将本次结构模拟结果或者应力分析结果存入所述结构分析资料存储模块中。

所述运动仿真单元，与一用于存储历史运动仿真结果的运动仿真存储模块相连，并在完成所述运动仿真后，从所述运动仿真存储模块中查询获取所述设计图样的历史运动仿真结果，并将本次运动仿真结果存入所述运动仿真存储模块中。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种工装设计辅助方法，包括以下步骤：

S1：工装检索的步骤，该步骤包括接收用户的输入信息，获取多个成套工装的模型，并接收所述多个成套工装的模型中的一个成套工装的模型作为工装设计框架；

S2：参数导入的步骤，该步骤包括根据所述工装设计框架，获取多个适用所述成套工装的模型的设计参数，接收所述多个设计参数中的一个以上的设计参数，并根据所述一个以上的设计参数将所述工装设计框架调整为适于加工的工装设计雏形；

S4：通用件导入的步骤，该步骤包括根据所述工装设计雏形，获取多个通用零部件模型，接收所述多个通用零部件模型中的一个以上的通用零部件模型，并将所述一个以上的通用零部件模型增加至所述工装设计雏形中或替换所述工装设计雏形中对应的零部件，生成设计图样。

作为本发明的方法的进一步改进：

优选地，在所述步骤S2完成后，且在所述步骤S4完成前，所述方法还包括：

S3：成熟参数导入的步骤，该步骤包括在获取多个适用所述成套工装的模型的设计参数后，在所述多个设计参数中标示出多个成熟设计参数，接收所述多个成熟设计参数中的一个以上的成熟设计参数并修改所述工装设计雏形。

优选地，在所述步骤S4完成后，所述方法还包括：

S5：结构及应力分析的步骤，该步骤包括在虚拟三维空间中进行所述设计图样的结构模拟，并对所述设计图样进行应力分析；

S6：运动仿真的步骤，该步骤包括在虚拟三维空间中模拟所述设计图样的运动过程。

本发明具有以下有益效果：

本发明的工装设计辅助装置及方法，采用工装检索模块为获取成套工装的模型作为工装设计框架，然后导入工装设计参数，最后将零部件替换成通用件，可实现辅助设计人员快捷、高效地进行工装设计，能大大减少设计图纸的出错率，保证设计出的图纸适于加工，并能传承以前成熟的设计方案，使得提升工装的设计质量。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例1的工装设计辅助装置的组成框架示意图；以及

图2是本发明优选实施例2的工装设计方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1，本发明的工装设计辅助装置，包括工装检索模块、参数导入模块和通用件导入模块。其中：

1、工装检索模块，用于接收用户的输入信息，获取多个成套工装的模型，并接收多个成套工装的模型中的一个成套工装的模型作为工装设计框架。

本实施例中，工装检索模块与设计数据存储模块相连。设计数据存储模块存储有常用的成套工装的模型，这些成套模型一般为实际应用中效果较好的工装模型，也可以通过类似评审委员会的专业人员定期将通过评审的工装模型存到该设计数据存储模块中。应用时，工装检索模块接收到用户的输入信息后，从设计数据存储模块中查询并获取匹配用户的输入信息的多个成套工装的模型，然后提供给用户，经用户选取后，接收被选中的一个成套工装的模型作为工装设计框架。

2、参数导入模块，用于根据工装设计框架，获取多个适用成套工装的模型的设计参数，接收多个设计参数中的一个以上的设计参数，并根据一个以上的设计参数将工装设计框架调整为适于加工的工装设计雏形。

本实施例中，参数导入模块与参数存储模块相连。参数存储模块中存储有工装设计的设计，主要为材料参数以及加工设备参数，必要时，还可存储标准资料、工装设计专业技术资料以及工艺参数等。实际应用时，参数导入模块根据用户通过工装检索模块建立的工装设计框架，在参数存储模块中查询并获取适用工装设计框架的设计参数，并提供给用户，接收并根据用户选中的一个以上的设计参数，将工装设计框架调整为适于加工的工装设计雏形。使用预先存储设计参数的参数导入结构，可使得图纸的生产加工实用性更好，可避免出现本厂机床无法加工，需外协加工从而增加成本，或者设计在不必要时使用非常用材料从而增加采购、加工等各环节的困难。同时，可使得产品采用成熟的材料和工艺等进行加工和制造，减少返工率。

3、通用件导入模块，用于根据工装设计雏形，获取多个通用零部件模型，接收多个通用零部件模型中的一个以上的通用零部件模型，并将一个以上的通用零部件模型替换设工装计雏形中对应的零部件，生成设计图样。通用件导入模块可辅助设计人员快速完善工装设计。

本实施例中，通用件导入模块与通用件存储模块相连。通用件存储模块用于存储通用件、常用件等通用零部件模型，也是通过专业评审或者判定后定期存入的。实际应用时，通用件导入模块根据用户在参数导入模块的辅助下完成工装设计雏形后，从通用件存储模块中查询并获取匹配工装设计雏形的多个通用零部件模型，并提供给用户，接收并将用户选取的一个以上的通用零部件模型增加至工装设计雏形中或替换工装设计雏形中对应的零部件，生成设计图样。可使得用户设计的图纸尽可能多地采用通用件或常用件，可减少设计工作量，提高设计效率；使用通用件和常用件也更利于工人生产加工，使得不同型号的工装零部件可能部分互换，维修更便捷、成本更低。采用导入预先存储设计参数的步骤，可使得图纸的生产加工实用性更好，可避免出现本厂机床无法加工，需外协加工从而增加成本，或者设计在不必要时使用非常用材料从而增加采购、加工等各环节的困难。同时，可使得产品采用成熟的材料和工艺等进行加工和制造，减少返工率。

实际应用中，本发明的工装设计辅助装置还可在参数导入模块与通用件导入模块之间设置：

4、成熟参数导入模块，设置于参数导入模块与通用件导入模块之间，用于在参数导入模块获取适用成套工装的模型的多个设计参数后，在这些设计参数中标示出多个成熟设计参数，接收多个成熟设计参数中的一个以上的成熟设计参数并修改工装设计雏形。工装设计雏形修改完成后，再通过通用件导入模块辅助用户选择替换通用零部件模型后，生成设计图样，设计人员可调整并完成出图。

本实施例中，成熟参数导入模块与成熟参数存储模块相连。成熟参数存储模块中存储有应用积累的成熟的设计参数。实际应用时，成熟参数导入模块根据参数导入模块提供的设计参数，查询成熟参数存储模块，将获取的多个成熟设计参数在前述的设计参数中进行标示。建议用户使用成熟设计参数可以保证优秀的设计可以达到传承，且设计出的工件图样更利于生产加工。

本实施例中，在设计图样基本生成后，系统还可对生成的图样进行仿真和验证，设计人员可根据仿真和验证的结果得知工装设计图样中的设计不当之处，从而判断如何修正和改进。仿真是通过以下两个部分实现的：

5、结构及应力分析单元，用于在虚拟三维空间中进行设计图样的结构模拟；还用于对设计图样进行应力分析。可辅助设计人员对工装进行验算，便于设计人员通过结构、应力分析的结果结合设计经验，实现对工装结构的优化。

本实施例中，结构及应力分析单元与结构分析资料存储模块相连。结构分析资料存储模块存储有历史结构和应力分析结果。实际应用时，结构及应力分析单元在完成结构模拟和应力分析后，从结构分析资料存储模块中查询获取设计图样的历史结构及应力分析结果展示给用户，以供用户参考比较；同时将本次结构模拟结果或者应力分析结果存入结构分析资料存储模块中。

6、运动仿真单元，用于在虚拟三维空间中模拟设计图样的运动过程。

本实施例中，运动仿真单元与运动仿真存储模块相连。运动仿真存储模块中存储有历史运动仿真结果。实际应用时，运动仿真单元在完成运动仿真后，从运动仿真存储模块中查询获取结构模型的历史运动仿真结果一并展示给用户，以供用户参考比较；同时将本次运动仿真结果存入运动仿真存储模块中。

本发明的工装设计辅助装置，采用工装检索模块与设计数据存储模块配合为设计人员（用户）提供成套工装的模型作为工装设计框架，然后参数导入模块与参数存储模块配合辅助设计人员导入工装设计参数，再通过通用件导入模块与通用件存储模块配合辅助设计人员将零部件替换成通用件，从而完成设计图样。本发明可实现辅助设计人员快捷、高效地进行工装设计，能大大减少设计图纸的出错率，保证设计出的图纸适于加工，并能传承以前成熟的设计方案，使得提升工装的设计质量。

另外，本发明的工装设计辅助装置，在设计图样完成后，还能通过结构及应力分析单元、运动仿真单元对设计图样进行结构模拟、应力分析及运动仿真，以测试出设计图样的错误及瑕疵，以辅助设计人员进行图样修改，可避免错误延伸到生产中，降低设计图样的出错率，进一步可减少工件及材料损耗。实际应用中，本实施例可在采用MBD技术（MBD技术是用一个集成的三维实体模型完整地表达产品定义信息，将制造信息和设计信息共同定义到产品的三维数字化模型中，从而保障设计数据的唯一性）时实现工艺工装并行设计。

实施例2：

参见图2，本发明的工装设计辅助方法，包括以下步骤：

S1：工装检索的步骤，该步骤包括接收用户的输入信息，获取多个成套工装的模型，并接收多个成套工装的模型中的一个成套工装的模型作为工装设计框架。

S2：参数导入的步骤，该步骤包括根据工装设计框架，获取多个适用成套工装的模型的设计参数，接收多个设计参数中的一个以上的设计参数，并根据一个以上的设计参数将工装设计框架调整为适于加工的工装设计雏形。

S3：成熟参数导入的步骤，包括在获取多个适用成套工装的模型的设计参数后，在设计参数中标示出多个成熟设计参数，接收多个成熟设计参数中的一个以上的成熟设计参数并修改工装设计雏形。建议用户使用成熟设计参数可以保证优秀的设计可以达到传承，且设计出的工件图样更利于生产加工。本步骤S3为优选步骤，实际应用时，也可以在步骤S2完成后直接执行步骤S4，也可以实现本发明的目的。

S4：通用件导入的步骤，该步骤包括根据工装设计雏形，获取多个通用零部件模型，接收多个通用零部件模型中的一个以上的通用零部件模型，并将该一个以上的通用零部件模型增加至工装设计雏形中或替换工装设计雏形中对应的零部件，生成设计图样，然后设计人员可调整并完成出图。

实际应用时，设计图样完成后，本发明还可进行以下步骤：

S5：结构及应力分析的步骤，该步骤包括在虚拟三维空间中进行设计图样的结构模拟，并对设计图样进行应力分析。

S6：运动仿真的步骤，该步骤包括在虚拟三维空间中模拟设计图样的运动过程。

本发明的工装设计辅助方法，可采用实施例1的工装设计辅助装置实现。本方法先为用户提供成套工装的模型作为工装设计框架，然后导入工装设计参数，进一步向用户建议使用成熟设计参数，最后复制将零部件替换成通用零部件，可实现辅助设计人员快捷、高效地进行工装设计，能大大减少设计图纸的出错率，保证设计出的图纸适于加工，并能传承以前成熟的设计方案，使得提升工装的设计质量。

进一步地，本发明的工装设计辅助方法，还能通过结构及应力分析、运动仿真等步骤，对设计图样进行模拟仿真，以测试出设计图样的错误及瑕疵，以辅助设计人员进行图样修改，可避免错误延伸到生产中，降低设计图样的出错率，进一步可减少工件及材料损耗。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种工装设计辅助装置，其特征在于，包括：

工装检索模块，用于接收用户的输入信息，获取多个成套工装的模型，并接收所述多个成套工装的模型中的一个成套工装的模型作为工装设计框架；

参数导入模块，用于根据所述工装设计框架，获取适用所述成套工装的模型的多个设计参数，接收所述多个设计参数中的一个以上的设计参数，并根据所述一个以上的设计参数将所述工装设计框架调整为适于加工的工装设计雏形；

通用件导入模块，用于根据所述工装设计雏形，获取多个通用零部件模型，接收所述多个通用零部件模型中的一个以上的通用零部件模型，并将所述一个以上的通用零部件模型增加至所述工装设计雏形中或替换所述工装设计雏形中对应的零部件，生成设计图样；

成熟参数导入模块，设置于所述参数导入模块与所述通用件导入模块之间，用于在所述参数导入模块获取所述适用所述成套工装的模型的多个设计参数后，在所述多个设计参数中标示出多个成熟设计参数，接收所述多个成熟设计参数中的一个以上的成熟设计参数并修改所述工装设计雏形；

所述成熟参数导入模块，与一用于存储应用积累的成熟设计参数的成熟参数存储模块相连，并根据所述参数导入模块提供的所述设计参数，查询所述成熟参数存储模块，将获取的多个成熟设计参数在所述设计参数中进行标示。

2.根据权利要求1所述的工装设计辅助装置，其特征在于，所述工装设计辅助装置还包括：

结构及应力分析单元，用于在虚拟三维空间中进行设计图样的结构模拟；还用于对所述设计图样进行应力分析；

运动仿真单元，用于在虚拟三维空间中模拟所述设计图样的运动过程。

3.根据权利要求1或2所述的工装设计辅助装置，其特征在于，

所述工装检索模块，与一用于存储常用的成套工装的模型的设计数据存储模块相连，并接收所述用户的输入信息，在所述设计数据存储模块中查询并获取匹配所述用户的输入信息的所述多个成套工装的模型；

所述参数导入模块，与一用于存储所述工装设计的设计参数的参数存储模块相连，并根据所述工装设计框架，在所述参数存储模块中查询并获取适用所述工装设计框架的多个设计参数；

所述通用件导入模块，与一用于存储所述通用零部件模型的通用件存储模块相连，并根据所述工装设计雏形，在所述通用件存储模块中查询并获取匹配所述工装设计雏形的所述多个通用零部件模型。

4.根据权利要求2所述的工装设计辅助装置，其特征在于，

所述结构及应力分析单元，与一用于存储历史结构模拟和应力分析结果的结构分析资料存储模块相连，并在完成所述结构模拟和应力分析后，从所述结构分析资料存储模块中查询获取所述设计图样的历史结构模拟及应力分析结果，并将本次结构模拟结果或者应力分析结果存入所述结构分析资料存储模块中；

所述运动仿真单元，与一用于存储历史运动仿真结果的运动仿真存储模块相连，并在完成所述运动仿真后，从所述运动仿真存储模块中查询获取所述设计图样的历史运动仿真结果，并将本次运动仿真结果存入所述运动仿真存储模块中。

5.一种工装设计辅助方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：工装检索的步骤，该步骤包括接收用户的输入信息，获取多个成套工装的模型，并接收所述多个成套工装的模型中的一个成套工装的模型作为工装设计框架；

S2：参数导入的步骤，该步骤包括根据所述工装设计框架，获取多个适用所述成套工装的模型的设计参数，接收所述多个设计参数中的一个以上的设计参数，并根据所述一个以上的设计参数将所述工装设计框架调整为适于加工的工装设计雏形；

S3：成熟参数导入的步骤，该步骤包括在获取多个适用所述成套工装的模型的设计参数后，在所述多个设计参数中标示出多个成熟设计参数，接收所述多个成熟设计参数中的一个以上的成熟设计参数并修改所述工装设计雏形；成熟参数导入模块，与一用于存储应用积累的成熟设计参数的成熟参数存储模块相连，并根据所述参数导入的步骤提供的所述设计参数，查询所述成熟参数存储模块，将获取的多个成熟设计参数在所述设计参数中进行标示；

S4：通用件导入的步骤，该步骤包括根据所述工装设计雏形，获取多个通用零部件模型，接收所述多个通用零部件模型中的一个以上的通用零部件模型，并将所述一个以上的通用零部件模型增加至所述工装设计雏形中或替换所述工装设计雏形中对应的零部件，生成设计图样。

6.根据权利要求5所述的工装设计辅助方法，其特征在于，在所述步骤S4完成后，所述方法还包括：

S5：结构及应力分析的步骤，该步骤包括在虚拟三维空间中进行所述设计图样的结构模拟，并对所述设计图样进行应力分析；

S6：运动仿真的步骤，该步骤包括在虚拟三维空间中模拟所述设计图样的运动过程。