0、前言
    在如今全球化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，產(chǎn)品性能、復(fù)雜程度在不斷提高，其組成部件也越來(lái)越多。因此，企業(yè)設(shè)計(jì)部門要完成一個(gè)復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)．往往需要各種先進(jìn)設(shè)計(jì)手段的支持．由多個(gè)團(tuán)隊(duì)或多個(gè)設(shè)計(jì)人員協(xié)同合作，才能在以更低的成本、更好的質(zhì)量、更短的響應(yīng)時(shí)間來(lái)抓住更多的市場(chǎng)機(jī)遇、滿足快速變化的個(gè)性化市場(chǎng)需求。以產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)工程方法理論為指導(dǎo)，對(duì)其實(shí)現(xiàn)流程及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究．并以大型三維CAD/CAE/CAM -體化設(shè)計(jì)軟件UG NX為平臺(tái)．結(jié)合具體的PE600x900顎式破碎機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用及實(shí)踐，結(jié)果表明能夠真正地對(duì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)同設(shè)計(jì)．達(dá)到了提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，降低成本的目的。
1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)工程
    (1)系統(tǒng)工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程
    系統(tǒng)工程是一種交叉學(xué)科的途徑和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價(jià)值的成功手段，它注重企業(yè)的業(yè)務(wù)和技術(shù)要求，以提供滿足用戶需求的高質(zhì)量產(chǎn)品。企業(yè)常常利用系統(tǒng)工程來(lái)對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的需求、子系統(tǒng)、約束和部件之間的交互作用進(jìn)行建模和分析，并進(jìn)行優(yōu)化和權(quán)衡．從而在整個(gè)產(chǎn)品生命周期做出重要決策。
    對(duì)于像汽車、飛機(jī)、機(jī)床、破碎機(jī)等大型復(fù)雜產(chǎn)品，往往包含成千上萬(wàn)個(gè)零件，設(shè)計(jì)中需要團(tuán)隊(duì)協(xié)同合作，因此需要采用系統(tǒng)工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。該方法以模塊化設(shè)計(jì)理念為核心，復(fù)雜的大型機(jī)器設(shè)備被看成一個(gè)整體，可以分解成一個(gè)總體控制結(jié)構(gòu)和若干個(gè)具有關(guān)聯(lián)性的子系統(tǒng)，避免了過(guò)于龐大的裝配結(jié)構(gòu)。每個(gè)子系統(tǒng)都來(lái)自于控制結(jié)構(gòu)．在保持與控制結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的條件下，可以相對(duì)獨(dú)立地展開設(shè)計(jì)工作，同時(shí)滿足產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)的要求，其設(shè)計(jì)流程如圖1所示。
    (2)關(guān)鍵技術(shù)
    ①模塊劃分產(chǎn)品作為一個(gè)復(fù)雜的人工設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其各部分之間是相互制約、相互協(xié)同、甚至是耦合的。為了便于更好地設(shè)計(jì)和制造，必須進(jìn)行模塊的劃分，這同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)并行協(xié)同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)模塊的劃分一般情況下可以根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、功能原理、已有的相關(guān)設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性思維等來(lái)展開，其中需要運(yùn)用到產(chǎn)品相關(guān)的原理、結(jié)構(gòu)、工藝等多方面的知識(shí)，例如零件的可加工性、部件的可裝配性、電氣和液壓系統(tǒng)及相關(guān)控制系統(tǒng)的可實(shí)施性、設(shè)計(jì)涉及的各類規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等。因此在進(jìn)行產(chǎn)品模塊劃分之前，需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行大量的調(diào)研、分析，對(duì)產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、配備、設(shè)計(jì)流程等知識(shí)進(jìn)行挖掘、分類、歸納整理，總結(jié)出產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成、性能及其配置的關(guān)系、產(chǎn)品各層次設(shè)計(jì)需要的主要工程參數(shù)、產(chǎn)品各組成部分之間的相互依存關(guān)系、產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)對(duì)部件和零件設(shè)計(jì)的控制傳遞關(guān)系等。形成產(chǎn)品的主要子模塊不一定需要與最終產(chǎn)品裝配中的子裝配相同，它們將含有由責(zé)任設(shè)計(jì)部門或子承包商定義和控制的數(shù)據(jù)信息：
    ②控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)產(chǎn)品控制結(jié)構(gòu)通過(guò)關(guān)鍵的產(chǎn)品參數(shù)驅(qū)動(dòng)．體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的規(guī)則．為產(chǎn)品設(shè)計(jì)傳遞約束條件。完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)模塊的劃分后，產(chǎn)品總體控制結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品中各組成部件及其相互間的設(shè)計(jì)約束關(guān)系就能大致確定．通過(guò)關(guān)聯(lián)發(fā)布的方式，上述約束關(guān)系可以有選擇性地發(fā)送至產(chǎn)品系統(tǒng)的各子系統(tǒng)中。產(chǎn)品的總體控制結(jié)構(gòu)可以包含產(chǎn)品的主要控制參數(shù)、主要部件的形狀和位置信息等。在盡可能簡(jiǎn)單合理的基礎(chǔ)上，定義影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)的總體控制參數(shù)應(yīng)該盡可能完善，以便于產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)方案的評(píng)估與控制。另外，由于產(chǎn)品的復(fù)雜，整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的人員數(shù)量眾多，制定完善、合理的設(shè)計(jì)規(guī)范同樣非常重要。例如，統(tǒng)一部件命名規(guī)則，圖層的分配設(shè)置，文件的保存位置，標(biāo)準(zhǔn)件的使用等。設(shè)計(jì)并使用統(tǒng)一的規(guī)范化部件模板的方法，是實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的有效措施，可以大大提高設(shè)計(jì)規(guī)范實(shí)施的效率。同時(shí)，在模板文件中還可以增加適合于企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不同規(guī)格圖紙邊框等：
    ③子系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)  總體控制結(jié)構(gòu)建立好后，即可在團(tuán)隊(duì)中進(jìn)行各個(gè)子系統(tǒng)分發(fā)，以便并行協(xié)同完成各個(gè)子系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。子系統(tǒng)可以從總體控制結(jié)構(gòu)中選取一些有用的信息．再根據(jù)需要增加一些與子系統(tǒng)零部件相關(guān)的控制信息，最終形成子系統(tǒng)的子控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)從上向下的傳輸，及各子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。另外主要的子系統(tǒng)還可以進(jìn)一步被分成更小的子系統(tǒng)．進(jìn)行更小的子系統(tǒng)的分發(fā)和數(shù)據(jù)的再次傳遞：
    ④產(chǎn)品裝配  在各個(gè)團(tuán)隊(duì)并行協(xié)同完成子系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)后，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的絕對(duì)定位連接部件的方法進(jìn)行產(chǎn)品的裝配。由于使用控制結(jié)構(gòu)樹，大大簡(jiǎn)化了大型復(fù)雜產(chǎn)品的裝配，各級(jí)控制結(jié)構(gòu)樹作為“神經(jīng)中樞”，可以快速形成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的多種方案和版本，為方案評(píng)估和確定提供便利。
2、基于NX系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法的顎式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)
    (1)NX系統(tǒng)工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具-WAVE技術(shù)
    在UG、Pro/E、CATIA等大型的三維設(shè)計(jì)軟件中，提供了進(jìn)行復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的工具。NX WAVE技術(shù)最早來(lái)源于汽車車身設(shè)計(jì)．為解決復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)中產(chǎn)品級(jí)的參數(shù)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題而提出。它是一種在概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和最終產(chǎn)品之間建立相互關(guān)聯(lián)的沒(méi)計(jì)方法．能快速高效地控制復(fù)雜產(chǎn)品的總裝配設(shè)計(jì)、相關(guān)零部件和模具的設(shè)計(jì)。該技術(shù)便于復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與管理．使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加方便快捷，可以在產(chǎn)品級(jí)設(shè)計(jì)中控制零部件，實(shí)現(xiàn)模型總體裝配的快速修改及更新，能夠高效完成產(chǎn)品的系列化及變型產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)．為產(chǎn)品設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)并行協(xié)同工作提供了一個(gè)良好的環(huán)境。NX WAVE總體布置設(shè)計(jì)僅僅考慮如何控制產(chǎn)品子系統(tǒng)和關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵尺寸、形狀及位置，而不考慮細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)：子系統(tǒng)及零部件的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)對(duì)總體布置設(shè)計(jì)沒(méi)有影響．并且無(wú)權(quán)改變總體布置設(shè)計(jì)的相關(guān)控制信息，如尺寸。因此，當(dāng)總體布置設(shè)計(jì)的控制信息修改后．子系統(tǒng)和零部件的設(shè)計(jì)自動(dòng)更新，避免零部件重復(fù)設(shè)計(jì)的浪費(fèi)．縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
(2)PE600x900顎式破碎機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例
    以PE600 x900顎式破碎機(jī)為工程實(shí)例．在UGNX6.0平臺(tái)上．對(duì)上述方法進(jìn)行了應(yīng)用和實(shí)踐。
    如圖2所示，按照結(jié)構(gòu)、功能及各部分的連接關(guān)系等．應(yīng)用NX系統(tǒng)工程方法將PE型顎式破碎機(jī)劃分成動(dòng)顎部、定顎部、機(jī)架、調(diào)整裝置、保護(hù)裝置及其他附件六大模塊。在進(jìn)行傳統(tǒng)的破碎機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作參數(shù)、運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)等總體方案的設(shè)計(jì)計(jì)算分析后．形成破碎機(jī)總體布置設(shè)計(jì)的一個(gè)總體控制結(jié)構(gòu)。包括上述各個(gè)模塊所在的位置平面，破碎機(jī)的總體長(zhǎng)、寬、高等尺寸信息等；對(duì)各個(gè)系統(tǒng)再建立各自的子系統(tǒng)，如動(dòng)顎部系統(tǒng)可再劃分為動(dòng)顎、偏心軸系等子系統(tǒng)，按照上述方法同樣對(duì)于系統(tǒng)建立其子控制結(jié)構(gòu)．如動(dòng)顎子控制結(jié)構(gòu)可包括偏心軸系所在位置中心線，動(dòng)顎草圖、動(dòng)顎安裝位置平面等；對(duì)不需要進(jìn)行再次細(xì)分的子系統(tǒng)的各個(gè)零件，可以通過(guò)產(chǎn)品相關(guān)設(shè)計(jì)信息關(guān)聯(lián)發(fā)布的方法進(jìn)行各個(gè)零件結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。
    按照上述方法．各個(gè)團(tuán)隊(duì)并行協(xié)同完成了PE600x900顎式破碎機(jī)各個(gè)模塊的數(shù)字化設(shè)計(jì)，以此為基礎(chǔ)，最后完成的產(chǎn)品裝配模型。如圖3所示。
3、結(jié)語(yǔ)
    采用系統(tǒng)工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法后，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想得到了變革．即由傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)變成當(dāng)前的并行協(xié)同設(shè)計(jì)，并且把系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)理念與協(xié)同設(shè)計(jì)手段很好地結(jié)合起來(lái)。該方法使得傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算與先進(jìn)的產(chǎn)品數(shù)字化模型的設(shè)計(jì)、構(gòu)建相互融合，產(chǎn)品各子系統(tǒng)部件的并行協(xié)同設(shè)計(jì)得以在NX環(huán)境下實(shí)現(xiàn)，并且還可以通過(guò)NX控制結(jié)構(gòu)同步修改和更新產(chǎn)品的總裝、部裝及零件的數(shù)字化模型，該模式可以優(yōu)化研制過(guò)程，縮短研制時(shí)間，提高研制質(zhì)量。