PDM技術在機械可靠性設計分析中的應用研究

快速溫變濕熱試驗箱產品規(guī)格：   SES單位：帶濕度：    SEA單位：不帶濕度

01引言

產品一體化已經(jīng)被技術層面以及整個行業(yè)所認可。分析的方式一般會使用電腦輔助完成，隨著電腦的廣泛越來越使用，產品的設計部分得到了不同程度的提高，與此同時，仿真形式和可靠性分析的技術也得到了提高。在數(shù)字化樣機模式的時代，也可以進一步促進產品一體化的整體進程，技術的控制性領域也取得了突破性的成果。

在機械設備可靠性的考量以及設計中，可靠性的判斷是否納入產品性能設計以及模擬的具體過程是需要明確的主要問題之一。在學科的整體綜合方式、工程可靠性和數(shù)字化樣機技術進行優(yōu)化升級的同時，機械可靠性具體分析工作也整體向學科的整合方式發(fā)展。

02技術研發(fā)的背景

機械產品的一體化設計已經(jīng)發(fā)展多年，根據(jù)我國目前的情況，機械產品一體的的設計模式一共經(jīng)歷了幾個部分。從C3P為代表的計算機輔助設計工具在工業(yè)界的廣泛普及，到20世紀90年代中期以來，M3P的逐漸成熟，微機輔助的設計形式重點是在動態(tài)化設計、建立在構成合成基礎上的統(tǒng)一化模型設計，以及建立在學科協(xié)調基礎上的優(yōu)化框架設計。在管理機械產品的部分，對于數(shù)據(jù)的調控，也在向PLM形式的周期管理技術轉變。

在機械產品的研發(fā)過程中，可靠性分析工作的具體實施，和產品性能研究的工作具有密不可分的關系，并在收集了解后進行分析，與此同時，還要與此領域的工作經(jīng)驗進行結合，目的是可以完成性能設計部分的任務，但在這樣的情況下也不能避免產品性能研究工作和可靠性研究之間產生脫節(jié)的狀況。

這一工作環(huán)節(jié)的研究會影響單獨零件和學科上的發(fā)展，從整體上的綜合性來考慮是具有很大困難的，尤其是在產品層面上的整體性。

機械性能與可靠性二者之間的聯(lián)系是在學科整合技術的不斷完善中建立起來的，且在社會與科技的發(fā)展中，優(yōu)化整合學科設計的手段會成為將來技術發(fā)展的主要走向。

03虛擬樣機技術與產品數(shù)據(jù)管理

3.1虛擬樣機技術

虛擬樣機技術是一種在仿真模型的基礎上進行數(shù)字化設計產品的方式，應用電腦仿真以及集成技術，將散亂的產品開發(fā)和仿真整體的過程組合到一起，同時，在虛擬的環(huán)境中將產品的原型進行直觀地設計優(yōu)化、性能測試、制造仿真和使用仿真，其核心的技術是性能仿真(CAE)。

面對較為復雜的工程對象，單純依靠一兩種軟件是無法完成的，需要建構由各種軟件組合而成的更為復雜的復合型仿真環(huán)境，以便對研究的對象進行多層次的性能仿真。

虛擬樣機終的目的是利用仿真工具的數(shù)據(jù)接口以及二次開發(fā)技術，依照幾何特征建造數(shù)值仿真模型，實現(xiàn)分析數(shù)據(jù)的共享以及動態(tài)交換，盡可能做到一次建模可以被多次使用。在虛擬樣機中運用PDM技術可以有效地保證系統(tǒng)內部的各個環(huán)節(jié)模塊的數(shù)據(jù)都可以共享交流，并且可以進行高度的交流與互動，提升產品的整體質量與水平。

3.2產品數(shù)據(jù)的管理與整合

產品數(shù)據(jù)管理范圍十分廣泛，只要是后可以轉換為計算機描述和儲存的數(shù)據(jù)，都屬于其掌管范圍。產品數(shù)據(jù)管理可以適用于各行各業(yè)中，但每一個行業(yè)對它的使用都有自身的特點以及特定的需求，同時，對于產品數(shù)據(jù)管理都有不同層次和水平的要求。

在產品開發(fā)信息整合的過程中，產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可以作為一種集成框架的作用，各種應用程序，如電子設計自動化、物料需求計劃、辦公自動化等，會采用各種不同的方式，如采用接口、封裝等，直接作為對象而被集成進來，使分布在各行各業(yè)、在各個應用中使用的產品數(shù)據(jù)得以高度整合、協(xié)調以及共享。

04綜合型平臺設置

4.1可靠性設計

機械產品可靠性協(xié)同設計分析的基本主要包含系統(tǒng)可靠性建模、故障樹分析、故障模式以及影響和危害性分析。

編者：機械產品可靠性協(xié)同設計分析還包括：基于故障機理的可靠性建模、可靠性協(xié)同仿真、可靠性優(yōu)化等技術，本文不詳述，大家可參閱本公眾號之前發(fā)布的文章。

系統(tǒng)可靠性分析研究機械產品的所有系統(tǒng)，主要有原動裝置、執(zhí)行裝置等部分。

故障模式以及影響和危害分析主要是定性分析。通過分析，掌握機械產品的故障情況，不僅可以直接進行機構設計的指導，還可以為機械產品可靠性定量分析打好基礎。

故障樹分析可以做定量分析以及定性分析這兩部分的工作，定量分析可以更加深化地分析機械產品的故障原因，一般的故障樹定量分析可以與系統(tǒng)可靠性模型進行合作，進行組合使用。

4.2系統(tǒng)平衡優(yōu)化

系統(tǒng)平衡優(yōu)化機械的綜合性能要從以下幾點著手：

第①，確定平和因素的變化趨勢以及強度。這是十分重要且不可忽視的一點，所以相關人員要根據(jù)機械的類型和機械的綜合功能，確保可建立一個完整的分析系統(tǒng)；

第②，確定權值時要將專家的評分方式進行錄入。這是處理計算過程的后一步；

第③，要將關系模型進行優(yōu)化整合。其目的是提高系統(tǒng)運轉的整體性能，并提升系統(tǒng)工作的效率。

05結語

本文在將PDM技術引進到機械設計的過程中，結合數(shù)字模擬技術和樣機仿真技術，分析了衡量產品可靠性的整個工作環(huán)節(jié)，以及工作方式。利用這樣的制作生產方式可以有效降低成本，也可以縮短產品的研發(fā)時間。

在我國科技不斷發(fā)展的當今社會，虛擬化樣機平臺的建立邁進了新的階段，使數(shù)據(jù)庫更為優(yōu)化統(tǒng)一，縮短了機械設備的研發(fā)時間，這樣的技術手段的應用可以提升產品的綜合性能，為日后科學技術的發(fā)展打下堅實的基礎，為社會的發(fā)展進步作出突出貢獻。