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0、前言
    在如今全球化市場競爭環境下，產品性能、復雜程度在不斷提高，其組成部件也越來越多。因此，企業設計部門要完成一個復雜產品的設計．往往需要各種先進設計手段的支持．由多個團隊或多個設計人員協同合作，才能在以更低的成本、更好的質量、更短的響應時間來抓住更多的市場機遇、滿足快速變化的個性化市場需求。以產品設計中的系統工程方法理論為指導，對其實現流程及關鍵技術進行了詳細研究．并以大型三維CAD/CAE/CAM -體化設計軟件UG NX為平臺．結合具體的PE600x900顎式破碎機產品進行了相關技術的應用及實踐，結果表明能夠真正地對產品實現團隊協同設計．達到了提高產品的設計效率和質量，降低成本的目的。
1、產品設計中的系統工程
    (1)系統工程產品設計流程
    系統工程是一種交叉學科的途徑和實現產品價值的成功手段，它注重企業的業務和技術要求，以提供滿足用戶需求的高質量產品。企業常常利用系統工程來對一個產品的需求、子系統、約束和部件之間的交互作用進行建模和分析，并進行優化和權衡．從而在整個產品生命周期做出重要決策。
    對于像汽車、飛機、機床、破碎機等大型復雜產品，往往包含成千上萬個零件，設計中需要團隊協同合作，因此需要采用系統工程產品設計方法。該方法以模塊化設計理念為核心，復雜的大型機器設備被看成一個整體，可以分解成一個總體控制結構和若干個具有關聯性的子系統，避免了過于龐大的裝配結構。每個子系統都來自于控制結構．在保持與控制結構相關聯的條件下，可以相對獨立地展開設計工作，同時滿足產品總體設計的要求，其設計流程如圖1所示。
    (2)關鍵技術
    ①模塊劃分產品作為一個復雜的人工設計系統，其各部分之間是相互制約、相互協同、甚至是耦合的。為了便于更好地設計和制造，必須進行模塊的劃分，這同時也是實現并行協同設計的基礎。產品設計模塊的劃分一般情況下可以根據產品的設計特點、功能原理、已有的相關設計知識和經驗、設計者的創造性思維等來展開，其中需要運用到產品相關的原理、結構、工藝等多方面的知識，例如零件的可加工性、部件的可裝配性、電氣和液壓系統及相關控制系統的可實施性、設計涉及的各類規范標準等。因此在進行產品模塊劃分之前，需要對產品進行大量的調研、分析，對產品的功能、結構、配備、設計流程等知識進行挖掘、分類、歸納整理，總結出產品的結構組成、性能及其配置的關系、產品各層次設計需要的主要工程參數、產品各組成部分之間的相互依存關系、產品總體設計對部件和零件設計的控制傳遞關系等。形成產品的主要子模塊不一定需要與最終產品裝配中的子裝配相同，它們將含有由責任設計部門或子承包商定義和控制的數據信息：
    ②控制結構的設計產品控制結構通過關鍵的產品參數驅動．體現了設計的規則．為產品設計傳遞約束條件。完成產品設計模塊的劃分后，產品總體控制結構、產品中各組成部件及其相互間的設計約束關系就能大致確定．通過關聯發布的方式，上述約束關系可以有選擇性地發送至產品系統的各子系統中。產品的總體控制結構可以包含產品的主要控制參數、主要部件的形狀和位置信息等。在盡可能簡單合理的基礎上，定義影響產品設計的總體控制參數應該盡可能完善，以便于產品總體設計方案的評估與控制。另外，由于產品的復雜，整個設計團隊的人員數量眾多，制定完善、合理的設計規范同樣非常重要。例如，統一部件命名規則，圖層的分配設置，文件的保存位置，標準件的使用等。設計并使用統一的規范化部件模板的方法，是實現上述設計準則的有效措施，可以大大提高設計規范實施的效率。同時，在模板文件中還可以增加適合于企業標準的不同規格圖紙邊框等：
    ③子系統的詳細設計  總體控制結構建立好后，即可在團隊中進行各個子系統分發，以便并行協同完成各個子系統的詳細設計。子系統可以從總體控制結構中選取一些有用的信息．再根據需要增加一些與子系統零部件相關的控制信息，最終形成子系統的子控制結構，實現了數據從上向下的傳輸，及各子系統間的協調統一。另外主要的子系統還可以進一步被分成更小的子系統．進行更小的子系統的分發和數據的再次傳遞：
    ④產品裝配  在各個團隊并行協同完成子系統的詳細設計后，可以通過簡單的絕對定位連接部件的方法進行產品的裝配。由于使用控制結構樹，大大簡化了大型復雜產品的裝配，各級控制結構樹作為“神經中樞”，可以快速形成產品設計的多種方案和版本，為方案評估和確定提供便利。
2、基于NX系統工程設計方法的顎式破碎機的設計
    (1)NX系統工程產品設計工具-WAVE技術
    在UG、Pro/E、CATIA等大型的三維設計軟件中，提供了進行復雜產品系統工程設計的工具。NX WAVE技術最早來源于汽車車身設計．為解決復雜產品設計中產品級的參數驅動問題而提出。它是一種在概念設計、詳細設計和最終產品之間建立相互關聯的沒計方法．能快速高效地控制復雜產品的總裝配設計、相關零部件和模具的設計。該技術便于復雜產品的設計與管理．使得產品設計更加方便快捷，可以在產品級設計中控制零部件，實現模型總體裝配的快速修改及更新，能夠高效完成產品的系列化及變型產品的快速設計．為產品設計團隊實現并行協同工作提供了一個良好的環境。NX WAVE總體布置設計僅僅考慮如何控制產品子系統和關鍵零部件的關鍵尺寸、形狀及位置，而不考慮細節設計：子系統及零部件的細節設計對總體布置設計沒有影響．并且無權改變總體布置設計的相關控制信息，如尺寸。因此，當總體布置設計的控制信息修改后．子系統和零部件的設計自動更新，避免零部件重復設計的浪費．縮短了產品的開發周期，提高了企業的市場競爭能力。
(2)PE600x900顎式破碎機設計實例
    以PE600 x900顎式破碎機為工程實例．在UGNX6.0平臺上．對上述方法進行了應用和實踐。
    如圖2所示，按照結構、功能及各部分的連接關系等．應用NX系統工程方法將PE型顎式破碎機劃分成動顎部、定顎部、機架、調整裝置、保護裝置及其他附件六大模塊。在進行傳統的破碎機結構參數、工作參數、運動結構等總體方案的設計計算分析后．形成破碎機總體布置設計的一個總體控制結構。包括上述各個模塊所在的位置平面，破碎機的總體長、寬、高等尺寸信息等；對各個系統再建立各自的子系統，如動顎部系統可再劃分為動顎、偏心軸系等子系統，按照上述方法同樣對于系統建立其子控制結構．如動顎子控制結構可包括偏心軸系所在位置中心線，動顎草圖、動顎安裝位置平面等；對不需要進行再次細分的子系統的各個零件，可以通過產品相關設計信息關聯發布的方法進行各個零件結構的詳細設計。
    按照上述方法．各個團隊并行協同完成了PE600x900顎式破碎機各個模塊的數字化設計，以此為基礎，最后完成的產品裝配模型。如圖3所示。
3、結語
    采用系統工程產品設計方法后，傳統的設計思想得到了變革．即由傳統的串行設計變成當前的并行協同設計，并且把系統工程設計理念與協同設計手段很好地結合起來。該方法使得傳統的產品設計、分析、計算與先進的產品數字化模型的設計、構建相互融合，產品各子系統部件的并行協同設計得以在NX環境下實現，并且還可以通過NX控制結構同步修改和更新產品的總裝、部裝及零件的數字化模型，該模式可以優化研制過程，縮短研制時間，提高研制質量。