摘要：面向制造与装配是企业进行产品设计优化的有效手段之一，是实现低成本、高效率产品开发模式的重要措施，极受各企业重视。为对面向装配设计展开进一步优化，企业开始将机械零件对称群运用到了该项设计工作之中。本文将以面向装配设计介绍为切入点，通过对机械零件对称群的分析，对其在面向装配设计中的应用展开全面探究，旨在提高机械零件对称群应用水平，保证面向装配设计整体质量。
关键词：对称群；面向装配设计；精确安装；机械零件
以往在进行机械结构对称性研究时，对于对称性并没有一个较为清晰的概念。而对机械零件结构实施对称群描述，不仅更加便于机械零件结构分类，同时也会使零件对称性以更清晰、直观的方式呈现出来，更加便于分领域研究工作开展。此种方式能够对特定对称群零件结构特性研究形成良好助力，结构对称基准对零件结构技术性能影响能够更加准确的呈现出来。将其运用到面向装配设计之中，可以获得更加理想的装配设计效果。
1.面向装配设计
在二十世纪70年代末期，有学者首次提出了面向装配设计这一观点。所谓面向装配设计，事实上就是指通过对设计手段的运用，对产品可装配性进行优化，以达到提高装配效率与质量的目标【1】。通过一系列科学的面向配装设计，能够实现降低零件数量以及对产品设计进行简化等目标，更加便于进行装配，可以切实提升产品质量，这对于激烈的市场竞争而言，是十分有利的。
通过研究发现，通过面向配装设计，能够达到以下几个方面的产品开发目标：①优化产品装配工序；②减少产品装配时间；③降低产品装配失误率；④避免不必要产品设计；⑤有效控制装配整体投入；⑥保证产品装配效率。作用较为突出，值得深度研究。
2.机械零件对称群
2.1机械零件结构对称群描述
在对机械结构进行研究时，可将某些单元相同且可无限重复的结构视为是一种点阵图形，可通过空间对称群对其进行描述。因为多数机械零件都是封闭图像形式，所以可通过点对称群完成对其的描述。在此过程中如果有结构细长或者厚度可忽略的结构，则可运用平面点对称群完成对其的描述工作。
2.2零件点群判定
类型相同的点群结构多会具有对称特征，设计人员在对点群结构零件对称性进行研究时，一方面要对给定零件结构所属点群进行确定，要从零件对称基准系入手，利用对称基准点构成对零件所属点群进行确定；另一方面如果点群是按照旋转轴进行类型划分的，此时在进行点群判断过程中，要对零件旋转轴展开重点分析，并按照其他对称基准完成更深层次的判别工作。
2.3零件对称性与可装配性
现阶段，零件装配主要分为手工装配以及自动化装配两种，且两种配装方式都需要展开零件定向处理，而零件对称性是对其定向产生影响的重要因素。在进行零件配装过程中，需要进行至少两个组件的操作，即需要插入的零件与被插入零件。在实施零件定向时，需要将需要插入的零件，插入到相应插座件之中。
在进行插入时，可通过两种方式完成相应操作：第一，将零件轴与插入轴进行对准并插入；第二，以此轴为中心，通过旋转方式实施零件插入。而这两种方式正是DFA定义中两种零件旋转对称性的一种表述：第一，零件对称性与零件垂直于插入轴的旋转角度有着直接关联；第二，零件对称性与其插入轴旋转的角度有直接关联。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这两种旋转对称性表征，是通过零件重复指向最小旋转角度所实现的，根据观察发现，零件的旋转角度与其对称程度成反比例关系，即旋转角度越小，其对称程度越高。当零件对称程度达到一定高度时，其定向难度也会出现下降趋势。
设计人员可以借助机械零件对称群的这些特性，高质量展开各项面向配装设计工作，以对零件结构展开合理优化。
3.机械零件对称群在面向装配设计中的运用
笔者在此将以面向可装配性零件结构设计优化分析为例，对机械零件对称群的具体应用展开深度解读。
3.1考虑可装配性零件优化
在对该种类型零件结构设计进行优化时，要从零件可装配性入手，对任意待优零件展开对称群设计优化【2】。设计人员要对零件展开综合分析，明确其是否存在横轴或者无绕主轴精确安装具体要求，如果存在要求，要确定相应方向上是否存在无旋转对称轴，以防发生误装问题，同时设计人员可通过对结构特征差异程度进行适当提升的方式，对零件结构辨识度提供保障；若没有特殊要求，则要做好结构对称程度提升工作，要通过对其总对称角进行降低的方式，对零件定向难度进行控制。例如在对双头螺栓进行处理时，可按照实际设计要求，对螺栓两端差异程度进行提升，并对其原有结构进行优化，以对其可装配性能进行强化。
3.2无精确安装要求零件优化
在实施零件结构设计过程中，为压缩搬运时间、控制整体装配成本，设计人员应对零件总对称角进行适当缩减【3】。要在对结构没有特殊要求的前提下，利用对零件点群结构进行改变的方式，对总对称角进行减小。
根据实际操作经验，在对零件总对称角进行减小过程中，零件点群会出现区间向左进行转移的情况，一般会通过以下几种手段，完成相应结构优化任务：①将无轴群变为有轴；②如果零件存在单根旋转轴，此时可通过对旋转轴进行增加的方式，将单轴变为双面，以完成相应结构优化；③如果零件具备旋转轴，可通过对旋转轴级数进行提升或者对有限轴群进行调整的方式，完成相应优化任务。通过对三种优化模式的分析可以发现，在对零件结构进行优化时，可通过对零件结构对称程度进行提高的方式，对总对称角进行减小，以对零件搬运时间进行合理控制。
3.3有精确安装要求零件优化
由于此部分零件在安装方面有着严格要求，不可随意对其安装位置进行调整，其结构旋转轴也会受到相应影响，所以在对此部分零件实施对称群设计优化时，可通过对零件结构进行调整的方式，做好相应优化工作，一般会将结构由对称式变为不对称式【4】。
如果轴承座盖销孔布置中，不应出现旋转轴，则需要对旋转轴进行消除。且要对一些存在精确安装要求的零件展开详细研究，要防止对需要进行位置识别的零件展开近似对称处理，并要对其结构可识别程度进行强化，应优先做好位置安装工作。
结束语：
通过本文对机械零件对称群相关内容的论述，使我们对机械零件对称群有了更加清晰的认知。相关企业应明确认识到面向装配设计在产品设计中的重要性，要加大对面向装配设计的研究力度，并要将机械零件对称群合理运用到面向装配设计之中，确保零件结构设计可以得到切实优化，各零件设计可以得到最佳，以为零件应用与生产质量提升提供有利支持。
参考文献：
[1]来孝楠,杨兆建,谢嘉成,等.面向多平台的矿山机械零部件数字化设计与虚拟装配系统[J].矿业研究与开发,2018(2).
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[3]冯培恩,马友才,邱清盈,等.机械零件对称群及其在面向装配设计中的应用[J].机械工程学报,2013,49(11):98-105.
[4]戚玉轩.机械结构多对称与对称度量概念体系的建立与应用[D].浙江大学,2015.
论文作者:丁名建
论文发表刊物:《科技新时代》2018年6期
论文发表时间:2018/8/9
标签：零件论文; 对称论文; 结构论文; 对称性论文; 旋转轴论文; 机械零件论文; 对其论文; 《科技新时代》2018年6期论文;