水表新产品快速试样技术的探索

    水表产品量大面广,门类齐全(包括:机械水表、电子水表以及带电子装置水表等),不但用于水费的贸易结算而且用于工农业用水量的过程控制。它在科学用水、合理用水等方面的重要作用正在被人们所认识。如何提高水表新产品的开发效率和质量,缩短开发周期,满足国内外水业用户不断增长的需求,是水表制造企业的一项重要课题。

    当前绝大多数水表企业试制新产品样机基本都沿用传统的产品设计和样机试制方法,其流程如图1所示。整个试样过程比较漫长且不确定因素较多,试样进度和质量往往与设计、研制以及加工、装配人员的工作经验和业务素养有关,也与模具制造技术的快速、有效性有关。对经验不多、试制工作量较大的样机,从用户提出需求到符合要求的样机出厂,期间需较长时间。这种模式已严重阻碍了水表产品技术的进步和发展,也满足不了供排水行业对水计量仪表新产品需求的迫切愿望。为此应设法寻求创新与突破。

    2　快速试样技术的涵义

    快速试样技术就其本质特征是设计理念和制造技术上的重大创新和变革。它利用当今计算机辅助设计与仿真技术、虚拟装配和优化技术、快速加工和测量技术等先进设计与制造的理念和方法,对产品的设计、制造、装配、测量、试验等过程实行全面的计算机参与和管理,使新产品开发速度加快,质量提高,样品交付期缩短。

    水表快速试样技术可以包含:计算机辅助设计(产品及零部件的几何结构、形状设计,性能、强度仿真设计,材料优化选用等),计算机虚拟装配(产品零部件及整机的装配关系、配合精度、传动特性的验证等),计算机辅助制造(辅助设计与虚拟装配验证后数据连接到快速原型和快速加工设备,进行快速加工或快速开制模具),计算机辅助测量(在自动调校和测量装置上对实物样机进行快速调整和测量)等。

    但当前快速试样技术还离不开人工干预。随着计算机技术的迅速发展,采用以设计为中心,以数字化原型(虚拟样机或数字样机)全面代替传统实物模型,在数字状态下进行产品静态和动态性能仿真,自动地不断完善原始设计直至产品性能最优化,使新产品开发一次成功的虚拟制造技术也并不遥远^[1]。

    3　实现快速试样技术的途径和方法

    就水表产品而言,零部件绝大部分是工程塑料,而且产品中的部分结构与传动形式基本不变。随着顾客需求的多样化,产品需要改变:水表整机某些性能指标、部分零部件的尺寸与形体、配合精度、材料特性、以及部分产品的结构等。原先试样速度慢的瓶颈主要集中在:由于对某些产品缺乏设计经验(如初次接触到的新产品),为达到产品性能指标需要在试制过程中进行多次设计修改与调整;精密注塑模具的制造及修改周期长;塑料零件的形体与尺寸必须待模具制作完成后方能进行检验与验证;对产品性能的调校与检测速度慢等。