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基于达索AIFAA的紧固件创新设计解决方案

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作为“人类纪元以来第二个千年的最佳工具”——螺丝,或者用工业术语来说是紧固件,在工业体系中有着举足轻重的地位,也因此,其有了“工业之米”这一形象的称呼。古语云“民以食为天”,粮食于百姓生活而言,是生存根基,不可或缺。而紧固件之于工业,就如同日常膳食之于人类,虽不显眼,却至关重要。在日本,紧固件被称之为 “工业之盐”。无论是 “米” 还是 “盐”,都是生活中平凡至极却又至为关键之物,常被大众低估其价值,但其重要性又是不可或缺的。

据统计,一辆轿车约有 3 万个零件,紧固件占比约 1/7,达 4000 个左右。在航天领域,一架客机的紧固件用量更是惊人,超过 150 万个。而在汽车总成总装环节,装配线上的紧固连接工作量占比高达 70%,主要就是借助紧固件连接各类零部件。紧固件对汽车品质影响深远,约 23% 的汽车维修问题源于紧固件松脱,甚至有 12% 的新车存在紧固件松紧度不达标的情况。这也就是特斯拉、小米、蔚来等新兴汽车制造商大力推进整车一体化压铸技术的关键动因。

得益于与汽车、航天、军工等工业领域的紧密合作,北京和远科技有限公司在精准洞察客户在紧固件方面的深层次需求,秉持助力客户打造先进开发能力的理念,推出覆盖紧固件从设计到装配全生命周期的完整解决方案,赋能客户提升核心竞争力。

一、传统设计中的痛点

传统的设计,无论是用CATIA、NX、Creo等设计工具,通常的做法就是建立一套自己公司使用的标准件库,设计师从库中挑选适合的标准件插入到模型中,摆放到正确的位置。如果有螺栓螺母配合,还要添加螺栓螺母之间的约束关系,如果是螺栓-弹垫-垫片-垫片-螺母的标准件组,要做的装配约束工作就更多了。

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待装配好标准件组之后,需批量安装到指定位置,唯一可选的方法就是实例化该标准件组,以阵列的方式在不同地方安装标准件组实例,这又带来一个问题,由于是实例化,所有的紧固件的紧固距离实际上是一样的,但大多数情况下,被紧固零件的不一定是一样厚度的。同时,紧固件组的顺序缺乏企业约束、螺栓的最大紧固距离没有作为紧固件本身固有属性被定义,如果是非全螺纹螺栓,还有最小紧固距离,等等很多问题要面对,要解决。

二、解决方案

通过借助达索3DE平台Airframe Fastener Engineer(AIFAA)角色的强大功能,能够快速高效地对紧固件设计,特别是其弹性紧固件组Flexible Fastener功能,能够自动计算被紧固零件的堆叠厚度,借助已定义好的最大最小紧固距离可以实现紧固件组选择的正误判断,显著提升设计效率,有效减轻设计师工作负担。

一旦发生零件壁厚变更,传统实例化方式创建的紧固件组因不具备自适应紧固间隙功能,需重新进行螺栓-弹垫-垫片-螺母的繁琐构建。而Flexible Fastener的自适应功能则能自动调整,完美解决此问题,无需重复构建流程,大幅节省时间和精力。

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对于部分位置的紧固件,实际场景下可能需更换规格,如将M8x30内六角圆柱头螺钉配弹簧垫圈和六角螺母更换为仅配六角螺母的不同规格螺钉。传统阵列实例化操作无法实现此类单个组件更换,只能借助Flexible Fastener功能轻松完成,进一步凸显其灵活性与高效性。 

总体而言,借助达索AIFAA,企业能够将紧固技术整合进标准库与规则中,方便在紧固件组合调用时使用。设计师利用其紧固件功能,可依公司标准和规范选取紧固件,经由灵活装配,得以削减设计差错、库存及管理成本。

三.总结

从整个工业行业来看,紧固件以“微小”之躯承载着工业制造的“宏大”使命。无论是汽车的安全驰骋,还是设备的稳定运行,都离不开这一基础件的技术创新与精益求精。未来,随着材料科学与智能制造的突破,紧固件将继续推动各个领域向更高性能方向迈进,而这也正是北京和远的使命所系、愿景所归。