Creo螺钉、螺母等紧固件功能的一些想法

CADCoder

引言
Creo插件《Creo工程助理》发布近两周，近期陆续收到不少网友的使用反馈信息；涉及到软件安、装配、操作等方方面面：插件挂载不上、和其它插件不兼容、软件本身BUG、功能优化建议、新功能需求等…；有热心的网友发现Bug后，主动联系到我们，把bug复现的场景、Creo模型都发过来；也有网友录制了详细的视频，便于我们排查、定位问题；更有网友把自己使用过的一些其它插件的优缺点、插件的说明等发给我们，作为我们改进和后续工作的参考。这进一步坚定了把《Creo工程助理》的开发、迭代工作，持续的进下去的信心。
结合小伙伴的反馈，计划下一阶段的工作重点如下：

• 修复现已发现的问题，改进已有功能点，完善用户手册。
• 进行 Creo紧固件  功能的开发工作。
  

下面就简单聊聊  紧固件  的一些想法；大家有什么好的建议，欢迎下方留言。

紧固件概述
紧固件作为机械结构中常见的连接方式，是结构设计中必然会涉及到一类零部件，其有如下特点：

• 常见紧固件主要有螺栓、螺柱、螺钉、螺母、平垫、弹垫、铆钉等。
• 紧固件一般为标准件，通常直接采购使用，很少涉及自制。
• 紧固件种类多，并且每种类型紧固件都有不同的规格尺寸、材料等级、表面处理等，导致数量非常庞大；同时作为零部件一种常见可拆卸连接方式，在零部件中使用量一般也比较大；在三维模型中会涉及到很多重复的紧固件安装、定位工作。
• 企业内部为了减少紧固件使用种类的数量，降低成本和物料管理复杂度，一般内部都会制定优选的紧固件类及规格  。
  

紧固件的模型

如前所述，标准紧固件的数量很大，但是每个企业内部，一般会筛选出部分常用紧固件，形成紧固件优选列表；由于企业本身从事的行业、历史积累、使用习惯等影响，每个企业内部的优选列表都是各不相同的，没有通用性。
不同类型、规格的紧固件，在几何尺寸、材料、强度等级等方面一般是遵循相同的规范的；但是在三维数字化后的Creo模型中，紧固件本身的一些其它属性，却是没办法统一的；每个企业都有其特点，比如紧固件的图号、物料号等，就很难在不同企业之间实现通用。最终的结果就是，各家内部使用的紧固件三维模型，都是自成体系的，几乎每个企业内部都有自己的一套紧固件三维模型以及相关的属性或参数。
在稍高版本的Creo中，其内部也集成了一套紧固件，对于真实的生产环境，这套内置的紧固件就有很多局限性。比如，没办法直接使用企业自己的紧固件模型，扩展配置复杂，和PLM系统集成等问题。

市面上也有一些第三方供应商的紧固件库及其解决方案，但是与Creo内置的这套紧固件也是大同小异，都是只针对特定的一套紧固件模型才可使用，无法满足用户使用自己紧固件三维模型库的需求。第三方的紧固件解决方案与Creo内置的紧固件模块相比，扩展性等还要差的更多。
不管是Creo内置的紧固件模块，还是第三方独立提供的紧固件解决方案，其内置的紧固件种类、数量等，也只能覆盖到少数的常用紧固件。针对企业内部的标准紧固件优选列表等需求，基本是很难支撑的，加上紧固件种类、数量扩展复杂，导致这类紧固件解决方案一般很难在企业生产环境下落地。
因此 紧固件 功能模型首先需要解决的就是紧固件三维模型（数据源头）问题：

• 内置常用紧固件三维模型库，并在后续版本中不断完善、补足紧固库的种类和数量；如用户对三维紧固件的属性、参数等 没有 特殊要求，可以直接使用内置的紧固件三维模型库。
• 对于需要使用企业内部现有紧固件三维模型库的场景；紧固件功能模块需要具备直接从几何、属性中，自动识别紧固件的 种类 、规格 、机械等级 等关键信息的能力，不需要人为的提取、指定或输入；需一键分析、识别紧固件零件，实现一键扩展紧固件库；解决市面上紧固件库扩展性差，需要人工维护紧固件库信息的问题。典型的使用场景就是企业选择自有的紧固件模型存放位置，工具自动分析识别库内紧固件的种类、规格等，并自动生成、组织紧固件库的目录索引结构。
• Creo的紧固件最常见的是以族表的形式管理，但是有些企业因为各方面原因，将族表离散成单个的零件；因此 紧固件 功能模型，需要很好的支持族表和非族表的紧固件管理模式，甚至是两者都出现的混合管理模式。
• 需要支持紧固件的优选等级管理；常规的紧固件优选管理一般需要借助与专门的 平台系统，但这对于绝大多数企业来讲，都是有点 “杀鸡用宰牛刀”，太 重了，反而将简单问题复杂化，导致紧固件的使用复杂、繁琐、效率低下。
  

紧固件的使用
紧固件在产品中的使用数量相对来说是比较大的，如逐个安装紧固件，十分的费时费力；紧固件使用中，有以下一些特点和需求：

• 紧固件一般都是成批安装的，即同规格的紧固件一般都需要多个同时使用；这是由于紧固件的功能决定的，一般都需要多个/组 紧固件才能完成一对零部件的连接。比如法兰片一般都是绕中心轴均布的一组紧固件。这就需要紧固件在安装时，能自动识别相同平面上，尺寸相同的孔，并按需自动批量安装。
  

• 紧固件大部分情况下都会成套的使用，比如螺钉-弹垫-平垫的组合；如逐个安装，十分的耗时，都是低效的重复劳动；这就需要支持类似 螺钉-弹垫-平垫 这种组合的快速安装，一次可安装一套紧固件。
  

• 对已安装的紧固件可以快速的替换；Creo本身的替换，一般来讲仅支持族表实例之间的互换，非族表实例之间的替换基本等同于删除后重新安装；标准件工具需要打破这个限制，同一类型的紧固件如螺钉，需支持跨族表的替换、非族表之间的直接替换。
  

紧固件的检查

紧固件安装后，常见的一些安装问题：

• 螺纹副不匹配，比如 M5 的螺钉，配M6的螺母。
• 紧固件是否正确安装到预留的安装孔位处。
• 紧固件与零部件上的安装孔不匹配，如通孔过大或者过小。
• 螺纹咬合长度不足。
• 螺钉/螺栓长度过长，导致与底孔发生干涉、或者螺钉/螺栓凸出长度过长。
• 紧固件漏装。
  

紧固件工具需要具备检测上述安装问题的能力；同时，由于Creo螺纹建模的特点，会导致螺纹咬合部分，在干涉检查中，会成为干涉区域，因此紧固件检查中需要能区分是正常咬合区域引起的 伪干涉，还是出现了真干涉。

总结

啰嗦了这么多，简单点讲，紧固件功能需要具备以下能力

• 智能识别紧固件的类型、规格；识别主要以紧固件零件的几何信息为主，属性/参数信息为辅。
• 智能识别各类紧固件自身潜在安装参考（如平面、轴等），这是紧固件能够自动、批量、成套安装的基础。
• 在识别出紧固件的前提下，自动按照类别、规格等，构建紧固件搜索、检索目录、紧固件优选等。
• 智能识别装配中，紧固件潜在的安装位置，需要能识别出为了安装紧固件预留的通孔、螺纹孔、腰形孔等。
• 支持批量安装紧固件，比如一次性将指定尺寸的孔，全部安装指定的规格的紧固件。
• 支持标准件成套安装，如常见的 螺钉-平垫-弹垫-螺母。
• 支持紧固件的快速替换，不受族表实例等的限制；在替换时，自动识别等位安装参考，在替换中自动完成装配参考的设置。
• 支持螺纹副配合、咬合长度检查
• 支持紧固件与安装孔在 位置、尺寸、凸出长度等的检查。
• 区分紧固件螺纹副在干涉检查中出现的 伪干涉 和真干涉。
• 支持检测紧固件是否漏装。