三维研发平台项目建设极大提升了宝石机械公司行业领导地位

　　正文

　　宝鸡石油机械有限责任公司是中国最大的石油钻井装备制造企业，荣获中国制造500强企业，被誉为中国最具实力的石油钻采装备制造商。企业具有70年多年的设计制造钻机的历史，八大类58项产品获API会标使用权，行业内率先通过ISO9001国际质量体系认证，可生产钻井深度1000米至12000米的各类石油钻机，能满足沙漠、丘陵、滩海及海上钻井等特殊地区的作业要求，钻机已批量出口到英国、美国、加拿大、哈萨克斯坦、土库曼斯坦和乌克兰等国家，并在中东、中亚、非洲、南美和东南亚等国家和地区承担钻进作业，受到了用户的好评，我公司也是目前全球泥浆泵品种规格、生产数量最多的厂家。

　　要在激烈的市场竞争中建立和保持优势，保证在有限的研发和制造周期内设计并生产出高质量的满足用户要求的产品，则必须在新产品的研发上保持领先，充分利用各种先进的计算机辅助工具，并有效地管理产品研发与生产的全过程，从而缩短产品的研发周期，降低产品的成本，提高产品的质量，快速向市场提供满足用户需要的产品。

　　为了推动NX三维软件系统的快速和成功应用，企业与软件服务商——通力凯顿(北京)系统集成有限公司(以下简称“通力公司”)，签定了明确的技术服务协议和详细的实施培训计划，由双方人员共同组成专门的项目实施团队，负责整个项目的监管、组织和执行。企业领导的高度重视和双方技术人员的积极协作，保证了项目实施质量，新产品F1-1600钻井泵设计过程中应用该软件，使研发工作取得了明显的成效。

　　NX使产品研发如虎添翼

　　1) NX6 用户界面和操作模式的更改是个创新性举措。有了全屏模式和用户界面和导航器最小化，屏幕实际使用面积的可利用率得到最大化，使得图形窗口得到更充分的应用，并且能够把常用功能智能化地集成到鼠标三键所控制的动作之中。使工程师更加关注于手头的设计工作而不是功能操作，提高了应用效率。

　　2) WAVE知识驱动自动化技术的应用。此次设计设计中有大量的法兰、轴承座、密封圈等零件，它们之间最大的特点是装配时两面相互贴合，并中间用螺栓紧固件进行连接。针对存在大量的这类零件应用WAVE几何连接器使达到了事半而功倍的效率，更重要的是零件间几何关系是关联的。

　　另外部件间几何体及其空间位置关系的也得到了相应的传递，使得在部件间建模时以链接部件为限制条件进行建模，如在设计F1-1600钻井泵润滑系统时，就采用部件间建模。油路的布线是依附于其它已经存在的零部件，一般情况下，在其它主要零部件装配到位的状况下，在有限的空间内进行布线并且与这些零部件连接。下图左图是润滑系统及所链接的几何体，右图是完成后的润滑油路系统。

　　(润滑系统及所链接的几何体)            (润滑油路系统总成图)

　　3) 专业设计模块的使用使设计效率大大提高。如Routing模块提供了在三维NX装配件中快速创建相关的软管、管道、导管等路径的工具。根据设备空间情况设计管线路径，并能够选择相应定位部件(如直角接头、活接头、三通)在相应的路径上定位，在常规的二维设计由于有其局限性，不能准确地表达其在三维空间的真实状态，只是用几何投影的规则表示设计的不同侧面。Routing模块的应用大大简化了润滑系统建模的复杂性。感觉到易学、易用、直观、形象。这既能准确地表达设计意图及其长度又能很直观地表现其空间位置，另外装配环境下还可进行各零部件间的干涉检查。下图是我们此次所设计产品润滑油路的局部零部件。

　　4) 干涉检查功能。NX三维设计软件的使用无疑提高了设计新产品的速度，它符合人类思维习惯和视觉感受，能够很轻易地完成三维设计并形成总装图样，并非常容易地将三维设计图转化为二维工程图，除了这些优点外，干涉检查分为静态干涉检查和动态干涉检查，装 配环境下静态干涉可以检查某个特定位置关系下，各个零件间的干涉、间隙等情况，进而可以立即发现图面设计中的尺寸、配合以及相互位置关系等方面的错误，保证设计的准确性，减少投产后出废品的可能性。动态干涉检查在整个机构在运动过程中检查各零部件的干涉情况。侧图是传动系统运动状态下的干涉检查示例。

　　5) NX是一套完整的CAD/CAE/CAM协同产品工程解决方案，而不仅仅是简单的CAD建模工具，从最初的概念到最终的成品，它都提供了一体化数字化造型和验证手段，同时由于产品创新的整个过程都是基于一个集成的数字化工作环境中进行，无需切换到陌生的工作界面或其他软件模块之中，无须数据转换，保证了所有产品数据的无缝传递和可能设计更改信息在相关环节的同步更新，可以实现协同与并行工作的效率更大化。

　　在F1-1600钻井泵设计项目中，利用UG NX软件进行了零部件的三维建模、虚拟总装成套形成数字样机、对数字样机进行了机构运动分析、用NX NASTRAN对关键件和重要件进行了CAE有限元力学性能分析评估，对液缸进行了CAM数控加工编程等，可以说系统证明了NX软件对于整个产品的全流程研发支持能力。通过F1-1600钻井泵项目三维实体设计的实践;NX不是单独的CAD建模工具，NX为设计师和工程师提供了一种产品开发的崭新模式，它不仅局限于对几何的操纵，更重要的是团队能够直接根据工程需求进行产品开发。

　　在中石油集团的统一规划和支持下，宝石公司近年扩大了兼并重组、集团化、国际化发展的步伐，企业今后的产品研发工作肯定将基于集团、异地、协同工作模式。如何有效依靠技术部门和产品研发团队，以现代产品研发技术和工具充实科研开发队伍，建立一套统一的业界领先的三维CAD/CAE/CAM数字化协同研发系统平台，实现自主技术创新能力持续提升，是企业需要迫切关注和解决的问题。

　　展望未来：

　　经过内部评估，此新产品(F1-1600钻机泵)设计从时间上节约了三个月，设计周期大幅缩短，设计质量也得到了相应提高，可以说达到了事半而功倍。当然，钻井泵只是一产品，UG NX在F1-1600钻井泵设计过程的成功应用，使得对其它的主要产品，如井架、底座、绞车、防喷器、大钩、水龙头、吊环、吊卡等零部件，以及钻机总装配设计全面应用三维方法变得更有信心。

　　成功的关键

　　领导层重视，工程师学习积极主动，与技术服务商配合默契;

　　三维研发软件应用环境和数据的规范化、标准化;

　　典型产品研发系统化总结，设计流程化和知识重用;

　　项目实施成果

　　缩短F1-1600钻井泵设计周期三个月，交货周期减少30%以上

　　设计、分析和制造一体化，有效保证和提升了产品性能和质量

　　方便与集团内其他公司技术部门的设计数据共享

　　设计能力提高，增强了市场竞争力，协助赢得NDC项目等国际大订单

　　解决方案/服务

　　Siemens PLM software公司的NX

　　业务挑战

　　如何更好支持“按订单生产”业务模式;

　　产品个性化改型多，如何缩短开发周期;

　　保证产品质量，提升客户满意度;

　　与国外厂商和客户越来越多的深层次合作