邓小电，刘 顺

（浙江诚信人才资源交流服务有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

低压成套电器开关柜由多个模块单元构成，由于用户有着不同需求，在模块组合上有很大的灵活性，但模块单元也有着通用性。目前很多企业使用CAD软件进行设计，但是这种设计方式只停留在机械化辅助上，无法应对用户多样的需求。因此产品设计需要具备科学合理的设计系统，才能提高设计效率。

1 低压成套电器开关柜设计分类

1.1 结构分类

（1）固定式设计。为了让各类电器元件在柜体中得到稳定固定，柜体外形设计成方形，为了让柜体尺寸应用更加广泛，一般使用组合式方式，先组成两侧两片，最后才形成柜体。柜体的各个棱边上零件的长度必须正确，保证各个方面都达到准确尺寸，才能使整体达到要求。从安装的角度分析，底面不能出现下陷问题，保证地基平整是前提条件，排列时要尽量消除横向差值，避免造成差值积累。因此，展开排列时，将地基最高点作为参考点，然后逐步排开，从中间向两侧扩展排开，让积累差值均匀分布。

（2）抽出式设计。在一些固定装有开关的柜体电气装置中，常使用抽出式设计，这种设计便于移动，同样规格的抽屉能进行更换。由于在互换上存在需求，需要保证柜体的精度，结构上要预留出足够的调整量。设计时，要根据统一标准进行固定部分和可移部分的设计；相关部分也要调整到最佳位置，调整时要使用专门工装，包含柜体和抽屉；设计中的关键尺寸必须控制在误差限定范围之内，保证统一规格的抽屉能实现互换。

1.2 连接方式分类

（1）焊接式设计。焊接式柜体的优势是便于加工，缺点是容易产生变形，且不利于调整。该设计对焊接夹的要求比较高，首先需要刚性比较好，不变形。焊接夹的尺寸要稍大于工件，能抵消焊后的收缩。为方便检修和调整，还要增加防焊蚀垫件。

（2）紧固式设计。紧固式设计最大的优势是可以使工件预镀，方便设计调节和美化处理。每个部件都使用标准化设计，可以预生产，其构架外形的尺寸误差比较小。该设计方式的缺陷是不够坚固，需要零部达到高精度，其加工的成本也比较高。一般情况下，紧固件都是标准化件，常见的有螺钉、铆钉以及拉铆钉等。安装时，需使用夹具定形，使用工装定位，同时需要和压力垫圈匹配。对于需要精密加工的构件，例如：在紧固件和孔径只存在微量间隙时，可以不使用夹具装合，进行一次成形加工。

2 现有系统存在的问题分析

目前成套电气行业中，很多企业借助CAD软件完成设计，例如：二次原理图、装配图、元件明细图等资料。但这些设计之间缺少整体性组织管理，图纸之间缺乏关联性，不方便资料查询以及重复使用。接到合同任务时，设计人员还要花费大量精力查询、修改资料，在柜体组合排列方面尤其需要根据用户需求查找相匹配的模块，查找整个过程需要的物料。在展开工作过程中，需要耗费很长的时间和精力，容易出错，在进行用户需求匹配时，缺少便捷的查询方式。在功能模块排列时缺少可视化效果图，在物料需求统计时，需要大量的手工计算，容易出错。设计人员花费很多精力进行非技术性的工作，企业的大量资源也得不到利用，将耗费大量的设计时间，无法适应现代工作节奏。

3 低压成套电器开关柜模块化设计系统

3.1 系统功能特征

设计的系统主要是为减少设计人员的工作量，让系统能进行非技术性工作，提升设计效率。企业要最大程度上做好控制，避免非必要失误。系统通过了解用户规范的需求文件，将符合用户需求的标准模块筛选出来，组合在一起。各功能模块有独立且完善的查询管理功能，和功能单元相对应的文档资料也能实现自动连接。系统拥有可视化模块排列辅助功能，能更加便捷准确地在柜体上将功能单元的位置排列出来，结束之后就能形成直观的布置图。能自动生成面板开孔信息，形成开孔图。在提取单元物料时更加方便，直接进行分类和汇总得出物料清单。还能提取二次原理图以及相关零部件工程，生成设计文档。系统具有项目管理功能，能根据项目实施数据统计，进行历史项目情况查询。

系统设计了4个模块，分别是前置处理模块、功能单元管理模块、功能单元排列模块及后处理模块。前置处理模块包含3个部分：项目管理、用户需求文件管理以及用户需求转换器。功能单元管理模块包含4个模块，分别是用途描述、匹配推理、物料构成以及连接文档4个方面的管理。单元排列模块主要包含3个部分，分别是模块的数据管理、外形尺寸的数据管理以及拖放式排列功能。后处理模块主要包含4个部分，分别是生成面板开孔图、分类统计报表、报表储存打印以及关联文档提取。

3.2 系统运行流程

系统运行流程：首先在系统中输入销售合同，根据销售合同形成用户需求文件，在工程项目管理板块注册，将用户需求的分析调用出，对其进行解析。在功能单元管理部分系统进行自动匹配，获得可以使用的功能模块柜型，获得柜体的物料清单，确定最终功能模块，将二次原理图、物料清单以及结构图提取出来。在功能排列系统中进行组合图设计，最终得到开孔图以及面板排列图。

该系统只适合在新产品设计以及项目设计类产品设计种中使用，运行流程差异不大。例如在一个工程设计中，合同产品设计首先要接收标准化的用户需求文件，系统对文件展开初步分析，通过分析文件以及简单推理，最大程度上将需求和功能单元模块进行匹配，在数据库中选取出来，然后将筛选出的模块制作成列表提供给设计人员。设计人员详细了解各功能模块的具体信息，在此基础上展开调整，最终得到功能单元模块，确定基本柜型。同时对各种物料设计展开汇总，实现功能模块的设计。各单元确定后，调用排列系统，通过排列系统获取可视化设计方式。经过施放操作在面板中布置功能单元，完成排列布置后，获得开孔在面板上的详细信息，最终获得开孔图以及面板排列图。

3.3 项目管理功能

系统的功能模块仍需在合同订单内容的基础上进行设定，需要建立关于合同的基础信息，了解用户对产品的实际需求，例如：在模块中设计新建项目功能、注册项目功能、信息维护功能等。这样设计的优势：第一，项目实现流程化设计，对设计物料需求形成完整统计。第二，让历史项目信息得到重复应用，企业在获得订购合同时，按照一般流程需要根据合同内容建立项目中包含的全部基本信息。例如：项目中最基础的项目名称、项目负责人、项目日期等信息。然后建立项目中包含产品的全部信息，例如：项目产品型号、项目产品数量以及项目产品名称等信息。这些信息一般用Excel格式进行储存，方便企业各部门之间进行信息交流，使产品设计问题能被及时发现，及时反馈给相关人员。

若这些基本信息已被销售部门提前建立，可将这些信息直接纳入项目管理，通过系统注册项目完成这项功能。“注册项目”是把销售部门提供的信息转换后在数据库中保存起来。保存之前需要核查数据是否符合系统设定的规定。建立项目完整的信息，对于后续设计工作的跟踪调查陆续进行。

3.4 用户需求匹配功能

在这一部分功能中，使用项目管理模块建立的项目信息以及用户信息，在模块管理数据库中将产品设计需求筛选出来，让设计人员了解产品设计初期的参考，减少设计初期的查询工作，减轻设计人员工作量。首先要利用用户需求信息，在模块数据库中展开查询和匹配，挖掘适应的模块特征信息，筛选出适合用户需求的模块，将板块记录在数据表格上，最终实现产品初步自动设计。

3.5 单元模块管理功能

模块化设计中，功能单元是低压开关柜的基础，模块管理主要是建立标准模块、查询模块以及修改模块的功能。系统提供给设计人员更方便的操作，包括标准模块适合使用的场合、技术指标以及物料的构成等重要信息，同时对模块三维模型进行预览。根据市场需求变化情况，设计人员不断丰富企业功能单元模块库，提高结果的适用性。

3.6 单元排列功能

系统单元排列功能设计流程：①进入开始界面，点击“开始”按钮，进入用户界面；②在用户界面新建一个设计任务，或者可以载入历史设计任务；③进入确定工程产品，确定后获得柜体详细的尺寸信息，进行标准模块的预选，将模块展开排列设计；④查询模块并放置模块，对模块的位置进行调整；⑥获得设计结果，点击“结束按钮”。如果是载入历史任务，仍然需要上述操作，输出设计结果后，还要储存进数据。

系统的单元排列功能十分重要，设计人员使用拼图式的方法进行模块的选取和排列，能随意调取已经匹配完好的模块展开排列，能在模块管理数据库中选择一些模块展开排列。系统设计了模块拖动、越界警示以及设计保存功能。系统完成模块排列后，可以对模块信息以及物料信息进行显示、储存以及打印，设计时间得到缩短，设计工作更加快捷简便。

4 结语

分析低压成套电器开关柜设计分类，结构上可以分成固定式设计和抽出式设计；连接方式可分成焊接式和紧固式。分析现有系统的问题，进行模块化设计系统的开发，在设计系统运行流程的基础上，通过项目管理、用户需求匹配、单元模块功能以及单元排列等功能的设计，让设计效率得到提升，缩短设计周期。