五力机电用“一套”方法解决“一套”问题

CAD/CAM与制造业信息化
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五力机电：
用“一套”方法解决“一套”问题
撰文/齐健
五力机电科技（昆山）有限公司（以下简称五力机电）是一家以中频感应成套设备的设计、生产和销售为一体的自主创新型企业。

1973年，五力机电总公司成立于台湾，2005年昆山分公司正式成立。

自成立以来，五力机电一直专注于铸造（中、工频熔练炉）、锻造设备（中、工频加热炉）的设计和制造，在感应器设计、机械设计、电气设备、工控和自动化等方面具有很强的自主研发能力，并已经形成了配合工业自动化的生产模式。

2008年至今，五力机电已经拥有8项发明专利、13项实用新型专利、4套创新产品和35件自主知识产权。

其主要产品有：低谐波中频感应熔炼炉、工频感应熔炼炉、数控中频感应加热炉、工频感应加热炉、高速铁道扣件自动化加热装置、自动化同步齿轮环感应加热成套设备、水平连铸机以及下引连铸机。

多样性产品需求的“通用性”解决方案
五力机电的客户群体及产品多样性很强，客户需求复杂，而一般中频炉的设计都要依客户需求而定，这样几乎每套设备都要从头至尾走完“设计—采购—制造—安装调试”的流程。

工作程序繁杂，产品交付周期最短也要三个月。

客户很难接受这么长的工期，尤其对于铸造业客户，每天的产量可能达到几十万甚至几百万，设备交付期过长会给客户带来巨大损失。

另一方面，五力机电的产品主要用途为熔炼金属，需要承受很高的温度，且产品大部分都是结构和电控部分的设计，因此在结构的强度设计上决不允许半点马虎。

同时，由于设备的复杂性，新产品开发的备料也是一件很头疼的事情，靠人工计算难免有所疏漏。

除此之外，配件采购复杂度高、库存压力大；配件共用率不高，无法形成规模生产，成本居高不下；产品稳定性不够，机型繁杂售后维修服务不方便等多种问题也都一直困扰着五力机电。

传统的二维平面设计已经不能满足五力机电的需求，引入三维软件，对产品进行更直观的结构设计、力学分析和干涉分析势在必行。

2006年，五力机电开始将欧特克三维解决方案加入到自己的研发平台中，首先应用的就是Inventor。

Inventor在五力机电中频炉产品标准化、模块化和产业化的结构设计上起了
非常大的作用。

通过将各个功能模块分开再组合，在结构上彻底颠覆传统的方式，实现了模块化生产和DIY市场的建立。

Inventor工程图可以帮助自动生成明细，避免了由于备料不全造成的耗时耗工。

为方便业务的选型需求，五力机电将已经标准化的零件和部件建立在Inventor里面，在营销的报价和方案讨论阶段，让客户能够亲身感觉得到五力机电的专业性。

标准库在inventor里面直接更新，从而保证了营销团队拿到的是最新版的资料，以呈现给客户最新的产品设计和理念，提高了营销的成功率。

在生产方面，三维绘图完成后，设计师可以直接在Inventor里面转成二维图样，自动生成二维图样，无需转成其他的格式再进行修改或者标注，在Inventor工程图模块中都能够实现五力机电对加工工艺的标注要求。

设计人员因此减少了很多的考虑时间，可以将更多的时间和精力放在
设计方面。

图样输出尺寸可调节为五力机电需要的尺寸，便捷快速。

由于产品各个功能模块的零部件外形大小不一致，且设计过程中需要考虑到箱体内铜板对箱体的感应发热的问题。

Inventor能够让设计师直观地看到零部件之间的相互关系，设计师可以随时提出更多、更好的解决方案。

在不影响大结构的情况下，灵活地掌握结构细节，做到零部件间不相互干涉和干扰，完成零部件在结构布置上的精确设置。

标准件库的建立，解决了中频感应溶解炉设计过程中的大问题。

在中频感应熔解炉的设计中，针对各种有色金属和不同产品的设计都不尽相同，这给加工制造带来了很大麻烦，产品种类繁杂，不能量化生产，生产成本高等问题一直困扰着生产制造企业。

针对不同的功率和熔解材料，中频炉的设计面临功率和频率两方面的问题，针对功率来说，传统的方式是几乎每一套都要重新做结构和控制的设计。

而功率与逆变回路和逆变电容有关，故逆变晶闸管和逆变电容器为五力机电的可变动零件，结构设计为通用型。

应用标准件库以后，若功率需要增加，只需要再加一个或者多个逆变回路
和逆变电容的箱体（例如：250KW用1组整流箱、1组逆变箱和1组电容箱，而500KW设备用1组整流箱、2组逆变箱和2组电容箱）。

针对频率问题，在炉体线圈的设计与补偿电容的匹配上需要更好地把握和计算，在满足炉体的要求后，尽量使补偿电容的变化做到最小，并且将补偿电容的端子设计为可调节式，在外形不变的情况下调节补偿电容的大小来实现频率的匹配关系。

这样一来产品就可以分开生产，由于结构的通用性，可实现大批量生产，节省了大约一半的生产和原材料采购成本。

通用性解决方案提供的“多样性”服务
欧特克设计套件不仅应用在五力机电的生产研发环节，在图档管理、产品销售与展示等方面也有应用。

Autodesk Vault帮助五力机电完成了全部的三维图档管理系统建设，完全解决了零件修改与整体参数变更不同步的问题。

AutoCAD360的便携特性以及Showcase与Inventor之间的完美转换，也将欧特克产品带入了五力机电的销售环节。

AutoCAD360可随身携带在移动设备上，随时以三维直观的方式展示给客户，让客户更了解五力机电产品的优势和新的功能。

以前五力机电设计的产品是用二维的宣传手册展示，没有可视化功能，客户看不到真实的效果，使得很多客户流失。

AutoCAD360的推出正好帮五力机电解决了此难题。

Showcase主要用来做产品外观的设计管理和可视化的宣传管理，在五力机电的新产品成功调试后，批量化之前，五力机电会对产品的外观和色彩做一定的讨论和定案，Showcase在色彩的方案上发挥了很重要的作用。

另一方面，五力机电将产品策划案制作成动画，上传到五力机电营销团队的云端或者移动设备上，给客户形象而直观的产品映像，有效地完成了销售任务，并节省了营销成本。

目前，五力机电产品设计全部采用欧特克系列软件，包括三维建模、钣金设计、框架结构、管路系统、控制电路、机械动作模拟、关键部件分析、工程出图和产品渲染等，欧特克产品设计套件完整涵盖到这些设计需求，成本效益非常突出。

从最早应用的Inventor2009开始，逐步实现了全部产品的设计三维化。

而后又陆续加入AutoCAD Electrical 电控设计、Inventor Professional仿真分析和Showcase视觉化资料的制作等应用，并导入了研发资料管理系统。

软件应用水平的一路提升给五力机电的发展注入了源源不断的新活力。

欧特克设计套件的应用，使五力机电的设计效率得到了明显提升，软件设施的直接成效大抵可以概括为五点。

（1）提高了系列产品零部件标准化、通用化程度，标准件、通用件保持了一定生产批量。

制造成本降低25%，库存降低50%。

（2）有利于实现多品种生产、以较低的成本快速满足市场多变的需要，产品设计周期由一个月缩短到一周，效率提升400%。

（3）使设计人员完全专注于研发新型产品、避免了相同功能单元模块的重复开发，初级工程师即可完成一般产品设计，节约人力成本30%。

高阶工程师能更专注于新技术研发，目前公司已申请发明及实用新型专利20多项，被评为江苏省高新技术企业。

（4）建立了企业智慧、知识管理系统。

规范了产品设计过程，很大程度避免了错误发生，错误率降低70%。

（5）设计产品的结构空间大、设备散热良好且功能模块互不干扰。

提高了设备的运行稳定性，维护操作简单、便捷且快速。

减少了客户因停工造成的损失，显著提高客户满意度。

谈到欧特克软件给五力机电带来的巨大变化时，五力机电研发部课长胡祥焰如是说：“欧特克帮助五力机电完成了转型升级，克服了很多技术上和生产上的难题，产品从一开始很多人的不认可到已经成熟生产的产品，积累了五力机电很多设计人员的心血和精力。

”谈到未来，胡祥焰还希望欧特克产品能够在产品的外观设计（比如曲线设计，流线设计）上功能更加强大，与加工中心和数控系统联系更紧密
些，实现设计加工一步到位的工作效率。

2014年第12期57。