本章目的：为了产品的质量及自动化管理，重视3d图的规范。

 

1.前言

作者希望本文能引起重视的，是:

①质量管理人员；

②只用2d图纸，便能绘制出量产合格品的大牛；

③刚入行业的菜鸟；

3d图的质量恐怕很多时候都上不了桌，但不可否认，它关系公司现有产品的质量和后期的自动化的进程。

 

2.3d图纸不合格的现状及典型例子

现状是：3d图纸的绘制没有规范性（虽然已经有了国家标准GB/T 26099），其绘制标准化并不引起重视。简单来说，只要模型能画出来，怎么画都行，甚是是好坏都无所谓。

很多公司和工程师都认为3d图纸是一种辅助2d图纸绘制的工具，结果导致产能与合格率很低却不自知。

导致这种现状的侧面原因有太多太多，很多方面作者也认为很难改变。

作者这里举一些3d图纸不合格的典型情况，这些不合格的情况常常混合在一起，为我们的量产品的合格率下了一个又一个绊子。

 

 2.1  3d图和实物不一致

这个恐怕是很多公司的巨坑吧！

在实际生产过程中，模具更改而产品的零部件图不改，时间一长，这就是积年的弊病；

后期成为设计无所依据，制造必须反复审核图纸，装配不能按图施工，检测工具不能导入3d图，自动化没办法生成程序，等。

这种积年的弊病，需要从上而下，花时间去改，不是一蹴而就的。

就是质量改善的一环。

 

2.2 3d图与2d图不一致

当一家公司以2d图为制造和检验依据时候，就容易出现这个问题。特别是3d作图软件和2d软件不一致的时候。遗憾的是，现在越来越多的供应商的制造依赖3d图，反而2d图成了一张仪式上的参考。

当然，这种公司，反而很难出现2d图和实物不一致。

 

2.3 3d图纸没有规范性，胡乱绘制，重复特征等

其中比较典型的集中如下：

①欠缺必要的特征：如圆角；

3d图中没有圆角，很多模具上就不会特意增加圆角。这样对一些偷懒的模具工程师轻松，却为零件增加了一堆不必要的应力。

②重复特征：反复抹除反复重建特征；

当然，作者工作时间长了时候，也理解，很多曲面设计需要这样，且重复的特征并不会影响制造。

但确实不符合国标，且会影响优化和分析。去做过QFDII的人就明白了，重复建立特征是多么坑的一件事情。后面来的人还看不懂，有时候自己都看不懂。

还要有，重复建模会增加电脑的负担，会卡。

③装配混乱；

作者在一家温州ODM泵厂商中看到过，混乱的装配图给图纸审核，工装制造添加了无数麻烦。

 

2.4 3d图没有预留间隙（即3d图的理论值不在公差的中心，2d图中喜欢使用非对称公差）

这也是一个常见的，不好的地方。不能算错误，却比错误TMD还麻烦。

3d图预留合理间隙，就是3d模型调整到尺寸公差的中间值，就是调整cpk中ca的值到中心。

3d模型预留合理间隙，能大大提高产品分析、样机制作、模具成品、高精度检测等正确率。

做法如下：

如3d模型的一个理论尺寸为10,2d工程图纸标注为10（+0.2/0）。作者希望大家能将3d模型的理论值调整到10.1，2d工程图纸标注改为10.1±0.1，会有非常多的好处。

//不懂作者再说啥，可以去多打一点样品，自己装配好就懂了。

//作为一个结构工程师，作者非常理解这是一项很让人厌烦的工作，特别是就算做了可能还不被人理解的时候。

但这种调整的好处是显而易见的。如果这种调整对做机械设计的人有利益的话，就去做吧。综合考虑一下。

 

3.3d图不规范会影响质量的原因详解

作者从产品制造各个流程上再详细说一下。

3.1 制造

这是最大的一个原因。

现在很多的零件制造都用3d图直接或间接导入加工，如机械加工、注塑、钣金、压铸、锻造等。

如上图的数控加工，常常是把3d原图塞入机器进行生成程序进行加工。

又比如激光切割工艺，不但需要正确的3d图纸，且有严格的绘图要求。

而现有模具的设计制作绝大部分也是依据3d图（这里要注意，不是2d图）。厂家会先依据3d图纸进行设计制作，再依据2d图纸修正（有些偷懒的厂家就干脆不修正了）。那么，当3d图纸不规范，特别2d图纸对不上时，就会产生不合格的零件。参考下图：

3d建模不规范，建模错误，是一个问题。另一个不容易注意到的问题，就是3d图不预留合理的间隙。而当3d图的理论尺寸不在公差中心时候，如下图：

 

那么，用这种没有调整的3d图进行打样或大批量生产时，你就容易得到一大堆不合格品，如下图：

很多供应商碰到这种问题，会只提供正确的样品，或数据上造假来糊弄问题。

 

3.2 装配

装配工程师会用3d图来简单查看装配的结构及合理性，若是3d装配图没有装配过程，或多个零件模型覆盖在同一位置，是没办法用于查看的。

而且很多的装配工程师制作工装时喜欢直接用3d图，这时候若是出现3d与2d图纸不一致，工装作废的事情很多。（当然，工装作废时，工程师会找个合理的理由，而不会说我没有看2d图纸）

 

3.3 检测

在检测中，有一项非常重要的检测方法，就是三坐标测量仪。可以查看章节：

基础篇：6.9）形位公差-检测方法Measurement

三坐标测量仪可以说能够覆盖几乎所有的形位公差，但这个仪器的测量需要3d模型。如果3d模型是个四方形，2d图纸是个圆，试问，三坐标测量仪是否能够测量到合理的直径呢？

而且，随着时代的发展，3d扫描逆向成形技术日渐成熟，作者肯定这种技术的普及能大大提高检测的效率。

那么，这时候，3d图纸就尤为重要了。

 

3.4 自动化

马斯克的很多方法论最后一步就是自动化。

而产品制作的自动化，需要规范的3d图。

比如激光切割管子的3d图，又比如弯管机需要的pcf程序。这两个都是作者碰到的实际情况，且一两句话就说不完。

如果这个时间点3d图不规范，那么下一个时间点推动自动化，还需要重新画3d图，更加浪费时间。

当然，如果AI出来，可能一下子画图工作都没了，那另外说。

 

4.3d图不规范化带来的不好及不方便

和上一节分开，是因为下面几个理由并不能直接导致产品合格率或产能降低，但会给项目的进度带来诸多的不便。

4.1 公差分析

公差分析章节中有描述原因，若3d图纸绘制地标准（按照尺寸公差中间值绘制的），那么公差分析的名义值等于3d图中测量的值。

 

4.2 仿真

仿真用的3d图一般由结构工程师绘制，而专业的仿真却是由仿真工程师动手。当3d图绘制不标准而导致错误，仿真工程师又不能及时发现（很多做仿真的工程师不会基础的3d模型建立，能不能发现模型错误真是个问题），仿真的结果可想而知。

还有，仿真一般只是针对一个模型的理论值，并不能把尺寸公差也考虑进去。所以，若要得到好一点的仿真结果，作者建议模型先调整到公差中间值，你不能指望仿真工程师干这件事。

 

4.3 样品制作

样品制作一般只用到3d模型的，却不需要2d图纸。很多公司的明文规定就是如此。如下图：

所以，3d图的好坏及间隙的调整会到影响样品测制作、装配等结果。作者也被坑过。

 

4.4 QFDII，DFMEA，DFMA分析基础

这是作者经历过的事情。

QFDII，DFMEA，DFMA的分析一般需要分析到最小的特征，3d图纸绘制标准的话会对零件特征的拆分提供很多的帮助。如下图：

 

若是那种不遵守规范，反复抹除特征再建立特征的3d模型，谁也没办法进行优化分析的。

//作者实际的经历，一个简单的模型竟然有100多个特征（是10年前的事，作者不确定了）。是领导、工程师反复修正的结果。能制作，但实在没办法用来分析。

作者后来自己绘制，不算圆角的话一共10多个特征就可以建立这个模型了。

 

4.5 CPK等统计分析

若是2d图纸标注对称公差，cpk的统计时可以轻松一点点（这一点点倒是问题不大，特别是在表格工具的帮助下）。

但若是3d图的好坏影响了制作的合格率，那么必定会进一步影响cpk的统计分析。

 

4.6 模型对接

当用不同的3d软件进行模型导入时，标准化的3d图会减少系统的负担和出错率。

这一点别以为用一个stp格式什么问题都解决了，有心的读者可以反复导入不同软件的stp格式，就会发现有些时候读取模型时会有不同。

 

5.小结

3d图纸同2d图纸一样，也需要规范绘制。

作者相信很多同行发现了一点，现在做东西很多时候有3d图就足够了，因为这是时代的发展。如作者博文

基础篇：1）时代的发展与结构设计–3d与2d设计的变迁

所描述的一样。

最后机械行业的发展，肯定是3d图纸完全取代2d图。为了未来，现在就重视一下也好。