(3)建立标准件和常用零部件库
标准件库模型优先采用具有参数化特点的系列族表方法建立。对于无法参数化的零件,亦可建立非系列化的独立模型。为了满足快速显示和制图的需要,标准件按GB/T24734.11 规定的方法采用简化级表示。变形标准件一般以其原始状态建模。标准件库主要有:常用紧固件、轴承、皮带轮、链轮、齿轮和弹簧等。
部分铁路货车常用零部件也采用部件族的方式建模,非系列零部件采用参数化设计方法建模。
(4)软件安装后的定制
将二次开发系统文件夹拷贝到计算机中,按说明文件的要求,替换模板及配置文件,完成用户默认设置。
分别做好软件各应用模块的配置,包括下拉式菜单和工具条,使得在设计时能快速找到常用的工具条和菜单。
3. 人员培训
培训对象以设计人员为主,除了软件应用方法的培训外,还要培训针对设计任务的规范化要求。将制定的软件应用规范作为培训资料,结合设计案例讲解。
在配备了教师机和学员机的情况下,采取教师讲解后学员实作的方式效果较好。可安排作业,按规范的要求完成一个小部件的零件建模、装配建模和工程图,教师随时指导和检查。可进行建模优化的训练,如针对某一零件的建模,在保证正确的前提下,谁的特征数少则更优化。培训后,应安排测试,也可安排比赛活动,对学员加深印象有明显的作用。
4. 设计审查
要将审查责任落实到人,从设计人自审,到部件负责人审查、工艺审查、设计总负责人审查。审查内容包括:产品功能的实现、可靠性、工艺性、建模的正确性、标注及设计规范的符合性等。
5. 数据管理
对于设计数据,有的企业应用Teamcenter 系统管理,对设计文件和物料编码等有一整套的管理方法。没有条件应用Teamcenter 系统的企业,应对设计文件建立明细表,明细表的内容包括:文件名、图号、零部件名称、数量、材质和备注等,这样才能有效的查找各文件的作用和所属的装配层级。
应建立数据安全权限管理机制,定时对数据进行备份。对于所有涉及三维数字模型日常工作进程的数据、文档资料,都应当实行多机备份、多种存储介质(至少两种)备份,以避免因自然或人为因素而造成的灾难性数据、资料损失。
建立统一的材料库、外购件及标准件库,由专人负责维护。
三、协同设计案例
1. 产品介绍
下面以一种铁路货车车型的设计为例,分析该类产品的设计特点和要求,根据这些要求制定出统一的规范。
图5 为铝粉罐车,由(1)车钩缓冲装置(2 套)、(2)1 位牵枕装置(1 套)、(3)手制动装置(1 套)、(4)标记(1 套)、(5)1 位转K2 型转向架(1 套)、(6)罐体组成(1 套)、(7)上料装置(4 套)、(8)侧梯及走台组成(1 套)、(9)卸料装置(2 套)、(10)风制动装置(1 套)、(11)底架附属件(1 套)、(12)2 位转K2型转向架(1 套)、(13)2 位牵枕装置(1 套)等部件组成。
图5 铝粉罐车三维模型
2. 针对产品特点对设计作出筹划
对于整车制造厂,有大量的零部件是外购的,其中有很大一部分是成熟的模块化零部件,对于这些零部件,完整的设计由零部件制造厂家完成,在整车设计调用时并不需要完整的设计信息,如内腔形状等,整车制造厂更关心其外部结构与相邻零部件的空间关系。对这部分零部件,在做整车设计时,可以根据整车装配等需要做较大的简化。这样做的好处是:减少整车设计时的工作量已节省设计时间,减少整车设计的数据量,有利于计算机快速运行。
根据以上考虑,对铁路货车各部件建模作出如下规定:
车体部分(包括罐体、1 位牵枕装置、2 位牵枕装置、栏杆、上料装置、底架附属件)和卸料装置各零件主要为整车制造厂制造,均采用详细造型,采用参数化设计。
风制动系统、手制动系统、车钩缓冲装置的专用件,如管件、车钩提杆等,作详细造型,采用参数化设计。外购件作简化造型。简化造型表达外形、与装配相关的结构,重点表达与其它零件的关系及空间干涉情况,为了正确反映部件及整车的质量分布情况,模型重量应等于实际重量,质心应与未简化模型接近,可通过修改模型比重和对内腔作简化造型实现。
转向架为行走部分,整体采用成型品种,故采用简化造型,重点表示与其它部件的装配及空间关系,转向架整体的质量分布要基本正确。对其中难度较大的零部件,如摇枕、侧架、基础制动装置、交叉支撑装置和旁承等,可作较大的简化。同样要保证质量分布的正确性。
简化造型可采用参数化方法,也可导入DWG 文件的线条造型。
用于有限元分析的模型( 包括零件或组件) 应另存为副本文件,将副本文件存放在做分析用的另外文件夹中,该副本文件可根据分析的需要做去参数、简化等操作。这样,进行有限元分析的相关操作就不会对设计模型造成不必要的破坏。
3. 产品设计的统一规定
(1)坐标系
车辆坐标系见图6,定义如下:
原点O:位于轨面上车辆纵、横向中心线的交点;
纵轴X:车辆纵向方向,1 位端方向为X 轴负向;
横轴Y:车辆横向方向,2 位侧梁所在侧为Y 轴负向;
竖轴Z:垂直于轨面方向,向上为Z 轴正向。
整车装配模型及各大部件装配模型(如1 位和2 位牵枕装置等)坐标系符合上述规定。
图6 车辆坐标系
下级零部件模型的坐标系方位与车辆坐标系尽量统一。
在建立车辆总图后,新建2 个平面,分别为1 位和2位转向架的中心平面(图7)。
图7 新建转向架中心平面
(2)层设置
对图层的设置做出如下统一规定:
1 ~ 20:实体(Model),优先选择1 层。
21 ~ 40:草图(Sketch),优先选择21 层。
41 ~ 50:曲线(Curves),包括辅助线,优先选择41 层。
51 ~ 60:曲面(片体)(Sheet),优先选择51 层。
61 ~ 80: 基准(Datum),优先选择61 层。
81 ~ 100: 注释:尺寸与文字、图样等,优先选择81 层。
171 ~ 180: 工程图中的注释,优先选择171 层。
其它层:备用。
四、结论
上述规定及为协同设计所做的工作,主要有以下作用:
(1)对设计数据实现有效管理,如对车辆坐标系的规定、对各类要素归属图层的规定、文件管理的规定。按照这些规定设计,可以方便的查找所需文件,在设计模型中可以有效且快速对各类要素进行显示与否等控制,在装配操作中能快速定位,使整个设计更加规范,始终处于可控状态。
(2)使设计图纸符合GB 等技术标准,符合本企业的统一规定,使一个企业设计出的图纸以一种统一的面貌出现,如对图框和标题栏、明细表、图代号和典型零件数据表(如齿轮和链轮参数表等)作出的统一格式规定等。
(3)使建模和装配结构优化,如对建模和装配作出的规定。建模结构优化主要表现在完整体现零件结构的情况下,特征数更少,这样最有利于对特征管理,且尽量减少文件容量。对装配结构要做到层次清晰、配合关系正确和文件间链接可靠。
(4)尽量加快计算机运行的速度,如优化建模和装配结构,以及在装配环境中采用引用集来控制要素等。
(5)在目前国内大多数企业仍主要采用工程图指导生产的情况下,三维标注更多的用于操作指导、培训、演示和宣传等方面,三维标注的效果要求清晰、美观等。
(6)通过对软件的二次开发,大大提高了设计效率,如运行图纸初始化程序、明细表的生成方法、应用设置文件和模板文件以及调用修改参数化标注零件等。
图8 铝粉罐车总图
采取这些措施后,协同设计能更加有序进行,始终处于可控状态,同时加快了设计速度。图8 为铝粉罐车总图。铝粉罐车设计完成后,很快就能进入试制、批量生产环节。