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应用NX软件进行协同设计的规范性问题

2017/10/11    来源:互联网    作者:光旭东      
关键字:NX  协同设计  规范性  
大型产品的研发必须采用协同设计的方式。在进行协同设计之前,必须要制定统一的规范。本文以铁路货车的设计为例,介绍了应用Siemens PLM Software NX软件进行协同设计要做的准备工作和制定的规范。执行这些规范,对方便查找文件,控制模型中的要素,优化数据结构等能起到重要作用,使得设计处于可控状态,保证设计质量。

一、协同设计的要求

    完成一项大型产品的研发,必须采用协同设计的方式。按产品的特点、专业分工和工作量等情况组织设计团队。负责人根据工作要求和各自的业务熟悉情况给成员安排不同的设计任务。在这种情况下,必须做到以下几点:

    (1)对软件应用做出统一的规范,以保证设计数据的统一、完整和正确;

    (2)对建模各要素实行有效管理,使得建模结构正确且优化;

    (3)对设计过程进行有效监控,使制定的规范始终得到执行;

    (4)对设计数据进行有效管理,使之得到合理利用。

    本文以应用Siemens PLM Software NX 软件进行铁路货车产品设计为例,介绍为协同设计所做的工作。

    铁路货车产品是大型的机械产品,主要特点为:整车装配后数据量大,已有较多的技术积累,有一系列成熟零部件可供选用,有多年形成的设计惯例,大部分车型没有电控部分。

    按目前我国相关企业的研发、制造和营销的需要,设计数据主要用于:

    (1)产品设计。主要工作包括建模、装配、形成工程图和重要零部件的有限元分析、设计及工业仿真等;通过技术积累,逐步形成本产品设计所需的常用零部件、标准件库;设计数据要满足形成系列产品的要求。

    (2)产品制造。目前,还是以工程图指导生产为主,有条件的企业,正在探索用三维标注的方式指导生产。部分有条件的企业可应用PDM 系统实现设计数据与制造过程的衔接。

    (3)人员培训。将设计过程形成的三维模型用于对制造人员和使用人员的培训,主要培训内容是:产品功能和结构的介绍,各工序的操作要求和方法等。

    (4)产品推介、宣传等。将设计过程形成的三维模型用于产品介绍、广告和宣传图片等,一般要对原始设计模型进行外观修饰。

    根据上述要求,为协同设计所做的工作主要有:

    (1)设计前的准备工作:根据本企业产品设计的要求制定软件的应用规范和进行二次开发、人员培训等。在制定规范时,可根据本企业的情况,学习和借鉴机械产品三维建模通用规则等国家标准,在使用中检验并完善后,可将其作为本企业标准。根据应用规范和提高设计效率的要求,对软件进行必要的二次开发。

    (2)设计过程的控制:对设计模型和工程图的审查、修改和完善。

    (3)设计数据的管理和利用。

二、为协同设计所做的工作

    1.制订软件应用规范

    (1)初始环境设置

    要对软件的基本量纲进行设置,通常包括模型的长度、质量、时间、力和温度等,其余的量纲可在此基础上进行推算,例如,当长度单位为毫米(mm)、时间单位为秒(s)、力的单位为牛顿(N)时,可以推算出速度的单位为毫米每秒(mm/s)、弹性模量单位为兆帕(MPa)。

    可根据不同产品的建模和装配特点使用相对坐标系和绝对坐标系,坐标系的使用在产品设计前进行统一定义。

    应将不同的设计要素(如实体、草图、曲线、曲面、基准和注释等)放在规定的层中,以便对其进行有效管理。

    可定制本企业的模板文件,在模板文件中完成相关设置,替换软件原来的模板文件。

    (2)零件建模

    制定零件建模规范重点要体现设计的正确性和数据结构的优化,不同用途的模型在建模要求上是有差异的。

    对于本企业制造或提供完整技术资料委托其它企业制造的零件,应完整造型,保留所有参数,以便于作参数化修改和衍生为系列产品。

    外购件产品的模型可由供应商提供。用户可根据需要进行数据格式的转换和修改。转换前的原始模型应予以保留,并伴随装配模型一起归档。对无法从供应商处获得外购件的三维模型,可由用户自行建立。允许根据使用要求对外购件模型进行简化,但简化模型应包括外购件的最大几何轮廓、安装接口、极限位置及质量属性等影响模型装配设计的基本信息。

    对产品质量质心影响可以忽略的单个零部件可以直接修改密度将其计算重量调整至接口图纸中的质量值,不可忽略的外购件必须按接口图纸资料设置重量及重心位置。

    在满足应用要求的前提下,尽量使模型简化,使其数据量减至最少。建模的优化程度体现在特征数量上,在保证模型完整、正确的前提下,一般来说,特征数越少越优化。

    建模草图尺寸标注应充分体现零件设计意图。特征原则上全约束,不得欠约束,另有约定的除外;优先使用几何约束,例如平行、垂直或重合,其后才使用尺寸约束。

    零件建模的坐标系方向应尽可能与所属装配或整车装配坐标系相一致。

    为减少文件间链接产生的出错现象,零件建模应严格控制外部参照使用,应尽可能减少模型特征引用零件自身之外的参照信息。

    (3)装配建模

    要保证装配结构的清晰,按层次管理,如整车、大部件、小部件和零件。

    为了保证被装配件( 包括组件) 用于不同产品,减少文件间链接可能发生的错误,除非有特殊需要,不建议过多采用部件间的表达式链接、Wave 几何链接器功能。

    产品的装配建模一般采用两种模式:自顶向下设计模式和自底向上设计模式。两种设计模式各有特点,应根据不同的研发性质和产品特点选用合适的流程。根据不同的设计类型及其设计对象的技术特点,可分别选取适当的装配建模设计模式,也可将两种模式相结合。对于产品结构较简单或相对成熟度较高产品的改进设计,宜采用自底而上设计模式。对于新产品研发或需要曲面分割的产品宜采用自顶而下的设计模式。两种设计模式并不互相排斥,在实际工程设计中,也常将两种设计模式混合使用。

    要进行零件间的干涉检查分析。对于具有相对机械运动的装配,推荐每一级装配模型都应进行静、动态干涉检查分析,必要时,按实际生产情况进行装配工艺性分析和虚拟维修性分析。

    (4)工程图

    应规定企业内执行的图框、标题栏、明细表等的统一格式和模板。

    视图表达、线型、比例、字体、尺寸标注、尺寸公差标注、几何公差标注、焊缝标注和注释等要符合国标的要求。

    因整车设计属于大系统设计,为加快装配模型调用下级模型的速度,采用工程图与三维模型分离的方法。

    (5)三维标注

    需要作出规定的内容有:尺寸标注、尺寸公差与配合标注、几何公差标注、表面粗糙度标注、焊缝标注、指引线和基准的标注、装配模型中零部件序号及其编排方法、剖视图和断面图的表示方法、模型简化表示法,总体要求是符合相关国家标准的要求。

    (6)文件命名

    为了适应三维数字模型的建模、文件管理、存储、发放、传递和更改等方面要求,模型文件应按GB/T 24734.2 中第4 章的规定,采用统一规则进行命名。

    三维数字模型文件的命名应遵循以下原则:

    ① 唯一性原则:使模型文件得到唯一的存储标识,例如,可以采用文件名使之唯一,亦可通过其他属性使之唯一。

    ② 精简性原则:文件名应尽可能精简、易读,便于文件的共享、识别和使用。

    ③ 相关性原则:同一零部件的不同类型文件名称应具有相关性,例如同一零部件的三维模型文件与其工程图文件名称之间应具有相关性。

    (7)设计更改

    更改后的CAD 文件应正确、完整、统一,确保设计数据的一致性。符合有关标准和规定。

    更改应包括三维模型、三维图、二维工程图更改以及与其相关联的设计文件的更改。更改前的原CAD 文件应保留备查。

    在产品制造阶段,为不影响生产进度允许进行紧急更改,紧急更改完成后应转入正式更改。

    CAD 文件的更改方法分为带更改标记的更改和升版两种,可根据企业的情况采用。

    应按产品设计的要求和本企业的条件( 是否应用Teamcenter 系统)制定设计更改流程。

    2. 软件的二次开发

    (1)工程图

    用NX 开发工具Grip 语言编制图纸初始化程序,主要内容有:用图样调入的方法在空白的标准图幅上调出标准图框和标题栏,填写图名、图号、材质、重量等文字,如图1所示。

    做好明细表模板,确定明细表内容的输入和读取方式,做好明细表模板,如图2 所示。

    做好工程图中常用的表格模板,可在设计时调用,如图代号、齿轮参数表等,如图3、图4 所示。

    1

    (2)确定软件初始环境设置方法和做好相关模板

    修改NX 软件UGII 文件夹中的ugii_env.dat 和ugii_env_ug.dat,加入定制的内容,如指定图样模板文件存放的路径等,将修改的文件存在二次开发目录中,安装软件后替换同名文件。

    根据国标要求和本公司设计的需要在建模环境中做好用户默认设置,导出dpv 文件,可在其它计算机运行的软件中导入。

    修改某盘: \ProgrmFis\UGSN X7.5\LOCALIZATION\prcsimpl_chinese\startup\ 中的.prt模板文件(以NX7.5 版为例),如在其它计算机上安装软件,可将修改过的所有模板文件拷贝到相应位置,替换原有文件。修改的内容包括:部分初始变量、明细表输入的属性变量以及实体颜色等。NX 中文版中原模板的默认设置为公制,各单位的默认设置均符合国标要求,如:长度单位为mm、重量单位为 kg、压强的单位为MPa 等。

    为避免替换文件时出错,可将被替换的文件改名保存。

责任编辑:张纯子
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