NX平臺下的后壓縮垃圾車智能化設(shè)計

周明春

（江蘇悅達(dá)專用車有限公司，江蘇 鹽城 224007）

隨著社會的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，環(huán)境衛(wèi)生問題正逐步成為人們關(guān)注的熱點話題.我國作為世界上垃圾包袱最重的國家也在近年對環(huán)衛(wèi)車輛的設(shè)計制造投入了更多的關(guān)注.雖然環(huán)衛(wèi)車輛及其裝備技術(shù)得到了很大的發(fā)展，但是城市垃圾的日益增多以及城市垃圾的污染等問題都對環(huán)衛(wèi)車輛的設(shè)計制造和工作質(zhì)量提出了更高的要求.

垃圾處理是一項復(fù)雜的工作，一般有焚燒和填埋兩種方式，但無論采取何種處理方式都離不開垃圾的運(yùn)送環(huán)節(jié).壓縮式垃圾車是一種首先將垃圾進(jìn)行壓縮，然后再轉(zhuǎn)運(yùn)的高效城市環(huán)衛(wèi)專用車輛，它可以有效避免垃圾在收集、轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的滲液、散發(fā)惡臭甚至對水體及土壤產(chǎn)生的二次污染.

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)功能模塊劃分

基于NX平臺的后壓縮垃圾車智能化設(shè)計是在后壓縮垃圾車設(shè)計過程中添加了知識推理和設(shè)計引導(dǎo)機(jī)制，從而實現(xiàn)后壓縮垃圾車設(shè)計的智能化、快速化.在產(chǎn)品設(shè)計過程中系統(tǒng)引導(dǎo)設(shè)計師通過人機(jī)交換按照訂單要求輸入后壓縮垃圾車主要參數(shù)等簡單操作（如輸入傾倒裝置、推料器、擠壓板、箱體等重要零部件的主要技術(shù)要求），系統(tǒng)便根據(jù)既定知識啟動推理機(jī)制，推理機(jī)運(yùn)用這些事實與知識庫中的每個規(guī)則的前提部分依次進(jìn)行匹配，將該規(guī)則的結(jié)論部分作為新的事實加入到產(chǎn)品設(shè)計過程中[1].系統(tǒng)功能模塊正是基于這一設(shè)計原理進(jìn)行了劃分，如圖1所示.

（1）系統(tǒng)初始化：系統(tǒng)檢測當(dāng)前工作環(huán)境的狀態(tài)，如檢測垃圾車基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、實例庫名稱及版本號，以提示工程師當(dāng)前系統(tǒng)所受支持的知識庫.工程師確定后壓縮式垃圾車配置型式及系統(tǒng)工程保存路徑，系統(tǒng)將加載工程并將用戶定制要求寫入當(dāng)前工程屬性中.

圖1 系統(tǒng)主要模塊

（2）產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫中主要為后壓縮垃圾車設(shè)計提供產(chǎn)品及零部件的設(shè)計計算、工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等.

（3）產(chǎn)品知識庫：后壓縮垃圾車知識庫中囊括所有垃圾車設(shè)計知識（例如后壓縮式垃圾車總體設(shè)計知識；架裝、廂體、填料器、傾倒裝置等零部件設(shè)計知識及其各零部件之間裝配知識；整車中液壓、電氣工程技術(shù)與總體設(shè)計配置件的關(guān)系知識等），并且在垃圾車總體控制結(jié)構(gòu)中將相關(guān)知識嵌入其中，通過知識驅(qū)動垃圾車三維模型的幾何參數(shù)更新.

（4）實例庫：實例庫中儲存的產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)模型是按照NX主模型原理進(jìn)行創(chuàng)建，以支持產(chǎn)品不同設(shè)計階段的人員使用不同的應(yīng)用來共享相同的模型，模型要求正確性、相關(guān)性、一致性、可編輯性、可靠性以及自制件、外協(xié)件三維模型的二維工程圖導(dǎo)出.

（5）三維模型管理：產(chǎn)品設(shè)計師依據(jù)系統(tǒng)智能引導(dǎo)設(shè)計，系統(tǒng)根據(jù)客戶輸入主要工程技術(shù)參數(shù)在實例庫中自動搜索相關(guān)產(chǎn)品或零部件，運(yùn)用知識驅(qū)動實現(xiàn)后壓縮式垃圾車零部件的參數(shù)設(shè)計.

（6）工程圖庫管理：基于NX系統(tǒng)設(shè)置二維工程圖庫管理模塊，完成工程圖形自動添加、裝配BOM表的自動生成，從而實現(xiàn)二維工程圖的自動生成和對圖庫的高效管理.

1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計架構(gòu)

后裝壓縮式垃圾車主要包括：底盤、箱體、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、裝填裝置等.針對后壓縮式垃圾車的設(shè)計特點，確定系統(tǒng)總體設(shè)計架構(gòu)，如圖2所示.

在后壓縮式垃圾車設(shè)計知識庫、數(shù)據(jù)庫和實例庫基礎(chǔ)上，運(yùn)用系統(tǒng)工程方法從產(chǎn)品配置、總體設(shè)計到零部件詳細(xì)設(shè)計，實現(xiàn)垃圾車產(chǎn)品自頂而下的智能化、快速化設(shè)計.除此之外，系統(tǒng)還將根據(jù)客戶制定要求生成三維樣機(jī)，并在設(shè)計師審核要求之下完成工程圖、BOM表及其他的自動生成.當(dāng)客戶定制要求或技術(shù)要求發(fā)生改變，設(shè)計師仍然可以通過查詢并修改相關(guān)技術(shù)參數(shù)要求，實現(xiàn)設(shè)計產(chǎn)品的局部修改，并使三維工程樣機(jī)自動更新.當(dāng)某一種新生、普遍或者特殊定制需要以知識繼承形式傳遞給系統(tǒng)，設(shè)計人員依然可以通過系統(tǒng)知識編輯器將這種知識修改或添加到產(chǎn)品知識庫中，在企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計管理中實現(xiàn)設(shè)計知識重用.

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)組成

2 系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.1 開發(fā)平臺和工具的選擇

NX Open for.NET是一套用于微軟.NET框架的API，通過這些API訪問NX核心應(yīng)用程序的功能來創(chuàng)建高級的應(yīng)用程序，可以采用微軟.NET支持的任何語言包括C#、Java、VB、.NET等語言進(jìn)行開發(fā)[2].在NX Open下，程序開發(fā)可以運(yùn)用任何一種上述語言來編寫程序，同時根據(jù)NX Open for.NET提供的豐富類庫，開發(fā)人員既可采用.NET的NX Open，也可采用.NET包裝的Open API[3].

NX主要提供了四種程序開發(fā)包，分別為NX/Open API、UIstyler、BlockStyler、MenuScript.其中，MenuScript用于定義NX菜單腳本語言，通過其可以創(chuàng)建或編輯標(biāo)準(zhǔn)下拉菜單及工具條.菜單腳本文件的擴(kuò)展名為.men，工具條腳本文件的擴(kuò)展名為.tbr.BlockStyler和UIstyler模塊為程序人機(jī)互動界面開發(fā)設(shè)計工具，運(yùn)用它們可以避免復(fù)雜的圖形用戶接口編程，實現(xiàn)所見即所得，設(shè)計出同NX系統(tǒng)風(fēng)格完全一致的對話框，通過組合和設(shè)計空間，實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計所需功能的對話框.圖3為后壓縮垃圾車零部件管理系統(tǒng)菜單.

運(yùn)用NX/Open API可以實現(xiàn)幾乎所有NX系統(tǒng)的界面操作，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)同時實現(xiàn)垃圾車產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)的管理，圖4為后壓縮垃圾車零部件生產(chǎn)BOM表.

圖3 零部件管理系統(tǒng)菜單

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行實例

本系統(tǒng)通過調(diào)用API編譯生成的動態(tài)鏈接庫實現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行，同時在關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置決策階段智能化地為設(shè)計師提供解決方案，并同時通過開放的形式支持設(shè)計師修改計算機(jī)提供的方案，實現(xiàn)設(shè)計師與計算機(jī)交互式協(xié)同設(shè)計.圖5為后壓縮垃圾車設(shè)計導(dǎo)航對話框設(shè)計.

根據(jù)導(dǎo)航菜單和對話框引導(dǎo)設(shè)計人員逐步完成垃圾車零部件設(shè)計，圖6為垃圾車傾倒裝置設(shè)計.

圖4 生產(chǎn)BOM表

圖5 專用車零部件管理系統(tǒng)

圖6 S型傾倒裝置部件三維模型

完成傾倒裝置設(shè)計之后，根據(jù)系統(tǒng)導(dǎo)航或者設(shè)計師經(jīng)驗進(jìn)入下面階段的廂體、填料器、傾倒裝置、液壓及電氣等部分的設(shè)計，在零部件設(shè)計階段，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計進(jìn)程，對每一個設(shè)計零部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，設(shè)計師需要根據(jù)導(dǎo)航對話框輸入關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)和設(shè)計決策，系統(tǒng)自動完成對應(yīng)零部件的設(shè)計，圖7為零件的參數(shù)化設(shè)計實例.

圖7 零件的參數(shù)化設(shè)計

完成零部件設(shè)計之后，系統(tǒng)根據(jù)知識庫中裝配知識自動化完成預(yù)裝配，并檢查裝配干涉.通過本系統(tǒng)可以完成后壓縮垃圾車5、12、20立方的基本型數(shù)字化樣機(jī)，構(gòu)建后壓縮垃圾車三維零部件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并自動生成垃圾車BOM表，為全面推廣三維設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ).圖8為12立方后壓縮垃圾車數(shù)字化樣機(jī)三維模型.

3 總結(jié)

后裝壓縮式垃圾車可將生活垃圾進(jìn)行壓縮、破碎、填裝并進(jìn)行流動收集運(yùn)輸，由于其垃圾的裝載率高，因此，在環(huán)衛(wèi)部門得到廣泛的應(yīng)用[4].隨著城市化進(jìn)程的加快，小批量、多品種的垃圾車生產(chǎn)方式及客戶個性化需求的增長，迫使設(shè)計產(chǎn)品周期不斷縮短，因此需要提高垃圾車設(shè)計效率以快速響應(yīng)市場需求.本文在NX平臺上，運(yùn)用NX/OPEN二次開發(fā)工具在.NET平臺上實現(xiàn)后壓縮式垃圾車的快速設(shè)計.

通過系統(tǒng)運(yùn)行，后壓縮式垃圾車產(chǎn)品開發(fā)既可以依附有效的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、知識庫、實例庫以及垃圾車零部件管理系統(tǒng)等進(jìn)行適應(yīng)市場需求的系列產(chǎn)品開發(fā)，縮短了產(chǎn)品設(shè)計周期；同時通過零部件管理系統(tǒng)高效借用已有零部件，并且在設(shè)計過程中就進(jìn)行預(yù)裝配以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計及制造中可能會遇到的問題，有效避免了設(shè)計及試制過程中的損失，降低了產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險和成本，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，提高了工作效率.

圖8 垃圾車數(shù)字化樣機(jī)三維模型

[1]周臨震，劉德仿.面向定單配置的格柵除污機(jī)快速設(shè)計系統(tǒng)[J].礦山機(jī)械，2006，34（10）：67-69．

[2]顧琪，周臨震.基于NX二次開發(fā)和OD BC技術(shù)的組合機(jī)床通用部件庫的研究和建立[J].鹽城工學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版，2011，24（2）：60-62．

[3] UGS Corp. NX 5 Help library 2007，NX Open for .NET Programmer’s Guide[Z]. 2007．

[4]劉偉杰.后裝壓縮式垃圾車掛桶舉升裝車裝置[J].專用汽車，2009（10）：62-63．