基于DriveWorks 的城市軌道門扇參數(shù)化設(shè)計(jì)

王琴，徐海市

（南京康尼機(jī)電股份有限公司，江蘇 南京 210038）

近幾年，公司業(yè)務(wù)增量迅速，而設(shè)計(jì)人員增量較緩，導(dǎo)致大多項(xiàng)目都成為了進(jìn)度異常緊張的項(xiàng)目。具體問題如下：公司沒有建立產(chǎn)品知識庫，新進(jìn)員工無法迅速融入工作；相似結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品繁多，每個(gè)均需要熟練的設(shè)計(jì)師去完成，且不同設(shè)計(jì)師完成項(xiàng)目的風(fēng)格不一樣，造成了管理上的浪費(fèi)；客戶反復(fù)要求修改相關(guān)數(shù)據(jù)，造成了前期的修改時(shí)間浪費(fèi)；設(shè)計(jì)師將時(shí)間都花在繪圖上，沒有時(shí)間去思考產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性等。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，對于城軌門扇這一塊，結(jié)構(gòu)均類似，只是為了適應(yīng)不同的車體大小及弧度，做相應(yīng)的尺寸變更。為了解決以上問題，引進(jìn)了相關(guān)設(shè)計(jì)知識庫積累和管理的軟件。主界面圖如圖1。

DriveWorks 是基于SolidWorks 平臺的一個(gè)參數(shù)化設(shè)計(jì)工具，轉(zhuǎn)化客戶要求后輸入制圖軟件，由制圖軟件經(jīng)過系列計(jì)算后輸出相應(yīng)的模型及圖紙，由設(shè)計(jì)人員經(jīng)過相應(yīng)調(diào)整后得到最終規(guī)范化的圖紙；建立產(chǎn)品的知識庫，將一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)固化到軟件中，讓新進(jìn)員工能夠完成一些以往由老員工完成的設(shè)計(jì)任務(wù)；縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)的周期，緩解目前項(xiàng)目周期緊張的狀況；提高設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量，降低管理成本；減少類似項(xiàng)目發(fā)生類似錯(cuò)誤的概率；需要對設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行有效的管理，滿足企業(yè)設(shè)計(jì)工作的需要。

1 門扇的自動(dòng)化設(shè)計(jì)

1.1 構(gòu)建邏輯關(guān)系

城軌門扇參數(shù)化設(shè)計(jì)的邏輯如圖2 所示。

1.2 統(tǒng)型模型并標(biāo)準(zhǔn)化建立

我們平時(shí)在使用的成熟結(jié)構(gòu)中，部分結(jié)構(gòu)并不是非常合理，或者相關(guān)結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效率較低。在對門扇進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要由經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過多次評審確認(rèn)最終方案，針對以往項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)缺陷或不合理之處進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及考慮降本。建立模型時(shí)，要統(tǒng)一設(shè)計(jì)規(guī)則，確保模型建立的規(guī)范性，以及考慮到后續(xù)修改的方便性，減少編程工作量。

1.3 提取參數(shù)，搭建架構(gòu)

圖1 DriveWorks 的主界面

模型完成后，需要確定進(jìn)行自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)的具體參數(shù)，以及相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系。此時(shí)，需要列出相關(guān)邏輯結(jié)構(gòu)，以語言描述的方式或者數(shù)學(xué)公式確定每個(gè)參數(shù)的變化方式。

圖2

1.4 程序編制及自動(dòng)化測試

根據(jù)搭建的架構(gòu)，在DriveWorks 中輸入相關(guān)的程序，以實(shí)現(xiàn)架構(gòu)描述的功能或者獲得架構(gòu)所需要的參數(shù)。同時(shí)，需要在DriveWorks 中設(shè)置設(shè)計(jì)人員所使用的輸入界面，如圖3。

編寫公式：例如：外蒙皮的總高公式如下：DWVariable 門板上部直線段返回的數(shù)據(jù)D1+(地板面距鋼結(jié)構(gòu)的距離dReturn+車體折彎圓心距地板面的距離LReturn+DWVariable 車體外側(cè)折彎點(diǎn)與折彎圓心的距離L0-門板下側(cè)距車體的距離S4Return)×(Cos(Radians(90+車體上部與豎直方向的夾角βReturn-車體下部與地板面的夾角αReturn)))/Sin(Radians(車體下部與地板面的夾角αReturn))。

圖3

完成程序編制后，需要對程序進(jìn)行測試，一般會嘗試輸入不同的參數(shù)，并選擇不同的配置，讓程序自動(dòng)生成我們所需的模型。在程序測試時(shí)，有可能發(fā)現(xiàn)模型、架構(gòu)、算法上的錯(cuò)誤或者不合理之處，此時(shí)，我們需要找到錯(cuò)誤或者不合理的地方，進(jìn)行反復(fù)的更新、反復(fù)的測試，直至我們所測試的樣本全部正確為止。由于考慮范圍的局限性，在后續(xù)使用的過程中，仍然不排除有錯(cuò)誤的可能，因此，需要相關(guān)人員在使用的過程中不斷地進(jìn)行維護(hù)及優(yōu)化。

1.5 工程圖繪制及自動(dòng)化測試

當(dāng)程序測試完畢后，模型也已經(jīng)測試完畢，此時(shí)，可以根據(jù)最新的模型進(jìn)行繪制工程圖。繪制工程圖時(shí)，要考慮后續(xù)模型的變化規(guī)則，詳細(xì)地定義每個(gè)尺寸的位置，每個(gè)視圖的大小。因此，參數(shù)化的工程圖繪制時(shí)，工作量比普通項(xiàng)目的工程圖要大上許多。當(dāng)工程圖繪制完畢后，需要將工程圖導(dǎo)入?yún)?shù)化設(shè)計(jì)軟件中去，并和模型設(shè)定關(guān)聯(lián)關(guān)系。只有這樣，當(dāng)模型無論是參數(shù)發(fā)生變化還是文件名發(fā)生變化，都能實(shí)時(shí)地建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。測試工程圖時(shí)，我們同樣會在圖3-1所示的界面輸入不同的參數(shù)或者選擇不同的配置，讓系統(tǒng)自動(dòng)生成我們所需的模型和工程圖，實(shí)現(xiàn)工程圖自動(dòng)化。對照系統(tǒng)生成的工程圖，我們檢查后，如果發(fā)現(xiàn)有視圖或者尺寸遺漏時(shí)，需要反復(fù)對工程圖進(jìn)行修改和測試，直至我們所測試的樣本全部正確為止。

2 項(xiàng)目應(yīng)用及效益

工程圖自動(dòng)化測試完畢后，門扇參數(shù)化的相關(guān)原始數(shù)據(jù)交由專人進(jìn)行管理和維護(hù)。以往完成一套門扇圖紙平均需要10 天左右，采用參數(shù)化后，一套門扇圖紙不超過2 天，最快0.5 天就能完成。參數(shù)化軟件在建立的過程中，將產(chǎn)品知識庫和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)固化到軟件中,讓新進(jìn)員工能夠高效、準(zhǔn)確地完成圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作。參數(shù)化設(shè)計(jì)規(guī)范了制圖方法，使不同的項(xiàng)目、不同的人員設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)保持一致，大幅度降低了人為因素造成的設(shè)計(jì)錯(cuò)漏。參數(shù)化設(shè)計(jì)大大提高了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)質(zhì)量，使圖紙錯(cuò)誤更改的次數(shù)明顯降低。各部門通用性提升：降低類似項(xiàng)目相同錯(cuò)誤發(fā)生的概率,提高工藝通用性和設(shè)計(jì)規(guī)范性，會對設(shè)計(jì)部門、工藝部門、生產(chǎn)部門、采購部門等多個(gè)部門的工作效率帶來提升；根據(jù)最近幾年工藝設(shè)備的改進(jìn)和換型，為了提高生產(chǎn)效率，參數(shù)化設(shè)計(jì)優(yōu)化了10 多項(xiàng)工藝結(jié)構(gòu)，為自動(dòng)化生產(chǎn)提供了便捷。門扇參數(shù)自動(dòng)化設(shè)計(jì)，目前已運(yùn)用于大連金普線、寧波3 號線、成都5 號線、徐州1 號線、杭州6 號線、廈門2 號線等60 多個(gè)項(xiàng)目。由于參數(shù)化門扇的基礎(chǔ)是需要人員進(jìn)行對程序的預(yù)先設(shè)定，因此，參數(shù)化門扇對C 類項(xiàng)目具有較好的通用性，對于A、B 類項(xiàng)目，局限性比較大，預(yù)計(jì)可以覆蓋約80%的項(xiàng)目。

3 結(jié)語

在機(jī)械行業(yè)中，參數(shù)化水平一般能實(shí)現(xiàn)簡單零件級，而部件級及系統(tǒng)級由于接口參數(shù)眾多，計(jì)算工作量較大，難度非常高。城軌門扇參數(shù)化設(shè)計(jì)為SolidWorks 平臺下國內(nèi)首家應(yīng)用DriveWorks 完成大型零部件級別的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了快速建模并且同時(shí)自動(dòng)生成二維生產(chǎn)圖紙，已成功運(yùn)用于60余個(gè)在產(chǎn)訂單項(xiàng)目中。在與客戶溝通方案時(shí)也能實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了信息互通及知識沉淀，設(shè)計(jì)人員更快速上手，且能保證圖紙質(zhì)量，提高了設(shè)計(jì)效率，降低了設(shè)計(jì)更改率，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新降本。