一種基于參數(shù)化建模與PTS模板工具的配電柜組件快速建模方法

張苒

摘要：常見的配電柜主體結構由柜體、承重梁及組件構成，承重梁通過柜體立柱上的安裝孔安裝固定，組成柜體內(nèi)部的框架結構，組件安裝在承重梁上。組件的常見結構形式為電氣元件固定安裝在金屬平板上。在配電柜的結構設計過程中，需要根據(jù)實際需求選擇組件中包含的電氣元件種類、數(shù)量，設計各電氣元件的安裝位置等;在開發(fā)新型號的配電柜產(chǎn)品時，為滿足不同的設計需求，需要對已有的配電柜組件的結構進行適當?shù)恼{(diào)整而形成不同規(guī)格的產(chǎn)品，在此過程中，組件的整體結構形式是基本不變的，變化的只是組件中包含的電氣元件的種類及安裝位置。針對配電柜組件的這一特征，將參數(shù)化建模技術與PTS模板工具結合應用于配電柜組件設計的流程中，在建模環(huán)節(jié)運用PTS模板實現(xiàn)配電柜組件快速建模，極大地縮短了建模時間，同時簡化了設計人員的操作流程，避免了大量重復性的工作，有效地提高了建模效率。

關鍵詞：參數(shù)化 快速建模 配電柜 NX軟件 PTS模板工具

正文：

配電柜組件模型為裝配體結構，主要的驅(qū)動尺寸保存在頂層裝配文件中，利用表達式的鏈接功能賦予下層各零件驅(qū)動尺寸，當修改裝配體中的尺寸參數(shù)時，各下層零件的驅(qū)動尺寸也會同步變化，從而實現(xiàn)了整個裝配體的結構更新。

運用西門子NX軟件中的PTS模板創(chuàng)建人機交互窗口，將窗口中的控件與模型中的關鍵參數(shù)建立對應的連接，在交互窗口中修改關鍵參數(shù)的數(shù)值時，模型會根據(jù)輸入的值產(chǎn)生相應的變化，包括零件的顯示與隱藏及其在整個組件安裝板上的安裝位置。同時，運用表達式控制交互窗口中各關鍵參數(shù)對應的控件的顯示與隱藏，整個交互窗口的布局會根據(jù)用戶輸入的數(shù)據(jù)做動態(tài)的調(diào)整。

具體實現(xiàn)方法如下：

1、配電柜組件模型的參數(shù)化建模

在西門子NX軟件中使用組合鍵ctrl+E打開表達式對話框，在左側“操作”一欄中選擇“新建表達式”，輸入表達式名稱和數(shù)據(jù)類型，單擊確定按鈕，完成表達式的新建。配電柜組件模型的驅(qū)動表達式分為兩類，一類是數(shù)字型，一類是布爾型。數(shù)字型表達式具有具體的數(shù)值，賦予模型具體的尺寸，用來驅(qū)動模型的變形;布爾型表達式只有true和false兩個值，類似開關的作用，用來控制模型中特定零件的顯示與隱藏。

在建模過程中，需要將各變量關聯(lián)到模型草圖的具體尺寸中，以實現(xiàn)用表達式變量驅(qū)動關鍵尺寸的功能，具體方法為，進入NX軟件的草圖編輯模式，雙擊草圖中的驅(qū)動尺寸，在彈出的輸入框中輸入對應的表達式變量名并確定。將所有的驅(qū)動尺寸與對應的表達式變量相關聯(lián)，完成整個配電柜組件的參數(shù)化建模。

2、在PTS環(huán)境中創(chuàng)建人機交互窗口

完成參數(shù)化建模后，在建模環(huán)境中點擊“菜單”→“應用模塊”→“PTS Author”即可進入到PTS模板編輯器。在PTS環(huán)境中，左側PTS瀏覽器列出了可供使用的各種資源，包括控件、特征、表達式、體、分量等分類;main_dialog為人機交互窗口，是編輯變形零件時輸入各種參數(shù)的操作面板，可以通過編輯屬性修改其顯示的名稱;“產(chǎn)品模板工作室”窗口中提供了編輯人機交互窗口布局及各控件屬性的功能，用來完成最終人機交互界面的創(chuàng)建及各個參數(shù)的相互關聯(lián)。在PTS產(chǎn)品模板編輯器中，控件分類中存放的是組成交互窗口的各基本元素，用來組織交互窗口的布局及劃分功能區(qū)域。

根據(jù)配電柜組件中常用的電氣元件種類設置了8個可折疊組，分別為PLC、傳感器、空開、互感器、接觸器、電阻、端子、直流電源。添加控件后，在PTS的界面選項卡中會對應顯示此控件的相關信息，通過編輯控件的屬性來修改其在最終交互界面中的顯示方式。完成后的交互窗口界面如圖1所示。

3、控制組件中各零件的顯示與隱藏

利用布爾型變量控制各零件在配電柜組件中的顯示與隱藏。以PLC零件為例，當布爾型變量“PLC”的值為true時，PLC零件在模型中處于顯示狀態(tài);當變量“PLC”的值為false時，PLC零件在模型中處于抑制狀態(tài)，即組件中不包括PLC零件。在整個組件模型當中，共有8個布爾型變量，每個布爾型變量用來控制與之對應的零件的顯示與抑制狀態(tài)。

4、控制組件中各零件的安裝位置

在配電柜組件中，各零件安裝在金屬安裝板平面上，具體安裝位置由水平位置X和豎直Y兩個變量確定。以PLC零件為例，變量“PLC X坐標”控制PLC零件在安裝板水平方向上的安裝位置，變量“PLC Y坐標”控制PLC零件在安裝板豎直方向上的安裝位置，當輸入X坐標的值為50，Y坐標的值為60時，PLC零件在安裝板上的安裝位置如圖5所示。在整個模型組件中，每一個零件均由X坐標和Y坐標兩個變量確定其在安裝板上的安裝位置，通過改變X坐標和Y坐標兩個變量，零件的安裝位置會對應地發(fā)生變化，從而達到精確控制零件安裝位置的目的。

5、控制零件的安裝數(shù)量

在配電柜組件中，單一種類的零件可能要安裝多個，例如接線端子零件，大多數(shù)時候需要多個接線端子零件并排安裝在導軌上。這里利用變量“接線端子數(shù)量”控制接線端子零件在組件中的安裝數(shù)量，當更改此變量的值時，組件模型中接線端子零件的數(shù)量會對應地發(fā)生變化，從而達到快速修改零件安裝數(shù)量的目的。

6、控制組件安裝板的尺寸及結構特征

在配電柜組件中，首先要確定的是安裝板的大小與結構形式，這里用變量“安裝板寬度B”、“安裝孔豎直距離L”、“階梯面寬度A”三個變量控制安裝板的大小，用變量“階梯高度H”控制安裝板的整體厚度，用變量“安裝孔水平距離C”、“安裝孔豎直距離L”、“安裝孔直徑D”控制安裝孔的大小和位置，用布爾型變量“加固折邊”控制安裝板的左右兩邊是否向后折邊。“線槽高度”、“線槽寬度”、“線槽行數(shù)”三個變量用來控制安裝板上線槽的具體尺寸。修改以上變量，模型中對應的結構會發(fā)生相應的變化，從而達到控制組件安裝板、安裝孔及線槽尺寸的目的。

7、組件模型的調(diào)用與重生成

在NX建模環(huán)境中，打開配電柜組件的模型，在左側裝配導航器中右擊裝配體，在彈出的快捷菜單中選擇“編輯可重用組件”，彈出交互窗口。在交互窗口中根據(jù)實際需求輸入各驅(qū)動參數(shù)的值，點擊“應用”按鈕，配電柜組件模型會自動更新。

綜上所述，在配電柜組件設計的流程中結合運用參數(shù)化建模技術與PTS模板工具，在結構設計階段可以實現(xiàn)配電柜組件的快速建模，極大地縮短了建模時間，同時簡化了設計人員的操作流程，避免了大量重復性的工作，有效地提高了建模效率。

參考文獻

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