廂式車產(chǎn)品設(shè)計(jì)通�？梢苑譃閯�(chuàng)新設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)兩類，在實(shí)際工作中，變型設(shè)計(jì)的情況較多，工程師在已有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上根據(jù)用戶需求進(jìn)行局部調(diào)整即可完成設(shè)計(jì)任務(wù)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性。

    對(duì)于此類設(shè)計(jì)任務(wù)，如能建立完善的設(shè)計(jì)庫并有針對(duì)性的采用參數(shù)化設(shè)計(jì)手段�？蓸O大提升設(shè)計(jì)效率及準(zhǔn)確性。對(duì)廂式車產(chǎn)品而言，艙體骨架是總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和重點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行參數(shù)化研究具有重要意義。

1 參數(shù)化簡介

1．1 參數(shù)化分類

    通常設(shè)計(jì)任務(wù)都是從方案階段開始，方案圖中的各關(guān)聯(lián)尺寸具有一定模糊性，需反復(fù)調(diào)整之后才能確定。參數(shù)化設(shè)計(jì)方法就是將模型中的定量信息變量化，使之成為可任意調(diào)整的參數(shù)。通過對(duì)變量化參數(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，就能夠快速準(zhǔn)確地得到結(jié)構(gòu)相似，尺寸不同的系列化產(chǎn)品，從而提升設(shè)計(jì)效率。在參數(shù)化設(shè)計(jì)體系中。相關(guān)參數(shù)一般分為兩類：可變更參數(shù)和不可變更參數(shù)。產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是在可變更參數(shù)的驅(qū)動(dòng)下，系統(tǒng)能夠自動(dòng)維護(hù)所有不可變更參數(shù)。

1．2 Solidworks參數(shù)化

    SolidWorks是典型的三維設(shè)計(jì)軟件，參數(shù)化功能強(qiáng)大且實(shí)現(xiàn)方法多樣。對(duì)于簡單零件，可以通過添加配置的方法對(duì)相關(guān)特征、配合等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并完成參數(shù)化設(shè)計(jì)。對(duì)于復(fù)雜零部件，則可通過參考幾何體、Excel設(shè)計(jì)表或編程二次開發(fā)等來對(duì)變量參數(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并完成參數(shù)化設(shè)計(jì)。

    艙體骨架是整車最為重要及相對(duì)復(fù)雜的零部件，是整車工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。建議采用參考幾何體與Excel設(shè)計(jì)表聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，該方法易于操作，無論是Excel設(shè)計(jì)表還是參考幾何體草圖編輯，均可方便直觀地對(duì)零部件中多個(gè)變量進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的參數(shù)化、系列化設(shè)計(jì)。

2 骨架參數(shù)化設(shè)計(jì)分析

    艙體骨架建模一般多采用自底向上的設(shè)計(jì)模式，即分別建立各單片骨架、最后在裝配體內(nèi)進(jìn)行總裝，這種建模方法下各片骨架關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，當(dāng)發(fā)生設(shè)計(jì)變更時(shí)需要逐一修改，影響效率。對(duì)于成熟產(chǎn)品的骨架來說，當(dāng)進(jìn)行變型設(shè)計(jì)時(shí)，整體結(jié)構(gòu)基本不變，所變更的僅僅為外形尺寸、孔口、埋鐵等內(nèi)容，在這種條件下，可采用自頂向下的參數(shù)化設(shè)計(jì)模式，從頂級(jí)裝配體出發(fā)．在裝配體環(huán)境下完成各零件模型的構(gòu)建，各零件與裝配體聯(lián)動(dòng)，設(shè)計(jì)變更簡便有效，可明顯提升設(shè)計(jì)效率。自底向上及自頂向下設(shè)計(jì)模式對(duì)比見圖1。

圖1 自底向上(左)與自頂向下(右)設(shè)計(jì)模式對(duì)比

3 骨架參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)施

3．1 前期準(zhǔn)備

    為滿足骨架參數(shù)化設(shè)計(jì)需要，至少需要滿足以下設(shè)計(jì)條件： 

        1)已配置可滿足沒計(jì)要求的電腦，安裝SolidWorks軟件及相關(guān)模塊、插件，使系統(tǒng)具備三維建模、裝配、焊件等功能。

    2)已建立零件模板、裝配體模板以及工程圖模板，建立符合企業(yè)規(guī)范的焊接輪廓庫及焊件清單模板，使建模及出圖具有一致性。

    3)已建立骨架建模相關(guān)的零部件設(shè)計(jì)庫及標(biāo)準(zhǔn)件、外購件庫并可自由調(diào)用。

3．2 設(shè)計(jì)變更分析

    為方便介紹骨架自頂向下參數(shù)化設(shè)計(jì)方法．本文將虛擬一個(gè)簡化的艙體骨架變更案例，該案例產(chǎn)品外形見圖2：

    圖2 外形及布局

    廂式車成熟產(chǎn)品進(jìn)行變更設(shè)計(jì)時(shí)，骨架的變化一般體現(xiàn)在以下方面，1．骨架總成外形尺寸的變化，如艙體長度、高度變化等：2．孔口尺寸及位置的變化，如工作門、控制門等孔口；3．埋鐵位置變化，如門體尺寸調(diào)整后對(duì)應(yīng)門體鉸鏈位置：4．底骨架副梁尺寸及位置變化，如底盤變更后底骨架副梁截面尺寸及間距變化等。以上設(shè)計(jì)變更在采用自頂向下的參數(shù)化設(shè)計(jì)后，均可在骨架總成中通過參數(shù)化設(shè)計(jì)迅速進(jìn)行調(diào)整，且各單片骨架聯(lián)動(dòng)同時(shí)自動(dòng)更新全套工程圖。本案例中具體變更參數(shù)見表l：

    表1 變更設(shè)計(jì)參數(shù)變化表

3．3 建模

    在自頂向下+參考幾何體+Excel設(shè)計(jì)表設(shè)計(jì)模式下，典型設(shè)計(jì)流程為：

    設(shè)計(jì)任務(wù)書→初步方案布局→骨架總成裝配體→參考幾何體(含基準(zhǔn)面及基準(zhǔn)草圖)→Excel設(shè)計(jì)表→派生單片骨架→設(shè)定配置→骨架完成。在以上流程中，參考幾何體的建立是首要任務(wù)，骨架的參芎幾何體主要以基準(zhǔn)面和參考草圖構(gòu)成，具體如圖3所示：

    圖3 骨架參考幾何體

    在參考幾何體時(shí)，可通過各基準(zhǔn)面之間的距離來控制骨架外形尺寸，通過基準(zhǔn)草圖的尺寸、位置來控制各孔口、埋鐵的尺寸、位置。當(dāng)參考幾何體完成后，可有針對(duì)性的選取部分變量參數(shù)作為基準(zhǔn)控制參數(shù)生成Excel設(shè)汁表，見圖4。

    圖4 生成Excel設(shè)計(jì)表

    在參考幾何體及Excer設(shè)計(jì)表完成后可在裝配體中生成各分片骨架，以左骨架為例，其左右兩端豎 梁在繪制時(shí)與前、后基準(zhǔn)面重合從而被完全定義，進(jìn) 風(fēng)門及其鉸鏈埋鐵則通過基準(zhǔn)草圖完全定義，除了我們需要進(jìn)行變量調(diào)整的總長度、總寬度、進(jìn)風(fēng)門孔口尺寸及進(jìn)風(fēng)門鉸鏈間距外，其余橫梁或豎梁無需完全定義，可在設(shè)計(jì)變更后自行手動(dòng)調(diào)整。左骨架派生見圖5:

    圖5 派生單片骨架

    在各單片骨架全部建好后，總Excel設(shè)計(jì)表也同時(shí)完成，此時(shí)調(diào)整骨架只需要在Excel設(shè)計(jì)表中變更相應(yīng)數(shù)字或者在參考幾何體中調(diào)整基準(zhǔn)草圖即可，骨架總體及相應(yīng)單片骨架均會(huì)聯(lián)動(dòng)。如需保存新變更設(shè)計(jì)，僅需要在Excel設(shè)計(jì)表中增加一行數(shù)字，即會(huì)生成新骨架的配置，無需重新建模。本案例完成后原設(shè)計(jì)及變更設(shè)計(jì)骨架對(duì)比見圖6。

    圖6 原設(shè)計(jì)與變更設(shè)計(jì)對(duì)比

3.4 工程圖

    參數(shù)化建模后的骨架總成及各單片骨架可根據(jù)企業(yè)工程圖模板快速生成相應(yīng)工程圖。工程圖中的各個(gè)視圖以及三維實(shí)體都是相互關(guān)聯(lián)的，無論是通 過Excel設(shè)計(jì)表進(jìn)行骨架整體驅(qū)動(dòng)，或者調(diào)整參考幾何體中的基準(zhǔn)草圖來調(diào)整部分孔口及埋鐵位置，所有實(shí)體模型及其工程圖的變更部分及相關(guān)尺寸都 會(huì)自動(dòng)更新。另外，由于骨架建模采用的是焊件功能，因此系統(tǒng)還會(huì)即時(shí)更新明細(xì)表中梁的數(shù)量、長度等。從某種角度來說，采用自頂向下參數(shù)化設(shè)計(jì)方法后，在系列化骨架設(shè)計(jì)時(shí)，僅僅通過調(diào)整一張表格,修改幾張草圖，就可以迅速完成一整套骨架的設(shè)計(jì)，大大提升了設(shè)計(jì)效率。

4 結(jié)語

    本文探討了以參考幾何體結(jié)合Excel設(shè)計(jì)表為驅(qū)動(dòng)的廂式車艙體骨架參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，此方法應(yīng)用于同類型系列化骨架設(shè)計(jì)開發(fā)，有效提高了工作效率。在骨架建模中嘗試采用了自頂向下的設(shè)計(jì)思路，針對(duì)骨架產(chǎn)品特性，可快速進(jìn)行變更設(shè)計(jì)，具有參數(shù)化操作簡便、模型及丁程圖更新全面迅速等優(yōu) 點(diǎn)。通過實(shí)例驗(yàn)證.可以有效縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)效率，滿足市場(chǎng)需求。

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本文標(biāo)題：廂式車艙體骨架三維參數(shù)化設(shè)計(jì)

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