Pro/Engineer是PTC公司提供的一款三維設(shè)計(jì)軟件，其采用了單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征及工程數(shù)據(jù)再利用等概念。改變了MDA(Mechanical Design Automation)的傳統(tǒng)概念，這種全新的概念已經(jīng)成為MDA領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。它能將產(chǎn)品從設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的過程集中到一起，讓所有的用戶同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作。本文對城市軌道交通車輛空調(diào)的外型接口尺寸的要求，利用Pro/Engineer提供的骨架模型進(jìn)行空調(diào)機(jī)組結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，通過修改骨架模型，自動生成車輛空調(diào)三維模型，極大地提高了工作效率及準(zhǔn)確率。

    此項(xiàng)設(shè)計(jì)是一種自頂部向下的設(shè)計(jì)(Top DownDesign)，其數(shù)據(jù)傳遞線路如下：客戶接EI尺寸—骨架模型—外部復(fù)制幾何—零件(鈑金件)。自頂而下設(shè)計(jì)能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)從結(jié)構(gòu)布局向裝配結(jié)構(gòu)傳遞，然后再向零件傳遞。這種方法能夠保證裝配結(jié)構(gòu)整體的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性，使零件裝配完成后能夠完全符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)劃，并能夠隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改變自動更新裝配中的每個(gè)零件，而不必逐個(gè)修改零件；零件可以參照骨架模型中的曲線或者曲面創(chuàng)建特征，同時(shí)也可參照骨架模型中的基準(zhǔn)特征，從而通過骨架方便地控制零件的尺寸、形狀和裝配位置。利用骨架模型可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計(jì)，通過幾何共享工具將骨架模型分配到零件中，再將這些零件分配給各個(gè)設(shè)計(jì)人員，分配時(shí)可以使用PDM服務(wù)器，也可以使用文件共享或電子郵件的方式將數(shù)據(jù)發(fā)給各個(gè)設(shè)計(jì)人員；設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)零部件時(shí)將按照傳遞過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計(jì)。

    目前中國城市軌道車輛空調(diào)結(jié)構(gòu)按照送回風(fēng)形式主要分為以下四種：雙側(cè)送風(fēng)、雙側(cè)回風(fēng)型；雙側(cè)送風(fēng)、底部雙回風(fēng)型；單側(cè)送風(fēng)、底部單回風(fēng)型；底部雙送風(fēng)、底部單回風(fēng)型。下面針對雙側(cè)送風(fēng)、底部雙回風(fēng)的城市軌道車輛空調(diào)的結(jié)構(gòu)形式，介紹具體的工作流程。這是使用率較廣的軌道列車空調(diào)的結(jié)構(gòu)形式。

結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)

    空調(diào)機(jī)組由左蒸發(fā)室、冷凝室、右蒸發(fā)室、蒸發(fā)室蓋及冷凝室蓋等五大功能段組成。每個(gè)功能段有不同的用途，可實(shí)現(xiàn)回風(fēng)、冷卻、除濕及送風(fēng)等功能。送風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器，冷凝風(fēng)機(jī)、冷凝器及壓縮機(jī)等主要部件分別位于機(jī)組的不同功能段。其布局見圖。

圖1 空調(diào)機(jī)組布局示意圖

殼體的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)

    參數(shù)化設(shè)計(jì)通常有兩種方法：一是利用程序?qū)崿F(xiàn)三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，這種方法編程量大，需要專門的程序設(shè)計(jì)人員，靈活性和擴(kuò)展性差；二是利用CAD系統(tǒng)提供的參數(shù)化功能實(shí)現(xiàn)模型的變量驅(qū)動，控制模型的幾何尺寸及約束關(guān)系，用戶通過直接修改變量實(shí)現(xiàn)對模型的編輯，其優(yōu)點(diǎn)不言而喻。Pro/Engineer軟件可以滿足第二種方法的要求。

殼體三維模型的建立

    殼體按功能段分為左蒸發(fā)室殼體、冷凝室殼體、右蒸發(fā)室殼體、蒸發(fā)室蓋及冷凝室蓋五大部分。殼體的最大特點(diǎn)是基本上由鈑金件組成，其連接方式為先鉚接后焊接。

    左（右）蒸發(fā)室殼體模型的建立基本相同，所以一并介紹。左（右）蒸發(fā)室殼體的外型尺寸W、L、H等參數(shù)是由外部幾何復(fù)制殼體骨架模型過來的，與骨架模型保持同步；蒸發(fā)室殼體主要由下圖的15件鈑金件裝配而成，其外型尺寸受骨架模型約束。

圖2 左（右）蒸發(fā)室殼體

    冷凝室殼體模型的建立：冷凝室殼體的外型尺寸W 、W 、Lz、H參數(shù)是由外部幾何復(fù)制骨架模型過來的，與骨架模型保持同步；冷凝室殼體主要由23件鈑金件組裝而成，它們的尺寸受骨架模型控制。

    蒸發(fā)室蓋模型的建立：蒸發(fā)室蓋的外型尺寸W1、W2、L2、H參數(shù)是由骨架模型繼承過來的，與骨架模型保持同步；它的尺寸受骨架模型控制。

    殼體三維模型的建模完成：殼體全部由鈑金折彎件連接而成，保證了成型尺寸；每個(gè)零件的位置是缺省的，不需要再進(jìn)行裝配；可以進(jìn)行全局干涉校驗(yàn)，防止零件間干涉；對每個(gè)零件賦與材料后，可以自動計(jì)算零件的單重以及組件的總重，自動計(jì)算出重心的位置，同時(shí)可計(jì)算出該產(chǎn)品對 軸、y軸和z軸（過重心）的轉(zhuǎn)動慣量，并生成報(bào)表、模型。

軌道車輛空調(diào)的總裝

    殼體模型完成后，把送風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝風(fēng)機(jī)、冷凝器及壓縮機(jī)等主要部件裝入殼體，進(jìn)行干涉校驗(yàn)，分析其安裝位置及布局是否滿足設(shè)計(jì)要求。Pro/Engineer中裝配體的干涉檢查分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。在空調(diào)機(jī)組的裝配中，有運(yùn)動關(guān)系的零件間裝配較少，主要進(jìn)行靜態(tài)的干涉檢查。然后進(jìn)行制冷管路布置及電控元?dú)饧�的布置等工作，最終完成空調(diào)機(jī)組的總成設(shè)計(jì)。

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