李鵬宇

（長春軌道客車股份有限公司信息化部,長春 130000）

0 前言

隨著我國制造技術(shù)不斷發(fā)展，加上軌道交通產(chǎn)業(yè)迅速膨脹，使得軌道交通經(jīng)濟快速的成為了我國的經(jīng)濟支柱。軌道交通產(chǎn)業(yè)在社會中的地位越來越高，加上人們生活水平不斷提高，這也使得人們對軌道客車的要求越來越高，不僅在原有的安全基礎(chǔ)上，還需要朝著人性化、功能多樣化等方面不斷的改進和完善，實現(xiàn)這些優(yōu)化和改進，必須要依靠更為先進和更為高效的設(shè)計制造體系才能夠達成，其中制造信息化技術(shù)將成為鐵路客車設(shè)計所必須依賴的工具。

1 結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計

（1）結(jié)構(gòu)化工藝結(jié)構(gòu)的建立。建立結(jié)構(gòu)化工藝結(jié)構(gòu)是鐵路客車結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計的前提和基礎(chǔ)，建立結(jié)構(gòu)化工藝結(jié)構(gòu)能夠?qū)﹁F路客車的關(guān)聯(lián)部件、工裝工具、臺位、班組等之間的裝配關(guān)系進行隨時的查看，從而能夠?qū)φw鐵路客車的裝配動態(tài)、裝配優(yōu)缺點等進行掌握，進而進行有效的優(yōu)化。

目前結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計中的三維結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計技術(shù)運用的較為廣泛，其主要以EBOM為基礎(chǔ)，在Teamcenter軟件中的MSE模塊中實現(xiàn)，目前的工藝結(jié)構(gòu)的建立主要有兩種：一是人工手動建立，手動建立起時根據(jù)客車的要求，零部件的特點、工藝特點、安裝特點進行針對性的建立；二是從工藝資源庫中根據(jù)同類型的鐵路客車和采用的典型工藝為模板進行自動結(jié)構(gòu)創(chuàng)建，再根據(jù)實際情況對系統(tǒng)建立的不完善的地方進行修改或完善。工藝結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)如下：先根據(jù)客車的節(jié)點建立起總工藝，總工藝中包含子工藝，每項子工藝中又有總工序，總工序中包含了子工序，子工序中的每個零部件都分配了對應(yīng)的工序，當工藝結(jié)構(gòu)建立后則生成MBOM。

（2）零部件工藝的設(shè)計。結(jié)構(gòu)化工藝結(jié)構(gòu)建立后，接下來的工作則是對零部件的設(shè)計，零部件的工藝設(shè)計需要緊密的和鐵路客車的整體工藝關(guān)聯(lián)，如關(guān)聯(lián)相關(guān)的工裝、班組、臺位等。

（3）三維工裝設(shè)計。三維工裝設(shè)計作為整個設(shè)計工藝中的重要內(nèi)容，在未來也必將成為了設(shè)計的趨勢。利用MSE進行二次開發(fā)能夠建立起工裝設(shè)計文件類型、工裝對象以及工裝設(shè)計任務(wù)書，從而實現(xiàn)基于CATIA三維工裝的設(shè)計。

（4）報表的輸出。當工藝設(shè)計人員將整個客車的結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計完成時，系統(tǒng)的報表輸出功能能夠?qū)⒃O(shè)計人員的各項設(shè)計數(shù)據(jù)打印出來，通過報表生成將鐵路客車的設(shè)計信息以報表的形式展現(xiàn)出來，如零部件的工藝參數(shù)、裝配序列、工藝要求等，然后將報表作為用于生產(chǎn)的依據(jù)。

2 模擬仿真

當基于EBOM工藝設(shè)計任務(wù)完成后，設(shè)計的內(nèi)容是否能夠真實的滿足實際生產(chǎn)成為了考核設(shè)計是否科學(xué)、完善的重要內(nèi)容，通過以往的經(jīng)驗來看，曾經(jīng)的二維CAD圖紙無法滿足模擬仿真驗證，鑒于該情況，本文就選擇三維數(shù)字化工藝設(shè)計由計算機來實現(xiàn)模擬的裝配仿真和驗證。Tecnomatix就是一套數(shù)字化制造較為科學(xué)完善的方法，其能夠幫助鐵路客車制造企業(yè)將客車、資源、使用的工藝等信息全面的關(guān)聯(lián)在一起，任何一個零部件的參數(shù)出現(xiàn)變化均能夠在對應(yīng)的元素上表現(xiàn)出來，從而讓設(shè)計工藝人員能夠準確的掌握鐵路客車在制造過程中的所有信息，從而做出相應(yīng)的完善工作。以下就以某鐵路客車的典型工藝進行模擬的裝配和仿真，具體步驟如下：一是先建立起模擬的裝配場景，模擬裝配場景根據(jù)以往實際裝配的經(jīng)驗上建立，模擬裝配場景需要具有代表性，能夠反映出了真實的裝配問題；二是建立起所有鐵路客車的工藝資源關(guān)聯(lián)和行為模型，獲取工藝資料庫分類結(jié)構(gòu)中和需要進行仿真工序相關(guān)的工具、工裝等，對所有需要使用到的資源進行行為建模；三是實現(xiàn)模擬裝配，模擬裝配仿真采用的技術(shù)是上述提到的三維數(shù)字化模型，先進行數(shù)據(jù)重構(gòu)，然后在根據(jù)工藝資源庫中的實際零部件的工藝技術(shù)參數(shù)、裝配的流程，并充分的結(jié)合裝配的施工臺位、班組以及設(shè)備工裝等進行模擬仿真，然后利用模擬裝配干涉檢驗功能對模擬裝配組件與組件間、裝配組件與工裝工具間的關(guān)系進行干涉檢測，以檢驗出鐵路客車設(shè)計中各組件是否具有可裝配性。當設(shè)計中的各組件可裝配性完全符合要求時則還需要模擬裝配過程中裝配人員的可操作性和舒適性，從中來檢測裝配人員是否難以操作、是否容易疲勞、是否受到空間限制等，最后根據(jù)所有的模擬仿真結(jié)果對組件的設(shè)計進行優(yōu)化，在滿足鐵路客車實際要求和工藝技術(shù)要求的同時讓裝配人員操作起來更加簡便和更加舒適。

3 結(jié)束語

本文主要分析了在Teamcenter環(huán)境下和Tecnomatix環(huán)境下的結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計和仿真，結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計的優(yōu)勢在于使鐵路客車在整個設(shè)計時流程和步驟較為明確，能夠有效的減少工藝設(shè)計的周期，提高設(shè)計的效率，而模擬仿真則可以對結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計進行驗證，檢測設(shè)計是否滿足實際的要求，在此基礎(chǔ)上對設(shè)計進行優(yōu)化和完善，以有利于制造出性能更優(yōu)越的鐵路客車。

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