李聰 孫權(quán)智

中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司 吉林長(zhǎng)春 130000

目前裝配置制造業(yè)已經(jīng)全部使用三維軟件開(kāi)展產(chǎn)品研發(fā)工作。但對(duì)于MBD模型的建立常常存在設(shè)計(jì)環(huán)境混亂，軟件不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)交流困難，模型無(wú)法修改等問(wèn)題。為保證公司產(chǎn)品研發(fā)推廣Creo三維設(shè)計(jì)軟件，提高軌道車(chē)輛產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)水平，保證MBD模型的規(guī)范性，為PDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)入庫(kù)做好標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備。公司需要根據(jù)高速動(dòng)車(chē)及地鐵等產(chǎn)品的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法，結(jié)合Creo軟件的規(guī)范操作方法及全新PDM上線(xiàn)建設(shè)要求，定制適合自身產(chǎn)品研制要求的三維設(shè)計(jì)規(guī)范。在公司研發(fā)信息化平臺(tái)的基礎(chǔ)上，建立一套符合本公司產(chǎn)品研發(fā)特點(diǎn)的三維設(shè)計(jì)規(guī)范體系，通過(guò)一系列的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和具體的設(shè)計(jì)規(guī)范使產(chǎn)品設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)化和流程進(jìn)行，從而提升設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量[1]。

1 MBD建模理論與應(yīng)用研究

1.1 自頂向下的MBD三維設(shè)計(jì)基本理論

自頂向下設(shè)計(jì)是一種MBD設(shè)計(jì)思想，一種從總體到細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)過(guò)程。即： 總體布局→總體結(jié)構(gòu)→部件結(jié)構(gòu)→零件結(jié)構(gòu)。自頂向下設(shè)計(jì)方法可以準(zhǔn)確有效的傳遞設(shè)計(jì)意圖，通過(guò)相關(guān)性功能，將設(shè)計(jì)意圖逐層傳遞，實(shí)現(xiàn)由全局?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)下層的控制。

基于MBD的自頂向下設(shè)計(jì)規(guī)則：從整車(chē)布局入手，綜合考慮形成產(chǎn)品的各種設(shè)計(jì)輸入信息，確定軌道車(chē)輛產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要參數(shù)、結(jié)構(gòu)與尺寸等信息，形成產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)方案。總體方案以骨架模型為載體，將總體設(shè)計(jì)方案逐級(jí)進(jìn)行功能模塊劃分，并傳遞給各下級(jí)分系統(tǒng)，再由下級(jí)分系統(tǒng)在上級(jí)系統(tǒng)確定的邊界內(nèi)并行展開(kāi)詳細(xì)設(shè)計(jì)工作，最終形成完整車(chē)輛將結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。

骨架模型建模規(guī)則：骨架模型捕捉并定義設(shè)計(jì)目的和車(chē)輛、車(chē)輛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。骨架可以將結(jié)構(gòu)布局信息從車(chē)輛下的子系統(tǒng)或裝配傳遞至另一個(gè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。骨架模型包括標(biāo)準(zhǔn)骨架模型和運(yùn)動(dòng)骨架模型兩種類(lèi)型。骨架模型中不允許創(chuàng)建實(shí)體模型[2]。

裝配建模規(guī)則：車(chē)輛、車(chē)輛下的子系統(tǒng)均采用簡(jiǎn)化表示方式建模。簡(jiǎn)化表示可以加快裝配的生成、檢索和顯示時(shí)間，降低對(duì)計(jì)算機(jī)配置的要求，節(jié)約設(shè)計(jì)成本，提高工作效率。簡(jiǎn)化表示方法可以有效控制零部件的顯示，可將復(fù)雜且無(wú)關(guān)的零件和組件從裝配部分中臨時(shí)移除。簡(jiǎn)化表示可以根據(jù)設(shè)計(jì)師的需要?jiǎng)?chuàng)建不同的建華表示模型，以滿(mǎn)足不同的設(shè)計(jì)意圖。

車(chē)輛下子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳遞方法：整車(chē)三維設(shè)計(jì)過(guò)程中需要子系統(tǒng)之間進(jìn)行設(shè)計(jì)參考傳遞。例如：車(chē)體與電氣系統(tǒng)、車(chē)體與制動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，因此需要建立相應(yīng)規(guī)范對(duì)系統(tǒng)間的協(xié)同設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)范化定義。MBD三維設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定了系統(tǒng)骨架模型中定義了系統(tǒng)所需要的空間位置等信息。

背景件建模規(guī)則：背景件是為其他子系統(tǒng)安裝、視覺(jué)參考或者創(chuàng)建工程圖的參考模型。背景件是虛擬零部件，背景件在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的EBOM中并不能夠體現(xiàn)，例如：車(chē)體小件安裝即需要車(chē)體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化體作為其安裝出圖背景，在車(chē)體小件結(jié)構(gòu)的EBOM中不應(yīng)包含車(chē)體結(jié)構(gòu)。

1.2 三維設(shè)計(jì)理論應(yīng)用

本公司開(kāi)展的基于MBD的三維設(shè)計(jì)規(guī)范既要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)軟件的三維建模需要，又要滿(mǎn)足PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)入庫(kù)及其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)使用的要求，是企業(yè)內(nèi)部通用的建模指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)?；贛BD的三維設(shè)計(jì)規(guī)范基于Creo軟件及長(zhǎng)客股份Windchill系統(tǒng)平臺(tái)要求進(jìn)行定制。其中定義了三維設(shè)計(jì)通用要求，包括標(biāo)準(zhǔn)編碼規(guī)則、統(tǒng)一的設(shè)計(jì)環(huán)境、規(guī)范的建模方法、滿(mǎn)足三維軟件自身出圖及PDM系統(tǒng)BOM需要的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)填寫(xiě)方法等規(guī)則。搭建了通用建模規(guī)范及各子系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)建模規(guī)范，模型及圖紙的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化得到了提高，統(tǒng)一了設(shè)計(jì)環(huán)境及模板[3]。

骨架是方案設(shè)計(jì)信息的主要載體，是特殊零件的模型，是建模體系的主線(xiàn)。由基準(zhǔn)特征和曲面、曲線(xiàn)、以及收縮包絡(luò)等構(gòu)成。它為創(chuàng)建零件、組件和部件提供穩(wěn)定參照，是創(chuàng)建實(shí)體模型的框架和基礎(chǔ)?？梢允褂霉羌軇?chuàng)建空間布局、元件之間的接口關(guān)系。

基于MBD的三維設(shè)計(jì)體系編寫(xiě)了關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)規(guī)范，完成了20個(gè)關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)規(guī)范總結(jié)，設(shè)計(jì)規(guī)范中完成了車(chē)輛及子系統(tǒng)零部件的設(shè)計(jì)建模流程和方法。創(chuàng)建了系統(tǒng)間的協(xié)同設(shè)計(jì)規(guī)則。例如：電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)電氣設(shè)備的接口需求，設(shè)備安裝對(duì)車(chē)體結(jié)構(gòu)的接口需求制動(dòng)系統(tǒng)和管路布置的接口需求。

搭建了基于MBD的三維數(shù)據(jù)管理及協(xié)同設(shè)計(jì)PDM系統(tǒng)平臺(tái)：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在服務(wù)器上集中管理，集中備份；保證了模型數(shù)據(jù)的唯一性，版本的一致性；通過(guò)模型數(shù)據(jù)的共享及即時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的協(xié)同；設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的不斷積累，為新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供參考。

2 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)三維設(shè)計(jì)規(guī)范體系建設(shè)，一方面實(shí)現(xiàn)公司產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建立，另一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)師開(kāi)展軌道車(chē)輛產(chǎn)品設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用。從而提高產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)的質(zhì)量，提高產(chǎn)品三維協(xié)同設(shè)計(jì)及模塊化設(shè)計(jì)能力，解決目前軌道車(chē)輛產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的模型修改困難、大裝配模型操作效率低下等問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)工藝基于模型的協(xié)同和數(shù)據(jù)應(yīng)用，通過(guò)基于MBD的三維設(shè)計(jì)規(guī)范體系的建立，提高三維模型質(zhì)量，保證三維模型準(zhǔn)確性。