從20世紀(jì)到現(xiàn)在工程制圖經(jīng)過(guò)兩次比較大的變革：由手工繪圖板向2D計(jì)算機(jī)輔助制圖(如AUTOCad)轉(zhuǎn)變大幅提高了制圖的工作效率；由2D計(jì)算機(jī)輔助制圖向3D制圖轉(zhuǎn)變(如NX、CATIA、ProE)大幅提高了制圖的準(zhǔn)確性和直觀性。目前，我們正處在2D制圖向3D制圖轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，且3D設(shè)計(jì)肯定是大勢(shì)所趨。但是，如何找到適合于客車(chē)行業(yè)的3D制圖應(yīng)用方法顯得尤其重要。
Teamcenter是西門(mén)子推出的一款數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造軟件，是一個(gè)內(nèi)容十分全面的、完全基于標(biāo)準(zhǔn)的、純Web體系結(jié)構(gòu)的PLM解決方案，體現(xiàn)了協(xié)同應(yīng)用、行業(yè)解決方案以及具有產(chǎn)品全生命周期優(yōu)化工具等諸多優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前，我國(guó)汽車(chē)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等制造業(yè)領(lǐng)域的多家設(shè)計(jì)及制造單位，都建立了基于Teamcenter平臺(tái)的PDM系統(tǒng)。
NX Manager是西門(mén)子PDM解決方案的一部分，是NX軟件項(xiàng)目組級(jí)的數(shù)據(jù)管理模塊。NX軟件通過(guò)NX Manager與Teamcenter軟件的結(jié)合，將NX軟件強(qiáng)大的建模功能和Teamecnter軟件優(yōu)秀的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理能力集成在一起，從而實(shí)現(xiàn)CAD／PDM數(shù)據(jù)的無(wú)縫鏈接。本文以大金龍一款板簧車(chē)為例，探索如何在Teamcenter系統(tǒng)與NX系統(tǒng)結(jié)合的集成化NX Manager平臺(tái)上，創(chuàng)建后續(xù)方便校核、重用的三維模型裝配，并在Teamcenter系統(tǒng)中生成符合數(shù)據(jù)管理要求的BOM清單。
1 傳統(tǒng)校核方法與NX三維設(shè)計(jì)校核的對(duì)比
傳統(tǒng)的校核方法是采用作圖法，先畫(huà)出車(chē)輪在初始位置的投影圖，然后選取若干特征點(diǎn)，再畫(huà)出這些特征點(diǎn)在極限位置時(shí)對(duì)應(yīng)的三視圖投影點(diǎn)，最后在各視圖上由這些特征投影點(diǎn)擬合出車(chē)輪的外輪廓投影，從而判斷出與周邊物體的干涉情況。此方法存在如下不足：
1)工作量大。此方法特征點(diǎn)選得越多，則結(jié)果越準(zhǔn)確，但效率也越低，設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度也越大。
2)準(zhǔn)確性不高，精度差。由于圖面上線條過(guò)密，易導(dǎo)致失誤；而特征點(diǎn)選少了，又存在作圖誤差太大的問(wèn)題，甚至可能導(dǎo)致誤判。
3)對(duì)于不同狀態(tài)的車(chē)架，需要重新用作圖法進(jìn)行校核，針對(duì)訂單驅(qū)動(dòng)的客車(chē)企業(yè)，訂單設(shè)計(jì)周期短，無(wú)法對(duì)每個(gè)訂單用作圖法進(jìn)行校核，最終大部分訂單只能在裝配的時(shí)候進(jìn)行驗(yàn)證，大大增加了生產(chǎn)成本。
若引入NX三維設(shè)計(jì)校核，通過(guò)計(jì)算機(jī)三維建模和三維仿真的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)前橋校核，可以有效地提高校核準(zhǔn)確性、直觀性和便捷性。
使用NX三維設(shè)計(jì)校核，提前設(shè)置好三維前橋轉(zhuǎn)向的各個(gè)極限位置狀態(tài)，將前橋模型導(dǎo)入到與Teamcenter集成的NX系統(tǒng)中，并將三維模型存儲(chǔ)在Teamcenter系統(tǒng)BOM中，從而獲得一個(gè)直觀、可重復(fù)使用、便于校核的前橋模型。后續(xù)訂單配置用到該狀態(tài)的前橋，直接從Teamcenter調(diào)用該前橋模型裝配到車(chē)架上，然后通過(guò)更換前橋布置進(jìn)行前橋的快速校核,從而有效地減輕前橋校核的工作量，為客車(chē)前橋校核的常態(tài)化奠定基礎(chǔ)。
2 前橋模型獲取及轉(zhuǎn)換
在客車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中，零部件模型的獲得主要通過(guò)兩種途徑:對(duì)于自制件和外協(xié)件主要依靠整車(chē)廠的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行繪制；對(duì)于外購(gòu)件則主要依靠零部件供應(yīng)商進(jìn)行提供。而不同的供應(yīng)商由于采用的三維設(shè)計(jì)軟件各有不同，因此,在使用前橋模型前可能需對(duì)模型格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
目前主流三維軟件對(duì)應(yīng)的源格式文件:CATIA軟件有*.CATPart和*.CATPProduct；NX軟件有*.prt；Pro/E軟件有*.prt和*asm；SolidWorks軟件有*.sldprt和*.sldasm；SolidEdge軟件有*.par和*.asm。
通常供應(yīng)商會(huì)提供各類維軟件都可以識(shí)別的中間文件格式如*.STP、*.IGS，但是，由于不同軟件采用內(nèi)核不一致導(dǎo)致模型在轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)有不同程度的丟失。因此，我們推薦獲取模型格式優(yōu)先級(jí)為：源格式文件>中間格式STP文件>中間格式IGS文件。
在獲取到供應(yīng)商提供的三維模型后，需要將其轉(zhuǎn)化成NX支持三維文件格式即PRT文件，通常的做法是采用NX軟件自帶的轉(zhuǎn)換工具進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，但是NX自帶的轉(zhuǎn)換工具轉(zhuǎn)換出來(lái)的模型往往質(zhì)量不高，且?guī)缀螌?shí)體可能會(huì)碎成很多的片體，轉(zhuǎn)換后的模型片體數(shù)量達(dá)到1.2萬(wàn)多個(gè)，模型文件巨大，無(wú)論是加載還是保存都很費(fèi)時(shí)間，嚴(yán)重影響了工作效率。
因此，若采用第三方數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件（如3DTransVidia)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，運(yùn)用三方數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件的自動(dòng)修復(fù)以及人機(jī)互動(dòng)模型修復(fù)功能,修復(fù)模型破碎的片體，可有效改善模型質(zhì)量。通過(guò)第三方軟件轉(zhuǎn)換出來(lái)的模塑大大減少了片體數(shù)量，且模型質(zhì)量較好，模型片體數(shù)量從1.2萬(wàn)個(gè)銳減到75個(gè)，有效提高了模型質(zhì)量，減少模型的加載和存儲(chǔ)時(shí)間，從而大大提高設(shè)計(jì)工作效率。
3 創(chuàng)建裝配布置及進(jìn)行快速校核
根據(jù)前橋的設(shè)計(jì)校核特點(diǎn)，通常需要校核前橋的左轉(zhuǎn)極限位置、右轉(zhuǎn)極限位置和中間位置，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要保證在上述個(gè)位置間進(jìn)行變換時(shí)不能有干涉的情況發(fā)生。
根據(jù)前橋校核需要，在模型數(shù)據(jù)組織時(shí)將前橋模型分成四個(gè)子件:前梁、轉(zhuǎn)向橫拉桿、左側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)、右側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)。
左側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)與前梁之間添加一個(gè)接觸約束和中心約束，作用是使左側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)相對(duì)于主軸只能在主銷方向上進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。在左側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)與轉(zhuǎn)向橫拉桿之間添加一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接觸對(duì)齊約束，用于模擬球銷運(yùn)動(dòng)的效果。
右側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)添加的約束同左側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)的約束。
在左側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)與前梁之間添加一個(gè)角度約束用于模擬方向機(jī)的角度輸入α，通過(guò)設(shè)置角度α來(lái)實(shí)現(xiàn)前橋的轉(zhuǎn)向。
在各項(xiàng)約束添加完成后在NX軟件中選擇創(chuàng)建布置:RIGHT對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向最右極限位置，對(duì)應(yīng)角度為P1=115°；MID對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向正前方位置，對(duì)應(yīng)角度為P2=90°；LEFT對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)至最左極限位置,對(duì)應(yīng)角度為P3=-65°，如圖1所示。
圖1 NX中前橋各約束的角度設(shè)置
布置完成后，試驗(yàn)車(chē)橋模型左轉(zhuǎn)極限位置、右轉(zhuǎn)極限位置和中間位置的轉(zhuǎn)向效果，校驗(yàn)?zāi)Ｐ图s束、轉(zhuǎn)向方向、轉(zhuǎn)向角度是否正確，如圖2所示。
圖2 轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向最右極限位置、正前方位置、最左極限位置
模型布置創(chuàng)建完成之后，將前橋模型導(dǎo)人到與Teamcenter集成的NX系統(tǒng)中，為了符合Teamcenter對(duì)BOM數(shù)據(jù)管理要求:產(chǎn)品BOM中對(duì)于前橋外購(gòu)件只要求顯示前橋總成物料，前橋子件不能在BOM中體現(xiàn)(即前梁、左轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向橫拉桿、右轉(zhuǎn)向節(jié)不能夠出現(xiàn)在產(chǎn)品BOM中），因此需要在NX環(huán)境中把前梁、左轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向橫拉桿、右轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)置為“組件僅供參考”，以達(dá)到前橋的子件在模型中顯示而在BOM中不顯示的目的，如圖3所示，上圖為保存后在Teamcenter中的BOM結(jié)構(gòu)，其下圖為NX中的BOM結(jié)構(gòu)。
圖3 Teamfenter系統(tǒng)與NX系統(tǒng)中的BOM顯示
考慮到校核的便利性和準(zhǔn)確性，通常情況下只對(duì)整車(chē)滿載狀態(tài)下的前橋模型做校核。因此需將板簧布置成滿載時(shí)的狀態(tài)。
在與Teamcenter集成的NX環(huán)境中，將前橋模型裝配到整車(chē)模型后，在整車(chē)環(huán)境中打開(kāi)周邊系統(tǒng)如懸架系統(tǒng)、車(chē)架系統(tǒng)，通過(guò)更換前橋布置模型來(lái)進(jìn)行快速校核，如圖4所示。
圖4 前橋的快速校核及各距離測(cè)量
在校核過(guò)程中，可通過(guò)NX系統(tǒng)的距離測(cè)量工具對(duì)校核所需要的各個(gè)間距進(jìn)行測(cè)量，如：
1)前橋模型在左極限位置時(shí)，右輪距離板簧最短距離217mm,左輪距離板賛最小距離200mm。
2)前橋模型在右極限位置時(shí)，右輪距離板簧最短距離218m,左輪距離板簧最小距離199mm。
3)前輪模型在正前方位置時(shí)，車(chē)輪距離最近的橫梁距離為494mm。
通過(guò)以上校核，前橋模型與懸架系統(tǒng)、車(chē)架系統(tǒng)不存在干涉，且前橋轉(zhuǎn)向空間較為寬裕，可保證車(chē)輛行駛過(guò)程中不發(fā)生干涉。
通過(guò)校核過(guò)程可以看出，在Teamcenter集成的NX中使用三維設(shè)計(jì)校核，能夠形象、直觀體現(xiàn)了前橋各個(gè)布置狀態(tài)與周邊系統(tǒng)的位置關(guān)系，并且可對(duì)模型的間距進(jìn)行測(cè)量，有效地提高了前橋設(shè)計(jì)及校核的便利性和準(zhǔn)確性。
4 結(jié)束語(yǔ)
在Teamcenter系統(tǒng)與NX集成的系統(tǒng)中，使用NX的裝配布置功能使計(jì)算機(jī)虛擬裝配能夠更加便捷和真實(shí)地模擬裝配模型的各個(gè)狀態(tài)，有效地提高了整車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中的校核便利性和準(zhǔn)確性。應(yīng)用NX軟件布置完模型并保存后，模型的BOM通過(guò)兩個(gè)系統(tǒng)的通信保存在Teamcenter中，創(chuàng)建完成一個(gè)后續(xù)重復(fù)校核使用裝配模型的BOM。后續(xù)將模型加進(jìn)訂單BOM后，只需改變模型狀態(tài)便可對(duì)BOM的模型進(jìn)行快速校核，從而大大提高訂單BOM的準(zhǔn)確性和維護(hù)效率。
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本文標(biāo)題：在與Teamcenter集成的NXManager中進(jìn)行前橋三維設(shè)計(jì)校核的方法
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