廂式車產(chǎn)品設(shè)計通常可以分為創(chuàng)新設(shè)計和變型設(shè)計兩類，在實際工作中，變型設(shè)計的情況較多，工程師在已有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上根據(jù)用戶需求進行局部調(diào)整即可完成設(shè)計任務，具有很強的適應性和靈活性。
對于此類設(shè)計任務，如能建立完善的設(shè)計庫并有針對性的采用參數(shù)化設(shè)計手段。可極大提升設(shè)計效率及準確性。對廂式車產(chǎn)品而言，艙體骨架是總體設(shè)計的基礎(chǔ)和重點，對其進行參數(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)計任務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，需反復調(diào)整之后才能確定。參數(shù)化設(shè)計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)。通過對變量化參數(shù)進行驅(qū)動，就能夠快速準確地得到結(jié)構(gòu)相似，尺寸不同的系列化產(chǎn)品，從而提升設(shè)計效率。在參數(shù)化設(shè)計體系中。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)計的實質(zhì)是在可變更參數(shù)的驅(qū)動下，系統(tǒng)能夠自動維護所有不可變更參數(shù)。
1．2 Solidworks參數(shù)化
SolidWorks是典型的三維設(shè)計軟件，參數(shù)化功能強大且實現(xiàn)方法多樣。對于簡單零件，可以通過添加配置的方法對相關(guān)特征、配合等進行驅(qū)動并完成參數(shù)化設(shè)計。對于復雜零部件，則可通過參考幾何體、Excel設(shè)計表或編程二次開發(fā)等來對變量參數(shù)進行驅(qū)動并完成參數(shù)化設(shè)計。
艙體骨架是整車最為重要及相對復雜的零部件，是整車工程設(shè)計的基礎(chǔ)。建議采用參考幾何體與Excel設(shè)計表聯(lián)合驅(qū)動的參數(shù)化設(shè)計方法，該方法易于操作，無論是Excel設(shè)計表還是參考幾何體草圖編輯，均可方便直觀地對零部件中多個變量進行控制，最終實現(xiàn)產(chǎn)品的參數(shù)化、系列化設(shè)計。
2 骨架參數(shù)化設(shè)計分析
艙體骨架建模一般多采用自底向上的設(shè)計模式，即分別建立各單片骨架、最后在裝配體內(nèi)進行總裝，這種建模方法下各片骨架關(guān)聯(lián)性不強，當發(fā)生設(shè)計變更時需要逐一修改，影響效率。對于成熟產(chǎn)品的骨架來說，當進行變型設(shè)計時，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)計模式，從頂級裝配體出發(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，設(shè)計變更簡便有效，可明顯提升設(shè)計效率。自底向上及自頂向下設(shè)計模式對比見圖1。
圖1 自底向上(左)與自頂向下(右)設(shè)計模式對比
3 骨架參數(shù)化設(shè)計實施
3．1 前期準備
為滿足骨架參數(shù)化設(shè)計需要，至少需要滿足以下設(shè)計條件：
1)已配置可滿足沒計要求的電腦，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)計庫及標準件、外購件庫并可自由調(diào)用。
3．2 設(shè)計變更分析
為方便介紹骨架自頂向下參數(shù)化設(shè)計方法．本文將虛擬一個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)品進行變更設(shè)計時，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)整后對應門體鉸鏈位置：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)計變更在采用自頂向下的參數(shù)化設(shè)計后，均可在骨架總成中通過參數(shù)化設(shè)計迅速進行調(diào)整，且各單片骨架聯(lián)動同時自動更新全套工程圖。本案例中具體變更參數(shù)見表l：
表1 變更設(shè)計參數(shù)變化表
3．3 建模
在自頂向下+參考幾何體+Excel設(shè)計表設(shè)計模式下，典型設(shè)計流程為：
設(shè)計任務書→初步方案布局→骨架總成裝配體→參考幾何體(含基準面及基準草圖)→Excel設(shè)計表→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，骨架的參芎幾何體主要以基準面和參考草圖構(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，可通過各基準面之間的距離來控制骨架外形尺寸，通過基準草圖的尺寸、位置來控制各孔口、埋鐵的尺寸、位置。當參考幾何體完成后，可有針對性的選取部分變量參數(shù)作為基準控制參數(shù)生成Excel設(shè)汁表，見圖4。
圖4 生成Excel設(shè)計表
在參考幾何體及Excer設(shè)計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 梁在繪制時與前、后基準面重合從而被完全定義，進 風門及其鉸鏈埋鐵則通過基準草圖完全定義，除了我們需要進行變量調(diào)整的總長度、總寬度、進風門孔口尺寸及進風門鉸鏈間距外，其余橫梁或豎梁無需完全定義，可在設(shè)計變更后自行手動調(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)計表也同時完成，此時調(diào)整骨架只需要在Excel設(shè)計表中變更相應數(shù)字或者在參考幾何體中調(diào)整基準草圖即可，骨架總體及相應單片骨架均會聯(lián)動。如需保存新變更設(shè)計，僅需要在Excel設(shè)計表中增加一行數(shù)字，即會生成新骨架的配置，無需重新建模。本案例完成后原設(shè)計及變更設(shè)計骨架對比見圖6。
圖6 原設(shè)計與變更設(shè)計對比
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工程圖。工程圖中的各個視圖以及三維實體都是相互關(guān)聯(lián)的，無論是通 過Excel設(shè)計表進行骨架整體驅(qū)動，或者調(diào)整參考幾何體中的基準草圖來調(diào)整部分孔口及埋鐵位置，所有實體模型及其工程圖的變更部分及相關(guān)尺寸都 會自動更新。另外，由于骨架建模采用的是焊件功能，因此系統(tǒng)還會即時更新明細表中梁的數(shù)量、長度等。從某種角度來說，采用自頂向下參數(shù)化設(shè)計方法后，在系列化骨架設(shè)計時，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，大大提升了設(shè)計效率。
4 結(jié)語
本文探討了以參考幾何體結(jié)合Excel設(shè)計表為驅(qū)動的廂式車艙體骨架參數(shù)化設(shè)計方法，此方法應用于同類型系列化骨架設(shè)計開發(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)計思路，針對骨架產(chǎn)品特性，可快速進行變更設(shè)計，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。通過實例驗證.可以有效縮短設(shè)計周期、提高設(shè)計效率，滿足市場需求。
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