摘要:針對客車艙門實(shí)體建模，提出一種基于CATIA知識(shí)工程模塊的參數(shù)化建模方法，將艙門實(shí)體模型模塊化、參數(shù)化，并加入到產(chǎn)品庫中，通過調(diào)用快速創(chuàng)建新艙門實(shí)體模型。

　　關(guān)鍵詞:客車艙門;CATIA知識(shí)工程;參數(shù)化;產(chǎn)品庫

　　目前通過三維軟件設(shè)計(jì)使得艙門結(jié)構(gòu)能夠更加直觀表現(xiàn)，但是傳統(tǒng)的三維設(shè)計(jì)需要根據(jù)不同的艙門結(jié)構(gòu)對其一一建模，一套整車艙門設(shè)計(jì)下來費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不符合現(xiàn)代化設(shè)計(jì)觀念，亟需一種全新的設(shè)計(jì)方法。參數(shù)化建模方法因此應(yīng)運(yùn)而生，運(yùn)用建模軟件中的知識(shí)工程模塊的特有功能，完成艙門數(shù)模構(gòu)建，并對其進(jìn)行參數(shù)化編輯;根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)對艙門規(guī)格進(jìn)行分類匯總，并存入CATIA產(chǎn)品庫中等待調(diào)用[1]。

　　機(jī)械論文投稿刊物：《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程》辦刊宗旨：報(bào)道機(jī)械行業(yè)科研動(dòng)態(tài)，刊載行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新成果，促進(jìn)先進(jìn)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)及工藝在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用，推動(dòng)中國機(jī)械制造業(yè)和科技創(chuàng)新能力提升。該刊設(shè)有綜述與評(píng)論、先進(jìn)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、企業(yè)管理與信息技術(shù)、機(jī)電一體化與數(shù)控技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、應(yīng)用研究等欄目。

　　艙門設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)要求從艙門產(chǎn)品庫中調(diào)用已有模塊，并對其參數(shù)進(jìn)行修改即可完成所需艙門的設(shè)計(jì)工作。本文重點(diǎn)論述一種基于CATIA知識(shí)工程的客車艙門參數(shù)化設(shè)計(jì)與產(chǎn)品庫建立的方法，使艙門設(shè)計(jì)過程簡易化，極大提升設(shè)計(jì)效率，縮短整車開發(fā)周期[2]。

　　1曲型結(jié)構(gòu)的艙門模型構(gòu)建

　　1.1艙門規(guī)格尺寸分析

　　客車艙門的外門板一般選用3mm厚5052牌號(hào)鋁板，根據(jù)設(shè)計(jì)需要在門板開出鎖具安裝孔及燈具安裝孔，根據(jù)車艙用途不同，有些還需要開散熱格柵[3]。外門鋁板的加強(qiáng)梁一般由30mm×20mm×1.5mm的矩形鋁管拼焊而成;其鉸鏈安裝預(yù)埋板一般設(shè)置于艙門上側(cè)，并根據(jù)鉸鏈規(guī)格確定焊接位置;其氣彈簧的上安裝支架位于艙門兩側(cè)，并焊接于鋁型材加強(qiáng)梁之上。

　　其中，外門板尺寸會(huì)根據(jù)造型以及實(shí)際設(shè)計(jì)需要而改變，一般為矩形，具體尺寸受空間周邊條件的限定;鎖具安裝孔規(guī)格尺寸為固定值，安裝位置根據(jù)側(cè)圍骨架鎖止件位置設(shè)定。構(gòu)建門板實(shí)體模型時(shí)需預(yù)設(shè)尺寸，然后再根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。為方便定位，氣彈簧上安裝支架外側(cè)與鋁型材加強(qiáng)縱梁外側(cè)保持對齊，距離門板兩側(cè)90mm(該參數(shù)根據(jù)不同車型更改)，其中心孔距離艙門上端尺寸為80mm。鉸鏈安裝預(yù)埋板與鋁型材加強(qiáng)梁相連接，距離艙門上端尺寸由鉸鏈規(guī)格確定，一般焊接在骨架內(nèi)側(cè)[4]。

　　1.2艙門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)化為使艙門結(jié)構(gòu)建模直觀化、可編輯化，借助CATIA知識(shí)工程模塊對艙門進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)并編輯其參數(shù)，創(chuàng)建參數(shù)公式將結(jié)構(gòu)尺寸與參數(shù)相關(guān)聯(lián)，以此來驅(qū)動(dòng)艙門實(shí)體結(jié)構(gòu)的特征。本文以某12m客車駕駛員下艙門為例，分別對艙門外門板、鋁型材、氣彈簧上安裝支架、鉸鏈安裝埋板進(jìn)行分步實(shí)體模型構(gòu)建以及參數(shù)編輯，并將其作為艙門模板保存到CATIA產(chǎn)品庫中。

　　1.2.1艙門外弧面輸入艙門外弧面由整車造型面設(shè)定，不同車型外弧面不同，因此需將外弧面作為變量參數(shù)設(shè)定，需創(chuàng)建不同曲線，通過創(chuàng)成式拉伸命令實(shí)現(xiàn)曲面創(chuàng)建。在草圖中創(chuàng)建造型外曲線，并對其曲率參數(shù)進(jìn)行編輯，通過拉伸命令創(chuàng)建造型面，將該面作為艙門外弧面。后續(xù)所有造型線均需投影到該面以完成艙門外弧面的設(shè)計(jì)，同時(shí)將草圖保存，后續(xù)根據(jù)不同車型輸入造型外曲線曲率參數(shù)對其進(jìn)行替換[5]。

　　1.2.2創(chuàng)建艙門參數(shù)與三維特征

　　1)進(jìn)入CATIA知識(shí)工程模塊創(chuàng)建相關(guān)參數(shù)，門板長度為645mm，門板寬度為770mm，門板厚度為3mm，同時(shí)進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模塊對門板進(jìn)行實(shí)體建模，建立草圖約束尺寸并與前期所創(chuàng)建參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將草圖投影到艙門外弧面(造型外表面)，對投影線進(jìn)行加厚處理，同時(shí)創(chuàng)建參數(shù)門板厚度為3mm，厚度與所設(shè)參數(shù)關(guān)聯(lián)。至此門板相關(guān)參數(shù)及模型創(chuàng)建完畢。

　　2)創(chuàng)建鎖孔位置。一般為三角鎖，鎖孔規(guī)格一致，直接創(chuàng)建鎖孔草圖并對其位置進(jìn)行約束，同時(shí)創(chuàng)建鎖孔與門板兩側(cè)邊距及鎖孔與門板下側(cè)邊距等參數(shù)，將約束尺寸與所創(chuàng)建參數(shù)關(guān)聯(lián)，鎖孔位置及規(guī)格創(chuàng)建完成。3)創(chuàng)建艙門鋁骨架型材規(guī)格，創(chuàng)建型材截面規(guī)格參數(shù)，并創(chuàng)建草圖截面，對型材邊距進(jìn)行設(shè)置，將尺寸約束與所創(chuàng)建參數(shù)關(guān)聯(lián)。鋁骨架型材創(chuàng)建完成[6]。

　　4)不同艙門中氣彈簧上支架雖形狀規(guī)格不同，但設(shè)計(jì)原理相同。為方便后期產(chǎn)品庫搭建，對現(xiàn)有支架進(jìn)行分析，最終設(shè)計(jì)出一種通用氣彈簧安裝支架，艙門設(shè)計(jì)時(shí)只需改變其上下位置即可，建立支架草圖，并對其位置進(jìn)行約束，創(chuàng)建約束參數(shù)氣彈簧上支架中心孔與門板上側(cè)距離為80mm。5)創(chuàng)建鉸鏈安裝預(yù)埋板，并預(yù)先根據(jù)鉸鏈安裝孔進(jìn)行鉆孔攻絲處理。考慮艙門所用鉸鏈不同，所需預(yù)埋板尺寸不同，為方便后期更改，對預(yù)埋板尺寸進(jìn) 行參數(shù)化約束。在預(yù)埋板上預(yù)設(shè)螺紋孔，一般為2個(gè)，并對螺紋孔大小及位置進(jìn)行參數(shù)化創(chuàng)建。

　　1.3創(chuàng)建參數(shù)設(shè)計(jì)表

　　對結(jié)構(gòu)參數(shù)以EXCEL表格的方式進(jìn)行管理[8]。單一模型的導(dǎo)入無法形成產(chǎn)品庫，需要根據(jù)設(shè)計(jì)對結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行編輯，創(chuàng)建多組實(shí)體模型來組建產(chǎn)品庫。在表格中添加新列表，在列的首行輸入“PartNumber”，在該列下方寫入產(chǎn)品代號(hào)(使用英文小寫字母依次排列)，參照第一組數(shù)據(jù)對剩余數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，在CAD二維圖紙中構(gòu)建整車艙門零件草圖，并測量其尺寸，將測量值作為已知參數(shù)填入對應(yīng)表格中，依次完成整車艙門參數(shù)編輯，最后將表格以默認(rèn)屬性保存，參數(shù)設(shè)計(jì)表的創(chuàng)建完成。后續(xù)可根據(jù)不同車型對表格數(shù)據(jù)進(jìn)行更改，重新保存即可完成新艙門參數(shù)創(chuàng)建工作。

　　2創(chuàng)建艙門產(chǎn)品庫及調(diào)用

　　完成以上準(zhǔn)備工作即可創(chuàng)建艙門產(chǎn)品庫。進(jìn)入catalog模塊，打開目錄編輯器進(jìn)入編輯界面，點(diǎn)擊添加零件系列，按照提示步驟點(diǎn)擊選擇文檔，選擇前期所保存的實(shí)體模型文件，點(diǎn)擊確定，將所構(gòu)建的艙門實(shí)體模型導(dǎo)入產(chǎn)品庫中，后續(xù)按照此方式導(dǎo)入不同類型艙門，逐漸擴(kuò)大產(chǎn)品庫中艙門類型與規(guī)格。對導(dǎo)入模型數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理，為后續(xù)零件調(diào)用提供方便[9-10]。

　　3結(jié)束語

　　CATIA知識(shí)工程模塊的應(yīng)用，將艙門整體結(jié)構(gòu)模塊化、參數(shù)化，并對不同規(guī)格艙門進(jìn)行分類保存，存入產(chǎn)品庫使用，當(dāng)需要進(jìn)行新艙門設(shè)計(jì)時(shí)，只需從產(chǎn)品庫中選擇，并通過修改相關(guān)參數(shù)即可達(dá)到設(shè)計(jì)要求，替代傳統(tǒng)的建模方式，大大提升了工作效率。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]辜斌，劉勇，王永峰.基于CATIA知識(shí)工程的標(biāo)準(zhǔn)件智能化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2008(3):72-74.

　　[2]魏華峰，郝泳濤.基于CATIA平臺(tái)三維通用機(jī)械零件庫系統(tǒng)的開發(fā)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2005(9):85-87.

　　[3]王鐵剛.客車側(cè)艙門設(shè)計(jì)[J].客車技術(shù)與研究，2006，28(2):29-31.

　　[4]于敬平，張躍進(jìn).艙門鉸鏈結(jié)構(gòu)分析和單軸鉸鏈的應(yīng)用[J].客車技術(shù)與研究，2012，34(4):44-46.

　　作者：閆青龍，范春海，楊貝貝，李培