基于SolidWorks的道路信號(hào)控制機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)

毛克成 沈旻昊

（南京萊斯信息技術(shù)股份有限公司，江蘇 南京210007）

0 引言

隨著我國道路交通的飛速發(fā)展、城市化水平的不斷提高，道路交通管理對信號(hào)控制機(jī)的需求日益擴(kuò)大，此外，不同地區(qū)、不同路段對交通信號(hào)控制機(jī)的性能要求也各不相同，因此需要研發(fā)多系列多型號(hào)的信號(hào)機(jī)以滿足市場需求。

在多系列多型號(hào)信號(hào)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，僅尺寸發(fā)生變化或可以共用的零部件都需重新建模，如此勢必占用額外的存儲(chǔ)空間，造成重復(fù)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致效率降低。因此，本文基于Solid－Works研究道路交通信號(hào)控制機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法。

1 零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)方法

SolidWorks是一套多功能的集成系統(tǒng)，可用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析和加工等過程，此外還具有良好的功能擴(kuò)充性和開發(fā)性接口。

基于SolidWorks的零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)有以下3種方法：（1）通過自身配置功能并結(jié)合Excel建立系列零件設(shè)計(jì)表來完成參數(shù)化設(shè)計(jì)，其基本流程如圖1所示；（2）采用宏技術(shù)通過內(nèi)部編程操作原始模型，建立標(biāo)準(zhǔn)零件庫；（3）利用尺寸驅(qū)動(dòng)原理，采用外部編程平臺(tái)（如VB、VC＋＋）在模型原有基礎(chǔ)上改變尺寸參數(shù)，生成新的零部件。第一種方法靈活應(yīng)用了自身參數(shù)化的設(shè)計(jì)功能，使用方便，不需外部軟件開發(fā)，非常便于修改、維護(hù)和擴(kuò)展，適用于簡單形體的參數(shù)化設(shè)計(jì)。后兩種方法開發(fā)、維護(hù)成本較高，適用于復(fù)雜形體的設(shè)計(jì)。

圖1 基于配置的參數(shù)化設(shè)計(jì)

道路交通信號(hào)控制機(jī)的組成零部件不繁雜，結(jié)構(gòu)形式也比較簡單。綜上所述，本文采用第一種方法對信號(hào)機(jī)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

2 道路信號(hào)控制機(jī)結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)

根據(jù)交通信號(hào)控制機(jī)的功能可將其分成機(jī)柜、組件箱、接口板組件、電源控制組件和接線端子排組件這五大模塊，如圖2所示。

對于各型信號(hào)機(jī)，相應(yīng)模塊的尺寸大小和空間分布不同，且沒有一定的規(guī)律，但是結(jié)構(gòu)形式相同。此外，大部分模塊采用插箱式結(jié)構(gòu)。因而我們可采用分模塊參數(shù)化設(shè)計(jì)，再手動(dòng)增刪修部分零部件，最后進(jìn)行整體裝配。如此對計(jì)算機(jī)性能要求不高，還提高了設(shè)計(jì)效率，降低了加工成本，便于維修和調(diào)試。

圖2 交通信號(hào)機(jī)結(jié)構(gòu)圖

機(jī)柜模塊是信號(hào)機(jī)的結(jié)構(gòu)主體，因而首先對其進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。機(jī)柜由機(jī)柜框架、門部件、內(nèi)立柱、手控盒和機(jī)頂蓋等組成，如圖3所示。

圖3 交通信號(hào)機(jī)機(jī)柜

在建模前，首先根據(jù)機(jī)柜的功能確定其總體設(shè)計(jì)參數(shù)，一般機(jī)柜的變型都是外形尺寸的改變或是增刪零部件，因而將機(jī)柜高度、深度、寬度作為總體設(shè)計(jì)參數(shù)；其次確定自頂向下的模型樹以及各零部件間的裝配關(guān)系。

按確定好的模型樹建立機(jī)柜模型，這里尤其要注意的是，對于有陣列特征的零部件，在編輯陣列特征時(shí)需勾選添加間距尺寸和顯示實(shí)例記數(shù)。這樣才能將陣列尺寸作為驅(qū)動(dòng)尺寸，為之后的參數(shù)化建模奠下基礎(chǔ)。然后對各零部件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

由于各零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)過程基本一致，因而這里僅詳述機(jī)柜框架參數(shù)化設(shè)計(jì)的過程：（1）右擊設(shè)計(jì)樹的注解，勾選顯示特征尺寸并查看尺寸名稱；（2）重命名特征尺寸，遵循顧名思義的原則，例如將尺寸1 156mm命名為機(jī)柜高度，這樣便于變型設(shè)計(jì)時(shí)尺寸參數(shù)的修改；（3）將相應(yīng)的尺寸進(jìn)行鏈接，以減少參數(shù)的個(gè)數(shù)；（4）在配置菜單列表下，創(chuàng)建并編輯系列零件參數(shù)表，定義各驅(qū)動(dòng)參數(shù)，命名各配置名稱并修改驅(qū)動(dòng)尺寸；（5）顯示所需要的零件配置。

在機(jī)柜各零件的參數(shù)化模型均建好后，在機(jī)柜裝配體的配置菜單下創(chuàng)建系列零件設(shè)計(jì)表。設(shè)計(jì)表應(yīng)包含各零件的相應(yīng)配置及裝配關(guān)系。其中應(yīng)將各零件配置“＄狀態(tài)＠零件”手動(dòng)改為“＄配置＠零件”，然后在相應(yīng)列填寫該零件的配置名稱。如此，機(jī)柜的參數(shù)化模型便建好了。

若對信號(hào)機(jī)進(jìn)行變型設(shè)計(jì)，將機(jī)柜的寬度由原來的375mm改為450mm，高度由原來的1 156mm改為1 300mm，僅需修改設(shè)計(jì)參數(shù)。首先確定這兩個(gè)參數(shù)對機(jī)柜的哪些零部件有影響，機(jī)柜寬度和高度的改變會(huì)影響機(jī)柜框架的寬度和高度、長加強(qiáng)筋的高度、機(jī)頂蓋的寬度、機(jī)柜門的高度；然后對這些零部件的系列零件設(shè)計(jì)表進(jìn)行相應(yīng)尺寸的修改，從而生成新的配置，完成變型設(shè)計(jì)，如圖4所示。

圖4 信號(hào)機(jī)配置前后對比圖

依此對信號(hào)機(jī)的其他模塊進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。在進(jìn)行新型信號(hào)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，驅(qū)動(dòng)參數(shù)生成各模塊的新配置，再手動(dòng)裝配各模塊。若需增刪零部件，再手動(dòng)進(jìn)行修改。

3 結(jié)語

本文根據(jù)交通信號(hào)機(jī)的功能對其采用分模塊參數(shù)化設(shè)計(jì)，并詳述了通過SolidWorks自身配置進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的過程。隨著參數(shù)化模塊和標(biāo)準(zhǔn)零件庫的建立，不僅可以繼承已有的技術(shù)成果，減少重復(fù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)各型號(hào)共用；還能節(jié)省經(jīng)費(fèi)，縮短開發(fā)周期；而且可以提供一個(gè)變型設(shè)計(jì)平臺(tái)，以滿足用戶的個(gè)性化需求，從而有利于保證型號(hào)研制的總體質(zhì)量。

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