淺談I-DEAS軟件予轉K6型轉向架三維實體造型

牛偉力

中車齊齊哈爾車輛有限公司

淺談I-DEAS軟件予轉K6型轉向架三維實體造型

牛偉力

中車齊齊哈爾車輛有限公司

轉K6轉向架由于在設計和制造方面存在精度和用料等方面的限制，故現在基本上采用三維繪圖軟件設計和裝配轉向架的各部分零件。I-DEAS即為一款三維繪圖軟件，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，并作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業界的認可和推廣，是現今最成功的CAD/CAM軟件之一。

轉K6轉向架，三維繪圖，CAD/CAM，I-DEAS

1 緒論

1.1 CAD簡介

CAD(Computer Aided Design)[1]是指計算機輔助設計。對于CAD的定義，國際信息處理聯合會認為：CAD是工程技術人員以計算機為工具，對產品和工程進行設計、繪圖、分析等設計活動的總稱，就是設計者利用以計算機為主的一整套系統在產品的全生命周期內幫助設計者進行產品的概念設計、結構設計、工程分析、模擬仿真等方面的工作。

1.2 國內外貨車轉向架發展現狀

(1)美國。美國以控制型轉向架和Barber型轉向架為主，少量交叉支撐式、擺式轉向架，運行速度一般為60km/h～80km/h。

(2)俄羅斯。俄羅斯以鑄鋼三大件轉向架為主，型號為18-100(軸重21t)、18-194(軸重23.5t)、18-578(軸重23.5t)和18-579(軸重25t)。

(3)澳大利亞。澳大利亞重載運輸貨車的主型轉向架為控制型轉向架，該轉向架在BHP公司和力拓礦石公司大量應用，軸重為29.8t、32.5t及35.7t等。

(4)國外大軸重貨車轉向架的特點可以概括為：

(a) 30t～32.5t軸重轉向架代表著重載運輸中的先進技術，數量最多、應用最廣泛；

(b) 以結構簡單、使用可靠及維修方便的鑄鋼三大件轉向架為主，運行速度為50km/h～80km/h；

(c) 美國采用狀態修與計劃修相結合的維修方式；俄羅斯實行計劃修；澳大利亞鐵路貨車采用計劃修，零部件實行換件修；

(6)我國貨車轉向架技術現狀

(a) 技術已達到世界先進水平；

(b) 形成了轉向架制造、檢驗、試驗和檢修體系；

(c) 軸重偏低制約了我國重載運輸的發展。

1.3 三維實體造型研究的意義

三維實體造型又稱為三維幾何造型， 依靠這種技術，設計者能夠借助于計算機將頭腦中的或已有的產品形體.轉變為可視、可分析、可修改、可進一步模擬加工的實體摸型。它是CAD／CAM 技術的核心，為其后的產品設計、分析、檢驗、制造提供基礎。

1.4 I-DEAS軟件概述

I-DEAS 是Integrated Design Engineering Analysis Software 的首字母縮寫，是世界著名的CAD/CAE/CAM 一體化軟件。I-DEAS使用數字化主模型技術，這種卓越能力將幫助您在設計早期階段就能從"可制造性"的角度更加全面地理解產品。縱向及橫向的產品信息都包含在數字化主模型中，這樣，在產品開發流程中的每一個部門都將容易地進行有關全部產品信息的交流。

2 I-DEAS 轉K6轉向架實體造型舉例

2.1 造型簡析

2.1.1 搖枕部分實體造型過程簡介

(1)建立搖枕空心隔板。為了減輕車體重量，搖枕并非實心的鑄件，鑄造時，其中心被分為3個空腔[2-3]，所以在生成實體模型時，應選擇首先建立出包括外壁再內的4片互部不連接的豎板。造型時，以俯視面作為參考平面，在草圖中畫出外壁及隔板外部輪廓，再使用拉伸命令就可以得想要的模型。

(2)將搖枕外部輪廓造型生成。以搖枕側面生成一參考平面，將搖鎮枕上下外壁做出，用拉伸命令中Extrude命令的將其與先前所做的實體連接起來，建立出搖枕大致的外部輪廓，在此過程中，靈活建立參考平面，根據所給零件圖的外形利用Extrude命令中的Cut命令，將已有的搖枕外部輪廓給切剪出來。

(3)生成搖枕上各個特征。在以有的外部輪廓基礎上，照從左到右，從上到下，從里到外的順序將搖枕上各個不同的特征生成出來。在造型過程中，時刻注意配合尺寸的準確性，避免裝配時2次返工。

(4)利用鏡像命令將完整的搖枕生成出來。鼠標左鍵選擇鏡像命令，選擇建立完成的半邊搖枕，之后再選擇鏡像的中心面，生成完整搖枕。

2.1.2 側架部分實體造型過程簡介

(1)建立側架外部輪廓。為了減輕轉向架體自量，側架也不是實心的鑄件，所以在模型建造中，側架也采用先生成外部輪廓模型，再添加外部特征的方法建造。

(2)生成側架上較大的特征。在已有模型的基礎上，根據不同特征選取不一樣的參考平面，靈活運用拉伸、剪切、旋轉、平移等命令，將一些大而且重要的特征制作出來。

(3)將剩余部分細小特征補充完全，完成半邊側架，再應用鏡像命令完成整個側架。將肋板，細小孔洞等一些細小特征在側架上生成出來，在制作模型的過程中，注意配合尺寸的準確性，完成完整的半邊側架，選取整個模型特征，鏡像出完整的側架。

2.2 結論與展望

在市場經濟下，企業必須通過技術創新和產品創新，創造更多的滿足市場需要的產品才能搶得先機。產品設計是最重要的一個環節，它基本決定了產品性能、質量、水平、成本和經濟效益，這不僅需要專業的相關人才，更需要比較高效的開發應用軟件與之相匹配，于是，基于CAD/CAM實體建模為基礎的I-DEAS三維繪圖軟件應運而生，該軟件具有強大的綜合功能幫助工作人員節省工作時間，提高工作效率。

結束語

運用三維模擬設計可以通過仿真等手段對已裝配的實體進行仿真實驗，可以把之當做實體看待，對其進行各種相關的仿真操作，可以免去以前花費大量的時間和精力用澆鑄等方法對部件進行檢驗的繁瑣操作。

[1] 周開勤.《機械零件手冊》.北京：高等教育出版社，2002.

[2] 朱龍根.《簡明機械零件設計手冊》.機械工業出版社，1997.

[3] 戴起勛.《機械零件結構工藝性300例》.機械工業出版社，2003.