基于DriveWorks 的城市軌道門扇參數化設計

王琴，徐海市

（南京康尼機電股份有限公司，江蘇 南京 210038）

近幾年，公司業務增量迅速，而設計人員增量較緩，導致大多項目都成為了進度異常緊張的項目。具體問題如下：公司沒有建立產品知識庫，新進員工無法迅速融入工作；相似結構的產品繁多，每個均需要熟練的設計師去完成，且不同設計師完成項目的風格不一樣，造成了管理上的浪費；客戶反復要求修改相關數據，造成了前期的修改時間浪費；設計師將時間都花在繪圖上，沒有時間去思考產品結構的合理性等。同時我們發現，對于城軌門扇這一塊，結構均類似，只是為了適應不同的車體大小及弧度，做相應的尺寸變更。為了解決以上問題，引進了相關設計知識庫積累和管理的軟件。主界面圖如圖1。

DriveWorks 是基于SolidWorks 平臺的一個參數化設計工具，轉化客戶要求后輸入制圖軟件，由制圖軟件經過系列計算后輸出相應的模型及圖紙，由設計人員經過相應調整后得到最終規范化的圖紙；建立產品的知識庫，將一些設計經驗固化到軟件中，讓新進員工能夠完成一些以往由老員工完成的設計任務；縮短產品設計的周期，緩解目前項目周期緊張的狀況；提高設計圖紙的質量，降低管理成本；減少類似項目發生類似錯誤的概率；需要對設計的產品進行有效的管理，滿足企業設計工作的需要。

1 門扇的自動化設計

1.1 構建邏輯關系

城軌門扇參數化設計的邏輯如圖2 所示。

1.2 統型模型并標準化建立

我們平時在使用的成熟結構中，部分結構并不是非常合理，或者相關結構的生產效率較低。在對門扇進行參數化設計時，需要由經驗豐富的設計團隊通過多次評審確認最終方案，針對以往項目中發現的結構缺陷或不合理之處進行結構優化以及考慮降本。建立模型時，要統一設計規則，確保模型建立的規范性，以及考慮到后續修改的方便性，減少編程工作量。

1.3 提取參數，搭建架構

圖1 DriveWorks 的主界面

模型完成后，需要確定進行自動化驅動的具體參數，以及相互關聯的關系。此時，需要列出相關邏輯結構，以語言描述的方式或者數學公式確定每個參數的變化方式。

圖2

1.4 程序編制及自動化測試

根據搭建的架構，在DriveWorks 中輸入相關的程序，以實現架構描述的功能或者獲得架構所需要的參數。同時，需要在DriveWorks 中設置設計人員所使用的輸入界面，如圖3。

編寫公式：例如：外蒙皮的總高公式如下：DWVariable 門板上部直線段返回的數據D1+(地板面距鋼結構的距離dReturn+車體折彎圓心距地板面的距離LReturn+DWVariable 車體外側折彎點與折彎圓心的距離L0-門板下側距車體的距離S4Return)×(Cos(Radians(90+車體上部與豎直方向的夾角βReturn-車體下部與地板面的夾角αReturn)))/Sin(Radians(車體下部與地板面的夾角αReturn))。

圖3

完成程序編制后，需要對程序進行測試，一般會嘗試輸入不同的參數，并選擇不同的配置，讓程序自動生成我們所需的模型。在程序測試時，有可能發現模型、架構、算法上的錯誤或者不合理之處，此時，我們需要找到錯誤或者不合理的地方，進行反復的更新、反復的測試，直至我們所測試的樣本全部正確為止。由于考慮范圍的局限性，在后續使用的過程中，仍然不排除有錯誤的可能，因此，需要相關人員在使用的過程中不斷地進行維護及優化。

1.5 工程圖繪制及自動化測試

當程序測試完畢后，模型也已經測試完畢，此時，可以根據最新的模型進行繪制工程圖。繪制工程圖時，要考慮后續模型的變化規則，詳細地定義每個尺寸的位置，每個視圖的大小。因此，參數化的工程圖繪制時，工作量比普通項目的工程圖要大上許多。當工程圖繪制完畢后，需要將工程圖導入參數化設計軟件中去，并和模型設定關聯關系。只有這樣，當模型無論是參數發生變化還是文件名發生變化，都能實時地建立關聯關系。測試工程圖時，我們同樣會在圖3-1所示的界面輸入不同的參數或者選擇不同的配置，讓系統自動生成我們所需的模型和工程圖，實現工程圖自動化。對照系統生成的工程圖，我們檢查后，如果發現有視圖或者尺寸遺漏時，需要反復對工程圖進行修改和測試，直至我們所測試的樣本全部正確為止。

2 項目應用及效益

工程圖自動化測試完畢后，門扇參數化的相關原始數據交由專人進行管理和維護。以往完成一套門扇圖紙平均需要10 天左右，采用參數化后，一套門扇圖紙不超過2 天，最快0.5 天就能完成。參數化軟件在建立的過程中，將產品知識庫和設計經驗固化到軟件中,讓新進員工能夠高效、準確地完成圖紙設計工作。參數化設計規范了制圖方法，使不同的項目、不同的人員設計出的產品結構保持一致，大幅度降低了人為因素造成的設計錯漏。參數化設計大大提高了圖紙設計質量，使圖紙錯誤更改的次數明顯降低。各部門通用性提升：降低類似項目相同錯誤發生的概率,提高工藝通用性和設計規范性，會對設計部門、工藝部門、生產部門、采購部門等多個部門的工作效率帶來提升；根據最近幾年工藝設備的改進和換型，為了提高生產效率，參數化設計優化了10 多項工藝結構，為自動化生產提供了便捷。門扇參數自動化設計，目前已運用于大連金普線、寧波3 號線、成都5 號線、徐州1 號線、杭州6 號線、廈門2 號線等60 多個項目。由于參數化門扇的基礎是需要人員進行對程序的預先設定，因此，參數化門扇對C 類項目具有較好的通用性，對于A、B 類項目，局限性比較大，預計可以覆蓋約80%的項目。

3 結語

在機械行業中，參數化水平一般能實現簡單零件級，而部件級及系統級由于接口參數眾多，計算工作量較大，難度非常高。城軌門扇參數化設計為SolidWorks 平臺下國內首家應用DriveWorks 完成大型零部件級別的驅動，實現了快速建模并且同時自動生成二維生產圖紙，已成功運用于60余個在產訂單項目中。在與客戶溝通方案時也能實現快速響應，實現了信息互通及知識沉淀，設計人員更快速上手，且能保證圖紙質量，提高了設計效率，降低了設計更改率，實現了創新降本。