基于Creo/Windchill的變速器數模管理系統的創建和應用

陳勇　任耀東

摘 要：本文通過Creo/Windchill對某款12擋機械式手動變速器三維數模進行模塊化處理，將數個不同技術狀態的變速器歸一到一個三維模型中進行統一管理，便于數據的存儲和技術狀態的管理。在此基礎上，對不同技術狀態的變速器展開爆炸圖制作、質量、重心和轉動慣量等參數的計算分析等應用。

關鍵詞：Creo4.0;變速器;模塊化;簡化表示;應用

0 引言

Creo作為CAD/CAM/CAE一體化的三維設計軟件，是產品數據的來源，為下游提供數據信息。Windchill是產品信息的集中來源，提供了有關整個產品和服務生命周期中的所有產品內容和業務過程的完整信息。作為所有產品信息的中央存儲庫，Windchill會集中管理使用CAD應用程序創建的模型，通過從單一受控的位置管理多個CAD系統中的數據，消除因使用重復或不完整的數據所產生的錯誤，使所有數據都有一個“單一數據來源”[1]。

作為PTC公司旗下的兩套應用軟件，Creo能與Windchill系統進行無縫集成應用。Windchill與Creo集成應用要充分發揮Windchill的數據管控功能及CREO的數據建模功能，以提高產品研發人員的工作效率[2]。本文通過Creo和Windchill對某12擋機械式手動變速器進行模塊化設計[3]，將不同技術狀態的變速器數據歸一到一個三維數模中，便于數據的存儲和技術狀態管理，并在此基礎上，在變速器爆炸圖制作，變速器質量和重心計算以及轉動慣量計算等方面進行應用。

1 變速器配置與數模

主機廠在對目標車型進行動力系統選型時，根據其使用工況，對變速器配置有不同的要求。比如匹配載貨車（非自卸）和長距離運輸車時，變速器往往不需要帶取力器;匹配自卸車和專用車時，取力器是必選配置。對于某12擋機械式手動變速器來說，變速器帶取力器與否，結構差異主要差異在后蓋部分，見圖1。

為了存儲這兩種狀態的變速器數模，常規方法是在Creo中創建兩個三維模型總成，并命名為不同的名稱。此時在Windchill文件夾中將存在幾乎兩倍于基本型變速器的三維數據內容，非常不利于數據的管理和空間的利用。為了提高變速器應用工程師工作效率，縮短開發周期，我們引入變速器模塊化概念[4]。

2 變速器模塊化

變速器一般包含離合器殼部分、主箱部分、副箱部分、上蓋部分和操縱部分等5大部分，如圖2所示。我們在Creo中分別將這5個模塊以組件的形式裝配好，存放于Windchill文件夾中。從上一章節闡述中，我們知道兩種變速器技術狀態僅僅在副箱部分是否帶取力器有區別，那么我們針對模塊5進行特殊處理。

1.離合器殼部分 2.上蓋部分 3.操縱部分 4.主箱部分 5.副箱部分

3 Creo之簡化表示

在Creo軟件中，有一個強大的數模歸一化功能就是簡化表示。它能將不同零件全部裝在一個組件三維中，然后根據要求對模型樹中的零件進行排除和增加，達到應用工程師的要求。以某12擋機械式手動變速器的副箱部分為例，在副箱三維組件中，將取力器總成數模作為變量組裝在副箱總成中，通過簡化表示，將兩種技術狀態分別命名為不帶取力器和帶取力器，見圖3。

對于整個變速器而言，不論帶取力器與否，模塊1-4狀態均一致。采用同樣的辦法，將副箱部分看做變量，將其以.asm組件的形式裝入變速器總成數模中，通過視圖管理器的簡化表示可以將帶取力器與否的兩種視圖調取出來，見圖4和圖5。

不帶取力器的變速器數模共367 Mb，取力器模塊供60 Mb，理論上437 Mb的數據空間就能儲存兩種變速器的技術狀態，比原來用兩個文件來存儲節約了近一半的空間。

4 基于簡化表示的應用實例

4.1 變速器重量/重心/轉動慣量分析計算

在變速器的開發匹配過程中，整車對其重量非常關注。作為一個關鍵部件總成，其重量的精確性對于整車油耗和動力性能分析至關重要。在本12擋機械式變速器數模中，點擊分析→質量屬性，從計算結果可以看出，見圖6和圖7。變速器是否帶取力器，其模型的重量差值就是取力器和變速器換擋氣缸重量之和，從而證明了簡化表示方法能夠精確地反饋不同技術狀態的數模重量。

4.2 變速器爆炸圖應用

在變速器零件爆炸圖制作過程中，將工程圖按照BOM球標創建好以后，在視圖管理器中的繪圖視圖，在視圖狀態中通過簡化表示的不同選項，選取變速器的技術狀態，快速地完成不同技術狀態的切換與工程圖制作。

5 結束語

本文針對某12擋機械變速器三維數模不同技術狀態的歸一化設計，通過Creo和Windchill系統中的簡化表示方法，對其三維數據模型進行整理，并在變速器重量、慣量分析計算以及爆炸工程圖制作等模塊進行應用，其效果表明此方法對于變速器開發和應用工程師而言，極大地縮減了變速器數模數據規模，提升了產品開發和匹配效率，縮短了整車開發周期。不同行業的產品開發和應用過程中，也可以采用類似的三維數據管理方法。

參考文獻：

[1]Parametric Technology Corporation.PTC VB API 幫助文檔.USA：PTC，2018

[2]雷海紅，劉春玲，曹亢.基于Windchill的產品開發系統研究與應用[J].太赫茲科學與電子信息學報，2013，11（5）：807-811.

[3]王建萍.變速模塊化設計研究[J].汽車與配件，2015（21）：

56-59.

[4]王曉奇，柳靚南，田穎.基于VC和UG的汽車變速器三維零部件數據管理系統的設計與開發[J].科技信息，2013（2）：

41-42.