基于NX_WAVE的矿山半连续系统漏斗车三维参数化设计-发表a.doc

基于UG WAVE技术的漏斗车自上向下
系列化设计
太原重工股份有限公司 技术中心 山西太原 030024
摘要：利用NX的WAVE功能解决了不同漏斗车的系列化快速设计的问题。该方法通过总装控制各个分系统的参数，有效解决了漏斗车快速优化设计和不同参数的漏斗车多次变形设计工作量大的问题。
关键词： WAVE 自上向下设计 漏斗车
中图分类号 ：TD561 文献标识码：A 论文编号：
Top_down design of hopper car based on NX WAVE technology
Key words: WAVE top_down design hopper car
Abstract: Resolve the problems of the fast design of a series of different hopper cars with NX WAVE technology. This method control each parameter of subsystem by general assemble.What Gave a way to resolve the fast optimize design and the problems of heavy workload of diverse design of hopper cars with different parameter .

1 NX/WAVE技术简介
NX/WAVE(What-if Alternative Value Engineer),是SIMENS公司推出的全新的总体参数化设计技术,是一种建立在传统的参数化建模技术基础上,并克服了参数化建模技术存在的缺陷而发展起来的自动推断的优化工程设计技术,将传统的参数化建模技术提高到系统与产品.[2]
NX WAVE提供了解决了大型产品设计中的设计更改控制问题的方案，是面向产品级的并行工程技术。NX WAVE是一种能实现相关部件间建模的技术，局部的部件间建模可以实现同一装配体内不同部件之间相互关联，以便实现相关部件的自动更改，从而实现了设计的连续性。自顶向下产品建模则是NX WAVE的指导思想，它是实现产品级并行工程技术的关键。系统工程的设计方法则是上述各种技术的综合应用，体现了系统设计的现代设计理念，是NX WAVE的精髓。本论文从漏斗车的设计方法出发，提出面向产品级的并行设计解决方案，侧重从方法学上解决问题，同时具有一定的普遍适用性。[1]

2 漏斗车介绍 矿山半连续系统中的漏斗车，行走在运输皮带的轨道上。由于各种的皮带运输机参数不同，漏斗车的结构尺寸也不同。针对不同的皮带机需要展开不同的设计与之配合。各个漏斗车都是相似的，设计上的改变主要是尺寸的改变。这种情况下，按照传统的设计习惯，需要依次修改各个配合的零件模型及图纸，这种设计方式设计开发周期长、设计更改困难、设计信息传递困难、设计工作繁琐重复、重用率比较低。
在漏斗车各个型号研发过程中，实行并行设计是很必要的。实行并行设计是缩短设计周期、缩短上市时间的关键，而并行工程实行的好与否关键在于从总体控制尺寸与各个结构详细设计、各个结构设计系统与辅助系统之间实现最大可能的关联设计，甚至产品结构设计与工艺设计之间的最大可能的关联设计。当前该系列漏斗车的各功能部件设计之间的协调性主要是靠UG的关联设计模块WAVE功能来保证和进行，同时关联设计模块UG WAVE的应用还是在PDM的环境支持下进行的。
3实现过程步骤：
A 在总装上建立控制主要结构参数的要素
控制结构参数传递漏斗车全局性的参数、外形、基准位置等约束条件至 进行详细设计的装配。因此，主要参数的筛选时实现自动变形设计的关键。
影响漏斗车结构的要素分析：
漏斗车主要结构尺寸主要受两轨道间距、皮带宽度、皮带运输机机架高度、外部物料转载设备的高度等影响。
总装的主控草图确定了支撑漏斗车的轨道高度、轨道间距、漏斗车托辊中心、漏斗侧面角度及高度、漏斗支架中心的位置等核心参数。

图1 总装上的主控草图
B 展开设计
将总装草图上的控制参数链接到各个子系统，再链接到各个子部件[3]，直至基础零件，以树状结构扩展设计为各个子装配及各个零件。
将漏斗车分为行走机构、支撑机构、保护机构、辅助机构、漏斗体、托辊、等各个子装配。各个子装配包含零件详细设计所必需的各种约束参数。对于不同零件所需的不同约束条件，通过复制实体到零件来包含不同的约束条件，可以通过引用集的区分不同的几何体。

图2 各个子系统与总装间的链接控制关系图
C 根据分析结果修改模型控制参数数值，进行模型优化。
在初步的概念设计完成以后，以模型为基础，进行包括有限元在内的各种分析、计算以及必要的动态仿真，找出其中不合适的地方，修改主控参数，优化设计结构。
D 完成各个子部件的建模制图工作
完成所有产品结构树和与控制结构树发生关联的NX模型设计，在其中进行详细设计，使其成为产品结构树中的零件或部件，并用主模型方法完成制图工作。
4 以该产品模板变形衍生成其它型号漏斗车
在完成模板漏斗车基础部件及各个零部件的三维出图后，将总装上的各个参数更改为各个不同型号的漏斗车的参数，衍生出一系列参数不同的漏斗车。
利用NX WAVE功能的链接设计，修改控制轨距、带宽、高度的较少的几个参数，就可以变形为尺寸不同的新产品。该漏斗车通过修改主要参数，变形为多个不同参数的系列。在修改参数后，更新装配树上的各个装配及零件和图纸文件，手动修改更新后图纸上个别不符合设计习惯的地方即完成设计。

图3 变形生成的其它型号的漏斗车，分别是 配合4 m轨距，2000mm带宽皮带运输机的漏斗车、配合3.8m轨距，1800mm皮带的漏斗车模型、缩小宽度，配合骑轨型转载车的漏斗车模型。

5调整更改参数后更新的图纸
由于变形设计中的变化，生成的各型号的漏斗车的图纸标注不免产生一些不合理、不符合常规设计习惯的地方，手动修改。

图6 更改参数后生成的新设计图纸

6结语
每台漏斗车设计量很大，加上中间还需要进行的多次优化、更改，使得其中的图纸设计更是繁琐，这使得以往的设计周期为两个月，而其中的各种变形设计更是多达四五种之多。在完成自上向下参数化设计的漏斗车模板后，后续的变形设计节省了修改优化的时间以及建模、制图的时间，大大提高了设计的效率。
参考文献
[1] 洪如瑾 UG NX6 CAD进阶培训教程. 北京.清华大学出版社，2009
[2] 龚 勉 产品相关参数化设计技术培训讲义 上海. 上海工程技术大学出版社，2004
[3] 戴春祥. UG NX6大装配技术培训教程 北京.清华大学出版社.2009