NX平台下的后压缩垃圾车智能化设计

周明春

（江苏悦达专用车有限公司，江苏 盐城 224007）

随着社会的发展和城市化进程的加速，环境卫生问题正逐步成为人们关注的热点话题.我国作为世界上垃圾包袱最重的国家也在近年对环卫车辆的设计制造投入了更多的关注.虽然环卫车辆及其装备技术得到了很大的发展，但是城市垃圾的日益增多以及城市垃圾的污染等问题都对环卫车辆的设计制造和工作质量提出了更高的要求.

垃圾处理是一项复杂的工作，一般有焚烧和填埋两种方式，但无论采取何种处理方式都离不开垃圾的运送环节.压缩式垃圾车是一种首先将垃圾进行压缩，然后再转运的高效城市环卫专用车辆，它可以有效避免垃圾在收集、转运过程中的渗液、散发恶臭甚至对水体及土壤产生的二次污染.

1 系统总体架构设计

1.1 系统功能模块划分

基于NX平台的后压缩垃圾车智能化设计是在后压缩垃圾车设计过程中添加了知识推理和设计引导机制，从而实现后压缩垃圾车设计的智能化、快速化.在产品设计过程中系统引导设计师通过人机交换按照订单要求输入后压缩垃圾车主要参数等简单操作（如输入倾倒装置、推料器、挤压板、箱体等重要零部件的主要技术要求），系统便根据既定知识启动推理机制，推理机运用这些事实与知识库中的每个规则的前提部分依次进行匹配，将该规则的结论部分作为新的事实加入到产品设计过程中[1].系统功能模块正是基于这一设计原理进行了划分，如图1所示.

（1）系统初始化：系统检测当前工作环境的状态，如检测垃圾车基础数据库、实例库名称及版本号，以提示工程师当前系统所受支持的知识库.工程师确定后压缩式垃圾车配置型式及系统工程保存路径，系统将加载工程并将用户定制要求写入当前工程属性中.

图1 系统主要模块

（2）产品数据库：数据库中主要为后压缩垃圾车设计提供产品及零部件的设计计算、工程设计标准等.

（3）产品知识库：后压缩垃圾车知识库中囊括所有垃圾车设计知识（例如后压缩式垃圾车总体设计知识；架装、厢体、填料器、倾倒装置等零部件设计知识及其各零部件之间装配知识；整车中液压、电气工程技术与总体设计配置件的关系知识等），并且在垃圾车总体控制结构中将相关知识嵌入其中，通过知识驱动垃圾车三维模型的几何参数更新.

（4）实例库：实例库中储存的产品设计相关模型是按照NX主模型原理进行创建，以支持产品不同设计阶段的人员使用不同的应用来共享相同的模型，模型要求正确性、相关性、一致性、可编辑性、可靠性以及自制件、外协件三维模型的二维工程图导出.

（5）三维模型管理：产品设计师依据系统智能引导设计，系统根据客户输入主要工程技术参数在实例库中自动搜索相关产品或零部件，运用知识驱动实现后压缩式垃圾车零部件的参数设计.

（6）工程图库管理：基于NX系统设置二维工程图库管理模块，完成工程图形自动添加、装配BOM表的自动生成，从而实现二维工程图的自动生成和对图库的高效管理.

1.2 系统总体设计架构

后装压缩式垃圾车主要包括：底盘、箱体、电气系统、液压系统、装填装置等.针对后压缩式垃圾车的设计特点，确定系统总体设计架构，如图2所示.

在后压缩式垃圾车设计知识库、数据库和实例库基础上，运用系统工程方法从产品配置、总体设计到零部件详细设计，实现垃圾车产品自顶而下的智能化、快速化设计.除此之外，系统还将根据客户制定要求生成三维样机，并在设计师审核要求之下完成工程图、BOM表及其他的自动生成.当客户定制要求或技术要求发生改变，设计师仍然可以通过查询并修改相关技术参数要求，实现设计产品的局部修改，并使三维工程样机自动更新.当某一种新生、普遍或者特殊定制需要以知识继承形式传递给系统，设计人员依然可以通过系统知识编辑器将这种知识修改或添加到产品知识库中，在企业产品设计管理中实现设计知识重用.

图2 系统架构组成

2 系统的实现

2.1 开发平台和工具的选择

NX Open for.NET是一套用于微软.NET框架的API，通过这些API访问NX核心应用程序的功能来创建高级的应用程序，可以采用微软.NET支持的任何语言包括C#、Java、VB、.NET等语言进行开发[2].在NX Open下，程序开发可以运用任何一种上述语言来编写程序，同时根据NX Open for.NET提供的丰富类库，开发人员既可采用.NET的NX Open，也可采用.NET包装的Open API[3].

NX主要提供了四种程序开发包，分别为NX/Open API、UIstyler、BlockStyler、MenuScript.其中，MenuScript用于定义NX菜单脚本语言，通过其可以创建或编辑标准下拉菜单及工具条.菜单脚本文件的扩展名为.men，工具条脚本文件的扩展名为.tbr.BlockStyler和UIstyler模块为程序人机互动界面开发设计工具，运用它们可以避免复杂的图形用户接口编程，实现所见即所得，设计出同NX系统风格完全一致的对话框，通过组合和设计空间，实现系统设计所需功能的对话框.图3为后压缩垃圾车零部件管理系统菜单.

运用NX/Open API可以实现几乎所有NX系统的界面操作，运用数据库管理技术同时实现垃圾车产品设计数据的管理，图4为后压缩垃圾车零部件生产BOM表.

图3 零部件管理系统菜单

2.2 系统运行实例

本系统通过调用API编译生成的动态链接库实现系统运行，同时在关键参数设置决策阶段智能化地为设计师提供解决方案，并同时通过开放的形式支持设计师修改计算机提供的方案，实现设计师与计算机交互式协同设计.图5为后压缩垃圾车设计导航对话框设计.

根据导航菜单和对话框引导设计人员逐步完成垃圾车零部件设计，图6为垃圾车倾倒装置设计.

图4 生产BOM表

图5 专用车零部件管理系统

图6 S型倾倒装置部件三维模型

完成倾倒装置设计之后，根据系统导航或者设计师经验进入下面阶段的厢体、填料器、倾倒装置、液压及电气等部分的设计，在零部件设计阶段，系统根据设计进程，对每一个设计零部件进行详细设计，设计师需要根据导航对话框输入关键设计参数和设计决策，系统自动完成对应零部件的设计，图7为零件的参数化设计实例.

图7 零件的参数化设计

完成零部件设计之后，系统根据知识库中装配知识自动化完成预装配，并检查装配干涉.通过本系统可以完成后压缩垃圾车5、12、20立方的基本型数字化样机，构建后压缩垃圾车三维零部件的基础数据库，并自动生成垃圾车BOM表，为全面推广三维设计打下坚实的基础.图8为12立方后压缩垃圾车数字化样机三维模型.

3 总结

后装压缩式垃圾车可将生活垃圾进行压缩、破碎、填装并进行流动收集运输，由于其垃圾的装载率高，因此，在环卫部门得到广泛的应用[4].随着城市化进程的加快，小批量、多品种的垃圾车生产方式及客户个性化需求的增长，迫使设计产品周期不断缩短，因此需要提高垃圾车设计效率以快速响应市场需求.本文在NX平台上，运用NX/OPEN二次开发工具在.NET平台上实现后压缩式垃圾车的快速设计.

通过系统运行，后压缩式垃圾车产品开发既可以依附有效的产品数据库、知识库、实例库以及垃圾车零部件管理系统等进行适应市场需求的系列产品开发，缩短了产品设计周期；同时通过零部件管理系统高效借用已有零部件，并且在设计过程中就进行预装配以及时发现设计及制造中可能会遇到的问题，有效避免了设计及试制过程中的损失，降低了产品开发风险和成本，缩短了产品开发周期，提高了工作效率.

图8 垃圾车数字化样机三维模型

[1]周临震，刘德仿.面向定单配置的格栅除污机快速设计系统[J].矿山机械，2006，34（10）：67-69．

[2]顾琪，周临震.基于NX二次开发和OD BC技术的组合机床通用部件库的研究和建立[J].盐城工学院学报:自然科学版，2011，24（2）：60-62．

[3] UGS Corp. NX 5 Help library 2007，NX Open for .NET Programmer’s Guide[Z]. 2007．

[4]刘伟杰.后装压缩式垃圾车挂桶举升装车装置[J].专用汽车，2009（10）：62-63．