基于DriveWorks 的城市轨道门扇参数化设计

王琴，徐海市

（南京康尼机电股份有限公司，江苏 南京 210038）

近几年，公司业务增量迅速，而设计人员增量较缓，导致大多项目都成为了进度异常紧张的项目。具体问题如下：公司没有建立产品知识库，新进员工无法迅速融入工作；相似结构的产品繁多，每个均需要熟练的设计师去完成，且不同设计师完成项目的风格不一样，造成了管理上的浪费；客户反复要求修改相关数据，造成了前期的修改时间浪费；设计师将时间都花在绘图上，没有时间去思考产品结构的合理性等。同时我们发现，对于城轨门扇这一块，结构均类似，只是为了适应不同的车体大小及弧度，做相应的尺寸变更。为了解决以上问题，引进了相关设计知识库积累和管理的软件。主界面图如图1。

DriveWorks 是基于SolidWorks 平台的一个参数化设计工具，转化客户要求后输入制图软件，由制图软件经过系列计算后输出相应的模型及图纸，由设计人员经过相应调整后得到最终规范化的图纸；建立产品的知识库，将一些设计经验固化到软件中，让新进员工能够完成一些以往由老员工完成的设计任务；缩短产品设计的周期，缓解目前项目周期紧张的状况；提高设计图纸的质量，降低管理成本；减少类似项目发生类似错误的概率；需要对设计的产品进行有效的管理，满足企业设计工作的需要。

1 门扇的自动化设计

1.1 构建逻辑关系

城轨门扇参数化设计的逻辑如图2 所示。

1.2 统型模型并标准化建立

我们平时在使用的成熟结构中，部分结构并不是非常合理，或者相关结构的生产效率较低。在对门扇进行参数化设计时，需要由经验丰富的设计团队通过多次评审确认最终方案，针对以往项目中发现的结构缺陷或不合理之处进行结构优化以及考虑降本。建立模型时，要统一设计规则，确保模型建立的规范性，以及考虑到后续修改的方便性，减少编程工作量。

1.3 提取参数，搭建架构

图1 DriveWorks 的主界面

模型完成后，需要确定进行自动化驱动的具体参数，以及相互关联的关系。此时，需要列出相关逻辑结构，以语言描述的方式或者数学公式确定每个参数的变化方式。

图2

1.4 程序编制及自动化测试

根据搭建的架构，在DriveWorks 中输入相关的程序，以实现架构描述的功能或者获得架构所需要的参数。同时，需要在DriveWorks 中设置设计人员所使用的输入界面，如图3。

编写公式：例如：外蒙皮的总高公式如下：DWVariable 门板上部直线段返回的数据D1+(地板面距钢结构的距离dReturn+车体折弯圆心距地板面的距离LReturn+DWVariable 车体外侧折弯点与折弯圆心的距离L0-门板下侧距车体的距离S4Return)×(Cos(Radians(90+车体上部与竖直方向的夹角βReturn-车体下部与地板面的夹角αReturn)))/Sin(Radians(车体下部与地板面的夹角αReturn))。

图3

完成程序编制后，需要对程序进行测试，一般会尝试输入不同的参数，并选择不同的配置，让程序自动生成我们所需的模型。在程序测试时，有可能发现模型、架构、算法上的错误或者不合理之处，此时，我们需要找到错误或者不合理的地方，进行反复的更新、反复的测试，直至我们所测试的样本全部正确为止。由于考虑范围的局限性，在后续使用的过程中，仍然不排除有错误的可能，因此，需要相关人员在使用的过程中不断地进行维护及优化。

1.5 工程图绘制及自动化测试

当程序测试完毕后，模型也已经测试完毕，此时，可以根据最新的模型进行绘制工程图。绘制工程图时，要考虑后续模型的变化规则，详细地定义每个尺寸的位置，每个视图的大小。因此，参数化的工程图绘制时，工作量比普通项目的工程图要大上许多。当工程图绘制完毕后，需要将工程图导入参数化设计软件中去，并和模型设定关联关系。只有这样，当模型无论是参数发生变化还是文件名发生变化，都能实时地建立关联关系。测试工程图时，我们同样会在图3-1所示的界面输入不同的参数或者选择不同的配置，让系统自动生成我们所需的模型和工程图，实现工程图自动化。对照系统生成的工程图，我们检查后，如果发现有视图或者尺寸遗漏时，需要反复对工程图进行修改和测试，直至我们所测试的样本全部正确为止。

2 项目应用及效益

工程图自动化测试完毕后，门扇参数化的相关原始数据交由专人进行管理和维护。以往完成一套门扇图纸平均需要10 天左右，采用参数化后，一套门扇图纸不超过2 天，最快0.5 天就能完成。参数化软件在建立的过程中，将产品知识库和设计经验固化到软件中,让新进员工能够高效、准确地完成图纸设计工作。参数化设计规范了制图方法，使不同的项目、不同的人员设计出的产品结构保持一致，大幅度降低了人为因素造成的设计错漏。参数化设计大大提高了图纸设计质量，使图纸错误更改的次数明显降低。各部门通用性提升：降低类似项目相同错误发生的概率,提高工艺通用性和设计规范性，会对设计部门、工艺部门、生产部门、采购部门等多个部门的工作效率带来提升；根据最近几年工艺设备的改进和换型，为了提高生产效率，参数化设计优化了10 多项工艺结构，为自动化生产提供了便捷。门扇参数自动化设计，目前已运用于大连金普线、宁波3 号线、成都5 号线、徐州1 号线、杭州6 号线、厦门2 号线等60 多个项目。由于参数化门扇的基础是需要人员进行对程序的预先设定，因此，参数化门扇对C 类项目具有较好的通用性，对于A、B 类项目，局限性比较大，预计可以覆盖约80%的项目。

3 结语

在机械行业中，参数化水平一般能实现简单零件级，而部件级及系统级由于接口参数众多，计算工作量较大，难度非常高。城轨门扇参数化设计为SolidWorks 平台下国内首家应用DriveWorks 完成大型零部件级别的驱动，实现了快速建模并且同时自动生成二维生产图纸，已成功运用于60余个在产订单项目中。在与客户沟通方案时也能实现快速响应，实现了信息互通及知识沉淀，设计人员更快速上手，且能保证图纸质量，提高了设计效率，降低了设计更改率，实现了创新降本。