结构化工艺设计及仿真在铁路客车中的应用研究

李鹏宇

（长春轨道客车股份有限公司信息化部,长春 130000）

0 前言

随着我国制造技术不断发展，加上轨道交通产业迅速膨胀，使得轨道交通经济快速的成为了我国的经济支柱。轨道交通产业在社会中的地位越来越高，加上人们生活水平不断提高，这也使得人们对轨道客车的要求越来越高，不仅在原有的安全基础上，还需要朝着人性化、功能多样化等方面不断的改进和完善，实现这些优化和改进，必须要依靠更为先进和更为高效的设计制造体系才能够达成，其中制造信息化技术将成为铁路客车设计所必须依赖的工具。

1 结构化工艺设计

（1）结构化工艺结构的建立。建立结构化工艺结构是铁路客车结构化工艺设计的前提和基础，建立结构化工艺结构能够对铁路客车的关联部件、工装工具、台位、班组等之间的装配关系进行随时的查看，从而能够对整体铁路客车的装配动态、装配优缺点等进行掌握，进而进行有效的优化。

目前结构化工艺设计中的三维结构化工艺设计技术运用的较为广泛，其主要以EBOM为基础，在Teamcenter软件中的MSE模块中实现，目前的工艺结构的建立主要有两种：一是人工手动建立，手动建立起时根据客车的要求，零部件的特点、工艺特点、安装特点进行针对性的建立；二是从工艺资源库中根据同类型的铁路客车和采用的典型工艺为模板进行自动结构创建，再根据实际情况对系统建立的不完善的地方进行修改或完善。工艺结构的整体结构如下：先根据客车的节点建立起总工艺，总工艺中包含子工艺，每项子工艺中又有总工序，总工序中包含了子工序，子工序中的每个零部件都分配了对应的工序，当工艺结构建立后则生成MBOM。

（2）零部件工艺的设计。结构化工艺结构建立后，接下来的工作则是对零部件的设计，零部件的工艺设计需要紧密的和铁路客车的整体工艺关联，如关联相关的工装、班组、台位等。

（3）三维工装设计。三维工装设计作为整个设计工艺中的重要内容，在未来也必将成为了设计的趋势。利用MSE进行二次开发能够建立起工装设计文件类型、工装对象以及工装设计任务书，从而实现基于CATIA三维工装的设计。

（4）报表的输出。当工艺设计人员将整个客车的结构化工艺设计完成时，系统的报表输出功能能够将设计人员的各项设计数据打印出来，通过报表生成将铁路客车的设计信息以报表的形式展现出来，如零部件的工艺参数、装配序列、工艺要求等，然后将报表作为用于生产的依据。

2 模拟仿真

当基于EBOM工艺设计任务完成后，设计的内容是否能够真实的满足实际生产成为了考核设计是否科学、完善的重要内容，通过以往的经验来看，曾经的二维CAD图纸无法满足模拟仿真验证，鉴于该情况，本文就选择三维数字化工艺设计由计算机来实现模拟的装配仿真和验证。Tecnomatix就是一套数字化制造较为科学完善的方法，其能够帮助铁路客车制造企业将客车、资源、使用的工艺等信息全面的关联在一起，任何一个零部件的参数出现变化均能够在对应的元素上表现出来，从而让设计工艺人员能够准确的掌握铁路客车在制造过程中的所有信息，从而做出相应的完善工作。以下就以某铁路客车的典型工艺进行模拟的装配和仿真，具体步骤如下：一是先建立起模拟的装配场景，模拟装配场景根据以往实际装配的经验上建立，模拟装配场景需要具有代表性，能够反映出了真实的装配问题；二是建立起所有铁路客车的工艺资源关联和行为模型，获取工艺资料库分类结构中和需要进行仿真工序相关的工具、工装等，对所有需要使用到的资源进行行为建模；三是实现模拟装配，模拟装配仿真采用的技术是上述提到的三维数字化模型，先进行数据重构，然后在根据工艺资源库中的实际零部件的工艺技术参数、装配的流程，并充分的结合装配的施工台位、班组以及设备工装等进行模拟仿真，然后利用模拟装配干涉检验功能对模拟装配组件与组件间、装配组件与工装工具间的关系进行干涉检测，以检验出铁路客车设计中各组件是否具有可装配性。当设计中的各组件可装配性完全符合要求时则还需要模拟装配过程中装配人员的可操作性和舒适性，从中来检测装配人员是否难以操作、是否容易疲劳、是否受到空间限制等，最后根据所有的模拟仿真结果对组件的设计进行优化，在满足铁路客车实际要求和工艺技术要求的同时让装配人员操作起来更加简便和更加舒适。

3 结束语

本文主要分析了在Teamcenter环境下和Tecnomatix环境下的结构化工艺设计和仿真，结构化工艺设计的优势在于使铁路客车在整个设计时流程和步骤较为明确，能够有效的减少工艺设计的周期，提高设计的效率，而模拟仿真则可以对结构化工艺设计进行验证，检测设计是否满足实际的要求，在此基础上对设计进行优化和完善，以有利于制造出性能更优越的铁路客车。

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