在与Team cen te r集成的NXM anage r中进行前桥三维设计校核的方法

纪水雄

（厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建厦门361023）

在与Team cen te r集成的NXM anage r中进行前桥三维设计校核的方法

纪水雄

（厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建厦门361023）

以公司一款板簧客车为对象，探索一套适合于客车前桥三维设计快速校核方法，包括模型获取、模型转换、数据结构搭建，用于校核、重复使用的三维装配模型的创建以及生成符合数据管理要求的BOM清单。

客车前桥；三维设计校核；Teamcenter；NXManager

从20世纪到现在工程制图经过两次比较大的变革:由手工绘图板向2D计算机辅助制图（如ATUOCAD）转变大幅提高了制图的工作效率；由2D计算机辅助制图向3D制图转变（如NX、CATIA、ProE）大幅提高了制图的准确性和直观性。目前，我们正处在2D制图向3D制图转变的过程中，且3D设计肯定是大势所趋。但是，如何找到适合于客车行业的3D制图应用方法显得尤其重要。

Teamcenter是西门子推出的一款数字化设计与制造软件，是一个内容十分全面的、完全基于标准的、纯Web体系结构的PLM解决方案，体现了协同应用、行业解决方案以及具有产品全生命周期优化工具等诸多优点。当前，我国汽车、航空发动机等制造业领域的多家设计及制造单位，都建立了基于Teamcenter平台的PDM系统。

NXManager是西门子PDM解决方案的一部分，是NX软件项目组级的数据管理模块。NX软件通过NX Manager与Teamcenter软件的结合，将NX软件强大的建模功能和Teamcenter软件优秀的数据存储、管理能力集成在一起，从而实现CAD/PDM数据的无缝链接。本文以大金龙一款板簧车为例，探索如何在Teamcenter系统与NX系统结合的集成化NXManager平台上，创建后续方便校核、重用的三维模型装配，并在Teamcenter系统中生成符合数据管理要求的BOM清单。

1　传统校核方法与NX三维设计校核的对比

传统的校核方法是采用作图法，先画出车轮在初始位置的投影图，然后选取若干特征点，再画出这些特征点在极限位置时对应的三视图投影点，最后在各视图上由这些特征投影点拟合出车轮的外轮廓投影，从而判断出与周边物体的干涉情况。此方法存在如下不足:

1）工作量大。此方法特征点选得越多，则结果越准确，但效率也越低，设计人员的劳动强度也越大。

2）准确性不高，精度差。由于图面上线条过密，易导致失误；而特征点选少了，又存在作图误差太大的问题，甚至可能导致误判。

3）对于不同状态的车架，需要重新用作图法进行校核，针对订单驱动的客车企业，订单设计周期短，无法对每个订单用作图法进行校核，最终大部分订单只能在装配的时候进行验证，大大增加了生产成本。

若引入NX三维设计校核，通过计算机三维建模和三维仿真的功能来实现前桥校核，可以有效地提高校核准确性、直观性和便捷性。

使用NX三维设计校核，提前设置好三维前桥转向的各个极限位置状态，将前桥模型导入到与Teamcenter集成的NX系统中，并将三维模型存储在Teamcenter系统BOM中，从而获得一个直观、可重复使用、便于校核的前桥模型。后续订单配置用到该状态的前桥，直接从Teamcenter调用该前桥模型装配到车架上，然后通过更换前桥布置进行前桥的快速校核，从而有效地减轻前桥校核的工作量，为客车前桥校核的常态化奠定基础。

2　前桥模型获取及转换

在客车设计过程中，零部件模型的获得主要通过两种途径:对于自制件和外协件主要依靠整车厂的设计人员进行绘制；对于外购件则主要依靠零部件供应商进行提供。而不同的供应商由于采用的三维设计软件各有不同，因此，在使用前桥模型前可能需对模型格式进行转换。

目前主流三维软件对应的源格式文件:CATIA软件有*.CATPart和*.CATProduct；NX软件有*.prt；Pro/E软件有*.prt和*.asm；SolidWorks软件有*.sldprt和*. sldasm；SolidEdge软件有*.par和*.asm。

通常供应商会提供各类三维软件都可以识别的中间文件格式如*.STP、*.IGS，但是，由于不同软件采用内核不一致导致模型在转换过程中会有不同程度的丢失。因此，我们推荐获取模型格式优先级为:源格式文件>中间格式STP文件>中间格式IGS文件。

在获取到供应提供的三维模型后，需要将其转化成NX支持三维文件格式即PRT文件［1-2］。通常的做法是采用NX软件自带的转换工具进行格式转换［3-4］，但是NX自带的转换工具转换出来的模型往往质量不高，且几何实体可能会碎成很多的片体，转换后的模型片体数量达到1.2万多个，模型文件巨大，无论是加载还是保存都很费时间，严重影响了工作效率。

因此，若采用第三方数据转换软件（如3DTrans-Vidia）进行转换，运用三方数据转换软件的自动修复以及人机互动模型修复功能，修复模型破碎的片体，可有效改善模型质量。通过第三方软件转换出来的模型大大减少了片体数量，且模型质量较好，模型片体数量从1.2万个锐减到75个，有效提高了模型质量，减少模型的加载和存储时间，从而大大提高设计工作效率。

3　创建装配布置及进行快速校核

根据前桥的设计校核特点，通常需要校核前桥的左转极限位置、右转极限位置和中间位置［5-6］，设计过程中需要保证在上述三个位置间进行变换时不能有干涉的情况发生。

根据前桥校核需要，在模型数据组织时将前桥模型分成四个子件:前梁、转向横拉杆、左侧转向节、右侧转向节［7-9］。

左侧转向节与前梁之间添加一个接触约束和中心约束，作用是使左侧转向节相对于主轴只能在主销方向上进行转动［10］。在左侧转向节与转向横拉杆之间添加一个点对点接触对齐约束，用于模拟球销运动的效果。

右侧转向节添加的约束同左侧转向节的约束。

在左侧转向节与前梁之间添加一个角度约束用于模拟方向机的角度输入α，通过设置角度α来实现前桥的转向。

在各项约束添加完成后在NX软件中选择创建布置:RIGHT对应于转向节转向最右极限位置，对应角度为P1=115°；MID对应转向节转向正前方位置，对应角度为P2=90°；LEFT对应转向节转至最左极限位置，对应角度为P3=-65°，如图1所示。

图1　 NX中前桥各约束的角度设置

布置完成后，试验车桥模型左转极限位置、右转极限位置和中间位置的转向效果，校验模型约束、转向方向、转向角度是否正确，如图2所示。

图2　转向节转向最右极限位置、正前方位置、最左极限位置

模型布置创建完成之后，将前桥模型导入到与Teamcenter集成的NX系统中，为了符合Teamcenter对BOM数据管理要求:产品BOM中对于前桥外购件只要求显示前桥总成物料，前桥子件不能在BOM中体现（即前梁、左转向节、转向横拉杆、右转向节不能够出现在产品BOM中），因此需要在NX环境中把前梁、左转向节、转向横拉杆、右转向节设置为“组件仅供参考”，以达到前桥的子件在模型中显示而在BOM中不显示的目的，如图3所示，上图为保存后在Teamcenter中的BOM结构，其下图为NX中的BOM结构。

图3　 Teamcenter系统与NX系统中的BOM显示

考虑到校核的便利性和准确性，通常情况下只对整车满载状态下的前桥模型做校核。因此需将板簧布置成满载时的状态。

在与Teamcenter集成的NX环境中，将前桥模型装配到整车模型后，在整车环境中打开周边系统如悬架系统、车架系统，通过更换前桥布置模型来进行快速校核，如图4所示。

图4　前桥的快速校核及各距离测量

在校核过程中，可通过NX系统的距离测量工具对校核所需要的各个间距进行测量，如:

1）前桥模型在左极限位置时，右轮距离板簧最短距离217mm，左轮距离板簧最小距离200mm。

2）前桥模型在右极限位置时，右轮距离板簧最短距离218mm，左轮距离板簧最小距离199mm。

3）前轮模型在正前方位置时，车轮距离最近的横梁距离为494mm。

通过以上校核，前桥模型与悬架系统、车架系统不存在干涉，且前桥转向空间较为宽裕，可保证车辆行驶过程中不发生干涉。

通过校核过程可以看出，在Teamcenter集成的NX中使用三维设计校核，能够形象、直观体现了前桥各个布置状态与周边系统的位置关系，并且可对模型的间距进行测量，有效地提高了前桥设计及校核的便利性和准确性。

4　结束语

在Teamcenter系统与NX集成的系统中，使用NX的装配布置功能使计算机虚拟装配能够更加便捷和真实地模拟装配模型的各个状态，有效地提高了整车设计过程中的校核便利性和准确性。应用NX软件布置完模型并保存后，模型的BOM通过两个系统的通信保存在Teamcenter中，创建完成一个后续重复校核使用装配模型的BOM。后续将模型加进订单BOM后，只需改变模型状态便可对BOM的模型进行快速校核，从而大大提高订单BOM的准确性和维护效率。

［1］戴春祥.UGNX6大装配技术培训教程［M］.北京:清华大学出版社，2009.

［2］洪如瑾.UGNX6CAD进阶培训教程［M］.北京:清华大学出版社，2009.

［3］展迪优.UGNX 4.0产品设计实例教程［M］.北京:机械工业出版社，2008.

［4］林琳.UGNX 5.0中文版机械设计典型范例［M］.北京:电子工业出版社，2008.

［5］王霄锋.汽车底盘设计［M］.北京:清华大学出版社，2010.

［6］余志生.汽车理论［M］.5版.北京:机械工业出版社，2010.

［7］王望予.汽车设计［M］.北京:机械工业出版社，2006.

［8］徐石安.汽车构造:底盘工程［M］.北京:清华大学出版社，2008.

［9］毛彩云，吴暮春，柯松.汽车转向系统的发展［J］.汽车维修，2009（4）:44-46.

［10］胡小康.UGNX6运动仿真培训教程［M］.北京:清华大学出版社，2009.

修改稿日期:2016-06-23

Checking Method for Front Axle Three-dimension Design in NXManager Integrated w ith Team center

JiShuixiong
（Xiamen King Long United Automotive Industry Co.，Ltd，Xiamen 361023，China）

Taking amodelof p late spring busof the enterprise as an object，the author exp lores a setof rapid check method suitable for the bus front axle three-dimension design，including themodel acquisition，model conversion，data structure construction，which isused for checking，creating of three-dimensionmodel repeated use and generatingof BOM listofmeeting the requirementsofdatamanagement.

bus frontaxle；three-dimension design checking；Teamcenter；NXManager

U463.2

B

1006-3331（2016）05-0035-03

纪水雄（1988-），男，工程师；主要从事产品数据管理工作。