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ptc 用户精英大会用户精英大会用户精英大会用户精英大会 2002 2002 年年年年 7 月月月月 18-19 日日日日 海南博鳌海南博鳌海南博鳌海南博鳌 dfh-4 卫星结构分系统的三维仿真参数化设计及应用卫星结构分系统的三维仿真参数化设计及应用卫星结构分系统的三维仿真参数化设计及应用卫星结构分系统的三维仿真参数化设计及应用 北京总体专业设计部 曹巍 摘要本文针对我国下一代大型通信卫星dfh-4共用平台新的要求通过 三维仿真参数化设计的理念在优化总体布局提高结构设计的容错性缩短 结构设计及部装的周期等方面进行了介绍 主题词dfh-4 结构设计 pro/engineer top-down 参数化 一 前言 dfh-3 卫星的发射成功标志着我国已经具有了自行开发地球静止轨道通 信卫星平台的能力开发更大容量通信卫星共用平台缩短与国外设计水 平的差距已经成为我们卫星事业发展的必然趋势 dfh-4 卫星有效载荷最大起飞重量 5100kg,在轨寿命 15 年除了具有更大 的有效载荷装载能力以外还具有更大的适应能力这使得 dfh-4 平台能 够满足未来一段时间内我国对大型地球静止轨道通信卫星平台的要求成 为真正意义上的共用平台 二 结构分系统简述 对于结构分系统而言主要性能要求为 强度卫星在地面操作发射过程和在轨工作其间结构应不发生破坏和 影响使用的变形 刚度结构部件的固有频率不得与安装在其上的仪器设备的固有频率接近 整星的固有频率不得与运载的固有频率接近 质量限制结构应进行优化设计以减轻结构重量 电导通卫星结构所有导电性部件均应是电导通的并能为星上仪器实现 所需要的电导通 热控满足对于星体的热防护要求 接口保证与天线太阳电池阵及运载火箭的接口要求 由于卫星发射重量由 dfh-3 卫星的 2300kg 增加到 5100kg使卫星结构分 系统所承担的载荷有了很大幅度的提高所以在以上几个方面及可靠性 工艺性及适应能力等方面对结构设计提出了更高的要求如何把结构设计 加工及部装的质量周期和成本风险降至最低已成为摆在结构设计工程 师面前的一个重要课题 三 三维仿真设计的实施 在三维仿真设计中主要应用的是 ptc 公司的 pro/engineer 软件其最 大的优点是能够提供一个自顶向下top-down的三维设计环境自顶向 下设计是一种产品设计方法在此方法中首先捕捉顶级设计标准然后将 此信息从产品结构的顶级传递到所有的子系统使结构设计工程师从而可 以使用协调一致的设计技术来开发三维仿真设计 1创建整个结构设计的布局layout 布局用于自顶向下top-down的设计环境中控制组件的设计意图 包含在布局中的信息有2-d 非参数化草绘的几何全局尺寸和参数 列表数据设计注释等 图 1 即为 dfh-4 卫星结构设计的布局 图 1 dfh-4 卫星结构布局 在图 1 中尺寸均来自总体要求为卫星外形及结构连结板之间的基本位置 关系通过将全局尺寸和参数结合即可以达到控制设计的作用 2组织布局 将控制卫星外形及结构连结板之间的基本位置的参数列表如图 2 所示 图 2 参数列表 图 2 表中的尺寸为参数所驱动在设计中可通过更改参数的值达到更改外 形 尺寸结构板尺寸及板间的基本位置尺寸的目的此参数可设置权限 即只有一定权限的设计师才有权更改或在设计布局中不断增加参数化设 计也使得卫星结构设计的系列化成为可能极大的缩短了结构设计周期 减少了由于卫星尺寸变化带给设计师的工作量 3建立骨架skeleton模型 骨架模型以 3-d 形式表示布局中的设计信息并由布局中的参数所控 制图 3 即为 dfh-4 卫星布局所控制的骨架模型即将结构的空间位置 用曲面surface的形式完全表达 此骨架模型可共用于总体的仪器布局和结构分系统的部装设计锁后 可分别进行设计可大大节约设计周期 图 3 骨架模型 4 通过骨架模型的数据共享功能创建子组件子骨架元件 将设计信息 曲面 基准面 基准轴 通过 复制几何copy geometry 功能传递即可完成对子组件元件的空间定位和尺寸的确定并可 分工负责由团队并行设计节约设计时间 在生成实体的基础上增加各子组件元件的开口孔的特征 由图 4 至图 6 可清晰的看出这种设计意图 图 4 服务舱南电池板 图 5 承力筒组件 图 6 隐藏曲面后的承力筒组件 5创建连接角条零件 由于 dfh-4 卫星结构采用后埋及角条连接连接角条有百余根 但结构简单故采用直接生成三维零件通过与结构板的面和孔配 合定位达到直接装配到大装配中的目的 图 7 中板与东西板的连接角条 6生成整个大装配 使用包装功能将元件放置在组件窗口内因为空间几何位置均 为同一骨架创建所以能够保证个子组件元件位置的正确 图 8 整星结构的大装配 图 9 整星结构角条与孔的位置关系 图 10 服务舱局部放大图 四 在卫星设计中的应用 在传统的设计中是结构设计工程师根据总体的卫星结构设计要求在保 证各舱段结构板开口要求的情况下确定板间连接关系以二维工程图的 形式提供给加工生产单位主要应用软件为 autocad其主要缺点是各 尺寸之间无关联无法实现参数化设计工程师独立于组件外设计各个元 件需要用手工方法保证元件的正确配合以符合设计标准设计者常会在 创建组件后发现无法装配例如两板之间连接后埋块位置不符检测出问 题后设计者需手工调整每个模型而随着结构的复杂性增加检测和纠 正这些矛盾会消耗大量的时间 利用三维参数化设计其优点如下 1. 缩短总体与结构分系统之间的协调时间与工作量由于使用同层骨架 使得仪器孔位得以更快更准确的确定 2. 加工成产品前即可实现数字化部装即可提高部装的准确性又检 验了各结构板连接的正确性同时合理的利用了时间 3. 尺寸为参数化驱动为产品的系列化及结构设计修改提供了很大的方 便 4. 可以通过输入零件密度的方法直接计算出结构分系统的重量以及质 心等达到更优化的设计 5. 利用 pro/engineer 的二维工程图功能可直接出元件及组件的二维 工程图对于外形复杂元件(例如 sada 支架)的设计,能够更加方便和 准确,并且达到尺寸的互相关连减少设计中的人为差错和工作量 6. 通过 pro/engineer 的力学分析模块可进行整星结构的静动力分析 五 结束语 在卫星的设计中,设计师运用先进的设计思想和设计手段,在全面严格的计 算分析基础上的工作是由为重要的结构平台是卫星共用平台的骨架它 的适应能力的大小将直接决定卫星平台的适应能力和发展前途如何全面 综合生产周期成本通用性等多方面因素最大程度的降低各方面的研 制风险提高产品质量和可靠性是摆在设计师面前的一项光荣而伟大的 任务愿我们能以先进的设计理念和认真负责的工作精神使我们的技术 早日赶上发达国家的水平 参考文献 1迟军 大型地球静止轨道公用平台结构设计 北京 1999 2ptc fundamental design 2001 3ptc top-down design 2001 ptc 用户精英大会用户精英大会用户精英大会用户精英大会 2002 2002 年年年年 7 月月月月 18-19 日日日日 海南博鳌海南博鳌海南博鳌海南博鳌 pro/engineer 软件在我所雷达产品结构设计和开发中的应用软件在我所雷达产品结构设计和开发中的应用软件在我所雷达产品结构设计和开发中的应用软件在我所雷达产品结构设计和开发中的应用 信息产业部 38 所 结构部 钱 庆 我所是一个以开发和研制雷达整机系统为主要工作的国家重点科研单位 自1999 年开始应用 ptc 公司的 pro/engineer 软件从事雷达整机结构系统设计至今已 有 3 年多的时间了在这 3 年多的时间里我所结构设计人员在全面推广和应 用 pro/engineer 软件过程中深切感受到 pro/engineer 软件是机械结构设计 行业中集 cad/cam/cae 为一体的不可多得一款优秀工程设计软件 一一一一我所在我所在我所在我所在 pro/engineer 软件推广和培训过程中的经验和体会软件推广和培训过程中的经验和体会软件推广和培训过程中的经验和体会软件推广和培训过程中的经验和体会 我所为了提高雷达结构设计的质量和效率于 1999 年购买了 13 套 pro/engineer 软件以及其部分子模块如 pro/detailpro/assembly pro/surface 和结构分析模块 pro/mechanica为了将 pro/engineer 软件以最快的速度推广开来投入到日常设计工作中我所结构设计部门 在软件安装到到位后立刻开始了相应的人员培训在培训工作的具体形式 上我所主要采用三种方式相结合的方法即首先是在使用 pro/engineer 软件的初期派出部分技术骨干直接到 ptc 公司在上海的培训机构上课为 了提高培训效果我们在技术骨干的选择上下了一番功夫我们对直接前 往培训机构上课同志的要求是1熟悉业务工作2熟悉并有用三维 cad 软件设计经验3计算机操作能力强4有一定的英语阅读能力事实 证明苛刻的人员选择条件将带来良好的培训效果其次是在有部分科研人 员在工作中使用 pro/engineer 的时候针对我所从事结构设计人员数量 较多的情况请 ptc 公司 pro/engineer 软件培训工程师到我所为大多数 的设计人员集中上课在这一培训环节上为保证培训质量应注意几点1 选择好培训地点和时间 2有不同的专业针对性3严肃培训考核我 所在这个环节的培训上一开始由于没有注意这几个方面导致初次培训效 果不佳而浪费了宝贵的培训机会这是经验之谈最后一个阶段是内部培 训通过前两个阶段的培训工作我所积累了一批应用 pro/engineer 软 件的骨干份子通过由他们定期开设 pro/engineer 培训班使得我所每 一位从事结构设计的人员都能普遍掌握 pro/engineer 这种三维设计软 件为我所全面应用 pro/engineer 提供了人员基础通过一年半左右的 pro/engineer 基础使用培训我所结构设计人员现有 80%左右的人已掌握 了该软件 许多同志已能非常熟练使用pro/engineer 使得pro/engineer 在设计工作发挥出相当大的作用 二二二二pro/engineer 软件在我所产品结构设计中的应用体会软件在我所产品结构设计中的应用体会软件在我所产品结构设计中的应用体会软件在我所产品结构设计中的应用体会 首先我所在结构总体的方案设计中大量地使用了 pro/engineer 的建模 和造型功能由于结构总体方案的设计意图很难用单纯的文字表述清楚 常常需要附以图片加以说明而以往常用的两维平面工程图纸很不直观 让人难以一下子理解设计师的设计意图而三维造型立体直观细致 其表现力大大优于平面工程图纸因此在我所 pro/engineer 软件安装到 位后我所结构设计人员努力攻关将结构总体方案设计从两维转向了三 维并取得了好的成效其中较典型的例子是在我所某雷达项目的竞标过 程中在结构总体方案设计上对 pro/engineer 的建模和造型功能的充分 应用2001 年夏天我所参与某雷达研制的项目竞标我所结构设计人员 在接到结构总体方案的设计任务后立刻组织结构设计人员直接利用 pro/enigneer 从三维入手对雷达天馈系统电子设备建模和造型由 此获得了一幅幅直观逼真的图片配以简练的文字阐述清楚地表达了结 构设计意图并由此得到评审人员的肯定不仅如此这次的三维造型还 直接给后来的加工带来了方便在这个雷达的设计方案中天馈系统部分的 馈源喇叭的结构特别复杂如果不使用三维设计工具的话单单靠二维绘 图加设计人员想象力的话是很难快速制出加工图纸的正是用了 pro/engineer 强大的三维投影绘图功能结构人员才能轻松高效的完成 了复杂的设计任务 其次我所结构工作人员还使用 pro/engineer 直接完成了另一项大型雷 达的装配设计由我所承担设计的某雷达天馈系统共有好几百个元器件 布置在不同的空间平面上且为高密度安装由此带来一系列的工程设计问 题譬如怎样合理安排安装空间怎样设计才能保证在安装过程中避免 元器件之间相互干涉怎样计算空间大跨度的高精度稳相电缆的长度怎 样才能快速准确地绘制出雷达的总装图来等等难题为此在该雷达天馈 系统结构设计中我所结构工作人员从头到尾坚持使用 pro/engineer 三 维建模和造型其中不怕几次反复为结构设计提供直观的模型和丰富的 数据让上述的一系列难题迎刃而解在后来的该雷达天馈系统装配中未 遇到大的困难且一次成功保障了我所科研计划的整体进度 另外pro/engineer 还在我所很多具体的结构设计中发挥着效用在许 多雷达的结构设计中我所结构设计人员利用 pro/engineer 设计成套的 结构整件准确的把握各个零件的重量并配合pro/mechanica计 算其刚强度来并进行优化设计出了重量轻且满足刚强度要求的结构整件 大大提高了雷达结构设计质量提高了设计效率从以上几点看 pro/engineer 软件给我所雷达结构设计带来了前所未有的益处因此继 续扩大 pro/engineer 软件的使用将是我所结构设计未来发展的主要方 向 三三三三我所使用我所使用我所使用我所使用 pro/engineer 软件的中远期规划软件的中远期规划软件的中远期规划软件的中远期规划 我所通过 3 年多在雷达结构设计中对 pro/engineer 软件的使用深感该 软件在设计工作给我们的工作带来的诸多好处我们在今后的工作中更进 一步的推广和使用 pro/engineer 软件 1 变现在平面设计和三维设计平台相混合的局面彻底将 autocad 等 平面设计平台废除统一用 pro/engineer 软件从事结构设计将 pro/engineer 融合到产品设计的全寿命周期中去 2 发较完善的基于 pro/engineer 和零件库并配合 ptc 公司 的产品数据管理软件 pro/intralink 使用使结构设计人员能充分进 行结构设计资源共享为结构设计全面推行的三维设计奠定基础 3 推广和使用 pro/engineer 软件带动结构设计其他方面的发展和进 步pro/engineer 软件是当今世界优秀的 cad 系统软件在这套系 统中包含了许多目前国际上先进的工程设计理念和思想诸如并行设 计柔性设计top-down 设计参数化设计系统灵敏度设计等等 设计技术我所将在进一步推广和使用 pro/engineer 软件的同时将 这些先进的设计技术也引入到雷达结构设计中来全面的推动我所结构 设计的发展和进步与世界先进工程技术接轨大幅度的提高设计水平 和设计效率 cad/cae/cam 一体化设计是世界工程设计领域发展的大势所趋它 在提高设计水平和设计效率上发挥着积极的作用我所将在未来的雷达 结构设计中秉着充分利用和发挥 pro/engineer 软件在结构设计上特 有的优势坚持不懈地将 pro/engineer普及到结构工程设计的各个 环节之中 ptc 用户精英大会用户精英大会用户精英大会用户精英大会 2002 2002 年年年年 7 月月月月 18-19 日日日日 海南博鳌海南博鳌海南博鳌海南博鳌 pro/mechanica structure 解决四连杆机构静力学分析解决四连杆机构静力学分析解决四连杆机构静力学分析解决四连杆机构静力学分析 航天四部 李文强 摘摘摘摘 要要要要本文利用 ptc 公司的 pro/mechanica 软件的 structure 模块提供了 一种对四连杆机构进行了静力学分析的方法利用该软件与 pro/engineer 软 件的集成功能可以方便快捷的对轴组件进行建模和静力学分析 本文假设读者已经了解 pro/engineer 的 mechanism 模块的使用方法并且能进 行基本的 pro/mechanica 静力学分析 关键词关键词关键词关键词ptc pro/mechanica 四连杆 销钉 静力学分析 接触区域 一前言 在设计实践中我们经常遇到轴组件机构的静力学分析问题使用 pro/mechanica structure 模块可以解决这类问题这里我们用一个 简单的四连杆机构的例子对此类问题的一种解决办法进行介绍该机构的 pro/engineer 模型如图 1 所示 图 1 为了分析该机构在某位置的静力学状态特设置了一处障碍使机构在该处 静止又在驱动杆上施加了驱动力使整个机构处于静平衡状态为了保证 分析的正确性必须在 pro/mechanica 中对该机构进行正确的定义本 例的定义内容主要包括以下几项 1 模型类型model type 2 材料(materials) 3 约束(constraints) 4 接触区域(contacts) 5 载荷loads 以上各项定义完成后模型应如图 2 所示 图 2 二过程 在开始详细介绍之前先说明几个原则 1 分析前将无相对运动的几个元件件合并成一个零件这将大大减少出 错的可能性使用 componentadv utilsmerge 命令进行 合并本例中 将把轴与一个元件合并注意合并零件时一定要清楚组装零件所选 的参照否则合并后容易产生不必要的父子关系具体方法因不是本文 所论述范围故不再此详述 2 每个单独的元件都需要定义约束否则将出现约束不充分的错误 具体过程如下 ? 建立各部件的 pro/engineer 模型包括底座底20孔3杆 5孔3轴3长 6和障碍物因为轴连接两个元件 所以可以在此时将轴与其中一个元件合并达到简化模型的目的 如此处理后本模型共有 6 个元件包括 2 个底座3 个杆和一个障 碍物轴已合并先将前 5 个元件按图 1 组装起来其中需要转动的 地方在装配时都采用元件放置中的连接/销钉选项装配完成 后可以利用 pro/engineer 的mechanism/drag选项拖动该模型 验证模型的运动特性通过后将障碍物装入同时调整杆的位置如 图 2 所示 进行在 pro/engineer 中的最后工作选择分析/模型分析/全局干 涉/计算进行干涉检查如果显示没有干涉那么我们就完成了进入 pro/mechancia 前的全部准备工作 ? 选择应用程序 pro/mechanica进入 pro/mechanica 集成模式 本例的操作都是在集成模式下进行点击structure/model见到一 个菜单模型需要定义的选项都出现在这个菜单中pro/mechanica 缺省的模型类型model type为 3d这里不必更改 ? 定义材料materials点击materials选项在出现的对话框中选 钢steel,然后 assign/part 选取所有零件,返回这样就将所有零 件的材料定义为钢 ? 定义约束constraints本例有 6 个元件每个元件定义一个约束 其中两个底座和一个障碍物相对整个系统静止所以为全约束3 个 杆 在 本 例 中 可 以 绕x向 转 动y 向 和 z 向 移 动点 击 constraints/new/surface,选择杆的侧面坐标系不变释放 y 向 z 向的 平移自由度和 x 向的转动自由度如图 3 所示 图 3 各个元件约束定义完成后如图 4 所示 图 4 ? 接下来要进入最关键的步骤即接触区域contact的定义接触区域的 定义方法如下选择structure/model/contacts/create 这里有两种建立 方式face/surface 方法是手动选取需要建立接触区域的面优点是可以比 较准确缺点是区域比较复杂时需要使用查询选取操作比较麻烦 另 一 种 方 法 part是 选 取 需 要 建 立 接 触 区 域 的 两 个 零 件然 后 pro/mechanica 将自动计算出可能的接触区域优点是非常方便缺点 是可能需要我们手工删除一些不需要的接触区域 这里我们先使用 part 方法建立接触区域选取图 1 中左面的底座和杆系统 自动算出这两个零件可能的接触区域我们只保留轴外表面那四个接触区 域 其它全部删除 如果不清楚某个接触区域限定的两个面 可以使用 review 来进行查看定义后的结果如图 5注为了显示清楚已使用视图/模 拟显示/可视性选项关闭了约束的显示 图 5 其它零件间接触区域的定义基本与此相同障碍物的接触区域可使用 face/surface 方法定义全部接触区域定义完成后如图 6 所示 图 6 ? 定义载荷点击structure/model/loads/new/surface选择左侧驱动杆 的侧面在 y 的负向加 500 牛顿大小的力force,定义成功后载荷应 如图 2 所示的 至此四连杆机构静力分析模型所需的全部定义都已完成完成后的样 子请参考图 2 下面创建分析点击structure/analyses/new/convergence”选择quick check”选项然后ok/closequick check”方法的特点是速度快但 是结果不精确所以通常用来验证模型定义是否正确的 运行成功后机构形变结果图如图 7 图 7 三结束语 通过以上论述本文介绍了利用 pro/mechanica structure 模块提供 一种轴组件结构静力学分析的方法对比传统的手工计算边界受力条件 然后对零件单独进行分析的方法本文论述的方法具有操作简单容易修 改的优点 ptc 用户精英大会用户精英大会用户精英大会用户精英大会 2002 2002 年年年年 7 月月月月 18-19 日日日日 海南博鳌海南博鳌海南博鳌海南博鳌 使用相对路径进行系统配置和项目管理使用相对路径进行系统配置和项目管理使用相对路径进行系统配置和项目管理使用相对路径进行系统配置和项目管理 航天四部 李文强 在 pro/engineer 的配置工作中有这样两个概念即“绝对路径“和“相对路径 “绝对路径是指目录在磁盘中的绝对位置相对路径指目录相对于其它某个特 殊目录的相对位置在关于 pro/engineer 路径设置的帮助文件中我们经常 能看到这样的话“推荐使用绝对路径以避免出现错误“一般来说使用绝对路 径更容易理解但是根据本人在单位 pro/engineer 系统配置工作中的经验 妥善的利用相对路径将起到简化配置工作量方便统一单位标准及利于项目管 理的作用现分别详述如下 1 相对路径在系统配置中的使用 由于各个单位情况不同pro/engineer 安装后符合单位标准的配置工 作是必不可少的通常包括以下几个方面零组件起始模型二维图框 打印机配置文件颜色配置文件等等随着应用的深入配置文件还会经 常 的 添 加 和 修 改以 前 的 做 法 是 管 理 员 在 一 台 机 器 上 安 装 好 pro/engineer然后用绝对路径进行系统配置并进行打包拷贝压缩包到 其它机器上解压缩至相同目录然后运行 loadpointbinptcsetup.bat 进行配 置这种做法的缺点是对路径的限制非常严格比如在第一台机器上 pro/engineer 的安装目录是 d:ptcproe2001,那么其它机器也要求安装在 d:ptcproe2001 下否则将出现找不到配置文件的现象只能手工修改但 是有时使用其他路径安装 pro/engineer 是不可避免的比如没有 d:分区 或 d:分区的空间不够等等这样为以后的配置文件升级带来很多麻烦每 次都需要手工修改配置路径而使用相对路径就可以解决这个问题我的 做法是建立一个与 loadpoint通常为 d:ptcproe2001同级的目录 pro_stds, 将所有的配置文件都放置在这里然后在 loadpointtextconfig.sup 中设置相 对路径指向这里如下图所示 config.sup 中的配置项写法如下 !=default path= pro_colormap_path $prodirpro_stdsdir_colormaps pro_plot_config_dir $prodirpro_stdsdir_plot_pcf pro_font_dir c:winntfonts trail_dir $prodirpro_trail pro_format_dir $prodirpro_stdsdir_format train_file_path $prodirpro_stdsdir_trainfile pro_group_dir $prodirpro_stdsdir_group pro_note_dir $prodirpro_stdsdir_notes pro_symbol_dir $prodirpro_stdsdir_symbol pro_material_dir $prodirpro_stdsdir_material start_model_dir $prodirpro_stdsdir_startfiles template_designasm start_asm.asm template_solidpart start_part.prt template_sheetmetalpart start_sheet.prt 其中$prodir 代表装载 pro/engineer 的目录 这种配置方法的优点包括 ? 对 pro/engineer 的安装路径没有要求因为采用相对路径所以将 压缩包解至 任何一个目录都可以保证找到配置文件而无须手工更改路径 ? 方便配置文件添加与修改当管理员进行了配置文件修改与添加后 其它人只需要将管理员机器中的 por_stds 目录和 loadpointtextconfig.sup 拷贝过来对本机进行覆盖就可以了无须了解怎样的修改与添加更无 须更改任何路径因此可以很容易的保证单位标准的统一 2.相对路径在大装配管理中的应用 在管 理大 型装 配时由 于大 装配 的子 目录 较多我 们通 常 在 中设置 search_path_file 指向一个文件在该文 件中用绝对路径列出搜索目录假设项目 1 放在 d:pro_workproject1 目 录 下我 们 可 在 中 设 置 “search_path_file d:pro_“,再在 中列出项目 1 所要搜索 的路径这种方法有下面这些缺点 ? 管理多个项目时每打开一个新项目就要在 中 修改一回 search_path_file操作步骤烦琐容易出错 ? 单位之间传递项目时接受单位可能将项目放在不同于发出单位的目 录这样就需要将所有路径全部重新配置一遍同样容易出错 第二个问题尤为严重我们曾经遇到这样一件事情将一个大型装配传递给接 受单位后由于该单位对搜索路径的设置不熟练好长时间也打不开最后不 得不由我们派人过去进行路径设置才解决了问题 而使用相对路径进行项目管理可以使这些问题变的极其简单方法如下 1 拷贝一个启动 pro/engineer 的快捷方式将名字该为所要启动的项目 的名字例如 project1在其属性中设置起始位置为该项目所在目录 如下图所示 2在项目所在目录建立一个文件 在这个例子中是 d:pro_该文件里面只需设置一个参数 “search_path_file .“其中的小圆点.即为相对路径表示当 前目录的意思 3在项目所在目录建立一个文件 本例子中为 d:pro_, 里面用相对路径设置所要搜索的所有子 目录比如“.mulu1“ 因为 pro/engineer 启动时搜索 的顺序为最后搜索启动快捷 方式所设定的启动目录中的 所以只要使用该快捷方式启动即 可保证该项目所需的搜索路径已被声明对多个项目进行管理时每个 项目都如此设置想打开某个项目只需由对应的快捷方式进入即可 如下图所示 另外在项目传递时接收单位只需建立一个快捷方式起始位置指向该项目 即可正确打开该装配操作极其简单 综上所述我们可以发现对于相对目录只要能合理的使用就可以给我们的 系统设置和项目管理带来很大的方便以上为笔者在使用 pro/engineer 的过 程中的一点经验总结希望能和大家一起分享 ptc 用户精英大会用户精英大会用户精英大会用户精英大会 2002 2002 年年年年 7 月月月月 18-19 日日日日 海南博鳌海南博鳌海南博鳌海南博鳌 top-down 规范化设计方法在天龙载重车开发过程中的应用规范化设计方法在天龙载重车开发过程中的应用规范化设计方法在天龙载重车开发过程中的应用规范化设计方法在天龙载重车开发过程中的应用 东风汽车公司技术中心 喻洪 方义民 李瑾宁 一项目背景 技术中心从九十年代初使用三维设计以来一直采取先设计零件后装配 总成的设计方法各系统能完成自己的装配但各系统间总成借用困难 零件间的更改也可能造成总成间的更改重复劳动较多且易导致系统间 的干涉等现象车型总布置设计者不能很好地发布设计意图也不能动态 监控和修改布局设计不能形成一个完整的电子样车导致由过去的积极 参与造型设计退化到只下发纸质设计任务书及总成布置简图领导难以检 测项目完成情况有经验的设计人员没有将自己的设计方法和设计经验固 化下来当人员流动后后续人员须从头开始摸索经验传递体系没有很 好建立因此只有规范设计方法保存有价值的资料才能使中心的设 计开发进入良性循环 top-down design 是一个产品开发过程通过该过程确保设计由原始的概 念开始逐渐地发展成熟为具有完整零部件造型的最终产品把关键信息 放在一个中心位置在设计过程中通过捕捉中心位置的信息传递到较低 级别的产品结构中如果改变这些信息将自动更新整个系统 二自顶向下设计是基于下列原则的 1. 所有子系统都是较大系统的一个组成部分 2. 捕捉知识设计意图允许设计人员将精力集中在设计有意义的设计 问题上依赖软件完成琐碎的麻烦的重复性的计算工作和技术管 理工作 3. 设计模型将自动地从其他 pro/engineer 设计对象如骨架模型设计 任务书中提取所需的信息 4. 在整个产品开发周期中设计准则相对静态即较少变化 5. 设计约束或特定的尺寸值在开发周期中允许处于变化协调过程中 直到设计周期的最后才能完全确定 6. 项目的开展按设计职责跨越多个组织部门及行政部门 7. 在产品的变型设计中允许实现子系统的快速互换 8. 模块化设计使得相似组元的互换性设计及并行设计变得容易 9. 如果嵌套了知识pro/engineer 的设计对象在将来的设计中可以被 方便的重用 三自顶向下设计的工具 1. layout 捕捉顶层设计标准的中心位置 2. skeleton 捕捉装配中设计信息的中心位置 3. package 当精确的位置不清楚时的一种方便的进行装配研究的方法 4. publish geometry 把自己的设计信息方便地让他人参照使用的一个 pro/engineer 5. 特征必须从哪里拷贝就到哪里更新 6. copy geometry 从一个模型到另一个模型交流设计信息的一个 pro/engineer 特征必须从哪里拷贝就到哪里更新 7. relation 确保设计意图得到贯彻的有效方法之一 8. design manager 管理相互依赖关系的有效手段 四自顶向下设计的大体过程 1. 在 layout 中定义整体产品设计信息(必须有 pro/notebook 模块) 2. 定义初始产品结构 3. 在 skeleton 中建立 3 维形式的产品设计信息占位空间和相对位置 关系 4. 用 publish geometry 特征发布产品设计信息 5. 用 copy geometry 特征传递产品设计信息到单个设计组元中 6. 根据上级发布的设计意图根据本系统特点造型几何模型 7. 用实体模型实现装配体 8. 为设计变型车建立互换性 以上过程随着设计的成熟经常交叉和反复迭代直至完成最终产品的设 计 五自顶向下设计方法学的具体实践过程 下面描述的是基于 pro/engineer 及 pro/intralink 的自顶向下设计方 法的具体实践步骤应用工具利弊分析帮助判断的准则等 图 1 天龙载重车的子系统 在天龙载重车的开发之前必须首先定义和明确整车的设计方案并由此 将整车的设计方案意图分解为若干系统设计任务书也就是说整车的 系统输出参数是作为各个子系统的输入参数各子系统可以继续分解由上 天龙载重车 发动机总 发动机系统 传动系统 前后桥车架 悬架 转向 制动电器 车身 传动轴离合变速箱取力器 车箱 进气 排 供 冷 悬 车车 一级传递下来的参数和设计方案详细定义每一个系统的参数 这样做的实质就是把关键的信息放在较高产品的位置然后传递这些信息到 较低产品中去各子系统通过一个中心位置捕捉总体的设计信息这就很容易 实现频繁的设计参数的变更并保证了设计意图的贯彻和一致性同时信息 放在一个指定的位置所有的零部件总成子系统都参照指向该位置当 改变这些信息的时候系统将自动更新整个系统 步骤步骤步骤步骤 1 定义设计意图定义设计意图定义设计意图定义设计意图(defining design intent) 图 2 在 layout 中定义整车技术参数 通常在该阶段设计员应对下列问题有一个明确的答案: ? 设计该产品的目的是什么 ? 它是如何满足这个功能的 ? 满足这个功能的主要子系统是什么 ? 这些单个子系统如何形成整个产品 ? 随着设计的进行会发生那些设计变更 ? 这是一个全新设计吗 ? 这个设计参照哪个己有产品 ? 产品设计中关键的考虑因数是什么(大小重量成本等) ? 该产品如何与周边环境打交道 这些问题的答案可能己存在于产品规格产品报价及项目建议书中对于这些 文档信息可由 pro/intralink 数据库管理软件来管理并与具体的零部件形成 相互依赖关系 也即关联关系 另外 这些概念设计结果和理念也可由 pro/layout 进行捕捉对于 layout 中涉及的关键设计尺寸注解参数等等可由参照其的 零部件及骨架模型进行共享达到设计自动化的目的 名称英文名称(变量名) 前轮内轮最大转角steering_wheel_inner_angle 前轮外轮最大转角)steering_wheel_outer_angle 发动机装配基准点engine_sys_x engine_sys_y engine_sys_z 发动机安装倾角engine_alpha 油箱容积尺寸(l)fuel_tank_capacity 风扇直径fan_diameter 风扇位置fan_location 散热器位置radiator_location 中冷器位置aftercooler_location 中冷器厚度aftercooler_thickness 前轴一级落差beam_drop 后桥倾角rear_axle_angle 表2 各系统尺寸参数 表 1 整 车 尺 寸 参 数 名 称英 文 名 称 ( 变 量 名 ) 整 车 总 长o v e r a l l _ l e n g t h 整 车 总 宽o v e r a l l _ w i d t h 整 车 总 高o v e r a l l _ h e i g h t 轴 距w h e e l b a s e 1 中 后 桥 轴 距w h e e l b a s e 2 前 轮 距f r o n t _ t r a c k 后 轮 距r e a r _ t r a c k 整 车 前 悬f r o n t _ o v e r h a n g 整 车 后 悬r e a r _ o v e r h a n g 底 盘 前 悬f r o n t _ o v e r h a n g _ c h a s s i s 底 盘 后 悬r e a r _ o v e r h a n g _ c h a s s i s 底 盘 总 长o v e r a l l _ l e n g t h _ c h a s s i s 最 小 离 地 间 隙 ( 前 )m i n _ g r o u n d _ c l e a r a n c e _ f r o n t 最 小 离 地 间 隙 ( 后 )m i n _ g r o u n d _ c l e a r a n c e _ r e a r 接 近 角 ( ?$?)a p p r o a c h _ a n g l e 离 去 角 ( ?$?)d e p a r t u r e _ a n g l e 最 小 转 弯 直 径 ( m )m i n _ s w e p t _ t u r n _ d i a m e t e r 车 架 上 平 面 离 地 高 度 ( 空 / 前 )f r a m e _ h e i g h t _ f r o n t _ u n l a d e n 车 架 上 平 面 离 地 高 度 ( 空 / 后 )f r a m e _ h e i g h t _ r e a r _ u n l a d e n 车 架 上 平 面 离 地 高 度 ( 满 / 前 )f r a m e _ h e i g h t _ f r o n t _ l a d e n 车 架 上 平 面 离 地 高 度 ( 满 / 后 )f r a m e _ h e i g h t _ r e a r _ l a d e n 车 轮 滚 动 半 径w h e e l _ r o l l _ r a d i u s 牵 引 座 离 地 高 度m o u n t i n g _ p l a t e _ h e i g h t 牵 引 销 直 径e c c e n t r i c _ p i n _ d i a m e t e r 标 准 前 置 距r e c _ f i f t h _ w h e e l _ p o s i t i o n 最 大 允 许 前 置 距m a x _ f i f t h _ w h e e l _ p o s i t i o n 最 小 允 许 前 置 距m i n _ f i f t h _ w h e e l _ p o s i t i o n 车 架 前 宽f r a m e _ w i d t h _ f r o n t 车 架 后 宽f r a m e _ w i d t h _ r e a r 车 架 总 长f r a m e _ l e n g t h 车 架 前 悬f r a m e _ o v e r h a n g _ f r o n t 副 车 架 总 长a u x i l i a r y _ f r a m e _ l e n g t h 副 车 架 断 面 高 度a u x i l i a r y _ f r a m e _ h e i g h t 前 簧 中 心 距s p r i n g _ c e n t e r s _ f r o n t 后 簧 中 心 距s p r i n g _ c e n t e r s _ r e a r 步骤步骤步骤步骤 2 定义主产品结构定义主产品结构定义主产品结构定义主产品结构(defining preliminary product structure) 图 3 主产品结构 装配设计的产品结构不但列表了装配的组元同时定义了它们的层次关系在 实际建立其具体的模型之前就将其结构定义下来并下发分配到整个设计队 伍中有利于并行工程的开展因为每个子系统相互依赖的信息由共同参照的 设计元素传递整个产品结构并不需要在此时完全定义随着设计的进行后 续的设计对象可以逐渐添加完善进来 建立产品结构的方法是在适当的位置建立具有相同初始条件的虚拟空组元通 用的方法是起用带有相同初始条件(缺省特征参数层视图自动质量计算 等)的模板零部件(start part/assembly)比较直观的方法是在模型树(model tree )中 建立产品结构 在装配环境中新的零部件建立选项有四个: ? copy from existing-从已有件复制 ? locate default datums -从其他零部件复制己有信息的方式建立新的零部 件 ? empty -建立的新零部件没有初始几何并用 default 定位约束定位或用保持 为未放置状态定位 后续可用 copy from 或 copy geometry 等填充设计内容 完善设计 ? create first feature -只用于零件建立对于那些不关心外部参考及重用度的 情形如概念设计只关心基本形状而不考虑参数化设计从高层组元立即 复制几何 图 4 标准零件模板 图 5 标准装配模板 步骤步骤步骤步骤 3 引入骨架模型引入骨架模型引入骨架模型引入骨架模型(introducing skeleton model) 自顶向下设计利用骨架模型来表示装配设计的重要元素骨架模型承担着装配 设计的三维布局它被用来表达空间需求重要的安装位置和进行运动模拟 它同时承担着将重要设计标准从一个子系统传递到另一个子系统的桥梁作用 骨架模型本质上是零件它可包含特征关系层及视图等并可在装配中或 装配外进行修改然而它还具有下列特别的特性 图 6 骨架模型 ? 骨架模型不参与装配体的质量计算即使其带有实体特征 ? 骨架模型可以从装配或工程图的材料清单(bom)中过滤掉 ? 骨架模型始终是装配的第一个组件 ? 一个装配只能有一个骨架模型(200o i2 版后可有多个) ? 骨架模型的命名是装配名附加“-ske1.prt“ ? 工程图中可以过滤掉骨架模型 ? 简化表示中可以通过规则(by rule)进行骨架模型的过滤 ? 骨架模型不参与装配级特征的相交计算(cut/hole) 骨架模型的使用 ? 使用骨架模型建立顶层设计控制 ? 使用骨架模型建立空间声名 ? 使用骨架模型建立共享信息 ? 使用骨架模型建立简单运动表示 骨架模型在设计过程中包含和传递最关键的几何信息当规划骨架模型时 应当: ? 决定骨架代表的装配类型(运动空间声明信息共享) ? 选择要表示的组元间重要的安装位置主要元件及接口 ? 选择适当的 pro/engineer 特征建立骨架(如 datum curves 表示连接 datum points 表示安装位置) ? 对于运动决定驱动骨架运动的所需尺寸 骨架通常含有服务不同目的的不同特征使用智能化的分层模式将会方便你的 设计工作另外可以建立一个装配层将所有骨架模型置于其上以便控制 骨架模型的显示 步骤步骤步骤步骤 4 通讯交流设计标准通讯交流设计标准通讯交流设计标准通讯交流设计标准(规范规范规范规范习惯习惯习惯习惯意图意图意图意图)(communicating design criteria) 交流设计标准指的是从一个设计层次到另一个设计层次传递关键产品设计信息 的过程在自顶向下设计方法学里这些信息通常置于高层的骨架模型中然 后向装配中相关的其它骨架模型传递通过修改这些涉及很少的分布式属性 设计的修改