公共交通型(公交型)扶梯的設計高度必須按土建實際尺寸開展,同時需要精確到1mm,這導致了產品設計的規格眾多,設計工作量大。另外,由于公交型項目通常供貨周期急,而現在不同高度的扶梯設計中,對各部件的設計參數確定,必須經過設計人員每次計算、校對、審核完成,容易出現人為疏忽的不良,存在設計周期較長的不足。
為了有效地縮短設計周期,避免人為大量計算、校對過程中出現錯漏,提高設計準確性及合同應對能力、降低設計不良,因此對公交型扶梯進行參數化設計勢在必行。
1.背景與目的
公交型扶梯主要使用于地鐵、BRT、火車站、輕軌等公共交通場所。隨著市場的不斷擴大,公交型扶梯使用數量不斷提高,業務也不斷地提升。
當前,公交型扶梯合同設計中,都會對扶梯的各變化部件進行一次新的計算、校對、審核等參數確定過程。流程過多地依賴手工計算,重復性操作較多,這樣,不但設計周期長,而且參數計算過程中出錯率也比較高,設計人員工作負擔過大。
而且,目前公交型扶梯變化部件一碼多物的問題,是由設計人員在合同基礎設計書內采用ATO(assemble to order)指引來解決,才能達到下游部門完成生產定制的需要。
EPD(elevator parametric design)參數化設計系統是專門針對電梯行業開發的產品設計系統。可自動生成整個電梯的三維模型、二維工程圖紙、鈑金展開圖、整梯及各部件的物料清單,完成材料、圖號、成本核算等生產所需相關信息的匯總。能快速提高產品及零部件的系列化及標準化程度,降低非標設計比例,提高設計準確率、設計效率,可在最短時間內為后續生產、采購、倉儲提供準確數據。EPD參數化設計系統已在直梯和商用扶梯中投入使用。
公交型扶梯設計中前述的問題要得到解決和改善,需通過對公交型扶梯的EPD參數化設計系統開發,才能達到縮減設計周期,避免繁瑣的計算出現錯漏,在采用EPD參數化設計系統對公交型扶梯開展設計工作后,通過系統功能驅動三維模型變化,達到不同變化部件一物一碼的目的。實現公交型扶梯合同自動生成基礎設計書。
2.分析公共交通型扶梯變化規律
公共交通型(公交型)扶梯的設計高度必須按土建實際尺寸開展,同時需要精確到1mm,采用參數化設計是開展此類提升高度要求的有效設計方案。
EPD參數化設計系統具有良好的人機界面,其參數化設計思想與公交型扶梯參數化設計相契合,并能與PLM系統中龐大的數據庫相關聯,在PLM中原有的部件均可直接引用。公交型扶梯EPD參數化設計系統開發前,按系統要求,需確定公交型扶梯的變化部參數的變化規律,并將這些規律用合理簡化的主要基本參數計算。
目前公共交通型扶梯產品的合同設計是在PLM系統上完成,鑒于提升高度精確化的特殊性,變化的零部件一碼對應多物,不利于下游部門直接生成MBOM。在基礎設計書中,需對出現參數變化的各個零部件進行具體數值化指引,借助制作指引欄、備注欄輔助完成變化零部件的具體值。公交型扶梯合同基礎設計書需作備注指引的主要有桁架、中間導軌、欄桿三大部分。
經過對桁架、導軌、欄桿等各變化部的數據分析,我們可以了解公交型扶梯的變化規律。通過一個具體的提升高度H,將需要作ATO指引的變化部參數關聯在一起,從而實現參數化設計。把計算公式應用到EPD系統中,作為系統的腳本參數及賦值邏輯。
3.公交型扶梯參數化設計系統應用
經過對公交型扶梯三大部分中間變化部參數變化規律及參數數據分析,完成了公交型扶梯采用EPD參數化設計系統進行參數化設計的數據前處理。在公交型扶梯進行產品數據結構化的前提下,EPD系統內進行公交型扶梯腳本邏輯編制,完善參數化模型設計,實現在EPD系統自動生成工號基礎設計書。
公交型扶梯在PLM系統可將其零部件進行數據結構分類,其數據結構由桁架、導軌、桁架小部件及安全裝置、主傳動系統、扶手帶驅動系統、樓層板、欄桿、電氣系統組成。在EPD設計系統中將數據結構進一步細化和分層。
公交型扶梯的結構層就像“金”字塔結構一樣,每層間傳遞著參數的相關信息。此數據結構層為EPD系統中公交型扶梯大架構。在此大架構下,將各部件細分形成產品數據結構,再將細分后的各部件編碼化,使其在EPD系統最后生成的基礎設計書內的各部件按產品數據結構架構有序排列。
通過對公交型扶梯內容的信息數據輸入,數據信息測試完成后,可在EPD系統生成基礎設計書,但此生成的基礎設計書,還不能生成生產所必需的ATO指引,還必須對相關的變化參數部件,即需作ATO指引的部件進行變量賦值。根據公共交通型扶梯變化規律,編制變化部裝配腳本邏輯。
完成公交型扶梯產品數據結構、基本信息錄入、腳本邏輯編制后,運行EPD系統,可在EPD系統中自動生成公交型扶梯基礎設計書,并以EXCEL的格式顯示。
4.擴展
在EPD系統中,完整的腳本邏輯應包含編制變化部裝配腳本邏輯和驅動3D模型腳本邏輯。前者能夠自動生成公交型扶梯的基礎設計書,后者可以驅動各個變化零件參數變化。
在編寫模型腳本邏輯前,需要對各個零部件進行三維模型創建。參照原有的公交型扶梯參數化設計思想,借助Solidworks三維輔助設計工具進行模型的建模,模型經EPD系統腳本控制驅動后,可實現各個變化部子件的參數化設計,得到各個子件的基本信息,實現一物一碼的目標。
完成模型腳本邏輯后,能實現不同高度3D模型,能直觀地了解各部件之間的裝配,減少因二維制圖設計帶來的干涉、錯誤。另外,還能運用ansys對模型進行有限元分析,對扶梯的受力、強度等進行檢驗和校對。另一方面,也可以通過腳本邏輯輸出二維圖紙而非三維模型。這樣,既可以減少設計人員圖紙輸出強度,也減少3D模型設計的時間和難度。并且,不但符合企業發展的業務要求,也可以減少維護人員的負擔。
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