Pro/Engineer是PTC公司提供的一款三維設計軟件，其采用了單一數據庫、參數化、基于特征及工程數據再利用等概念。改變了MDA(Mechanical Design Automation)的傳統概念，這種全新的概念已經成為MDA領域的新標準。它能將產品從設計至生產的過程集中到一起，讓所有的用戶同時進行同一產品的設計制造工作。本文對城市軌道交通車輛空調的外型接口尺寸的要求，利用Pro/Engineer提供的骨架模型進行空調機組結構布局設計，通過修改骨架模型，自動生成車輛空調三維模型，極大地提高了工作效率及準確率。
此項設計是一種自頂部向下的設計(Top DownDesign)，其數據傳遞線路如下：客戶接EI尺寸—骨架模型—外部復制幾何—零件(鈑金件)。自頂而下設計能夠將設計數據從結構布局向裝配結構傳遞，然后再向零件傳遞。這種方法能夠保證裝配結構整體的數據關聯性，使零件裝配完成后能夠完全符合結構設計的規劃，并能夠隨著結構設計的改變自動更新裝配中的每個零件，而不必逐個修改零件；零件可以參照骨架模型中的曲線或者曲面創建特征，同時也可參照骨架模型中的基準特征，從而通過骨架方便地控制零件的尺寸、形狀和裝配位置。利用骨架模型可以實現產品的協同設計，通過幾何共享工具將骨架模型分配到零件中，再將這些零件分配給各個設計人員，分配時可以使用PDM服務器，也可以使用文件共享或電子郵件的方式將數據發給各個設計人員；設計人員設計零部件時將按照傳遞過來的數據進行設計，從而實現產品的協同設計。
目前中國城市軌道車輛空調結構按照送回風形式主要分為以下四種：雙側送風、雙側回風型；雙側送風、底部雙回風型；單側送風、底部單回風型；底部雙送風、底部單回風型。下面針對雙側送風、底部雙回風的城市軌道車輛空調的結構形式，介紹具體的工作流程。這是使用率較廣的軌道列車空調的結構形式。
結構布局設計
空調機組由左蒸發室、冷凝室、右蒸發室、蒸發室蓋及冷凝室蓋等五大功能段組成。每個功能段有不同的用途，可實現回風、冷卻、除濕及送風等功能。送風機、蒸發器，冷凝風機、冷凝器及壓縮機等主要部件分別位于機組的不同功能段。其布局見圖。
圖1 空調機組布局示意圖
殼體的三維參數化設計
參數化設計通常有兩種方法：一是利用程序實現三維參數化設計，這種方法編程量大，需要專門的程序設計人員，靈活性和擴展性差；二是利用CAD系統提供的參數化功能實現模型的變量驅動，控制模型的幾何尺寸及約束關系，用戶通過直接修改變量實現對模型的編輯，其優點不言而喻。Pro/Engineer軟件可以滿足第二種方法的要求。
殼體三維模型的建立
殼體按功能段分為左蒸發室殼體、冷凝室殼體、右蒸發室殼體、蒸發室蓋及冷凝室蓋五大部分。殼體的最大特點是基本上由鈑金件組成，其連接方式為先鉚接后焊接。
左（右）蒸發室殼體模型的建立基本相同，所以一并介紹。左（右）蒸發室殼體的外型尺寸W、L、H等參數是由外部幾何復制殼體骨架模型過來的，與骨架模型保持同步；蒸發室殼體主要由下圖的15件鈑金件裝配而成，其外型尺寸受骨架模型約束。
圖2 左（右）蒸發室殼體
冷凝室殼體模型的建立：冷凝室殼體的外型尺寸W 、W 、Lz、H參數是由外部幾何復制骨架模型過來的，與骨架模型保持同步；冷凝室殼體主要由23件鈑金件組裝而成，它們的尺寸受骨架模型控制。
蒸發室蓋模型的建立：蒸發室蓋的外型尺寸W1、W2、L2、H參數是由骨架模型繼承過來的，與骨架模型保持同步；它的尺寸受骨架模型控制。
殼體三維模型的建模完成：殼體全部由鈑金折彎件連接而成，保證了成型尺寸；每個零件的位置是缺省的，不需要再進行裝配；可以進行全局干涉校驗，防止零件間干涉；對每個零件賦與材料后，可以自動計算零件的單重以及組件的總重，自動計算出重心的位置，同時可計算出該產品對 軸、y軸和z軸（過重心）的轉動慣量，并生成報表、模型。
軌道車輛空調的總裝
殼體模型完成后，把送風機、蒸發器、冷凝風機、冷凝器及壓縮機等主要部件裝入殼體，進行干涉校驗，分析其安裝位置及布局是否滿足設計要求。Pro/Engineer中裝配體的干涉檢查分為靜態和動態兩種。在空調機組的裝配中，有運動關系的零件間裝配較少，主要進行靜態的干涉檢查。然后進行制冷管路布置及電控元氣件的布置等工作，最終完成空調機組的總成設計。
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本文標題：城市軌道交通車輛空調三維參數化設計
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