天津工程机械院：CAXA在工程机械行业中的成功验证

hxy1992

铣刨机是一种高生产率的养护机械，可应用于公路、高等级公路旧沥青路面等大型工程的翻修铣刨。该机型在国内起步较晚，且品种少、规格不全、技术水平低。随着我国高等级公路的高速发展，养护机械的需求呈日益上升的趋势。天津工程机械研究院作为国家工程机械行业的重点企业，开发具有自主知识产权的产品刻不容缓。LX2000铣刨机是鼎盛公司承担的国家科技部重点项目，也是2003年公司重点新产品之一。系统共3个部件（传动系统、铣刨总成、罩壳总成），共128个零件。
% X: m9 i/ D! p- A$ ]) G/ [
CAXA实体设计软件在课题中按以下流程进行应用验证及实施：
8 u0 `# E  u% {0 W% N5 I/ N


零部件的渲染及工作过程动画演示，及产品说明书编制上的运用

3 Z) M7 R4 a& o# i( o4 k
所有零部件的三维建模
+ {# k: W) q, X1 j: `
" C5 M& q: p$ X+ b项目组在零部件三维建模时着重采用CAXA实体设计智能图素拖放及CAXA电子图板二维草图绘制输入后经过拉伸、旋转、扫描、放样等三维工具生成三维模型。在采用拖放实体造型进行三维建模时，可以感受到系统在拥有自己新颖独特的三维建模理念——完全可视化三维设计的优越性，它给设计者一个最直观最全面即“所见即所得” 的视觉效果进行设计工作，从而简化思维，为设计者提供一个广阔的思维空间去进行更有意义的设计创新工作。

标准件库的调用、企业通用件库的建立和管理
; \" O. @" Q" I( G  Z
  y3 r1 }& W! A: P项目组利用CAXA实体设计系统的建库功能建立了LX2000铣刨总成零件库，在整个设计验证过程及后期调用时只需打开零件库文件，所有零部件便一目了然，查看或修改方便快捷。系统提供的这种开放式图库建立及管理功能恰恰满足了公司定制企业通用件的需求，非常有利于公司的产品数据积累并极大的提高系列产品的开发速度，为设计者节约更多宝贵的时间去进行更有意义的创新工作。

/ b: c0 B- F- O, t+ w6 ^0 P零部件装配，机构干涉检查及运动模拟
  D. e' o; r$ T8 e6 f
在对铣刨滚筒 、罩壳总成及传动系统总成的装配中，项目组充分运用了CAXA实体设计系统提供的三维球装配、无约束装配、约束装配三种装配方式。项目组成员一致认为三维球使用时的“得心应手，随心所欲”及其装配效率是目前其它三维软件不可比拟的，同时也是CAXA实体设计系统灵魂之所在。除三维球外，利用无约束及约束装配结合系统提供的装配生成工具也是装配过程中一个行之有效的装配途径。另外，传统的三维设计软件在装配时往往约束重重，造成后期修改极为困难，修改后经常需要对各零部件进行重新造型或重新装配，重复工作量大。这一点在CAXA实体设计XP系统中得到了很好的解决，在装配过程和后期需要对装配体进行修改时，利用系统的三种装配方式可以非常灵活的对已经进行过的装配进行调整，同时原有的约束关系仍然保留。这种装配的灵活性对大型的装配体特别重要，它将最为有效的减少装配工作量并提高设计效率。
) w6 k! z4 B+ w% t3 |
在系统中只需将需要进行干涉分析的零部件选定，利用干涉检查工具就可得到干涉结果。利用这一工具项目组对整个总装进行了干涉检查，根据干涉结果修改了存在干涉的部件，有效的保证了技术图纸输出的正确性。
% h7 [1 A+ C! p$ w
二维图的生成，技术图纸的打印输出
. T0 |3 Y; h6 b4 D6 c9 T& n3 @2 c
在CAXA实体设计XP系统中，部件的三维模型可存为ParaSolid通用文件格式，在系统集成的CAXA电子图板中直接读入该格式，

根据鼎盛公司企业标准，首先可以利用电子图板图框定义工具对标题栏、附加栏、明细栏格式进行鼎盛化。操作过程非常简便。按照各零件的具体要求，系统可选择自动生成各视图的二维图，然后利用系统提供的一整套绘图命令和功能，完成图形编辑功能，快速、方便地绘制二维工程图。系统自动生成的各视图同三维模型能保持相关联，在对模型进行修改后，二维图能保持与三维模型的同步改变，省略了对二维图重复修改的工作，并保证工程图纸的准确性。电子图板系统功能较丰富，各功能模块直接面向机械设计行业，大量简化图纸的绘制步骤。系统支持目前行业中常用的CAD图形格式，可以保证公司同其它企业间的数据交流，并解决企业在软件升级过程中对以往的技术数据的转换困难的难题。唯一不足的是在操作界面稍显粗糙，这也是国产行业软件相比于国外软件较为薄弱的一个环节。

7 \: M# H* M/ }2 z在二维图板上可以对各个线型宽度加以设置，调整至最佳输出效果即可打印输出。大批量打印时，系统提供了打印排版工具，将所需打印的图纸均加入至排版文件，系统根据输出图幅自动排列所有图纸即可一次性全部打印。图一为罩壳焊体部件二维工图。
; _! t, W( Q! U: j, M
$ Y# c% A  z4 K
/ N' f7 h+ \* Q/ I/ N4 Q- F; q" R
" H. Q. g# D- T: d        

图一、 符合国家标准的二维工程图
+ c: h7 q0 k* r1 o0 r: l
( W9 E3 ?; B- O  N( d+ c- p零部件报表的生成
5 D/ l; U6 q+ h* _% a) b
零部件报表（外协件表、外购件表、标准件表）在生产中起着指导生产、协调供应的关键性作用。它是整个课题项目的重要输出技术文件。在CAXA 实体设计XP中零部件的报表可通过两种方式生成：1）利用电子图板的图纸管理系统；2）在实体设计里利用自动BOM输出成EXECL格式，然后根据鼎盛公司的企业标准编辑成要求格式。这样在EXECL中就是一份完整的零部件报表，大大节约了项目组在设计后期的技术文件的制作时间，提高了整个设计过程的效率。
. g$ @) I1 [" o/ F1 Z& s7 A

. P& f% E% ]9 R1 ?6 Z
; t% n" V  d. j图二、罩壳焊体的BOM表
) ?3 T+ l- X2 h- x4 f' N, a
) N9 a+ I6 x: g; o零部件的渲染及工作过程动画演示，及在产品说明书编制上的运用。
+ g; H2 T+ ~* I/ G
鼎盛公司以往的新产品方案审查，由于受软件的限制，在方案说明时，均以工程二维图为主，由于比较抽象，评审专家对方案内容的理解上存在障碍，设计者也难以准确的表达自己的设计意图。在产品的广告宣传及说明书制作中，由于缺乏各部件的三维模型，只得以二维图代替，这使得不经常同图纸打交道的客户接受起来比较困难。在CAXA 实体设计XP软件中基于全真三维设计的开发环境，设计者可以具体全面的表达设计方案，
& F: i! e+ C+ ^' ]. e- ]
8 g1 }9 m1 j( D8 M, P, LLX2000铣刨机为公司2003年重点开发的新机型，为了新产品的设计及销售部门向客户的模拟演示，项目组利用CAXA实体设计的渲染功能做成该部件的渲染图及说明书素材，如图三、四所示。


- Q3 ~' ?6 h( N+ d
图三

6 z3 }; s1 f' \# }1 C7 e, ~

图四
# {$ n8 U: F/ D
项目组在动画的设计中主要运用了智能动画编辑器分别对传动装置带动铣刨总成进行工作和罩壳总成的后门用液压油缸进行提升和旋转的运动过程进行了动画模拟运动。

$ q- N" P' K- d( X* b# s) V$ r报告总结
( I% O) i2 x; m, I$ C
' I4 r  @8 M# w7 W通过验证的实施，项目组认为CAXA实体设计系统具有以下特点：

- K6 s+ y# E- v1、CAXA实体设计XP系统能够做到“简单事情简单做”，把设计步骤减到最少，节约设计意图的表达时间，让设计者可以尽力于最重要的任务——设计，体现了产品创新的理念和方法。
: [0 p9 W" o2 b6 x
  j$ M2 u; F+ a  N7 V' n' ?4 I, w2、基于拖放式操作的全真三维CAXA实体设计XP软件系统内含丰富的三维工具模块并集成符合国家标准的标准件库，结合软件易学易用的特点，比较贴合工程机械企业产品设计的要求，具有较高的运行速度和灵活的操作性，为设计者提供丰富的交互性能，能有效提高工作效率。

3、双向式图库管理功能允许设计人员很方便地在任意CAXA实体设计XP的设计或部件中插入标准件项目。通过引用库中的常用零件，设计人员可以确保设计的一致性，以遵循公司的标准，对于企业知识重用和工程经验的继承具有重要意义。
/ T' @9 g& ^; q* ~7 K& ^- ?
4、系统具备的渲染和动画功能非常适合做公司的产品宣传和产品演示，有利于销售人员和客户之间的沟通，增强客户对公司产品的信心，使销售成功的机率大大增加，提高公司产品的市场占有率。
1 x, ]( |" f, K* s' w
$ K" V: d* r3 m5、CAXA三维实体设计XP软件若用于公司新产品的设计上，利用现有的网络环境，可以让课题组的所有成员及时地进行图纸及数据的及时沟通，适合多组设计人员同步运行的工程作业环境，支持产品研制过程中的流程并行和项目协同，有效地保证整个课题设计同步进行的正确性。这将从一定程度上加快新产品的开发速度，缩短产品的开发周期，使企业能够快速响应不断变化的市场需要，用尽可能短的时间以尽可能少的成本推出产品，为新产品的迅速推出并占领市场奠定基础，产生更高的经济效益。

: A1 w, c  B- N- T根据设定的验证项目，通过CAXA实体设计软件在LX2000传动及工作装置系统整个设计过程中的使用，从方案设计到技术图纸、技术文件的输出，CAXA实体设计软件完全满足工程机械产品设计及标准化生产图纸生成的要求，尤其是该软件具有独特的三维球实体操作工具、超越参数化设计的灵活性修改能力、创新的目录式图库操作方式、基于网络的设计工程环境等特点，其对于我国工程机械行业自主知识产权关键技术缺乏、产品创新能力低的状况将有明显改善，促进我国工程机械产品在国际化市场竞争中占有一席之地。
  Q! t& L7 `( G# e+ n( E' e" N. r