家電系列化產(chǎn)品全參數(shù)自動設(shè)計探索

于曉

YU Xiao

大連傳森科技有限公司 遼寧大連 116600

Dalian Transen Technology Co.,Ltd. Dalian 116000

1 引言

家電產(chǎn)品開發(fā)過程中，為了滿足各類人群的不同需求，在主型號設(shè)計完成并通過驗證后，還需設(shè)計基于已完成產(chǎn)品的子類型（系列）產(chǎn)品，即結(jié)構(gòu)原理相同，而關(guān)鍵尺寸不同的產(chǎn)品。每次都需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員根據(jù)要求重新設(shè)計，這樣不僅會浪費產(chǎn)品上市的寶貴時間，也會造成設(shè)計資源的大量浪費。是否可以設(shè)計出一個模型，當產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)確定后，不需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員再浪費時間在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，而是由計算機根據(jù)之前的模型，重新生成一個新產(chǎn)品，以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，節(jié)約上市等待時間呢？在此背景下，筆者結(jié)合現(xiàn)有設(shè)計軟件功能，進行了家電系列化全參數(shù)自動設(shè)計的探索。

2 總體思路

首先需要對產(chǎn)品進行分析，確定可變參數(shù)，并在裝配零件的表達式中建立可變參數(shù)，之后建立全參數(shù)化的單個零件，并在建立過程中應(yīng)用C++語言的類思想，嚴格規(guī)定本零件的接口參數(shù)，通過零件之間的參數(shù)引用方法，將裝配件中的參數(shù)引入單個零件中，這樣，當改變裝配根部件中的表達式參數(shù)時，零件就會按預先的表達式進行改變。將這種方法應(yīng)用到產(chǎn)品不同級別的所有零件上，當改變裝配根部件中表達式的參數(shù)時，所有與此參數(shù)關(guān)聯(lián)的零件都將按預先設(shè)計的規(guī)則變化，最終一個系列產(chǎn)品的新型號便產(chǎn)生了。之后對新生成的模型進行參數(shù)修正，通過菜單工具按鈕，快速生成后期生產(chǎn)、采購所需數(shù)據(jù)[1]。

3 具體實現(xiàn)

模板創(chuàng)建、產(chǎn)品整體參數(shù)輸入界面創(chuàng)建、產(chǎn)品模型發(fā)布、產(chǎn)品屬性參數(shù)輸入、及產(chǎn)品BOM發(fā)布實現(xiàn)的過程如下：

3.1 建模前產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)規(guī)劃

以使用大門的裝配體為例，此類裝配體門的變化參數(shù)主要有長、寬、高、開門數(shù)量、開門方向、連接方式等，因此將這些因素作為門的輸入?yún)?shù)。門的橫梁變化的參數(shù)主要有型材的長、寬、高，其中的長一定是與父裝配中的寬有關(guān)，因此將這些參數(shù)作為子部件的輸入?yún)?shù)，同時把橫梁的長與父裝配中的寬建立連接。以此類推設(shè)計零件。

3.2 零組件模板創(chuàng)建

表達式建立：【文件】→【新建】→【裝配】→1001.prt?！竟ぞ摺俊颈磉_式】，在【名稱】中填入“X_Door”代表長度，在【公式】中填入“1000”，單位類型“長度”“mm”，點擊【應(yīng)用】，一個表達式創(chuàng)建完畢。用同樣的方法創(chuàng)建其他表達式[2]。

表達式連接：【裝配】→【新建】→【模型】→1002.prt→【新建組件】→【確定】，1001裝配零件中加入了1002零件。將1002零件設(shè)為工作部件，選擇【工具】→【表達式】，在【名稱】中填入“X_Door_p01”代表橫梁1002零件長度，單位類型“長度”“mm”，鼠標放在“公式”文本框，點擊對話框靠下的【創(chuàng)建單個部件間表達式】，出現(xiàn)“選擇部件”對話框，選擇1001零件→【確定】，選擇表達式X_Door=1000→【確定】→【確定】，一個表達式連接創(chuàng)建完畢[2]。

圖1 模板參數(shù)關(guān)系示意圖

圖2 頂層參數(shù)輸入界面

圖3 屬性輸入界面

表達式使用：使用【拉伸】命令創(chuàng)建矩形方管，在“距離”框中點擊下拉列表，選擇【公式】打開“表達式”對話框，雙擊選擇“X_Door_p01”表達式，在【公式】對話框中寫入“X_Door_p01-10”，點擊【確定】，基于“X_Door_p01”表達式的實體結(jié)構(gòu)創(chuàng)建完成。1002.prt零件中所有與“X_Door_p01”表達式相關(guān)的結(jié)構(gòu)，都能以“X_Door_p01”表達式為紐帶進行設(shè)計。

子部件的輸入?yún)?shù)引用的是父部件的輸入?yún)?shù)，當零件數(shù)量增加時，參數(shù)名稱會變得難以理解，因此對于被引用的表達式，需要有統(tǒng)一的命名規(guī)則，并寫好備注。多個零件共同使用的表達式應(yīng)同時包含子部件的父部件建立，避免零件再生時產(chǎn)生邏輯混亂，有利于參數(shù)的集中管理。

建模的方法還可以使用宏錄制，生成VC++、JAVA、C#等高級計算機語言[3]。如果對UG API函數(shù)有了解，也可以使用UG提供的API函數(shù)建立零件[4]，這樣做的好處是，后期運行效率會更高。模板、宏錄制、API方法各有優(yōu)缺點，可根據(jù)實際情況選擇。

利用以上方法，對產(chǎn)品的每一個零件進行參數(shù)的創(chuàng)建、連接、使用，最終形成一個全參數(shù)化的零件模板集合。模板參數(shù)關(guān)系如圖1所示。

3.3 產(chǎn)品整體參數(shù)輸入界面創(chuàng)建

輸入界面的作用是，間接對模型應(yīng)用輸入?yún)?shù)，而非直接對模板模型操作，以達到避免因誤操作損壞模板參數(shù)的目的。

界面編寫：在零件設(shè)計模式下，點擊【文件】→【所有應(yīng)用模塊】→【塊UI樣式編輯器】進入UI對話框編輯界面。點擊【基本】→【標簽/位圖】，在“對話框”樹列表中插入了一個節(jié)點“l(fā)abel0”,同時新增了一個“Group”組。點擊“Group”，在“屬性”框中找到屬性“l(fā)abel”，在值中填入“產(chǎn)品參數(shù)設(shè)計”。點擊“l(fā)abel0”，在“屬性”框中找到屬性“l(fā)abel”，刪除值“無標題”，點擊“Bitmap”，在值中輸入位圖存放路徑。點擊【數(shù)字】→【整型】，插入?yún)?shù)輸入框。按此方法插入其余參數(shù)輸入框。對話框結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，選擇輸出語言C++，保存后生成三個文件：*.hpp，*.cpp，*.dlx。其中*.dlx文件是對話框界面文件，*.hpp和*.cpp是C++的程序接口文件，存放二次開發(fā)的程序源代碼[3]。調(diào)整后的參數(shù)輸入界面如圖2所示。

關(guān)鍵代碼：

以上代碼實現(xiàn)讀取模板模型零件中名稱為“N_BLOG_X”的參數(shù)，并限定此參數(shù)的輸入范圍5≤a≤15，滿足條件后，應(yīng)用到模型中，并更新模型[6]。

啟動參數(shù)輸入界面后，UI界面中會顯示當前模型模板中的參數(shù)。當按要求填寫完所需參數(shù)后，點擊【確定】，程序?qū)⑿绿顚懙膮?shù)應(yīng)用到模型中，并更新模型，生成所需模型。

圖4 導出BOM界面

圖5 導出BOM計算

3.4 產(chǎn)品模型發(fā)布

在產(chǎn)品模型發(fā)布前，要對所有零件進行精簡表達式處理，要求既要保留表達式參數(shù)，又要避免在多個型號產(chǎn)品同時存在時，零件之間產(chǎn)生參數(shù)干擾。

關(guān)鍵代碼如下：

以上代碼實現(xiàn)將part_tag標識的指定模型中的所有表達式讀入exps列表中，將表達式總數(shù)量讀入number_of_exps中，用循環(huán)方法實現(xiàn)將每個讀入的表達式的名稱與值分離，再用計算后的表達式值，編輯同名表達式[4]。表達式經(jīng)處理后，會失去父子之間的引用關(guān)系，從而達到參數(shù)相對獨立的目的。

3.5 產(chǎn)品屬性輸入

零件的相關(guān)制造信息，需手動填入具體參數(shù)，并根據(jù)公司實際需求調(diào)整屬性項。屬性輸入支持多零件相同參數(shù)可同時輸入的功能。界面設(shè)計如圖3所示。

關(guān)鍵代碼如下：

以上代碼實現(xiàn)新建名稱為"DB_PART_NAME"的屬性項，并將UI中對應(yīng)ID的值復制到零件屬性值中。UG NX自身的Block UI界面可以實現(xiàn)常用名稱的預輸入。如常用單位，常用材質(zhì)等，可在創(chuàng)建UI界面時，預先寫入UI界面中。

啟動屬性輸入界面后，可以查看模型原有屬性值。對原有屬性值相同的零件，可以同時選擇多個零件，一次更改多個相同屬性值的屬性項。若【去除所選零件參數(shù)】被選中，則所有被選中零件的所有參數(shù)均將被刪除。

3.6 產(chǎn)品BOM發(fā)布

零件屬性填寫完成后，需要生成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)BOM，用于安排原材料采購，安排生產(chǎn)工藝等。同時要能夠生成生產(chǎn)專用BOM。BOM導出界面如圖4所示。

關(guān)鍵代碼如下：

以上代碼實現(xiàn)將顯示模型中所有不同零件的Tag值存入向量newbodyTAG中。CycleAllParts1是按深度方向遍歷模型獲取tag值的函數(shù)實現(xiàn)代碼。

啟動導出BOM功能，可以選擇多種導出方式?！皢挝募С觥敝傅氖遣煌慵谝粋€prt文件中的裝配圖BOM導出方式?！岸辔募С觥敝该總€prt文件是一個零件的裝配圖BOM導出方式。導出BOM還可根據(jù)實際情況選擇一鍵導出或選擇導出。BOM中會含有三維實體模型的最大外形尺寸。在選擇合適的模板后，可以輸出零件的重量[7]。

4 結(jié)語

通過實際的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，某款家電產(chǎn)品原來從改型參數(shù)確定，到形成產(chǎn)品BOM，需要1個月的時間才能完成，而應(yīng)用此全參數(shù)自動設(shè)計模型，計算機僅需1天時間便可完成，大大提高了設(shè)計速度，降低了出錯的概率和設(shè)計人員的重復勞動強度，達到了降低設(shè)計成本的目的。證明這種將設(shè)計思想以表達式的方式存儲在零件模板中，借助少量輔助開發(fā)工具，實現(xiàn)自動設(shè)計的思路，能夠滿足有系列化產(chǎn)品設(shè)計要求的設(shè)計場合，在人工成本不斷增加的現(xiàn)在，有著借鑒價值。同時，在激烈的家電市場競爭中，加快了投放市場的速度，為家電新系列產(chǎn)品搶占市場贏得了先機。