半挂车配件参数化变型技术的应用

  半挂车配件是车体上较复杂的关键件，必须满足多方面的性能要求，遵循一些法规和公认的标准要求。过去，我国在半挂车配件部件的国产化方面，往往只注意到产品自身的几何形状、尺寸公差等，缺乏产品理念、运行实况、加工环境、材质状态等方面集成的考虑方式，造成了一些国产化试制过程的失误。

  以某企业半挂车配件有限公司车轴系列产品而言，目前该企业在高速发展的过程中，产品市场订 单很多，不同用户对产品的需求不同，型号、规格多种多样，产品研发能力跟不上。在产品开发工作中，由于缺乏先进技术手段的应用，导致图纸设计工作量大、重复劳动多、研发周期长，设计主要依靠设计人员的经验，缺乏科学的分析计算和优化，设计错误经常导致制造过程中图纸修改，造成废品、返工等不必要的损失。

  我国在此领域的研究与开发水平与有关发达国家相比尚有很大差距，急需在半挂车配套关键零部件(如车袖、支承、悬架、牵引座和牵引销等)设计制造方面开展科学研究和技术开发工作，提升我国在半挂车配件设计与制造方面的技术水平。

   就目前来说，该企业车轴系列的设计方法依然停留在人工计算上，因此导致设计的精度和效率大为降低。车轴设计是一个经验性很强的行业，设计人员在长期工作中积累的经验与知识对车轴设计过程起着十分重要的影响。尽管CAX技术应用越来越广泛，但目前CAX技术大部分还停留在计算机辅助层次，难以胜任对产品开发的CAX技术提升到智能设计层次，实现这一飞跃可以通过人工智能和工程领域知识，构建自动设计( Knowledge Based Engineering，KBE) 系统来达到。本文通过对计算机辅助车轴设计软件的开发，将参数变型设计技术融于自动设计建模过程中，基于该模型建立了一种自动装配系统框架。在描述和分析该框架的基础上，给出了一个原型系统，并叙述了其实施过程。

1 参数化变型设计基本原理

  变型设计是在不破坏原设计的基本原理和基本结构特征的基础上，选取相似实例，对此相似实例进行修改和完善。当进行变型设计时，首先将用户要求或设计任务分解，得到产品的基本功能原理和基本性能参数。依照-定的算法，把这些基本性能参数与事物特性表中的参数相匹配，从实例库中搜索出最相似的实例。提取此相似实例，参照优化计算的结果，在此基础上按照用户的要求进行实例的修改。

  在修改的过程中，可能是简单的零部件局部的尺寸修改，而结构完全一样，这属于产品规格的变化，可以通过参数化的零件模型来实现也有可能是产品型号的改变，这时候产品始结构发生了局部的变化，同时尺寸也有可能发生变化，这就要通过零件实侧的稳互组合来实现。当改变某个零件的结构形式或几何尺寸时，由于零件与零件之间不但有尺寸联接关系，而且都存在隐性的装配约束关系(包括位置关系，联接关系，运动关系等)，所以整个装配体也随零部件的变化发生指应的变化，而此时装配模型并没有被破坏。

  在变型过程中，首先要兼顾装配模型的基本装配关系和装配约束，同时对修改后的装配体进行装配性能的分析，基于提醒规则和知识进行推理，对装配性能做出判断和决策。必要时进行人机交互，通过装配模型的自学习功能使规则和知识不断完善，最后得到变型结果。在进行装配性能分析时，可能产生一些新的规则和知识，应将这些新规则存入装配规则库和知识库中，由于变型过程中也有可能产生一些新约装配关系秘装配约束，所以装配模骂道会不断更新，下次变型时参照的将是新的装配模型。变型结果也应该以新的实例符入实例库。

  半挂车配件参数化变型设计系统是专门针对半挂车配件而开发的一种实现装配图参数化变型设计的软件。软件通过语言编程来建立半挂车配件零件之间的装配约束，企业只需要根据客户需要输入必要的参数，就可以通过该软件驱动图形，最终变型后装配图输出到CAD界面，通过打印设备即可出工程图指导工作实际。当然，在软件开发之前，要对其进行成本效益、市场需求、生产规模和费用估计，以及可行性分析。变型过程中依据的整个产品模型也是一个动态的模型。