摘要:針對客車艙門實體建模，提出一種基于CATIA知識工程模塊的參數化建模方法，將艙門實體模型模塊化、參數化，并加入到產品庫中，通過調用快速創建新艙門實體模型。

　　關鍵詞:客車艙門;CATIA知識工程;參數化;產品庫

　　目前通過三維軟件設計使得艙門結構能夠更加直觀表現，但是傳統的三維設計需要根據不同的艙門結構對其一一建模，一套整車艙門設計下來費時費力，不符合現代化設計觀念，亟需一種全新的設計方法。參數化建模方法因此應運而生，運用建模軟件中的知識工程模塊的特有功能，完成艙門數模構建，并對其進行參數化編輯;根據不同的結構對艙門規格進行分類匯總，并存入CATIA產品庫中等待調用[1]。

　　機械論文投稿刊物：《機械設計與制造工程》辦刊宗旨：報道機械行業科研動態，刊載行業技術創新成果，促進先進設計、制造技術及工藝在機械制造業的應用，推動中國機械制造業和科技創新能力提升。該刊設有綜述與評論、先進設計與制造技術、企業管理與信息技術、機電一體化與數控技術、計算技術、應用研究等欄目。

　　艙門設計時只需根據相關設計要求從艙門產品庫中調用已有模塊，并對其參數進行修改即可完成所需艙門的設計工作。本文重點論述一種基于CATIA知識工程的客車艙門參數化設計與產品庫建立的方法，使艙門設計過程簡易化，極大提升設計效率，縮短整車開發周期[2]。

　　1曲型結構的艙門模型構建

　　1.1艙門規格尺寸分析

　　客車艙門的外門板一般選用3mm厚5052牌號鋁板，根據設計需要在門板開出鎖具安裝孔及燈具安裝孔，根據車艙用途不同，有些還需要開散熱格柵[3]。外門鋁板的加強梁一般由30mm×20mm×1.5mm的矩形鋁管拼焊而成;其鉸鏈安裝預埋板一般設置于艙門上側，并根據鉸鏈規格確定焊接位置;其氣彈簧的上安裝支架位于艙門兩側，并焊接于鋁型材加強梁之上。

　　其中，外門板尺寸會根據造型以及實際設計需要而改變，一般為矩形，具體尺寸受空間周邊條件的限定;鎖具安裝孔規格尺寸為固定值，安裝位置根據側圍骨架鎖止件位置設定。構建門板實體模型時需預設尺寸，然后再根據設計數據進行修改。為方便定位，氣彈簧上安裝支架外側與鋁型材加強縱梁外側保持對齊，距離門板兩側90mm(該參數根據不同車型更改)，其中心孔距離艙門上端尺寸為80mm。鉸鏈安裝預埋板與鋁型材加強梁相連接，距離艙門上端尺寸由鉸鏈規格確定，一般焊接在骨架內側[4]。

　　1.2艙門結構設計參數化為使艙門結構建模直觀化、可編輯化，借助CATIA知識工程模塊對艙門進行結構化設計并編輯其參數，創建參數公式將結構尺寸與參數相關聯，以此來驅動艙門實體結構的特征。本文以某12m客車駕駛員下艙門為例，分別對艙門外門板、鋁型材、氣彈簧上安裝支架、鉸鏈安裝埋板進行分步實體模型構建以及參數編輯，并將其作為艙門模板保存到CATIA產品庫中。

　　1.2.1艙門外弧面輸入艙門外弧面由整車造型面設定，不同車型外弧面不同，因此需將外弧面作為變量參數設定，需創建不同曲線，通過創成式拉伸命令實現曲面創建。在草圖中創建造型外曲線，并對其曲率參數進行編輯，通過拉伸命令創建造型面，將該面作為艙門外弧面。后續所有造型線均需投影到該面以完成艙門外弧面的設計，同時將草圖保存，后續根據不同車型輸入造型外曲線曲率參數對其進行替換[5]。

　　1.2.2創建艙門參數與三維特征

　　1)進入CATIA知識工程模塊創建相關參數，門板長度為645mm，門板寬度為770mm，門板厚度為3mm，同時進入零件設計模塊對門板進行實體建模，建立草圖約束尺寸并與前期所創建參數進行關聯，將草圖投影到艙門外弧面(造型外表面)，對投影線進行加厚處理，同時創建參數門板厚度為3mm，厚度與所設參數關聯。至此門板相關參數及模型創建完畢。

　　2)創建鎖孔位置。一般為三角鎖，鎖孔規格一致，直接創建鎖孔草圖并對其位置進行約束，同時創建鎖孔與門板兩側邊距及鎖孔與門板下側邊距等參數，將約束尺寸與所創建參數關聯，鎖孔位置及規格創建完成。3)創建艙門鋁骨架型材規格，創建型材截面規格參數，并創建草圖截面，對型材邊距進行設置，將尺寸約束與所創建參數關聯。鋁骨架型材創建完成[6]。

　　4)不同艙門中氣彈簧上支架雖形狀規格不同，但設計原理相同。為方便后期產品庫搭建，對現有支架進行分析，最終設計出一種通用氣彈簧安裝支架，艙門設計時只需改變其上下位置即可，建立支架草圖，并對其位置進行約束，創建約束參數氣彈簧上支架中心孔與門板上側距離為80mm。5)創建鉸鏈安裝預埋板，并預先根據鉸鏈安裝孔進行鉆孔攻絲處理。考慮艙門所用鉸鏈不同，所需預埋板尺寸不同，為方便后期更改，對預埋板尺寸進 行參數化約束。在預埋板上預設螺紋孔，一般為2個，并對螺紋孔大小及位置進行參數化創建。

　　1.3創建參數設計表

　　對結構參數以EXCEL表格的方式進行管理[8]。單一模型的導入無法形成產品庫，需要根據設計對結構參數進行編輯，創建多組實體模型來組建產品庫。在表格中添加新列表，在列的首行輸入“PartNumber”，在該列下方寫入產品代號(使用英文小寫字母依次排列)，參照第一組數據對剩余數據進行編輯，在CAD二維圖紙中構建整車艙門零件草圖，并測量其尺寸，將測量值作為已知參數填入對應表格中，依次完成整車艙門參數編輯，最后將表格以默認屬性保存，參數設計表的創建完成。后續可根據不同車型對表格數據進行更改，重新保存即可完成新艙門參數創建工作。

　　2創建艙門產品庫及調用

　　完成以上準備工作即可創建艙門產品庫。進入catalog模塊，打開目錄編輯器進入編輯界面，點擊添加零件系列，按照提示步驟點擊選擇文檔，選擇前期所保存的實體模型文件，點擊確定，將所構建的艙門實體模型導入產品庫中，后續按照此方式導入不同類型艙門，逐漸擴大產品庫中艙門類型與規格。對導入模型數據進行分類整理，為后續零件調用提供方便[9-10]。

　　3結束語

　　CATIA知識工程模塊的應用，將艙門整體結構模塊化、參數化，并對不同規格艙門進行分類保存，存入產品庫使用，當需要進行新艙門設計時，只需從產品庫中選擇，并通過修改相關參數即可達到設計要求，替代傳統的建模方式，大大提升了工作效率。

　　參考文獻:

　　[1]辜斌，劉勇，王永峰.基于CATIA知識工程的標準件智能化設計[J].機械工程與自動化，2008(3):72-74.

　　[2]魏華峰，郝泳濤.基于CATIA平臺三維通用機械零件庫系統的開發[J].機械設計與制造，2005(9):85-87.

　　[3]王鐵剛.客車側艙門設計[J].客車技術與研究，2006，28(2):29-31.

　　[4]于敬平，張躍進.艙門鉸鏈結構分析和單軸鉸鏈的應用[J].客車技術與研究，2012，34(4):44-46.

　　作者：閆青龍，范春海，楊貝貝，李培