廂式車產品設計通常可以分為創新設計和變型設計兩類，在實際工作中，變型設計的情況較多，工程師在已有產品的基礎上根據用戶需求進行局部調整即可完成設計任務，具有很強的適應性和靈活性。
對于此類設計任務，如能建立完善的設計庫并有針對性的采用參數化設計手段。可極大提升設計效率及準確性。對廂式車產品而言，艙體骨架是總體設計的基礎和重點，對其進行參數化研究具有重要意義。
1 參數化簡介
1．1 參數化分類
通常設計任務都是從方案階段開始，方案圖中的各關聯尺寸具有一定模糊性，需反復調整之后才能確定。參數化設計方法就是將模型中的定量信息變量化，使之成為可任意調整的參數。通過對變量化參數進行驅動，就能夠快速準確地得到結構相似，尺寸不同的系列化產品，從而提升設計效率。在參數化設計體系中。相關參數一般分為兩類：可變更參數和不可變更參數。產品參數化設計的實質是在可變更參數的驅動下，系統能夠自動維護所有不可變更參數。
1．2 Solidworks參數化
SolidWorks是典型的三維設計軟件，參數化功能強大且實現方法多樣。對于簡單零件，可以通過添加配置的方法對相關特征、配合等進行驅動并完成參數化設計。對于復雜零部件，則可通過參考幾何體、Excel設計表或編程二次開發等來對變量參數進行驅動并完成參數化設計。
艙體骨架是整車最為重要及相對復雜的零部件，是整車工程設計的基礎。建議采用參考幾何體與Excel設計表聯合驅動的參數化設計方法，該方法易于操作，無論是Excel設計表還是參考幾何體草圖編輯，均可方便直觀地對零部件中多個變量進行控制，最終實現產品的參數化、系列化設計。
2 骨架參數化設計分析
艙體骨架建模一般多采用自底向上的設計模式，即分別建立各單片骨架、最后在裝配體內進行總裝，這種建模方法下各片骨架關聯性不強，當發生設計變更時需要逐一修改，影響效率。對于成熟產品的骨架來說，當進行變型設計時，整體結構基本不變，所變更的僅僅為外形尺寸、孔口、埋鐵等內容，在這種條件下，可采用自頂向下的參數化設計模式，從頂級裝配體出發．在裝配體環境下完成各零件模型的構建，各零件與裝配體聯動，設計變更簡便有效，可明顯提升設計效率。自底向上及自頂向下設計模式對比見圖1。
圖1 自底向上(左)與自頂向下(右)設計模式對比
3 骨架參數化設計實施
3．1 前期準備
為滿足骨架參數化設計需要，至少需要滿足以下設計條件：
1)已配置可滿足沒計要求的電腦，安裝SolidWorks軟件及相關模塊、插件，使系統具備三維建模、裝配、焊件等功能。
2)已建立零件模板、裝配體模板以及工程圖模板，建立符合企業規范的焊接輪廓庫及焊件清單模板，使建模及出圖具有一致性。
3)已建立骨架建模相關的零部件設計庫及標準件、外購件庫并可自由調用。
3．2 設計變更分析
為方便介紹骨架自頂向下參數化設計方法．本文將虛擬一個簡化的艙體骨架變更案例，該案例產品外形見圖2：
圖2 外形及布局
廂式車成熟產品進行變更設計時，骨架的變化一般體現在以下方面，1．骨架總成外形尺寸的變化，如艙體長度、高度變化等：2．孔口尺寸及位置的變化，如工作門、控制門等孔口；3．埋鐵位置變化，如門體尺寸調整后對應門體鉸鏈位置：4．底骨架副梁尺寸及位置變化，如底盤變更后底骨架副梁截面尺寸及間距變化等。以上設計變更在采用自頂向下的參數化設計后，均可在骨架總成中通過參數化設計迅速進行調整，且各單片骨架聯動同時自動更新全套工程圖。本案例中具體變更參數見表l：
表1 變更設計參數變化表
3．3 建模
在自頂向下+參考幾何體+Excel設計表設計模式下，典型設計流程為：
設計任務書→初步方案布局→骨架總成裝配體→參考幾何體(含基準面及基準草圖)→Excel設計表→派生單片骨架→設定配置→骨架完成。在以上流程中，參考幾何體的建立是首要任務，骨架的參芎幾何體主要以基準面和參考草圖構成，具體如圖3所示：
圖3 骨架參考幾何體
在參考幾何體時，可通過各基準面之間的距離來控制骨架外形尺寸，通過基準草圖的尺寸、位置來控制各孔口、埋鐵的尺寸、位置。當參考幾何體完成后，可有針對性的選取部分變量參數作為基準控制參數生成Excel設汁表，見圖4。
圖4 生成Excel設計表
在參考幾何體及Excer設計表完成后可在裝配體中生成各分片骨架，以左骨架為例，其左右兩端豎 梁在繪制時與前、后基準面重合從而被完全定義，進 風門及其鉸鏈埋鐵則通過基準草圖完全定義，除了我們需要進行變量調整的總長度、總寬度、進風門孔口尺寸及進風門鉸鏈間距外，其余橫梁或豎梁無需完全定義，可在設計變更后自行手動調整。左骨架派生見圖5:
圖5 派生單片骨架
在各單片骨架全部建好后，總Excel設計表也同時完成，此時調整骨架只需要在Excel設計表中變更相應數字或者在參考幾何體中調整基準草圖即可，骨架總體及相應單片骨架均會聯動。如需保存新變更設計，僅需要在Excel設計表中增加一行數字，即會生成新骨架的配置，無需重新建模。本案例完成后原設計及變更設計骨架對比見圖6。
圖6 原設計與變更設計對比
3.4 工程圖
參數化建模后的骨架總成及各單片骨架可根據企業工程圖模板快速生成相應工程圖。工程圖中的各個視圖以及三維實體都是相互關聯的，無論是通 過Excel設計表進行骨架整體驅動，或者調整參考幾何體中的基準草圖來調整部分孔口及埋鐵位置，所有實體模型及其工程圖的變更部分及相關尺寸都 會自動更新。另外，由于骨架建模采用的是焊件功能，因此系統還會即時更新明細表中梁的數量、長度等。從某種角度來說，采用自頂向下參數化設計方法后，在系列化骨架設計時，僅僅通過調整一張表格,修改幾張草圖，就可以迅速完成一整套骨架的設計，大大提升了設計效率。
4 結語
本文探討了以參考幾何體結合Excel設計表為驅動的廂式車艙體骨架參數化設計方法，此方法應用于同類型系列化骨架設計開發，有效提高了工作效率。在骨架建模中嘗試采用了自頂向下的設計思路，針對骨架產品特性，可快速進行變更設計，具有參數化操作簡便、模型及丁程圖更新全面迅速等優 點。通過實例驗證.可以有效縮短設計周期、提高設計效率，滿足市場需求。
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本文標題：廂式車艙體骨架三維參數化設計
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