家電系列化產品全參數自動設計探索

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

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

2 總體思路

首先需要對產品進行分析，確定可變參數，并在裝配零件的表達式中建立可變參數，之后建立全參數化的單個零件，并在建立過程中應用C++語言的類思想，嚴格規定本零件的接口參數，通過零件之間的參數引用方法，將裝配件中的參數引入單個零件中，這樣，當改變裝配根部件中的表達式參數時，零件就會按預先的表達式進行改變。將這種方法應用到產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時，所有與此參數關聯的零件都將按預先設計的規則變化，最終一個系列產品的新型號便產生了。之后對新生成的模型進行參數修正，通過菜單工具按鈕，快速生成后期生產、采購所需數據[1]。

3 具體實現

模板創建、產品整體參數輸入界面創建、產品模型發布、產品屬性參數輸入、及產品BOM發布實現的過程如下：

3.1 建模前產品關鍵參數規劃

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

3.2 零組件模板創建

表達式建立：【文件】→【新建】→【裝配】→1001.prt。【工具】→【表達式】，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【應用】，一個表達式創建完畢。用同樣的方法創建其他表達式[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【創建單個部件間表達式】，出現“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】，一個表達式連接創建完畢[2]。

圖1 模板參數關系示意圖

圖2 頂層參數輸入界面

圖3 屬性輸入界面

表達式使用：使用【拉伸】命令創建矩形方管，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”表達式的實體結構創建完成。1002.prt零件中所有與“X_Door_p01”表達式相關的結構，都能以“X_Door_p01”表達式為紐帶進行設計。

子部件的輸入參數引用的是父部件的輸入參數，當零件數量增加時，參數名稱會變得難以理解，因此對于被引用的表達式，需要有統一的命名規則，并寫好備注。多個零件共同使用的表達式應同時包含子部件的父部件建立，避免零件再生時產生邏輯混亂，有利于參數的集中管理。

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函數有了解，也可以使用UG提供的API函數建立零件[4]，這樣做的好處是，后期運行效率會更高。模板、宏錄制、API方法各有優缺點，可根據實際情況選擇。

利用以上方法，對產品的每一個零件進行參數的創建、連接、使用，最終形成一個全參數化的零件模板集合。模板參數關系如圖1所示。

3.3 產品整體參數輸入界面創建

輸入界面的作用是，間接對模型應用輸入參數，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的目的。

界面編寫：在零件設計模式下，點擊【文件】→【所有應用模塊】→【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點“label0”,同時新增了一個“Group”組。點擊“Group”，在“屬性”框中找到屬性“label”，在值中填入“產品參數設計”。點擊“label0”，在“屬性”框中找到屬性“label”，刪除值“無標題”，點擊“Bitmap”，在值中輸入位圖存放路徑。點擊【數字】→【整型】，插入參數輸入框。按此方法插入其余參數輸入框。對話框結構設計完成后，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，存放二次開發的程序源代碼[3]。調整后的參數輸入界面如圖2所示。

關鍵代碼：

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

啟動參數輸入界面后，UI界面中會顯示當前模型模板中的參數。當按要求填寫完所需參數后，點擊【確定】，程序將新填寫的參數應用到模型中，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 產品模型發布

在產品模型發布前，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，又要避免在多個型號產品同時存在時，零件之間產生參數干擾。

關鍵代碼如下：

以上代碼實現將part_tag標識的指定模型中的所有表達式讀入exps列表中，將表達式總數量讀入number_of_exps中，用循環方法實現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]。表達式經處理后，會失去父子之間的引用關系，從而達到參數相對獨立的目的。

3.5 產品屬性輸入

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

關鍵代碼如下：

以上代碼實現新建名稱為"DB_PART_NAME"的屬性項，并將UI中對應ID的值復制到零件屬性值中。UG NX自身的Block UI界面可以實現常用名稱的預輸入。如常用單位，常用材質等，可在創建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】被選中，則所有被選中零件的所有參數均將被刪除。

3.6 產品BOM發布

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

關鍵代碼如下：

以上代碼實現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值的函數實現代碼。

啟動導出BOM功能，可以選擇多種導出方式。“單文件導出”指的是不同零件在一個prt文件中的裝配圖BOM導出方式。“多文件導出”指每個prt文件是一個零件的裝配圖BOM導出方式。導出BOM還可根據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 結語

通過實際的應用發現，某款家電產品原來從改型參數確定，到形成產品BOM，需要1個月的時間才能完成，而應用此全參數自動設計模型，計算機僅需1天時間便可完成，大大提高了設計速度，降低了出錯的概率和設計人員的重復勞動強度，達到了降低設計成本的目的。證明這種將設計思想以表達式的方式存儲在零件模板中，借助少量輔助開發工具，實現自動設計的思路，能夠滿足有系列化產品設計要求的設計場合，在人工成本不斷增加的現在，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，為家電新系列產品搶占市場贏得了先機。