基于Creo簡化商用空調主機的應用

孫鑫怡，王建

（特靈科技亞太研發中心，江蘇 太倉215400）

0 引言

當前商用空調主機裝配Creo模型加載時間過長，為了簡化模型和提高工作效率，首先要分析其加載緩慢的原因。利用魚骨圖分析法分析總體原因（如圖1），概括分為外部因素和內部因素。

圖1 魚骨圖

軟件、網絡、計算機等為不可控外部因素，只能從可操作的內部因素入手。商用空調主機中零部件種類、數量較多，造成了其三維模型和整機圖樣數據文件較大，總裝模型加載時間長；同時，因為裝配關系的復雜性，零部件可能被多個裝配組件調用，某些裝配關系會隨著工程變更中三維模型更新不完整而丟失，增加了額外人工修復時間。由于以上兩個原因，導致設計人員在打開整機三維模型時需要較長時間。以某一型號的商用空調機組為例，未優化前加載和修復總時間平均消耗為30 min。

因此，如何減少模型加載時間及人工修復時間，讓設計人員快速得到整機模型信息，是提升工作效率的關鍵。在其他因素不改變情況下，針對模型，利用Creo的簡化來提高模型加載效率是關鍵突破口。

1 簡化商用空調主機的方案簡析

1.1 方案分析

通過前期的分析，權衡各種方案的利弊，最終決定在Creo中創建收縮包絡的方式來簡化模型，以達到減少總裝模型、圖樣打開時間的目的。因為需優化的總裝模型結構復雜，裝配層級較多，所以優化模型時遵循由下至上的操作。本文將商用空調主機裝配簡化為4個層級，每一層以“L”打頭命名（如圖2），后續簡化工作將按照層級一步一步簡化，以免交錯亂序。同時遵循以下幾個步驟來簡化模型：1）先對L4層零配件進行特征簡化。2）在Creo軟件中完成所有L3相關裝配的所有收縮包絡。3）更新L2所有必需的模塊。4）修復并驗證L1所有總裝模型。5）修復并驗證所有涉及的總裝圖樣。

圖2 商用空調主機裝配結構

簡化過程是對模型幾何信息進行簡化和壓縮[1]，創建收縮包絡需要注意：消除不必要的模型歷史和內部特征，只保留整體外觀特征，不會影響后續項目對模型整體信息的獲取，卻可以大大減少三維數據[2]，同時縮短加載時間，提高效率。

1.2 創建收縮包絡模型

簡化模型的整個過程包含收縮包絡前處理（L4）、創建收縮包絡（L3）和收縮包絡后處理（L2），包覆面提取是簡化模型[3]和創建收縮包絡的第一個任務。總流程如圖3所示。

圖3 創建收縮包絡流程圖

實際上，方案涉及的模型包含著多個不同類型的子裝配件，如蒸發器、冷凝器、控制面板、起動器等。考慮到蒸發器的重要性和代表性，采用蒸發器總裝模型來演示創建收縮包絡的整個過程。在此期間遇到的方法和過程對任意零件均適用。具體流程如下。

1.2.1 收縮包絡前處理

圖4 簡化零件的流程圖

收縮包裝前處理（即L4零配件簡化）應通過圖4所示步驟完成。

第一，創建新擴展號。在區別于原號碼的情況下，可以在號碼末尾加上后綴，例如“_OUT”；同時也可簡化模型名稱。第二，簡化零部件。對于具有復雜特征的零件，在不影響模型展示和上一層裝配的情況下，可簡化或去除某些模型特征。針對蒸發器模型中某些零配件的特征，刪掉或修改某些特征。以管板為例，打開新建的擴展號模型，然后右擊每一個管板，選擇Creo軟件中“撓性化→撓性化”，如圖5所示。

在彈出窗口中選擇“特征”選項，選擇要關閉的特征對象。對于管板，則需要關閉管孔和水室螺栓孔。也可能會出現需要同時選擇多個特征的情況，這時可以按住Ctrl鍵。如果以后必須添加其他特征，可以單擊“+”按鈕以允許進行后續選擇。零件簡化后，對子配件進行更新替換，并同樣加以“_OUT”的后綴便于區分。

圖5 管板孔位特征的簡化示意圖

1.2.2 創建收縮包絡

創建收縮包絡是整個流程中最重要的一環，它可以在創建過程中刪除對于外部參照無關的內部零件，只保留用于裝配的基準和外部特征，從而達到簡化模型的目的。擁有相同族表且結構相似的零件不需要重復創建，共用一個收縮包絡即可。主要流程如圖6所示。

第一，以更新后的L3子裝配（“_OUT”）為樣本創建收縮包絡，并統一將其命名為原號碼加擴展號，以便區分，例如，本方案統一添加“_SW”為后綴。點擊收縮包絡按鈕并瀏覽打開將要創建收縮包絡的子裝配，打開并選擇上面創建的“_OUT”文件，在彈出的“放置”窗口中選擇“默認”即可。“收縮包絡”選項示意圖如圖7所示。

圖6 創建收縮包絡的流程圖

圖7 “收縮包絡”選項示意圖

第二，在選擇目標對象之后，針對“選擇”選項，做出以下設置(均是建議值)：1）如果涉及到特征顯示的精度程度，可以將“級別”設置為8；如不需要，則可設置級別低一些。2）勾選“忽略小表面”，降低文件數據存儲量。3）暫時保留為“自動更新”，相關設定設置完成后可改為手動更新，切斷“收縮包絡”文件與源文件的聯系，以防其他團隊的改動影響到收縮包絡，避免后續報錯。“選項”設置流程和界面如圖8所示。

第三，針對“子集”的選項，選擇“收縮包絡”文件中需要呈現的組件和零部件：1）單擊右側下拉列表，然后選擇“外殼”。2）單擊“子集”，在“子集”菜單中選擇需要配置的收縮包絡。針對忽略的、不要的內部零件選擇“忽略”選項；針對需要運用到外觀和裝配的零件，選擇“考慮”選項。“子集”設置流程和界面如圖9所示。

圖8 “選項”設置流程和界面

圖9 “子集”設置流程和界面

圖10 參考選擇界面

圖11 生成失敗后的選擇示意圖

圖12 替換收縮包絡流程圖

第四，選擇完必要的子集之后，進入“參考”選項界面，選擇出模型外表面需要應用裝配的表面小孔，并選出必要的裝配坐標系和基準面，如圖10所示。

添加后期將使用到的坐標系和基準面，包括默認基準坐標系、用于裝配的基準、殼中心軸。

這一步可以有效地解決生成的“sw”文件在總裝中替換原有模型時遇到的裝配問題，有效減少修復時間，更好地使“sw”運用至模型中，承擔展示作用的同時減少加載時間。如果制作過程中缺少所需的特征，就會生成失敗，可以點擊三角形“播放”按鈕并返回修改您的選項。生成失敗后的選擇示意圖如圖11所示。

1.2.3 創建收縮包絡后處理

創建收縮包絡之后，在涉及的模塊中進行替換，將原有的子裝配替換成創建后的“_sw”文件。具體操作流程如圖12所示。

2 總裝模型更新

使用收縮包絡替換子裝配后的模塊，需要更新總裝，使后續項目組再打開總裝模型時能擁有一個相當快的加載時間。但是，更新總裝時會出現報錯的情況，這時可以進行以下操作：1）需要更新原模型中的爆炸圖分解線，刪除丟失其參照的分解線。然后，在修復圖樣時可以再次重新創建它們。2）使用收縮包絡替換組件后，某些基準平面參考將丟失，保持這些基準平面和橫截面被抑制，并在處理圖樣時修復它們。3）作為參考。某些平面特征和孔特征可能會高亮顯示報錯。在處理圖樣時，根據原有圖樣的顯示去重新評估哪些特征需要解決，哪些是可以跳過的。

從圖樣的角度去修復總裝，會對結構有一個比較清晰的認知，同時能夠更快更準確地修復報錯的零件裝配，提高效率。

3 測試與成果

完成上述操作后，經過比對過去和當前加載時間的測試結果，發現完美達到預期目標。

3.1 模型

1）空間效益。通過創建收縮包絡來簡化模型的商用空調主機，查看其模型的大小，可以明確發現縮小了很多。如圖13所示，選取5個總裝模型實例，針對模型容量，在創建收縮包絡前后變化的示意圖。平均可節省空間容量43%。

圖13 模型容量優化前后對比圖

2）時間效益。打開原始模型和簡化后的模型，從時間維度上也能明確感受到簡化模型的好處，實例對比如圖14所示，平均節省時間可達56%。

圖14 下載和打開模型的時間對比圖

3.2 圖樣打印

1）對比簡化模型后的圖樣容量數據，優化前后的差異也很明顯，平均減少69%，如圖15所示。

圖15 圖樣容量數據優化前后對比圖

2）分別打開過去和當前的打印件以找到時間效益，平均可節省時間為45%，如圖16所示。

4 結語

圖16 節省時間對比圖

該案例旨在提高運行大容量的總裝模型文件的效率，并通過優化結構降低復雜性。為了實現這一目標，最后采取創建收縮包絡完美地解決了這一問題。創建收縮包絡是整個流程中最重要的一個部分，是對模型幾何信息進行簡化和壓縮，在創建過程中刪除對于外部參照無關的內部零件，并確定要使用的部件或配置，從而達到簡化模型的重要功能。實驗證明，該方案是可行的，在模型打開和圖樣打印上獲得顯著的時間優勢。

將商用空調主機模型結構劃分成L1、L2、L3和L4等4個部分來簡化，從L4一步一步修復，可以更好地掌握每一個部分的問題、特點和規律，方便總結，提升效率。對于創建收縮包絡模型和后期總裝替換時基準的選取也會起到很大的減負作用。

對于零配件眾多、裝配復雜多樣的總裝模型，制定一個統一、標準、高效的裝配原則是不容易的。這時候選擇從可操作的范圍入手，以創建收縮包絡的形式解決裝配問題，達到一個減負作用。這說明解決問題碰到復雜情況，可以從多個角度仔細分析，去尋找更加簡便和有效的方法，有時可以達到一箭雙雕的功效。確定目標，尋找問題，尋找原因，再尋找方法，最后用方法得到的結果去和目標作比較，可以很好地避免走彎路，達到滿意的結果。