基于Creo簡化商用空調(diào)主機(jī)的應(yīng)用

孫鑫怡，王建

（特靈科技亞太研發(fā)中心，江蘇 太倉215400）

0 引言

當(dāng)前商用空調(diào)主機(jī)裝配Creo模型加載時(shí)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(nèi)部因素。

圖1 魚骨圖

軟件、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)等為不可控外部因素，只能從可操作的內(nèi)部因素入手。商用空調(diào)主機(jī)中零部件種類、數(shù)量較多，造成了其三維模型和整機(jī)圖樣數(shù)據(jù)文件較大，總裝模型加載時(shí)間長；同時(shí)，因?yàn)檠b配關(guān)系的復(fù)雜性，零部件可能被多個(gè)裝配組件調(diào)用，某些裝配關(guān)系會(huì)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(fù)時(shí)間。由于以上兩個(gè)原因，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員在打開整機(jī)三維模型時(shí)需要較長時(shí)間。以某一型號(hào)的商用空調(diào)機(jī)組為例，未優(yōu)化前加載和修復(fù)總時(shí)間平均消耗為30 min。

因此，如何減少模型加載時(shí)間及人工修復(fù)時(shí)間，讓設(shè)計(jì)人員快速得到整機(jī)模型信息，是提升工作效率的關(guān)鍵。在其他因素不改變情況下，針對(duì)模型，利用Creo的簡化來提高模型加載效率是關(guān)鍵突破口。

1 簡化商用空調(diào)主機(jī)的方案簡析

1.1 方案分析

通過前期的分析，權(quán)衡各種方案的利弊，最終決定在Creo中創(chuàng)建收縮包絡(luò)的方式來簡化模型，以達(dá)到減少總裝模型、圖樣打開時(shí)間的目的。因?yàn)樾鑳?yōu)化的總裝模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配層級(jí)較多，所以優(yōu)化模型時(shí)遵循由下至上的操作。本文將商用空調(diào)主機(jī)裝配簡化為4個(gè)層級(jí)，每一層以“L”打頭命名（如圖2），后續(xù)簡化工作將按照層級(jí)一步一步簡化，以免交錯(cuò)亂序。同時(shí)遵循以下幾個(gè)步驟來簡化模型：1）先對(duì)L4層零配件進(jìn)行特征簡化。2）在Creo軟件中完成所有L3相關(guān)裝配的所有收縮包絡(luò)。3）更新L2所有必需的模塊。4）修復(fù)并驗(yàn)證L1所有總裝模型。5）修復(fù)并驗(yàn)證所有涉及的總裝圖樣。

圖2 商用空調(diào)主機(jī)裝配結(jié)構(gòu)

簡化過程是對(duì)模型幾何信息進(jìn)行簡化和壓縮[1]，創(chuàng)建收縮包絡(luò)需要注意：消除不必要的模型歷史和內(nèi)部特征，只保留整體外觀特征，不會(huì)影響后續(xù)項(xiàng)目對(duì)模型整體信息的獲取，卻可以大大減少三維數(shù)據(jù)[2]，同時(shí)縮短加載時(shí)間，提高效率。

1.2 創(chuàng)建收縮包絡(luò)模型

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

圖3 創(chuàng)建收縮包絡(luò)流程圖

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

1.2.1 收縮包絡(luò)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(yīng)通過圖4所示步驟完成。

第一，創(chuàng)建新擴(kuò)展號(hào)。在區(qū)別于原號(hào)碼的情況下，可以在號(hào)碼末尾加上后綴，例如“_OUT”；同時(shí)也可簡化模型名稱。第二，簡化零部件。對(duì)于具有復(fù)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(duì)蒸發(fā)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(kuò)展號(hào)模型，然后右擊每一個(gè)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(xiàng)，選擇要關(guān)閉的特征對(duì)象。對(duì)于管板，則需要關(guān)閉管孔和水室螺栓孔。也可能會(huì)出現(xiàn)需要同時(shí)選擇多個(gè)特征的情況，這時(shí)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(jìn)行后續(xù)選擇。零件簡化后，對(duì)子配件進(jìn)行更新替換，并同樣加以“_OUT”的后綴便于區(qū)分。

圖5 管板孔位特征的簡化示意圖

1.2.2 創(chuàng)建收縮包絡(luò)

創(chuàng)建收縮包絡(luò)是整個(gè)流程中最重要的一環(huán)，它可以在創(chuàng)建過程中刪除對(duì)于外部參照無關(guān)的內(nèi)部零件，只保留用于裝配的基準(zhǔn)和外部特征，從而達(dá)到簡化模型的目的。擁有相同族表且結(jié)構(gòu)相似的零件不需要重復(fù)創(chuàng)建，共用一個(gè)收縮包絡(luò)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(chuàng)建收縮包絡(luò)，并統(tǒng)一將其命名為原號(hào)碼加擴(kuò)展號(hào)，以便區(qū)分，例如，本方案統(tǒng)一添加“_SW”為后綴。點(diǎn)擊收縮包絡(luò)按鈕并瀏覽打開將要?jiǎng)?chuàng)建收縮包絡(luò)的子裝配，打開并選擇上面創(chuàng)建的“_OUT”文件，在彈出的“放置”窗口中選擇“默認(rèn)”即可。“收縮包絡(luò)”選項(xiàng)示意圖如圖7所示。

圖6 創(chuàng)建收縮包絡(luò)的流程圖

圖7 “收縮包絡(luò)”選項(xiàng)示意圖

第二，在選擇目標(biāo)對(duì)象之后，針對(duì)“選擇”選項(xiàng)，做出以下設(shè)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(jí)別”設(shè)置為8；如不需要，則可設(shè)置級(jí)別低一些。2）勾選“忽略小表面”，降低文件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。3）暫時(shí)保留為“自動(dòng)更新”，相關(guān)設(shè)定設(shè)置完成后可改為手動(dòng)更新，切斷“收縮包絡(luò)”文件與源文件的聯(lián)系，以防其他團(tuán)隊(duì)的改動(dòng)影響到收縮包絡(luò)，避免后續(xù)報(bào)錯(cuò)。“選項(xiàng)”設(shè)置流程和界面如圖8所示。

第三，針對(duì)“子集”的選項(xiàng)，選擇“收縮包絡(luò)”文件中需要呈現(xiàn)的組件和零部件：1）單擊右側(cè)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(luò)。針對(duì)忽略的、不要的內(nèi)部零件選擇“忽略”選項(xiàng)；針對(duì)需要運(yùn)用到外觀和裝配的零件，選擇“考慮”選項(xiàng)。“子集”設(shè)置流程和界面如圖9所示。

圖8 “選項(xiàng)”設(shè)置流程和界面

圖9 “子集”設(shè)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(luò)流程圖

第四，選擇完必要的子集之后，進(jìn)入“參考”選項(xiàng)界面，選擇出模型外表面需要應(yīng)用裝配的表面小孔，并選出必要的裝配坐標(biāo)系和基準(zhǔn)面，如圖10所示。

添加后期將使用到的坐標(biāo)系和基準(zhǔn)面，包括默認(rèn)基準(zhǔn)坐標(biāo)系、用于裝配的基準(zhǔn)、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(shí)遇到的裝配問題，有效減少修復(fù)時(shí)間，更好地使“sw”運(yùn)用至模型中，承擔(dān)展示作用的同時(shí)減少加載時(shí)間。如果制作過程中缺少所需的特征，就會(huì)生成失敗，可以點(diǎn)擊三角形“播放”按鈕并返回修改您的選項(xiàng)。生成失敗后的選擇示意圖如圖11所示。

1.2.3 創(chuàng)建收縮包絡(luò)后處理

創(chuàng)建收縮包絡(luò)之后，在涉及的模塊中進(jìn)行替換，將原有的子裝配替換成創(chuàng)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(luò)替換子裝配后的模塊，需要更新總裝，使后續(xù)項(xiàng)目組再打開總裝模型時(shí)能擁有一個(gè)相當(dāng)快的加載時(shí)間。但是，更新總裝時(shí)會(huì)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)的情況，這時(shí)可以進(jìn)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(fù)圖樣時(shí)可以再次重新創(chuàng)建它們。2）使用收縮包絡(luò)替換組件后，某些基準(zhǔn)平面參考將丟失，保持這些基準(zhǔn)平面和橫截面被抑制，并在處理圖樣時(shí)修復(fù)它們。3）作為參考。某些平面特征和孔特征可能會(huì)高亮顯示報(bào)錯(cuò)。在處理圖樣時(shí)，根據(jù)原有圖樣的顯示去重新評(píng)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(fù)總裝，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)有一個(gè)比較清晰的認(rèn)知，同時(shí)能夠更快更準(zhǔn)確地修復(fù)報(bào)錯(cuò)的零件裝配，提高效率。

3 測試與成果

完成上述操作后，經(jīng)過比對(duì)過去和當(dāng)前加載時(shí)間的測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)完美達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

3.1 模型

1）空間效益。通過創(chuàng)建收縮包絡(luò)來簡化模型的商用空調(diào)主機(jī)，查看其模型的大小，可以明確發(fā)現(xiàn)縮小了很多。如圖13所示，選取5個(gè)總裝模型實(shí)例，針對(duì)模型容量，在創(chuàng)建收縮包絡(luò)前后變化的示意圖。平均可節(jié)省空間容量43%。

圖13 模型容量優(yōu)化前后對(duì)比圖

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

圖14 下載和打開模型的時(shí)間對(duì)比圖

3.2 圖樣打印

1）對(duì)比簡化模型后的圖樣容量數(shù)據(jù)，優(yōu)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(shù)據(jù)優(yōu)化前后對(duì)比圖

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

4 結(jié)語

圖16 節(jié)省時(shí)間對(duì)比圖

該案例旨在提高運(yùn)行大容量的總裝模型文件的效率，并通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)降低復(fù)雜性。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，最后采取創(chuàng)建收縮包絡(luò)完美地解決了這一問題。創(chuàng)建收縮包絡(luò)是整個(gè)流程中最重要的一個(gè)部分，是對(duì)模型幾何信息進(jìn)行簡化和壓縮，在創(chuàng)建過程中刪除對(duì)于外部參照無關(guān)的內(nèi)部零件，并確定要使用的部件或配置，從而達(dá)到簡化模型的重要功能。實(shí)驗(yàn)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(shí)間優(yōu)勢(shì)。

將商用空調(diào)主機(jī)模型結(jié)構(gòu)劃分成L1、L2、L3和L4等4個(gè)部分來簡化，從L4一步一步修復(fù)，可以更好地掌握每一個(gè)部分的問題、特點(diǎn)和規(guī)律，方便總結(jié)，提升效率。對(duì)于創(chuàng)建收縮包絡(luò)模型和后期總裝替換時(shí)基準(zhǔn)的選取也會(huì)起到很大的減負(fù)作用。

對(duì)于零配件眾多、裝配復(fù)雜多樣的總裝模型，制定一個(gè)統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、高效的裝配原則是不容易的。這時(shí)候選擇從可操作的范圍入手，以創(chuàng)建收縮包絡(luò)的形式解決裝配問題，達(dá)到一個(gè)減負(fù)作用。這說明解決問題碰到復(fù)雜情況，可以從多個(gè)角度仔細(xì)分析，去尋找更加簡便和有效的方法，有時(shí)可以達(dá)到一箭雙雕的功效。確定目標(biāo)，尋找問題，尋找原因，再尋找方法，最后用方法得到的結(jié)果去和目標(biāo)作比較，可以很好地避免走彎路，達(dá)到滿意的結(jié)果。