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CAXA在掘进机设计中的应用 |
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作者：煤炭科学研究院太原分院 郝建生 |
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由于掘进机机型庞大、结构复杂，设计周期一般较长。笔者应用CAXA三维实体设计软件，有效地将设计周期缩短为3个月。
掘进机是煤炭科学研究院太原分院的主导产品。通常，由于掘进机机型庞大、结构复杂并且缺乏先进的设计手段，设计周期较长，一般为半年左右或更长的时间。EBJ-120TP型掘进机是分院2001年开发设计的新产品，由于在设计中广泛采用了CAD技术，特别是首次应用了CAXA三维实体设计软件，因而有效地缩短了设计周期，从方案设计到交付生产图纸仅用了3个月的时间。
CAXA三维实体设计软件（以下简称CAXA）是分院于2001年引进的全中文可视化三维设计软件。它提供从二维到三维的创新设计，帮助完成产品的概念、外观、总体、结构和零部件设计等功能。CAXA具有友好的设计界面（见图1）和简单的操作，不必学习大量的抽象概念和掌握变化多端的专门技能就可以进行设计。
图1 CAXA实体设计软件界面
1.方案设计
在签定产品开发合同后，往往需组织多次方案讨论会。按以往的方式，主管工程师需准备大量的设计方案图，并提供计算书供大家讨论，经过论证、修改、再论证的多次反复，方案才能最后定稿。在EBJ-120TP型掘进机设计中，为了缩短方案设计和方案汇报的周期，我们把由CAXA三维实体软件设计的掘进机样机模型以及用开目CAD绘制的零部件二维图形储存于电脑中，供方案讨论调用。在现场讨论会上，根据与会者的要求，我们将每一个结构、每一层装配关系都清晰、直观地显示了出来，并当场做出修改后的模拟显示和需增加的零件模型和装配关系，保证了修改后结构的合理性和准确性。
2.结构设计及工程图的绘制
EBJ-120TP型掘进机设计中使用了相当数量的各种标准件，若在传统的图纸设计绘制过程中，这无疑将耗去设计者大量的精力。在应用CAXA实体设计软件后，由于它提供丰富的标准件库（如图2所示），包括螺钉、螺栓、螺母、垫圈、销钉、键、滚动轴承、弹性密封件、钢型材以及齿轮、板金的设计等，同时提供各种标准查询、搜索和添加与预览功能，在完成零件的三维设计后，通过布局图输出符合国标的二维工程图，因而极大地简化了掘进机零部件的设计过程，使设计人员可以将更多的精力用在创造性构思上。
图2 CAXA丰富的标准件库
在EBJ-120TP型掘进机机架和装载铲板体等结构件的设计过程中，引入了CAXA三维实体设计软件的装配设计。
图3是利用CAXA软件设计的EBJ-120TP型掘进机机架三维模型，它直观地将设计者的意图反映出来，可以很方便地进行结构设计及干涉检查、物性计算、零件列表等其他工作，提高了设计效率和设计质量。
图3 机架三维模型
图4是EBJ-120TP型掘进机装载机构的铲尖改型设计过程。以前它是铸件（如图4 a）所示），由于批量小、成本高、工序多且生产周期较长，所以改成了焊接组件，如图4 b）所示。改动过程中，由于侧板（如图4 c）所示）设计形状复杂，一般的设计工具设计不够准确，采用CAXA设计，首先建立板件模型，通过修改符合设计要求后，输出二维布局，转换至我们熟悉的二维绘图工具，完成准确的二维工程图。 
a） b）
c）
图4 CAXA在铲尖改型设计中的应用
装配图册是进行规范化的指导性文件。运用CAXA完成具有独立功能的部件模型，按照装配顺序，以爆炸图方式，标注装配要求、工序控制、零件的图号和完成数量的装配工艺书，具有规范的格式、清晰的视图和详细的工艺要求，给人们耳目一新的感觉，图5是掘进机截割部悬臂段的三维爆炸模型。
图5 掘进机截割部悬臂段装配爆炸图
3.快速变型设计
EBJ-120TP型掘进机主要用于煤及半煤岩巷的掘进。由于各个矿区井下地质条件不同，为满足不同客户的要求并增强产品自身的适应性和竞争能力，产品的变型设计成为一项经常性的工作。在已建立掘进机数字样机的基础上，根据客户的不同要求、或修改、或增加、或删除各种结构和零部件。基于参数化建模的CAXA三维实体设计软件能够更快速、更经济地完成所要进行的工作，它的装配检查也可避免以往变型设计中容易产生的碰撞等不合理结构，使变型产品的设计更趋完美。
4.辅助产品宣传
利用CAXA三维实体设计软件的高级渲染功能，把已经设计出的EBJ-120TP型掘进机各零部件模型，输出成具有照片级真实感的效果图，在各煤矿现场向客户和供货商宣传中进行实际应用，起到了很好的效果，并且免去了以往利用技术图纸进行产品描述所带来的不便。
结束语
CAXA三维实体设计软件的应用对缩短掘进机的设计周期，提高设计质量，降低成本起到了重要作用，是支持企业增强创新设计，提高市场竞争能力的强有力手段。同时也为分院设计人员更新设计观念和推广先进的工程设计手段做了有益的尝试。
(end)
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(11/9/2004) |
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