本文介紹了ProE百萬(wàn)零件的屋頂設(shè)計(jì)建造相關(guān)內(nèi)容。

　　Westfield London 購(gòu)物中心是 London 最大的購(gòu)物中心之一，它差不多就要完工了，里面有超過(guò) 270 家商店、40 家飯館、一家有 14 塊銀幕的電影院，還有一個(gè)健身中心。它的最獨(dú)特之處是 528 米長(zhǎng)的玻璃屋頂，外形很像雨點(diǎn)落入一泓水中產(chǎn)生的波浪圖案。

　　這種屋頂形狀非常復(fù)雜，因此，不可能使用常用的方法來(lái)支撐屋頂，也即用幾條大梁來(lái)支撐屋頂。實(shí)際上，屋頂?shù)膹?qiáng)度由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)提供，此網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包含大約 3,200 只六臂接頭(稱為節(jié)點(diǎn))和 10,000 條鋼梁(稱為橫梁)。任意兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的距離都不同。橫梁全都長(zhǎng) 2 米，以便降低生產(chǎn)成本。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的每條臂都具有不同的長(zhǎng)度，從而造成外形上的與眾不同。使用了柱支撐在屋頂?shù)钠教共糠痔峁╊~外的穩(wěn)定性。

　　每個(gè)節(jié)點(diǎn)均由大約 30 個(gè)零件組成，其中包括 12 塊側(cè)板、12 塊頂板和底板、鉆孔且?guī)菁y的前面板，以及位于節(jié)點(diǎn)中間的頂板和中央板。每個(gè)節(jié)點(diǎn)均用螺栓固定到六條梁上，以形成屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，并支撐著約 7,000 塊三角形的釉面玻璃板和實(shí)心穿孔的吸音金屬板。實(shí)心板與透明板的比率經(jīng)過(guò)精心選擇，以最大程度增加采光量，同時(shí)遵守節(jié)能法規(guī)的要求。橫梁用三枚特種優(yōu)質(zhì)螺栓固定到節(jié)點(diǎn)上。

　　過(guò)于復(fù)雜，無(wú)法手工設(shè)計(jì)。

　　16,900 平方米的屋頂含有大約 1,000,000 個(gè)元件，其中大約有 250,000 個(gè)元件是與別不同的。seele GmbH & Co.KG(該公司負(fù)責(zé)這個(gè)屋頂?shù)墓こ毯徒ㄖぷ?的工程經(jīng)理 Heiko Schmid 說(shuō)：“十年前，要做出這種復(fù)雜程度的屋頂?shù)脑敿?xì)設(shè)計(jì)方案，需要的時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，以致于根本無(wú)法開(kāi)始實(shí)施項(xiàng)目”。據(jù)估計(jì)，使用當(dāng)今最先進(jìn)的 CAD 工具手工做出詳細(xì)設(shè)計(jì)方案需要 10 年時(shí)間。

　　設(shè)計(jì)這個(gè)屋頂?shù)?Westfield 內(nèi)部建筑師為 seele 提供了概念設(shè)計(jì)方案。Seele 面對(duì)的挑戰(zhàn)是，做出詳細(xì)設(shè)計(jì)方案和建造屋頂所需的生產(chǎn)用圖。每個(gè)零件都使用激光機(jī)床切割、在特殊的可調(diào)整焊接模板中焊接、按照非常精密的公差進(jìn)行加工并涂上涂料，最后在坐標(biāo)測(cè)量機(jī) (CMM) 上接受檢查。

　　seele 的另一位工程師 Dieter Schnell 說(shuō)：“我們從一開(kāi)始就很清楚，如果使用慣常的手工 CAD 方法，絕無(wú)可能聘請(qǐng)到足夠的設(shè)計(jì)師來(lái)做出詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。我們需要找到一種自動(dòng)化方法來(lái)生成詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。我們考慮了幾種不同 CAD 程序的宏語(yǔ)言。”

　　“Pro/ENGINEER 和 Pro/ENGINEER Expert Framework Extension (EFX) 無(wú)疑是這項(xiàng)工作的最佳選擇，因?yàn)樗鼈兙哂歇?dú)特的參數(shù)化功能和強(qiáng)大的工具包。我們聘請(qǐng)了 B&W Software 的顧問(wèn) Stefan Bachschuster 進(jìn)行編程，因?yàn)樗哂胸S富的 Pro/ENGINEER 和 Pro/ENGINEER Expert Framework Extension 使用經(jīng)驗(yàn)。”

　　Bachschuster 說(shuō)：“Seele 問(wèn)我是否可以在 Pro/ENGINEER Expert Framework Extension 中開(kāi)發(fā)一個(gè)自動(dòng)化程序，以創(chuàng)建詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。我提供了一個(gè)模型，說(shuō)明我對(duì)完成這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)想。他們很喜歡它，因此要求我開(kāi)發(fā)出所有必需的功能，以完成整個(gè)詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。我使四個(gè)關(guān)鍵元件的創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，它們是節(jié)點(diǎn)、梁、玻璃板和鈑金件板。”

　　使用參數(shù)化的組件模型。

　　從行業(yè)設(shè)計(jì)軟件中導(dǎo)入了屋頂?shù)膸缀涡螤睿鼈兪亲鳛榘總€(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)的文本文件導(dǎo)入的。Pro/ENGINEER Expert Framework Extension 處理每個(gè)元件的參數(shù)化組件模型。為了設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)，seele 的設(shè)計(jì)師單擊七個(gè)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)的中心線和連接到節(jié)點(diǎn)的六塊板。然后，Pro/ENGINEER Expert Framework Extension 自動(dòng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的幾何形狀、調(diào)整參數(shù)化的組件模型，以及生成制造和檢查節(jié)點(diǎn)所需的數(shù)以百計(jì)的圖紙和程序。

　　通過(guò)使用 Pro/ENGINEER 和 Pro/ENGINEER Expert Framework Extension，為項(xiàng)目總共設(shè)計(jì)了 120,000 份生產(chǎn)用圖，包括 3D 組件模型、2D 圖紙、供火焰切割機(jī)和激光機(jī)床(生產(chǎn)各個(gè)元件)使用的 DXF 數(shù)據(jù)、供五軸加工中心(按照最終尺寸切割生產(chǎn)出來(lái)的節(jié)點(diǎn))使用的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制 (CNC) 程序，以及供檢查節(jié)點(diǎn)的 CMM 機(jī)床使用的 CNC 程序。

　　Pro/ENGINEER Expert Framework Extension 加快工作的完成速度。通過(guò)使用 Pro/ENGINEER Expert Framework Extension，可以在大約 4,000 小時(shí)內(nèi)完成詳細(xì)設(shè)計(jì)方案，這大約是使用手工 CAD 方法完成工作所需時(shí)間的 1/5。而且，設(shè)計(jì)和制造的準(zhǔn)確性也比使用手工方法達(dá)到的準(zhǔn)確性要高許多。在制造和裝配全部 1,000,000 個(gè)元件后，屋頂?shù)目傞L(zhǎng)度僅比設(shè)計(jì)意圖長(zhǎng) 15 毫米，即偏差只有 0.009%。

　　Schmid 總結(jié)道：“Pro/ENGINEER 和 Pro/ENGINEER Expert Framework Extension 使我們能夠高度自動(dòng)化數(shù)十萬(wàn)個(gè)元件的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案的產(chǎn)生過(guò)程，而所用的時(shí)間只是使用手工方法所需時(shí)間的一小部分，因此，它們幫助我們成功實(shí)施此項(xiàng)目。在建造過(guò)的眾多屋頂中，這個(gè)屋頂是最復(fù)雜的之一，它也代表著 PTC 的先進(jìn) CAD 工具在簡(jiǎn)化棘手設(shè)計(jì)任務(wù)方面的能力典范。”#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#