颜瑞
中车株洲电力机车有限公司 湖南株洲 412000
摘 要:转向架作为轨道交通车辆的一级核心子部件，其组装过程较复杂，又有较高的工艺要求。使用三维作业指导书，通过引用设计的三维轻量化模型、读取设计和工艺BOM，完成三维工艺的编制，为现场工人提供可交互的、动态的、直观的、易于理解的作业指导。
关键词: 组装工艺，转向架，三维作业指导书
1 绪论
1.1 背景及研究意义
转向架作为轨道交通车辆的一级核心子部件，起着支撑、导向、牵引、减震运行的作用，对轨道交通车辆运行的平稳性和安全性至关重要。转向架组装过程较复杂，又有较高的工艺要求，所以需要有非常清晰直观准确的作业指导文件。
现行的作业指导文件，采用工序卡片的形式，在装配部件的二维图纸上进行相应的标注，能基本满足要求。但不够直观，对使用文件的作业人员的图纸识别能力有一定的要求。
使用三维作业指导书，通过引用设计的三维轻量化模型、读取设计和工艺BOM，完成三维工艺的编制。为现场工人提供可交互的、动态的、直观的、易于理解的三维作业指导书。
2 三维作业指导书运用方案
2.1 三维作业指导书使用软件平台
目前，三维作业指导书已经在部分机械行业中得到了运用，市场上已经有了较成熟的三维作业指导书编辑工具，本文中，我们将以其中一款Cortona3D（以下称“Cortona3D”或“C3D”）软件为例，简述三维作业指导书的数据采集，文件编制，实际发布运用流程及使用效果。
2.2 三维作业指导书技术流程
采用C3D作为三维作业指导书编辑工具，并通过同设计PDM系统中的产品数据进行有效集成，实现三维作业指导书对现有需求数据的重用以及自身的审批、发布和管理；通过同MES系统的集成，实现三维工艺现场展示。核心技术路线方案如图2-1所示：
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图 2-1 三维作业指导书及现场展示技术路线
3 三维作业指导书编制及发布过程
3.1 三维作业指导书需求数据导入
装配类三维作业指导书需求的核心数据是装配部件信息，即装配部件、紧固件的模型数据，装配部件、紧固件的相对位置信息或装配关系，和相关物料编码数量等。这些信息的获取必须通过从设计PDM系统中导入获得。
在前期已实现C3D与PDM系统集成后，在编制三维作业指导书时，首先需要创建电子手册的Item，然后使用PDM系统中的菜单实现BOM数据及三维模型数据的导入，使用已配置好的数据导入及映射配置文件，将产品数据导入到Cortona3D的项目中，为指导书的编辑做好数据准备。
三维作业指导书编辑软件与PDM系统集成也是企业实现三维作业指导书运用的基础。
3.2 三维作业指导书的编辑
在使用C3D软件功能模块创建电子手册时，可依据需要对已导入的BOM结构进行调整，如调整BOM结构的先后顺序，调整父节点，BOM行的合并，新建BOM节点等。
三维作业指导书的核心优势在于为操作者提供可动三维的作业指导，所以三维作业指导书编辑的核心工作也在于创建装配作业动画过程。在C3D交互操作软件提供一系列的命令组织并形成动画过程，动作结构分为动作组、动作单元、动作、命令等，并可根据命令控件生成相关动作。图3-1为命令菜单及组织结构：
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图 3 -1 软件窗口及结构
C3D通过定义常用组合操作如闪烁、旋转、移动等，使用简单的命令组合实现零件的动画，并对所有的命令进行分类，展示零件在运动过程中的具体表现形式，如设置零件出现的方法、零件的视角、零件的移动路径、零件的初始位置等，基本可以满足工程应用需求，也可扩展新的组合动作。
在编辑动画的基础上，C3D还从PDM系统中继承了装配的物料信息、工艺信息、工步信息，可根据需要生成二维视图、生成零件的编号、作业工序工步等信息。也可以添加必要的文档描述信息，如警告提示、必要的文字说明等。
3.2 三维作业指导书的发布
为满足现场观看使用的便捷需求，三维作业指导书采用Html（网页）格式或PDF文件格式的输出。且三维作业指导书的发布须关联PDM系统相应工序，并满足相应的数据标准。通过在PDM系统进行相应的审阅流程，正式在PDM系统中发布。
通过集成MES系统，将传输相关信息及文档到MES中。在MES中，选择相关文件链接地址，可以调用浏览器浏览电子三维作业指导书。在转向架的生产现场，调用MES中的数据，实现三维作业指导书的展示浏览。
4 三维作业指导书的相对优势及运用场景
目前在轨道交通装备领域，普遍还是采用传统的装配工艺文件。传统的装配工艺文件根据设计图纸，安装附图卡+物料卡+工位过程卡的流程，不直观清晰，需要文件的受众的工程机械识图能力有一定的要求。
三维作业指导书以图文并茂，文字与动画的形式，将装配作业的过程真实形象的进行了展示。所有受众均能快速准确清晰的了解装配过程。故能广泛运用于对外展示、新进员工培训、现场作业指导、售后作业指导、方案模拟及评审中。
5 结束语
本文提出了一种利用基于C3D软件的虚拟装配三维作业指导书的编写发布方案。利用该方法对中车株机公司转向架总成的装配工艺规程进行了优化分析，从多个方面优化了工艺规程的形式，能更直观清晰的进行交互式工艺表达，从而有效的提升了现场的装配质量。
参考文献
[1] 田文圣，谭一炯.基于DELMIA的三维装配作业指导书生成方法研究[D].三一重工有限公司,2012