一种基于参数化建模与PTS模板工具的配电柜组件快速建模方法

张苒

摘要：常见的配电柜主体结构由柜体、承重梁及组件构成，承重梁通过柜体立柱上的安装孔安装固定，组成柜体内部的框架结构，组件安装在承重梁上。组件的常见结构形式为电气元件固定安装在金属平板上。在配电柜的结构设计过程中，需要根据实际需求选择组件中包含的电气元件种类、数量，设计各电气元件的安装位置等;在开发新型号的配电柜产品时，为满足不同的设计需求，需要对已有的配电柜组件的结构进行适当的调整而形成不同规格的产品，在此过程中，组件的整体结构形式是基本不变的，变化的只是组件中包含的电气元件的种类及安装位置。针对配电柜组件的这一特征，将参数化建模技术与PTS模板工具结合应用于配电柜组件设计的流程中，在建模环节运用PTS模板实现配电柜组件快速建模，极大地缩短了建模时间，同时简化了设计人员的操作流程，避免了大量重复性的工作，有效地提高了建模效率。

关键词：参数化 快速建模 配电柜 NX软件 PTS模板工具

正文：

配电柜组件模型为装配体结构，主要的驱动尺寸保存在顶层装配文件中，利用表达式的链接功能赋予下层各零件驱动尺寸，当修改装配体中的尺寸参数时，各下层零件的驱动尺寸也会同步变化，从而实现了整个装配体的结构更新。

运用西门子NX软件中的PTS模板创建人机交互窗口，将窗口中的控件与模型中的关键参数建立对应的连接，在交互窗口中修改关键参数的数值时，模型会根据输入的值产生相应的变化，包括零件的显示与隐藏及其在整个组件安装板上的安装位置。同时，运用表达式控制交互窗口中各关键参数对应的控件的显示与隐藏，整个交互窗口的布局会根据用户输入的数据做动态的调整。

具体实现方法如下：

1、配电柜组件模型的参数化建模

在西门子NX软件中使用组合键ctrl+E打开表达式对话框，在左侧“操作”一栏中选择“新建表达式”，输入表达式名称和数据类型，单击确定按钮，完成表达式的新建。配电柜组件模型的驱动表达式分为两类，一类是数字型，一类是布尔型。数字型表达式具有具体的数值，赋予模型具体的尺寸，用来驱动模型的变形;布尔型表达式只有true和false两个值，类似开关的作用，用来控制模型中特定零件的显示与隐藏。

在建模过程中，需要将各变量关联到模型草图的具体尺寸中，以实现用表达式变量驱动关键尺寸的功能，具体方法为，进入NX软件的草图编辑模式，双击草图中的驱动尺寸，在弹出的输入框中输入对应的表达式变量名并确定。将所有的驱动尺寸与对应的表达式变量相关联，完成整个配电柜组件的参数化建模。

2、在PTS环境中创建人机交互窗口

完成参数化建模后，在建模环境中点击“菜单”→“应用模块”→“PTS Author”即可进入到PTS模板编辑器。在PTS环境中，左侧PTS浏览器列出了可供使用的各种资源，包括控件、特征、表达式、体、分量等分类;main_dialog为人机交互窗口，是编辑变形零件时输入各种参数的操作面板，可以通过编辑属性修改其显示的名称;“产品模板工作室”窗口中提供了编辑人机交互窗口布局及各控件属性的功能，用来完成最终人机交互界面的创建及各个参数的相互关联。在PTS产品模板编辑器中，控件分类中存放的是组成交互窗口的各基本元素，用来组织交互窗口的布局及划分功能区域。

根据配电柜组件中常用的电气元件种类设置了8个可折叠组，分别为PLC、传感器、空开、互感器、接触器、电阻、端子、直流电源。添加控件后，在PTS的界面选项卡中会对应显示此控件的相关信息，通过编辑控件的属性来修改其在最终交互界面中的显示方式。完成后的交互窗口界面如图1所示。

3、控制组件中各零件的显示与隐藏

利用布尔型变量控制各零件在配电柜组件中的显示与隐藏。以PLC零件为例，当布尔型变量“PLC”的值为true时，PLC零件在模型中处于显示状态;当变量“PLC”的值为false时，PLC零件在模型中处于抑制状态，即组件中不包括PLC零件。在整个组件模型当中，共有8个布尔型变量，每个布尔型变量用来控制与之对应的零件的显示与抑制状态。

4、控制组件中各零件的安装位置

在配电柜组件中，各零件安装在金属安装板平面上，具体安装位置由水平位置X和豎直Y两个变量确定。以PLC零件为例，变量“PLC X坐标”控制PLC零件在安装板水平方向上的安装位置，变量“PLC Y坐标”控制PLC零件在安装板竖直方向上的安装位置，当输入X坐标的值为50，Y坐标的值为60时，PLC零件在安装板上的安装位置如图5所示。在整个模型组件中，每一个零件均由X坐标和Y坐标两个变量确定其在安装板上的安装位置，通过改变X坐标和Y坐标两个变量，零件的安装位置会对应地发生变化，从而达到精确控制零件安装位置的目的。

5、控制零件的安装数量

在配电柜组件中，单一种类的零件可能要安装多个，例如接线端子零件，大多数时候需要多个接线端子零件并排安装在导轨上。这里利用变量“接线端子数量”控制接线端子零件在组件中的安装数量，当更改此变量的值时，组件模型中接线端子零件的数量会对应地发生变化，从而达到快速修改零件安装数量的目的。

6、控制组件安装板的尺寸及结构特征

在配电柜组件中，首先要确定的是安装板的大小与结构形式，这里用变量“安装板宽度B”、“安装孔竖直距离L”、“阶梯面宽度A”三个变量控制安装板的大小，用变量“阶梯高度H”控制安装板的整体厚度，用变量“安装孔水平距离C”、“安装孔竖直距离L”、“安装孔直径D”控制安装孔的大小和位置，用布尔型变量“加固折边”控制安装板的左右两边是否向后折边。“线槽高度”、“线槽宽度”、“线槽行数”三个变量用来控制安装板上线槽的具体尺寸。修改以上变量，模型中对应的结构会发生相应的变化，从而达到控制组件安装板、安装孔及线槽尺寸的目的。

7、组件模型的调用与重生成

在NX建模环境中，打开配电柜组件的模型，在左侧装配导航器中右击装配体，在弹出的快捷菜单中选择“编辑可重用组件”，弹出交互窗口。在交互窗口中根据实际需求输入各驱动参数的值，点击“应用”按钮，配电柜组件模型会自动更新。

综上所述，在配电柜组件设计的流程中结合运用参数化建模技术与PTS模板工具，在结构设计阶段可以实现配电柜组件的快速建模，极大地缩短了建模时间，同时简化了设计人员的操作流程，避免了大量重复性的工作，有效地提高了建模效率。

参考文献

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