现代化的铁路运输正在向着高速、重载的方向发展，这就要求必须提高车辆的牵引能力。我厂生产的120公里/小时交流传动货运电力机车正是在这种需求下，自主开发设计的。该车利用Pro/E设计软件，整车首次采用三维设计方法。司机室部分呈流线型，大大提高了车体的美观性，以及满足高速运行的需要。本文主要介绍一下如何利用Pro/E进行流线型司机室钢结构的三维设计，仅供今后车型开发设计者参考。
 
    采用三维设计可以明显提高设计能力，减少设计中可能出现差错。120公里/小时交流传动货运电力机车(以下简称120公里)采用Pro/E三维软件进行设计，使用IntraILINK对数据进行管理和使用，实现了整车设计的参数化和各部门的并行工作。自顶向下的设计方法被用于流线型司机室钢结构的设计中，达到了设计要求，实现了预期的目的。

    1、整体方案设计

    自顶向下的设计方法要求在创建模型之前对整个设计进行全局性的规划，也就是要确定设计意图，定义组件的结构等。然后创建组件的骨架模型，将主要的信息在骨架模型中清楚的表达出来，最后建立各级子组件及零件。

    120公里流线型司机室钢结构的组件间结构示意图及Pro/E中的模型树如下：
 

结构图

模型树

    这里仅介绍司机是蒙皮组成和板梁组成的设计方法，其他不累述。

    2、司机室钢结构骨架模型的设计

    骨架模型的建立是整个设计的基础，它包含了设计中所需要的最重要的参数和特征。使用骨架作为中心参照，将信息通过组件间的结构关系进行传递，就可以通过改变该骨架来更新元件，实现骨架的全局控制和设计的参数化功能。由于流线型司机室外部形状较为复杂，所以在设计过程中把司机室作为一个整体，在钢结构的骨架模型(803T_CAB-STEEL-STRUCTUR_SKEL)中建立司机室外部形状的曲面，该曲面能够准确的反映出蒙皮组成的形状。向内部偏距2.5mm(蒙皮厚度)作出偏距曲面，在适当位置做出基准平面，与该偏距曲面相交，求出可以表达各个位置板梁形状的曲线。然后利用发布几何特征将曲面和曲线分别发送到蒙皮组成和板梁组成装配的骨架模型(建立方法与钢结构相同)中，从而，在骨架和各个组件之间建立起联系，通过修改骨架来控制蒙皮及板梁的形状。

    骨架中创建曲面与曲线的方法与零件中相同，这里不加叙述。

    3、子组件设计

    3.1司机室钢结构蒙皮组成的设计方法

    3.1.1蒙皮组成骨架的设计方法在钢结构中以缺省的方式来创建蒙皮组成，这样做主要是考虑到设计蒙皮零件时方便。在蒙皮组件中创建骨架，利用外部复制几何，从钢结构的骨架中复制曲面特征。在模型树中单击左键803T_CAB-STEEL-COVER-ASM,点击右键选择“插入元件”，在元件类型中选择骨架模型，采用缺省的装配关系，将钢结构骨架(803T_CAB-STEEL-STRUCTUR_SKEL)中蒙皮组成的发布几何复制到蒙皮组成的骨架中，从而在钢结构和蒙皮组成之间建立起联系。

 蒙皮1
外部复制几何的结果

    3.1.2蒙皮组成零件的设计方法

    以蒙皮1为例，介绍具体蒙皮零件的设计方法。打开蒙皮组成装配，创建蒙皮(一)(803T_112_STEEL_COVER_1)，利用复制几何，将相关曲面复制到蒙皮零件中。

  复制的曲面

    然后利用该曲面增加厚度，把曲面变为蒙皮(一)实体，利用分割基准面，将蒙皮(一)切割成为最后形状。
 

    蒙皮（一）外形

   蒙皮网格线

    这样做出的蒙皮零件外形是不规则的几何形状，对于出图及加工都很困难。所以，在曲面上做出大致的网格线，用这些网格线来逼近蒙皮的外形，最后生成dxf文件，以1:1的比例打印出网格线，车间就可以做出木模来加工蒙皮。用同样的方法，做出整个蒙皮装配的所有蒙皮零件。这样做出来的蒙皮外形会随着整个流线型司机室外形的改变而变化，从而实现设计的参数化。

    3.2司机室钢结构板梁组成的设计方法

    板梁组成设计较蒙皮组成要相对简单，做法与蒙皮组成的做法相似，先将流线型司机室钢结构骨架(803T_CAB-STEEL-STRUCTUR_SKEL)中板梁组成的发布几何复制到板梁组成中，从而在钢结构和蒙皮组成之间建立起联系。同样创建板梁零件，复制板梁组成骨架中相应的曲线到零件中。就可做出该板梁。

偏距曲面
复制曲线

    车间时同样需要板梁曲线1:1的dxf文件，在线切割机床上加工。

    4、结束语
 
    从以上的论述中可以看到，运用Pro/e中自顶向下的设计方法可以很好的表达和更改设计意图。对120公里流线型司机室的设计，我们达到预期的设计效果，减少了在生产中出现的错误。由此可见，三维的设计方法在我们的工作中已经发挥了很重要的作用。