柳工TopDown全数字化样机设计(PROE)
自顶向下设计
自顶向下（Top-down）设计方法目前，很多人在利用三维软件进行机械产品设计时，首先设计好各个零部件，然后在组件模式下将这些零部件通过匹配、对齐、插入、相切等约束进行装配。
如果在装配过程中发现干涉现象或者某些零部件根本安装不上去等等，这时需要对零部件进行重新设计与装配，而在装配过程中存在很多父子关系，当修改完某些零件后，会发现以这些零件的点、线、面为基准的其它零件装配不上去，缺失装配基准，这样会造成蝴蝶效应，更严重的是有时候还必须从头开始进行装配，大大延长了设计周期，降低了设计效率。
这是一种传统的自底向上的设计方法，由于事先没有一个很好的规划，没有一个全局的考虑，修改起来特别麻烦，重复工作量大，造成人力和时间的浪费，这对产品快速推出市场有很大的影响。
为了缩短设计周期，提高设计效率，吸音板自动生产线布料机的设计采用了与之相反的一种设计方法即自顶向下的设计方法。
产品的设计尤其是新产品的开发设计是一个复杂的过程，是将产品市场需求映像成产品功能要求、并将产品功能要求映像成几何结构的过程。
要实现该过程，首先要分析产品的功能要求，先设计出初步方案及装配结构草图，得到产品的功能概念模型，再对功能概念模型进行分析，设计计算，确定每个设计参数，将概念模型映像成装配体模型，通过装配体模型传递设计信息，然后各设计小组在此装配体模型的统一控制下，并行地完成各子装配体及零部件的详细设计，最后对设计产品分析，返回修改不满意之处，直至得到满足功能要求的产品。
即要经过概念设计、功能结构设计、产品详细设计及产品分析等阶段，是一自顶向下的设计过程[8]，如图3.1所示。
图3.1 自顶向下设计流程Fig.3.1 Top-down design process从图3.1可以看出自顶向下设计方法强调在设计中首先从整体和全局入手，通过装配体模型自顶向下地传递总体设计信息，然后在统一模型的约束下对各个部分进行详细设计。
在整个过程中，可随时对设计进行修改。
Top-Down设计
Top-down设计方法探讨刘丰林（中兴通信股份）2006-03-17 10:00:00 CAD世界网1 背景介绍中兴通信在2001年以前主要使用AutoCAD来完成产品的结构设计，同时也用Pro/ENGINEER软件完成一定范围的结构设计，经过多年的使用，存在以下几个主要问题，影响产品的设计品质、设计周期、数据管理。
(1) 设计意图难以捕捉，部门之间由于性质不同存在沟通的困难。
(2) 工程师的主要工作集中在CAD绘图上，而不是设计的思考与优化，工程师之间的协作共享难以实现，设计意图也难以沟通。
(3) 设计错误不能及时发现，修改困难。
(4) 难以建立中央数据库系统。
(5) 工艺设计直观性差，工艺设计比结构设计滞后，难以实现并行工程。
(6) 造型设计与结构设计脱节，不能实现造型与结构的一体化设计流程。
2 项目分析经过我们的调研和实际使用Pro/ENGINEER的经验体会，公司在2001年全面启动Pro/ENGINEER的培训推广工作，主要是基于Pro/ENGINEER以下优点：首先，拥有单一数据库支持下的产品数据全相关的开发流程；其次是覆盖产品开发全流程应用的全面解决方案；最后，具有完善的参数化设计技术。
其中的全面解决方案包括：并行开发环境——Pro/INTRALINK；Top-down设计与装配管理功能，推进设计的自动化；设计知识、规则管理工具——Check；6σ质量控制方法——CE/TOL；产品可视化工具——ProductView；数据浏览——动态旋转、剖切、漫游；动态测量、批注和圈阅；三维拆装分析与动画制作。
3 项目实施情况介绍传输产品项目组成员为2人，从2001年10月10日开始，到2001年11月28日完成所有相关零部件三维建模、二维图绘制。
主要包括机柜、插箱、相关附件和相关标准件和非标准件。
完全达到当初项目设定的目标。
目前后续传输新产品已在原建模基础上进行改进设计。
4 项目实施目标(1) 项目在中兴传输产品ZX234JA上实施。
PTC CREO Top-Down空调产品设计
空调市场上流行的风冷冷热水模块机组主要有以下几种
H型
产品特点：换热器竖直放置，距离底部一定高度，外框方型，因整体像 H 而命名
V型 产品特点：换热器倾斜放置，距离底部一定高度，外框方型，因换热器像 V 而命名
4
PTC CREO 空调产品 TOP-DOWN 设计 G型
编著 孔春光
版权所有，违者必究
产品特点：换热器竖直放置，距离底部一定高度，外框方型，因换热器像 G 而命名
1.1.3.2 Top-Down 设计流程以及特点
Top-Down 设计是目前比较流行的高级设计方法，其设计流程如下图所示。
2
PTC CREO 空调产品 TOP-DOWN 设计
编著 孔春光
版权所有，违者必究
Top-Down 设计流程
特点：
（1） （2）
（3）
布局修改后，设计变更能自动传递到相关零部件，保证设计一致性。 对工程师要求较高，前期布局的合理性，全局的把握等等，都要求设计者不但熟悉软 件操作，还要熟悉产品的结构。 变更简单，只需要修改布局，相关修改即可自动更新，可以大大节约修改时间。由于 修改需要重新计算，因此对硬件要求较高。此外，还要求对整个数据要有良好的设计 平台管理。
1.2 TOP-DOWN 设计步骤
TOP-DOWN 设计步骤
六步法
1) 定义设计意图 defining design intent 2) 定义初步产品结构 defining preliminary product structure 3) 建立骨架模型 introducing skeleton models 4) 关联组件结构 communicating design intent throughout the assembly structure 5) 细化组件设计 continued population of the assembly 6) 管理零件相互性 managing part interdependencies
top_down之布局—骨架协同运用
图28
然后在激活子组件，插入运动骨架，选择运动，之后一切步骤和上面的一样，再插入标准骨架，复制现有选择skeleton，见图29
图29
再插入主体骨架，选择空，然后选择油缸体的轴线和有缸体的轮廓线见图30
图30
再插入一个主体骨架，选择空，选择油缸杆的轴线和轮廓线，点更新，把其他的没有用的链接移除掉，只留下有杠杆的轴线的滑动杆的链接，见图31
图16
图17
弹出主体定义，选择你要传递的几何要素，先选择立柱的草绘（选择是有些技巧，你第一次选择可能一下就点选了一大片的草绘，不用急，按住ctrl，按右键，一个一个选择，选择好）然后打钩。见图18、图19
图18
图19
在插入零件，还是选择空，弹出的菜单和之前的不一样了，见图20
图20
顺序还是一样，选择几何要素，我选择横梁的草绘，见图21
见图3
图3
第三步把你的骨架图形发给其他的工程师，骨架的几何要素全部共享给其他的工程师，工程师们会按照你的骨架的形状和尺寸进行零件的绘制，再装配起来。（根据你的part文件，在ass组件下建立运动骨架模型，通过拉伸，旋转，切除等工具创建组件的part零件，最后在组装起来，完成零件的装配）。一个项目初步完成。见图4图5图6图7图8
图4
图5
图6
图7
图8
第四步当你发现有几个尺寸不满足要求，其他人在草纸上画了改动了数据，当他改动时，发现笔记本上出现了错误的警示，说明他改动的数据是错误的，按照提示更改了几次，他把数据改好了，而且符合要求。（在整个过程中需要用布局文件对组件进行控制，对一些关键的尺寸要进行错误检测，这里用到关系式，比如下面的例子中，当把油缸的中心距调大或者调过小，我们建立的错误检测栏会提示有错误，防止尺寸不当造成的装配失败问题）一套完美的proe下的top-down-design设计理念就体现出来了它的作用。当你习惯了用proe的关联再加上top-down的理念，你会发现设计原来是那么的简单。
全球化异地协同PLM系统优化与建设
全球化的异地协同的PLM系统的优化与建设摘要：本文根据柳工企业的产品生命周期管理系统的现状，研究了基于网络的、全球化的异地协同plm系统的优化与建设，分析了plm系统的规划、主要目标，就plm优化后的系统实施进行设计，阐述了实施效果。
研究将有效地提高企业的产品生命周期数据管理的效率，对柳工的产品生命周期管理的信息化建设，具有实践价值。
关键词：plm系统；异地协同；数据管理；系统优化中图分类号：tp391.721 plm系统概述plm系统也称为产品生命周期管理系统，是一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部，支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案，它能够集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息。
plm是一种理念，即对产品从创建到使用，到最终报废等全生命周期的产品数据信息进行管理的理念。
在plm理念产生之前，pdm 主要是针对产品研发过程的数据和过程的管理。
而在plm理念之下，pdm的概念得到延伸，成为cpdm，即基于协同的pdm，可以实现研发部门、企业各相关部门，甚至企业间对产品数据的协同应用。
2 异地协同plm系统架构柳工总部设在柳州，异地有天津、蚌埠、无锡、扬州、上海等事业部使用，海外有印度、波兰、伊朗子公司，plm系统要实现异地协同开发，在异地子公司都设置了文件服务器副站和可视化服务器，减轻对网络带宽的需求。
如图1所示，显示了plm系统的架构，通过网络通信，实现了全球化的异地协同的plm系统。
柳州主应用服务器中存储plm系统的所有数据库和文件，异地文件服务器只存储文件等数据，定期同步到柳州主服务器，增加网闸和防火墙设备，保证网络安全。
3 异地协同plm系统优化在内部网络上的pdm主应用服务器中，通过对原有plm系统功能优化和增强，成功地构建以下核心能力，实现对公司业务过程的有效支撑。
（1）优化现有工程文档管理，实现对与产品相关的机械、电子和相关文档信息进行集中管理。
机械制造行业数字化转型实践案例
机械制造行业数字化转型实践案例在当今数字化浪潮的冲击下，机械制造行业正经历着深刻的变革。
数字化转型已成为众多企业提升竞争力、实现可持续发展的关键战略。
以下将为您介绍几个机械制造行业数字化转型的成功实践案例，展示它们如何通过创新和技术应用，实现生产效率的提升、质量的优化以及市场竞争力的增强。
案例一：＿____机械制造公司的智能化生产＿____机械制造公司是一家拥有多年历史的传统制造企业，主要生产各类工业零部件。
过去，该公司的生产过程依赖大量人工操作，生产效率低下，质量稳定性难以保证。
为了实现数字化转型，该公司首先引入了先进的生产管理系统。
通过在生产线上安装传感器和智能监控设备，实时采集生产数据，包括设备运行状态、生产进度、产品质量等。
这些数据被传输到中央控制系统，经过分析和处理，为生产决策提供依据。
例如，当系统检测到某台设备出现故障或生产效率下降时，会自动发出预警并安排维修人员进行处理，大大减少了设备停机时间。
同时，通过对生产数据的分析，公司能够优化生产流程，减少不必要的环节，提高生产效率。
此外，该公司还利用数字化技术实现了产品设计的优化。
采用三维建模和仿真软件，在产品设计阶段就能够对其性能和可制造性进行评估和改进，降低了产品开发成本和周期。
在质量控制方面，引入了自动化检测设备和智能质量分析系统。
能够对生产出的零部件进行快速、精确的检测，及时发现质量问题，并追溯到生产环节进行改进。
通过这些数字化转型举措，＿____机械制造公司的生产效率提高了30%，产品质量合格率提升至 98%以上，市场竞争力显著增强。
案例二：＿____重工的供应链数字化管理＿____重工是一家大型机械制造企业，其产品涵盖工程机械、矿山机械等多个领域。
在过去，供应链管理一直是公司面临的难题，包括供应商协同、库存管理和物流配送等方面。
为了解决这些问题，＿____重工构建了数字化供应链平台。
通过与供应商建立电子数据交换（EDI）系统，实现了采购订单、交货通知等信息的实时共享和协同处理。
Creo2.0 Top-Down设计教程
Creo2.0 Top-Down设计教程MCAD顾问：周胜强2015.12模块1：简介讲座演示和练习简介创建布局创建设计框架创建和分析设计框架传递设计信息将模型声明到布局共享几何与参照创建组件结构使用共享参照创建设计模型课程活动分析和修改组件结构分析和修改组件结构目标完成此模块的学习后，您将能够：描述自顶向下设计流程。
使用布局记录设计信息。
创建组件结构。
什么是自顶向下设计？Top-Down（自顶向下）设计是一种设计思想，即设计由总体布局、总体结构、部件结构到部件零件的一种自上而下、逐步细化的设计过程。
它是一个管理过程●更改在整个设计中的控制和传播●设计意图的高效管理和沟通自顶向下设计流程✓方案布置信息有效传递✓并行协同设计有效开展✓符合设计思路 元件 元件 元件 传统设计流程✓搭积木的方式✓没有方案布置设计✓必须依赖丰富的设计经验元件 元件 元件设计信息 TOP-DOWN 与BOTTOM-UP 的比较装配元件Top-Down设计概览创建布局将产品设计信息记录在一个集中的位置。
2-D草绘尺寸和参数－校核参数：空间范围（外形尺寸）－配置参数：性能指标（性能参数）－驱动参数：技术细节（定位尺寸）关系注释、表和球标创建组件结构不必创建几何或放置约束而定义产品结构。
开始模型添加元件•使用自动约束（重合等）•使用缺省约束•包括元件(元件会出现在“模型树”中，但不会出现在图形窗口中)•封装（暂不定位元件）•主体项目（主体项表示的对象不需要建立实体模型）总结成功完成此模块后，您应知道如何：描述自顶向下设计流程。
使用布局记录设计信息。
创建组件结构。
模块2：创建设计框架讲座演示和练习简介创建布局创建设计框架创建和分析设计框架传递设计信息将模型声明到布局共享几何与参照创建组件结构使用共享参照创建设计模型课程活动分析和修改组件结构分析和修改组件结构目标完成此模块的学习后，您将能够：创建骨架特征。
创建组件中的空间声明。
创建元件之间的接触面。
creo自顶向下设计方法
creo⾃顶向下设计⽅法CREO⾃顶向下设计⽅法TOP-down⼀、⽅法介绍设计思路：在产品开发的前期按照产品的功能要求，预先定义产品架构并考虑组件与零件、零件与零件之间的约束和定位关系，在完成⽅案和结构设计之后进⾏详细设计。
其设计⽅法分为两种：⼀种是⾻架Top-down设计⽅法；另⼀种是主控模型Top-down设计⽅法。
⾻架Top-down设计⽅法如图1所⽰，先在装配特征树的最上端建⽴顶级⾻架，然后在各组件下建⽴次级⾻架，参照次级⾻架进⾏零部件设计。
该⽅法可以通过控制不同层级的⾻架对相应的零件进⾏更改，但不利于数据重⽤。
主控模型Top-down设计⽅法（如图2所⽰）是将顶级⾻架从整个装配关系中剥离出来，然后在各组件下建⽴次级⾻架，零件设计参照次级⾻架，但在数据重⽤时各组件互不⼲涉。
底盘产品在开发过程中模型共享现象较多，因此，宜采⽤主控模型Top-down 设计⽅法。
图2主控模型Top-down设计⽅法中组件1和组件2是相互独⽴的组件。
鉴于此特点，在本次⽰例中采⽤模块化设计思路。
根据模块划分的原则：模块间的依赖程度要尽量⼩，模块内部的关联要尽可能多；再依据底盘的功能分布，将底盘划分为5个模块（如图3）。
这⼏个模块在底盘的位置相对固定、功能相对集中，因此，各模块可以作为⼀个独⽴的组件进⾏开发。
采⽤主控模型结合模块化设计思想，底盘主控模型的结构框图如图4所⽰。
在此框图中，顶级⾻架独⽴于装配产品，在各模块下建⽴⼆级⾻架，其必要设计信息参照顶级⾻架。
Top-down的设计流程包括设计意图定义、产品结构定义、⾻架模型定义、设计信息发布、部件详细设计。
在底盘的开发中，⾸先根据底盘的基本参数建⽴⾻架即三维总布置，其次建⽴分模块内部系统⾻架布置⽅案，最后进⾏详细的部件设计。
采⽤PTC公司的CREO软件和Windchill系统搭建协同设计环境，需先在Windchill系统建⽴各个模块的⼯作⽂件夹，然后在本地建⽴对应⼯作区并与之关联。
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> 液压元件的安装稳定
– 以前安装液压元件都是安装在结构件上的，而结构件并不属于液压系统，导致 打开液压系统是参数丢失，即使采用固定的安装方式，在结构位置发生变化时， 液压系统元件的位置不发生变化，导致设计错误。 – 现在采用TopDown的设计方法，采用坐标系安装方式，坐标系的参照都是骨架上 的，不会丢失；而且骨架保持与结构件的无缝连接，结构件位置变化，液压系 统元件位置也会发生便变化，保障设计的一致性，大大减少设计错误的产生。
+
预留
+
二次更改
=
线束尺寸
> 在软件设计阶段不能及时发现其他部件的更改，在实际装配时容易出现干涉等现象。 > 线束生产厂家需要结合线束图和原理图再出一份线束的装配工艺（线束装配图）。
应用ProENGINEER+RSD设计
> 对线束的每一个尺寸，三维布线设计已经自动完成，在 线束制造图中可以自动或手动直接标出，简化了制图工 作，且线束尺寸准确，从而保证了产品质量，提高设计 效率及装配效率，减少了整改工作。 三维布线
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柳工实施PTC解决方案
电气工程师使用ProENGINEER+RSD实现自动电缆布线的体会：
应用AutoCAD设计
> 对线束的每一个尺寸，需要在总体三维测量并计算，工作繁琐且无法计算准确，通常都 预留一定的长度，从而影响产品外观，影响装配，并且对设计要做一次整改工作。 人为计算
RSD布线原理图
RSD 布线原理图
Pro/CABLING 电缆布线
Pro/HARNESS_MFG 电缆制造
>参照基于骨架模型与其它系统无缝连接; >自动布线效率高； >线缆长度等信息准确，线束图可直接用于生产。
Pro/CABLING电缆布线
Pro/HARNESS_MFG电缆制造
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>参照基于骨架模型与其 它系统无缝连接; >液压元件采用坐标系安 装，稳定、更改快捷；
建立管道装 配、安装管 接头
定义管 线库
管道 布线
产生管 道实体
位置发 布骨架
>通过位置发布骨架传递 参数给其它系统； >设计更加规范化。
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柳工实施PTC解决方案
在TopDown设计环境下进行整机液压系统布管：
柳工主要产品：
轮式装载机
挖掘机
小型挖掘机
汽车起重机
压路机
叉车
滑移装载机
推土机
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企业面临的问题
采用ProENGINEER+AutoCAD和传统的设计方法已经不能够满足设计的需求 > 液压管路设பைடு நூலகம்不规范、管路不准确
– 工程机械产品液压管路是很重要的一部分，产品设计过程中,虽然部分已经使用 三维布管，但布管方式很不规范，布管的方式多种多样，不利于管理；由于结 构件常更改，管道布管不随着更新，导致软管长度误差大，硬管安装位置不对， 这样的设计错误常发生，造成严重损失，影响产品开发的一次性成功率；在结 构件完成之后的液压系统设计才能开始，时间明显滞后，影响产品的开发周期。
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企业面临的问题
采用ProENGINEER+AutoCAD和传统的设计方法已经不能够满足设计的需求 > 产品变型系列化设计较困难
– 工程机械类型和品种很多，变型设计相当需要，而设计最终是AutoCAD图纸， 原来的三维模型已经不准确，只有用二维的图纸修改产生新的机型，这样操作 起来很困难，工作量非常大，一次性成功率很低，严重影响新产品开发效率。
检出
成熟的大 模块包络
装配
创建
各分系统总装配
创建
独立的大 模块模型
外部 复制
Top-Skeleton 整车总骨架（发布）
外部 复制 分系统布置（分系统总体）
Library 标准件库
Sub-Assembly
Pro/Detail 零部件工程图 试制及 生产
整车总体布置（总师）
一级装配
集成一体化的设计流程，保证 了相关性、一致性确保了项目 组的协同设计、产品更新快实 现了从设计到出图的数据无缝 连接，提高产品一次成功率.
=
线束尺寸
> 自动布线结合手工调整，高效快捷、准确；结合协同 设计方法，对于其他的部件信息能够及时获取，把在 实际装配时出现干涉等现象避免在软件设计阶段。 > 线束的制造图纸与线束厂家的装配工艺（线束装配图） 非常接近，厂家能够更快的投入生产。
电气设计师：黎培杰
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从事电气设计工作时间：6年
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柳工实施PTC解决方案
ProENGINEER 液压系统出图
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柳工实施PTC解决方案
ProENGINEER 液压硬管出图
根据折弯机 信息，自动 产生折弯表
硬管长度 与三维相 关联
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柳工实施PTC解决方案
ProENGINEER 液压软管出图
软管长度 与三维相 关联
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柳工实施PTC解决方案
在TopDown设计环境下进行整机液压系统应用体会：
> 液压系统设计可以提前进入
– 以前的设计方法，必须要在其它系统，如车架结构件等完成后，才能进行液压 系统的设计，影响产品开发的进度。 – 现在使用TopDown的设计方法后，在总体设计完发布骨架后就可以开始进行液压 系统骨架设计，与其它协同并行设计，大大缩短开发时间。
电气系统
独立模块：护顶架
参数由总体传递到系统
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柳工实施PTC解决方案
TopDown设计的接口管理：
液压系统输入输出详细接口表
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柳工实施PTC解决方案
模块化设计：
> 每个分总成自成体系，与装配的连接采用单一坐标系的方式。 > 具有较好的模块化的能力，能够简单的从一个机型上抽离并放置到另一个车型 上。具有灵活和模块化的特点。
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Part-design 零部件详细设计
分系统详细设计（设计小组）
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柳工实施PTC解决方案
叉车应用ProENGINEER结合TopDown+模块化设计的解决方案：
独立模块：门架系统
整 机 布 局
车架系统 骨架
车架系统
动力系统 骨架 整机总体 骨架 液压系统 骨架
动力系统
液压系统
电气系统 骨架
柳工成功应用和推广 Pro/ENGINEER+TopDown全数字化样机设计
广西柳工机械股份有限公司 2010年12月7日
议题
> 柳工简介 > 企业面临的问题 > 柳工实施PTC解决方案
> 解决方案实施效果和收益
> 项目推广应用 > 成功经验分享和后续展望
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柳工简介
广西柳工机械股份有限公司（简称柳工）是中国制造业500强企业――柳工 集团的核心企业。柳工总部位于历史文化名城-广西柳州，总部及下属控股子公司 现有10000余名员工。作为国内工程机械行业和广西第一家上市公司，柳工被誉 为“中国工程机械行业的排头兵”。 2009年，柳工实现主营业务收入102亿元人民币，比上一年度增长11%，各 类工程机械整机销量接近4万台，其中轮式装载机产品销量连年位居世界第二。
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柳工实施PTC解决方案
使用ProENGINEER工程图模块实现工程图出图
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解决方案实施成果和收益
实施成果展示
整车总布局骨架
为以后的新车型设计提供了模板“骨架”，可以节省很多工作量！
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解决方案实施成果和收益
实施成果展示
车架系统
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柳工实施PTC解决方案
柳工采用主流的三维设计工具ProENGINEER野火版和TopDown+模
块化设计方法，实现全三维数字化样机设计。
– 实施时间：2008年11月~2009年3月 – 实施产品：内燃叉车CLG2150H – 实施目的：实现全三维数字化样机设计， 规范化大装配设计。
《叉车TOP-DOWN设计规范化设计指南（电气）—ProEngineer应用》(35页)
《管接头设计规范》（16页）
操作性很强的设计规范文档，可用于指导其它产品的设计！
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解决方案实施成果和收益
实施成果展示
动力系统
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解决方案实施成果和收益
实施成果展示
门架系统
参数化设计的门架系统，可以变形出系列化的门架！
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解决方案实施成果和收益
实施成果展示
制动系统
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解决方案实施成果和收益
实施成果展示
设计规范文档
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柳工实施PTC解决方案
使用ProENGINEER+PDMlink实现工程图出图和图纸管理
Windchill PDMlink8.0
检入检出 检入检出
ProENGINEER自动生成工程图、自动标注尺寸，与零件同步更新， 为快速出图提供有效手段；自动生成BOM表（零部件明细表），为后续 工作提供了极大的便利。
模块化产品结构
- 符合产品的实际设计流程 - 方便产品的变更 - 方便其它产品的借用
动力 系统 1 装载机装配1