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    [转载]参数化设计工具Solidworks在装备制造业中的应用 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2009-06-21
    — 本帖被 cyqdesign 从 Solidworks 移动到本区(2014-05-19) —
    引言 Cl\Vk  
    D(~6h,=m  
    装备制造业正面临越来越激烈的竞争,如何使自己的产品在市场上保持领先地位;如何改进复杂的产品设计、减少重新设计;如何进行前期问题检测与纠正;如何使产品质量更高、问题更少,是从事装备制造业每个设计者必须正视的问题。 bG^E]a/D  
    x,2+9CCU  
    实现上述目标有很多方法,比如:加快产品上市速度;削减开发成本;提高产品质量;减少材料成本,以及减少现场故障或者引入更多创新产品等。但是,这些方法都给产品设计提出了挑战。只有依靠三维设计,使用功能强大的CAD/CAM/CAE一体化软件,才能最大限度的提高设计效率。 @>qzRo  
    A>%fE 6FY  
    1.装备制造业产品特点 n~8-+$6OR  
    k^C;"awh  
    1.1.产品结构复杂 ORv[Gkq_N)  
    3`n5[RV  
    装备制造业产品通常都是机、电、液、控制工程,乃至计算机控制的复杂组合体。尤其液压、电器原件在整机布置繁杂,如果按照常规方式,待总体制造完成后再考虑这些布置,会显得摆放凌乱,这对于现阶段"不仅要选择产品性能,同时重视产品外观"的产品选购观念是格格不入的。而且传统设计手段很难发现初始设计缺陷,干涉现象很难避免。  3iV/7~ O  
    2OAh7'8<  
    1.2.生产批量多为单件小批生产 < hZA$.W3  
    =k2+VI  
    装备制造业产品通常体积、重量都很大,尤其对于矿山机械,由于矿井形状、坑口尺寸、地质条件等差异,即使同类产品在尺寸上也会有很大不同,因此大型装备制造业通常只能是小批量生产甚至单件生产。因此客观上不允许我们象普通机械产品那样进行样机试制,必须采用先进设计制造技术保证产品及时交付和可靠性。 7w @.)@5  
    nDiD7:e7=  
    1.3.产品生产周期长 HzQ6KYAMq  
    ;T"}dJel#  
    装备制造业产品中诸如机架、缸体、筒体类零件通常由铸造或焊接而成,为了保持使用时尺寸稳定性,在工艺上都必须进行时效处理防止变形;重要的主轴、传动类零件通常要锻造毛坯,成品需要调质加表面淬火;油缸、阀块类零件需要更加复杂的工艺程序;进口的外购件采购周期有些甚至长达一年…… w/d9S(  
    GaSk &'n$Y  
    2.Solidworks造型方法概述 Z #w1,n88  
    WQv~<]1J F  
    Solidworks软件是基于特征、采用智能化装配技术、智能零件技术和镜像部件等技术完成设计的功能强大的三维软件。整个产品设计100%可编辑,零件设计、装配设计和工程图之间全相关。整机造型时有自下而上和自上而下两种方法。可以结合使用。全新设计时通常以自上而下作为主要设计方法。 {h&*H[Z z  
    }&y>g0$@  
    2.1.吊具设计中Solidworks的实现过程: nvu|V3B0  
    Q'*-gg&)  
    图1是某汽车零件结构图。设计任务:该件采用机器人流水线焊接完成,焊接过程完成后,要求设计一吊具将产品从焊接夹具中吊离至安全位置。 "o<:[c9/  
    F!|Z_6\tv:  
      >f'n l  
    图1 某汽车零件图 V F6OC4 K  
    &ad9VB7  
    根据给定产品进行分析:该产品属于薄壁件,因此合理的夹紧方式是关键,综合考虑生产设备、产品重量等因素,最终确定定位块安置在产品中部薄壁上板,对应位置施加夹紧力,整个吊具采用手动螺旋杠杆夹紧方式。由此采用自上而下的方法,从薄壁表面作为基准,进行关联零件建模,直至完成设计过程。 R@=ve %a-  
    qoB   
    2.2.设计过程概述 '}P)iS2  
    67 7p9{:  
    (1)选定草图基准面为薄壁内表面,选定后绘制定位块草图; ]o6yU#zn~e  
    u<!!%C~+=  
    (2)对草图施加"拉伸"特征生成定位块实体; H<}<f:  
    M[Y|$I}  
    (3)由定位块往外延伸生成定位块固定架,由固定架生成顶板; 3hO` GM  
    ]pB0bJAt  
    (4)由定位块位置确定出夹紧块位置,并绘制夹紧块草图,拉伸产生夹紧块; .DHZs#R  
    9s73mu`Twg  
    (5)在定位、夹紧装置确定后,依次设计连杆、螺母、螺杆、摇柄等传力构件,最终确定连杆旋转中心位置,从而完成整个设计过程。如图2; pF K[b  
    asQ pVP  
    (6)对结构进行运动学模拟:零件装配约束设置好后,旋转摇柄可以看到夹紧块的开合过程,用以验证是夹紧的可靠性; I y8gQdI  
    y<BiR@%,7  
    (7)必要的时候可以进行关键重要件的强度校核; m?;)C~[  
    *vJ1~SRV  
    (8)根据国标生成二维工程图以及装配图; iBN,YPo~  
    mRj-$:}L  
    (9)生成爆炸图用以指导现场安装调试。 `USR]T_`  
    ?7^('  
      ef f6=DP  
    图2 吊具总体外观 /y@$|DI1  
    U+@yx>!  
    3.Solidworks的优点 Mr2dhSQ !  
    e>nRJH8pK  
    3.1 三维零部件图直观、精确 mC>7l7%  
    >p\IC  
    三维设计,能完整的反映设计者的设计意图。直接将设计者脑海中的零部件模型反映到计算机中,然后通过轴测图的方式体现在二维图纸上。采用三维模型进行交流,不会产生图纸歧义,所有形状信息一目了然,并且可以通过剖切等方式看到内部形状,交流非常方便。再也不用像原来二维时代,首先把脑海中的零部件形状转成计算机中的二维图,然后工人加工的时候却又要把图纸中的二维图转成三维模型来思维。 eK/[jxNO  
    Bwb3@vNA  
    采用三维设计装配,各零部件的位置一目了然。利用SolidWorks的静态、动态干涉检查可以在计算机中就发现零部件之间的碰撞问题,而不用等到加工后才发现。 $aE %W? \  
    bxkp9o  
    3.2.可以方便的获得几何物理量 n3isLNvIp  
    %3fHitCikc  
    根据三维模型,可以方便获得零部件的重心位置、表面积、体积、重量、转动惯量等几何物理参数,如果对模型的形状进行了修改,则上述参数可以自动计算,大大简化了设计者的计算量。对于产品中出现的对称机件,使用镜像功能能够很容易生成镜像零件,避免重复劳动。 MyCX6+Ci)  
    0e q>  
    3.3.可以方便的实现CAM _m3PAD4  
    mEz&:A  
    SolidWorks生成的三维模型可以导入CAM软件,生成数控代码,实现CAD/CAM的有效统一。 U lj2 Py}  
    d";+8S  
    3.4.有利于在设计中应用有限元分析 N(t1?R/e,  
    uPRusG4!R  
    通过运动学、机构动力学仿真,可进行运动干涉的检查和消除,并得到各个构件的瞬时位移、速度和加速度等运动参数,也可以得到零件间的相互作用力,为进行有限元分析提供了边界条件。可以直接利用集成的COSMOSWorks软件完成有限元分析,体现了CAD/CAE一体化的优越性。 NjYpNd?g  
    ouVR[w>V  
    3.5.最新版软件具有更强大的功能 KDRIy@[e  
    >/1.VT\E  
    SolidWorks2008是当前最新的版本。它提供的Instant3D(即时3 D),能够帮助设计者对他们的产品进行直观的修改,并可以实时看到修改结果;尺寸专家(DimXpert)轻松解决了设计与制造脱节的问题。所标示的尺寸以实际加工的特征为基准,这些尺寸完全能够被车间认可,依据这些尺寸能够加工出合格的产品; DFMXpress可用来检查设计的可制造性,使用户可以在早期设计过程中找出难以加工的、加工成本较高或无法进行加工的区域;DFMXpress允许工程师检查凹陷部位的内部边角、深槽或非标准孔径及其设计是否适合切削加工。 -HZvz[u  
    lsJ'dS  
    4.结语 N=tyaS(YJ  
    |5e/.T$  
    SolidWorks是现时设计的精品软件,它所体现出的人性化的设计思想、强大的设计功能,必将为我们提高设计效率,降低生产成本提供有力的支持。同时,也是实施并行工程的最佳选择,有利于设计工程师同供应、销售、管理人员进行无障碍的信息交流,共同进行设计方案的评价。也为进一步推动先进制造技术在装备制造业的应用奠定坚实的基础。
     
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