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产品一体化设计中SolidWorks的应用表示

光阴>2019-05-20 来源:网络

  本文以某型号产品的设计过程为例说明SolidWorks在一体化设计中的应用。这里请求设计者要对所应用的SolidWorks软件自己功效有深入的了解,如许才可以或许最大程度地将其功效应用进去,并发挥出三维软件的优势,以实现真正意义上的计算机辅助设计。

  一、前言

  在全体产品设计过程中采纳了三维设计软件SolidWorks 2004,从计划设计到零件和装配体建模,再到工程图的出图,和之后停止的计划修改和复核复算,利用到了SolidWorks 2004很多高级功效和丰富的插件,采纳了同一个三维实体模子即最终计划设计模子来实现设计目标,确保了设计的精确性。因为产品的设计过程中没有应用多数设计职员普遍应用的AutoCAD停止二维出图的办法,而是间接由三维模子转为二维图,克服了产品限制条件苛刻、设计周期短、全体参数变动较大、继承性少及技术贮备不敷等诸多艰难,利用软件所具有的参数化功效便利了设计修改,大大缩短了设计光阴,提高了设计效力和设计品格,较好地实现为了研制设计任务。

  二、产品的一体化设计

  1.计划设计

  1)自顶向下的设计技术

  在产品设计初期,设计根据是任务书中的一些相干参数。因为产品的相干参数变动较大,无法完全继承传统的产品布局,必要从新设计产品布局。对付如许变动较大的布局设计,如采纳传统的设计办法,即先设计零件再组装成装配体的话,将花费大批的光阴,设计周期无法称心。由此采纳“自顶向下”的设计办法。首先确定任务书给定的相干参数为产品的重要参数化尺寸,停止全体草图布局,采纳特征建模办法间接树立起产品的全体布局,以到达微观节制设计的偏向,此时产品全体布局是一个零件而不是装配体。如许做的好处在于它可以或许或许很便利地停止布局阐发计算和计划修改,这种建模办法重要适用于资料基原形同,继承性比较少的新产品设计。

  对付计划设计时的零件建模,必要注意的是各个特征之间的尺寸标注尽量互相无关(特征之间是关联的除外),防止在计划修改时,因为特征或许尺寸的修改导致全体建模的失败。

  2)布局有限元阐发

  当产品的开端布局树立起来以后,必需对产品停止布局阐发,以确保产品称心强度请求。如采纳传统的计算办法,计算过程复杂且结果简略,不能完备反映产品实际的受力状况。由此采纳SolidWorks 2004的插件COSMOSWorks 2004停止有限元阐发,它的操纵菜单集成在SolidWorks 2004软件中,功效齐备,阐发过程快捷、简略,无须停止模子转换即可停止受力阐发,极大地缩短了阐发光阴,在产品的计划设计中,对产品的布修改均参考有限元阐发的结果停止,在对产品停止了上百次的布修改和有限元阐发后,基本确定产品布局。

  3)优化设计

  该产品同以往产品相比,该产品请求的承载大了很多,全体采纳悬臂布局,而所请求的产品重量、外形尺寸都没有相应加大,由此决定了产品必需在满意强度请求的条件下停止优化设计,最大程度地减轻重量,满意任务请求。

  该产品布局件浩繁、复杂,尺寸较大,相干参数浩繁,如对全体布局尺寸停止优化,将花费大批光阴,且布璞不敷,无法支撑优化设计时消耗的资源,因此只对关键布局的关键尺寸停止优化设计。

  优化设计采纳的是COSMOSWorks 2004中的优化设计功效。重要是对产品的悬臂布局停止优化。如图1所示,取下支撑管到悬臂的距离L2、L3和斜拉杆L1的距离为优化参数,悬臂到回转轴距离L,悬拉臂的高度H,加载力F均为定值,束缚点A、B地位不变,取全体应力最小值为优化偏向,偏向差值在5%内即停止运算。为削减计算光阴和计算量,对模子停止了一些简化和缩比。

  在对产品停止完计划设计后,即可转入技术设计。因为大批的后期工作均在计划设计阶段就已经实现,后面的设计就相对简略和快捷。

图1 优化设计参数原理图

  2.零件建模

  1)树立零件模子

  根据计划设计中的产品模子,按产品的建模顺序将计划设计中模子的各个特征转化成单个零件模子。

  2)零件的多设置设备摆设

  在零件模子中,因为有些零件必要在工程图中显示倒角,但在装配体中无需显示倒角,因此利用SolidWorks 2004多设置设备摆设功效,在同一个设计文档中做成有倒角和无倒角的两个零件模子,分离用于工程图的绘制和装配体的装配。

  3.装配体

  1)零件关联

  对产品中的某些零件,其尺寸是和其余零件相干联的,而且不是重要布局件,因此不单独停止零件建模,而是在装配体中天生新零件,以包管尺寸的关联性。

  2)零部件镜像

  对付某些阁下对称的零部件,只作出单边的零部件,再履行镜像零部件命令,让软件主动天生新的对称零部件,简化了零件建模数目和过程,缩短了零件建模光阴,而且还能跟着源零部件的改动做相应的改动。

  3)零部件阵列

  对必要阵列的零部件,可在装配完一个零部件后,履行零部件阵列命令,停止疾速装配。

  4)模范件的装配

  SolidWorks 2004自带有Toolbox三维模范件库,拥有大批参数化的模范件,可从中选取分歧模范,分歧尺寸的各种模范件停止智能装配,提高了装配效力。

  5)装配体加工

  对已经装配好的装配体可停止切除和钻孔操纵,真实模拟装配加工过程。该项命令对零件模子没有影响,只反映在装配体和装配图中。

  6)运动碰撞和干涉检查

  对装配体的运动件停止运动碰撞检查,检查限位运动的碰撞环境;对统统零部件停止干涉检查,检查装配环境和零部件模子的精确程度。

  7)运动仿真

  对已经做好的装配体,采纳SolidWorks 2004的运动仿真软件COSMOSMotion 2004停止运动仿真,根据任务书给定的条件和设计相干参数,可以或许模拟产品的分歧运动状况,检验产品的运动机能。

  8)模态阐发

  对已经做好的装配体,采纳COSMOSWorks 2004停止模态阐发。确定产品固有模态在应用环境中不会发生共振。

  4.工程图

  当零件建模和装配体装配实现后,转入工程图绘制。颠末过程模子天生疾速精确的工程视图,因为模子和图纸尺寸相干联,并能主动天生尺寸标注,设计职员不必再停止尺寸核算,削减了设计中的人为差错和工作量,设计职员重要工作是对尺寸标注停止修改,以称心模范化和图面美观的请求。SolidWorks 2004工程图功效壮大,标注基原形符国标请求,可以或许或许很好地称心工程图绘制必要和严厉的航天模范化请求。

  5.计划修改

  在实现产品统统图纸的绘制后,因为全体输入参数的修改,产品布局必要做重建改,按照计划设计过程将产品从新设计了一遍,全体产品布局尺寸有了较大改动。因为SolidWorks 2004具有优越的静态参数化设计功效和应用性,修改异常便利快捷,从计划修改、设计阐发、零件建模、装配体装配、工程图绘制、复核复算,再到各级签署、图纸晒兰等,全体计划修改良程仅仅花了一个多月光阴,这在以往的设计过程中是不行想象的,充足表现了SolidWorks在一体化设计中的重感化和效力。在全体设计过程中,产品的布局设计过程基本由一人实现,防止了多人之间互相协调消耗光阴;建模、阐发、仿真也均在同一个实体模子上停止,防止了分歧软件之间停止数据转换消耗大批光阴。

  6.复核复算

  对已经设计好的产品计划,必要对其停止复核复算。SolidWorks 2004具有优越的数据转换性,可以或许或许将模子便利地转化为其余CAD和CAE软件所能辨认的格式。在复核复算中,可以或许或许将三维模子转化为Parasolid格式供Ansys7.0应用,Ansys7.0顺遂读取Parasolid格式模子,对模用蛔鋈何修改。因为在计划设计阶段就已经停止了大批的阐发计算,因此产品顺遂颠末过程复核复算,没有反复。在复核复算中,Ansys7.0所获得的计算结果比COSMOS的计算结果低一些。用分歧软件对同一个模子停止有限元阐发计算也在某种程度上实现为了真正的复核复算。实际试验结果和COSMOS计算阐发结果基本吻合。

  7.试验结果

  该产品是一个大型的布局复杂件,有多个应用工况。对已经临盆好的产品停止加载试验,从实际测量结果看,产品的变形量和COSMOS与ANSYS计算阐发结果基原形同,应力测试结果和COSMOS计算结果更加吻合一些,说明COSMOS阐发结果可以或许或许称心工程设计精度请求。

  8.睁开

  在产品的全体设计过程中,大批应用了SolidWorks 2004的很多高级功效和相干插件,但SolidWorks另有些软件功效因条件和硬件所限未能在本次设计中应用。如停止网络协同功课,应用 Routing对产品上的电缆和电器接口停止三维平面电力电缆布置,应用COSMOSFloWorks对产品停止流体场阐发、对某些复杂零件间接用 CAMWorks插件天生NC代码停止数控加工,和对重要零件停止疲劳阐发等,这些都将在以后的设计中获得更充足的应用。

  三、结论

  从产品的全体设计过程可以或许或许看到,SolidWorks软件在设计中所起的严重感化。SolidWorks具有丰富的功效,浩繁的配套插件,容易应用,设计职员必需深入了解这些软件的各种高级功效后,能力够最大程度地发挥出软件的感化,实现一体化设计。

  SolidWorks一体化设计不只仅是简略地三维建模,出二维图。而是将计划设计、优化设计、模态阐发、流体场阐发、疲劳阐发、零件建模、静态模拟装配、高级渲染、运动仿真和工程图绘制等设计全过程集于一个SolidWorks软件傍边,如许做对付缩短产品的研制周期,低落研制本钱有着显著感化。

  SolidWorks软件作为一种应用对象,可以或许或许帮助设计职员从繁琐的绘图和计算中解脱进去,提高设计职员的设计效力和绘品格,从而可以或许或许会合精力去停止计划的设计工作,但不能代替设计职员停止计划构思和设计,产品的品格好坏最终还是依赖于设计职员的设计程度。



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