SolidWorks在华泰重工的应用

   2016-05-20 互联网佚名1880

     缺省配置是零件与装配体的基本配置,没有特殊要求时,模型通常只有一个缺省配置。当模型有多个配置时,缺省配置一般用于保存详细设计的结果。
     装配配置是为了实现大装配体建模而添加的配置,为了减少模型的存储量,装配配置压缩了所有与装配关系表达无关的特征。
     结构配置是用于运动仿真分析和结构强度分析用的配置,压缩了所有与分析无关的细节特征。
     工程图配置是用于出工程图的配置,在传统的二维工程图中,有些约定成俗的画法是不符合投影关系的,为了画出这些约定成俗的画法,须对模型做一些修改,生成一个工程图配置。
     工艺配置是为了描述制造过程中某道工序的中间结果而增加的配置、如用于铸造工艺的毛坯配置、对数控加工工序中被加工特征进行描述的工艺配置。
    
     2. 配置设计与参数化设计
    
     臂式斗轮取料机、圆管带式输送机是典型的定制化产品,也是系列化产品,产品设计工作量很大,如果能实现参数化的系列设计和配置设计,则能极大地提高设计效率。SolidWorks的参数化设计与配置设计功能满足了这种需求。
     尽管SolidWorks是参数化设计软件,但必须合理地规划零部件的建模过程,才能有效地实现参数化设计。几何建模时应保证,修改模型的参数时模型不会出错;只需改变很少的尺寸便能实现对模型的修改,而且不引起其它特征的更改。要有效地进行参数化设计,必须对模型的尺寸进行深入的分析。一般将尺寸分为四类。功能尺寸、结构强度尺寸、结构布局尺寸和关联尺寸。
     功能尺寸是根据产品功能需求确定的尺寸,在设计系列产品时,对功能尺寸取一系列的值,构成产品的系列。在优化设计时,功能尺寸一般不改变。
     结构强度尺寸是反映零部件强度的尺寸,强度尺寸的值决定了产品的安全性,其值越大,产品越安全,成本也越高。为了平衡安全与成本的矛盾,常对结构强度尺寸取不同的值,采用有限元分析的方法进行多方案对比优化,确定其最佳值。
     结构布局尺寸确定零件或特征在产品模型中的位置关系。结构尺寸的值也将构成产品的系列。
     关联尺寸描述特征之间的尺寸对应关系,一般根据功能尺寸的系列值确定。以螺钉为例,螺钉的直径和长度是功能尺寸,螺钉头的尺寸是根据螺纹直径确定的关联尺寸。
     对尺寸进行分类便于了解尺寸之间的关系,确定参数化设计时的主动尺寸和从动尺寸,以便正确的建模和尺寸标注。
     在SolidWorks软件中,零件的系列化设计一般通过插入EXCEL表来实现,也可以通过添加新配置来实现。部件系列化设计的过程一般是先添加新配置,再为该配置中的每个零件指定不同的零件配置,构成产品系列。除了可以对尺寸进行配置外,还可以对零件的材料、生产厂家等自定义属性进行配置,构成丰富的产品系列。  
3. 结构件设计
    
     通过焊接工艺连接在一起的零件称为结构件。结构件有三种处理方法。对于由型材焊接而成的结构件,SolidWorks提供了一个很好的焊接工具--焊接特征。使用接头裁剪、角撑板、顶端盖等焊接工具能高效率地进行结构件设计,设计完成后能自动生成切割清单。在SolidWorks中有丰富的型材库,型材的截面也可以自定义。插入焊接特征后,系统会自动生成两个默认配置:一个父配置是"按加工",一个派生配置是"按焊接",分别描述焊接状态和机加工后的状态,
     对于用板料、实体零件等非型材焊接的结构件,一般采用多实体建模比较方便,这样在SolidWorks的装配体中,把结构件当零件而不是子装配件来处理。但如果结构件中的某个组件是钣金件,要确定下料展开图,则必须用装配体来设计结构件,因多实体建模不支持钣金件。
    
     4. 装配设计策略
    
     总装配一般采用自下而上的设计方法。限于目前计算机的速度,对大型装配体进行自上而下的设计还不现实。总装配的设计策略是以概念设计阶段完成的布局草图为依据,插入子装配体。
     子装配要合理地选择自下而上和自上而下设计方法。对于全新的设计建议采用自上而下的设计方法,这样可以实现关联性设计。如果需要引用已有零部件或标准件,则应两种方法结合使用,首先建立布局草图,以布局草图为基础插入模块化的部件和零件,对新设计的零件,在装配环境下确定其形状、大小及在装配体中位置。自上而下设计方法的优点是当设计更改时,相关的零件将根据创建方法而自动更新。
     对于厂标件和通用件,最好在零件模式下设计,而不要在装配环境下采用自上而下的设计,以保持零件的通用性。
     重型机器的零部件很多,一般都在10000个零件以上。SolidWorks提供了丰富的装配功能,可对零件进行灵活的组合,构成子装配或标准模块。SolidWorks处理大装配的方法是对零件进行轻化,用户可以指定一个阀值,当装配体的零件数量超过阀值,则进入大装配模式,自动对零件进行轻化。实现大装配的另一个策略是对零部件建立装配配置,压缩所有与装配关系无关的特征。
    
     四、产品设计与工程分析的集成
    
     重型机器设计的核心技术是结构强度分析。有限元分析工具可分为两类,面向设计过程的、供工程师使用的主流分析软件;用于对设计结果进行校验分析的、供专业人员使用的专业分析软件。华泰重工制造有限公司的模式是所有设计人员掌握主流分析工具COSMOSWorks软件,在设计过程中实现产品部件级的结构强度分析;成立专业的仿真试验室,配备5名专业分析人员,采用专业分析软件进行产品的系统级分析和基础理论的研究。

 
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