SolidWorks平臺(tái)的電機(jī)虛擬設(shè)計(jì)-SolidWorks培訓(xùn)

2013-05-26 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

湘潭電機(jī)集團(tuán)有限公司一直享有“電工產(chǎn)品搖籃”的美譽(yù)。主要為能源、交通、礦山、國防等服務(wù),先后研制開發(fā)新產(chǎn)品1000多項(xiàng),100多種重大新產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)空白,開創(chuàng)了中國機(jī)電產(chǎn)品眾多第一。主要生產(chǎn)大中型直流電機(jī)。

在“甩圖板”精神的指導(dǎo)下,上世紀(jì)90年代初選擇了開目CAD/CAPP系統(tǒng)和AutoCAD軟件作為信息化建設(shè)的基礎(chǔ)平臺(tái),并進(jìn)行了大量的定制開發(fā)工作,形成了一套系統(tǒng)的、基于二維CAD平臺(tái)的設(shè)計(jì)、制造系統(tǒng)。

二維設(shè)計(jì)手段導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員大量的時(shí)間(60%)花費(fèi)在簡(jiǎn)單的重復(fù)勞動(dòng)上(計(jì)算各尺寸的變化值),沒有更多的時(shí)間來考慮設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和改進(jìn)。二維設(shè)計(jì)中各零部件之間尺寸不存在關(guān)聯(lián),在頻繁的圖紙修改過程中勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)前后尺寸不符、相互干涉的問題,如下風(fēng)罩尺寸修改,而冷卻器、基座等關(guān)聯(lián)尺寸沒有更改,導(dǎo)致無法裝配的問題。

為了把企業(yè)的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)從“經(jīng)驗(yàn)性設(shè)計(jì)”提升到“科學(xué)性設(shè)計(jì)”,確立了采用虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的戰(zhàn)略方向。2001年采購了主流三維CAD軟件SolidWorks,實(shí)現(xiàn)了無差錯(cuò)設(shè)計(jì),并選定 SolidWorks 作為企業(yè)三維CAD應(yīng)用的首選軟件,2003年采購了COSMOS系列軟件,進(jìn)行電磁分析、流場(chǎng)分析和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析,初步構(gòu)建了電機(jī)虛擬設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)。

企業(yè)虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)的構(gòu)建需要前瞻性的眼光,而普及應(yīng)用的路則更難,需要一套切實(shí)可行的實(shí)施策略,將虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)用于企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā),以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì)和進(jìn)入WTO后的面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

一、電機(jī)設(shè)計(jì)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)

構(gòu)建虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)的目標(biāo)是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案定型或產(chǎn)品加工前,通過計(jì)算機(jī)仿真模擬將問題盡量在計(jì)算機(jī)上解決,要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),必須高起點(diǎn)地建設(shè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)。根據(jù)電機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特點(diǎn),湘潭電機(jī)集團(tuán)有限公司構(gòu)建了如下的設(shè)計(jì)平臺(tái)。

1. 基于SolidWorks的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)

大型電機(jī)產(chǎn)品是典型的定制化生產(chǎn)產(chǎn)品,設(shè)計(jì)工作量很大,采用二維設(shè)計(jì)軟件差錯(cuò)比較多,尤其是在老圖紙修改過程中,錯(cuò)誤比較多,采用三維CAD可以大幅度地減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,提高設(shè)計(jì)效率。

三維CAD軟件是制造業(yè)信息化建設(shè)的基礎(chǔ),只有采用三維CAD軟件,設(shè)計(jì)的產(chǎn)品才能直接導(dǎo)入CAE軟件進(jìn)行電磁場(chǎng)分析、結(jié)構(gòu)分析、熱與流體分析;才能導(dǎo)入CAM軟件生成供數(shù)控機(jī)床使用的數(shù)控代碼,才能為鑄造工藝設(shè)計(jì)提供零件的質(zhì)量數(shù)據(jù)。大型電機(jī)的機(jī)體以焊接件為主,SolidWorks的焊接件設(shè)計(jì)模塊能有效地提高焊接件的設(shè)計(jì)效率。

在對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)深入了解后,利用SolidWorks的參數(shù)化設(shè)計(jì)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)庫功能,可以非常容易地構(gòu)建一套易于使用的傻瓜型電機(jī)改型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員只要輸入相關(guān)參數(shù)后即可完成電機(jī)關(guān)鍵零部件的自動(dòng)設(shè)計(jì),大幅度提高設(shè)計(jì)效率。

2. 基于COSMOSWorks結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及動(dòng)態(tài)特性分析

電機(jī)設(shè)計(jì)遇到的主要問題有振動(dòng)、噪聲和溫升三個(gè)方面,它們的好壞直接決定了電動(dòng)機(jī)的性能。國內(nèi)廠家生產(chǎn)的電機(jī)往往 “傻、大、笨、粗”,就是因?yàn)閲鴥?nèi)企業(yè)沒有使用CAE軟件幫助分析電機(jī)的模態(tài)、振型等參數(shù)。要避免振動(dòng)、噪聲,只有采用加大自重的手段。電機(jī)是典型的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)械,始終工作在高速旋轉(zhuǎn)的諧載荷下,必須分析電機(jī)的各階固有頻率、模態(tài)與振型,分析電機(jī)在諧載荷作用下的應(yīng)力、應(yīng)變。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),通過改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù),在滿足應(yīng)力、應(yīng)變及模態(tài)頻率的基礎(chǔ)上追求質(zhì)量最小。

COSMOSWorks提供了電機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析的完整解決方案。電機(jī)結(jié)構(gòu)要有足夠的強(qiáng)度,往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸較大,體積大,質(zhì)量大,結(jié)構(gòu)笨重,成本高,通過COSMOSWorks的結(jié)構(gòu)分析可以確定合理的結(jié)構(gòu)尺寸,做到在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全工作的同時(shí)又能減小結(jié)構(gòu)尺寸和重量,從而降低成本。通過結(jié)構(gòu)靜力分析可以得到結(jié)構(gòu)在受到各種載荷作用下的應(yīng)力分布和變形情況,為結(jié)構(gòu)的剛強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供依據(jù)。電機(jī)里面有旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子在啟動(dòng)、停止、及工作過程中隨負(fù)載工作情況會(huì)不斷變化,在這種運(yùn)動(dòng)情況下需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的分析。首先確定結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性,包括轉(zhuǎn)子、定子及電機(jī)殼體及整體的固有頻率、振型等,避免結(jié)構(gòu)的共振,保證轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn),無振動(dòng)。另外還考慮結(jié)構(gòu)受正弦、隨時(shí)間任意變化的瞬態(tài)載荷作用下響應(yīng)問題,在一定載荷譜作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。底座、軸、支撐必須精確進(jìn)行考慮,旋轉(zhuǎn)盤軸的動(dòng)力學(xué)特性分析,以保證轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定的工作。電機(jī)或電磁開關(guān)在突然啟動(dòng)、受到?jīng)_擊或電源干擾等等情況下,往往產(chǎn)生很大的扭矩或其它作用力,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致某些零部件損毀,這可以用CAE的結(jié)構(gòu)分析來進(jìn)行計(jì)算。

如果通過試驗(yàn)手段來確定結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是否合理,需要作大量的試驗(yàn)才能夠在保證結(jié)構(gòu)合格的情況下減輕構(gòu)件的重量。利用有限元分析軟件,能夠進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度、振動(dòng)模態(tài)、屈曲、動(dòng)力響應(yīng)、結(jié)構(gòu)的參數(shù)和拓?fù)鋬?yōu)化,一方面檢驗(yàn)當(dāng)前設(shè)計(jì)中存在的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的問題,另一方面,可以通過分析得到當(dāng)前結(jié)構(gòu)在哪些地方還留有較大裕量,為進(jìn)行結(jié)構(gòu)的減重提供依據(jù),降低產(chǎn)品成本。

3. 基于COSMOS EMS 的電磁場(chǎng)分析

傳統(tǒng)的電機(jī)學(xué)和電機(jī)設(shè)計(jì)中,習(xí)慣地把電機(jī)的分析和計(jì)算歸結(jié)為電路和磁路的計(jì)算問題。實(shí)際上,電路和磁路中的各個(gè)參數(shù)是由電機(jī)電磁場(chǎng)的場(chǎng)量得來,由于數(shù)值計(jì)算和仿真技術(shù)的不斷發(fā)展,可以直接使用有限元軟件對(duì)電機(jī)的電磁場(chǎng)進(jìn)行分析和計(jì)算。

借助于COSMOS EMS 軟件,能根據(jù)工作條件、幾何尺寸、材料特性等實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì),自動(dòng)進(jìn)行槽型設(shè)計(jì)和線規(guī)選擇;精確預(yù)測(cè)分析電機(jī)在外部主電路、激勵(lì)、負(fù)載作用下的動(dòng)態(tài)性能,分析電機(jī)啟動(dòng),突加突減負(fù)載、斷路、短路等條件下電機(jī)的運(yùn)行特性;進(jìn)行電場(chǎng)、穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)、動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)、損耗計(jì)算和熱分析,分析渦流、位移電流、集膚效應(yīng)和領(lǐng)近效應(yīng),從而得到電機(jī)、母線、變壓器、線圈中渦流的整體特性。功率損耗、線圈損耗、某一頻率下的阻抗(R和L)、力、轉(zhuǎn)矩、電感、儲(chǔ)能等參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算。同時(shí)也可以給出整個(gè)相位的磁力線、B和H分布圖、能量密度、溫度分布等圖形結(jié)果。

電機(jī)的分析主要涉及到其在靜態(tài)、瞬態(tài)或諧波載壓或載流條件下的磁場(chǎng)分布、漏磁系數(shù)、電磁作用力和力矩、啟動(dòng)和停機(jī)特性等。利用CAE的電磁分析和場(chǎng)路耦合分析功能,能對(duì)這些部件進(jìn)行完善的分析仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì),使其效率和功率更高、體積和重量更小。同時(shí),這些部件的設(shè)計(jì)還涉及到熱和結(jié)構(gòu)的問題,若發(fā)熱量過高,則直接影響到其性能,如何進(jìn)行散熱設(shè)計(jì),這就需要用到CAE的熱和流體冷卻分析功能。

電機(jī)是一種電磁-機(jī)械能量轉(zhuǎn)換裝置。為研究旋轉(zhuǎn)電機(jī)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的機(jī)制,必須對(duì)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)分布(尤其是氣隙磁場(chǎng)和槽內(nèi)磁場(chǎng)分布)有清楚的了解。電機(jī)的運(yùn)行性能取決于電機(jī)的參數(shù)和損耗。為準(zhǔn)確地進(jìn)行電機(jī)地磁路、參數(shù)、損耗和電磁力等計(jì)算,必須知道氣隙、鐵心、槽內(nèi)、繞組端部以及某些結(jié)構(gòu)部件附近的電磁場(chǎng)分布。因此研究電機(jī)內(nèi)的電磁場(chǎng)對(duì)電機(jī)研制至關(guān)重要。旋轉(zhuǎn)電機(jī)內(nèi)的電磁場(chǎng)主要有以下幾類:1. 氣隙磁場(chǎng);2. 鐵心內(nèi)的磁場(chǎng);3. 繞組端部的磁場(chǎng);4. 槽內(nèi)漏磁場(chǎng)和凸極電機(jī)主極的極間漏磁場(chǎng);5. 實(shí)心轉(zhuǎn)子中的電磁場(chǎng)。另外交流電機(jī)轉(zhuǎn)子和導(dǎo)體中的渦流和集膚效應(yīng)也是要重點(diǎn)關(guān)注的。

4. 基于COSMOSFloWorks的熱分析與流體分析

電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要合適的溫度條件,受環(huán)境條件及電機(jī)自身發(fā)熱及散熱的影響,電機(jī)局部的溫度可能會(huì)過高,影響電機(jī)的工作效率。因此熱設(shè)計(jì)也是電機(jī)設(shè)計(jì)中需要考慮的一個(gè)方面。通過CAE熱分析,可以準(zhǔn)確計(jì)算轉(zhuǎn)子或?qū)w中產(chǎn)生的渦流,感應(yīng)加熱及焦耳熱都可以得到。通過將電磁分析中焦耳熱讀入到CAE熱分析中,并相應(yīng)考慮好對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射等換熱條件,可以定量得到電機(jī)在各種工作情況下的溫度分布。并為電機(jī)的熱優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

采用COSMOSFloWorks可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與分析的無縫集成。在同一界面下進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì),共享幾何模型,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師可以快速方便地全面分析系統(tǒng)的散熱與電磁兼容性這一對(duì)矛盾,并得出符合二者要求的設(shè)計(jì)方案。

5. 耦合場(chǎng)分析

COSMOS軟件具有優(yōu)秀的耦合分析功能,可以將電磁、結(jié)構(gòu)、熱設(shè)計(jì)綜合起來考慮,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。通過電磁分析得到焦耳熱,然后可以將其加到熱分析中得到結(jié)構(gòu)的溫度分布,同時(shí)在電磁分析得到的力力矩也可以傳遞給結(jié)構(gòu)靜力或動(dòng)力分析,確定結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力特性。另外還可以做電-熱耦合,即穩(wěn)態(tài)電流引起的焦耳熱。結(jié)構(gòu)振動(dòng)引起的噪聲問題(屬于流固耦合分析),場(chǎng)路耦合分析等等。為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各種要求提供全面的解決方案。

二、構(gòu)建虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的突破點(diǎn)

企業(yè)的信息化建設(shè)是一個(gè)伴隨企業(yè)成長(zhǎng)的歷史過程,不是一朝一夕能夠建好的,應(yīng)該按照“整體規(guī)劃、分步實(shí)施”的原則分階段建設(shè)。三維CAD軟件是設(shè)計(jì)復(fù)用、工程分析(CAE)和數(shù)控加工(CAM)的基礎(chǔ),應(yīng)該以SolidWorks軟件的普及為突破口,理由如下:

(1)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度

三維CAD可以非常方便的表達(dá)工程師的設(shè)計(jì)意圖,從而提高設(shè)計(jì)效率;
三維CAD的參數(shù)化技術(shù)可以提高設(shè)計(jì)成果的重用;
同事之間對(duì)設(shè)計(jì)意圖的交流更通暢;
虛擬樣機(jī)為創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了有力的工具;
虛擬樣機(jī)可以消除設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。

(2)從產(chǎn)品分析的角度

產(chǎn)品建模占有限元分析約60%的工作量,三維CAD能為有限元分析提供所需的產(chǎn)品模型;
三維CAD為產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)仿真提供產(chǎn)品模型。

(3)從制造的角度

用三維CAD軟件建造的產(chǎn)品模型可以直接輸入CAM軟件生成數(shù)控機(jī)床的加工代碼;
三維CAD軟件能以產(chǎn)品模型為基礎(chǔ)自動(dòng)設(shè)計(jì)注塑模和壓鑄模;
用三維CAD軟件設(shè)計(jì)的鈑金件能直接展開下料圖。

三維CAD軟件的實(shí)施是一個(gè)系統(tǒng)工程,長(zhǎng)沙凱士達(dá)公司創(chuàng)造了一套將三維CAD軟件應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中實(shí)施哲理,根據(jù)這一哲理,確立了培育戰(zhàn)略合作伙伴為主線的信息化建設(shè)策略。針對(duì)企業(yè)要解決的問題進(jìn)行立項(xiàng),和長(zhǎng)沙凱士達(dá)公司一起工作,提出解決方案并付諸實(shí)施。具體實(shí)施策略包括:

(1)培訓(xùn)先行

信息化應(yīng)用成功的關(guān)鍵是人,而不是軟件,加強(qiáng)培訓(xùn)力度是成功的保證。結(jié)合實(shí)際情況,主要開展的培訓(xùn)有:

SolidWorks 初級(jí)培訓(xùn)
SolidWorks 高級(jí)培訓(xùn)
SolidWorks 針對(duì)企業(yè)產(chǎn)品特點(diǎn)的培訓(xùn)

(2)學(xué)以致用

長(zhǎng)沙凱士達(dá)公司創(chuàng)造了一套將三維CAD軟件應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的新模式——產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計(jì)導(dǎo)航。參照該模式,結(jié)合正在開發(fā)的產(chǎn)品,把三維CAD的應(yīng)用和產(chǎn)品開發(fā)結(jié)合起來,可以在短期完成三維CAD軟件的普及應(yīng)用。

(3)項(xiàng)目合作

有限元分析的應(yīng)用有一定難度,應(yīng)該確定幾個(gè)急需解決項(xiàng)目,如電機(jī)的結(jié)構(gòu)分析、熱分析與流體分析,與高?；?qū)I(yè)的分析服務(wù)公司合作共同完成項(xiàng)目分析。合作中要作到雙方參與,重點(diǎn)在培訓(xùn)企業(yè)自己的分析隊(duì)伍。

通過科學(xué)的實(shí)施手段,企業(yè)在短期內(nèi)普及了三維CAD軟件的應(yīng)用。

三、構(gòu)建基于三維CAD軟件的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程是基于二維CAD環(huán)境建立的,設(shè)計(jì)流程比較粗放,一般分為“功能設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)” 三個(gè)階段,至于每個(gè)階段的定義和所涉及的工作內(nèi)容,專家們從不同的角度給出了不同的定義,沒有統(tǒng)一的約定。由于三維CAD軟件的應(yīng)用受到計(jì)算機(jī)硬件的限制,基于三維CAD軟件的設(shè)計(jì)思路與基于二維CAD軟件的設(shè)計(jì)思路有很大的不同,如果按照二維的思維模式和設(shè)計(jì)流程使用三維CAD軟件,不但不能體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì),可能反而表現(xiàn)出許多劣勢(shì)。要充分發(fā)揮三維CAD軟件的優(yōu)勢(shì),必須探討一種新的設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)模式。

1. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式

在概念設(shè)計(jì)階段要利用SolidWorks的布局草圖,首先建立總裝配圖文件,在裝配文件中繪制一個(gè)或多個(gè)草圖,用草圖顯示每個(gè)零部件的位置,用 “塊”定義零件的尺寸和形狀,拖動(dòng)零件檢查零部件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。概念設(shè)計(jì)階段形成的布局草圖是進(jìn)行方案討論和小組協(xié)同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。使用布局草圖設(shè)計(jì)裝配體最大的好處是如果您更改了布局草圖,則裝配體及其零件都會(huì)自動(dòng)隨之更新。您僅需改變一處即可快速地完成修改。

總裝配一般采用自下而上的設(shè)計(jì)方法。限于目前計(jì)算機(jī)的速度,對(duì)大型裝配體進(jìn)行自上而下的設(shè)計(jì)還不現(xiàn)實(shí)。總裝配的設(shè)計(jì)策略是以概念設(shè)計(jì)階段完成的布局草圖為依據(jù),插入子裝配體。

子裝配要合理地選擇。對(duì)于全新的設(shè)計(jì)建議采用自上而下的設(shè)計(jì)方法,這樣可以實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)。如果需要引用已有零部件或標(biāo)準(zhǔn)件,則應(yīng)兩種方法結(jié)合使用,首先建立布局草圖,以布局草圖為基礎(chǔ)插入模塊化的部件和零件,對(duì)新設(shè)計(jì)的零件,在裝配環(huán)境下確定其形狀、大小及在裝配體中位置。自上而下設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)設(shè)計(jì)更改時(shí),相關(guān)的零件將根據(jù)創(chuàng)建方法而自動(dòng)更新。

對(duì)于廠標(biāo)件和通用件,最好在零件模式下設(shè)計(jì),而不要在裝配環(huán)境下采用自上而下的設(shè)計(jì),以保持零件的通用性。

2. 設(shè)計(jì)與分析的協(xié)同工作

COSMOSWorks是SolidWorks軟件的一個(gè)插件,與SolidWorks共享統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫,產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)完全一致,操作界面統(tǒng)一,是一個(gè)功能完備的結(jié)構(gòu)分析軟件。使用COSMOSWorks進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析具有下面三個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)。

對(duì)CAD模型進(jìn)行修改后,分析過程(包括網(wǎng)格劃分、載荷定義、邊界條件等)不需要重新定義,只需運(yùn)行“分析”命令,程序就會(huì)對(duì)修改后的產(chǎn)品模型重新進(jìn)行分析,方便快捷。

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行多方案比較分析時(shí),可在CAD環(huán)境下為每種方案建立一個(gè)配置,在分析環(huán)境下只需對(duì)一個(gè)配置進(jìn)行分析過程的定義,對(duì)其它配置進(jìn)行分析時(shí),只需執(zhí)行一個(gè)“拖、拉”操作,將已經(jīng)定義的分析過程拷貝到新的配置下即可?？梢苑浅７奖愕貙?shí)現(xiàn)多方案的比較設(shè)計(jì)。

在COSMOSWorks中進(jìn)行產(chǎn)品尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),SolidWorks 為每一組尺寸組合都建立對(duì)應(yīng)配置,當(dāng)用戶選擇優(yōu)化結(jié)果的最佳值或某一組尺寸組合時(shí),不需要重新建模,只需在SolidWorks中選擇對(duì)應(yīng)的配置,就得到了需要的產(chǎn)品模型。

做到設(shè)計(jì)模型與分析模型的統(tǒng)一,將極大地提高有限元分析的效率?？赏ㄟ^下面三種方法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型與分析模型的統(tǒng)一。

對(duì)所有設(shè)計(jì)人員進(jìn)行有限元分析知識(shí)的培訓(xùn),了解有限元分析模型與產(chǎn)品詳細(xì)模型的區(qū)別,要求設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)是考慮有限元分析要求,對(duì)需要分析的零部件建立一個(gè)用于分析配置——結(jié)構(gòu)配置。

從產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程的入手,建立一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段,強(qiáng)化設(shè)計(jì)人員對(duì)分析的認(rèn)識(shí)。只有經(jīng)過認(rèn)可的模型才進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)和工程圖繪制,可減少許多無效的勞動(dòng)。

當(dāng)需要把CAD模型傳遞給分析軟件時(shí),實(shí)體單元建議采用SolidWorks的多實(shí)體技術(shù)建模,這樣在分析軟件中可以很方便地對(duì)不同的特征設(shè)定不同的網(wǎng)格尺寸。殼單元最好采用SolidWorks的曲面造型技術(shù)建模,這樣能更好保證殼單元與產(chǎn)品模型的統(tǒng)一。

四、應(yīng)用效果

采用SolidWorks 軟件后,湘潭電機(jī)集團(tuán)有限公司的產(chǎn)品開發(fā)水平躍上了一個(gè)新臺(tái)階。主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:

實(shí)現(xiàn)了無差錯(cuò)設(shè)計(jì),SolidWorks的零件輕化和配置設(shè)計(jì)解決了三維應(yīng)用中最關(guān)鍵的大裝配問題,實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì),通過干涉檢查基本上消除了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的低級(jí)錯(cuò)誤,客戶的反饋也越來越好。

提高了設(shè)計(jì)效率,SolidWorks 的配置設(shè)計(jì)滿足了系列化設(shè)計(jì)和定制化設(shè)計(jì)的需求,配合特征庫、零件庫、部件庫的使用,提高了設(shè)計(jì)的復(fù)用性。通過布局草圖和派生設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了小組協(xié)同設(shè)計(jì),團(tuán)隊(duì)合作更緊密。

提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量,COSMOSWorks 易學(xué)易用,在設(shè)計(jì)過程中可以方便地進(jìn)行多方案的比較設(shè)計(jì),擺脫了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和類比設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了基于分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

信息化建設(shè)是伴隨企業(yè)成長(zhǎng)的歷史過程,“總體規(guī)劃”時(shí)必須明確各階段的重點(diǎn),一步一個(gè)腳印,才能健康的發(fā)展。

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