基于SolidWorks的大型成套裝備的快速設(shè)計(jì)

2013-05-19 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線

0 引言

自上世紀(jì)70年代以來(lái),產(chǎn)品需求的多樣化、復(fù)雜化,產(chǎn)品生命周期的縮短以及產(chǎn)品市場(chǎng)的全球化,迫切要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)以最快的速度(iTme)、最高的質(zhì)量(Qulaity)、最低的成本(Cost)和最好的服務(wù)(Service)來(lái)適應(yīng)變化的市場(chǎng)需求,即著名的TQCS法則.圍繞著TQCS的競(jìng)爭(zhēng),新的理論如并行工程(CE) 、敏捷制造(AM)、及時(shí)生產(chǎn)(JIT)、虛擬制造(VM)、精良生產(chǎn)(PL)、智能制造(IM)等不斷涌現(xiàn),使得現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)向數(shù)字化、集成化、并行化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化及最終的自動(dòng)化方向發(fā)展.

    本世紀(jì),人類將進(jìn)人知識(shí)經(jīng)濟(jì)的新時(shí)代.知識(shí)經(jīng)濟(jì)是以不斷創(chuàng)新的知識(shí),以及對(duì)這種知識(shí)的創(chuàng)新性應(yīng)用為主要基礎(chǔ)而發(fā)展起來(lái)的經(jīng)濟(jì),它是一種知識(shí)密集型經(jīng)濟(jì).為了滿足日益多樣化、柔性化和個(gè)性化的消費(fèi),作為社會(huì)財(cái)富的主要?jiǎng)?chuàng)造者的制造業(yè),將再次成為本世紀(jì)的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè),而決定制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵是新產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)能力.企業(yè)新產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)能力決定其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和可生存能力,因而如何提高企業(yè)的新產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)能力就成為企業(yè)關(guān)注的重中之重.

    制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱.我國(guó)是世界制造大國(guó),但還不是制造強(qiáng)國(guó);制造技術(shù)基礎(chǔ)薄弱,創(chuàng)新能力不強(qiáng)."先進(jìn)制造技術(shù)"是《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》的8項(xiàng)前沿技術(shù)之一,其中提高裝備,特別是大型成套裝備的設(shè)計(jì)、制造和集成能力,是中長(zhǎng)期規(guī)劃中的重要研究?jī)?nèi)容.

    本文在先進(jìn)的CAD/CAM軟件SolidWorks的環(huán)境下以筆者具體工程實(shí)踐中的一個(gè)實(shí)例討論了如何實(shí)施大型成套裝備的快速設(shè)計(jì).

    1 工程實(shí)例一多工位真空成型機(jī)簡(jiǎn)介

    多工位真空成型機(jī)主要完成對(duì)非金屬板材用模具進(jìn)行加熱而后抽真空的快速成形,整套裝備包含機(jī)械系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng),設(shè)計(jì)非常復(fù)雜.工程的進(jìn)程非常緊張,產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期很短,工作量很大.多工位真空成型機(jī)的主要參數(shù):

    ·適用板材為:非金屬板材
    ·箱膽板材尺寸:長(zhǎng)度:1500-1852mm;寬度:620-690mm ;深度:400-650mm;厚度:2.5-5.0mm;
    ·成型效率:小于40秒/厚度不大于3.2mm
    ·成型模具形式:凹模成型;
    ·板材的夾邊寬度:橫向40mm;縱向50mm

    整個(gè)多工位真空成型機(jī)的機(jī)械部分主要包括板材上料系統(tǒng)、整板系統(tǒng)、板材輸送系統(tǒng)、夾板系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、板材成型系統(tǒng)和整個(gè)系統(tǒng)的安裝機(jī)架.整個(gè)系統(tǒng)占據(jù)空間:20米(長(zhǎng))x6米(寬)x4米(高),共有10多條傳動(dòng)系統(tǒng).

    用戶的短周期要求,對(duì)于在傳統(tǒng)的二維CAD環(huán)境下來(lái)說(shuō)很難實(shí)現(xiàn).因此我們只能突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,采用現(xiàn)代先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件和思想來(lái)實(shí)現(xiàn)的要求.

基于SolidWorks的大型成套裝備的快速設(shè)計(jì)autocad design圖片1

    2 SolidWorks簡(jiǎn)介

    目前國(guó)內(nèi)外占主導(dǎo)地位的CAD/CAM軟件主要有 proe、UG、CAIA、Autocad、SolidWorks等.其SolidWorks是美國(guó)SolidWorks公司推出的世界上第一套基于Windows平臺(tái)的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件.由于該軟件功能強(qiáng)大,簡(jiǎn)單易用,且性價(jià)比高,因此成為中端三維CAD軟件的翹楚.SolidWorks不僅能夠進(jìn)行自下向上的裝配設(shè)計(jì),還有功能強(qiáng)大的自上到下的設(shè)計(jì)功能.

    3 基于SolidWorks平臺(tái)的多工位真空成型機(jī)的快速設(shè)計(jì)

    第一步:根據(jù)與用戶的多次技術(shù)談判和研究,在滿足用戶使用要求的基礎(chǔ)上,確定了裝備的整體方案,包括:裝備的生產(chǎn)效率、原料的規(guī)格、裝備的進(jìn)料和出料的物流輸送途徑和模具的更換方法等.在與用戶的接口確定后,將整個(gè)裝備進(jìn)行了關(guān)鍵尺寸的確定和系統(tǒng)的細(xì)分,如圖1所示.

    第二步:對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行詳細(xì)的分析和確定,對(duì)于關(guān)鍵的部件和傳動(dòng)部分進(jìn)行計(jì)算和校核.根據(jù)系統(tǒng)的總體要求,具體確定各個(gè)傳動(dòng)鏈的安裝位置和尺寸.

    第三步:在以上工作的基礎(chǔ)上,應(yīng)用"自上而下"的設(shè)計(jì)原理,在SolidWorks的環(huán)境下,首先構(gòu)造了整個(gè)系統(tǒng)的三維立體特征框架,然后將各個(gè)部分的傳動(dòng)鏈添加在各個(gè)分系統(tǒng)的子目錄下,其原理如圖2所示.從而在完成總體工作原理的三維實(shí)現(xiàn)的同時(shí),完成各個(gè)分系統(tǒng)及其零部件的三維圖.

    在這個(gè)過(guò)程中,可以充分利用各種功能和掛件來(lái)更有效、更可靠地完成設(shè)計(jì)工作.例如:使用 SolidWorks的干涉檢查功能,來(lái)檢查和防止在平面圖紙中難以避免的零部件干涉問(wèn)題,大大提高了設(shè)計(jì)的可靠性;使用SolidWorks的工程師設(shè)計(jì)分析工具-COSMos/works,憑借先進(jìn)的快速有限元技術(shù),能非常迅速地實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模的復(fù)雜設(shè)計(jì)的分析和驗(yàn)證,并且獲得修正和優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的必要信息,可以減輕設(shè)計(jì)人員的計(jì)算強(qiáng)度并提高設(shè)計(jì)效率.

    第四步:利用SolidWorks的標(biāo)準(zhǔn)件工具庫(kù)添加標(biāo)準(zhǔn)件,完成整個(gè)系統(tǒng)的三維設(shè)計(jì).至此用戶就可以直觀地看到整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)原理和原料處理流程,做到了"所見(jiàn)即所得"的效果.

第五步:在完成機(jī)械部分后加入其余子系統(tǒng)完成成套裝備的設(shè)計(jì),然后利用SolidWorks的三維轉(zhuǎn)二維功能,可以高效可靠地生成用于實(shí)際生產(chǎn)的二維工程圖.