基于SolidWorks的大型成套裝備的快速設計

2013-05-19 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

0 引言

自上世紀70年代以來,產品需求的多樣化、復雜化,產品生命周期的縮短以及產品市場的全球化,迫切要求產品設計以最快的速度(iTme)、最高的質量(Qulaity)、最低的成本(Cost)和最好的服務(Service)來適應變化的市場需求,即著名的TQCS法則.圍繞著TQCS的競爭,新的理論如并行工程(CE) 、敏捷制造(AM)、及時生產(JIT)、虛擬制造(VM)、精良生產(PL)、智能制造(IM)等不斷涌現,使得現代工程設計向數字化、集成化、并行化、網絡化、智能化及最終的自動化方向發展.

    本世紀,人類將進人知識經濟的新時代.知識經濟是以不斷創新的知識,以及對這種知識的創新性應用為主要基礎而發展起來的經濟,它是一種知識密集型經濟.為了滿足日益多樣化、柔性化和個性化的消費,作為社會財富的主要創造者的制造業,將再次成為本世紀的戰略產業,而決定制造業競爭力的關鍵是新產品的快速開發能力.企業新產品的快速開發能力決定其市場競爭能力和可生存能力,因而如何提高企業的新產品的快速開發能力就成為企業關注的重中之重.

    制造業是國民經濟的重要支柱.我國是世界制造大國,但還不是制造強國;制造技術基礎薄弱,創新能力不強."先進制造技術"是《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》的8項前沿技術之一,其中提高裝備,特別是大型成套裝備的設計、制造和集成能力,是中長期規劃中的重要研究內容.

    本文在先進的CAD/CAM軟件SolidWorks的環境下以筆者具體工程實踐中的一個實例討論了如何實施大型成套裝備的快速設計.

    1 工程實例一多工位真空成型機簡介

    多工位真空成型機主要完成對非金屬板材用模具進行加熱而后抽真空的快速成形,整套裝備包含機械系統、電控系統、液壓系統、真空系統、氣動系統、冷卻系統等多個子系統,設計非常復雜.工程的進程非常緊張,產品的設計周期很短,工作量很大.多工位真空成型機的主要參數:

    ·適用板材為:非金屬板材
    ·箱膽板材尺寸:長度: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

    整個多工位真空成型機的機械部分主要包括板材上料系統、整板系統、板材輸送系統、夾板系統、加熱系統、板材成型系統和整個系統的安裝機架.整個系統占據空間:20米(長)x6米(寬)x4米(高),共有10多條傳動系統.

    用戶的短周期要求,對于在傳統的二維CAD環境下來說很難實現.因此我們只能突破傳統的設計方法,采用現代先進的設計軟件和思想來實現的要求.

基于SolidWorks的大型成套裝備的快速設計autocad design圖片1

    2 SolidWorks簡介

    目前國內外占主導地位的CAD/CAM軟件主要有 proe、UG、CAIA、Autocad、SolidWorks等.其SolidWorks是美國SolidWorks公司推出的世界上第一套基于Windows平臺的三維機械設計軟件.由于該軟件功能強大,簡單易用,且性價比高,因此成為中端三維CAD軟件的翹楚.SolidWorks不僅能夠進行自下向上的裝配設計,還有功能強大的自上到下的設計功能.

    3 基于SolidWorks平臺的多工位真空成型機的快速設計

    第一步:根據與用戶的多次技術談判和研究,在滿足用戶使用要求的基礎上,確定了裝備的整體方案,包括:裝備的生產效率、原料的規格、裝備的進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,將整個裝備進行了關鍵尺寸的確定和系統的細分,如圖1所示.

    第二步:對各個分系統的工作原理進行詳細的分析和確定,對于關鍵的部件和傳動部分進行計算和校核.根據系統的總體要求,具體確定各個傳動鏈的安裝位置和尺寸.

    第三步:在以上工作的基礎上,應用"自上而下"的設計原理,在SolidWorks的環境下,首先構造了整個系統的三維立體特征框架,然后將各個部分的傳動鏈添加在各個分系統的子目錄下,其原理如圖2所示.從而在完成總體工作原理的三維實現的同時,完成各個分系統及其零部件的三維圖.

    在這個過程中,可以充分利用各種功能和掛件來更有效、更可靠地完成設計工作.例如:使用 SolidWorks的干涉檢查功能,來檢查和防止在平面圖紙中難以避免的零部件干涉問題,大大提高了設計的可靠性;使用SolidWorks的工程師設計分析工具-COSMos/works,憑借先進的快速有限元技術,能非常迅速地實現對大規模的復雜設計的分析和驗證,并且獲得修正和優化設計所需的必要信息,可以減輕設計人員的計算強度并提高設計效率.

    第四步:利用SolidWorks的標準件工具庫添加標準件,完成整個系統的三維設計.至此用戶就可以直觀地看到整個系統的傳動原理和原料處理流程,做到了"所見即所得"的效果.

第五步:在完成機械部分后加入其余子系統完成成套裝備的設計,然后利用SolidWorks的三維轉二維功能,可以高效可靠地生成用于實際生產的二維工程圖.