基于SolidWorks的大型成套裝備的快速設(shè)計

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

0 引言

自上世紀(jì)70年代以來,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)品市場的全球化,迫切要求產(chǎn)品設(shè)計以最快的速度(iTme)、最高的質(zhì)量(Qulaity)、最低的成本(Cost)和最好的服務(wù)(Service)來適應(yīng)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(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化方向發(fā)展.

    本世紀(jì),人類將進人知識經(jīng)濟的新時代.知識經(jīng)濟是以不斷創(chuàng)新的知識,以及對這種知識的創(chuàng)新性應(yīng)用為主要基礎(chǔ)而發(fā)展起來的經(jīng)濟,它是一種知識密集型經(jīng)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(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)競爭力的關(guān)鍵是新產(chǎn)品的快速開發(fā)能力.企業(yè)新產(chǎn)品的快速開發(fā)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(yè)的新產(chǎn)品的快速開發(fā)能力就成為企業(yè)關(guān)注的重中之重.

    制造業(yè)是國民經(jīng)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(shù)基礎(chǔ)薄弱,創(chuàng)新能力不強."先進制造技術(shù)"是《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》的8項前沿技術(shù)之一,其中提高裝備,特別是大型成套裝備的設(shè)計、制造和集成能力,是中長期規(guī)劃中的重要研究內(nèi)容.

    本文在先進的CAD/CAM軟件SolidWorks的環(huán)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(shè)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(tǒng)、電控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等多個子系統(tǒng),設(shè)計非常復(fù)雜.工程的進程非常緊張,產(chǎn)品的設(shè)計周期很短,工作量很大.多工位真空成型機的主要參數(shù):

    ·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(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)和整個系統(tǒng)的安裝機架.整個系統(tǒng)占據(jù)空間:20米(長)x6米(寬)x4米(高),共有10多條傳動系統(tǒng).

    用戶的短周期要求,對于在傳統(tǒng)的二維CAD環(huán)境下來說很難實現(xiàn).因此我們只能突破傳統(tǒng)的設(shè)計方法,采用現(xiàn)代先進的設(shè)計軟件和思想來實現(xiàn)的要求.

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

    2 SolidWorks簡介

    目前國內(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SolidWorks公司推出的世界上第一套基于Windows平臺的三維機械設(shè)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(shè)計,還有功能強大的自上到下的設(shè)計功能.

    3 基于SolidWorks平臺的多工位真空成型機的快速設(shè)計

    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(guān)鍵尺寸的確定和系統(tǒng)的細(xì)分,如圖1所示.

    第二步:對各個分系統(tǒng)的工作原理進行詳細(xì)的分析和確定,對于關(guān)鍵的部件和傳動部分進行計算和校核.根據(jù)系統(tǒng)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(chǔ)上,應(yīng)用"自上而下"的設(shè)計原理,在SolidWorks的環(huán)境下,首先構(gòu)造了整個系統(tǒng)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(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現(xiàn)的同時,完成各個分系統(tǒng)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(shè)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(shè)計的可靠性;使用SolidWorks的工程師設(shè)計分析工具-COSMos/works,憑借先進的快速有限元技術(shù),能非常迅速地實現(xiàn)對大規(guī)模的復(fù)雜設(shè)計的分析和驗證,并且獲得修正和優(yōu)化設(shè)計所需的必要信息,可以減輕設(shè)計人員的計算強度并提高設(shè)計效率.

    第四步:利用SolidWorks的標(biāo)準(zhǔn)件工具庫添加標(biāo)準(zhǔn)件,完成整個系統(tǒng)的三維設(shè)計.至此用戶就可以直觀地看到整個系統(tǒng)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(tǒng)完成成套裝備的設(shè)計,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際生產(chǎn)的二維工程圖.