本文探討了裝備制造業中的參數化設計工具Solidworks應用。

　　引言

　　裝備制造業正面臨越來越激烈的競爭，如何使自己的產品在市場上保持領先地位;如何改進復雜的產品設計、減少重新設計;如何進行前期問題檢測與糾正;如何使產品質量更高、問題更少，是從事裝備制造業每個設計者必須正視的問題。

　　實現上述目標有很多方法，比如：加快產品上市速度;削減開發成本;提高產品質量;減少材料成本，以及減少現場故障或者引入更多創新產品等。但是，這些方法都給產品設計提出了挑戰。只有依靠三維設計，使用功能強大的CAD/CAM/CAE一體化軟件，才能最大限度的提高設計效率。

　　1 裝備制造業產品特點

　　1.1 產品結構復雜

　　裝備制造業產品通常都是機、電、液、控制工程，乃至計算機控制的復雜組合體。尤其液壓、電器原件在整機布置繁雜，如果按照常規方式，待總體制造完成后再考慮這些布置，會顯得擺放凌亂，這對于現階段"不僅要選擇產品性能，同時重視產品外觀"的產品選購觀念是格格不入的。而且傳統設計手段很難發現初始設計缺陷,干涉現象很難避免。

　　1.2 生產批量多為單件小批生產

　　裝備制造業產品通常體積、重量都很大，尤其對于礦山機械，由于礦井形狀、坑口尺寸、地質條件等差異，即使同類產品在尺寸上也會有很大不同，因此大型裝備制造業通常只能是小批量生產甚至單件生產。因此客觀上不允許我們象普通機械產品那樣進行樣機試制，必須采用先進設計制造技術保證產品及時交付和可靠性。

　　1.3 產品生產周期長

　　裝備制造業產品中諸如機架、缸體、筒體類零件通常由鑄造或焊接而成，為了保持使用時尺寸穩定性，在工藝上都必須進行時效處理防止變形;重要的主軸、傳動類零件通常要鍛造毛坯，成品需要調質加表面淬火;油缸、閥塊類零件需要更加復雜的工藝程序;進口的外購件采購周期有些甚至長達一年……

　　2 Solidworks造型方法概述

　　Solidworks軟件是基于特征、采用智能化裝配技術、智能零件技術和鏡像部件等技術完成設計的功能強大的三維軟件。整個產品設計100%可編輯，零件設計、裝配設計和工程圖之間全相關。整機造型時有自下而上和自上而下兩種方法。可以結合使用。全新設計時通常以自上而下作為主要設計方法。

　　2.1 吊具設計中Solidworks的實現過程：

　　圖1是某汽車零件結構圖。設計任務：該件采用機器人流水線焊接完成，焊接過程完成后，要求設計一吊具將產品從焊接夾具中吊離至安全位置。

圖1 某汽車零件圖

　　根據給定產品進行分析：該產品屬于薄壁件，因此合理的夾緊方式是關鍵，綜合考慮生產設備、產品重量等因素，最終確定定位塊安置在產品中部薄壁上板，對應位置施加夾緊力，整個吊具采用手動螺旋杠桿夾緊方式。由此采用自上而下的方法，從薄壁表面作為基準，進行關聯零件建模，直至完成設計過程。

　　2.2 設計過程概述

　　(1)選定草圖基準面為薄壁內表面，選定后繪制定位塊草圖;

　　(2)對草圖施加"拉伸"特征生成定位塊實體;

　　(3)由定位塊往外延伸生成定位塊固定架，由固定架生成頂板;

　　(4)由定位塊位置確定出夾緊塊位置，并繪制夾緊塊草圖，拉伸產生夾緊塊;

　　(5)在定位、夾緊裝置確定后，依次設計連桿、螺母、螺桿、搖柄等傳力構件，最終確定連桿旋轉中心位置，從而完成整個設計過程。如圖2;

　　(6)對結構進行運動學模擬：零件裝配約束設置好后，旋轉搖柄可以看到夾緊塊的開合過程，用以驗證是夾緊的可靠性;

　　(7)必要的時候可以進行關鍵重要件的強度校核;

　　(8)根據國標生成二維工程圖以及裝配圖;

　　(9)生成爆炸圖用以指導現場安裝調試。

圖2 吊具總體外觀

　　3 Solidworks的優點

　　3.1 三維零部件圖直觀、精確

　　三維設計，能完整的反映設計者的設計意圖。直接將設計者腦海中的零部件模型反映到計算機中，然后通過軸測圖的方式體現在二維圖紙上。采用三維模型進行交流，不會產生圖紙歧義，所有形狀信息一目了然，并且可以通過剖切等方式看到內部形狀，交流非常方便。再也不用像原來二維時代，首先把腦海中的零部件形狀轉成計算機中的二維圖，然后工人加工的時候卻又要把圖紙中的二維圖轉成三維模型來思維。

　　采用三維設計裝配，各零部件的位置一目了然。利用SolidWorks的靜態、動態干涉檢查可以在計算機中就發現零部件之間的碰撞問題，而不用等到加工后才發現。

　　3.2 可以方便的獲得幾何物理量

　　根據三維模型，可以方便獲得零部件的重心位置、表面積、體積、重量、轉動慣量等幾何物理參數，如果對模型的形狀進行了修改，則上述參數可以自動計算，大大簡化了設計者的計算量。對于產品中出現的對稱機件，使用鏡像功能能夠很容易生成鏡像零件，避免重復勞動。

　　3.3 可以方便的實現CAM

　　SolidWorks生成的三維模型可以導入CAM軟件，生成數控代碼，實現CAD/CAM的有效統一。

　　3.4 有利于在設計中應用有限元分析

　　通過運動學、機構動力學仿真，可進行運動干涉的檢查和消除，并得到各個構件的瞬時位移、速度和加速度等運動參數，也可以得到零件間的相互作用力，為進行有限元分析提供了邊界條件。可以直接利用集成的COSMOSWorks軟件完成有限元分析，體現了CAD/CAE一體化的優越性。

　　3.5 最新版軟件具有更強大的功能

　　SolidWorks2008是當前最新的版本。它提供的Instant3D(即時3 D)，能夠幫助設計者對他們的產品進行直觀的修改，并可以實時看到修改結果;尺寸專家(DimXpert)輕松解決了設計與制造脫節的問題。所標示的尺寸以實際加工的特征為基準，這些尺寸完全能夠被車間認可，依據這些尺寸能夠加工出合格的產品; DFMXpress可用來檢查設計的可制造性，使用戶可以在早期設計過程中找出難以加工的、加工成本較高或無法進行加工的區域;DFMXpress允許工程師檢查凹陷部位的內部邊角、深槽或非標準孔徑及其設計是否適合切削加工。

　　4 結語

　　SolidWorks是現時設計的精品軟件，它所體現出的人性化的設計思想、強大的設計功能，必將為我們提高設計效率，降低生產成本提供有力的支持。同時，也是實施并行工程的最佳選擇，有利于設計工程師同供應、銷售、管理人員進行無障礙的信息交流，共同進行設計方案的評價。也為進一步推動先進制造技術在裝備制造業的應用奠定堅實的基礎。