参数化设计工具在装备制造业中的应用

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　　0 引言

　　 装备制造业正面临越来越激烈的竞争，如何使自己的产品在市场上保持领先地位；如何改进复杂的产品设计、减少重新设计；如何进行前期问题检测与纠正；如何使产品质量更高、问题更少，是从事装备制造业每个设计者必须正视的问题。

　　 实现上述目标有很多方法，比如：加快产品上市速度；削减开发成本；提高产品质量；减少材料成本，以及减少现场故障或者引入更多创新产品等。但是，这些方法都给产品设计提出了挑战。只有依靠三维设计，使用功能强大的CAD/CAM/CAE一体化软件，才能最大限度的提高设计效率。

　　 1 装备制造业产品特点

　　 1.1 产品结构复杂

　　 装备制造业产品通常都是机、电、液、控制工程，乃至计算机控制的复杂组合体。尤其液压、电器原件在整机布置繁杂，如果按照常规方式，待总体制造完成后再考虑这些布置，会显得摆放凌乱，这对于现阶段"不仅要选择产品性能，同时重视产品外观"的产品选购观念是格格不入的。而且传统设计手段很难发现初始设计缺陷,干涉现象很难避免。

　　 1.2 生产批量多为单件小批生产

　　 装备制造业产品通常体积、重量都很大，尤其对于矿山机械，由于矿井形状、坑口尺寸、地质条件等差异，即使同类产品在尺寸上也会有很大不同，因此大型装备制造业通常只能是小批量生产甚至单件生产。因此客观上不允许我们象普通机械产品那样进行样机试制，必须采用先进设计制造技术保证产品及时交付和可靠性。

　　 1.3 产品生产周期长

　　 装备制造业产品中诸如机架、缸体、筒体类零件通常由铸造或焊接而成，为了保持使用时尺寸稳定性，在工艺上都必须进行时效处理防止变形；重要的主轴、传动类零件通常要锻造毛坯，成品需要调质加表面淬火；油缸、阀块类零件需要更加复杂的工艺程序；进口的外购件采购周期有些甚至长达一年

　　 2　 Solidworks造型方法概述

　　 Solidworks软件是基于特征、采用智能化装配技术、智能零件技术和镜像部件等技术完成设计的功能强大的三维软件。整个产品设计100％可编辑，零件设计、装配设计和工程图之间全相关。整机造型时有自下而上和自上而下两种方法。可以结合使用。全新设计时通常以自上而下作为主要设计方法。

　　 2.1 吊具设计中Solidworks的实现过程：

　　 图1是某汽车零件结构图。设计任务：该件采用机器人流水线焊接完成，焊接过程完成后，要求设计一吊具将产品从焊接夹具中吊离至安全位置。

　　图1 某汽车零件图

　　 根据给定产品进行分析：该产品属于薄壁件，因此合理的夹紧方式是关键，综合考虑生产设备、产品重量等因素，最终确定定位块安置在产品中部薄壁上板，对应位置施加夹紧力，整个吊具采用手动螺旋杠杆夹紧方式。由此采用自上而下的方法，从薄壁表面作为基准，进行关联零件建模，直至完成设计过程。

　　2.2 设计过程概述

　　 （1）选定草图基准面为薄壁内表面，选定后绘制定位块草图；

　　 （2）对草图施加"拉伸"特征生成定位块实体；

　　 （3）由定位块往外延伸生成定位块固定架，由固定架生成顶板；

　　 （4）由定位块位置确定出夹紧块位置，并绘制夹紧块草图，拉伸产生夹紧块；

　　 （5）在定位、夹紧装置确定后，依次设计连杆、螺母、螺杆、摇柄等传力构件，最终确定tulaoshi连杆旋转中心位置，从而完成整个设计过程。如图2；

　　 （6）对结构进行运动学模拟：零件装配约束设置好后，旋转摇柄可以看到夹紧块的开合过程，用以验证是夹紧的可靠性；

　　 （7）必要的时候可以进行关键重要件的强度校核；

　　 （8）根据国标生成二维工程图以及装配图；

　　 （9）生成爆炸图用以指导现场安装调试。

　　图2 吊具总体外观

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