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1、SolidWorks在重型機器產(chǎn)品開發(fā)中的應用
2、第1...主流三維CAD軟件SolidWorks在重工行業(yè)得到了普遍應用，國內(nèi)許多重工企業(yè)購置了SolidWorks軟件，并以此作為企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)平臺。華泰重工制造有限公司是一家致力于散狀物料輸送設(shè)備及系統(tǒng)研發(fā)與制造的企業(yè)，主要產(chǎn)品包括臂式斗輪取料機、圓管帶式輸送機、裝船機、卸船機等。面對信息時代的挑戰(zhàn)，該公司提出了“實現(xiàn)無差錯、高效率、低成本設(shè)計”的產(chǎn)品開發(fā)平發(fā)策略，于2004年向長沙凱士達信息技術(shù)有限公司購買了SolidWorks軟件、技術(shù)培訓、參數(shù)化設(shè)計項目導航等相關(guān)服務(wù)，經(jīng)過兩年的推廣普及，建立了一個基于SolidWor
3、ks創(chuàng)新設(shè)計平臺。下文將討論重型機器的設(shè)計特點以及基于SolidWorks的解決方案，總結(jié)一套可以推廣應用的基于三維CAD軟件的重型機器的產(chǎn)品開發(fā)模式。一、重型機器產(chǎn)品設(shè)計概述重型機器最顯著的特點是大。臂式斗輪取料機一般有30多米長，是一種連續(xù)、高效的散狀物料裝卸輸送機械，廣泛應用于火電廠、港口碼頭、鋼鐵冶金、建材水泥、礦山、化工、煤炭與焦化廠等原料儲運場，可實現(xiàn)煤炭、礦石、化工原料等散狀物料的堆取、轉(zhuǎn)運、裝卸的連續(xù)作業(yè)。管式皮帶機通常有幾公里長，是近二十年來在帶式輸送機基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型散狀物料連續(xù)輸送設(shè)備，它克服了帶式輸送機固有的缺陷與使用范圍的局限性。特別適用于地
4、形條件復雜，必須跨繞建筑物或江河、街道、環(huán)保要求高、需封閉輸送的環(huán)境。廣泛應用于冶金、建材、化工、火電及港口散貨碼頭等環(huán)境，輸送礦石、煤炭、原料、廢渣、垃圾等物料。重型機器的制造特點是定制化生產(chǎn)。臂式斗輪取料機和管式皮帶機均需要根據(jù)用戶的使用現(xiàn)場進行定制設(shè)計，幾乎沒有兩臺完全相同的產(chǎn)品。但是許多零部件是通用的，或者形狀相同或相近，而尺寸大小不一樣。所以，系列化、模塊化設(shè)計、配置設(shè)計是提高設(shè)計效率、降低生產(chǎn)成本的主要手段。重型機器的核心設(shè)計技術(shù)是結(jié)構(gòu)強度分析。大型設(shè)備一旦出現(xiàn)安全事故，損失會非常大，必須確保設(shè)計的安全性；同時重型機器要消耗大量的鋼材，在保證安全的前提下，要盡可能
5、降低成本。平衡安全與成本的主要手段是有限元分析。華泰重工的經(jīng)營模式是以設(shè)計為主導，大量委外加工、到客戶現(xiàn)場裝配。公司的重點是經(jīng)營品牌，保持設(shè)計優(yōu)勢，所以設(shè)計能力是企業(yè)核心的競爭力。在選擇軟件時重點考核軟件支持大裝配的能力、支持配置設(shè)計的能力和面向設(shè)計過程的結(jié)構(gòu)有限元分析功能。二、設(shè)計流程的重組1.與SolidWorks軟件相適應的設(shè)計流程傳統(tǒng)的設(shè)計流程是基于二維CAD環(huán)境建立的，設(shè)計流程比較粗放，一般分為“功能設(shè)計、概念設(shè)計、詳細設(shè)計”三個階段，至于每個階段的定義和所涉及的工作內(nèi)容，專家們從不同的角度給出了不同的定義，沒有統(tǒng)一的約定。由于三維CAD軟件的應用受到計算機硬件的限
6、制，基于三維CAD軟件的設(shè)計思路與基于二維CAD軟件的設(shè)計思路有很大的不同，如果按照二維的思維模式和設(shè)計流程使用三維CAD軟件，不但不能體現(xiàn)出優(yōu)勢，可能反而表現(xiàn)出許多劣勢。要充分發(fā)揮三維CAD軟件的優(yōu)勢，必須探討一種新的設(shè)計流程和設(shè)計模式?；赟olidWorks所蘊涵的現(xiàn)代設(shè)計思想和產(chǎn)品建模特點，建議將設(shè)計過程分為“功能設(shè)計、概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、詳細設(shè)計、出工程圖”五個階段。因功能設(shè)計和出工程圖的定義比較清晰和統(tǒng)一，故此處不做討論，下面討論三維CAD模式的概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、詳細設(shè)計的定義。（1）概念設(shè)計階段的任務(wù)是確定各零部件之間的位置關(guān)系和運動關(guān)系。在SolidWork
7、s中利用布局草圖來實現(xiàn)概念設(shè)計，首先建立總裝配圖文件，在裝配文件中繪制一個或多個草圖，用草圖顯示每個零部件的位置，用“塊”定義零件的尺寸和形狀，拖動零件檢查零部件之間的運動關(guān)系。概念設(shè)計階段形成的布局草圖是進行方案討論和小組協(xié)同設(shè)計的基礎(chǔ)。使用布局草圖設(shè)計裝配體最大的好處是如果更改了布局草圖，則裝配體及其零件都會自動隨之更新，達到改變一處即可快速地完成修改。（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的任務(wù)有兩個，其一是為運動仿真分析和結(jié)構(gòu)有限元分析提供模型，凡是在分析中要忽略的細節(jié)（如小孔、倒角等）均不宜出現(xiàn)；其二是提供一個可以參加招投標的原理性設(shè)計方案，招投標中需要表達清楚地內(nèi)容都要清楚地表達，而
8、可以忽略的細節(jié)均省略。（3）詳細設(shè)計階段的任務(wù)是清楚地表達與產(chǎn)品加工和裝配有關(guān)的每一個細節(jié)。如零件模型中的倒角、螺釘孔、銷釘孔，裝配圖中的緊固件、標準件等。2.基于SolidWorks的重型機器設(shè)計流程以此對應，將產(chǎn)品設(shè)計過程分解為五個階段。以臂式斗輪取料機的設(shè)計為例討論理想的設(shè)計流程、各階段的任務(wù)及人員職責。（1）功能設(shè)計階段的任務(wù)是根據(jù)用戶的地理環(huán)境、輸送需求，確定斗輪機的結(jié)構(gòu)形式及主要功能模塊。（2）概念設(shè)計由項目負責人完成，首先對產(chǎn)品進行模塊劃分、確定各功能模塊是采用標準模塊，還是通過對已有的模
