SolidWorks技术在机械设计中的作用

文:天津翔鹤科技有限公司奚文亮2018年第四期

摘要:SolidWorks技术在现代机械设计和加工中起着重要的作用,使机械设计水平得到提高,从而使加工水平也得到提升,从而促进更多创造性成果的诞生。

引言:随着计算机技术在机械设计中的应用,计算机辅助设计(SolidWorks)在已经替代了传统的手绘机械设计方法。而SolidWorks技术自身功能的不断发展也对现代机械工程产生了很大影响。正是由于此项技术在机械设计中应用的广度和深度也不断扩大,所以掌握SolidWorks技术已经成为现代机械设计设计研发人员必备的专业及技能。

SolidWorks技术的基本概念与功能特点

SolidWorks技术的概念

    SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统,SolidWorks技术是一个给予特征、参数化、实体建模的设计工具。该软件采用Windows图形用户界面,易学易用。利用SolidWorks可以创建全相关的三维实体模型,设计过程中,实体之间可以存在或不存在约束关系,同时,还可以利用自动的或用户自定义的约束关系来体现设计意图。

SolidWorks技术的功能特点

    SolidWorks具有零件建模,曲面建模,钣金设计,焊接设计,帮助文件,数据转换,高级渲染,图形输出,特征识别,还有自己的标准件库等特点。而且对每个工程师来说,操作简单方便、易学易用。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。使用SolidWorks整个产品设计全部是可编辑的,零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。最重要的是SolidWorks提供的AutoCAD模拟器,使得AutoCAD用户可以保持原有的作图习惯,顺利地从二维设计转向三维实体设计。

图1用户界面

SolidWorks技术在现代机械设计中的应用

    SolidWorks3DCAD:使用功能强大、易用的软件快速高效地创建复杂的零件和装配体设计。

    零件和装配体建模:建模工具涵盖各种设计任务,可用于快速开发产品概念,可制造性设计。

    2D工程图:创建可用于生产的2D工程图,传达设计的制造方法和装配方法,向制造流程输出CAD数据。

    设计重用和自动化:轻松查找并利用现有工程数据,以创建新设计并加快产品开发速度。

    库特征:保存常用零件、特征和模板,以便于从SolidWorks环境中访问。

    3D动画和照片级逼真的渲染:方便快捷地创建强大的图像和动画,以便传达设计意图和功能。

    干涉检查:在投产之前验证零部件是否能够进行正确装配。

    设计分析:借助完全集成的仿真和分析工具,在创建设计的同时验证操作和性能。

    针对成本设计:制造成本估算和报价,借助集成的自动化制造成本估算工具,针对成本目标不断检查设计。

    SolidWorks技术在现代机械设计实践的作用

装配设计实践应用

     在SolidWorks中,当生成新零件时,你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里,可以方便地设计和修改零部件。对于超过一万个零部件的大型装配体,SolidWorks的性能得到极大的提高。

     SolidWorks可以动态地查看装配体的所有运动,并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。

     用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术,用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中,而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。

镜像部件是SolidWorks技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已有零部件(包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件)的新的零部件。

    SolidWorks用捕捉配合的智能化装配技术,来加快装配体的总体装配,智能化装配技术能够自动地捕捉并定义装配关系。

工程图的实践应用

    SolidWorks提供了生成完整的车间认可的详细工程图。工程图是全相关的,当你修改图纸时,三维模型、各个视图、装配体都会自动更新。

    从三维模型中自动产生工程图,包括视图、尺寸和标注。

    增强了的详图操作和剖视图,包括生成剖中剖视图、部件的图层支持、熟悉的二维草图功能、以及详图中的属性管理员。

    使用RapidDraft技术,可以将工程图与三维零件和装配体脱离,进行单独操作,以加快工程图的操作,但保持与三维零件和装配体的全相关。

    用交替位置显示视图能够方便地显示零部件的不同位置,以便了解运动的顺序。交替位置显示视图是专门为具有运动关系的装配体而设计的独特的工程图功能

SolidWorks技术在机械工程设计中的应用

    作为现代机械工程最重要也是最主要的设计工具,SolidWorks技术的应用主要体现在计算机辅助绘图,计算机辅助建模,工程分析以及结构优化等方面。

计算机辅助绘图

    计算机辅助绘图是SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的CAD软件,传统的手工绘图工作量大,而且其准确性和美观性都难以保证,SolidWorks绘图软件自带图库,和绘图命令,可以轻易画出高质量的三维图,可以自动转换为工程图,且打印出来更清晰整洁,便于存档。

图3工程图实例

计算机辅助建模

    使用SolidWorks三维软件建模,设计人员可以建立所要设计产品的立体模型,而且其相关尺寸都是准确真实的。SolidWorks软件是机械设计人员进行产品开发及设计机械结构的有力武器。设计人员利用SolidWorks技术,采用特征造型和参数设计的手段,能够在计算机虚拟环境中进行产品模型的直观设计。尤其是产品的装配阶段,软件的三维造型尤为突出。可以直观的发现结构或是功能上的不合理之处,并进行修改,即提高了设计效率,有保证了设计的可行性,从而缩少成本并缩短了产品的设计周期。

图4三维实例

工程分析以及结构优化

    产品或是零部件的性能分析和结构优化是进行优化设计必不可少的内容。而有限元分析和动力学分析等现代设计方法的发展,使得SolidWorks技术在工程分析和结构优化功能上进行拓展。目前软件已提供了关于ansys等有限元分析软件的接口,用户可以直接将利用三维CAD技术建立的产品模型导入到有限元分析软件中,在给定负载下对产品模型进行工程分析,然后以工程分析结果为基础,优化产品的结构,这种分析和优化的设计方法在复杂产品的设计过程发挥着重要的作用。

图5运动实例

图6力学分析实例

结束语

    SolidWorks技术给机械工程领域带来了一次技术上的变革,SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明。使用它,设计师大大缩短了设计时间,使产品快速、高效地投向了市场。SolidWorks也将更加完善,其在机械工程设计中应用也必然更加广泛。目前国内的SolidWorks技术发展和应用水平虽然取得了很大的进步,但于国际水平相比仍有一定差距,这就需要我们加强对SolidWorks技术的研究及开发创新的力度,为我国工业自动化进程奠定了坚实的基础。

参考文献:

[1]:刘艳锦,CAD技术在机械设计与加工中的作用[j].城市建设2014(23).

[2]:徐小龙,浅析CAD在机械设计中的应用[j].魅力中国,2011(14).

[3]:陈晓红,基于CAD在机械设计中应用的探索性研究[j].制造业自动化.2011(4).

[4]:陈超祥胡其登SolidWorks零件与装配体教程[j]机械工业出版社2012

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