基于SolidWorks平台的电机虚拟设计系统的研究（三）

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　　三、构建基于三维CAD软件的产品设计模式
　　传统的设计流程是基于二维CAD环境建立的，设计流程比较粗放，一般分为“功能设计、概念设计、详细设计”三个阶段，至于每个阶段的定义和所涉及的工作内容，专家们从不同的角度给出了不同的定义，没有统一的约定。由于三维CAD软件的应用受到计算机硬件的限制，基于三维CAD软件的设计思路与基于二维CAD软件的设计思路有很大的不同，如果按照二维的思维模式和设计流程使用三维CAD软件，不但不能体现出优势，可能反而表现出许多劣势。要充分发挥三维CAD软件的优势，必须探讨一种新的设计流程和设计模式。
0 @2 Q4 L6 }1 c　　1.产品设计模式
9 n( P5 m( f" @+ @' B$ U　　在概念设计阶段要利用SolidWorks的布局草图，首先建立总装配图文件，在装配文件中绘制一个或多个草图，用草图显示每个零部件的位置，用“块”定义零件的尺寸和形状，拖动零件检查零部件之间的运动关系。概念设计阶段形成的布局草图是进行方案讨论和小组协同设计的基础。使用布局草图设计装配体最大的好处是如果您更改了布局草图，则装配体及其零件都会自动随之更新。您仅需改变一处即可快速地完成修改。
. \- _; [% Q" Q. V1 v5 Q  J3 @- q　　总装配一般采用自下而上的设计方法。限于目前计算机的速度，对大型装配体进行自上而下的设计还不现实。总装配的设计策略是以概念设计阶段完成的布局草图为依据，插入子装配体。
　　子装配要合理地选择。对于全新的设计建议采用自上而下的设计方法，这样可以实现关联性设计。如果需要引用已有零部件或标准件，则应两种方法结合使用，首先建立布局草图，以布局草图为基础插入模块化的部件和零件，对新设计的零件，在装配环境下确定其形状、大小及在装配体中位置。自上而下设计方法的优点是当设计更改时，相关的零件将根据创建方法而自动更新。
　　对于厂标件和通用件，最好在零件模式下设计，而不要在装配环境下采用自上而下的设计，以保持零件的通用性。
4 N% f) T- k( B5 f+ z" l9 }　　2.设计与分析的协同工作
* j7 `- p* k6 w$ M7 e　　COSMOSWorks是SolidWorks软件的一个插件，与SolidWorks共享统一的数据库，产品模型数据完全一致，操作界面统一，是一个功能完备的结构分析软件。使用COSMOSWorks进行结构分析具有下面三个明显的优势。
5 u, L! h/ p- y2 A1 R7 N　　对CAD模型进行修改后，分析过程(包括网格划分、载荷定义、边界条件等)不需要重新定义，只需运行“分析”命令，程序就会对修改后的产品模型重新进行分析，方便快捷。
　　对产品进行多方案比较分析时，可在CAD环境下为每种方案建立一个配置，在分析环境下只需对一个配置进行分析过程的定义，对其它配置进行分析时，只需执行一个“拖、拉”操作，将已经定义的分析过程拷贝到新的配置下即可。可以非常方便地实现多方案的比较设计。
　　在COSMOSWorks中进行产品尺寸优化设计时，SolidWorks为每一组尺寸组合都建立对应配置，当用户选择优化结果的最佳值或某一组尺寸组合时，不需要重新建模，只需在SolidWorks中选择对应的配置，就得到了需要的产品模型。
6 I' `: h6 V" S2 m0 Z/ Z　　做到设计模型与分析模型的统一，将极大地提高有限元分析的效率。可通过下面三种方法实现设计模型与分析模型的统一。
! C0 S; E6 O9 X( x　　对所有设计人员进行有限元分析知识的培训，了解有限元分析模型与产品详细模型的区别，要求设计人员在产品设计是考虑有限元分析要求，对需要分析的零部件建立一个用于分析配置——结构配置。
　　从产品设计流程的入手，建立一个结构设计阶段，强化设计人员对分析的认识。只有经过认可的模型才进入详细设计和工程图绘制，可减少许多无效的劳动。
　　当需要把CAD模型传递给分析软件时，实体单元建议采用SolidWorks的多实体技术建模，这样在分析软件中可以很方便地对不同的特征设定不同的网格尺寸。壳单元最好采用SolidWorks的曲面造型技术建模，这样能更好保证壳单元与产品模型的统一。
　　四、应用效果
# p' g5 z1 j4 m　　采用SolidWorks软件后，湘潭电机集团有限公司的产品开发水平跃上了一个新台阶。主要表现在三个方面：
　　实现了无差错设计，SolidWorks的零件轻化和配置设计解决了三维应用中最关键的大装配问题，实现了复杂产品的虚拟设计，通过干涉检查基本上消除了产品设计的低级错误，客户的反馈也越来越好。
9 i1 K% r/ g* I- E　　提高了设计效率，SolidWorks的配置设计满足了系列化设计和定制化设计的需求，配合特征库、零件库、部件库的使用，提高了设计的复用性。通过布局草图和派生设计实现了小组协同设计，团队合作更紧密。
3 R$ t" N: e$ m" o　　提高了设计质量，COSMOSWorks易学易用，在设计过程中可以方便地进行多方案的比较设计，摆脱了传统的经验设计和类比设计，实现了基于分析的优化设计。
# t9 c; \) x: ]8 T9 S- f0 G　　信息化建设是伴随企业成长的历史过程，“总体规划”时必须明确各阶段的重点，一步一个脚印，才能健康的发展。
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