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     本文以某型號產(chǎn)品的設(shè)計過程為例說明SolidWorks在一體化設(shè)計中的應用。這里要求設(shè)計者要對所使用的SolidWorks軟件本身功能有深入的了解，這樣才可以最大程度地將其功能使用出來，并發(fā)揮出三維軟件的優(yōu)勢，以實現(xiàn)真正意義上的計算機輔助設(shè)計。     一、前言    在整個產(chǎn)品設(shè)計過程中采用了三維設(shè)計軟件SolidWorks 2004，從方案設(shè)計到零件和裝配體建模，再到工程圖的出圖，以及之后進行的方案修改和復核復算，運用到了SolidWorks 2004許多高級功能和豐富的插件，采用了同一個三維實體模型即最終方案設(shè)計模型來完成設(shè)計目的，確保了設(shè)計的精確性。由于產(chǎn)品的設(shè)計過程中沒有使用多數(shù)設(shè)計人員普遍使用的AutoCAD進行二維出圖的方法，而是直接由三維模型轉(zhuǎn)為二維圖，克服了產(chǎn)品限制條件苛刻、設(shè)計周期短、總體參數(shù)變動較大、繼承性少及技術(shù)儲備不足等諸多困難，利用軟件所具有的參數(shù)化功能方便了設(shè)計修改，大大縮短了設(shè)計時間，提高了設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量，較好地完成了研制設(shè)計任務。     二、產(chǎn)品的一體化設(shè)計    1.方案設(shè)計    1)自頂向下的設(shè)計技術(shù)    在產(chǎn)品設(shè)計初期，設(shè)計依據(jù)是任務書中的一些相關(guān)參數(shù)。由于產(chǎn)品的相關(guān)參數(shù)變動較大，無法完全繼承傳統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，需要重新設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。對于這樣變動較大的結(jié)構(gòu)設(shè)計，如采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，即先設(shè)計零件再組裝成裝配體的話，將花費大量的時間，設(shè)計周期無法滿足。由此采用“自頂向下”的設(shè)計方法。首先確定任務書給定的相關(guān)參數(shù)為產(chǎn)品的主要參數(shù)化尺寸，進行整體草圖布局，采用特征建模方式直接建立起產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)，以達到宏觀控制設(shè)計的目的，此時產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)是一個零件而不是裝配體。這樣做的好處在于它可以很方便地進行結(jié)構(gòu)分析計算和方案修改，這種建模方法主要適用于材料基本相同，繼承性比較少的新產(chǎn)品設(shè)計。    對于方案設(shè)計時的零件建模，需要注意的是各個特征之間的尺寸標注盡量相互無關(guān)（特征之間是關(guān)聯(lián)的除外），避免在方案修改時，由于特征或者尺寸的修改導致整體建模的失敗。    2)結(jié)構(gòu)有限元分析    當產(chǎn)品的初步結(jié)構(gòu)建立起來以后，必須對產(chǎn)品進行結(jié)構(gòu)分析，以確保產(chǎn)品滿足強度要求。如采用傳統(tǒng)的計算方法，計算過程復雜且結(jié)果簡單，不能完整反映產(chǎn)品實際的受力狀況。由此采用SolidWorks 2004的插件COSMOSWorks 2004進行有限元分析，它的操作菜單集成在SolidWorks 2004軟件中，功能齊全，分析過程快捷、簡單，無須進行模型轉(zhuǎn)換即可進行受力分析，極大地縮短了分析時間，在產(chǎn)品的方案設(shè)計中，對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)修改均參考有限元分析的結(jié)果進行，在對產(chǎn)品進行了上百次的結(jié)構(gòu)修改和有限元分析后，基本確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。    3)優(yōu)化設(shè)計    該產(chǎn)品同以往產(chǎn)品相比，該產(chǎn)品要求的承載大了很多，整體采用懸臂結(jié)構(gòu)，而所要求的產(chǎn)品重量、外形尺寸都沒有相應加大，由此決定了產(chǎn)品必須在滿足強度要求的前提下進行優(yōu)化設(shè)計，最大程度地減輕重量，滿足任務要求。    該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件眾多、復雜，尺寸較大，相關(guān)參數(shù)眾多，如對整體結(jié)構(gòu)尺寸進行優(yōu)化，將花費大量時間，且硬件設(shè)備不足，無法支撐優(yōu)化設(shè)計時消耗的資源，因此只對關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸進行優(yōu)化設(shè)計。    優(yōu)化設(shè)計采用的是COSMOSWorks 2004中的優(yōu)化設(shè)計功能。主要是對產(chǎn)品的懸臂結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。如圖1所示，取下支撐管到懸臂的距離L2、L3和斜拉桿L1的距離為優(yōu)化參數(shù)，懸臂到回轉(zhuǎn)軸距離L，懸拉臂的高度H，加載力F均為定值，約束點A、B位置不變， 取整體應力最小值為優(yōu)化目標，目標差值在5％內(nèi)即停止運算。為減少計算時間和計算量，對模型進行了一些簡化和縮比。    在對產(chǎn)品進行完方案設(shè)計后，即可轉(zhuǎn)入技術(shù)設(shè)計。由于大量的前期工作均在方案設(shè)計階段就已經(jīng)完成，后面的設(shè)計就相對簡單和快捷。圖1 優(yōu)化設(shè)計參數(shù)原理圖