主流三維CAD軟件SolidWorks在重工行業(yè)得到了普遍應(yīng)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(jī)、圓管帶式輸送機(jī)、裝船機(jī)、卸船機(jī)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(dá)信息技術(shù)有限公司購買了SolidWorks軟件、技術(shù)培訓(xùn)、參數(shù)化設(shè)計項目導(dǎo)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SolidWorks創(chuàng)新設(shè)計平臺。下文將討論重型機(jī)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(yīng)用的基于三維CAD軟件的重型機(jī)器的產(chǎn)品開發(fā)模式。
p xQh;w 一、重型機(jī)器產(chǎn)品設(shè)計概述
J['?ud}@ u< 5 {H='6 重型機(jī)器最顯著的特點是大。臂式斗輪取料機(jī)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(jī)械，廣泛應(yīng)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(jī)通常有幾公里長，是近二十年來在帶式輸送機(jī)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(jī)固有的缺陷與使用范圍的局限性。特別適用于地形條件復(fù)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(yīng)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。
E@)9'?q S\A9r!2 重型機(jī)器的制造特點是定制化生產(chǎn)。臂式斗輪取料機(jī)和管式皮帶機(jī)均需要根據(jù)用戶的使用現(xiàn)場進(jìn)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。
'u %SI]*;> 重型機(jī)器的核心設(shè)計技術(shù)是結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jī)器要消耗大量的鋼材，在保證安全的前提下，要盡可能降低成本。平衡安全與成本的主要手段是有限元分析。
a +`;:tX, D^H4]7wG@ 華泰重工的經(jīng)營模式是以設(shè)計為主導(dǎo)，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。
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NKu*kL}W= 二、設(shè)計流程的重組
b5UIX Kim -+ Mh( 'K 1.與SolidWorks 軟件相適應(yīng)的設(shè)計流程
[mG:PTK3 /h K/t; 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(xì)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(yīng)用受到計算機(jī)硬件的限制，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。
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P{>-MT2E 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。基于SolidWorks所蘊(yùn)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(xì)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(xì)設(shè)計的定義。
m)xz_Plc WeS$ $:ro （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SolidWorks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(jìn)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(dá)到改變一處即可快速地完成修改。
4]E TF+ zWq&HBs （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(xì)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(biāo)的原理性設(shè)計方案，招投標(biāo)中需要表達(dá)清楚地內(nèi)容都要清楚地表達(dá)，而可以忽略的細(xì)節(jié)均省略。
)9V8&, RjG=RfB'V （3）詳細(xì)設(shè)計階段的任務(wù)是清楚地表達(dá)與產(chǎn)品加工和裝配有關(guān)的每一個細(xì)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(biāo)準(zhǔn)件等。
M{`uI8vD bqm%@*fZo 2.基于SolidWorks的重型機(jī)器設(shè)計流程
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