SOLIDWORKS在電梯行業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

于長(zhǎng)城

本文介紹了利用SOLIDWOgKS設(shè)計(jì)研發(fā)電梯產(chǎn)品的案例。在電梯產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，首先需要定制規(guī)范化的模板，在零部件的建模、裝配體的設(shè)計(jì)、工程圖及自動(dòng)BOM方面介紹了SOLIDWOgKS軟件在電梯產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。通過(guò)設(shè)計(jì)仿真一體化工具分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性和優(yōu)化的方向。

一、引言

電梯是制動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，利用沿剛性導(dǎo)軌運(yùn)行的箱體或者固定線路運(yùn)行的梯級(jí)（踏步）進(jìn)行升降或者平行運(yùn)送人、貨物的機(jī)電設(shè)備，包括載人（貨）電梯、自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道等。

電梯已成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ?，隨著行業(yè)的發(fā)展和市場(chǎng)對(duì)電梯越來(lái)越高的性能要求，電梯在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段遇到了越來(lái)越多的挑戰(zhàn)。SOLIDWORKS設(shè)計(jì)研發(fā)一體化解決方案，為用戶提供了一個(gè)高效、易用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

本文是對(duì)電梯產(chǎn)品應(yīng)用SOLIDWORKS三維設(shè)計(jì)研發(fā)軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的介紹，主要討論SOLIDWORKS建模設(shè)計(jì)方法在電梯產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

二、三維設(shè)計(jì)規(guī)范化模板

在制圖方面可以依據(jù)機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)，電梯行業(yè)擁有自己的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不同的企業(yè)還需要參照企業(yè)部門(mén)標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建立SOLIDWORKS建模的規(guī)范化模板，這些模板包括零件、裝配體、工程圖和材料明細(xì)表等，在電梯行業(yè)中，鈑金件使用較多，因此還需要建立標(biāo)準(zhǔn)的鈑金折彎系數(shù)表。

在SOLIDWORKS中，允許根據(jù)客戶的標(biāo)準(zhǔn)建立定制的各種模板，電梯三維零部件的建立采用這些標(biāo)準(zhǔn)的模板進(jìn)行，繪圖設(shè)計(jì)前應(yīng)建立好這些模板。其中工程圖模板關(guān)系到最終的設(shè)計(jì)圖樣的出圖，還需要定制圖樣格式和不同圖幅的大小，根據(jù)在零部件模板中不同屬性值的定義，才可以在工程圖中自動(dòng)提取相應(yīng)的設(shè)計(jì)信息。使用這些模板建模，更加有利于BOM的自動(dòng)提取和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理。

三、電梯產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)

電梯的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要有實(shí)體件、鈑金件和結(jié)構(gòu)件，其中以鈑金件居多。SOLIDWORKS以其直觀友好、易操作性和強(qiáng)大的零部件造型與自動(dòng)工程圖能力，在電梯零部件的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，發(fā)揮著重要的作用。

在電梯產(chǎn)品的零部件設(shè)計(jì)過(guò)程中，選擇規(guī)范化的模板，進(jìn)行零部件的三維實(shí)體造型。不同類(lèi)型的零部件，可以選擇不同的設(shè)計(jì)方法。

1.SOLIDWORKS鈑金件的展開(kāi)圖

在鈑金件的建模過(guò)程中，利用SOLIDWORKS軟件的鈑金模塊，可以快速結(jié)合鈑金折彎系數(shù)表按規(guī)格直接生成鈑金零件實(shí)體，然后在鈑金實(shí)體上打孔，使用成型工具等操作完成鈑金零部件建模。自動(dòng)獲得鈑金展開(kāi)圖及相應(yīng)的折彎線，指導(dǎo)鈑金的生產(chǎn)下料。

2.在SOLIDWORKS中完成部件設(shè)計(jì)

在裝配體的設(shè)計(jì)中要利用子裝配體功能合理規(guī)劃部件層級(jí)，因?yàn)椴考膶蛹?jí)結(jié)構(gòu)決定了自動(dòng)BOM的層次結(jié)構(gòu)。

利用SOLIDWORKS設(shè)計(jì)裝配體有兩種方法：自底向上和自頂向下。自底向上的設(shè)計(jì)方法是將開(kāi)分的、獨(dú)立的零部件配合起來(lái)。這些零件的所有關(guān)系和尺寸都是獨(dú)立的，是內(nèi)部關(guān)聯(lián)的。自頂向下的設(shè)計(jì)方式中，裝配體中不同零件間的關(guān)系和尺寸是相互關(guān)聯(lián)的，這些關(guān)聯(lián)可以通過(guò)模型特征的關(guān)聯(lián)或外部參考的關(guān)聯(lián)。在裝配體中建立這樣的外部參考關(guān)系，裝配體、零部件和關(guān)聯(lián)的外部參考同步更新。

在電梯的部件設(shè)計(jì)中往往會(huì)有這樣的情況，在設(shè)計(jì)之初，很多因素還不確定，而且很多零部件還不知道在將來(lái)的裝配環(huán)境中合不合理，在此種情況下一般使用自頂向下的方法來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。因此在電梯的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中結(jié)合自底向上和自頂向下這兩種建模方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在應(yīng)用自頂向下方法設(shè)計(jì)裝配體時(shí)，可以在裝配體環(huán)境下編輯已有零件或者生成新的零件，零件之間的尺寸和位置關(guān)系可以參考其他零件來(lái)建立，如捕捉與其他零件上圓形邊線的“同心”幾何關(guān)系、使用“轉(zhuǎn)換實(shí)體引用”命令來(lái)將其他的邊線投影至當(dāng)前零件的草圖中等。這就使得新生成的零件與其參考的零件之間聯(lián)系，即完成關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)。

布局是SOLIDWORKS在裝配體整體設(shè)計(jì)中的重要工具?？梢岳貌季植輬D，自頂向下設(shè)計(jì)裝配體，可以從一個(gè)裝配體的草圖進(jìn)入到整個(gè)裝配體中。用草圖顯示每個(gè)裝配體零部件的位置，可以在生成零件之前建立和修改設(shè)計(jì)。另外，可以隨時(shí)使用布局草圖在裝配體中作出變更。

例如在電梯鎖緊裝置的設(shè)計(jì)中，使用布局設(shè)計(jì)，為各零件及草圖塊的形式定義初始位置，然后再做產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，根據(jù)零件的設(shè)計(jì)情況，再調(diào)整零件的位置。

3.工程圖樣與自動(dòng)BOM

SOLIDWORKS軟件完善強(qiáng)大的工程圖功能可以將三維模型自動(dòng)轉(zhuǎn)成工程圖樣。自動(dòng)生成三視圖、投影視圖、剖面視圖、局部視圖、尺寸標(biāo)注及各種注解等，可以將三維零部件模型轉(zhuǎn)換成二維圖樣，且與三維模型保持關(guān)聯(lián)關(guān)系，同三維模型同步更新。

可以自動(dòng)提取裝配體BOM信息，避免因手工填入而產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

四、設(shè)計(jì)的驗(yàn)證與優(yōu)化

電梯零部件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的三維模型繪制好后，需要驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，除了檢查是否干涉外，在強(qiáng)度、剛度和安全系數(shù)等方面的驗(yàn)證對(duì)于電梯產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是非常必要的。傳統(tǒng)的方法是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式，做粗糙的計(jì)算，結(jié)果不夠準(zhǔn)確且很難找到優(yōu)化的方向。例如，在直行電梯中，機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要是依據(jù)曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。因此，強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)和安全系數(shù)等在電梯的設(shè)計(jì)中尤為重要。

SOLIDWORKS三維軟件平臺(tái)是基于設(shè)計(jì)仿真一體化的理念，可以一邊做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一邊做強(qiáng)度的驗(yàn)證仿真，從而可以在早期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題找到優(yōu)化的方向，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，通過(guò)仿真的結(jié)果來(lái)修改模型的設(shè)計(jì)，這樣就減少了測(cè)試樣機(jī)的數(shù)量，更快地為產(chǎn)品定型。

五、結(jié)語(yǔ)

SOLIDWORKS軟件平臺(tái)對(duì)電梯產(chǎn)品的零部件設(shè)計(jì)起到了很大的幫助作用，有效地提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量和速度，有助于降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本、減少錯(cuò)誤并縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。在設(shè)計(jì)階段引入仿真分析，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，從而縮短研發(fā)周期，幫助企業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。