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二维设计软件不能进行受力计算和模型仿真，本文借助SolidWorks 2012设计、仿真一体化功能，对建立的3200吨起重机模型进行受力分析。选取起重机的一个部件吊臂铰座进行受力计算，校验设计的模型是否满足强度要求。
在菜单栏中，选择“工具”→“插件”，启用simulation插件功能，右键单击零件选择“应用材料到所有”，调出材料设置属性。如图6所示材料设置对话框，设置完成后点击“确定”。
图6 材料设置对话框
依次按步骤对模型端面固定，加载力、力矩，划分网格，运行计算，图7、图8分别为加载设置和划分网格的截图，运行计算可查看计算结果。通过应力分布线可查看应力集中位置和最大应力点，结合安全系数，适当调整模型尺寸，重新计算，达到优化设计的目的，同时计算结果能生成算单，保存为Word文档。
图7 加载设置图
图9和图10为调整局部板厚后，铰座中心孔竖直受800吨力后的计算结果对比图，通过查看最大应力位置，发现两者结果均满足工程强度要求。在实际应用中，我们需要将模型优化，尽量减少材料的重量；应用SolidWorks 2012软件可在计算结果出来后，发现干涉，存在强度不够等不合理的位置，可直接返回模型，修改零件尺寸，保存、重新计算，将计算结果逐步与最终理想值靠近，以达到设计最优状态。
图8 网格化后截图
通过简单的参数修改，便可重新生成新的模型；对比计算结果，结合安全系数，可以设计出最优化模型，在应力允许范围内最大限度地节省材料，从而节约成本，相对于传统的ANSYS软件重新建模设计、受力加载和计算，时间能节约一半以上。
五、工程图的输出 前期建立的三维模型可直接生成工程图。在2400吨起重机CAD的图样绘制过程中，我们消耗大量时间修改更正，包括零件尺寸标注、焊缝标注、重量计算和明细统计等，使用SolidWorks 2012出工程图功能，能够快速，准确将建立起来的3200吨模型直接通过投影的方式生成所需工程图视图，如标准三视图、剖面视图、局部放大视图和交替视图等，在零部件设计初期，给零部件添加产品属性，如产品名称、图号、材料和重量等信息在SolidWorksl程图中都能直接一一对应，通过调用明细功能，自动将所有信息进行统计，避免人工统计耗时耗力，也避免了统计漏掉或者错误；通过定制模板样式，如一些常用的注释、标注样式、字体和表格模板等，可以直接生成车间生产图，不需要用CAD软件进行再次加工。 通过三维模型直接投影生成工程图，每个视图相关联，并且和模型相关，当设计更改时所有视图和模型都能够自适应地更改，大大提升设计效率，减少设计更改带来的设计错误。图11为生成的模型图，图12为模型直接转换成的工程图。
图11 3200吨起重机模型图
图12 由模型直接生成工程图六、结语 本文以公司海工产品2400吨起重机模型进行3200吨起重机模型改造，通过方程式的引入，进行参数化设计，缩短了产品研发周期、降低了重复劳动成本，避免了设计和绘图过程中可能存在的各种错误。在三维设计阶段就可以对零部件进行碰撞检查，边设计边修改，分析结果与设计模型同步更新，设计模型与工程图样同步更新，避免在制造阶段发现错误返工，造成浪费。模型设计完成后，可以进行虚拟装配和运动仿真，验证产品方案，直至理想状态。通过对比发现：二维软件更适合零部件的绘制，而三维软件更侧重项目的整体设计、计算、优化，同时也满足出工程图功能，在科技突飞猛进的今天，三维设计技术的引进将是未来装备制造业的发展趋势，利用先进的设计理念，必将为企业的发展和整个机械行业注入新鲜的血液。 |
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发表于 2014-2-12 15:42:47
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