電子、電器行業(yè)
日益發(fā)展的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)可以更加快捷高效地幫助我們的工程師實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的三維造型、結(jié)構(gòu)排布、組裝，進(jìn)而自動(dòng)產(chǎn)生工程圖樣等工作，但是，一款電器產(chǎn)品要想滿足預(yù)期的技術(shù)條件、達(dá)到預(yù)期的電氣、機(jī)械性能，還是必須經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)才可以達(dá)到最終的設(shè)計(jì)要求，而計(jì)算機(jī)模擬與仿真技術(shù)的應(yīng)用可以在樣機(jī)制作前，精確掌握產(chǎn)品的性能，減少重復(fù)打樣制作次數(shù)，降低測(cè)試費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)周期。我們希望可以通過智能化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，將我們傳統(tǒng)的電器 行業(yè)設(shè)計(jì)水平推上一個(gè)新的臺(tái)階，最大程度提升民族企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，為我們的電器產(chǎn)品更好參與國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，提供推動(dòng)力。
本文介紹了電器行業(yè)的SolidWorks設(shè)計(jì)解決方案相關(guān)內(nèi)容。
“電”一個(gè)與我們生活息息相關(guān)，再密切不過的事物，從一開始人們對(duì)它的恐懼，到現(xiàn)在的息息相關(guān)密不可分。早在公元前585年，古希臘哲學(xué)家塞利斯，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了摩擦過的琥珀能吸引碎草等輕小物體。我國在東漢時(shí)期的王充在《論衡》一書中提到“頓牟掇芥”等問題。從恐懼到逐漸認(rèn)識(shí)，再到加以利用，經(jīng)歷了一個(gè)漫長的過程，“電”因此也改變了人類的命運(yùn)。1660年，馬德堡的蓋利克發(fā)明了第一臺(tái)摩擦起電機(jī)，再到1821年英國物理學(xué)家法拉第發(fā)明了世界上第一臺(tái)真正意義上的電動(dòng)機(jī)。雖然裝置簡(jiǎn)陋，但它卻是今天世界上使用的所有電動(dòng)機(jī)的祖先，開啟了人類利用電能的新紀(jì)元。1879年愛迪生發(fā)明了世界上第一只實(shí)用的白熾燈泡，從此將光明帶進(jìn)人們的生活世界。
電的發(fā)明和利用使得人類社會(huì)進(jìn)入到了一個(gè)嶄新的世界，促進(jìn)了人類制造技術(shù)的發(fā)展，而以制造業(yè)為基礎(chǔ)的工業(yè)文明，將人類文明社會(huì)推向了一個(gè)新時(shí)代。伴隨著人類文明的不斷前行，人們始終沒有停止對(duì)這種能源的開發(fā)與利用，應(yīng)之而生的電器技術(shù)也為人們更好地加以利用這種能源提供了巨大的幫助，而同樣不斷發(fā)展的客觀要求，也對(duì)我們的電器人提出了更多的要求與挑戰(zhàn)，使得我們的設(shè)計(jì)需要更趨于人性化，產(chǎn)品由傳統(tǒng)型向組合化、智能化、高靈敏度和高可靠性方向發(fā)展。
電器的設(shè)計(jì)工作過程往往比較復(fù)雜， 中間涉及電、磁、機(jī)械、材料、結(jié)構(gòu)和安全性等方面的技術(shù)，因此在設(shè)計(jì)過程 當(dāng)中需要做大量的分析、驗(yàn)證和結(jié)構(gòu)處理等工作，產(chǎn)品經(jīng)過反復(fù)電氣特性與機(jī)械特性的驗(yàn)證、測(cè)試之后，才可以成為一款滿足性能需要，可靠性達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品。因此，創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)出合理的高性價(jià)比、高安全性的產(chǎn)品都成為擺在電器企業(yè)面前的一個(gè)挑戰(zhàn)。
近幾年來，我國的電器設(shè)計(jì)制造水平不斷提高，電器的開發(fā)研制工作從傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程逐步向智能化技術(shù)方向發(fā)展，電器的技術(shù)理論和電器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)正處于不斷的完善與全面提高的階段，設(shè)計(jì)過程中大量引用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，使產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)速度大大提高，產(chǎn)品開發(fā)周期不斷縮短，為我國電器行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)注入了強(qiáng)力劑。CAD/CAE/CAM技術(shù)的不斷發(fā)展， 使得電器設(shè)計(jì)由傳統(tǒng)的二維時(shí)代逐步向三維的設(shè)計(jì)階段跨越，對(duì)應(yīng)的優(yōu)勢(shì)也一步步凸顯出來。由于電器產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，涉及的零部件比較多，部件之間的相互結(jié)構(gòu)位置關(guān)系要求比較嚴(yán)格，空間布局復(fù)雜，因此在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)環(huán)境里很難將產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)關(guān)系清楚表達(dá)出來，因此在裝配制造過程當(dāng)中經(jīng)常會(huì)在最終組裝產(chǎn)品時(shí)，出現(xiàn)配合關(guān)系錯(cuò)誤，零組件之間出現(xiàn)互相干涉等等問題，公司往往需要經(jīng)過多次修改變更才可以成型最終的產(chǎn)品。當(dāng)設(shè)計(jì)者改為在三維的空間環(huán)境里進(jìn)行實(shí)體的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者可以非常清楚直 觀地看到自己的設(shè)計(jì)思路，并在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)可能的設(shè)計(jì)問題，將錯(cuò)誤在設(shè)計(jì)階段就回避掉。借助于計(jì)算輔助分析加工制造等智能化集成系統(tǒng)，可以快速的進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)體造型、特性分析、加工模型和成型可形性分析等工作，避免傳統(tǒng)手工計(jì)算方式需要花費(fèi)大量時(shí)間與人力的問題。計(jì)算機(jī)專家輔助分析模塊，可以方便地根據(jù)電器的性能要求，來確定合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的安排激磁系統(tǒng)、反力系統(tǒng)，選擇合理的觸橋類型、滅弧裝置等。為設(shè)計(jì)工程師提供有限的設(shè)計(jì)分析數(shù)據(jù)，為設(shè)計(jì)一款性能達(dá)標(biāo)、高可靠性的產(chǎn)品提供技術(shù)保證。
SolidWorks產(chǎn)品作為一款出色的計(jì)算 機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析、制造系統(tǒng)，正在被越來越多的電器行業(yè)客戶所應(yīng)用，幫助越來越多的電器設(shè)計(jì)企業(yè)來提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的安全性，縮短設(shè)計(jì)周期，大大提高了設(shè)計(jì)效率，使企業(yè)更好得贏得市場(chǎng)。
SolidWorks作為視窗環(huán)境下發(fā)展而來 的3D實(shí)體模型設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)，為達(dá)索旗下的子公司，專門負(fù)責(zé)研發(fā)與營銷視窗形機(jī)械設(shè)計(jì)軟件及分析系統(tǒng)。SolidWorks設(shè)計(jì)軟件采用參變數(shù)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式，并以特征化的思想來進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)，結(jié)合至上而下及至下而上的靈活裝配體設(shè)計(jì)思路，使設(shè)計(jì)者可以更加得心應(yīng)手來將自己的設(shè)計(jì)意圖表達(dá)于實(shí)際的設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)上面。
對(duì)于電器元器件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，比如斷路、接觸器、繼電器等產(chǎn)品，產(chǎn)品其整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中涉及到的零部件產(chǎn)品也比較多，因此在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中需要花去大量的時(shí)間來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的布局，零組件的設(shè)計(jì)。SolidWorks設(shè)計(jì)軟件由于繼承了視窗系統(tǒng)的使用特點(diǎn)，設(shè)計(jì)工程師可以在Windows的操作環(huán)境下靈活進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。SolidWorks所發(fā)展的突破性的智慧特征技術(shù)(SWIFT)幫助設(shè)計(jì)人員快速成為合格的3D設(shè)計(jì)工程師，另外軟件特有的Instant3D動(dòng)態(tài)修改技術(shù)，使工程師可以對(duì)多重關(guān)聯(lián)特征進(jìn)行整體性變更。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的時(shí)候我們經(jīng)常會(huì)碰到的一個(gè)問題是，如何定義產(chǎn)品構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸公差，如何定義一個(gè)合適的裝配尺寸帶?眾所周知，我們?cè)谠O(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)往往是以理論值來進(jìn)行模型或是圖樣數(shù)據(jù)的繪制，但工藝制造偏差是我們?cè)谥圃鞎r(shí)不得不去考慮的關(guān)鍵性問題。SolidWorks 在SWIFT系統(tǒng)當(dāng)中提供了一個(gè)尺寸專家工具(DimXpert)及TolAnalyst公差分析工具，借助這兩個(gè)工具我們可以用來研究公差各組合方法對(duì)于組合件兩個(gè)特征之間的尺寸堆棧的影響，各項(xiàng)研究的結(jié)果是一個(gè)最小和最大的公差堆棧，一個(gè)最小和最大的平方根總和(RSS)公差堆棧以及一份有影響的特征和公差的清單。就使得我們?cè)诋a(chǎn)品的設(shè)計(jì)前期定義合理的尺寸公差范圍，使在滿足性能，裝配要求的前提下，合理調(diào)整公差范圍，降低工藝制造難度，增加裝配精度，以避免產(chǎn)生過高的產(chǎn)品不合格率。
我們知道在此類型的產(chǎn)品系列當(dāng)中，有相當(dāng)一部分的零件可以將其歸屬到標(biāo)準(zhǔn)件的行列，或是說可以根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品類型的不同將其定義為通用件產(chǎn)品，因此我們希望可以在不同的產(chǎn)品類型或是系列 化當(dāng)中方便進(jìn)行這部分?jǐn)?shù)據(jù)資料的調(diào)用、重用，以節(jié)省工程師的設(shè)計(jì)時(shí)間，縮短周期。SolidWorks軟件系統(tǒng)本身提供了一個(gè)非常寵大的標(biāo)準(zhǔn)零部件庫，企業(yè)在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中可以根據(jù)不同的產(chǎn)品類型要求對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選擇，以適應(yīng)不同的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)， 這樣可以幫助設(shè)計(jì)工程師省去大量的繪制標(biāo)準(zhǔn)元器件的時(shí)間，有效提升設(shè)計(jì)效率。對(duì)于類似的通用件管理部分很多的電器設(shè)計(jì)企業(yè)或多或少的還會(huì)面臨另外一個(gè)問題，“如何有效的重復(fù)利用公司現(xiàn)在產(chǎn)品系列上的通用件，減少設(shè)計(jì)制造重復(fù)性部件，并且同時(shí)也可以避免設(shè)計(jì)零件非標(biāo)或內(nèi)部零件的多樣化，進(jìn)而導(dǎo)致公司在采購或是制造上的成本增加”。通過以往企業(yè)實(shí)施的經(jīng)驗(yàn)角度來看，公司可以借助于SolidWorks所提供的項(xiàng)目協(xié)同設(shè)計(jì)管理平臺(tái)PDMEnterprise來有效的進(jìn)行項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)件的管理，這樣公司每個(gè)產(chǎn)品系列的零部件都可以方便通過項(xiàng)目管理的方式檢入的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，工程師在設(shè)計(jì)之時(shí)如有碰到類似的部件需要，可以通過數(shù)據(jù)庫的檢索功能到已經(jīng)有企業(yè)庫中進(jìn)行查找是否有符合功能、尺寸、材料要求的已有件，我們知道任何一個(gè)零部件數(shù)據(jù)都會(huì)有自身的屬性信息，比如其材質(zhì)、有效高度、額定電流、鍍層厚度和鍍層材質(zhì)等，這些信息都可以作為我們的綜合查詢條件，一次性定義多個(gè)查詢信息，全部符合要求的部件都 會(huì)在庫檢索完成后自動(dòng)羅列出來，如果有類似件則可以直接調(diào)用，如果沒有則再在一定的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。這樣既加快了設(shè)計(jì)效率，也避免了企業(yè)內(nèi)部零件過多樣化帶來的系列問題，利用現(xiàn)有資源實(shí)現(xiàn)盡量少的內(nèi)部多樣化，而達(dá)到外部多樣化的產(chǎn)品組合。
對(duì)于成套設(shè)備的電器設(shè)計(jì)廠商而言，除了面臨一些元器件的廠商所碰到的問題外，在整個(gè)設(shè)備的機(jī)柜設(shè)計(jì)方面也需要有良好的工具來處理電器柜室模塊化的設(shè)計(jì)及機(jī)柜室復(fù)雜鈑金的設(shè)計(jì)。整個(gè)柜體 基本全部由鈑金的形式進(jìn)行折彎成型，之后再組裝完成，因此需要保證精確的成型尺寸。鈑金設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，其需要根據(jù)不同的鈑金材料，不同的成型厚度、角度等準(zhǔn)確計(jì)算板料的下料、折彎線、折彎扣除等參數(shù)。在使用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，這部分的數(shù)據(jù)都需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累來確定相關(guān)的參數(shù)值，經(jīng)常會(huì)因?yàn)橛?jì)算不準(zhǔn)確而導(dǎo)致錯(cuò)誤。所以我們?cè)谧鲡k金設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮多方面的問題：鈑金結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能不能展開;是否可以經(jīng)過合理的折彎工藝成型產(chǎn)品;如何找出最優(yōu)化的下料方案等。SolidWorks三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)的鈑金設(shè)計(jì)模組，工程師直接在三維的環(huán)境下進(jìn)行最終機(jī)柜的尺寸外形設(shè)計(jì)，當(dāng)工程師完成設(shè)計(jì)時(shí)，所得到的數(shù)據(jù)就是完整的產(chǎn)品，然后根據(jù)相應(yīng)的設(shè)置，進(jìn)行板料的展開計(jì)算，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)相應(yīng)的鈑金系數(shù)，自動(dòng)找出折彎線、下料尺寸等參數(shù)。通過鈑金的折彎表格，可以將公司常用到的板材型號(hào)或是折彎特征信息錄入到其中，無論是否有經(jīng)驗(yàn)的工程師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，都可以調(diào)用到其經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確率及設(shè)計(jì)效率。
當(dāng)我們從二維設(shè)計(jì)的時(shí)代跨越到三維階段的時(shí)候，最直接的變化就是大家的設(shè)計(jì)模式發(fā)生了變化，由平面線條的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成了直觀的實(shí)體模型數(shù)據(jù)，當(dāng)然我們跨越這一步的目的還不僅僅只是為了方便直觀地查看設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)而已，更深一層的意義在于我們可以利用現(xiàn)在不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)合理性、可行性的分析驗(yàn)證，我們希望可以在設(shè)計(jì)階段就去發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計(jì)問題，而不是等到打樣產(chǎn)品的時(shí)候再去發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，這樣就避免了很大程度上的時(shí)間浪費(fèi)、人力浪費(fèi)、公司成本的浪費(fèi)。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有相應(yīng)的專家模塊CAE分析系統(tǒng)，CAE技術(shù)包括應(yīng)力強(qiáng)度相關(guān)分析、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析、氣動(dòng)或流場(chǎng)分析、電路設(shè)計(jì)和磁場(chǎng)分析等。可以很方便根據(jù)性能要求確定電器的結(jié)構(gòu)形式，合理安排激磁系統(tǒng)，選擇合理的觸橋類型、滅弧裝置等，在設(shè)計(jì)階段就給出工程設(shè)計(jì)人員良好的解決方案，而避免將問題帶到下面的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。
SolidWorks Simulation作為SolidWorks公司的分析產(chǎn)品線，可以與SolidWorks產(chǎn)品作無縫的整合，用戶可以直接通過他們的SolidWorks界面執(zhí)行設(shè)計(jì)分析、仿真和優(yōu)化，讓設(shè)計(jì)人員專注于產(chǎn)品創(chuàng)新，而不是學(xué)習(xí)模擬和分析工具本身。SolidWorks Simulation提供了簡(jiǎn)單準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)分析， 它通過為設(shè)計(jì)人員提供捕捉錯(cuò)誤的安全網(wǎng)，設(shè)計(jì)人員能夠放手創(chuàng)新。在專業(yè)版 SolidWorks Simulation當(dāng)中可以幫助那些熟悉設(shè)計(jì)驗(yàn)證概念的工程師對(duì)零件和裝配體進(jìn)行虛擬測(cè)試和分析。如果工程師們需要使用更具體的設(shè)計(jì)分析功能，則可以使用SolidWorks Simulation高級(jí)版對(duì)幾乎任何零件或裝配體在任何載荷條件下的物理特性進(jìn)行預(yù)測(cè)。COSMOSEMS是一款電磁分析系統(tǒng)，它允許電氣和電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員仿真零部件在低頻電磁電流場(chǎng)中的效果。COSMOSEMS與SolidWorks完全集成，可以仿真?zhèn)鲗?dǎo)和電容性系統(tǒng)中的低頻電流和電場(chǎng)，并且可以仿真電流或永磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。它包含一整套全面的工具，可用于靜態(tài)、瞬態(tài)和諧波低頻電磁研究，從而允許進(jìn)行靜電、靜磁、電磁、電路和電流傳導(dǎo)的仿真。在設(shè)計(jì)何種電氣產(chǎn)品，您都可以在產(chǎn)品開發(fā)周期使用COSMOSEMS，以幫助您在更短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)出更好的產(chǎn)品。
日益發(fā)展的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)可以更加快捷高效地幫助我們的工程師實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的三維造型、結(jié)構(gòu)排布、組裝，進(jìn)而自動(dòng)產(chǎn)生工程圖樣等工作，但是，一款電器產(chǎn)品要想滿足預(yù)期的技術(shù)條件、達(dá)到預(yù)期的電氣、機(jī)械性能，還是必須經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)才可以達(dá)到最終的設(shè)計(jì)要求，而計(jì)算機(jī)模擬與仿真技術(shù)的應(yīng)用可以在樣機(jī)制作前，精確掌握產(chǎn)品的性能，減少重復(fù)打樣制作次數(shù)，降低測(cè)試費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)周期。我們希望可以通過智能化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，將我們傳統(tǒng)的電器 行業(yè)設(shè)計(jì)水平推上一個(gè)新的臺(tái)階，最大程度提升民族企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，為我們的電器產(chǎn)品更好參與國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，提供推動(dòng)力。