楊玉輝

石家莊科林電氣股份有限公司

基于Solidworks的電力產(chǎn)品仿真設計與分析

楊玉輝

石家莊科林電氣股份有限公司

當今電力設備發(fā)展日新月異，國內(nèi)廠家在融合國際產(chǎn)品的技術基礎上，消化吸收，逐漸形成自身特點的產(chǎn)品。短短十幾年，迅速涌現(xiàn)出多種配網(wǎng)產(chǎn)品，滿足不同用戶需求的同時，也給設計者們提出更多要求：要想在殘酷的市場競爭中立于不敗，必須在控制成本保證質(zhì)量的基礎上，縮短新品開發(fā)周期，滿足用戶的差異化需求。在這一過程中，產(chǎn)品的設計處在關鍵環(huán)節(jié)，如何壓縮設計開發(fā)的周期，推出滿足用戶需求的產(chǎn)品成為各廠家思考的課題。本文以Solidworks軟件為平臺，論述了產(chǎn)品的建模過程，以期拋磚引玉，為產(chǎn)品設計分析提供借鑒和參考。

電力產(chǎn)品；Solidworks；三維仿真設計

SolidWorks作為一款三維設計軟件，擁有強大的參數(shù)化建模能力，可以對產(chǎn)品進行從局部到整體的設計，有效提高模型質(zhì)量及精確度。

一、部件建模

自頂向下的設計使得產(chǎn)品開發(fā)效率獲得極大提升，依據(jù)產(chǎn)品要求進行零件設計成為設計的第一步。SW參數(shù)驅(qū)動的設計模式，可以通過修改相關的參數(shù)來完善設計方案，支持方案的動態(tài)修改。此外，工程數(shù)據(jù)庫中已有的模型庫和標準件庫，也能提高零部件建模的效率。在初步確定設計方案后，利用SW設計零件，然后利用智能裝配技術把各個零件裝配為一個完整的系統(tǒng)。同時，插件中可以進行分析、計算、再優(yōu)化，形成結論，當然還可以驗證設計中的錯誤，為后續(xù)設計提供有效反饋，大大提升整個開發(fā)工作的效率。

各零件的繪制是在標準平面草圖的基礎上，通過拉伸、切除、倒角、掃描、放樣等操作形成實體，最后形成了良好視覺效果的實體模型，這不僅是機械設計的重要環(huán)節(jié)，也是工業(yè)設計造型的核心內(nèi)容。

ZW20分界開關

從結構分析的角度來看，應用于零部件的建模與裝配，可以從微觀上控制各元件的尺寸精確度，使成套產(chǎn)品的累積誤差減到最低。這樣的設計理念對于產(chǎn)品的質(zhì)量及可靠性有莫大的好處。而且，軟件之間的對接與協(xié)同設計，已經(jīng)在結構分析領域引入多種插件，配合第三方軟件的產(chǎn)品，讓設計變得更加便捷高效。

二、裝配體設計

SW是以三維模型為基礎的CAD軟件，它能夠逼真地仿真三維模型，顯示零部件實體結構形狀及配合關系，在裝配體的設計中可以充分發(fā)揮智能配合功能，以便于快速、準確地建立起零件間的裝配關系，從宏觀上展示產(chǎn)品整體的結構和功能屬性。

各零件分別建模，然后根據(jù)裝配關系進行組合，經(jīng)過配合后的裝配體能夠清晰準確反映出實際產(chǎn)品的結構組成，即便零部件有任何修改，也同樣能實時反映至整體，實現(xiàn)了總裝體與零件的同步更新。

筆者根據(jù)自己的設計工作，列舉以Solidworks為平臺建模的幾款電力產(chǎn)品的三維仿真設計圖?？梢钥闯鲅b配后的產(chǎn)品呈現(xiàn)出更為逼真豐富的實體模型，依據(jù)其可以進行各個零件尺寸的測量、分解爆炸、受力分析、強度校核、干涉檢查等全方位的設計分析支持。

三、測量屬性

CAD設計的目的是應用軟件平臺極大地提升設計效率使得產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化。設計模型與最終生產(chǎn)出來的實體必須完全一致，否則設計沒有意義。在SW中，可以根據(jù)需要對模型進行測量，包括裝配體及零部件的長度、角度、面積、體積以及重量等多種參數(shù)，使得設計者對目標產(chǎn)品的各項數(shù)據(jù)了然于胸，并不斷反饋于設計環(huán)節(jié)。

ZW8戶外柱上開關

四、動態(tài)仿真

在裝配設計中，建立各部件之間的約束配合關系，應用動態(tài)仿真模擬功能，使零部件按給定條件進行運動，并檢查干涉現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，直到獲得滿意的結果。這種對設計方案的動態(tài)修改，可以讓設計者通過修改參數(shù)來改變零件尺寸及裝配體之間的配合關系。

高壓環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部結構建模

五、工程圖

三維轉化為工程圖是加工制作成實體零件的關鍵環(huán)節(jié)。SW可以利用已建立的模型，生成其二維工程圖標準視圖、剖面圖等，同時可自動智能標注各尺寸，轉換為二維的零件圖，便于實體加工制造。目前先進的制造裝置都可通過軟件接口支持圖紙直接導入數(shù)控設備進行加工制作，極大縮短了生產(chǎn)制造周期。

So1idworks不僅是一種作圖工具，更是一套功能強大的三維造型和分析軟件，能將設計者的設計思路體現(xiàn)在作圖過程中，使各零件、特征、圖元成為一個有機的整體，而不是一個個孤立的、不相關聯(lián)的信息孤島。現(xiàn)代工業(yè)設計已經(jīng)不僅局限于產(chǎn)品的造型、結構設計，更多注重產(chǎn)品的功能性設計和深層內(nèi)涵。傳統(tǒng)的設計方法工作量很大，而且也難以保證一次性設計的正確性。使用Solidworks軟件進行三維設計和工程分析，大大縮短了開發(fā)周期，給產(chǎn)品開發(fā)帶來實質(zhì)性的效率和質(zhì)量提升。

楊玉輝（1979-），男，漢族，本科學歷，中級職稱，現(xiàn)為主任工程師，研究方向：電力設備設計與應用。