本文介紹了SolidWorks3D軟件和COSMOS分析軟件應(yīng)用相關(guān)內(nèi)容。

　　當(dāng)今社會，令人滿意的事物主導(dǎo)著我們的生活。不久前似乎還不可能完成的事情，現(xiàn)在已經(jīng)變得輕而易舉：最高的建筑、最快的車、或者最大的客輪。這些當(dāng)代的巨作之所以能夠變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，離不開不同領(lǐng)域公司的參與以及工作之間的相互交流，而研發(fā)總是扮演著開路先鋒的角色，為可持續(xù)發(fā)展、成功的生產(chǎn)理念奠定必要的基礎(chǔ)。位于德國Niestetal的 iw-Maschinenbau 股份有限公司，長期參與大型項目(例如當(dāng)今世界上最大客機(jī))的研發(fā)工作。為了能按時完成任務(wù)，設(shè)計顧問們采用了SolidWorks3D軟件和COSMOS分析軟件等現(xiàn)代化創(chuàng)新和的資源，對三維設(shè)計模型進(jìn)行全面的分析驗證。

　　從2D到3D

　　iw-Maschinenbau 的設(shè)計顧問們把注意力集中在機(jī)器和儀表技術(shù)的解決方案、以及程序和系統(tǒng)工程上，提供了從設(shè)計計算到設(shè)計組裝的全套服務(wù)。無論是專用機(jī)器、驅(qū)動裝置還是裝備設(shè)計，這家中型企業(yè)的產(chǎn)品都以設(shè)計精確和安全著稱。iw-Maschinenbau在2002 年之前一直提供2D 和 3D 設(shè)計。但之后面對不斷增長的客戶需求，該公司不得不對形勢進(jìn)行重新評估。Dipl.-Ing. Frank Grabow 作為 iw-Maschinenbau 股份有限公司的一名高管，他表示：“在當(dāng)今市場上，公司必須不斷的進(jìn)步才能保持競爭力。而如今我們面臨的很多問題，3D 系統(tǒng)也無法滿足我們的全部要求，所以我們不得不重新審時度勢，尋找新的解決方案。最后我們決定向 2D 說永別。”除了要加速設(shè)計過程，iw-Maschinenbau 還希望相關(guān)公司和客戶能夠加強(qiáng)彼此之間的溝通。這樣就可以在不耗費(fèi)更多時間的情況下，輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換從而保證他們能夠了解整個研發(fā)過程中各個步驟的信息，以便采取相應(yīng)的措施。

　　該變革的另一項重要的標(biāo)準(zhǔn)是對設(shè)計的校驗。Frank Grabow 解釋道：“原型的建造不僅耗費(fèi)時間，而且成本高昂。要優(yōu)化設(shè)計與組裝之間的步驟，唯一的選擇就是在設(shè)計的同時進(jìn)行 3D 模型的分析驗證，從而做出相應(yīng)的修改。”最后 SolidWorks 毫無爭議的成為勝利者。我們將設(shè)計軟件全部轉(zhuǎn)換到新的系統(tǒng)中，SolidWorks 的培訓(xùn)和實(shí)際項目同時開展。雖然剛開始階段設(shè)計周期有所延長，但Solidwork學(xué)習(xí)起來非常簡單而且功能上有很大的優(yōu)越性，所以該軟件很快得到了各方的接受。根據(jù) Frank Grabow 的介紹，現(xiàn)在他們的研發(fā)時間縮短了大約 30%，大大 加快了公司的銷售步伐。軟件的咨詢、安裝和實(shí)施由SolidWorks 的授權(quán)合作伙伴 Solidline 股份公司負(fù)責(zé)。

　　iw-Maschinenbau 非常關(guān)心影響到產(chǎn)品穩(wěn)定性和剛度的應(yīng)力分析、位移分析，以及確定自然頻率和振動幅度的頻率分析和動態(tài)分析。另外，還包括判斷軸承、加速力和慣性力的運(yùn)動方針模擬。

　　憑借 SolidWorks 實(shí)現(xiàn)新的成功

　　大型飛機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)為組裝這種交通工具提供了很大的空間和方法：翼長約 80 米，最大起飛重量超過 560 噸，最大載客量 960 人，這些數(shù)字以具體機(jī)型而定。該列表當(dāng)然并不包含全部信息。設(shè)計顧問們在這個大型項目中的任務(wù)是研制和設(shè)計新型的校準(zhǔn)檢驗站，作為受高應(yīng)力影響襟翼(襟翼致動器)以及襟翼致動器樣品的執(zhí)行驅(qū)動器。該項目給Solidworks提出了很大的挑戰(zhàn)。由于客戶采用 Catia V5，所以第一步是保證與客戶 CAD 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)兼容性。SolidWorks 文件轉(zhuǎn)換器可輕松地實(shí)現(xiàn)與市場上幾乎所有CAD 產(chǎn)品的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。還能在相當(dāng)短的時間(2 周)內(nèi)為客戶提供先進(jìn)的設(shè)計理念。

　　由于必須滿足客戶對結(jié)構(gòu)剛度的要求，鋼結(jié)構(gòu)的研制對于設(shè)計者們來說是一個巨大的挑戰(zhàn)。而且，襟翼致動器樣本和包括螺旋連接器在內(nèi)的整個試驗站組件必須進(jìn)行穩(wěn)定性測試以及靈活性測試，因為校準(zhǔn)試驗站的控制軟件必須要充分考慮這些因素。Grabow 解釋道：“校準(zhǔn)結(jié)果的質(zhì)量好壞取決于對產(chǎn)品剛度信息的了解。”iw-Maschinenbau 最先使用的是Solidworks標(biāo)準(zhǔn)版里包含的COSMOSXpress進(jìn)行了剛度分析。目前，該公司使用的是同樣集成在CAD系統(tǒng)中的 COSMOSWorks Professional 和 COSMOSWorks Designer，COSMOS的高級設(shè)計分析系統(tǒng)，大大縮短了產(chǎn)品設(shè)計驗證時間。

　　項目的第一步，拆卸老式的試驗站并獲得相應(yīng)的尺寸，來作為新的設(shè)計的參考。iw-Maschinenbau 在本步驟中使用了安裝有 SolidWorks 的移動式計算機(jī)。新校準(zhǔn)試驗站的研制總共耗費(fèi)了四名開發(fā)人員大約四個月的時間，該設(shè)備含有 285 子裝配體和 2960 個零件，其中一名團(tuán)隊成員專門負(fù)責(zé)設(shè)計驗證。這包括使用 COSMOSWorks 對所有承受較大載荷應(yīng)力影響組件的分析，并用分析結(jié)果來指導(dǎo)實(shí)際設(shè)計工作，這樣，iw-Maschinenbau 就能大膽地放棄樣機(jī)物理驗證，同時 SolidWorks 和 COSMOS 幾乎能夠承擔(dān)所有組建的應(yīng)力模擬。隨后通過CAD-CAM界面將這些 CAD 數(shù)據(jù)直接傳送到 5 軸銑床進(jìn)行加工。設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)可在進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計的同時進(jìn)行組裝、測試和檢驗。

　　Frank Grabow 認(rèn)為，COSMOS 軟件很好的一個功能就是可以顯示運(yùn)動模擬過程中某些邊緣部位應(yīng)力和位移圖解。并且可以探測某些點(diǎn)的應(yīng)力和位移大小，以及以Excel格式輸出節(jié)點(diǎn)位移，這些大大幫會組了公司優(yōu)化了其設(shè)計流程，最終的分析報告和直觀的演示選項在設(shè)計交流過程中也大有幫助。

　　在該項目范圍內(nèi)，我們根據(jù)設(shè)計所面臨的挑戰(zhàn)，對3 個不同的零件進(jìn)行了 12 項不同的分析比較。，如組件的不同幾何形狀、不同的鎖緊螺栓的布局和不同的螺栓連接器的預(yù)緊力。這些分析不但優(yōu)化了產(chǎn)品設(shè)計，還影響到了組件材料的選擇。

　　不僅能夠選擇幫助我們選擇性價比更高的材料，還能節(jié)省承受應(yīng)力較小組件的部位的材料。據(jù) Frank Grabow 介紹，針對 igs、Step、sat 或 x_t 等數(shù)據(jù)格式 SolidWorks 所提供的大量獨(dú)立界面，能夠快速地打開不同 CAD 系統(tǒng)格式的零件，還能實(shí)現(xiàn)動態(tài)模擬，從而大大節(jié)約整個設(shè)計過程的時間。Frank Grabow 表示：“SolidWorks 軟件的另一個優(yōu)點(diǎn)是出色的視覺化和模擬功能。即使是非技術(shù)人員也能很快地領(lǐng)會我們的設(shè)計意圖。同樣，借助我們所使用的 eDrawings Professional 軟件，即使在沒有安裝 CAD 軟件的計算機(jī)上，也可以將 3D 模型輕松傳送到其他部門以便進(jìn)行演示和評估。”

　　該公司還獲得了很多其他的經(jīng)濟(jì)效益。自從使用 SolidWorks 3D CAD 和分析軟件以來，設(shè)計顧問們可以輕松縮短周期時間，優(yōu)化產(chǎn)品從而節(jié)約研發(fā)時間和成本。公司還收到了要求設(shè)計驗證的研發(fā)要求。Frank Grabow 表示：“目前，我們能夠以很高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)完成航天和軍工領(lǐng)域的研發(fā)訂單。這些最終證實(shí)了 3D CAD 軟件 SolidWorks 和分析軟件 COSMOS 的優(yōu)勢。”