基于SolidWorks平台的电机虚拟设计研究

湘潭电机集团有限公司一直享有“电工产品摇篮”的美誉。主要为能源、交通、矿山、国防等服务,先后研制开发新产品1000多项,100多种重大新产品填补了国内空白,开创了中国机电产品众多第一。主要生产大中型直流电机。

在“甩图板”精神的指导下,上世纪90年代初选择了开目CAD/CAPP系统和AutoCAD软件作为信息化建设的基础平台,并进行了大量的定制开发工作,形成了一套系统的、基于二维CAD平台的设计、制造系统。

二维设计手段导致设计人员大量的时间(60%)花费在简单的重复劳动上(计算各尺寸的变化值),没有更多的时间来考虑设计的创新和改进。二维设计中各零部件之间尺寸不存在关联,在频繁的图纸修改过程中势必会出现前后尺寸不符、相互干涉的问题,如下风罩尺寸修改,而冷却器、基座等关联尺寸没有更改,导致无法装配的问题。

为了把企业的设计水准从“经验性设计”提升到“科学性设计”,确立了采用虚拟设计技术的战略方向。2001年采购了主流三维CAD软件SolidWorks,实现了无差错设计,并选定SolidWorks作为企业三维CAD应用的首选软件,2003年采购了COSMOS系列软件,进行电磁分析、流场分析和结构强度分析,初步构建了电机虚拟设计仿真平台。

企业虚拟设计平台的构建需要前瞻性的眼光,而普及应用的路则更难,需要一套切实可行的实施策略,将虚拟设计技术用于企业的产品开发,以适应经济全球化的趋势和进入WTO后的面临的严峻挑战。

一、 电机设计平台的结构

构建虚拟设计平台的目标是在产品设计方案定型或产品加工前,通过计算机仿真模拟将问题尽量在计算机上解决,要实现这一目标,必须高起点地建设创新设计平台。根据电机产品的设计特点,湘潭电机集团有限公司构建了如下的设计平台。

1. 基于SolidWorks的三维设计平台

大型电机产品是典型的定制化生产产品,设计工作量很大,采用二维设计软件差错比较多,尤其是在老图纸修改过程中,错误比较多,采用三维CAD可以大幅度地减少设计错误,提高设计效率。

三维CAD软件是制造业信息化建设的基础,只有采用三维CAD软件,设计的产品才能直接导入CAE软件进行电磁场分析、结构分析、热与流体分析；才能导入CAM软件生成供数控机床使用的数控代码,才能为铸造工艺设计提供零件的质量数据。大型电机的机体以焊接件为主,SolidWorks的焊接件设计模块能有效地提高焊接件的设计效率。

在对电机设计深入了解后,利用SolidWorks的参数化设计特点和设计库功能,可以非常容易地构建一套易于使用的傻瓜型电机改型设计系统。设计人员只要输入相关参数后即可完成电机关键零部件的自动设计,大幅度提高设计效率。

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