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设计

基于Solid Edge的电涡流缓速器控制器结构设计

发表时间: 2015-12-10  作者: 韩娟娟  胡魁华  梁爽  来源: 互联网
关键字: Solid Edge  控制器  结构设计  
随着计算机辅助设计技术的不断发展,CAD技术已经广泛地应用于各种机械产品的结构设计中。而Solid Edge以其创新的流技术、强大的装配功能和友好的操作界面比市场上任何其它三维CAD设计软件更易于上手,易于使用且生产率更高,已被广泛地应用于各种产品的设计生产中。文章以电涡流缓速器控制器为例,就Solid Edge在产品三维结构设计中的具体应用作一个系统的介绍。

1 Solid Edge简介

    Solid Edge是Siemens公司的一款功能强大的三维计算机辅助设计软件,具有自动导航、界面简洁、对话框少和人机交互性好等优点,简单的建模方式,强大的“特征管理器”以及高效的“钣金设计”,有助于开阔设计人员的思路,提高工作效率,操作简单、易学易用,消除了三维CAD软件建模复杂、难以上手和学习时间长等缺点。Solid Edge软件具有强大的装配功能,它能支持“自顶而下”和“自底而上”两种装配设计模式,可快速建立大型的装配体。它的“装配结构管理”,可以对同一装配体生成不同的配置,以便对产品进行更好的评估。尤为重要的是,Solid Edge的“装配检测”和“干涉分析”功能模块,能够及时发现装配过程中存在的问题,在图纸设计阶段就可以实施改进和优化,相较于纯二维设计来说,这是一个很大的突破,不仅节约了设计人员大量的时间和精力,也降低了产品试制成本。

2 分析产品,确定产品系统方案图

    电涡流缓速器是一种汽车辅助制动装置,俗称电刹。安装在车辆的传动系统中,利用电磁感应原理实现车辆的涡流制动,与传统制动搭配使用,承担着许多大中型客车和卡车控制车速的作用。它作为一种辅助制动装置,其减少了主制动装置的机械摩擦,既提高了车辆的寿命,又提高了行驶的安全性和舒适性,越来越受到汽车制造厂家的青睐。而其核心部件就是电涡流缓速器控制器。

    因控制器负载电流大且需频繁通断电,而车辆的工况也较为恶劣,为了提高控制器的稳定性,从产品需防水、防尘、散热且接地性能要好的角度出发,根据行业相关技术条件,结合国内外加工工艺和材料的发展以及公司实际生产情况,综合考虑成本因素和生产周期,最终确定产品结构形式为:外壳采用铝型材拉伸工艺,表面处理为整体喷砂后表面阳极氧化,走线方式采用铜条,产品系统方案如图1所示。

 

图1 控制器系统方案图

3 创建产品零部件三维模型

    打开Solid Edge三维CAD设计软件,单击“实体零件”,进入零件设计模块。在零件设计界面利用草图、拉伸、除料和孔等特征命令,完成电涡流缓速器控制器所需主要零件铝型材拉伸壳体的三维模型。在建模过程中,可以在草图界面中构造出铝型材拉伸截面的多种造型,许多新想法和好点子,都能用软件模拟出来,再不拘泥于以往需要通过样品试制来保证设计的可行性。用上述类似的方法,依次构建出控制器电路板、壳体左端板、壳体右端板等三维模型;利用Solid Edge的“钣金零件”设计环境中的简单命令构造出铜条的雏形,并依据壳体左端板上的-、+、l、2、3、4的开孔位置和电路板上的电连接点,在铜条上给出相应的安装位置和安装孔。

4 构建装配件、检查干涉、合理评估

    上述的各个零件设计完成后,就可以应用Solid Edge软件构建装配件、检查干涉、合理评估。Solid Edge软件的装配功能和干涉检查可以很方便地帮助设计人员发现产品结构设计中可能存在的问题,以便及时改正,提高生产效率,降低生产成本。Solid Edge构建装配件的操作过程为:新建装配文件一从“资源查找器”上的“零件库”选项卡中拖拽零件,将其放置在装配文件中一选择合适的装配“关系类型”,定义匹配关系一保存装配件。根据上述方法构建完成的控制器装配文件如图2所示。

图2 控制器装配文件

    在完成产品装配件后,应利用Solid Edge的“检查”工具中的“检查干涉”功能对装配件进行干涉检查,以便及时发现设计中存在的干涉问题。一旦发现设计存在干涉,应对照干涉结果仔细修改结构设计,直至零干涉为止。

5 合理评估、输出工程图纸

    评价一个产品的优劣,往往需要考虑经济、实用、美观、环保等因素。设计结构时,在满足产品实用功能前提下,最应关注的就是材料、成本等价格因素,因为产品的用料成本将直接关系到产品的最终价格。从经济实用的角度评价图2中的铜条+,其结构形式虽然满足了功能要求,但是由于钣金零件有其独特的加工方法,如折弯、冲裁、拉伸、成形等,必然会造成材料的浪费。为了避免因结构不合理而造成的不必要的浪费,必须对所设计的零件结构工艺性进行合理的评价,及时发现存在的问题,并做出相应的修改。如图3所示,将零件铜条+进行合理的拆分,从经济、可制作性角度出发,及时改进设计,力求产品设计、工艺设计、制造一次成功,以达到降低产品成本,提高产品质量,缩短产品开发周期的目的。

图3 铜条+拆分图

    最后,根据已经得到认可的产品设计方案,可以对每个零部件进行详细设计并整理出一套完整的工程图纸。在这里,不得不再提一下Solid Edge,通过属性设置和强大的图库,总装图的明细表可以自动生成,不仅节约了大量时间,也确保了图纸的正确性,不会出现以往总装图中的图号名称和零部件图的图号名称不能完全对应的现象。

6 结束语

    实践证明,采用Solid Edge三维CAD软件进行产品结构设计,能够尽可能地减少设计者的劳动强度,缩短设计周期,减少开发成本,提高生产效率;能够更好地保证产品的功能性要求、装配性要求和工艺性要求;使产品的设计更加轻松,产品的制造更加合理。

责任编辑:郝秋红