SolidWorks3D软件和COSMOS分析软件应用介绍

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　　当今社会，令人满意的事物主导着我们的生活。不久前似乎还不可能完成的事情，现在已经变得轻而易举：最高的建筑、最快的车、或者最大的客轮。这些当代的巨作之所以能够变为现实，离不开不同领域公司的参与以及工作之间的相互交流，而研发总是扮演着开路先锋的角色，为可持续发展、成功的生产理念奠定必要的基础。位于德国Niestetal的 iw-Maschinenbau 股份有限公司，长期参与大型项目(例如当今世界上最大客机)的研发工作。为了能按时完成任务，设计顾问们采用了SolidWorks3D软件和COSMOS分析软件等现代化创新和的资源，对三维设计模型进行全面的分析验证。

　　从2D到3D

　　iw-Maschinenbau 的设计顾问们把注意力集中在机器和仪表技术的解决方案、以及程序和系统工程上，提供了从设计计算到设计组装的全套服务。无论是专用机器、驱动装置还是装备设计，这家中型企业的产品都以设计精确和安全著称。iw-Maschinenbau在2002 年之前一直提供2D 和 3D 设计。但之后面对不断增长的客户需求，该公司不得不对形势进行重新评估。Dipl.-Ing. Frank Grabow 作为 iw-Maschinenbau 股份有限公司的一名高管，他表示：“在当今市场上，公司必须不断的进步才能保持竞争力。而如今我们面临的很多问题，3D 系统也无法满足我们的全部要求，所以我们不得不重新审时度势，寻找新的解决方案。最后我们决定向 2D 说永别。”除了要加速设计过程，iw-Maschinenbau 还希望相关公司和客户能够加强彼此之间的沟通。这样就可以在不耗费更多时间的情况下，轻松实现数据交换从而保证他们能够了解整个研发过程中各个步骤的信息，以便采取相应的措施。

　　该变革的另一项重要的标准是对设计的校验。Frank Grabow 解释道：“原型的建造不仅耗费时间，而且成本高昂。要优化设计与组装之间的步骤，唯一的选择就是在设计的同时进行 3D 模型的分析验证，从而做出相应的修改。”最后 SolidWorks 毫无争议的成为胜利者。我们将设计软件全部转换到新的系统中，SolidWorks 的培训和实际项目同时开展。虽然刚开始阶段设计周期有所延长，但Solidwork学习起来非常简单而且功能上有很大的优越性，所以该软件很快得到了各方的接受。根据 Frank Grabow 的介绍，现在他们的研发时间缩短了大约 30%，大大 加快了公司的销售步伐。软件的咨询、安装和实施由SolidWorks 的授权合作伙伴 Solidline 股份公司负责。

　　iw-Maschinenbau 非常关心影响到产品稳定性和刚度的应力分析、位移分析，以及确定自然频率和振动幅度的频率分析和动态分析。另外，还包括判断轴承、加速力和惯性力的运动方针模拟。

　　凭借 SolidWorks 实现新的成功

　　大型飞机的技术数据为组装这种交通工具提供了很大的空间和方法：翼长约 80 米，最大起飞重量超过 560 吨，最大载客量 960 人，这些数字以具体机型而定。该列表当然并不包含全部信息。设计顾问们在这个大型项目中的任务是研制和设计新型的校准检验站，作为受高应力影响襟翼(襟翼致动器)以及襟翼致动器样品的执行驱动器。该项目给Solidworks提出了很大的挑战。由于客户采用 Catia V5，所以第一步是保证与客户 CAD 系统的数据兼容性。SolidWorks 文件转换器可轻松地实现与市场上几乎所有CAD 产品的数据转换。还能在相当短的时间(2 周)内为客户提供先进的设计理念。

　　由于必须满足客户对结构刚度的要求，钢结构的研制对于设计者们来说是一个巨大的挑战。而且，襟翼致动器样本和包括螺旋连接器在内的整个试验站组件必须进行稳定性测试以及灵活性测试，因为校准试验站的控制软件必须要充分考虑这些因素。Grabow 解释道：“校准结果的质量好坏取决于对产品刚度信息的了解。”iw-Maschinenbau 最先使用的是Solidworks标准版里包含的COSMOSXpress进行了刚度分析。目前，该公司使用的是同样集成在CAD系统中的 COSMOSWorks Professional 和 COSMOSWorks Designer，COSMOS的高级设计分析系统，大大缩短了产品设计验证时间。

　　项目的第一步，拆卸老式的试验站并获得相应的尺寸，来作为新的设计的参考。iw-Maschinenbau 在本步骤中使用了安装有 SolidWorks 的移动式计算机。新校准试验站的研制总共耗费了四名开发人员大约四个月的时间，该设备含有 285 子装配体和 2960 个零件，其中一名团队成员专门负责设计验证。这包括使用 COSMOSWorks 对所有承受较大载荷应力影响组件的分析，并用分析结果来指导实际设计工作，这样，iw-Maschinenbau 就能大胆地放弃样机物理验证，同时 SolidWorks 和 COSMOS 几乎能够承担所有组建的应力模拟。随后通过CAD-CAM界面将这些 CAD 数据直接传送到 5 轴铣床进行加工。设计的钢结构可在进行细节设计的同时进行组装、测试和检验。

　　Frank Grabow 认为，COSMOS 软件很好的一个功能就是可以显示运动模拟过程中某些边缘部位应力和位移图解。并且可以探测某些点的应力和位移大小，以及以Excel格式输出节点位移，这些大大帮会组了公司优化了其设计流程，最终的分析报告和直观的演示选项在设计交流过程中也大有帮助。

　　在该项目范围内，我们根据设计所面临的挑战，对3 个不同的零件进行了 12 项不同的分析比较。，如组件的不同几何形状、不同的锁紧螺栓的布局和不同的螺栓连接器的预紧力。这些分析不但优化了产品设计，还影响到了组件材料的选择。

　　不仅能够选择帮助我们选择性价比更高的材料，还能节省承受应力较小组件的部位的材料。据 Frank Grabow 介绍，针对 igs、Step、sat 或 x_t 等数据格式 SolidWorks 所提供的大量独立界面，能够快速地打开不同 CAD 系统格式的零件，还能实现动态模拟，从而大大节约整个设计过程的时间。Frank Grabow 表示：“SolidWorks 软件的另一个优点是出色的视觉化和模拟功能。即使是非技术人员也能很快地领会我们的设计意图。同样，借助我们所使用的 eDrawings Professional 软件，即使在没有安装 CAD 软件的计算机上，也可以将 3D 模型轻松传送到其他部门以便进行演示和评估。”

　　该公司还获得了很多其他的经济效益。自从使用 SolidWorks 3D CAD 和分析软件以来，设计顾问们可以轻松缩短周期时间，优化产品从而节约研发时间和成本。公司还收到了要求设计验证的研发要求。Frank Grabow 表示：“目前，我们能够以很高的质量标准完成航天和军工领域的研发订单。这些最终证实了 3D CAD 软件 SolidWorks 和分析软件 COSMOS 的优势。”