基于So1id Edge的鍛壓設(shè)備自頂向下及協(xié)同設(shè)計(jì)研究

王志輝，李正爽，曾志迎，郭 楠

（濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250022）

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，三維軟件的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是三維軟件的自頂向下的協(xié)同設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)更是優(yōu)于傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)軟件。本文通過實(shí)踐研究并驗(yàn)證了如何應(yīng)用三維軟件Solid Edge 進(jìn)行鍛壓機(jī)床的自頂向下的協(xié)同設(shè)計(jì)，提高機(jī)床的三維設(shè)計(jì)的效率以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并深入挖掘了Solid Edge 在機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)化方面的潛能。

1 鍛壓設(shè)備結(jié)構(gòu)

如圖1 所示為鍛壓設(shè)備主要結(jié)構(gòu)，一般由橫梁1、機(jī)身2、滑塊3、工作臺(tái)4、底座5 等5 個(gè)主要部件組成。

圖1 鍛壓設(shè)備結(jié)構(gòu)

2 三維設(shè)計(jì)模式的選擇

產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)的模式一般有以下3 種模式：

（1）傳統(tǒng)的自下而上（Down-top）模式，如圖2 所示，自下而上模式是一種以零件為中心的建模方法，在該方法中先獨(dú)立地設(shè)計(jì)每個(gè)零件，再由零件組裝成部件，最后再由部件組裝成總裝。

（2）自上而下的設(shè)計(jì)模式，如圖3 所示，自上而下是一種以裝配為中心的建模方法，在該方法中先繪制設(shè)備整體方案草圖，并在總裝配環(huán)境中構(gòu)建零部件結(jié)構(gòu)關(guān)系，將用于控制子裝配的草圖發(fā)布到相應(yīng)部件，最后部件設(shè)計(jì)根據(jù)方案草圖的定義進(jìn)行零件和部件的設(shè)計(jì)。

圖3 自上而下設(shè)計(jì)模式

（3）整體采用自上而下局部采用自下而上的模式。自下而上缺點(diǎn)是無法從頂層控制零部件的關(guān)鍵尺寸，同時(shí)無法隨時(shí)查看設(shè)計(jì)進(jìn)度和零部件之間的位置關(guān)系，可能會(huì)出現(xiàn)干涉；自上而下的協(xié)同設(shè)計(jì)模式可以通過整體方案草圖變量來控制部件以及零件的關(guān)鍵尺寸，建立零部件和方案草圖的關(guān)系，同時(shí)可以隨時(shí)查看零部件設(shè)計(jì)進(jìn)度。

對(duì)于鍛壓設(shè)備這種比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)一般采用自下而上和自下而上相結(jié)合的設(shè)計(jì)模式。

3 自頂向下的協(xié)同設(shè)計(jì)流程

3.1 方案草圖搭建——概念設(shè)計(jì)

主管人員在Solidedge 環(huán)境下搭建整機(jī)的方案草圖，包含以上5 大部件草圖，并建立草圖和變量之間的關(guān)系，以便控制方案，草圖越詳細(xì)對(duì)部件的限制性越強(qiáng)。如圖4 所示。

圖4 方案草圖和變量

3.2 整機(jī)產(chǎn)品的主要部件搭建

使用菜單“工具”下的“部件結(jié)構(gòu)編輯器”構(gòu)建機(jī)床5 大部件虛擬結(jié)構(gòu)并進(jìn)行“虛擬發(fā)布”，產(chǎn)生總裝配之下的真實(shí)子裝配。如圖5 所示。

圖5 虛擬部件創(chuàng)建和發(fā)布

3.3 將方案草圖關(guān)聯(lián)到部件

通過“草圖”中的“復(fù)制草圖”命令把方案草圖復(fù)制傳遞到新建的部件中，以便從頂層控制部件的設(shè)計(jì)，同時(shí)部件得到部件方案草圖，如圖6 所示。

圖6 方案草圖傳遞及部件草圖

3.4 方案草圖關(guān)聯(lián)引用

各部件設(shè)計(jì)使用“投影到草圖”功能，引用方案草圖進(jìn)行零件的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，直至部件設(shè)計(jì)完畢（詳細(xì)設(shè)計(jì)）。步驟如圖7 所示。

圖7 部件引用草圖關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)

3.5 整機(jī)模型創(chuàng)建

由于部件的相對(duì)位置關(guān)系已在方案草圖中定義，各部件設(shè)計(jì)完成后即意味著總裝同時(shí)完成。如圖8 所示為創(chuàng)建完的整機(jī)模型。

圖8 整機(jī)模型

4 流程補(bǔ)充及分析

鍛壓設(shè)備在部件設(shè)計(jì)階段可采用自上而下與自下而上相結(jié)合的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。如：對(duì)于焊接的大件采用自上而下模式，而對(duì)于傳動(dòng)零件或靠螺栓、鍵、銷子等標(biāo)準(zhǔn)件聯(lián)接的零件可采用自下而上設(shè)計(jì)模式。

通過以上兩種相結(jié)合的模式既可以可隨時(shí)查看各個(gè)部件的設(shè)計(jì)進(jìn)度及位置狀況，又可以通過方案變量控制產(chǎn)品的整機(jī)參數(shù)，同時(shí)提高了設(shè)計(jì)的效率。

5 結(jié)束語

本文通過實(shí)際的鍛壓機(jī)床設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了基于Solidedge 而進(jìn)行的自頂而下的協(xié)同設(shè)計(jì)方法和步驟，利用現(xiàn)有功能理順了一條適宜對(duì)整機(jī)進(jìn)行方案驅(qū)動(dòng)協(xié)同設(shè)計(jì)的道路，進(jìn)一步的應(yīng)用和完善還需專業(yè)人員共同研究和參與。