本文介紹了電器行業(yè)的SolidWorks設(shè)計解決方案相關(guān)內(nèi)容。

　　“電”一個與我們生活息息相關(guān)，再密切不過的事物，從一開始人們對它的恐懼，到現(xiàn)在的息息相關(guān)密不可分。早在公元前585年，古希臘哲學家塞利斯，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了摩擦過的琥珀能吸引碎草等輕小物體。我國在東漢時期的王充在《論衡》一書中提到“頓牟掇芥”等問題。從恐懼到逐漸認識，再到加以利用，經(jīng)歷了一個漫長的過程，“電”因此也改變了人類的命運。1660年，馬德堡的蓋利克發(fā)明了第一臺摩擦起電機，再到1821年英國物理學家法拉第發(fā)明了世界上第一臺真正意義上的電動機。雖然裝置簡陋，但它卻是今天世界上使用的所有電動機的祖先，開啟了人類利用電能的新紀元。1879年愛迪生發(fā)明了世界上第一只實用的白熾燈泡，從此將光明帶進人們的生活世界。

　　電的發(fā)明和利用使得人類社會進入到了一個嶄新的世界，促進了人類制造技術(shù)的發(fā)展，而以制造業(yè)為基礎(chǔ)的工業(yè)文明，將人類文明社會推向了一個新時代。伴隨著人類文明的不斷前行，人們始終沒有停止對這種能源的開發(fā)與利用，應(yīng)之而生的電器技術(shù)也為人們更好地加以利用這種能源提供了巨大的幫助，而同樣不斷發(fā)展的客觀要求，也對我們的電器人提出了更多的要求與挑戰(zhàn)，使得我們的設(shè)計需要更趨于人性化，產(chǎn)品由傳統(tǒng)型向組合化、智能化、高靈敏度和高可靠性方向發(fā)展。

　　電器的設(shè)計工作過程往往比較復雜， 中間涉及電、磁、機械、材料、結(jié)構(gòu)和安全性等方面的技術(shù)，因此在設(shè)計過程 當中需要做大量的分析、驗證和結(jié)構(gòu)處理等工作，產(chǎn)品經(jīng)過反復電氣特性與機械特性的驗證、測試之后，才可以成為一款滿足性能需要，可靠性達標的產(chǎn)品。因此，創(chuàng)新性的設(shè)計出合理的高性價比、高安全性的產(chǎn)品都成為擺在電器企業(yè)面前的一個挑戰(zhàn)。

　　近幾年來，我國的電器設(shè)計制造水平不斷提高，電器的開發(fā)研制工作從傳統(tǒng)的設(shè)計過程逐步向智能化技術(shù)方向發(fā)展，電器的技術(shù)理論和電器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)正處于不斷的完善與全面提高的階段，設(shè)計過程中大量引用計算機輔助設(shè)計技術(shù)，使產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計速度大大提高，產(chǎn)品開發(fā)周期不斷縮短，為我國電器行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計注入了強力劑。CAD/CAE/CAM技術(shù)的不斷發(fā)展， 使得電器設(shè)計由傳統(tǒng)的二維時代逐步向三維的設(shè)計階段跨越，對應(yīng)的優(yōu)勢也一步步凸顯出來。由于電器產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)比較復雜，涉及的零部件比較多，部件之間的相互結(jié)構(gòu)位置關(guān)系要求比較嚴格，空間布局復雜，因此在傳統(tǒng)的二維設(shè)計環(huán)境里很難將產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)關(guān)系清楚表達出來，因此在裝配制造過程當中經(jīng)常會在最終組裝產(chǎn)品時，出現(xiàn)配合關(guān)系錯誤，零組件之間出現(xiàn)互相干涉等等問題，公司往往需要經(jīng)過多次修改變更才可以成型最終的產(chǎn)品。當設(shè)計者改為在三維的空間環(huán)境里進行實體的數(shù)據(jù)模型設(shè)計時，設(shè)計者可以非常清楚直 觀地看到自己的設(shè)計思路，并在設(shè)計過程當中發(fā)現(xiàn)可能的設(shè)計問題，將錯誤在設(shè)計階段就回避掉。借助于計算輔助分析加工制造等智能化集成系統(tǒng)，可以快速的進行結(jié)構(gòu)設(shè)計、實體造型、特性分析、加工模型和成型可形性分析等工作，避免傳統(tǒng)手工計算方式需要花費大量時間與人力的問題。計算機專家輔助分析模塊，可以方便地根據(jù)電器的性能要求，來確定合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的安排激磁系統(tǒng)、反力系統(tǒng)，選擇合理的觸橋類型、滅弧裝置等。為設(shè)計工程師提供有限的設(shè)計分析數(shù)據(jù)，為設(shè)計一款性能達標、高可靠性的產(chǎn)品提供技術(shù)保證。

　　SolidWorks產(chǎn)品作為一款出色的計算 機輔助設(shè)計、分析、制造系統(tǒng)，正在被越來越多的電器行業(yè)客戶所應(yīng)用，幫助越來越多的電器設(shè)計企業(yè)來提高產(chǎn)品設(shè)計的安全性，縮短設(shè)計周期，大大提高了設(shè)計效率，使企業(yè)更好得贏得市場。

　　SolidWorks作為視窗環(huán)境下發(fā)展而來 的3D實體模型設(shè)計分析系統(tǒng)，為達索旗下的子公司，專門負責研發(fā)與營銷視窗形機械設(shè)計軟件及分析系統(tǒng)。SolidWorks設(shè)計軟件采用參變數(shù)相結(jié)合的設(shè)計方式，并以特征化的思想來進行結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計，結(jié)合至上而下及至下而上的靈活裝配體設(shè)計思路，使設(shè)計者可以更加得心應(yīng)手來將自己的設(shè)計意圖表達于實際的設(shè)計模型數(shù)據(jù)上面。

　　對于電器元器件產(chǎn)品的設(shè)計，比如斷路、接觸器、繼電器等產(chǎn)品，產(chǎn)品其整體結(jié)構(gòu)復雜，其中涉及到的零部件產(chǎn)品也比較多，因此在設(shè)計過程當中需要花去大量的時間來進行結(jié)構(gòu)的布局，零組件的設(shè)計。SolidWorks設(shè)計軟件由于繼承了視窗系統(tǒng)的使用特點，設(shè)計工程師可以在Windows的操作環(huán)境下靈活進行產(chǎn)品設(shè)計。SolidWorks所發(fā)展的突破性的智慧特征技術(shù)(SWIFT)幫助設(shè)計人員快速成為合格的3D設(shè)計工程師，另外軟件特有的Instant3D動態(tài)修改技術(shù)，使工程師可以對多重關(guān)聯(lián)特征進行整體性變更。

　　產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在設(shè)計的時候我們經(jīng)常會碰到的一個問題是，如何定義產(chǎn)品構(gòu)件的設(shè)計尺寸公差，如何定義一個合適的裝配尺寸帶?眾所周知，我們在設(shè)計產(chǎn)品時往往是以理論值來進行模型或是圖樣數(shù)據(jù)的繪制，但工藝制造偏差是我們在制造時不得不去考慮的關(guān)鍵性問題。SolidWorks 在SWIFT系統(tǒng)當中提供了一個尺寸專家工具(DimXpert)及TolAnalyst公差分析工具，借助這兩個工具我們可以用來研究公差各組合方法對于組合件兩個特征之間的尺寸堆棧的影響，各項研究的結(jié)果是一個最小和最大的公差堆棧，一個最小和最大的平方根總和(RSS)公差堆棧以及一份有影響的特征和公差的清單。就使得我們在產(chǎn)品的設(shè)計前期定義合理的尺寸公差范圍，使在滿足性能，裝配要求的前提下，合理調(diào)整公差范圍，降低工藝制造難度，增加裝配精度，以避免產(chǎn)生過高的產(chǎn)品不合格率。

　　我們知道在此類型的產(chǎn)品系列當中，有相當一部分的零件可以將其歸屬到標準件的行列，或是說可以根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品類型的不同將其定義為通用件產(chǎn)品，因此我們希望可以在不同的產(chǎn)品類型或是系列 化當中方便進行這部分數(shù)據(jù)資料的調(diào)用、重用，以節(jié)省工程師的設(shè)計時間，縮短周期。SolidWorks軟件系統(tǒng)本身提供了一個非常寵大的標準零部件庫，企業(yè)在設(shè)計過程當中可以根據(jù)不同的產(chǎn)品類型要求對標準件進行選擇，以適應(yīng)不同的產(chǎn)品標準， 這樣可以幫助設(shè)計工程師省去大量的繪制標準元器件的時間，有效提升設(shè)計效率。對于類似的通用件管理部分很多的電器設(shè)計企業(yè)或多或少的還會面臨另外一個問題，“如何有效的重復利用公司現(xiàn)在產(chǎn)品系列上的通用件，減少設(shè)計制造重復性部件，并且同時也可以避免設(shè)計零件非標或內(nèi)部零件的多樣化，進而導致公司在采購或是制造上的成本增加”。通過以往企業(yè)實施的經(jīng)驗角度來看，公司可以借助于SolidWorks所提供的項目協(xié)同設(shè)計管理平臺PDMEnterprise來有效的進行項目標準件的管理，這樣公司每個產(chǎn)品系列的零部件都可以方便通過項目管理的方式檢入的數(shù)據(jù)庫當中，工程師在設(shè)計之時如有碰到類似的部件需要，可以通過數(shù)據(jù)庫的檢索功能到已經(jīng)有企業(yè)庫中進行查找是否有符合功能、尺寸、材料要求的已有件，我們知道任何一個零部件數(shù)據(jù)都會有自身的屬性信息，比如其材質(zhì)、有效高度、額定電流、鍍層厚度和鍍層材質(zhì)等，這些信息都可以作為我們的綜合查詢條件，一次性定義多個查詢信息，全部符合要求的部件都 會在庫檢索完成后自動羅列出來，如果有類似件則可以直接調(diào)用，如果沒有則再在一定的基礎(chǔ)上進行開發(fā)設(shè)計。這樣既加快了設(shè)計效率，也避免了企業(yè)內(nèi)部零件過多樣化帶來的系列問題，利用現(xiàn)有資源實現(xiàn)盡量少的內(nèi)部多樣化，而達到外部多樣化的產(chǎn)品組合。

　　對于成套設(shè)備的電器設(shè)計廠商而言，除了面臨一些元器件的廠商所碰到的問題外，在整個設(shè)備的機柜設(shè)計方面也需要有良好的工具來處理電器柜室模塊化的設(shè)計及機柜室復雜鈑金的設(shè)計。整個柜體 基本全部由鈑金的形式進行折彎成型，之后再組裝完成，因此需要保證精確的成型尺寸。鈑金設(shè)計是機械設(shè)計的一個難點，其需要根據(jù)不同的鈑金材料，不同的成型厚度、角度等準確計算板料的下料、折彎線、折彎扣除等參數(shù)。在使用傳統(tǒng)的二維設(shè)計系統(tǒng)時，這部分的數(shù)據(jù)都需要大量的經(jīng)驗積累來確定相關(guān)的參數(shù)值，經(jīng)常會因為計算不準確而導致錯誤。所以我們在做鈑金設(shè)計時，需要考慮多方面的問題：鈑金結(jié)構(gòu)的設(shè)計能不能展開;是否可以經(jīng)過合理的折彎工藝成型產(chǎn)品;如何找出最優(yōu)化的下料方案等。SolidWorks三維設(shè)計系統(tǒng)的鈑金設(shè)計模組，工程師直接在三維的環(huán)境下進行最終機柜的尺寸外形設(shè)計，當工程師完成設(shè)計時，所得到的數(shù)據(jù)就是完整的產(chǎn)品，然后根據(jù)相應(yīng)的設(shè)置，進行板料的展開計算，系統(tǒng)會根據(jù)相應(yīng)的鈑金系數(shù)，自動找出折彎線、下料尺寸等參數(shù)。通過鈑金的折彎表格，可以將公司常用到的板材型號或是折彎特征信息錄入到其中，無論是否有經(jīng)驗的工程師在進行設(shè)計時，都可以調(diào)用到其經(jīng)驗數(shù)據(jù)，提高設(shè)計的準確率及設(shè)計效率。

　　當我們從二維設(shè)計的時代跨越到三維階段的時候，最直接的變化就是大家的設(shè)計模式發(fā)生了變化，由平面線條的設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成了直觀的實體模型數(shù)據(jù)，當然我們跨越這一步的目的還不僅僅只是為了方便直觀地查看設(shè)計數(shù)據(jù)而已，更深一層的意義在于我們可以利用現(xiàn)在不斷發(fā)展的計算機輔助技術(shù)進行設(shè)計合理性、可行性的分析驗證，我們希望可以在設(shè)計階段就去發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計問題，而不是等到打樣產(chǎn)品的時候再去發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，這樣就避免了很大程度上的時間浪費、人力浪費、公司成本的浪費。計算機設(shè)計系統(tǒng)具有相應(yīng)的專家模塊CAE分析系統(tǒng)，CAE技術(shù)包括應(yīng)力強度相關(guān)分析、運動機構(gòu)分析、氣動或流場分析、電路設(shè)計和磁場分析等。可以很方便根據(jù)性能要求確定電器的結(jié)構(gòu)形式，合理安排激磁系統(tǒng)，選擇合理的觸橋類型、滅弧裝置等，在設(shè)計階段就給出工程設(shè)計人員良好的解決方案，而避免將問題帶到下面的設(shè)計環(huán)節(jié)。

　　SolidWorks Simulation作為SolidWorks公司的分析產(chǎn)品線，可以與SolidWorks產(chǎn)品作無縫的整合，用戶可以直接通過他們的SolidWorks界面執(zhí)行設(shè)計分析、仿真和優(yōu)化，讓設(shè)計人員專注于產(chǎn)品創(chuàng)新，而不是學習模擬和分析工具本身。SolidWorks Simulation提供了簡單準確的設(shè)計分析， 它通過為設(shè)計人員提供捕捉錯誤的安全網(wǎng)，設(shè)計人員能夠放手創(chuàng)新。在專業(yè)版 SolidWorks Simulation當中可以幫助那些熟悉設(shè)計驗證概念的工程師對零件和裝配體進行虛擬測試和分析。如果工程師們需要使用更具體的設(shè)計分析功能，則可以使用SolidWorks Simulation高級版對幾乎任何零件或裝配體在任何載荷條件下的物理特性進行預測。COSMOSEMS是一款電磁分析系統(tǒng)，它允許電氣和電子產(chǎn)品設(shè)計人員仿真零部件在低頻電磁電流場中的效果。COSMOSEMS與SolidWorks完全集成，可以仿真?zhèn)鲗Ш碗娙菪韵到y(tǒng)中的低頻電流和電場，并且可以仿真電流或永磁體所產(chǎn)生的磁場。它包含一整套全面的工具，可用于靜態(tài)、瞬態(tài)和諧波低頻電磁研究，從而允許進行靜電、靜磁、電磁、電路和電流傳導的仿真。在設(shè)計何種電氣產(chǎn)品，您都可以在產(chǎn)品開發(fā)周期使用COSMOSEMS，以幫助您在更短的時間內(nèi)開發(fā)出更好的產(chǎn)品。

　　日益發(fā)展的計算機輔助設(shè)計技術(shù)可以更加快捷高效地幫助我們的工程師實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的三維造型、結(jié)構(gòu)排布、組裝，進而自動產(chǎn)生工程圖樣等工作，但是，一款電器產(chǎn)品要想滿足預期的技術(shù)條件、達到預期的電氣、機械性能，還是必須經(jīng)過反復試驗才可以達到最終的設(shè)計要求，而計算機模擬與仿真技術(shù)的應(yīng)用可以在樣機制作前，精確掌握產(chǎn)品的性能，減少重復打樣制作次數(shù)，降低測試費用，加快產(chǎn)品開發(fā)周期。我們希望可以通過智能化計算機輔助設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，將我們傳統(tǒng)的電器 行業(yè)設(shè)計水平推上一個新的臺階，最大程度提升民族企業(yè)產(chǎn)品的競爭力，為我們的電器產(chǎn)品更好參與國際市場競爭，提供推動力。