0 引言
   
    自上世紀(jì)70年代以來，產(chǎn)品需求的多樣化、復(fù)雜化，產(chǎn)品生命周期的縮短以及產(chǎn)品市場的全球化，迫切要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)以最快的速度(iTme)、最高的質(zhì)量(Qulaity)、最低的成本(Cost)和最好的服務(wù)(Service)來適應(yīng)變化的市場需求，即著名的TQCS法則.圍繞著TQCS的競爭，新的理論如并行工程(CE) 、敏捷制造(AM)、及時(shí)生產(chǎn)(JIT)、虛擬制造(VM)、精良生產(chǎn)(PL)、智能制造(IM)等不斷涌現(xiàn)，使得現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)向數(shù)字化、集成化、并行化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化及最終的自動(dòng)化方向發(fā)展.
   
    本世紀(jì)，人類將進(jìn)人知識(shí)經(jīng)濟(jì)的新時(shí)代.知識(shí)經(jīng)濟(jì)是以不斷創(chuàng)新的知識(shí)，以及對這種知識(shí)的創(chuàng)新性應(yīng)用為主要基礎(chǔ)而發(fā)展起來的經(jīng)濟(jì)，它是一種知識(shí)密集型經(jīng)濟(jì).為了滿足日益多樣化、柔性化和個(gè)性化的消費(fèi)，作為社會(huì)財(cái)富的主要?jiǎng)?chuàng)造者的制造業(yè)，將再次成為本世紀(jì)的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，而決定制造業(yè)競爭力的關(guān)鍵是新產(chǎn)品的快速開發(fā)能力.企業(yè)新產(chǎn)品的快速開發(fā)能力決定其市場競爭能力和可生存能力，因而如何提高企業(yè)的新產(chǎn)品的快速開發(fā)能力就成為企業(yè)關(guān)注的重中之重.
   
    制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱.我國是世界制造大國，但還不是制造強(qiáng)國;制造技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，創(chuàng)新能力不強(qiáng)."先進(jìn)制造技術(shù)"是《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》的8項(xiàng)前沿技術(shù)之一，其中提高裝備，特別是大型成套裝備的設(shè)計(jì)、制造和集成能力，是中長期規(guī)劃中的重要研究內(nèi)容.
   
    本文在先進(jìn)的CAD/CAM軟件SolidWorks的環(huán)境下以筆者具體工程實(shí)踐中的一個(gè)實(shí)例討論了如何實(shí)施大型成套裝備的快速設(shè)計(jì).
   
    1 工程實(shí)例一多工位真空成型機(jī)簡介
   
    多工位真空成型機(jī)主要完成對非金屬板材用模具進(jìn)行加熱而后抽真空的快速成形，整套裝備包含機(jī)械系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)，設(shè)計(jì)非常復(fù)雜.工程的進(jìn)程非常緊張，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期很短，工作量很大.多工位真空成型機(jī)的主要參數(shù):
   
    ·適用板材為:非金屬板材
    ·箱膽板材尺寸:長度:1500-1852mm;寬度:620-690mm ;深度:400-650mm;厚度:2.5-5.0mm;
    ·成型效率:小于40秒/厚度不大于3.2mm
    ·成型模具形式:凹模成型;
    ·板材的夾邊寬度:橫向40mm;縱向50mm
   
    整個(gè)多工位真空成型機(jī)的機(jī)械部分主要包括板材上料系統(tǒng)、整板系統(tǒng)、板材輸送系統(tǒng)、夾板系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、板材成型系統(tǒng)和整個(gè)系統(tǒng)的安裝機(jī)架.整個(gè)系統(tǒng)占據(jù)空間:20米(長)x6米(寬)x4米(高)，共有10多條傳動(dòng)系統(tǒng).
   
    用戶的短周期要求，對于在傳統(tǒng)的二維CAD環(huán)境下來說很難實(shí)現(xiàn).因此我們只能突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，采用現(xiàn)代先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件和思想來實(shí)現(xiàn)的要求.
   

    2 SolidWorks簡介
   
    目前國內(nèi)外占主導(dǎo)地位的CAD/CAM軟件主要有 PRO/E、UG、CAIA、Autocad、SolidWorks等.其SolidWorks是美國SolidWorks公司推出的世界上第一套基于Windows平臺(tái)的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件.由于該軟件功能強(qiáng)大，簡單易用，且性價(jià)比高，因此成為中端三維CAD軟件的翹楚.SolidWorks不僅能夠進(jìn)行自下向上的裝配設(shè)計(jì)，還有功能強(qiáng)大的自上到下的設(shè)計(jì)功能.
   
    3 基于SolidWorks平臺(tái)的多工位真空成型機(jī)的快速設(shè)計(jì)
   
    第一步:根據(jù)與用戶的多次技術(shù)談判和研究，在滿足用戶使用要求的基礎(chǔ)上，確定了裝備的整體方案，包括:裝備的生產(chǎn)效率、原料的規(guī)格、裝備的進(jìn)料和出料的物流輸送途徑和模具的更換方法等.在與用戶的接口確定后，將整個(gè)裝備進(jìn)行了關(guān)鍵尺寸的確定和系統(tǒng)的細(xì)分，如圖1所示.
   
    第二步:對各個(gè)分系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行詳細(xì)的分析和確定，對于關(guān)鍵的部件和傳動(dòng)部分進(jìn)行計(jì)算和校核.根據(jù)系統(tǒng)的總體要求，具體確定各個(gè)傳動(dòng)鏈的安裝位置和尺寸.
   
    第三步:在以上工作的基礎(chǔ)上，應(yīng)用"自上而下"的設(shè)計(jì)原理，在SolidWorks的環(huán)境下，首先構(gòu)造了整個(gè)系統(tǒng)的三維立體特征框架，然后將各個(gè)部分的傳動(dòng)鏈添加在各個(gè)分系統(tǒng)的子目錄下，其原理如圖2所示.從而在完成總體工作原理的三維實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，完成各個(gè)分系統(tǒng)及其零部件的三維圖.
   
    在這個(gè)過程中，可以充分利用各種功能和掛件來更有效、更可靠地完成設(shè)計(jì)工作.例如:使用 SolidWorks的干涉檢查功能，來檢查和防止在平面圖紙中難以避免的零部件干涉問題，大大提高了設(shè)計(jì)的可靠性;使用SolidWorks的工程師設(shè)計(jì)分析工具-COSMos/works，憑借先進(jìn)的快速有限元技術(shù)，能非常迅速地實(shí)現(xiàn)對大規(guī)模的復(fù)雜設(shè)計(jì)的分析和驗(yàn)證，并且獲得修正和優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的必要信息，可以減輕設(shè)計(jì)人員的計(jì)算強(qiáng)度并提高設(shè)計(jì)效率.
   
    第四步:利用SolidWorks的標(biāo)準(zhǔn)件工具庫添加標(biāo)準(zhǔn)件，完成整個(gè)系統(tǒng)的三維設(shè)計(jì).至此用戶就可以直觀地看到整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)原理和原料處理流程，做到了"所見即所得"的效果.
   
    第五步:在完成機(jī)械部分后加入其余子系統(tǒng)完成成套裝備的設(shè)計(jì)，然后利用SolidWorks的三維轉(zhuǎn)二維功能，可以高效可靠地生成用于實(shí)際生產(chǎn)的二維工程圖.
   

    4 結(jié)論
   
    本文通過實(shí)例一多工位真空成型機(jī)的快速設(shè)計(jì)，討論了其具體實(shí)施的過程及方法，這對于提高企業(yè)適應(yīng)全球市場變化的能力將有一定的幫助.