本文介紹了SolidWorks3D軟件和COSMOS分析軟件應用相關內(nèi)容。

　　當今社會，令人滿意的事物主導著我們的生活。不久前似乎還不可能完成的事情，現(xiàn)在已經(jīng)變得輕而易舉：最高的建筑、最快的車、或者最大的客輪。這些當代的巨作之所以能夠變?yōu)楝F(xiàn)實，離不開不同領域公司的參與以及工作之間的相互交流，而研發(fā)總是扮演著開路先鋒的角色，為可持續(xù)發(fā)展、成功的生產(chǎn)理念奠定必要的基礎。位于德國Niestetal的 iw-Maschinenbau 股份有限公司，長期參與大型項目(例如當今世界上最大客機)的研發(fā)工作。為了能按時完成任務，設計顧問們采用了SolidWorks3D軟件和COSMOS分析軟件等現(xiàn)代化創(chuàng)新和的資源，對三維設計模型進行全面的分析驗證。

　　從2D到3D

　　iw-Maschinenbau 的設計顧問們把注意力集中在機器和儀表技術的解決方案、以及程序和系統(tǒng)工程上，提供了從設計計算到設計組裝的全套服務。無論是專用機器、驅動裝置還是裝備設計，這家中型企業(yè)的產(chǎn)品都以設計精確和安全著稱。iw-Maschinenbau在2002 年之前一直提供2D 和 3D 設計。但之后面對不斷增長的客戶需求，該公司不得不對形勢進行重新評估。Dipl.-Ing. Frank Grabow 作為 iw-Maschinenbau 股份有限公司的一名高管，他表示：“在當今市場上，公司必須不斷的進步才能保持競爭力。而如今我們面臨的很多問題，3D 系統(tǒng)也無法滿足我們的全部要求，所以我們不得不重新審時度勢，尋找新的解決方案。最后我們決定向 2D 說永別。”除了要加速設計過程，iw-Maschinenbau 還希望相關公司和客戶能夠加強彼此之間的溝通。這樣就可以在不耗費更多時間的情況下，輕松實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換從而保證他們能夠了解整個研發(fā)過程中各個步驟的信息，以便采取相應的措施。

　　該變革的另一項重要的標準是對設計的校驗。Frank Grabow 解釋道：“原型的建造不僅耗費時間，而且成本高昂。要優(yōu)化設計與組裝之間的步驟，唯一的選擇就是在設計的同時進行 3D 模型的分析驗證，從而做出相應的修改。”最后 SolidWorks 毫無爭議的成為勝利者。我們將設計軟件全部轉換到新的系統(tǒng)中，SolidWorks 的培訓和實際項目同時開展。雖然剛開始階段設計周期有所延長，但Solidwork學習起來非常簡單而且功能上有很大的優(yōu)越性，所以該軟件很快得到了各方的接受。根據(jù) Frank Grabow 的介紹，現(xiàn)在他們的研發(fā)時間縮短了大約 30%，大大 加快了公司的銷售步伐。軟件的咨詢、安裝和實施由SolidWorks 的授權合作伙伴 Solidline 股份公司負責。

　　iw-Maschinenbau 非常關心影響到產(chǎn)品穩(wěn)定性和剛度的應力分析、位移分析，以及確定自然頻率和振動幅度的頻率分析和動態(tài)分析。另外，還包括判斷軸承、加速力和慣性力的運動方針模擬。

　　憑借 SolidWorks 實現(xiàn)新的成功

　　大型飛機的技術數(shù)據(jù)為組裝這種交通工具提供了很大的空間和方法：翼長約 80 米，最大起飛重量超過 560 噸，最大載客量 960 人，這些數(shù)字以具體機型而定。該列表當然并不包含全部信息。設計顧問們在這個大型項目中的任務是研制和設計新型的校準檢驗站，作為受高應力影響襟翼(襟翼致動器)以及襟翼致動器樣品的執(zhí)行驅動器。該項目給Solidworks提出了很大的挑戰(zhàn)。由于客戶采用 Catia V5，所以第一步是保證與客戶 CAD 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)兼容性。SolidWorks 文件轉換器可輕松地實現(xiàn)與市場上幾乎所有CAD 產(chǎn)品的數(shù)據(jù)轉換。還能在相當短的時間(2 周)內(nèi)為客戶提供先進的設計理念。

　　由于必須滿足客戶對結構剛度的要求，鋼結構的研制對于設計者們來說是一個巨大的挑戰(zhàn)。而且，襟翼致動器樣本和包括螺旋連接器在內(nèi)的整個試驗站組件必須進行穩(wěn)定性測試以及靈活性測試，因為校準試驗站的控制軟件必須要充分考慮這些因素。Grabow 解釋道：“校準結果的質量好壞取決于對產(chǎn)品剛度信息的了解。”iw-Maschinenbau 最先使用的是Solidworks標準版里包含的COSMOSXpress進行了剛度分析。目前，該公司使用的是同樣集成在CAD系統(tǒng)中的 COSMOSWorks Professional 和 COSMOSWorks Designer，COSMOS的高級設計分析系統(tǒng)，大大縮短了產(chǎn)品設計驗證時間。

　　項目的第一步，拆卸老式的試驗站并獲得相應的尺寸，來作為新的設計的參考。iw-Maschinenbau 在本步驟中使用了安裝有 SolidWorks 的移動式計算機。新校準試驗站的研制總共耗費了四名開發(fā)人員大約四個月的時間，該設備含有 285 子裝配體和 2960 個零件，其中一名團隊成員專門負責設計驗證。這包括使用 COSMOSWorks 對所有承受較大載荷應力影響組件的分析，并用分析結果來指導實際設計工作，這樣，iw-Maschinenbau 就能大膽地放棄樣機物理驗證，同時 SolidWorks 和 COSMOS 幾乎能夠承擔所有組建的應力模擬。隨后通過CAD-CAM界面將這些 CAD 數(shù)據(jù)直接傳送到 5 軸銑床進行加工。設計的鋼結構可在進行細節(jié)設計的同時進行組裝、測試和檢驗。

　　Frank Grabow 認為，COSMOS 軟件很好的一個功能就是可以顯示運動模擬過程中某些邊緣部位應力和位移圖解。并且可以探測某些點的應力和位移大小，以及以Excel格式輸出節(jié)點位移，這些大大幫會組了公司優(yōu)化了其設計流程，最終的分析報告和直觀的演示選項在設計交流過程中也大有幫助。

　　在該項目范圍內(nèi)，我們根據(jù)設計所面臨的挑戰(zhàn)，對3 個不同的零件進行了 12 項不同的分析比較。，如組件的不同幾何形狀、不同的鎖緊螺栓的布局和不同的螺栓連接器的預緊力。這些分析不但優(yōu)化了產(chǎn)品設計，還影響到了組件材料的選擇。

　　不僅能夠選擇幫助我們選擇性價比更高的材料，還能節(jié)省承受應力較小組件的部位的材料。據(jù) Frank Grabow 介紹，針對 igs、Step、sat 或 x_t 等數(shù)據(jù)格式 SolidWorks 所提供的大量獨立界面，能夠快速地打開不同 CAD 系統(tǒng)格式的零件，還能實現(xiàn)動態(tài)模擬，從而大大節(jié)約整個設計過程的時間。Frank Grabow 表示：“SolidWorks 軟件的另一個優(yōu)點是出色的視覺化和模擬功能。即使是非技術人員也能很快地領會我們的設計意圖。同樣，借助我們所使用的 eDrawings Professional 軟件，即使在沒有安裝 CAD 軟件的計算機上，也可以將 3D 模型輕松傳送到其他部門以便進行演示和評估。”

　　該公司還獲得了很多其他的經(jīng)濟效益。自從使用 SolidWorks 3D CAD 和分析軟件以來，設計顧問們可以輕松縮短周期時間，優(yōu)化產(chǎn)品從而節(jié)約研發(fā)時間和成本。公司還收到了要求設計驗證的研發(fā)要求。Frank Grabow 表示：“目前，我們能夠以很高的質量標準完成航天和軍工領域的研發(fā)訂單。這些最終證實了 3D CAD 軟件 SolidWorks 和分析軟件 COSMOS 的優(yōu)勢。”