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三维设计软件SolidWorks在风阀设计中的应用

2020/7/20    来源:科学与技术    作者:张新华  赵德凯  王伟  刘悦      
关键字:SolidWorks  防火阀门  调节阀门  
本文介绍了SolidWorks在防火阀门、调节阀设计中的应用,包括重量估算、辅助绘图、虚拟装配、动作模拟以及应力分析等。

前言

    SolidWorks是美国达索系统(Dassault Systemes)开发的一款三维机械设计软件,该软件界面友好,初学者容易上手。自引入中国以来,在机械、电子、模具、新能源等行业有着广泛的用户群。笔者从事阀门设计工作四年多来,认为SolidWorks非常适合用于设计各类风阀产品。

计算零件质量属性

    传统的零件质量计算方法是:计算出零件材料的体积,再乘上该零件的材料密度,得到零件的质量。计算过程比较繁琐,尤其是当零件结构复杂,形状不规则时,计算结果不精确。如下图所示:

防火阀阀体

图1 防火阀阀体

    但如果使用SolidWorks将其建模,对零件赋予相应的材料之后,点击“质量属性”按钮后,就会弹出“质量属性”对话框,零件质量的精确计算结果立即显示出来。同时还会显示零件的体积、表面积等信息。

SolidWorks软件计算零件质量属性

图2 SolidWorks软件计算零件质量属性

辅助设计加工图纸

    风阀产品常采用金属板钣金加工,能够准确地进行钣金展开、下料,对产品的质量尤为关键,为此,借用SolidWorks软件的钣金功能,能够快速的进行产品设计、钣金下料图展开,特别是展开图能够直接转化为激光切割机、等离子切割、数控转塔冲床等设备所识别的数据格式,实现高效、精确下料。

零件图和零件钣金展开图

图3 零件图和零件钣金展开图

    SolidWorks软件的钣金功能非常强大,可以方便的设置展开系数、自动切释放槽、折弯半径等参数,极大地方便用户设计阀门、机箱、机柜等产品。

    SolidWorks软件还具有工程图文件类型,支持ANSI、ISO、DIN、BSI、GB等多个国家的绘图标准,经过20余年的发展,已经完全支持GB绘图标准,不需要借助其他软件,就能够绘制标准图纸。

多个国家的绘图标准

图4 多个国家的绘图标准

    它具备三维软件的典型优点,可以自动投影生成各种视图:左视图、右视图、俯视图、局部视图、剖视图、剪切视图、轴测视图、交替位置视图;可以方便的标注各类尺寸、公差、形位公差、焊接符号;自动标注零件序号、技术要求,自动生成材料明细表,极大地提高了绘图效率。

自动投影生成各种视图

图5 自动投影生成各种视图

虚拟装配及运动仿真

    SolidWorks软件具有装配体文件功能,可以把提前建模好的零件、部件调入装配体文件中,利用“配合”命令,进行产品的虚拟装配,可以方便的发现各零部件的配合关系、位置干涉等问题,避免设计失误、节省试制成本。

    还可以通过SolidWorks软件的Motion功能进行产品的运动仿真,能够直观的观察零件的运动过程,进一步发现各零部件之间是否存在干涉问题。

应力分析

    运用SolidWorks的Simulation插件,根据零件的实际工作情况对设计的零件模型设置载荷和约束,软件将自动对受力零件进行应力、应变以及位移分析。风阀叶片的应力结果显示如图6所示。

风阀叶片应力分布示意图

图6 风阀叶片应力分布示意图

    借助Simulation插件对叶片零件进行应力分析,我们比较出叶片上加强筋的不同形状、不同分布位置对叶片的强度影响较大:采用“V”形加强筋时叶片刚度高于“半圆形”加强筋;加强筋距离叶片边缘位置在30-35mm时,抗压效果最好。

叶片加强筋形状及分布位置

图7 叶片加强筋形状及分布位置

    我们知道,对于结构和形状复杂的受力零件,按照材料力学进行受力分析计算是非常困难和繁琐的,而借助SolidWorks的Simulation插件功能,能够为我们提供快速的重要的设计参考。

编制产品装配工艺说明书

    SolidWorks软件还具备爆炸视图功能,可以用来制作产品的装配工艺说明书、装配视频动画,使得产品装配简单、直观、易懂。

爆炸视图功能

图8 爆炸视图功能

结束语

    笔者使用SolidWorks软件接近20余年了,见证了软件的不断进步,其功能越来越强大,现在已具有渲染插件、模具设计插件、产品生命周期管理插件等功能,其工程图的国标化非常符合中国的标准要求,产品系列化设计功能也非常实用,其生成的零件也可以用于BIM软件打开,随着应用的不断发展,阀门的设计将变得更加高效、快捷,更会帮助我们设计出更好的产品。

责任编辑:程玥
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