电梯设计中3D参数化方法的应用.pdf

电梯设计中3D参数化方法的应用 马俊和 日立电梯（中国）有限公司 摘 要：3D 设计是机械产品设计的趋势，参数化方法是提升 3D 设计效率的有 效方法。两者结合起来，极有利于设计和管理部件近似度极高的电梯产品。下 面我简单介绍下 3D 参数化设计方法的理论基础，和广阔前景。 关键词：电梯；3D 设计；参数化 中图分类号： TU857 文献标识码：A 文章编号： 在激烈竞争的市场环境中，很少有公司能够自己设计、生产所需的所有产品零部件。在 公司内部，也很少由一个设计工程师设计所有的产品零部件。为加速产品的上市过程，产品 往往基于以往的设计进行改型，并大量使用标准的外购件，以降低重复设计成本并节省时间。 为提高客户满意度并降低材料成本，尽可能优化设计方案，产品的更改必不可少。为了保持 优势，超前的研发投资和知识保护变得尤为重要，而企业的设计过程离不开数据的管理。所 以，与单一零件设计相比，工程师面临的更大挑战是如何在计算机中高效地协同设计和仿真 虚拟的产品，如何有效地管理产品设计中所产生的大量数据，并能在有限的硬件资源上进行 这样的操作。设计工程师需要3DCAD系统提供更高效的装配设计、仿真和管理功能。 在许多世界级大企业中，被广泛应用的计算机辅助三维设计(CAD)的高端主流软件 SolidWorks的装配模块，就采用了虚拟装配技术，即便是在产品设计的初期阶段，所产生 的最初模型也可放人虚拟环境进行实验，可在虚拟环境中创建产品模型，使产品的外表、形 状和功能得到模拟，而且有关产品的人机交互性能也能得到测试和校验，产品的缺陷和问题 在设计阶段就能被及时发现并加以解决。 一、虚拟装配的实施方案和步骤 虚拟装配是新兴的虚拟产品开发研究的重要内容。采用虚拟装配技术，可在设计阶段验 证零件之间的配合和可装配性，保证设计的正确性。随着社会的发展，虚拟制造成为制造业 发展的重要方向之一。而虚拟装配技术作为虚拟制造的核心技术之一，也越来越引人注目。 虚拟装配的实现，有助于对产品零部件进行虚拟分析和虚拟设计，有助于解决零部件从设计 到生产出现的技术问题，以达到缩短产品开发周期、降低生产成本及优化产品性能等目的。 根据电梯产品设计的特点，其装配要求很高，对其安装有一系列安装与检测国家标准，所以 在虚拟安装设计时，要求零件精度很高，特别注重装配顺序、装配关系，对装配结果要做干 涉检查等。因为电梯产品零部件很多，为快速设计，对有些是外构件，如绳轮组件、限速器 组件等。在装配过程中，只需知道其外部形状及装配关系即可，还有些是标准件、通用件， 如六角螺栓、槽钢等。像此类零部件可统一设计在库里，以求工程设计人员都能调用，提高 效率。 二、零件3D参数化设计技术 机械产品的3D设计，主要包括产品零件的3D建模与设计、虚拟装配与干涉检查、关键 零部件的结构有限元分析与优化、2D工程图的转换和参数标注等。三维参数化设计软件的 思想，是零件尺寸的参数驱动，即在设计零件之初，只要给出零件外形轮廓，后续只需通过 简单的表达式来给变量赋值，定义几何尺寸。SolidWorks不仅记录了建模过程中的尺寸定 义，而且将整个建模过程中的特征操作，完整地记录下来，只需给尺寸变量赋值，就可以实 现模型更新。当然，参数化设计也是要遵循一定规律的，并不是针对任何零部件都可以进行 参数化设计，只有结构尺寸相对标准化、系列化，国标或厂标对其有准确描述的零件，才可 以进行参数化设计。例如电梯主机部件中所使用的各种垫片、螺钉、螺母、轴承以及齿轮等 部件，就完全可实现参数化设计。利用SolidWorks简单、快速的建模功能，在最短时间里 按照客户提供的外部接口尺寸和性能要求，设计出合适的零件。 三、基于特征的产品虚拟装配设计 电梯运行的质量，取决于电梯的安装质量，而主 房单元的安装，在电梯安装中占有 重要地位。 四、3D 参数化方法优势 目前，电梯行业的产品图纸主要还是以 2D 图纸为主。2D 图纸的一个特点是彼此之间 不存在关联。譬如，部件 A1 下的零件 B1 需要维护时，A1 和 B1 的图纸需要逐一修改； 参考 A1、B1、C1 进行新品设计 A2、B2、C2 时，A2、B2、C2 的图纸也需要重新绘制； 当 A1、A2 等逐渐形成部件族后，若进行共性的改进，操作也是机械而重复的。 就是