新洲3D Solid3000 在螺旋压力机设计里面地运用

一、前言

青岛青锻锻压机械有限公司（原青岛锻压机械集团公司）是目前国内最大的螺旋压力机设计制造企业，主要产品有J53系列双盘摩擦压力机、J54系列不锈钢复底锅压力焊接机、J55系列离合器式螺旋压力机、J67、J69、J93系列压砖机等90多个品种和规格的产品，年销售额1.5亿元。我公司成立于1946年，有着多年的螺旋压力机设计制造历史，产品分获国家质量奖、国家科技进步奖、及部省市优质产品奖。随着企业的不断发展，市场对产品技术含量要求越来越高，产品规格(吨位)越来越大，结构日趋复杂，产品开发周期越来越短，同时还要控制设计制造成本，技术开发工作面临不断的挑战。随着企业信息化建设的发展我们在设计工作中先是使用AUTOCAD二维设计软件，近年来又开始尝试使用新洲三维Solid3000三维设计软件，在工作中利用先进的软件技术大大提高了设计工作的效率。作为国产三维软件Solid3000 V6.0在操作界面、功能、兼容性等方面比以往的版本都有了很大提高。图1是用该软件设计的我公司主导产品――J53系列某型号螺旋摩擦压力机。

图1 某型号螺旋摩擦压力机总装模型

二、新洲三维Solid3000软件在产品研发各个阶段的应用

1. 方便地完成多套直观的设计方案

Solid3000提供的设计方案是直观的三维模型，这样在方案论证阶段设计师就可以获得产品的每一个细节的完整信息，从而能有的放矢地提出改进的建议和意见。软件具有参数化设计及尺寸驱动等功能。可以在第一方案的基础上方便快捷地生成其他方案，设计师可以根据客户和总设计师的要求和建议改进自己的设计。某型号压力机的支臂等零件在方案讨论时根据各方的要求做出了相应的改进和优化设计（如图2）。

text-indent:21.0pt'>图2 支臂两种设计方案

2. 宋体'>方便完成复杂零件结构设计及重量计算

采用二维CAD设计软件，工程师在设计中把大量的精力用在了利用想象力绘制各种视图上，而无法集中精力于产品零部件分析、设计、改进和完善。我们在压力机的设计中引入三维软件力争做到产品设计过程由图纸设计为中心转变为以产品结构与性能设计为中心。

大型压力机机身、横梁、底座等零件都是大型铸件，重量一般都在30～60吨之间，而且结构较复杂。以往设计过程中要耗费设计人员大量的时间和精力想象各种空间结构，尽管如此还是容易出错。使用Solid3000制作的三维模型使枯燥的设计工作变得直观生动。以前使用的是传统的“体积－密度”法计算重量，由于结构的复杂特别是铸件内腔有很多圆弧过渡的地方很难准确计算体积。如果不计铸件内腔圆弧，重量将会比实际情况减小很多，而不计外圆弧，重量会比实际情况增大，尤其是大型零件的内圆弧一般都在R30～R100之间，外圆弧在R10~50之间，对零件重量的影响较大，有时会在2～3 宋体'>吨甚至更多。Solid3000 宋体'>软件在构造三维模型的同时就已经精确计算出了零件的空间体积，所以不但可以准确计算零件重量、惯性矩，还能确定重心位置。众所周知，摩擦压力机打击力主要来自滑块下落产生的能量，准确计算出各部件的重量，这些数据在产品设计计算打击力、平衡缸提升力等参数时是至关重要的。我公司的铸件毛坯都是外协制作，经常因为重量问题和铸造厂家发生争议，现在随着原材料价格的上涨，这种争议越来越多。然而有了三维软件计算出的零件准确重量，在合同谈判时业务人员就有了有力的技术支持。某型号压力机的“机身”等铸钢件就是因为我们拿出了有力的重量参数，使得铸造厂家把原先的报价重量降低了数吨。

图3 J55系列压力机下横梁

3. 宋体'>利用软件的干涉检查功能，提高设计的准确度

通过对装配后的三维模型的干涉检查可以将零部件的干涉问题轻而易举的检查出来，把尺寸结构不合理的问题消灭在设计阶段。

4. 宋体'>生成二维、三维相关联的工程图

Solid3000三维软件可以直接利用三维模型生成二维工程图，使设计人员从凭借想象力绘制各种视图的困境中解放出来。大吨位压力机产品的机身等零部件尺寸较大，结构复杂，在绘制工程图的时候，往往需要用十几个视图才能表达清楚。绘制这些大型零件的工程图对工程师来说是一件非常繁重的工作。而Solid3000可以自动生成工程图，图纸中的各个视图是三维模型自动投影产生的，非常准确；这些二维工程图与三维模型是相关联的，可以在尺寸上相互驱动；这些功能保证了设计的正确性、统一性。同时，软件可以利用装配图自动生成各种装配材料清单，其中的零部件信息和三维模型保持一致，比以前使用二维软件手工编制即快捷又准确。

图4 J5
3系列压力机机身

5. 宋体'>制作方案演示的动画、图片，充分展示产品的结构、性能

2004年我公司某种型号摩擦压力机的新产品发布会召开的时候该机正在车间试车，无法获得满意的照片进行产品宣传。Solid3000三维软件提供了透明化、剖视、爆炸视图、渲染、动画等工具，利用这些工具能够向用户充分展示设计方案的每一个细节、生成各种演示方案的模型图片、完成较复杂的演示动画。这些图片及动画在新产品宣传、项目投标中可以让用户直观的获得产品信息，对产品留下深刻的印象。发布会后客户对产品的演示效果非常满意，这是他们看到的国内首次用三维软件生成的摩擦压力机图片（如图5、图6）。

图5 产品宣传图片1

图6 产品宣传图片2

特别值得一提的是作为国产软件，Solid3000为我们提供了很多适合我国工程技术人员习惯的功能。比如说，在标注尺寸公差的时候软件为我们提供了公差查询表，使我们可以方便快捷的选用符合要求的公差代号或者是数值（如图7）。软件各种功能操作的名称、功能提示也非常符合中国人的语言习惯，使用的时候比较易懂，容易上手。标注的形式、字体修改非常方便。另外，Solid3000的标准件库也很有特色。软件为我们提供了符合最新国标的完善的标准件库，而且可以根据需要自己定义所需标准件，还可以根据企业自身产品情况自己建立本公司标准件库。我公司产品经过多年发展已经形成系列化，很多零件在企业内部已经实现标准化。我们将这些零件放在企业自己的标准件库中，使用非常方便。

如图7 工程图环境下尺寸公差标注界面

三、结束语

三维软件在摩擦压力机设计中的应用是我公司设计工作利用先进软件技术提高工作效率，工作质量的一次很有意义的尝试，使设计工作变得生动，直观。目前三维软件在机械设计中已经得到越来越广泛的应用，我们使用三维设计软件的时间还不长，还有许多需要提高的地方，在企业信息化建设中还有很长的路要走。现在在使用好三维造型设计软件，充分挖掘软件潜力的同时也在考虑以后和其它软件的兼容、接口问题。这里只是把我们初步使用三维软件的一些感受和经验写出来，希望能与国内同行多交流，共同进步。