第1章　SOLIDWORKS與數(shù)字化智能設(shè)計

SOLIDWORKS數(shù)字化智能設(shè)計壹1.1.1設(shè)計手段的變革過程1.1數(shù)字化智能設(shè)計在現(xiàn)代圖學(xué)成形之前，設(shè)計通過“圖”進(jìn)行表達(dá)，我國早在《世本》中就有著關(guān)于圖的記載，其中的《作篇》為可考的制作（設(shè)計）之創(chuàng)始，而中國古代的圖泛指圖象、圖片、圖紙、設(shè)計圖等。《開工開物》插圖1.1.1設(shè)計手段的變革過程1.1數(shù)字化智能設(shè)計“沒有規(guī)矩，不成方圓”，其中的規(guī)、矩與現(xiàn)代的繪圖工具接近。古畫中的規(guī)矩形象1.1.1設(shè)計手段的變革過程1.1數(shù)字化智能設(shè)計1795年法國數(shù)學(xué)家加斯帕·蒙日（GaspardMonge）創(chuàng)建的《畫法幾何學(xué)》奠定了工程制圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。徐壽父子翻譯了《器象顯真》，是我國第一部系統(tǒng)、完整地介紹西方機(jī)械制圖的譯著。1.1.1設(shè)計手段的變革過程1.1數(shù)字化智能設(shè)計隨著計算機(jī)的出現(xiàn)與應(yīng)用發(fā)展，給設(shè)計領(lǐng)域帶來了全新的設(shè)計工具——CAD（ComputerAidedDesign，計算機(jī)輔助設(shè)計），CAD可以說是制造業(yè)信息化發(fā)展的一個縮影，現(xiàn)代制造業(yè)不可缺少的基本工具。1.1.1設(shè)計手段的變革過程1.1數(shù)字化智能設(shè)計60年代末隨著實(shí)體造型概念的推出，三維CAD開始與二維CAD分開發(fā)展?，F(xiàn)在普及的三維CAD均為Windows平臺下的參數(shù)化實(shí)體建模為主要形式。1.1.2數(shù)字化智能設(shè)計的要素1.1數(shù)字化智能設(shè)計通過創(chuàng)建三維參數(shù)化實(shí)體模型可以使用大量的關(guān)聯(lián)集成工具，如CAE、CAM、DFM、MBD、3DP等二維表達(dá)所無法使用的工具集。數(shù)字化智能設(shè)計將以上這些工具有效的融合，再通過PDM進(jìn)行統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)所形成的有機(jī)系統(tǒng)，使得整個設(shè)計都能通過全數(shù)字化傳達(dá)，能有效的提升設(shè)計效率、減少設(shè)計成本、提升設(shè)計的有效性。1.2.1三維軟件的基本概念1.2軟件模塊與數(shù)字化智能設(shè)計的關(guān)系1）實(shí)體模型。用于表達(dá)三維物體固體性質(zhì)的形式，是一種幾何模型。2）特征。特征是一個專業(yè)術(shù)語，它兼有形狀和功能兩種屬性，包括特定幾何形狀、拓?fù)潢P(guān)系、典型功能、繪圖表示方法、制造技術(shù)和公差要求。3）參數(shù)化。參數(shù)化是指通過尺寸約束、幾何約束、方程式等參數(shù)對模型中的對象進(jìn)行定義并規(guī)定之間的相互關(guān)系。4）約束。限定幾何對象的尺寸或位置的數(shù)值或。5）文件轉(zhuǎn)換格式。標(biāo)準(zhǔn)交換文件格式，且大多三維軟件均支持的一種文件格式，較為常見的有IGES、X＿T、stl、stp等格式。6）相關(guān)性。零件、裝配體、工程圖、分析模型間的內(nèi)在關(guān)系，這種關(guān)系能夠保證模型和圖紙始終保持一致性。1.2.2三維軟件的價值1.2軟件模塊與數(shù)字化智能設(shè)計的關(guān)系1）加速產(chǎn)品設(shè)計。三維實(shí)體建模系統(tǒng)能提供更快更有效的創(chuàng)建產(chǎn)品設(shè)計方法。2）快速更改設(shè)計。保證模型的所有元素都是相互關(guān)聯(lián)的。3）最大限度地利用模型數(shù)據(jù)的價值。在設(shè)計仍為數(shù)字形態(tài)時即可對其進(jìn)行分析和測試，可以為工程師提供快速反復(fù)修改和優(yōu)化設(shè)計的方法。4）萬能模型。一旦創(chuàng)建模型后，與產(chǎn)品設(shè)計有關(guān)的所有人均可訪問該產(chǎn)品數(shù)據(jù)。5）獲得更好的視圖。通過在3D中直觀顯示零件和裝配體。6）復(fù)雜曲面的創(chuàng)建?？捎糜趧?chuàng)建復(fù)雜設(shè)計特征。7）無需構(gòu)建物理原型。快速評估和解決配合和公差問題。8）打開新技術(shù)之門。通過創(chuàng)建實(shí)體模型，設(shè)計人員或工程師可以使用大量的集成軟件工具。1.2.3數(shù)字化智能設(shè)計的體現(xiàn)1.2軟件模塊與數(shù)字化智能設(shè)計的關(guān)系參數(shù)化1.2.3數(shù)字化智能設(shè)計的體現(xiàn)1.2軟件模塊與數(shù)字化智能設(shè)計的關(guān)系快速得到分析結(jié)果1.2.3數(shù)字化智能設(shè)計的體現(xiàn)1.2軟件模塊與數(shù)字化智能設(shè)計的關(guān)系優(yōu)化設(shè)計方案1.2.3數(shù)字化智能設(shè)計的體現(xiàn)1.2軟件模塊與數(shù)字化智能設(shè)計的關(guān)系在一定條件下求最優(yōu)解1.2.3數(shù)字化智能設(shè)計的體現(xiàn)1.2軟件模塊與數(shù)字化智能設(shè)計的關(guān)系成本核算、對環(huán)境的影響評估、G代碼生成、管理設(shè)計數(shù)據(jù)等等功能需求，均是建立在數(shù)字化設(shè)計基礎(chǔ)上。1.3.1SOLIDWORKS的歷史1.3SOLIDWORKS基本介紹SOLIDWORKS是世界上第一款基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，1993年SOLIDWORKS出現(xiàn)在世人面前，并于1995年推第一個版本，于1997年被法國達(dá)索收購。其友好的操作性及優(yōu)越的與插件集成技術(shù)，逐漸成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件之一，被廣泛應(yīng)用于各類行業(yè)。SOLIDWORKS是一款基于特征、參數(shù)化、實(shí)體建模的設(shè)計工具，利用SOLIDWORKS可以創(chuàng)建全相關(guān)的三維參數(shù)化實(shí)體模型。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著軟件同質(zhì)化趨于嚴(yán)重，單獨(dú)依靠建模功能壓制對手已不再可能，此時SOLIDWORKS開始延伸CAD功能，賦予更多的設(shè)計輔助功能，數(shù)字化智能設(shè)計也有了軟件基礎(chǔ)。1.3.2SOLIDWORKS的基本功能1.3SOLIDWORKS基本介紹SOLIDWORKS除了三維軟件基本包含的零件建模、鈑金、焊件、曲面、裝配、工程圖外，還包括設(shè)計驗(yàn)證Simulation、動力學(xué)仿真Motion、流體仿真FlowSimulation、模流分析Plastics、環(huán)境評估Sustainability、文檔創(chuàng)作Composer、渲染Visualize、三維標(biāo)注MBD、檢測文檔Inspection、數(shù)據(jù)管理PDM、加工編程CAM、管道布線Routing、逆向工程ScanTo3D、成本分析Costing、公差分析TolAnalyst、電氣系統(tǒng)設(shè)計Electrical、ECAD轉(zhuǎn)換CircuitWorks、電子設(shè)計PCB、數(shù)據(jù)共享eDrawings、二維軟件DraftSight等。本教材以通用機(jī)械類產(chǎn)品的設(shè)計為主要講解目標(biāo)，主要涵蓋了基本建模、裝配、工程圖、設(shè)計驗(yàn)證Simulation、動力學(xué)仿真Motion、三維標(biāo)注MBD、數(shù)據(jù)管理PDM等模塊功能。1.3.3SOLIDWORKS中的基本概念1.3SOLIDWORKS基本介紹1）模板。定義了尺寸標(biāo)注形式、單位系統(tǒng)以及系統(tǒng)配置等信息。2）文件屬性。指定給整個零件、裝配體或工程圖文件的非幾何信息。3）質(zhì)量特性。根據(jù)所應(yīng)用的材料及參考坐標(biāo)系自動計算零部件的各種物理信息。4）基準(zhǔn)軸。用點(diǎn)劃線來表示的對象。用于創(chuàng)建特征，定位尺寸和定位基準(zhǔn)面。5）基準(zhǔn)面。用一個矩形平面來表示的特征。用于被作為參考創(chuàng)建特征，定位尺寸或定位草圖。6）草圖。用于創(chuàng)建一個模型特征的平面線框幾何要素，可以包括直線、圓弧、樣條曲線等。1.3.3SOLIDWORKS中的基本概念1.3SOLIDWORKS基本介紹7）系列零件。表達(dá)結(jié)構(gòu)類似，而特征參數(shù)、草圖尺寸、局部特征狀態(tài)不盡相同的系列產(chǎn)品模型，稱為系列零件。8）裝配。描述一個產(chǎn)品的零件和子裝配體關(guān)系的集合。9）干涉檢查。用于檢測零件之間有沒有干涉的工具。10）尺寸關(guān)系?？梢酝ㄟ^相應(yīng)尺寸對模型進(jìn)行驅(qū)動。11）幾何關(guān)系。通過定義草圖對象間的平行、相切、垂直等關(guān)系。12）裝配關(guān)系。在裝配體中定義零件之間的關(guān)系，比如同軸心、對稱、齒輪配合等，通過裝配關(guān)系定義后不但使零件間有效的裝配在一起，并且在裝配運(yùn)動時保持這些關(guān)系。1.3.4SOLIDWORKS基本操作1.3SOLIDWORKS基本介紹1．界面介紹1.3.4SOLIDWORKS基本操作1.3SOLIDWORKS基本介紹1．界面介紹1）菜單欄。包含SOLIDWORKS的所有基本命令。2）標(biāo)準(zhǔn)工具欄。用來對文件執(zhí)行最基本的操作。3）狀態(tài)欄。用于顯示當(dāng)前的操作狀態(tài)，反饋即時提示信息。4）任務(wù)欄。向用戶提供當(dāng)前設(shè)計狀態(tài)下的多重任務(wù)工具。1.3.4SOLIDWORKS基本操作1.3SOLIDWORKS基本介紹2．工具欄1.3.4SOLIDWORKS基本操作1.3SOLIDWORKS基本介紹3．鍵盤快捷鍵1.3.4SOLIDWORKS基本操作1.3SOLIDWORKS基本介紹4．鼠標(biāo)基本操作按住鼠標(biāo)中鍵拖動為旋轉(zhuǎn)當(dāng)前視圖或者零件。Ctrl+中鍵（按住并拖動）為平移當(dāng)前視圖。Shift+中鍵（按住并拖動）為動態(tài)縮放。Alt+中鍵（按住并拖動）為繞軸旋轉(zhuǎn)。1.3.4SOLIDWORKS基本操作1.3SOLIDWORKS基本介紹5．鼠標(biāo)筆勢1.3.4SOLIDWORKS基本操作1.3SOLIDWORKS基本介紹6．視圖控制標(biāo)準(zhǔn)視圖工具欄1.3.4SOLIDWORKS基本操作1.3SOLIDWORKS基本介紹6．視圖控制前導(dǎo)視圖工具欄1.3.4SOLIDWORKS基本操