1.2.2 SolidWorks的功能及其对于现代产品开发的支持
对于现代产品开发中的各种功能需求,AutoCAD等二维CAD软件除了结构设计和尺寸标注外,基本上都无法胜任。而且在造型效率方面,SolidWorks由于直接针对三维实体进行产品设计工作,因此在产品造型方面的速度是AutoCAD的3~5倍。如果将SolidWorks在设计重用等方面的优势考虑进去,差异将更是惊人。在中、高端CAD软件领域中,SolidWorks可以号称最快捷的软件系统。SolidWorks对于现代产品开发过程的支持体现在下面几个方面。
1.采用三维方式表达产品模型
SolidWorks是基于三维造型的CAD软件,采用“搭积木”组合特征的方法生成模型,设计人员不必考虑模型的三视图关系,而可以直接考虑产品的空间形态。这种直观的造型方法不仅效率快,而且方便设计者将精力集中到产品模型的空间拓扑和外形结构上。通过三维模型再生成工程图,这种操作方法可以大大提高设计的效率。
实际上,在现代制造领域,随着三维建模趋势的盛行,工程图的地位有逐步降低的倾向。工程图的主要功能在于描述产品的工程属性,如尺寸公差、形位公差、粗糙度、技术说明等。而基于三维模型的工程属性标注标准早已制订出来,并且在逐步完善之中。SolidWorks零件和装配体文件依照ASME Y14.41—2003标准对3D注解提供支持。图1-2就是一个在三维模型上标注工程属性的实例,基于三维模型完成所有的产品开发过程已经成为现实。
图1-2 三维模型上标注工程属性
2.参数化设计
对于AutoCAD,从AutoCAD 2002开始提供图形和尺寸之间的单向驱动,即更改模型可以自动更新尺寸,但是还不提供改变尺寸驱动图形变化的功能,因此在AutoCAD中,必须精确绘制出尺寸和几何关系正确的图形,这无疑增加了造型的复杂性。而SolidWorks提供参数化支持,即可以用尺寸来驱动模型变化。如图1-3所示,改变模型参数,就可以迅速调整模型的形态。
SolidWorks还支持更为高级的参数化技术,包括通过方程式描述产品模型尺寸之间的关联性,从而更好地反映设计意图。参数化技术解决了传统设计中的产品外观和尺寸参数之间的冲突难题。另外,参数化技术是产品系列化、产品配置管理等技术的基础。
图1-3 改变模型参数
3.一致性
SolidWorks有3种基本的工作环境——零件、装配体和工程图,产品信息在这3种环境之中共享。用户在某一环境中更改产品模型后,另外两个环境的产品模型将发生同步更新,从而保持产品模型的一致性。一致性在企业应用中十分重要,可避免设计环节由于人为因素导致的设计冲突。
4.对于高级设计技术的支持:自上向下的设计
随着CAD软件的逐渐成熟,设计者可逐渐摆脱传统大工业时代的设计制造流程的羁绊,一些更加自然的、人性化的设计方法开始重新焕发活力。自顶向下的设计方法允许设计者从产品全局和零部件协调关系的角度出发进行产品设计,统筹规划产品布局和设计任务,从而规避传统的零件—部件—产品设计路线所造成的设计冲突。SolidWorks提供了丰富的自顶向下的设计技术方法,包括布局草图、模型分割和关联设计等。
在自上而下的装配体设计中,零件的一个或多个特征由装配体中的某项定义,如布局草图或另一零件的几何体。设计意图(特征大小、装配体中零部件的放置,与其他零件的靠近等)来自顶层(装配体)并下移(到零件中),因此称为“自上而下”。
例如,当使用凸台——拉伸命令在塑料零件上生成定位销时,可选择成形到面选项并选择线路板的底面(不同零件)。该选择将使定位销长度刚好接触线路板,即使线路板在将来的设计更改中移动。这样销钉的长度在装配体中定义,是不会被零件中的静态尺寸所定义的。
5.丰富的工程应用支持
AutoCAD只是单纯的图形绘制工具,而SolidWorks针对产品设计的工程要求分为零件、装配体和工程图3个基本模块。每个工程应用环境都提供相应的命令支持,用户根据产品设计的状况和需求选择不同的工程应用环境。
另外,近年来SolidWorks公司展开了一系列的并购运作,将主要的CAE软件提供商SRAC(该公司的COSMOS系列CAE软件以功能强大、操作快捷著称)网罗入门下,并逐步将这些CAE软件功能集成到SolidWorks当中。此外,SolidWorks专门提供了关于模具、钣金和焊接的功能环境,帮助用户完成相应的工程任务。SolidWorks还提供了完备的标准件库和模架库,并支持用户按照企业标准定制企业标准件库。
6.网络互动与协作
利用网络进行协同设计与交流是现代设计的发展趋势。SolidWorks不仅提供3D Meeting等网络协同工具,方便分布在不同地域的工程师进行协同设计,而且还可将SolidWorks生成的文件转换成网络传输的格式——edrawing。此外,通过3D Content Central,用户可通过网络共享其他工程师的造型成果。
SolidWorks是一个快速产品设计软件,交互性十分友好,不仅帮助工程师从繁杂的设计工作中解脱出来,而且提供了丰富的工程模块和第三方软件,能有效解决产品设计到制造实现的一系列问题,是企业信息化的强有力工具。