基于Solid Edge的電渦流緩速器控制器結構設計

韓娟娟+胡魁華+梁爽

摘 要：隨著計算機輔助設計技術的不斷發展，CAD技術已經廣泛地應用于各種機械產品的結構設計中。而Solid Edge以其創新的流技術、強大的裝配功能和友好的操作界面比市場上任何其它三維CAD設計軟件更易于上手，易于使用且生產率更高，已被廣泛地應用于各種產品的設計生產中。文章以電渦流緩速器控制器為例，就Solid Edge在產品三維結構設計中的具體應用作一個系統的介紹。

關鍵詞：Solid Edge；控制器；結構設計

1 Solid Edge 簡介

Solid Edge是UGS公司的一款功能強大的三維計算機輔助設計軟件，具有自動導航、界面簡潔、對話框少和人機交互性好等優點，簡單的建模方式，強大的“特征管理器”以及高效的“鈑金設計”，有助于開闊設計人員的思路，提高工作效率，操作簡單、易學易用，消除了三維CAD軟件建模復雜、難以上手和學習時間長等缺點。Solid Edge軟件具有強大的裝配功能，它能支持“自頂而下”和“自底而上”兩種裝配設計模式，可快速建立大型的裝配體。它的“裝配結構管理”，可以對同一裝配體生成不同的配置，以便對產品進行更好的評估。尤為重要的是，Solid Edge的“裝配檢測”和“干涉分析”功能模塊，能夠及時發現裝配過程中存在的問題，在圖紙設計階段就可以實施改進和優化，相較于純二維設計來說，這是一個很大的突破，不僅節約了設計人員大量的時間和精力，也降低了產品試制成本。

2 分析產品，確定產品系統方案圖

電渦流緩速器是一種汽車輔助制動裝置，俗稱電剎。安裝在車輛的傳動系統中，利用電磁感應原理實現車輛的渦流制動，與傳統制動搭配使用，承擔著許多大中型客車和卡車控制車速的作用。它作為一種輔助制動裝置，其減少了主制動裝置的機械摩擦，既提高了車輛的壽命，又提高了行駛的安全性和舒適性，越來越受到汽車制造廠家的青睞。而其核心部件就是電渦流緩速器控制器。

因控制器負載電流大且需頻繁通斷電，而車輛的工況也較為惡劣，為了提高控制器的穩定性，從產品需防水、防塵、散熱且接地性能要好的角度出發，根據行業相關技術條件，結合國內外加工工藝和材料的發展以及公司實際生產情況，綜合考慮成本因素和生產周期，最終確定產品結構形式為：外殼采用鋁型材拉伸工藝，表面處理為整體噴砂后表面陽極氧化，走線方式采用銅條，產品系統方案如圖1所示。

3 創建產品零部件三維模型

打開Solid Edge三維CAD設計軟件，單擊“實體零件”，進入零件設計模塊。在零件設計界面利用草圖、拉伸、除料和孔等特征命令，完成電渦流緩速器控制器所需主要零件鋁型材拉伸殼體的三維模型。在建模過程中，可以在草圖界面中構造出鋁型材拉伸截面的多種造型，許多新想法和好點子，都能用軟件模擬出來，再不拘泥于以往需要通過樣品試制來保證設計的可行性。用上述類似的方法，依次構建出控制器電路板、殼體左端板、殼體右端板等三維模型；利用Solid Edge的“鈑金零件”設計環境中的簡單命令構造出銅條的雛形，并依據殼體左端板上的-、+、1、2、3、4的開孔位置和電路板上的電連接點，在銅條上給出相應的安裝位置和安裝孔。

4 構建裝配件、檢查干涉、合理評估

上述的各個零件設計完成后，就可以應用Solid Edge軟件構建裝配件、檢查干涉、合理評估。Solid Edge軟件的裝配功能和干涉檢查可以很方便地幫助設計人員發現產品結構設計中可能存在的問題，以便及時改正，提高生產效率，降低生產成本。Solid Edge構建裝配件的操作過程為：新建裝配文件→從“資源查找器”上的“零件庫”選項卡中拖拽零件，將其放置在裝配文件中→選擇合適的裝配“關系類型”，定義匹配關系→保存裝配件。根據上述方法構建完成的控制器裝配文件如圖2所示。

在完成產品裝配件后，應利用Solid Edge的“檢查”工具中的“檢查干涉”功能對裝配件進行干涉檢查，以便及時發現設計中存在的干涉問題。一旦發現設計存在干涉，應對照干涉結果仔細修改結構設計，直至零干涉為止。

5 合理評估、輸出工程圖紙

評價一個產品的優劣，往往需要考慮經濟、實用、美觀、環保等因素。設計結構時，在滿足產品實用功能前提下，最應關注的就是材料、成本等價格因素，因為產品的用料成本將直接關系到產品的最終價格。從經濟實用的角度評價圖2中的銅條+，其結構形式雖然滿足了功能要求，但是由于鈑金零件有其獨特的加工方法，如折彎、沖裁、拉伸、成形等，必然會造成材料的浪費。為了避免因結構不合理而造成的不必要的浪費，必須對所設計的零件結構工藝性進行合理的評價，及時發現存在的問題，并做出相應的修改。如圖3所示，將零件銅條+進行合理的拆分，從經濟、可制作性角度出發，及時改進設計，力求產品設計、工藝設計、制造一次成功，以達到降低產品成本，提高產品質量，縮短產品開發周期的目的。

圖3 銅條+拆分圖

最后，根據已經得到認可的產品設計方案，可以對每個零部件進行詳細設計并整理出一套完整的工程圖紙。在這里，不得不再提一下Solid Edge，通過屬性設置和強大的圖庫，總裝圖的明細表可以自動生成，不僅節約了大量時間，也確保了圖紙的正確性，不會出現以往總裝圖中的圖號名稱和零部件圖的圖號名稱不能完全對應的現象。

6 結束語

實踐證明，采用Solid Edge三維CAD軟件進行產品結構設計，能夠盡可能地減少設計者的勞動強度，縮短設計周期，減少開發成本，提高生產效率；能夠更好地保證產品的功能性要求、裝配性要求和工藝性要求；使產品的設計更加輕松，產品的制造更加合理。

參考文獻

[1]張玉云，吳瑞榮，等. 制造系統資源建模與適應性工藝過程設計[A].第四屆中國計算機集成制造學術會議[C].哈爾濱，1996：383～388.

[2]孫宜華，萬竹林.基于solidworks的鈑金箱體結構逆向設計實現[J].科技創新導報，2011.

[3]祝仁德.Solid Edge在電子設備機架結構設計中的應用[J]. 機械設計，2007：251～252.

作者簡介：韓娟娟，女，碩士學歷，助理工程師，研究方向為工業產品機械結構的設計與開發。

胡魁華，男，本科學歷，高級工程師，研究方向為軍用配套產品的研究與開發。

梁爽，女，本科學歷，助理工程師，研究方向為應用電子技術的研究與開發。endprint

摘 要：隨著計算機輔助設計技術的不斷發展，CAD技術已經廣泛地應用于各種機械產品的結構設計中。而Solid Edge以其創新的流技術、強大的裝配功能和友好的操作界面比市場上任何其它三維CAD設計軟件更易于上手，易于使用且生產率更高，已被廣泛地應用于各種產品的設計生產中。文章以電渦流緩速器控制器為例，就Solid Edge在產品三維結構設計中的具體應用作一個系統的介紹。

關鍵詞：Solid Edge；控制器；結構設計

1 Solid Edge 簡介

Solid Edge是UGS公司的一款功能強大的三維計算機輔助設計軟件，具有自動導航、界面簡潔、對話框少和人機交互性好等優點，簡單的建模方式，強大的“特征管理器”以及高效的“鈑金設計”，有助于開闊設計人員的思路，提高工作效率，操作簡單、易學易用，消除了三維CAD軟件建模復雜、難以上手和學習時間長等缺點。Solid Edge軟件具有強大的裝配功能，它能支持“自頂而下”和“自底而上”兩種裝配設計模式，可快速建立大型的裝配體。它的“裝配結構管理”，可以對同一裝配體生成不同的配置，以便對產品進行更好的評估。尤為重要的是，Solid Edge的“裝配檢測”和“干涉分析”功能模塊，能夠及時發現裝配過程中存在的問題，在圖紙設計階段就可以實施改進和優化，相較于純二維設計來說，這是一個很大的突破，不僅節約了設計人員大量的時間和精力，也降低了產品試制成本。

2 分析產品，確定產品系統方案圖

電渦流緩速器是一種汽車輔助制動裝置，俗稱電剎。安裝在車輛的傳動系統中，利用電磁感應原理實現車輛的渦流制動，與傳統制動搭配使用，承擔著許多大中型客車和卡車控制車速的作用。它作為一種輔助制動裝置，其減少了主制動裝置的機械摩擦，既提高了車輛的壽命，又提高了行駛的安全性和舒適性，越來越受到汽車制造廠家的青睞。而其核心部件就是電渦流緩速器控制器。

因控制器負載電流大且需頻繁通斷電，而車輛的工況也較為惡劣，為了提高控制器的穩定性，從產品需防水、防塵、散熱且接地性能要好的角度出發，根據行業相關技術條件，結合國內外加工工藝和材料的發展以及公司實際生產情況，綜合考慮成本因素和生產周期，最終確定產品結構形式為：外殼采用鋁型材拉伸工藝，表面處理為整體噴砂后表面陽極氧化，走線方式采用銅條，產品系統方案如圖1所示。

3 創建產品零部件三維模型

打開Solid Edge三維CAD設計軟件，單擊“實體零件”，進入零件設計模塊。在零件設計界面利用草圖、拉伸、除料和孔等特征命令，完成電渦流緩速器控制器所需主要零件鋁型材拉伸殼體的三維模型。在建模過程中，可以在草圖界面中構造出鋁型材拉伸截面的多種造型，許多新想法和好點子，都能用軟件模擬出來，再不拘泥于以往需要通過樣品試制來保證設計的可行性。用上述類似的方法，依次構建出控制器電路板、殼體左端板、殼體右端板等三維模型；利用Solid Edge的“鈑金零件”設計環境中的簡單命令構造出銅條的雛形，并依據殼體左端板上的-、+、1、2、3、4的開孔位置和電路板上的電連接點，在銅條上給出相應的安裝位置和安裝孔。

4 構建裝配件、檢查干涉、合理評估

上述的各個零件設計完成后，就可以應用Solid Edge軟件構建裝配件、檢查干涉、合理評估。Solid Edge軟件的裝配功能和干涉檢查可以很方便地幫助設計人員發現產品結構設計中可能存在的問題，以便及時改正，提高生產效率，降低生產成本。Solid Edge構建裝配件的操作過程為：新建裝配文件→從“資源查找器”上的“零件庫”選項卡中拖拽零件，將其放置在裝配文件中→選擇合適的裝配“關系類型”，定義匹配關系→保存裝配件。根據上述方法構建完成的控制器裝配文件如圖2所示。

在完成產品裝配件后，應利用Solid Edge的“檢查”工具中的“檢查干涉”功能對裝配件進行干涉檢查，以便及時發現設計中存在的干涉問題。一旦發現設計存在干涉，應對照干涉結果仔細修改結構設計，直至零干涉為止。

5 合理評估、輸出工程圖紙

評價一個產品的優劣，往往需要考慮經濟、實用、美觀、環保等因素。設計結構時，在滿足產品實用功能前提下，最應關注的就是材料、成本等價格因素，因為產品的用料成本將直接關系到產品的最終價格。從經濟實用的角度評價圖2中的銅條+，其結構形式雖然滿足了功能要求，但是由于鈑金零件有其獨特的加工方法，如折彎、沖裁、拉伸、成形等，必然會造成材料的浪費。為了避免因結構不合理而造成的不必要的浪費，必須對所設計的零件結構工藝性進行合理的評價，及時發現存在的問題，并做出相應的修改。如圖3所示，將零件銅條+進行合理的拆分，從經濟、可制作性角度出發，及時改進設計，力求產品設計、工藝設計、制造一次成功，以達到降低產品成本，提高產品質量，縮短產品開發周期的目的。

圖3 銅條+拆分圖

最后，根據已經得到認可的產品設計方案，可以對每個零部件進行詳細設計并整理出一套完整的工程圖紙。在這里，不得不再提一下Solid Edge，通過屬性設置和強大的圖庫，總裝圖的明細表可以自動生成，不僅節約了大量時間，也確保了圖紙的正確性，不會出現以往總裝圖中的圖號名稱和零部件圖的圖號名稱不能完全對應的現象。

6 結束語

實踐證明，采用Solid Edge三維CAD軟件進行產品結構設計，能夠盡可能地減少設計者的勞動強度，縮短設計周期，減少開發成本，提高生產效率；能夠更好地保證產品的功能性要求、裝配性要求和工藝性要求；使產品的設計更加輕松，產品的制造更加合理。

參考文獻

[1]張玉云，吳瑞榮，等. 制造系統資源建模與適應性工藝過程設計[A].第四屆中國計算機集成制造學術會議[C].哈爾濱，1996：383～388.

[2]孫宜華，萬竹林.基于solidworks的鈑金箱體結構逆向設計實現[J].科技創新導報，2011.

[3]祝仁德.Solid Edge在電子設備機架結構設計中的應用[J]. 機械設計，2007：251～252.

作者簡介：韓娟娟，女，碩士學歷，助理工程師，研究方向為工業產品機械結構的設計與開發。

胡魁華，男，本科學歷，高級工程師，研究方向為軍用配套產品的研究與開發。

梁爽，女，本科學歷，助理工程師，研究方向為應用電子技術的研究與開發。endprint

摘 要：隨著計算機輔助設計技術的不斷發展，CAD技術已經廣泛地應用于各種機械產品的結構設計中。而Solid Edge以其創新的流技術、強大的裝配功能和友好的操作界面比市場上任何其它三維CAD設計軟件更易于上手，易于使用且生產率更高，已被廣泛地應用于各種產品的設計生產中。文章以電渦流緩速器控制器為例，就Solid Edge在產品三維結構設計中的具體應用作一個系統的介紹。

關鍵詞：Solid Edge；控制器；結構設計

1 Solid Edge 簡介

Solid Edge是UGS公司的一款功能強大的三維計算機輔助設計軟件，具有自動導航、界面簡潔、對話框少和人機交互性好等優點，簡單的建模方式，強大的“特征管理器”以及高效的“鈑金設計”，有助于開闊設計人員的思路，提高工作效率，操作簡單、易學易用，消除了三維CAD軟件建模復雜、難以上手和學習時間長等缺點。Solid Edge軟件具有強大的裝配功能，它能支持“自頂而下”和“自底而上”兩種裝配設計模式，可快速建立大型的裝配體。它的“裝配結構管理”，可以對同一裝配體生成不同的配置，以便對產品進行更好的評估。尤為重要的是，Solid Edge的“裝配檢測”和“干涉分析”功能模塊，能夠及時發現裝配過程中存在的問題，在圖紙設計階段就可以實施改進和優化，相較于純二維設計來說，這是一個很大的突破，不僅節約了設計人員大量的時間和精力，也降低了產品試制成本。

2 分析產品，確定產品系統方案圖

電渦流緩速器是一種汽車輔助制動裝置，俗稱電剎。安裝在車輛的傳動系統中，利用電磁感應原理實現車輛的渦流制動，與傳統制動搭配使用，承擔著許多大中型客車和卡車控制車速的作用。它作為一種輔助制動裝置，其減少了主制動裝置的機械摩擦，既提高了車輛的壽命，又提高了行駛的安全性和舒適性，越來越受到汽車制造廠家的青睞。而其核心部件就是電渦流緩速器控制器。

因控制器負載電流大且需頻繁通斷電，而車輛的工況也較為惡劣，為了提高控制器的穩定性，從產品需防水、防塵、散熱且接地性能要好的角度出發，根據行業相關技術條件，結合國內外加工工藝和材料的發展以及公司實際生產情況，綜合考慮成本因素和生產周期，最終確定產品結構形式為：外殼采用鋁型材拉伸工藝，表面處理為整體噴砂后表面陽極氧化，走線方式采用銅條，產品系統方案如圖1所示。

3 創建產品零部件三維模型

打開Solid Edge三維CAD設計軟件，單擊“實體零件”，進入零件設計模塊。在零件設計界面利用草圖、拉伸、除料和孔等特征命令，完成電渦流緩速器控制器所需主要零件鋁型材拉伸殼體的三維模型。在建模過程中，可以在草圖界面中構造出鋁型材拉伸截面的多種造型，許多新想法和好點子，都能用軟件模擬出來，再不拘泥于以往需要通過樣品試制來保證設計的可行性。用上述類似的方法，依次構建出控制器電路板、殼體左端板、殼體右端板等三維模型；利用Solid Edge的“鈑金零件”設計環境中的簡單命令構造出銅條的雛形，并依據殼體左端板上的-、+、1、2、3、4的開孔位置和電路板上的電連接點，在銅條上給出相應的安裝位置和安裝孔。

4 構建裝配件、檢查干涉、合理評估

上述的各個零件設計完成后，就可以應用Solid Edge軟件構建裝配件、檢查干涉、合理評估。Solid Edge軟件的裝配功能和干涉檢查可以很方便地幫助設計人員發現產品結構設計中可能存在的問題，以便及時改正，提高生產效率，降低生產成本。Solid Edge構建裝配件的操作過程為：新建裝配文件→從“資源查找器”上的“零件庫”選項卡中拖拽零件，將其放置在裝配文件中→選擇合適的裝配“關系類型”，定義匹配關系→保存裝配件。根據上述方法構建完成的控制器裝配文件如圖2所示。

在完成產品裝配件后，應利用Solid Edge的“檢查”工具中的“檢查干涉”功能對裝配件進行干涉檢查，以便及時發現設計中存在的干涉問題。一旦發現設計存在干涉，應對照干涉結果仔細修改結構設計，直至零干涉為止。

5 合理評估、輸出工程圖紙

評價一個產品的優劣，往往需要考慮經濟、實用、美觀、環保等因素。設計結構時，在滿足產品實用功能前提下，最應關注的就是材料、成本等價格因素，因為產品的用料成本將直接關系到產品的最終價格。從經濟實用的角度評價圖2中的銅條+，其結構形式雖然滿足了功能要求，但是由于鈑金零件有其獨特的加工方法，如折彎、沖裁、拉伸、成形等，必然會造成材料的浪費。為了避免因結構不合理而造成的不必要的浪費，必須對所設計的零件結構工藝性進行合理的評價，及時發現存在的問題，并做出相應的修改。如圖3所示，將零件銅條+進行合理的拆分，從經濟、可制作性角度出發，及時改進設計，力求產品設計、工藝設計、制造一次成功，以達到降低產品成本，提高產品質量，縮短產品開發周期的目的。

圖3 銅條+拆分圖

最后，根據已經得到認可的產品設計方案，可以對每個零部件進行詳細設計并整理出一套完整的工程圖紙。在這里，不得不再提一下Solid Edge，通過屬性設置和強大的圖庫，總裝圖的明細表可以自動生成，不僅節約了大量時間，也確保了圖紙的正確性，不會出現以往總裝圖中的圖號名稱和零部件圖的圖號名稱不能完全對應的現象。

6 結束語

實踐證明，采用Solid Edge三維CAD軟件進行產品結構設計，能夠盡可能地減少設計者的勞動強度，縮短設計周期，減少開發成本，提高生產效率；能夠更好地保證產品的功能性要求、裝配性要求和工藝性要求；使產品的設計更加輕松，產品的制造更加合理。

參考文獻

[1]張玉云，吳瑞榮，等. 制造系統資源建模與適應性工藝過程設計[A].第四屆中國計算機集成制造學術會議[C].哈爾濱，1996：383～388.

[2]孫宜華，萬竹林.基于solidworks的鈑金箱體結構逆向設計實現[J].科技創新導報，2011.

[3]祝仁德.Solid Edge在電子設備機架結構設計中的應用[J]. 機械設計，2007：251～252.

作者簡介：韓娟娟，女，碩士學歷，助理工程師，研究方向為工業產品機械結構的設計與開發。

胡魁華，男，本科學歷，高級工程師，研究方向為軍用配套產品的研究與開發。

梁爽，女，本科學歷，助理工程師，研究方向為應用電子技術的研究與開發。endprint