机械设计中的建模、仿真、分析与最新软件工具应用

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1 机械设计中的建模、仿真、分析与最新软件工具应用
Image courtesy of Innovation Engineering Inc. 机械设计中的建模、仿真、分析与最新软件工具应用 张俊 分析产品经理 SoildWorks 10/14/2018

2 日程 新世纪制造业的发展 基于虚拟样机的产品开发过程 SolidWorks的 解决方案 实例

3 新世纪制造业的发展 制造全球化 制造网络化 制造敏捷化 制造虚拟化 制造智能化 制造绿色化

4 虚拟制造的体系结构 数字化模型 计算机仿真虚拟现实 虚拟企业平台 虚拟生产平台 虚拟加工平台 PDM 虚拟设计 CAD 有限元分析
运动学分析 动力学分析 CFD 电磁分析 虚拟企业平台 虚拟生产平台 虚拟加工平台 虚拟加工过程优化 成型过程分析 工艺过程优化 工具设计优化 单元工艺优化 加工过程优化 虚拟装配 装配工艺规划 装配路径规划 公差分配规划 装配质量规划 PDM

5 产品设计流程 传统的串行过程 基于并行工程的产品开发过程 基于虚拟样机的产品开发过程

6 基于虚拟样机的产品开发过程 表示 虚拟样机 虚拟环境 CAD 仿真 设计 评估 功能 几何形状

7 ‹header› ‹date/time› SolidWorks的 解决方案 本演示文稿旨在向您介绍 SolidWorks 产品线的各种功能。 SolidWorks Corporation 致力于向企业提供解决方案，以帮助他们设计更好的产品。 从设计工具、如何提高产品质量，到如何将设计信息传递给企业中的其他人，SolidWorks 都能提供简便、直观而功能强大的解决方案。 下面让我们了解一下 SolidWorks 产品线如何帮助您设计更好的产品。 ‹footer›

8 成为达索成员 Dassault Systemes
SolidWorks 发展历程 1993 1995 1997 2000 2001 1999 1998 1996 1994 公司建立 发布 SolidWorks 95 成为达索成员 Dassault Systemes 累计销量超过100,000 套 累计销量超过250,000套 发布SolidWorks2004 收购Design Source 收购 SRAC 2002 2003 累计销量超过612,000套 发布SolidWorks2007 2004 2005 2006 2007 累计软件总数量 软件总数量                                            684,000 套 商业软件数量                                          287,000 套 教育软件数量                                          397,000 套 客户总数量                                            94,900 套 SolidWorks was founded in 1993, by several CAD industry veterans, with the vision to deliver the power of 3D mechanical design software to everyone. In less than two years, SolidWorks introduced the first powerful 3D mechanical CAD software available for a native Windows® environment. In 1997, SolidWorks was acquired by France-based Dassault Systemes, a global leader in the marketing for product lifecycle management (PLM) software, for stock valued at over $310 million. A major milestone occurred in 2000, when less than 5 years after selling their first seat of software, SolidWorks sold it’s 100,000 seat of software. Within three short years, that milestone was more than doubled when SolidWorks sales surpassed a quarter million seats. SolidWorks complemented its existing product line with analysis and workgroup PDM (product data management0 software through acquisitions of SRAC in 2001 and Design Source in 2002. 8

9 SolidWorks Office Premium SolidWorks Office Professional
‹header› ‹date/time› 3D 设计解决方案 设计验证 管路 高级运动 SolidWorks Office Premium 设计效率 PDM SolidWorks Office Professional 3D 设计 SolidWorks SolidWorks 软件是 3D 机械设计自动化软件领域的标准，工程师和设计人员能够用它来创建零件、装配体和生产级工程图。 SolidWorks 具有无与伦比的大型装配体性能和先进的钣金和曲面造型功能。 SolidWorks® Office Professional 是全面的产品设计解决方案，包括 SolidWorks 3D 机械设计软件和一整套设计交流和高效工具。 使用新增的设计交流工具，设计人员可以通过逼真渲染、动画及通过电子邮件和/或互联网共享设计的新颖方式来演示产品的外观和运行方式。 SolidWorks Office Professional 还包括标准零件库、工作效率提高工具以及特征识别工具。 PDMWorks™ 进一步完善了产品功能，它易于安装和使用，是符合 SolidWorks 工作组要求的产品数据管理 (PDM) 软件。 SolidWorks Office Premium 扩展了 SolidWorks 的功能，它采用专为不擅长设计验证的设计人员和工程师定制的设计验证软件，能够在构造 SolidWorks 模型之前展示其运行情况，从而提高产品质量；它还具有功能强大的物理运动模拟功能，能够模拟运动装配体的机械操作及它们产生的力； 此外还针对线路系统提供经过扩展的生产效率工具。 ‹footer›

10 SolidWorks Office Professional SolidWorks Office Premium
‹header› ‹date/time› 3D 设计解决方案 3D 设计 SolidWorks 设计效率 PDM SolidWorks Office Professional 设计验证 管路 高级运动 SolidWorks Office Premium 高级设计 验证 COSMOS 企业数据 管理 PDMWorks Enterprise SolidWorks 还提供 COSMOS 分析工具，可以模拟真实条件并测试多种假设情形。 这些工具包括用于结构分析的 COSMOSWorks™、用于运动模拟和运动学分析的 COSMOSMotion™，以及用于流体流动分析的 COSMOSFloWorks™，它们都具有通常只有高端 CFD 程序才能提供的强大功能。 最新添加到 SolidWorks 产品系列的是 PDMWorks Enterprise，它是一个产品数据管理工具，适用于拥有多个办公地点且需要管理整个工作流程进度的较大型公司。 ‹footer›

11 COSMOSEMS Electromagnetic
完整的设计分析（CAE）解决方案 COSMOSWorks Adv. Professional Professional COSMOSFloWorks Flow Simulation Designer Static Vibration Thermal Drop Test Nonlinear COSMOSEMS Electromagnetic Motion* Fatigue Optimization Post-dynamics *Motion is included in Designer as part of the SW Office Premium bundle or as part of CW Professional.

12 SolidWorks 助您通向创新王国 演示 验证 交流 文档 管理 设计 ‹header› ‹date/time› 设计更好的产品
SolidWorks Office Premium 提供产品设计团队开发优秀产品所需的全部工具。SolidWorks Office Premium 涵盖了设计过程的所有关键要素，包括： 在 CAD 系统中完成实际设计的功能。 与众多团队成员（包括不使用 CAD 的人员）分享设计的交流工具。 管理工具（如 PDM）可以帮助管理零件、装配体、工程图和其他任何与设计相关的数据，SolidWorks 的 PDM 工具还能帮助您进行零件的再利用，并与外部的设计团队协作。 以逼真的图像展示设计的演示工具。 为合作伙伴、供应商、客户和制造团队提供设计注解的文档功能。 分析设计以确保其符合性能规格的验证工具。SolidWorks 的验证工具还可优化设计。 例如，它可将材料使用量降至最低，或者减轻重量。 ‹footer›

13 专注于设计，而不是 CAD 最大限度降低 CAD 管理费用 SWIFTTM 将新手变成专家 直观的界面简化了对强大功能的使用过程 现有 系统
SolidWorks 今天 SolidWorks 明天 SolidWorks 非常了解：CAD 系统是一套工具；产品开发团队需要专注于设计与工程，而不是 CAD。因此，SolidWorks 将 3D CAD 做得极易使用和访问。经由这一点，SolidWorks 相信工程师可以设计出更好、更有创新性且更引人注目的产品。 最近，SolidWorks 引入了 SWIFT 技术。SWIFT（即 SolidWorks Intelligent Feature Technology，SolidWorks 智能特征技术）率先将从事 3D CAD 最具挑战性的设计所需的专家级技术提供给每位用户。例如，设计团队在确定生成拔模和圆角等零件特征的顺序时经常费尽心思。SWIFT 特征专家解决了这一问题，它可以按照设计人员意图以正确顺序生成新的特征。这样，设计人员就可以将更多时间用于完成更具实际意义的任务 – 设计优秀产品。 不过，SolidWorks 认为一些地方仍有待改进。SolidWorks 将继续关注这一领域，以使客户获得更高的效率和创新性。 设计 使用 CAD 使用 CAD 使用 CAD 设计 设计

14 利用强大的功能高效率地进行设计 易用性使得您的工作效率更高 直观的界面简化了对强大功能的使用过程 SolidWorks 工作效率
高级功能 极易使用的 高级功能 工作效率 SolidWorks 是易用性和强大功能的出色结合体。 SolidWorks 被公认为拥有最易用的 3D CAD 用户界面。UI（用户界面）方面的创新包括：提供可减少设计步骤的灵活功能，减轻视觉干扰，利用一套直观的显示和控制功能最大程度地消除疲劳。SolidWorks 的易用性指工程师可以向 SolidWorks 软件进行快速且无风险的迁移。工程师在使用 SolidWorks 时，将获得比使用任何其他 3D CAD 系统都要高很多的工作效率。 工程师在继续使用 SolidWorks 过程中，会迅速熟悉软件无与伦比的功能。SolidWorks 拥有许多独特且强大的功能（例如 SWIFT COSMOS 分析、大型装配体性能以及搜索工具等），利用这些功能，工程师可以达到任何其他 3D CAD 系统都望尘莫及的工作效率水平。 其他 3D 系统 易用性 当前 CAD 效率 时间

15 专注于设计,而非 CAD 简化的用户界面和工作流程 为新老用户提供的明快而直观的界面 灵活的交互功能 CommandManager
‹header› ‹date/time› 专注于设计,而非 CAD 简化的用户界面和工作流程 为新老用户提供的明快而直观的界面 灵活的交互功能 最大限度减少鼠标的单击和移动量 屏幕上的视图工具 弹出工具 增大用于设计的屏幕可视面积 CommandManager 基于任务的分组 出色的常用操作 RealView 第二代真实感功能 布景 2008 的主要着眼点是用户界面。让用户随手可得工具，这样用户就可以将时间用在设计上而不是浪费在来回移动鼠标寻找命令上。 SolidWorks 界面经过全方位检查，减少了鼠标单击操作并增加了SolidWorks 窗口的可视面积。新增的 CommandManager 布局、“嵌入式”视图显示菜单、和可定制的弹出工具栏提高了工作效率，简化了工作流程。 SolidWorks 2008 提供可完全自定义的鼠标右键工具栏。 用户可使用自己喜欢和常用的命令来配置此工具栏。 此工具栏可通过 S 键访问，具有上下文感应功能，可根据当前任务显示不同的工具，无论该任务是模型、装配体还是工程图。 SolidWorks CommandManager 经过重新设计，优化了工作流程和可发现性。 现在用户可通过主要功能区域的选项卡在任务（如“草图绘制”、“显示选项”和“特征”）之间快速切换。 SolidWorks 2008 中新增了令人惊叹的真实感功能。通过实时的材料、环境照明、反射和阴影，用户可以更快地实时“实现”自己的设计。 ‹footer›

16 COSMOS 产品线-易于使用的协同仿真 COSMOSWorks COSMOSMotion 机械设计验证 运动仿真
COSMOSFloWorks 计算流体动力学 COSMOSWorks, COSMOSMotion and COSMOSFloWorks are analysis products which work within SolidWorks. COSMOSWorks helps you determine whether your parts or assembly will break or overheat by calculating stresses and temperatures. CW,CM和CF是工作在SW上的分析产品。CW帮助你通过求解应力和温度确定你的零件或装配体什么时间断裂或者过热 COSMOSMotion does physics based simulation of your assemblies. It can help size motors to drive motion in an assembly or determine joint loads. CM在装配上做物理仿真。它能帮助确定装配体电动机的型号或者确定运动付的载荷。 COSMOSFloWorks is a computational fluid dynamics software to determine flow patterns of liquids and gases inside structures such as in valves. CF是计算流体动力学软件，可以确定阀等结构中液体或者气体的流体模型 COSMOSMotion 运动仿真

17 客户成功案例 — Vermeer Manufacturing Co.
公司 全球领先的农业、伐木和挖掘机器和设备制造商 挑战 加快上市时间 增强产品美感 SolidWorks 的优点 增加了产品设计的复杂程度 减少了设计和制造步骤 缩短了原型制造和分析时间，减少了废品和返工 改善了产品的风格 “使用该软件，我们可以设计非常复杂的几何体和一些用 AutoCAD 根本无法制作的东西。” - 应用专家 Karl Maasdam

18 设计分析一体化好处 在早期使用设计验证 减少材料的使用-优化 改进产品质量——疲劳，可靠性 加速上市时间-在早期发现和修正设计缺陷
满足产品技术要求-性能 保持价格上的竞争优势-减少样机测试 减少材料的使用-优化 弥补材料成本 避免过度设计-设计具有选择性 合适的重量要求-结构轻量化 改进产品质量——疲劳，可靠性 削除担保和产品召回 真实的估计产品的寿命 可靠性设计 削除担保和产品召回Avoid warrant and recall costs

19 SW&COSMOS设计更好的特种车辆-1 Vermeer强度分析 Vermeer运动学研究
You will do the sea scooter demonstration. Only the COSMOSWorks portion

20 例子- Vermeer水平磨床 设计挑战 优化磨床支撑臂设计提升产品性能 基于工作载荷工况校验产品可靠性（疲劳） 磨床支撑臂

21 优化设计 原始设计 设计变更 优化设计 材料成本减少12%

22 公差分析 1 设计满足要求吗？ 2 如何减少制造成本？ 3 如何做一个最优化的公差要求？
TolAnalyst is automated tolerance stack-up functionality available directly in SolidWorks which helps users verify fit and function of designs. TolAnalyst analyzes a design based on the order and way parts are assembled as well as DimXpert geometric dimensions and tolerances. TolAnalyst output includes worst case max/min, RSS max/min, and a contributor’s list by percent influence on tolerance. The stack-up analysis is fast which allows users to iterate many tolerance scenarios until an appropriate tolerance scheme is found.

23 专注于设计，而不是 CAD 最大限度降低 CAD 管理费用 SWIFTTM 将新手变成专家 直观的界面简化了对强大功能的使用过程 现有 系统
SolidWorks 今天 SolidWorks 明天 SolidWorks 非常了解：CAD 系统是一套工具；产品开发团队需要专注于设计与工程，而不是 CAD。因此，SolidWorks 将 3D CAD 做得极易使用和访问。经由这一点，SolidWorks 相信工程师可以设计出更好、更有创新性且更引人注目的产品。 最近，SolidWorks 引入了 SWIFT 技术。SWIFT（即 SolidWorks Intelligent Feature Technology，SolidWorks 智能特征技术）率先将从事 3D CAD 最具挑战性的设计所需的专家级技术提供给每位用户。例如，设计团队在确定生成拔模和圆角等零件特征的顺序时经常费尽心思。SWIFT 特征专家解决了这一问题，它可以按照设计人员意图以正确顺序生成新的特征。这样，设计人员就可以将更多时间用于完成更具实际意义的任务 – 设计优秀产品。 不过，SolidWorks 认为一些地方仍有待改进。SolidWorks 将继续关注这一领域，以使客户获得更高的效率和创新性。 设计 使用 CAD 使用 CAD 使用 CAD 设计 设计

24 利用强大的功能高效率地进行设计 易用性使得您的工作效率更高 直观的界面简化了对强大功能的使用过程 SolidWorks 工作效率
高级功能 极易使用的 高级功能 工作效率 SolidWorks 是易用性和强大功能的出色结合体。 SolidWorks 被公认为拥有最易用的 3D CAD 用户界面。UI（用户界面）方面的创新包括：提供可减少设计步骤的灵活功能，减轻视觉干扰，利用一套直观的显示和控制功能最大程度地消除疲劳。SolidWorks 的易用性指工程师可以向 SolidWorks 软件进行快速且无风险的迁移。工程师在使用 SolidWorks 时，将获得比使用任何其他 3D CAD 系统都要高很多的工作效率。 工程师在继续使用 SolidWorks 过程中，会迅速熟悉软件无与伦比的功能。SolidWorks 拥有许多独特且强大的功能（例如 SWIFT COSMOS 分析、大型装配体性能以及搜索工具等），利用这些功能，工程师可以达到任何其他 3D CAD 系统都望尘莫及的工作效率水平。 其他 3D 系统 易用性 当前 CAD 效率 时间

25 谢谢