SolidWorks 在水轮机械设计中的应用

忘川 · 发表于 2017-7-10 19:32:37

1、概述

水轮机是一种结构非常复杂的大型特殊机械产品,其特殊性主要表现在:一是每个水电站的设计参数各不相同,一般都需要新设计产品图来进行生产,很少有一套产品图可用于若干个水电站的情况；二是水轮机尺寸一般比较庞大,结构复杂,产品设计出图量非常大。

随着市场竞争的日趋激烈,水轮机的交货期越来越短,而用户对水轮机产品的技术要求又越来越高,如何有效地缩短水轮机产品图设计周期、提高设计质量以适应市场要求,已为各水轮机制造企业所关注。为此，如何提高产品设计、出图效率是解决这些问题的关键所在。通过三维参数化设计，可以实现水轮机全参数化设计,做到既缩短周期又能提高准确性。

通过与水轮机设计人员长期的交流，我们认为SolidWorks可以从以下三个主要的方面帮助工程师提高设计效率的设计能力，包括：1）、参数化设计、出二维工程图；2）、结构仿真分析，包括强度校核，频率分析；3）、水轮机流场模拟，包括流速、压力、叶轮效率等；

2、solidworks帮助工程师提高设计效率，缩短设计周期

1）、草图：SolidWorks草图可以插入参考图片，图线可以自由拖动，自动解算，自动标注，自我修复。尺寸驱动形状，设计时先把大体轮廓绘制出来，再输入尺寸，驱动图形到正确的大小和位置。

图1、尺寸驱动草图，使设计更快捷简便

2）配置：SolidWorks独特的配置功能可以帮助你迅速展示不同的设计方案，以及零件不同的状态。比如：能够迅速获得零件毛坯形态和尺寸，不仅仅为设计，更延伸到对工艺过程的支持。

图2、通过excel可以快速地生成不同的设计方案

3）多实体建模：多实体建模为复杂模型建造带来了更多实用手段，甚至能像装配体那样移动重组实体，完美地实现零件插入零件的复合造型。

图3、多实体技术的应用

4）、特征造型：SolidWorks具有丰富的特征造型功能，可以通过尺寸和参数来驱动造型形状，能够帮助工程师将复杂的结构方便快捷的设计出来，快速获得重量、重心等数据；

图4、利用特征造型绘制蜗壳及转轮

5）、钣金：强大的钣金功能含有多种造型模式，能够完成复杂钣金件的快速建模、展开。比如：放样钣金造型能够展开含有复杂曲面的钣金件，为相关工艺准备提供迅捷支持。

图5、蜗壳的放样及展开

6）曲面造型：全面而富于特色的曲面工具，丰富的选项，甚至能够完成动物、运动鞋那样的复杂模型。

图6、利用特征造型绘制转轮叶片

7）装配：自动添加合适的配合关系，智能零部件与扣件还能自动调整参数以适应装配需要，可对运动部件进行动态模拟，进行碰撞、干涉检查；支持自顶而下的设计，使用图块进行总体布局放样；

图7、自顶向下的设计

图8、虚拟装配

图9、爆炸图，帮助工程师更好的展示设备

8）、工程图：完全国标化的工程图；零件与装配体的工程图都是自动投影生成，自动填写标题栏，自动标注尺寸，还能根据不同的配置，给出零件不同状态的工程图，为工艺准备带来极大的便利；工程图和三维模型是完全关联在一起的，即三维模型改了，工程图自动修改，反之亦然；自动生成材料明细表；并且完全支持图层、线型等二维CAD能力，并能生成二维CAD可读的文件。自动出工程图，使工程师完全从枯燥的二维画图工作中脱离出来，真正做到高效率、短周期的设计要求。