基于So1id Edge的锻压设备自顶向下及协同设计研究

王志辉，李正爽，曾志迎，郭 楠

（济南二机床集团有限公司，山东 济南 250022）

随着信息化技术的发展，三维软件的应用越来越广泛，尤其是三维软件的自顶向下的协同设计、参数化设计更是优于传统的二维设计软件。本文通过实践研究并验证了如何应用三维软件Solid Edge 进行锻压机床的自顶向下的协同设计，提高机床的三维设计的效率以及数据的准确性，并深入挖掘了Solid Edge 在机械设计参数化方面的潜能。

1 锻压设备结构

如图1 所示为锻压设备主要结构，一般由横梁1、机身2、滑块3、工作台4、底座5 等5 个主要部件组成。

图1 锻压设备结构

2 三维设计模式的选择

产品的三维设计的模式一般有以下3 种模式：

（1）传统的自下而上（Down-top）模式，如图2 所示，自下而上模式是一种以零件为中心的建模方法，在该方法中先独立地设计每个零件，再由零件组装成部件，最后再由部件组装成总装。

（2）自上而下的设计模式，如图3 所示，自上而下是一种以装配为中心的建模方法，在该方法中先绘制设备整体方案草图，并在总装配环境中构建零部件结构关系，将用于控制子装配的草图发布到相应部件，最后部件设计根据方案草图的定义进行零件和部件的设计。

图3 自上而下设计模式

（3）整体采用自上而下局部采用自下而上的模式。自下而上缺点是无法从顶层控制零部件的关键尺寸，同时无法随时查看设计进度和零部件之间的位置关系，可能会出现干涉；自上而下的协同设计模式可以通过整体方案草图变量来控制部件以及零件的关键尺寸，建立零部件和方案草图的关系，同时可以随时查看零部件设计进度。

对于锻压设备这种比较复杂的结构一般采用自下而上和自下而上相结合的设计模式。

3 自顶向下的协同设计流程

3.1 方案草图搭建——概念设计

主管人员在Solidedge 环境下搭建整机的方案草图，包含以上5 大部件草图，并建立草图和变量之间的关系，以便控制方案，草图越详细对部件的限制性越强。如图4 所示。

图4 方案草图和变量

3.2 整机产品的主要部件搭建

使用菜单“工具”下的“部件结构编辑器”构建机床5 大部件虚拟结构并进行“虚拟发布”，产生总装配之下的真实子装配。如图5 所示。

图5 虚拟部件创建和发布

3.3 将方案草图关联到部件

通过“草图”中的“复制草图”命令把方案草图复制传递到新建的部件中，以便从顶层控制部件的设计，同时部件得到部件方案草图，如图6 所示。

图6 方案草图传递及部件草图

3.4 方案草图关联引用

各部件设计使用“投影到草图”功能，引用方案草图进行零件的关联设计，直至部件设计完毕（详细设计）。步骤如图7 所示。

图7 部件引用草图关联设计

3.5 整机模型创建

由于部件的相对位置关系已在方案草图中定义，各部件设计完成后即意味着总装同时完成。如图8 所示为创建完的整机模型。

图8 整机模型

4 流程补充及分析

锻压设备在部件设计阶段可采用自上而下与自下而上相结合的模式进行设计。如：对于焊接的大件采用自上而下模式，而对于传动零件或靠螺栓、键、销子等标准件联接的零件可采用自下而上设计模式。

通过以上两种相结合的模式既可以可随时查看各个部件的设计进度及位置状况，又可以通过方案变量控制产品的整机参数，同时提高了设计的效率。

5 结束语

本文通过实际的锻压机床设计经验总结了基于Solidedge 而进行的自顶而下的协同设计方法和步骤，利用现有功能理顺了一条适宜对整机进行方案驱动协同设计的道路，进一步的应用和完善还需专业人员共同研究和参与。