杨玉辉

石家庄科林电气股份有限公司

基于Solidworks的电力产品仿真设计与分析

杨玉辉

石家庄科林电气股份有限公司

当今电力设备发展日新月异，国内厂家在融合国际产品的技术基础上，消化吸收，逐渐形成自身特点的产品。短短十几年，迅速涌现出多种配网产品，满足不同用户需求的同时，也给设计者们提出更多要求：要想在残酷的市场竞争中立于不败，必须在控制成本保证质量的基础上，缩短新品开发周期，满足用户的差异化需求。在这一过程中，产品的设计处在关键环节，如何压缩设计开发的周期，推出满足用户需求的产品成为各厂家思考的课题。本文以Solidworks软件为平台，论述了产品的建模过程，以期抛砖引玉，为产品设计分析提供借鉴和参考。

电力产品；Solidworks；三维仿真设计

SolidWorks作为一款三维设计软件，拥有强大的参数化建模能力，可以对产品进行从局部到整体的设计，有效提高模型质量及精确度。

一、部件建模

自顶向下的设计使得产品开发效率获得极大提升，依据产品要求进行零件设计成为设计的第一步。SW参数驱动的设计模式，可以通过修改相关的参数来完善设计方案，支持方案的动态修改。此外，工程数据库中已有的模型库和标准件库，也能提高零部件建模的效率。在初步确定设计方案后，利用SW设计零件，然后利用智能装配技术把各个零件装配为一个完整的系统。同时，插件中可以进行分析、计算、再优化，形成结论，当然还可以验证设计中的错误，为后续设计提供有效反馈，大大提升整个开发工作的效率。

各零件的绘制是在标准平面草图的基础上，通过拉伸、切除、倒角、扫描、放样等操作形成实体，最后形成了良好视觉效果的实体模型，这不仅是机械设计的重要环节，也是工业设计造型的核心内容。

ZW20分界开关

从结构分析的角度来看，应用于零部件的建模与装配，可以从微观上控制各元件的尺寸精确度，使成套产品的累积误差减到最低。这样的设计理念对于产品的质量及可靠性有莫大的好处。而且，软件之间的对接与协同设计，已经在结构分析领域引入多种插件，配合第三方软件的产品，让设计变得更加便捷高效。

二、装配体设计

SW是以三维模型为基础的CAD软件，它能够逼真地仿真三维模型，显示零部件实体结构形状及配合关系，在装配体的设计中可以充分发挥智能配合功能，以便于快速、准确地建立起零件间的装配关系，从宏观上展示产品整体的结构和功能属性。

各零件分别建模，然后根据装配关系进行组合，经过配合后的装配体能够清晰准确反映出实际产品的结构组成，即便零部件有任何修改，也同样能实时反映至整体，实现了总装体与零件的同步更新。

笔者根据自己的设计工作，列举以Solidworks为平台建模的几款电力产品的三维仿真设计图。可以看出装配后的产品呈现出更为逼真丰富的实体模型，依据其可以进行各个零件尺寸的测量、分解爆炸、受力分析、强度校核、干涉检查等全方位的设计分析支持。

三、测量属性

CAD设计的目的是应用软件平台极大地提升设计效率使得产品产业化。设计模型与最终生产出来的实体必须完全一致，否则设计没有意义。在SW中，可以根据需要对模型进行测量，包括装配体及零部件的长度、角度、面积、体积以及重量等多种参数，使得设计者对目标产品的各项数据了然于胸，并不断反馈于设计环节。

ZW8户外柱上开关

四、动态仿真

在装配设计中，建立各部件之间的约束配合关系，应用动态仿真模拟功能，使零部件按给定条件进行运动，并检查干涉现象，发现问题及时纠正，直到获得满意的结果。这种对设计方案的动态修改，可以让设计者通过修改参数来改变零件尺寸及装配体之间的配合关系。

高压环网柜内部结构建模

五、工程图

三维转化为工程图是加工制作成实体零件的关键环节。SW可以利用已建立的模型，生成其二维工程图标准视图、剖面图等，同时可自动智能标注各尺寸，转换为二维的零件图，便于实体加工制造。目前先进的制造装置都可通过软件接口支持图纸直接导入数控设备进行加工制作，极大缩短了生产制造周期。

So1idworks不仅是一种作图工具，更是一套功能强大的三维造型和分析软件，能将设计者的设计思路体现在作图过程中，使各零件、特征、图元成为一个有机的整体，而不是一个个孤立的、不相关联的信息孤岛。现代工业设计已经不仅局限于产品的造型、结构设计，更多注重产品的功能性设计和深层内涵。传统的设计方法工作量很大，而且也难以保证一次性设计的正确性。使用Solidworks软件进行三维设计和工程分析，大大缩短了开发周期，给产品开发带来实质性的效率和质量提升。

杨玉辉（1979-），男，汉族，本科学历，中级职称，现为主任工程师，研究方向：电力设备设计与应用。