SolidWorks自上而下的設計方法

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方法 設計 SolidWorks    時間:2020-07-22 11:27:02
SolidWorks自上而下的設計方法簡介
一、Down-Top和Top-Down的基本概念  1.Down-Top設計的優點  Down-Top設計方法是最基本的設計方法,它的基本設計流程如圖1所示:首先單獨設計零件,然後由零件組裝裝配體,裝配體驗證通過後生成工程圖。  ◎簡單:由……
SolidWorks自上而下的設計方法正文

一、Down-Top和Top-Down的基本概念

  1.Down-Top設計的優點

  Down-Top設計方法是最基本的設計方法,它的基本設計流程如圖1所示:首先單獨設計零件,然後由零件組裝裝配體,裝配體驗證通過後生成工程圖。


  ◎簡單:由於零部件單獨設計,彼此之間沒有相互關聯參考,所以建模簡單,不容易出錯,即使出現錯誤也容易判斷和修改。

  ◎對工程師要求低:設計任務清晰,即使初學者也能輕鬆完成設計任務。

  ◎對硬體要求低:零部件之間沒有關聯參考,修改局限於單個零件或裝配體,所以運算量比較小,對於硬體的要求相對較低。

  2.Down-Top設計的缺點

  ◎不符合產品設計流程:Down-Top設計流程與產品設計流程正好相反,因此不適合進行新產品研發。

  ◎局限性強:設計修改局限於單個零部件,不能總覽全局進行設計和修改,修改單個零部件后,相關零部件不能自動更新,需要進行手工干預。

  3.Down-Top設計的適用範圍

  ◎SolidWorks軟體初步引入,對已有2D圖樣進行三維轉化階段,尤其適合初學者,或者剛剛完成初級/中高級培訓的企業。

  ◎已有產品的變型設計和局部修改,這種針對局部進行的修改適用於Down-Top設計。

  4.Top-Down設計的優點

  Top-Down設計屬於SollidWorks的高級設計方法,設計流程如圖2所示。


  ◎符合產品開發流程:由圖2可知,Top-Down設計流程與產品研發流程基本一致,符合現有的設計習慣,可以完全融合到產品研發中。

  ◎全局性強:總圖修改後,設計變更能自動傳遞到相關零部件,從而保證設計一致。

  ◎效率高:一處修改而全局變化。在系列零件設計中效率更高:主參數修改→零部件自動更新→所有工程圖自動更新,一套新的產品數據自動生成,現在用幾個小時就能完成原來幾周的工作量。

  5.Top-Down設計的難點

  ◎複雜:零部件之間有大量的關聯參考,會增加零部件的複雜度,有時候甚至因為找不到參考源頭而無法修改。

  ◎對工程師要求高:由於參考關聯複雜,要求工程師能夠熟練操作軟體,熟悉產品設計流程和變化趨勢。對總工程師的要求更高,如果初始布局不合理,則需要進行大量修改,甚至因為無法修改而導致整體崩潰。

  ◎對硬體要求高:關聯設計帶來大量關聯計算,尤其是總圖的更新,會導致全部相關零部件自動更新,對於計算機硬體和網路速度提出了很高的要求。

  ◎對數據管理要求高:由於零部件關聯很多,所以對數據文件管理的要求非常高,如果管理不善,會導致數據丟失和關聯斷裂,從而造成設計混亂。

  6.Top-Down設計的應用範圍

  ◎新產品研發:要求在熟練掌握Down-Top技術的基礎上,首先由部件開始嘗試,逐步推廣到整機設計,否則不僅不能提高設計效率,還會造成設計延誤。

  ◎系列產品設計:主產品定型后,對產品結構與參數傳遞進行優化。這樣在系列產品設計中,通過修改參數就能自動完成大部分重複設計,從而提高設計效率。

  二、Top-Down設計分類

  SolidWorks的Top-Down設計方法主要分為三類:關聯參考、外部參考法和布局,下面分別進行介紹。

  1.關聯參考

  關聯參考法是基礎的Top-Down設計設計方法,它通過零部件之間的關聯參考來傳遞設計關聯,從而達到修改一個零部件,則相關零部件根據關聯自動更新的目的。

  關聯參考案例一:如圖3所示,牆板和接頭的介面位置決定了管路的起始方位,介面的大小決定了管路的標準。在設計過程中,管路零件的路徑草圖和截面分別與牆板和接頭添加圖示的關係。


  關聯參考案例二:如圖4所示的水平儀設計,水平儀頂蓋板的大小和厚度都由水平儀主零件開槽形狀和尺寸決定。通過添加兩零件之間的參考引用或關係,可以保證當水平儀主零件的開槽尺寸和深度有變化時,頂蓋板的形狀和厚度自動進行更新。

  優點:關聯參考方便快捷,可以同步更新。

  缺點:關聯是單向的,並且當關聯很多時不易查找參考源和修改錯誤。

  應用範圍:主要應用在部件級關聯設計,關聯盡量控制在一定的範圍內,這樣容易進行控制和修改。


  2.外部參考法(即主零件法)

  在一個主零件中完成整體設計,然後使用多體或分割的方法,將主零件分解為多個局部並傳遞到單獨的零部件中,對分解后的零件進行詳細設計,最後在裝配體內進行匯總以完成設計。

  案例一:玩具設計和家電外觀設計,如圖5所示的變形金剛。


  變型金剛的設計採用分割的方法,流程為:首先設計主零件,然後由主零件分割出不同的部分並分派到不同的零件內,對每個子零件進行詳細設計,最後組裝在一起。當設計變更時,只需修改主零件,所有的子零件會自動更新。

  案例二:特種車輛設計(零部件之間相互沒有運動或運動很少,但是關聯很多且複雜),如圖6所示的水泥散裝車。


  水泥散裝車採用多體的方法設計主零件,然後把每一個實體(零件)插入到新零件中形成新的零件,然後進行詳細設計,最後組裝在一起。當設計變更時,只需修改主零件,所有的子零件會自動更新。

  優點:所有相關零部件在同一個主零件中完成,這樣就不會產生複雜的關聯參考,並且修改容易。

  缺點:如果零部件之間有複雜的相互運動,或者零部件非常多,這樣設計就很困難。

  適用範圍:零部件之間的關聯非常多而且複雜、部件之間相互沒有運動,在這種情況下,如果使用關聯參考法,就會造成關聯太多、太複雜而無法管理的情況。

  3.布局

  布局符合傳統產品開發流程:首先進行裝配體布局,然後進行任務分解和分派,詳細設計后再進行匯總。

  典型應用:液壓支架,。


  首先,根據初始參數,在裝配體內進行總體布局(也可以稱之為「骨架模型」繪製布局草圖)、定義草圖塊,同時完成圖塊間的裝配關係。驗證結構設計正確后開始建立零部件的虛擬結構,把主要參數和結構形狀傳遞到相應的零部件中。然後把設計任務(包含設計信息的子裝配體)分拍到項目組成員手中進行詳細設計,當詳細設計完成後,進行匯總生成總裝配體,驗證完成後生成相應的工程圖。在需要修改設計時,通過修改總體布局,所有相關零件會自動更新。

  優點:符合傳統產品開發流程,設計具有全局觀,總圖修改,所有相關零件自動更新。

  缺點:關聯參考複雜,對設計團隊整體實力和圖檔管理能力要求高。

  適用範圍:模塊化傳統機械設計和有複雜機構運動的機械設計。

  三、結束語

  SolidWorks提供的Top-Down設計方法和Down-Top設計方法各有自己的優點和不同的應用範圍,大家需要根據具體的產品選擇合適的設計方法。Top-Down設計方法對軟硬體的要求都很高,企業要採用循序漸進的方法推進設計,首先在部件級設計中進行試用,總結經驗后再進行推廣。


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