发明家论文

SolidWorks基础

本章指出

随着PC和CAD技术的飞速发展，过去只能在工作站环境、UNIX平台下应用的3D设计软件，现在已经可以在普通的PC平台和Windows环境下使用，成为普通设计师、工程师的设计工具。SolidWorks作为Windows环境下的机械设计软件，已经充分具备了Windows界面友好、操作简单的特点，其强大的设计功能满足了绝大多数机械产品的设计需求。

SolidWorks作为一种三维设计软件，具有全面的零件和装配实体建模功能，并对模型进行分析和处理，从而自动生成工程图纸。在学习具体操作时，首先要将软件正确安装到计算机上，然后用SolidWorks的用户界面进行工作，并通过设置选项来构建合适的工作环境。

本章包括:

3D设计软件概述

SolidWorks的主要特点

安装并启动SolidWorks

SolidWorks用户界面

建立SolidWorks的工作环境

1.1三维设计软件概述

CAD类软件从20世纪1960年代计算机辅助几何设计主要是解决图形在计算机上的显示和描述问题，后来逐渐提出了线框、曲面、几何实体等物理描述模型。今天，共经历了以下阶段。

计算机图形学阶段:重点解决计算机图形学、表面表达和其他基本问题。

该阶段的技术参数和特点:解决CAD数据的控制和修改。

智能设计阶段:在设计中融入更多的工程知识和规则，实现更高层次的计算机辅助设计。

经过40多年的发展，三维设计软件已经从简单的图纸或产品模型生成工具，发展到可以提供广泛的工程支持，涵盖了设计意图表达的标准化、系列化，以及设计结果的分析可创建、干涉检验过程的判断、设计优化等诸多方面。3D设计模型可以转换为支持CAE(计算机辅助工程)和CAM(计算机辅助制造)应用程序的数据格式。三维设计的这些特点满足了项目的需要，大大提高了产品开发的质量和效率，大大缩短了产品设计和开发的周期。

目前，在国内外大型制造企业中，三维设计软件已经得到广泛应用。波音等美国公司利用3D设计和相关软件，在两年半的时间里，实现了777的非设计图纸。按照传统的设计工作，整个过程至少需要四年时间。公司还在工程实施中广泛应用并行工程技术，在CAD环境下进行产品整体虚拟装配，纠正一些设计错误，从而保证了设计过程的短周期、高质量的设计成果和制造过程的流畅度。

三维设计软件的广泛使用可分为高端和中端CAD系统，高端三维CAD软件主要有I-DEAS、UG、Pro / ENgineeR、CATIA，中端三维CAD系统主要有SolidWorks、SolidEdges、MDT、Inventor等..对于一般的制造企业来说，SolidWorks的强大功能可以完成一般的设计任务，而它的易用性和高效性也引起了越来越多用户的关注。

3D设计软件经历了从简单的几何模型生成工具到产品模型的可变控制技术，最终形成了完整的企业数字化流程。3D设计软件的应用极大地提高了产品设计和开发的效率。

与2D设计(CAD)相比，3D设计的最大特点是使用了建模技术和整个设计过程的相关技术。三维设计软件不仅具有强大的建模功能，还提供了广泛的工程支持。包括设计意图的描述，设计和设计重用，如序列化。

三维设计分为零件设计、装配设计和工程图纸生成三个阶段。关系到整个设计过程，使得任何设计阶段的修改都会影响到该设计阶段的其他结果，从而保持模型在各种设计环境中的一致性，从而提高设计效率。

1.1.1零件设计

零件设计是三维设计的基础。零件一般以三维实体的形式出现，如图1.1为装载车辆中的“铲斗”模型的零件。从零件实体的角度建模，基于特征的参数化建模和三维设计已经成为主流技术。在不同的零件上加工的实体称为特征，不同的特征组合就形成了零件的三维实体模型。不仅具有相应项目的特征，而且通过特征之间的拓扑关系和时序关系可以灵活控制建模结果。

零件的三维实体模型，在设计和制造过程中实现了以下功能。

生成工程图纸零件。

零件的应力分析和强度校核。

成型装配，检验设计的合理性。

模具零件的形成。

生成NC代码，直接加工。

图1.1装载机"铲斗"模型零件

1.1.2装配设计

装配是三维设计软件的基本功能之一。图1.2显示了玩具“装载机”组装模型。在现代设计中，可以利用现有的三维零件模型将两个或多个零件按照一定的约束关系进行装配，形成虚拟产品装配体；也可用于项目中更符合自顶向下的装配设计方法，在装配环境中，参考其他部件的装配位置和尺寸设计新的部件和装配。同时，该装配已扩展到更多的工程领域，如运动分析、干涉检查等..三维设计软件产品装配环境已经成为综合性能验证的基础环境。

利用虚拟产品装配模型，可以实现以下功能。

一个产品的真实效果图，验证产品结构，分析设计。

产品生成视图的爆炸。

产品运动分析和动态仿真描绘了运动部件特定点的轨迹。

产品计划的真实效果为“概念设计产品”

生成产品仿真动画，演示产品装配过程。

图1.2玩具“装载机”组装模型

1.1.3工程图形生成

利用零件和装配体的实体模型可以自动生成装配体的零件和2D工程图。与传统CAD相比，三维设计软件生成工程图纸的操作要简单得多，只需指定模型投影方向、插入尺寸，然后就可以设置工程图纸的细节。图1.3显示了如图1.1所示自动生成的SolidWorks和相应工程图的“桶”部分。

图1.3 "水桶"工程图形

SolidWorks 1.2功能

SolidWorks是一个Windows环境下的三维机械设计软件，它具有以下特点。

1.简单，易学易用

简单的界面方便了工作。

完全支持Windows拖动复制，并针对移动技术的特点进行剪切、复制、粘贴等操作。

使用SolidWorks帮助系统可以快速掌握设计方法。

本地化使用核心，全中文界面。

2.清晰直观的动态界面

动态标记使用不同的颜色，并且当前操作的参数提醒设计者对象可以被标记，以便设计者能够在图形中设置相关的参数特性；鼠标确认和丰富的快捷菜单设计使非常容易的部分；特性的建立，不管鼠标指针在什么位置，都可以快速建立一个特性。

小区动态图形预览功能使设计过程可以轻松清晰的查看设计是否合理。

开创性的功能管理器将能够记录和处理一个树状的设计功能管理器的设计，使设计人员可以很容易地实现管理功能的备件和装配的管理和修改。

动态激活属性管理器可以很容易的显示管理器的属性，修改这样的操作。

利用属性管理器来减少对话框图形，使得设计更加简洁、明快。

组态管理提供零件或组装作业形式的建立和修订。

3.灵活的草图绘制和检查功能

草图的状态和特征已经趋向于定义清晰地标示出来，使得设计师可以很容易地识别当前的操作状态。

草图绘制容易使用点击-点击或点击-拖动两种方式绘制草图，符合一般的设计习惯。

使草图在动态反馈和推理的过程中可以自动添加几何约束条件，草图使用不同的颜色来区分现实草图的定义状态。

可以拖动图元绘制图来改变图形和数值的大小和几何形状。

绘图可用于管道设计或扫描三维特征的草图。

4.零件和装配控制的强大的基于特征的建模

强大的实体建模功能。

可以轻松实现动态特性和草稿修改。

钣金成形工具的功能使得利用简单的拖动功能就可以建立钣金零件所用的形状。

使用特征调色板窗口，只需简单地拖动特征即可快速设置；该功能的管理和使用非常方便。

利用零部件和装配配置不仅可以实现现有的设计，建立企业组合，还可以实现产品的设计。

由Excel软件驱动组件和配置自动生成装配配置。

使用光线装配功能可以快速高效地处理大规模装配。

可以动画和动态视图的装配装配运动。

在装配中可实现智能装配，还可以对装配体进行动态干涉检查和间隙测试，以及静态干涉检查。

系统既提供了自下而上的装配方式，也提供了自上而下的装配方式。这种方法允许工程师在装配时参考装配环境中其他部件的位置和尺寸设计新的部件，更符合项目习惯。

5.动态模型关联的工程图生成功能

使用RapidDraft(绘图)绘制工程图，可以将工程图和三维模型分开操作，从而加快工程图的操作。

可以始终保持三维模型与视图的形状和大小的整个关系。

三维模型可以自动生成项目视图。

灵活的视图操作，可以生成投影视图和横截面的局部放大视图。

6.轻松的数据交换

通过标准数据格式和其他CAD数据交换软件。

提供诊断数据输入功能，它允许用户输入几何实体，在执行简化，模型错误，以及重新建立删除冗余拓扑结构。

以提供免费插件形式的数据接口可以很容易地与其他三维设计软件(如Pro / ENGINEER、ug、MDT、SolidEdges等)进行交互。)数据交换。

DWG / DXF文件转换向导可以将由其他软件建立的工程图形文件转换成SolidWorks文件。

三维模型可以导出为标准数据格式，工程图纸也可以输出为DWG / DXF文件格式。

7.支持协作工作

3D Meeting是基于微软的NetMeeting技术开发的，专门为SolidWorks设计人员提供协同工作的环境。3 D会议可以通过网络进行实时协同工作。

支持Web目录，设计数据可以存储在文件夹中，就像在本地硬盘存储一样容易。

8.促进扩张的发展

提供一个免费、开放、功能齐全的API接口开发工具，根据实际情况对Visual C + +、Visual Basic、VBA或SolidWorks的其他OLE开发流程进行二次开发。

9.支持网络交换

用SolidWorks设计的新产品可以发布到互联网上，这样，没有安装SolidWorks的客户可以通过Web浏览器查看，非常方便地进行新产品的远程发布和交流。

10.丰富的3D性能意味着

SolidWorks提供动画功能，可以生成AVI文件。

SolidWorks通过插件使用户能够轻松制作高质量的PhotoWorks渲染图，包括丰富的材质和纹理、用户可定义的光照、反射、透明度和背景设置。

11.促进工程分析

SolidWorks有许多插件，工程师可以提供各种各样的工程分析工具，如有限元法可以用于快速应力，变形，频率，热效率，功率，疲劳和电磁工程分析的一些项目的COSMOS / Works，运动分析机构的机械动力学，其中可以进行的热流分析。如插件不仅可以利用SolidWorks三维实体建模，而且可以使该软件成为一个强大的计算机辅助工程分析工具。

1.3安装并启动SolidWorks

为了SolidWorks的正常运行，首先应该检查计算机系统的软硬件配置是否符合SolidWorks的要求，并且需要将正确的软件从安装光盘导入计算机。

1.3.1安装必要的软硬件配置SolidWorks

1.硬件要求

SolidWorks正常运行所需的硬件配置如表1.1所示。

表1.1 SolidWorks硬件要求

推荐的最低硬件最佳

CPU奔腾

266MHz奔腾ⅱ，450 MHz或更高奔腾ⅱ，600 MHz或更高

128MB 256MB 512MB内存

32MB或更大的存储卡，3D图形加速器

不少于500 MB的硬盘

8x开车过来

2.软件要求

SolidWorks软件环境对Microsoft Windows 2000 / Me / NT4/XP的要求同时，要求已经正确安装了Microsoft Internt Explorer(5.0或以上版本)和Microsoft Excel (97或以上版本)。

1.3.2安装流程SolidWorks

安装SolidWorks时，安装只需在SolidWorks中添加光驱，然后点击安装向导即可得到通知。具体安装过程如下。

(1)添加安装光盘驱动器，安装程序将自动运行，并弹出如图1.4所示的安装界面。点击安装SolidWorks的[]按钮，可以进入SolidWorks的主安装程序。

图1.4安装界面

(2)进入安装向导，如图1.5，点击【下一步】按钮，跟随安装。

图1.5安装向导

(3)选择安装选项，如图1.6所示。按照可选模块来选择，注意不同的模块在光盘的包装盒上有不同的对应序列号。接下来单击[选项]按钮。

(4)本项目的进程选择一个安装文件夹。安装默认的C: \ Program Files \ SolidWorks目录，如图1.7所示。如需修改，单击〖修改〗按钮，弹出对话框进行选择。然后，单击[下一步]按钮。

图1.6选择安装选项图1.7选择目标文件夹

(5)尺寸标注标准的建立。SolidWorks 2004提供了GB和ISO标准，可根据需要选择。一般应选择符合我国基本国家标准GB作为标准尺寸标准，默认选择系统单位，一般选择[MMGSC(毫米克秒)]默认单位，如图1.8所示。

(6)选择是否向SolidWorks Corporation提供软件和使用性能信息。如果用户的电脑可以上网，可以选择[是的，我想推荐参与-单选按钮，如图1.9所示。

图1.8选择尺寸标注标准和系统默认单位图1.9选择是否参与客户体验反馈方案

(7)做好安装的前期准备工作，系统将开始安装。只需点击如图1.10所示对话框中的[安装]按钮即可。

(8)安装将按照程序指定的路径开始安装，如图1.11。安装完成后界面会出现图1.12，点击【完成】按钮。

图表1.10开始安装流程图1.1安装用户界面

图表1.12安装时完成用户界面

SolidWorks正确安装后，它会自动启动Windows系统[程序]|[添加SolidWorks 2004菜单组]，并在桌面上显示图标快速显示SolidWorks 2004。

1.3.3启动SolidWorks

和其他Windows应用程序一样，SolidWorks也推出了许多方法，最简单的方法是在双击桌面图标快速启动SolidWorks 2003。

SolidWorks用户界面1.4

SolidWorks是专门针对Windows环境开发的应用程序，所以它的用户界面和其他Windows应用程序非常相似，例如，还包括常用的复制、粘贴等命令和相应的快捷方式。

SolidWorks用户界面包括标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏以及工作区，工作区分为zones控制区和mapping区两部分，如图1.13所示。