SOLIDWORKS在電梯行業產品設計中的應用

于長城

本文介紹了利用SOLIDWOgKS設計研發電梯產品的案例。在電梯產品的設計中，首先需要定制規范化的模板，在零部件的建模、裝配體的設計、工程圖及自動BOM方面介紹了SOLIDWOgKS軟件在電梯產品設計中的應用。通過設計仿真一體化工具分析產品設計的合理性和優化的方向。

一、引言

電梯是制動力驅動，利用沿剛性導軌運行的箱體或者固定線路運行的梯級（踏步）進行升降或者平行運送人、貨物的機電設備，包括載人（貨）電梯、自動扶梯和自動人行道等。

電梯已成為人們日常生活必不可少的代步工具，隨著行業的發展和市場對電梯越來越高的性能要求，電梯在產品的設計階段遇到了越來越多的挑戰。SOLIDWORKS設計研發一體化解決方案，為用戶提供了一個高效、易用的產品設計環境，在產品設計中應用越來越廣泛。

本文是對電梯產品應用SOLIDWORKS三維設計研發軟件進行產品設計的介紹，主要討論SOLIDWORKS建模設計方法在電梯產品設計中的應用。

二、三維設計規范化模板

在制圖方面可以依據機械制圖標準，電梯行業擁有自己的行業標準，不同的企業還需要參照企業部門標準。因此，需要依據標準建立SOLIDWORKS建模的規范化模板，這些模板包括零件、裝配體、工程圖和材料明細表等，在電梯行業中，鈑金件使用較多，因此還需要建立標準的鈑金折彎系數表。

在SOLIDWORKS中，允許根據客戶的標準建立定制的各種模板，電梯三維零部件的建立采用這些標準的模板進行，繪圖設計前應建立好這些模板。其中工程圖模板關系到最終的設計圖樣的出圖，還需要定制圖樣格式和不同圖幅的大小，根據在零部件模板中不同屬性值的定義，才可以在工程圖中自動提取相應的設計信息。使用這些模板建模，更加有利于BOM的自動提取和設計數據的管理。

三、電梯產品的三維設計

電梯的產品結構類型主要有實體件、鈑金件和結構件，其中以鈑金件居多。SOLIDWORKS以其直觀友好、易操作性和強大的零部件造型與自動工程圖能力，在電梯零部件的產品設計中，發揮著重要的作用。

在電梯產品的零部件設計過程中，選擇規范化的模板，進行零部件的三維實體造型。不同類型的零部件，可以選擇不同的設計方法。

1.SOLIDWORKS鈑金件的展開圖

在鈑金件的建模過程中，利用SOLIDWORKS軟件的鈑金模塊，可以快速結合鈑金折彎系數表按規格直接生成鈑金零件實體，然后在鈑金實體上打孔，使用成型工具等操作完成鈑金零部件建模。自動獲得鈑金展開圖及相應的折彎線，指導鈑金的生產下料。

2.在SOLIDWORKS中完成部件設計

在裝配體的設計中要利用子裝配體功能合理規劃部件層級，因為部件的層級結構決定了自動BOM的層次結構。

利用SOLIDWORKS設計裝配體有兩種方法：自底向上和自頂向下。自底向上的設計方法是將開分的、獨立的零部件配合起來。這些零件的所有關系和尺寸都是獨立的，是內部關聯的。自頂向下的設計方式中，裝配體中不同零件間的關系和尺寸是相互關聯的，這些關聯可以通過模型特征的關聯或外部參考的關聯。在裝配體中建立這樣的外部參考關系，裝配體、零部件和關聯的外部參考同步更新。

在電梯的部件設計中往往會有這樣的情況，在設計之初，很多因素還不確定，而且很多零部件還不知道在將來的裝配環境中合不合理，在此種情況下一般使用自頂向下的方法來設計產品。因此在電梯的產品設計中結合自底向上和自頂向下這兩種建模方法對產品進行設計。

在應用自頂向下方法設計裝配體時，可以在裝配體環境下編輯已有零件或者生成新的零件，零件之間的尺寸和位置關系可以參考其他零件來建立，如捕捉與其他零件上圓形邊線的“同心”幾何關系、使用“轉換實體引用”命令來將其他的邊線投影至當前零件的草圖中等。這就使得新生成的零件與其參考的零件之間聯系，即完成關聯設計。

布局是SOLIDWORKS在裝配體整體設計中的重要工具。可以利用布局草圖，自頂向下設計裝配體，可以從一個裝配體的草圖進入到整個裝配體中。用草圖顯示每個裝配體零部件的位置，可以在生成零件之前建立和修改設計。另外，可以隨時使用布局草圖在裝配體中作出變更。

例如在電梯鎖緊裝置的設計中，使用布局設計，為各零件及草圖塊的形式定義初始位置，然后再做產品的設計，根據零件的設計情況，再調整零件的位置。

3.工程圖樣與自動BOM

SOLIDWORKS軟件完善強大的工程圖功能可以將三維模型自動轉成工程圖樣。自動生成三視圖、投影視圖、剖面視圖、局部視圖、尺寸標注及各種注解等，可以將三維零部件模型轉換成二維圖樣，且與三維模型保持關聯關系，同三維模型同步更新。

可以自動提取裝配體BOM信息，避免因手工填入而產生的錯誤。

四、設計的驗證與優化

電梯零部件產品結構的三維模型繪制好后，需要驗證設計的合理性，除了檢查是否干涉外，在強度、剛度和安全系數等方面的驗證對于電梯產品來說是非常必要的。傳統的方法是通過經驗公式，做粗糙的計算，結果不夠準確且很難找到優化的方向。例如，在直行電梯中，機械設計系統主要是依據曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產生的牽引力，實現轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。因此，強度、剛度、振動和安全系數等在電梯的設計中尤為重要。

SOLIDWORKS三維軟件平臺是基于設計仿真一體化的理念，可以一邊做結構設計，一邊做強度的驗證仿真，從而可以在早期發現問題找到優化的方向，驗證設計的合理性，通過仿真的結果來修改模型的設計，這樣就減少了測試樣機的數量，更快地為產品定型。

五、結語

SOLIDWORKS軟件平臺對電梯產品的零部件設計起到了很大的幫助作用，有效地提高了產品設計的質量和速度，有助于降低產品開發成本、減少錯誤并縮短產品開發周期。在設計階段引入仿真分析，驗證設計的合理性，從而縮短研發周期，幫助企業設計和生產出高質量的產品。