夏興華,陳峰
(遼寧林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,遼寧 沈陽 110101)
Solidworks參數(shù)化設(shè)計軟件在我國家具研發(fā)中的應(yīng)用
夏興華,陳峰
(遼寧林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,遼寧 沈陽 110101)
Solidworks參數(shù)化三維設(shè)計軟件以其獨特的繪圖優(yōu)勢,與有限元結(jié)合的二次開發(fā)功能可以提高家具研發(fā)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。該文重點介紹了Solidworks設(shè)計軟件在家具研發(fā)設(shè)計中能夠解決的問題并對其進(jìn)行展望。
Solidworks;參數(shù)化三維設(shè)計;家具研發(fā);軟件
家具產(chǎn)品研發(fā)效率高是提高家具企業(yè)產(chǎn)品競爭力、減少銷售和設(shè)計成本的關(guān)鍵。目前家具市場產(chǎn)品的定制化趨勢越發(fā)明顯,參數(shù)化三維設(shè)計軟件在定制家具產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計中起到了關(guān)鍵作用,能夠滿足顧客對產(chǎn)品開發(fā)周期、質(zhì)量、成本等的高要求[1]。Solidworks參數(shù)化三維設(shè)計軟件廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域,在二維繪圖和三維造型建模的問題上能夠?qū)崿F(xiàn)交互性,并能在后期進(jìn)一步進(jìn)行二次開發(fā),目前在家具研發(fā)中的研究較少。本文從Solidworks參數(shù)化設(shè)計軟件的功能及作圖優(yōu)勢入手,并對家具研發(fā)設(shè)計中三維設(shè)計軟件的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析,介紹了Solidworks參數(shù)化設(shè)計軟件在家具研發(fā)設(shè)計中的功能和優(yōu)勢,并對該軟件如何實現(xiàn)家具產(chǎn)品快速高效設(shè)計,提高企業(yè)自主研發(fā)能力、降低企業(yè)研發(fā)成本進(jìn)行展望,以期為企業(yè)在家具產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計上提供借鑒。
國內(nèi)大多數(shù)家具企業(yè)在家具產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計方面目前使用最多的設(shè)計軟件是AutoCAD與3Ds MAX,AutoCAD主要被運用在家具三視圖、結(jié)構(gòu)圖、工藝流程圖等二維平面圖紙制作中,3Ds MAX主要被運用在三維家具效果圖及整體家裝效果圖的繪制。其中,AutoCAD擁有強大的二維平面繪圖功能,并且參數(shù)化設(shè)計精確,但是其三維效果圖渲染出圖效果不及3Ds MAX,而3Ds MAX雖然是三維設(shè)計軟件但是不具備參數(shù)化功能,因此只在效果圖制作采用渲染效果好的3Ds MAX軟件,這就導(dǎo)致兩款軟件的繪圖智能化程度較低,交互性差,無法根據(jù)消費者的需求進(jìn)行有效地修改,設(shè)計效率相對較低。其工作流程是將3Ds MAX三維和AutoCAD二維分開來進(jìn)行,在產(chǎn)品設(shè)計初期使用3Ds MAX三維建模,以便向客戶演示產(chǎn)品,并方便客戶提出要求,對產(chǎn)品實行進(jìn)一步修改,在實際生產(chǎn)中仍然需要人工使用AutoCAD繪圖軟件根據(jù)設(shè)計方案繪制二維圖,這大大地浪費了產(chǎn)品研發(fā)的時間,而且容易導(dǎo)致出錯[2]。
除此之外,國內(nèi)也有一些大型企業(yè)嘗試采用新的家具用后端三維設(shè)計軟件,如KD、3D-Golden、72Xuan、圓方家具設(shè)計軟件、2020、Wood CAD/ CAM豪邁等,像KD、圓方、2020等在櫥柜設(shè)計應(yīng)用得較多,這些軟件多數(shù)只是對家具三維模型進(jìn)行快速建立和渲染,缺乏與產(chǎn)品拆圖、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、家具制造進(jìn)行有效地銜接,不能保證參數(shù)化設(shè)計的精準(zhǔn)性,因此往往還是要借助AutoCAD的二維輔助繪圖功能;其中一部分軟件雖然智能化程度較高,容易進(jìn)行對接,但是軟件購買成本昂貴,企業(yè)往往需要建立屬于自己的家具模型庫,包括不同規(guī)格尺寸的家具模型和家具板件、板件編碼、孔位圖、裁板圖和加工中心程序等,這使企業(yè)將大量的經(jīng)費和精力投入到設(shè)計師培訓(xùn)、模型庫建立和軟件的維護(hù)運行上,運行成本較高。
Solidworks軟件是一款三維參數(shù)化設(shè)計軟件,它以尺寸驅(qū)動為特征,使計算機輔助系統(tǒng)具有交互式繪圖的功能,通過改動圖形的某一部分或某幾部分的尺寸,或修改已定義好的零件參數(shù),自動完成圖中相關(guān)部分的改動,甚至可以根據(jù)用戶提供的信息驅(qū)動系統(tǒng)自動繪圖,極大地改善了圖形的修改手段,提高了設(shè)計的柔性。軟件可以提供造型、繪圖、裝配和二次開發(fā)功能,在二維繪圖和三維造型建模的問題上表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢,可以在三維零件、裝配和二維工程圖之間同時進(jìn)行更新和轉(zhuǎn)換,極大地節(jié)省了產(chǎn)品的研發(fā)時間[3]。
國內(nèi)外對Solidworks軟件在產(chǎn)品研發(fā)中的應(yīng)用和研究主要是集中在由模型驅(qū)動生成二維工程視圖及工程圖調(diào)優(yōu)方面、二次開發(fā)建立模型庫縮短研發(fā)周期方面、運用有限元對結(jié)構(gòu)合理性進(jìn)行分析并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計、設(shè)計與加工一體化等方面[4]。在我國,Solidworks軟件在國內(nèi)機械領(lǐng)域的研發(fā)得到廣泛的應(yīng)用,但是在家具研發(fā)的應(yīng)用較少。國內(nèi)大多數(shù)家具企業(yè)仍然使用AutoCAD等二維軟件繪制圖紙,和國外相比,三維參數(shù)化設(shè)計軟件在我國普及率較低,另外我國大部分家具企業(yè)將家具產(chǎn)品銷售、設(shè)計與制造相互獨立,沒有運用三維軟件將三者有機統(tǒng)一起來。因此,有效地運用Solidworks三維參數(shù)化設(shè)計軟件是提高產(chǎn)品研發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
和其他設(shè)計軟件相比,Solidworks軟件更適應(yīng)于家具行業(yè)。相比AutoCAD,它的參數(shù)化設(shè)計,模塊化設(shè)計,可視化設(shè)計,自動更新化設(shè)計更有優(yōu)勢;家具行業(yè)較少有復(fù)雜的模型,不是特別強調(diào)動畫,因此Solidworks軟件完全能夠滿足家具設(shè)計的需求。除此之外,設(shè)計過程比較強調(diào)設(shè)計參數(shù)在bom中的應(yīng)用、強調(diào)系列化設(shè)計,E-drawing更是強化了企業(yè)和客戶的互動。
Solidworks軟件二次開發(fā)雖然在其他領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)得到廣泛研究和應(yīng)用,但是還沒有針對家具領(lǐng)域進(jìn)行研究和應(yīng)用。所以在家具產(chǎn)品研發(fā)過程中運用Solidworks軟件二次開發(fā)功能進(jìn)行優(yōu)化二維工程圖、建立板件庫和五件庫、強度分析、數(shù)控加工,對于實現(xiàn)家具設(shè)計模塊化,加快產(chǎn)品的研發(fā),減輕設(shè)計人員的工作量,以及縮短產(chǎn)品的上市時間起著重要的作用。同時圖紙質(zhì)量和正確率可以得到保證,這也為企業(yè)帶來了良好的聲譽,從而最大限度提高家具企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。對于提高企業(yè)競爭力,加快新技術(shù)的應(yīng)用也做出了巨大的貢獻(xiàn)[5]。
在家具研發(fā)過程中運用Solidworks三維參數(shù)化設(shè)計軟件二次開發(fā)功能既可以提高家具研發(fā)效率,避免將人力物力浪費在低水平的重復(fù)制圖上,又能保證產(chǎn)品具有較高的技術(shù)水平。
3.1 Solidworks工程圖二次開發(fā)在提高家具出圖效率方面的應(yīng)用
三維輔助設(shè)計軟件取代二維輔助設(shè)計軟件是未來發(fā)展趨勢,但是目前大多數(shù)家具企業(yè)仍然使用二維三視圖作為主要的輔助指導(dǎo)生產(chǎn)方式,Solidworks軟件可以實現(xiàn)三維模型快速轉(zhuǎn)換為二維圖紙形式,這種方式可提高效率,減少出錯率,但是Solidworks自帶模板和標(biāo)注樣式等均不符合國家標(biāo)準(zhǔn),借助三維模型與二維工程圖之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,實現(xiàn)二維工程視圖的智能生成;利用Solidworks軟件二次功能對二維工程圖進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,使Solidworks軟件智能生成符合國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的工程圖,添加標(biāo)準(zhǔn)字體,定制標(biāo)準(zhǔn)圖紙格式、物料明細(xì)、工程圖模板,在三維模板自定義屬性鏈接,使二維工程圖、三維模型圖形、文字信息全相關(guān),并以此提高二維工程圖出圖效率和質(zhì)量。
3.2 Solidworks模型庫在家具造型與結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計方面的應(yīng)用
在一個家具產(chǎn)品設(shè)計中不可避免地要用到很多的標(biāo)準(zhǔn)板件、五金件、企業(yè)常用件和外購件。利用Solidworks軟件建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化板件和五金件庫,使這些庫中的模型有機地、有序地被Solidworks軟件調(diào)用,并以此開發(fā)三維模型庫管理系統(tǒng),實現(xiàn)家具產(chǎn)品模塊化設(shè)計。
3.3 Solidworks和ANSYS軟件有限元分析在產(chǎn)品強度和優(yōu)化設(shè)計方面的應(yīng)用
家具造型設(shè)計是在控制有限成本的基礎(chǔ)上設(shè)計出既符合人體工程學(xué)、美學(xué)法則,又保證家具結(jié)構(gòu)強度,但是目前家具企業(yè)之間設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)各異,尺寸范圍跨度大,缺乏有效的合理性,利用Soliworks軟件和ANSYS軟件有限元分析家具造型和結(jié)構(gòu)的合理性,在保證人體工程學(xué)、美學(xué)法則和材料成本基礎(chǔ)上,可以得出最合理、強度最大的家具結(jié)構(gòu)尺度關(guān)系,為規(guī)范國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提供理論支撐。
3.4 Solidworks軟件在家具產(chǎn)品數(shù)控加工中的應(yīng)用
在家具產(chǎn)品研發(fā)過程中,家具企業(yè)數(shù)控操作機床需要重復(fù)性制圖,這大大浪費了研發(fā)的時間,Solidworks軟件生成數(shù)控程序,可以導(dǎo)入數(shù)控機床中進(jìn)行數(shù)控加工。
綜上所述,Solidworks軟件出圖速度快、效率高,可以幫助家具研發(fā)人員利用設(shè)計出的三維實體模型進(jìn)行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢查、機構(gòu)分析和動態(tài)檢查、動力學(xué)分析、強度分析等,其強大的二次開發(fā)功能可以全面應(yīng)用于產(chǎn)品研發(fā)過程,還可以和數(shù)控加工中心聯(lián)用,實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計與加工一體化。面對我國定制化家具發(fā)展需求,利用Solidworks等三維參數(shù)化設(shè)計平臺可以提高產(chǎn)品的設(shè)計效率、縮短研發(fā)周期、降低出錯率、規(guī)范家具企業(yè)管理質(zhì)量、降低成本,可以卓有成效地推動家具行業(yè)的發(fā)展。
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(責(zé)任編輯:董莉莉)
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A
1001-1714(2017)01-0059-03
2016-05-29
夏興華(1985-),女,講師,主要從事木材科學(xué)與技術(shù)研究及教學(xué)工作。E-mail:bu_300@163.com。