基于Solidworks的中小型钣金企业产品设计库的建立

引言 

　　中小型钣金企业规模小，排产灵活，小批量定制生产是其生存之道。但是，由于小批量定制产品是按照用户要求进行设计、制造，这样就会导致中小企业产品规格、零件品种很多，设计周期长，不利于组织生产。以前，钣金企业大部分是来图加工，产品设计工作量较少。近几年，越来越多的客户都逐渐将产品结构设计工作外包给钣金企业，要求钣金加工企业提供钣金零部件、整机结构的开发与设计，这对钣金企业的产品设计、技术管理能力有了更高要求。大部分中小型钣金企业由于资金、人力资源限制，没有条件引入信息化软件管理系统，难以进行全面的、精细的标准化和信息化管理，产品没有形成系列化设计，零件通用化程度低，产品设计重复劳动多，设计效率低，出错率高，给组织生产带来困难，最终导致生产效率低，成本加高，企业竞争力下降。 

　　因此，中小型钣金企业必须提高产品设计的标准化程度，使产品既满足性能要求，又容易组织生产，减少冲压模具制造的数量及复杂程度，从而提高生产效率，降低制造成本。 

　　一、中小型钣金企业标准化设计 

　　1.钣金零件的特点及标准化设计原则 

　　钣金加工主要是对厚度6mm及以下的钢板、铝板、铜板等金属板材或型材进行加工。其加工工艺主要有切割、冲压、折弯、焊接、铆接、钻孔、表面处理等。钣金零件的设计，除了零部件必须达到的性能要求外，还须惯彻标准化、系列化、通用化原则，尽可能引用已生产过的零件或通用件，尽量减少本企业的模具、刀具规格品种的增加。 

　　2.实现标准化设计方法 

　　为了达到产品标准化、系列化、通用化，企业必须制定产品设计规范，建立产品“设计库”，以方便设计人员检索、重复引用。建立产品“设计库”，可减轻设计工作量，利于提高设计质量，缩短生产周期，降低成本；便于组织生产，在生产任务不足时，可对标准件、通用件提前安排生产，适当备库存；易于提高零件互换性，便于产品维修。 

　　二、中小型钣金企业设计库的基本架构 

　　设计库是特征、零件、装配体、图块等的集合，向零件、装配体、工程图插入这些文件能重新利用已有的数据[1]。设计库的组成架构应根据企业产品特点及设计规范来建立，可参考图1。 

　　1.“通用件库”：常用、通用零件三维模型库。 

　　2.“外购件库”：非本企业生产的零部件、元器件三维模型库。如五金件、接插件等。 

　　3.“注释库”：常用的符号或注释，如形位公差、技术要求、表面粗糙度等。 

　　4.“图块库”：常用的标准图形、图表等做成块，存放在图块库里。 

　　5.“基础件库”：基础零件三维模型库。新产品设计往往在旧产品的基础上进行改进设计，结构相似的零件很多，因此可在基礎零件模型上更改部分尺寸，或增减部分特征而形成新的零件，这样就可以减少重复设计，同时也使加工工艺标准化。 

　　6.“特征库”：在设计模型时，有部分特征或特征组经常被重复使用，SolidWorks提供了库特征的功能，通过该功能可创建常用特征库，减少重复设计。 

　　7.“成型工具库”：SolidWorks在钣金菜单中提供了【成形工具】这个功能，成型工具可以用作折弯、伸展或成形钣金的冲模，生成一些成型特征，例如百叶窗、筋、凸台等[21]。 

　　8.“装配体库”：通用的装配体三维模型库，如成套门锁、某个功能组件等。 

　　三、建立基于SolidWorks的企业设计库 

　　SolidWorks软件设计库内置了庞大的基础零件库，包含有标准紧固件、常用注释库、特征库、线缆库、动态图库、成型工具库等，可直接调用这些库里的文件，或者将这些库里的文件拷贝出来，按本企业所需更改后存于企业自己的设计库中。另外，通过网络SolidWorks公司的3D Content central免费提供了许多企业常用的外购件模型，将需要的模型下载保存到本地，设计时便可直接调用这些模型。除了可以调用SolidWorks的内置设计库，企业还需根据自身产品特点和要求建立企业设计库，并嵌入SolidWorks的设计库中。下面以SolidWorks软件为例，说明企业设计库建立和使用的方法 

　　1.在SolidWorks设计库目录中添加“企业设计库”文件夹 

　　1.1在电脑中建立“企业设计库”文件夹。在“企业设计库”文件夹下，根据企业设计库的组成架构，建立相应的子文件夹，可根据需要创建多层次的子文件夹。 

　　1.2启动SolidWorks软件，在【工具】菜单中选择【选项】命令，弹出选项对话框，在【系统选项】中选择【文件位置】选项，在【显示下项的文件夹】列表框里，选择【设计库】，点击【添加】命令，把“企业设计库”文件夹添加到列表里，如图2。 

　　1.3操作结果在SolidWorks的设计库目录中添加了企业设计库文件夹，如图3所示。 

　　2.企业设计库文件的设置及引用 

　　2.1“通用件库”、“基础模型库”、“型材库”的设置及引用 

　　将通用件、型材、基础模型文件拷贝到对应的文件夹中即可。引用时，打开SolidWorks设计库，在“企业设计库”文件夹中找到需要的文件，点击拖到绘图区。 

　　2.2装配体类型的文件夹的设置及引用

    设计库中装配体类型的文件夹需先定义，该文件夹的文件才能作为装配体文件使用。定义方法：在SolidWorks中打开【设计库】工具菜单，在设计库目录中选择“装配体库”文件夹，单击鼠标右键，在菜单中选择【装配体文件夹】。 

　　设置方法：将常用的装配体文件拷贝到“企业设计库”中“装配体库”文件夹。 

　　引用方法：打开设计库，在“装配体库”文件夹中找到需要的文件，点击拖到绘图区。 

　　2.3“成型工具库”的设置及引用 

　　“成型工具库”文件夹需先定义，该文件夹的文件才能作为成型工具使用。定义方法：在SolidWorks中打开【设计库】工具菜单，在设计库目录中选择“成型工具库”文件夹，单击鼠标右键，在菜单中选择【成型工具文件夹】。 

　　设置方法：首先在零件文件中创建一个实体，然后通过【钣金】工具中【成型工具】，将该实体创建成用于对钣金进行冲压的实体工具，将该实体文件保存在“企业设计库”中“成型工具库”文件夹中。 

　　引用方法：打开SolidWorks设计库，在“成型工具库”文件夹中找到需要的成型工具，拖动到钣金面上，再设置好成型工具的位置，即可对钣金进行冲压[3]。 

　　2.4“注释库”的设置及引用 

　　设置方法：在SolidWorks中选择需要的注释，单击鼠标右件，选择【添加到库】工具，修改文件名，保存到“企业设计库”中“注释库”文件夹，即可保存到注释库中。 

　　引用方法：在工程图中，打开【设计库】中的“注释库”文件夹，拖动需要的注释到相应的位置即可。 

　　2.5“图块库”的设置及引用 

　　设置方法：在工程图里选中相应的图表和注释，单击鼠标右件，选择【块制作】工具，制作成块，然后选中该块，单击鼠标右键，选择【添加到库】工具，修改文件名，保存到“企业设计库”中“图块库”文件夹，即可保存到图块库中。 

　　引用方法：打开【设计库】中的“图块库”文件夹，拖动需要的块到工程图中相应的位置，修改相应的参数。 

　　2.6“特征库”的设置及引用 

　　设置方法：在相应的模型里，选择需要的特征或特征组，单击【文件】菜单，选择【另存为】命令，在【保存类型】选项选择“Lib Feat Part（*.sldlfp）”格式，把库特征文件保存到“企业设计库”中“特征库”文件夹。 

　　引用方法：设计零件时，打开【设计库】中“特征库”文件夹，选择需要的特征，拖拽到零件的相应位置，设置参考和参数即可。 

　　四、企业设计库的管理 

　　设计库的使用管理必须规范。每个企业须制定本企业的设计规范，并将设计库的管理规范纳入设计规范中。设计库须由专人管理；设计库文件的录入、修改、發布，须有规范的流程；设计库文件的文件名须规范，并与零件的图号对应。设计人员须遵守本企业的设计规范。 

　　结论 

　　本文给出了基于SolidWorks的企业设计库建立和使用的基本方法，中小型钣金企业通过充分利用SolidWorks的设计库功能，不需额外资金投入，不需对SolidWorks软件二次开发，就可建立起企业产品设计库，促进产品设计的标准化和规范化，从而提高设计的效率和质量，提高零件的通用性，降低成本，提升企业竞争力与创新能力。本文对推广企业产品设计标准化具有重要的指导作用。 

　　参考文献 

　　[1]陈超祥 胡其登. SolidWorks零件与装配体教程（2014版） [M]. 北京：机械工业出版社，2014. 

　　[2]麓山文化. SolidWorks 2014中文版从入门到精通[M]. 北京：机械工业出版社，2014. 

　　[3]张忠将.SolidWorks2014高级应用教程[M].北京：机械工业出版社，2014. 

　　作者简介：柯斌，毕业于西安电子科技大学，原在广州珠江电信设备制造有限公司从事通信电源结构设计工作，现任职于广州市霖杰传媒科技有限公司， 从事电子产品结构设计和技术咨询服务工作，同时兼任广东省激光行业协会金属加工委员会秘书长。