本文以某型号产品的设计过程为例说明SolidWorks在一体化设计中的应用。这里要求设计者要对所使用的SolidWorks软件本身功能有深入的了解，这样才可以最大程度地将其功能使用出来，并发挥出三维软件的优势，以实现真正意义上的计算机辅助设计。

一、前言

    在整个产品设计过程中采用了三维设计软件SolidWorks 2004，从方案设计到零件和装配体建模，再到工程图的出图，以及之后进行的方案修改和复核复算，运用到了SolidWorks 2004许多高级功能和丰富的插件，采用了同一个三维实体模型即最终方案设计模型来完成设计目的，确保了设计的精确性。由于产品的设计过程中没有使用多数设计人员普遍使用的AutoCAD进行二维出图的方法，而是直接由三维模型转为二维图，克服了产品限制条件苛刻、设计周期短、总体参数变动较大、继承性少及技术储备不足等诸多困难，利用软件所具有的参数化功能方便了设计修改，大大缩短了设计时间，提高了设计效率和设计质量，较好地完成了研制设计任务。

二、产品的一体化设计

1.方案设计

1)自顶向下的设计技术

    在产品设计初期，设计依据是任务书中的一些相关参数。由于产品的相关参数变动较大，无法完全继承传统的产品结构，需要重新设计产品结构。对于这样变动较大的结构设计，如采用传统的设计方法，即先设计零件再组装成装配体的话，将花费大量的时间，设计周期无法满足。由此采用“自顶向下”的设计方法。首先确定任务书给定的相关参数为产品的主要参数化尺寸，进行整体草图布局，采用特征建模方式直接建立起产品的整体结构，以达到宏观控制设计的目的，此时产品整体结构是一个零件而不是装配体。这样做的好处在于它可以很方便地进行结构分析计算和方案修改，这种建模方法主要适用于材料基本相同，继承性比较少的新产品设计。

    对于方案设计时的零件建模，需要注意的是各个特征之间的尺寸标注尽量相互无关（特征之间是关联的除外），避免在方案修改时，由于特征或者尺寸的修改导致整体建模的失败。

2)结构有限元分析

    当产品的初步结构建立起来以后，必须对产品进行结构分析，以确保产品满足强度要求。如采用传统的计算方法，计算过程复杂且结果简单，不能完整反映产品实际的受力状况。由此采用SolidWorks 2004的插件COSMOSWorks 2004进行有限元分析，它的操作菜单集成在SolidWorks 2004软件中，功能齐全，分析过程快捷、简单，无须进行模型转换即可进行受力分析，极大地缩短了分析时间，在产品的方案设计中，对产品的结构修改均参考有限元分析的结果进行，在对产品进行了上百次的结构修改和有限元分析后，基本确定产品结构。

3)优化设计

    该产品同以往产品相比，该产品要求的承载大了很多，整体采用悬臂结构，而所要求的产品重量、外形尺寸都没有相应加大，由此决定了产品必须在满足强度要求的前提下进行优化设计，最大程度地减轻重量，满足任务要求。

    该产品结构件众多、复杂，尺寸较大，相关参数众多，如对整体结构尺寸进行优化，将花费大量时间，且硬件设备不足，无法支撑优化设计时消耗的资源，因此只对关键结构的关键尺寸进行优化设计。

    优化设计采用的是COSMOSWorks 2004中的优化设计功能。主要是对产品的悬臂结构进行优化。如图1所示，取下支撑管到悬臂的距离L2、L3和斜拉杆L1的距离为优化参数，悬臂到回转轴距离L，悬拉臂的高度H，加载力F均为定值，约束点A、B位置不变，取整体应力最小值为优化目标，目标差值在5％内即停止运算。为减少计算时间和计算量，对模型进行了一些简化和缩比。

    在对产品进行完方案设计后，即可转入技术设计。由于大量的前期工作均在方案设计阶段就已经完成，后面的设计就相对简单和快捷。

图1 优化设计参数原理图

2.零件建模

1)建立零件模型

    根据方案设计中的产品模型，按产品的建模顺序将方案设计中模型的各个特征转化成单个零件模型。

2)零件的多配置