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【摘要】：通过实例介绍了Solid Edge在电子加固产品中设计中的建模步骤和过程，对于Solid Edge 软件应用有了更深刻的认识。
【关键词】：Solid Edge 现代制造技术 零件建模
0.引言
为了适应市场的需求，对一些电子产品需要进行特殊加固设计，以期获得更高的可靠性，使该产品具有防水、防尘、防振、防跌落、防盐雾、防电磁干扰、宽温和携带方便等特点，能够适应各类恶劣环境，可广泛应用于国防、公安、消防、交通、石油、勘探、船舶、煤炭等行业。在主流的CAD软件中，Solid Edge提供的基于特征、变量化的三维设计工具，帮助设计师快速、高效地设计零件，针对电子加固产品方面的设计特点，Solid Edge设计了众多专用的设计方法，如止口、零件分割、薄壁和网格筋板、通风窗、安装凸台等。本文借助Solid Edge软件通过实例详细介绍其应用。
1. Solid Edge简介
Solid Edge是Siemens PLM Software公司旗下的三维CAD软件，采用Siemens PLM Software公司自己拥有专利的Parasolid作为软件核心，将普及型CAD系统与世界上最具领先地位的实体造型引擎结合在一起，是基于Windows平台、功能强大且易用的三维CAD软件。它支持至顶向下和至底向上的设计思想，提供流水线式的修改和配置工具，其建模核心、钣金设计、大装配设计、产品制造信息管理、生产出图、价值链协同、内嵌的有限元分析和产品数据管理等功能遥遥领先于同类软件。
Solid Edge设计软件拥有强大的3D建模、设计检验和处理工作流程功能。利用Solid Edge的建模和装配设计工具，设计师能够很轻松地设计出一整套产品，从简单零件到包含上万个零部件的大型装配件，或从简单造型到复杂曲面，Solid Edge都能轻松应对。同时虚拟工作室（3D渲染）、电线接线设计、静态应力分析这些都是跟我们实际工作紧密相连的，如果能掌握好这些技术，会对我们的工作起到事半功倍的作用。
2. Solid Edge零件建模
Solid Edge提供的是基于特征、变量化的三维设计工具，帮助设计师快速、高效地设计零件。首先建立一个由旋转或拉伸、放样等生成的毛胚，然后再以增加材料或去除材料的加工方式建立其他复杂特征，因而零件的建模过程与制造生产零件的实际加工过程一致，符合工程师的设计习惯。Solid Edge可以建立诸如开孔、除料、圆角、抽壳等机加工特征，以及拔模斜度、扫描、扫掠、螺旋、阵列等复杂的几何特征。特征的建立方法方便易用，往往是简单几步就能大功告成，其效率和易用性众口皆碑。零件的尺寸、特征关系等都能够快速修改以反映设计方案的变动。
3. Solid Edge在零件建模中的应用
Solid Edge软件的特征是建构实体模型的基础。实体模型就象搭积木一样把许多特征组合起来形成的。因此我们先根据产品的主要结构建立特征曲线，首选参考（坐标）面，通过拉伸或旋转等特征建立一个合理的“毛坯”，然后运用实体间的布尔“加、差、交”运算，在零件实体之间合并、挖除、相交成型，也可以使用面片体作为“刀具”将“毛坯”实体剪切、去除，以获得实体的外观形状。这也是在产品造型时最常用的造型方法。需要注意的是，用于修剪、分割实体的曲面片“刀具”各边缘都应超出“毛坯”剪切截面边缘[1]。
本文选用产品设计中常用的薄壁、通风窗特征、钣金特征的建模来介绍Solid Edge软件在零件建模中的应用。
1） 薄壁特征建模
薄壁作为电子产品外形的一个重要特征，在产品的结构设计中越来越受到重视，Solid Edge 软件提供的薄壁区域命令通过从零件的选定区域中清楚体积来构造薄壁特征。可以构造具有开放的薄壁区域特征，也可以构建不具有开放面的薄壁区域特征。可以使所有壁具有相同的厚度，也可以对各个壁应用不同的厚度。如下图1所示：
图1.预处理模型和终处理模型
开始“薄壁区域”命令，在特征工具条上，单击“薄壁区域”按钮，在“毛坯”上选择要进行薄壁操作的面，利用“快速选取”工具，将光标移到“快速选取”中各条目上，可看到将高亮显示模型的各面，选中要处理的面后如图2a所示，输入“公共厚度”数值后，单击“接受”按钮后得到如图2b所示的图形。
a b
图2.公共厚度处理图
在“薄壁区域”命令特征工具条上，单击“封盖面”按钮，将“选择”框设置为“单一” ，使用“快速拾取”选择下表面，如图3a所示， 单击“接受”按钮后得到如图3b所示的图形
a b
图3. 封盖面处理图
最后，单击“完成”按钮，会得到图1右边所示的终处理图，薄壁建模完成。
2） 通风孔特征建模
通风孔命令作为电子产品外形的另一个重要特征，在产品的结构设计地位也明显提高。Solid Edge 软件提供的通风孔命令可以使用“通风孔选项”对话框来设置想要的通风孔属性。例如，可以定义肋和纵梁的厚度、延伸量、偏置量、深度和斜角角度，还可以指定通风孔特征包含圆角和倒圆，以便工程师快速引用。如下图4所示：
a b
图4.预处理模型和终处理模型
在“特征”工具条上，单击弹出式工具条中的“通风孔”按钮。通过使用现有草图中的元素来构造通风孔特征。利用“草图”选择构建素需要的草图，所有用于定义边界、筋板和纵梁的元素必须包含在一个现有的草图中。如图5所示。在“智能步骤”带状工具条上单击“通风孔选项”按钮，弹出如图6所示的参数列表，添加所需要的参数，确定退出。选择五个直线元素定义筋板，选择三个直线元素定义纵梁，定义延伸方向后构造通风孔如图4b所示。
3） 钣金特征建模
目前许多加固电子产品外围都是不锈钢板折弯成型，再辅以简单的造型如
气窗，这在Solid Edge的钣金模块中可以轻松地实现。另外在其模块中可以将钣金件自动展开，值得一提的是这种展开方法完全根据有关金属塑性变形的理论来生成，所以最后的结果是完全可以信赖的。
在Solid Edge钣金模块中还设置了拉延、翻边、气窗三种冲压件特征以及二次折弯、边角结合、叠层弯折三种扩展的钣金功能。利用这些功能我们可以轻松自如地设计出钣金件，制造出样式各异的电子产品。
4.结束语
在主流的CAD软件中，Solid Edge 软件提供了快速灵活的产品建模模块，还有丰富的标准件库，里面的模型数据可被直接调用。这样可以简化设计工程师的工作，使工作效率得到提高。
参考文献
[1]王锦红 郧建国 基于Solid Edge 软件的产品三维特征造型设计方法[J] 现代制造工程 2001（11）
[2]北京兆迪科技有限公司 Solid Edge ST4 产品设计实例精解[M]机械工业出版社，2013.1
[3]王潍，王劲等 Solid Edge 基础应用与实践[M]，清华大学出版社，2011.11
[4]江洪等 Solid Edge 基础教程[M]机械工业出版社，2006.8
作者简介：张向阳，男 ，1976，中北大学研究生，国营大众机械厂，工程师，主要从事计算机外部设备加固工作 。
冯利娟，女，1974，国营大众机械厂，工程师，主要从事燃气热水器、壁挂炉及煤气灶的设计工作。
【关键词】：Solid Edge 现代制造技术 零件建模
0.引言
为了适应市场的需求，对一些电子产品需要进行特殊加固设计，以期获得更高的可靠性，使该产品具有防水、防尘、防振、防跌落、防盐雾、防电磁干扰、宽温和携带方便等特点，能够适应各类恶劣环境，可广泛应用于国防、公安、消防、交通、石油、勘探、船舶、煤炭等行业。在主流的CAD软件中，Solid Edge提供的基于特征、变量化的三维设计工具，帮助设计师快速、高效地设计零件，针对电子加固产品方面的设计特点，Solid Edge设计了众多专用的设计方法，如止口、零件分割、薄壁和网格筋板、通风窗、安装凸台等。本文借助Solid Edge软件通过实例详细介绍其应用。
1. Solid Edge简介
Solid Edge是Siemens PLM Software公司旗下的三维CAD软件，采用Siemens PLM Software公司自己拥有专利的Parasolid作为软件核心，将普及型CAD系统与世界上最具领先地位的实体造型引擎结合在一起，是基于Windows平台、功能强大且易用的三维CAD软件。它支持至顶向下和至底向上的设计思想，提供流水线式的修改和配置工具，其建模核心、钣金设计、大装配设计、产品制造信息管理、生产出图、价值链协同、内嵌的有限元分析和产品数据管理等功能遥遥领先于同类软件。
Solid Edge设计软件拥有强大的3D建模、设计检验和处理工作流程功能。利用Solid Edge的建模和装配设计工具，设计师能够很轻松地设计出一整套产品，从简单零件到包含上万个零部件的大型装配件，或从简单造型到复杂曲面，Solid Edge都能轻松应对。同时虚拟工作室（3D渲染）、电线接线设计、静态应力分析这些都是跟我们实际工作紧密相连的，如果能掌握好这些技术，会对我们的工作起到事半功倍的作用。
2. Solid Edge零件建模
Solid Edge提供的是基于特征、变量化的三维设计工具，帮助设计师快速、高效地设计零件。首先建立一个由旋转或拉伸、放样等生成的毛胚，然后再以增加材料或去除材料的加工方式建立其他复杂特征，因而零件的建模过程与制造生产零件的实际加工过程一致，符合工程师的设计习惯。Solid Edge可以建立诸如开孔、除料、圆角、抽壳等机加工特征，以及拔模斜度、扫描、扫掠、螺旋、阵列等复杂的几何特征。特征的建立方法方便易用，往往是简单几步就能大功告成，其效率和易用性众口皆碑。零件的尺寸、特征关系等都能够快速修改以反映设计方案的变动。
3. Solid Edge在零件建模中的应用
Solid Edge软件的特征是建构实体模型的基础。实体模型就象搭积木一样把许多特征组合起来形成的。因此我们先根据产品的主要结构建立特征曲线，首选参考（坐标）面，通过拉伸或旋转等特征建立一个合理的“毛坯”，然后运用实体间的布尔“加、差、交”运算，在零件实体之间合并、挖除、相交成型，也可以使用面片体作为“刀具”将“毛坯”实体剪切、去除，以获得实体的外观形状。这也是在产品造型时最常用的造型方法。需要注意的是，用于修剪、分割实体的曲面片“刀具”各边缘都应超出“毛坯”剪切截面边缘[1]。
本文选用产品设计中常用的薄壁、通风窗特征、钣金特征的建模来介绍Solid Edge软件在零件建模中的应用。
1） 薄壁特征建模
薄壁作为电子产品外形的一个重要特征，在产品的结构设计中越来越受到重视，Solid Edge 软件提供的薄壁区域命令通过从零件的选定区域中清楚体积来构造薄壁特征。可以构造具有开放的薄壁区域特征，也可以构建不具有开放面的薄壁区域特征。可以使所有壁具有相同的厚度，也可以对各个壁应用不同的厚度。如下图1所示：
图1.预处理模型和终处理模型
开始“薄壁区域”命令，在特征工具条上，单击“薄壁区域”按钮，在“毛坯”上选择要进行薄壁操作的面，利用“快速选取”工具，将光标移到“快速选取”中各条目上，可看到将高亮显示模型的各面，选中要处理的面后如图2a所示，输入“公共厚度”数值后，单击“接受”按钮后得到如图2b所示的图形。
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图2.公共厚度处理图
在“薄壁区域”命令特征工具条上，单击“封盖面”按钮，将“选择”框设置为“单一” ，使用“快速拾取”选择下表面，如图3a所示， 单击“接受”按钮后得到如图3b所示的图形
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图3. 封盖面处理图
最后，单击“完成”按钮，会得到图1右边所示的终处理图，薄壁建模完成。
2） 通风孔特征建模
通风孔命令作为电子产品外形的另一个重要特征，在产品的结构设计地位也明显提高。Solid Edge 软件提供的通风孔命令可以使用“通风孔选项”对话框来设置想要的通风孔属性。例如，可以定义肋和纵梁的厚度、延伸量、偏置量、深度和斜角角度，还可以指定通风孔特征包含圆角和倒圆，以便工程师快速引用。如下图4所示：
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图4.预处理模型和终处理模型
在“特征”工具条上，单击弹出式工具条中的“通风孔”按钮。通过使用现有草图中的元素来构造通风孔特征。利用“草图”选择构建素需要的草图，所有用于定义边界、筋板和纵梁的元素必须包含在一个现有的草图中。如图5所示。在“智能步骤”带状工具条上单击“通风孔选项”按钮，弹出如图6所示的参数列表，添加所需要的参数，确定退出。选择五个直线元素定义筋板，选择三个直线元素定义纵梁，定义延伸方向后构造通风孔如图4b所示。
3） 钣金特征建模
目前许多加固电子产品外围都是不锈钢板折弯成型，再辅以简单的造型如
气窗，这在Solid Edge的钣金模块中可以轻松地实现。另外在其模块中可以将钣金件自动展开，值得一提的是这种展开方法完全根据有关金属塑性变形的理论来生成，所以最后的结果是完全可以信赖的。
在Solid Edge钣金模块中还设置了拉延、翻边、气窗三种冲压件特征以及二次折弯、边角结合、叠层弯折三种扩展的钣金功能。利用这些功能我们可以轻松自如地设计出钣金件，制造出样式各异的电子产品。
4.结束语
在主流的CAD软件中，Solid Edge 软件提供了快速灵活的产品建模模块，还有丰富的标准件库，里面的模型数据可被直接调用。这样可以简化设计工程师的工作，使工作效率得到提高。
参考文献
[1]王锦红 郧建国 基于Solid Edge 软件的产品三维特征造型设计方法[J] 现代制造工程 2001（11）
[2]北京兆迪科技有限公司 Solid Edge ST4 产品设计实例精解[M]机械工业出版社，2013.1
[3]王潍，王劲等 Solid Edge 基础应用与实践[M]，清华大学出版社，2011.11
[4]江洪等 Solid Edge 基础教程[M]机械工业出版社，2006.8
作者简介：张向阳，男 ，1976，中北大学研究生，国营大众机械厂，工程师，主要从事计算机外部设备加固工作 。
冯利娟，女，1974，国营大众机械厂，工程师，主要从事燃气热水器、壁挂炉及煤气灶的设计工作。