一、行业概述

　　烟台海德专用汽车有限公司(以下简称海德汽车)是国家发改委汽车生产公告企业，生产各种专用车辆及清洁机械，主要产品有扫路车、高压清洗车、管道疏通车、自卸式垃圾车、食物垃圾收运车及车厢可卸式垃圾车等。企业以往的设计工具是某国产二维CAD软件，经过几年的使用之后，遇到了以下问题与挑战。

　　(1) 二维CAD研发平台无法做到尺寸驱动，设计图样的准确性在很大程度上依赖于工程师的细心，生产出废件、装配体不合格的问题时有发生。

　　(2) 在设计阶段无法对装配体结构进行干涉和碰撞检查，对关键零部件也无法进行计算校核，造成了企业巨大的物理样机试验成本浪费。

　　(3) 专用汽车行业的特点是系列产品、派生产品众多，基于二维CAD的图样绘制工作量很大，周期长，无法满足企业的供货需求。

　　为了解决和改善上述问题，海德汽车决定将设计环境从二维平台转向三维。通过比较市场上的三维CAD软件，从易学易用的可操作性到设计/验证/数据管理一体化的解决方案，最终选择了SolidWorks。

　　通过SolidWorks认证的培训服务商——山东华创信息技术有限公司专业的技术培训、应用实施和项目导航，海德汽车的设计人员在一个月内就掌握了SolidWorks CAD软件，能够进行常规的零部件设计;两个月后就能够熟练进行产品的三维设计以及生成标准的工程图;第三个月，海德汽车针对自己的产品和企业标准，编写了一套适用于企业应用特点的SolidWorks设计规范，极大地提高了设计效率;第四个月，海德汽车使用与SolidWorks CAD无缝集成的SolidWorks Simulation，进行关键零部件的设计验证，降低了约80%的物理实验成本;第五个月，SolidWorks的工作组级产品数据管理解决方案SolidWorks Workgroup PDM正式上线，实现了整个技术中心的协同设计，项目、图文档和版本的管理以及信息安全控制等。至此，SolidWorks的设计、验证、数据管理一体化的解决方案在海德汽车得到了成功应用，下面笔者予以分别介绍。

　　二、使用SolidWorks CAD提高设计效率

　　SolidWorks除了众所周知的功能强大、易学易用的特点外，帮助工程师提高产品设计效率也是其优势之一。SolidWorks提供了设计库、3D ContentCentral、配置、智能零部件、智能扣件、SWIFT、SolidWorks搜索以及Design Clipart等功能以提高数据重用和设计自动化技术，帮助工程师减少重复性劳动，提高设计效率。

　　1.设计库

　　海德汽车使用SolidWorks的设计库技术，建立了企业自身的设计库，如图1所示，分为常用部件、常用零件、特征库、常用注释和图块库。SolidWorks设计库的文件位置支持共享的网络位置，指定为“\\Server\海德设计库”，如图2所示。

图1 海德设计库

图2 设计库的文件位置添加到共享的网络位置

　　2.3D ContentCentral

　　3D ContentCentral是SolidWorks公司提供的一个免费的在线资源，用于查找、配置和下载被标准零部件制造商认可的几百万种标准零部件、行业通用件的三维模型和二维工程图。3D ContentCentral使工程师省去了标准零部件、行业通用件的绘制过程，可以将主要精力集中在产品设计中，提高了产品设计效率。3D ContentCentral还推出了中文版本，如图3、图4和图5所示。

图3 3D ContentCentral

图4 3D ContentCentral

图5 与SolidWorks集成

　　3.配置

　　SolidWorks的配置功能让工程师在单一的文件中可以对零部件产生多个设计变化，满足专用汽车行业系列产品、派生产品众多的特点。海德汽车通过配置功能，使系列产品、派生产品的设计周期相比以前二维平台缩减了70%。图6和图7是使用配置设计的两种型号的拉臂钩。

图6 YHD3-5t拉臂钩

图7 YHD3-30t拉臂钩

　　4.智能零部件

　　对于经常使用，且需要添加关联零部件及特征的零部件可以生成智能零部件，比如带装配螺钉、螺母、螺钉孔及切除的接头，带凹槽的固定环以及带螺栓和装配孔的马达。SolidWorks使该零部件具有智能性，与其他零部件和特征相关联。

　　5.智能扣件

　　如果SolidWorks装配体中的孔、孔系列或孔阵列有大小规格，工程师可以使用智能扣件技术自动按规格给SolidWorks装配体添加Toolbox标准件。专用车产品往往包含大量的扣件，SolidWorks的智能扣件则大大地提高了扣件的装配效率。

　　6.SolidWorks智能特征技术(SWIFT)

　　三维CAD为设计工程师提供了强大的功能，同时它也带来了复杂性，用户要利用这些功能，就不得不成为专家。SolidWorks智能特征技术(SWIFT：SolidWorks Intelligent Feature Technology)的目标就是让用户无需了解三维CAD软件的思维方式，使每位用户从一开始就成为专家。SWIFT技术已经替所有用户(无论初学者还是专家)掌握了三维CAD绝大部分非常复杂的细节知识、技巧和解决方法，如今工程师可以专注于他们的产品设计。SWIFT技术提供了一系列强大的工具，FeatureXpert、MateXpert、SketchXpert、DimXpert和Instant3D，可以诊断和处理特征顺序、配合、草图关系、尺寸公差标注和实时设计等方面的问题。

　　7.SolidWorks搜索、分解技术

　　用户使用SolidWorks搜索技术(SolidWorks Search)查找SolidWorks或dwg文档，不仅是基于文件名进行搜索，还可以进行基于元数据(如自定义属性或工程图中的注释)的搜索，不管它们位于本地磁盘、设计库、局域网，还是在Workgroup PDM电子仓库、Web上的3D ContentCentral中。SolidWorks的分解技术(Design Clipart)允许用户重用SolidWorks零件和装配体中的草图和特征，以及dwg文件中的视图、块、表格甚至图像。Design Clipart自动分解SolidWorks和dwg文件并提取数据，用户不再需要花费时间对库进行设置，在实现数据重用方面比以往更简单、xxx。图8、图9和图10是一个示例。

图8 搜索“end cap”

图9 分解得到的特征

图10 分解得到的草图

图11 海德Workgroup PDM项目结构

　　三、使用SolidWorks Workgroup PDM实现产品数据管理

　　SolidWorks Workgroup PDM是SolidWorks的工作组级产品数据管理解决方案，帮助海德汽车实现了整个技术中心的协同设计，项目、图文档及其版本的管理，信息安全控制等。下面简单介绍一下Workgroup PDM实施过程中的几个特色之处。

　　1.建立公用区项目

　　海德汽车在公用区项目建立了设计模版、企业标准件、企业外购件、企业通用件和通用设计资料等子项目，如图11所示，指定经验丰富的工程师负责维护，供技术中心所有工程师使用。这极大地提高了企业设计标准化水平，降低了产品的成本。

　　2.Toolbox标准件库的设置

　　海德汽车技术中心所有工程师共享一个Toolbox标准件库，并且Toolbox标准件不检入到Workgroup PDM Vault库中。

　　(1) 在{dy}台机器上安装SolidWorks时，指定Toolbox数据目录的共享网络位置。使用UNC路径，海德汽车指定为“\\Server\SolidWorks Data 2009”。

　　(2) Toolbox管理员使用Toolbox配置向导中的“设定权限”步骤，设置密码保护Toolbox不接受未经授权的访问，并为Toolbox功能设定权限，如图12和图13所示。

　　(3) 在Toolbox配置向导中，根据需要设置“选择五金件、自定义五金件、定义用户设定和配置智能扣件”选项，其中“定义用户设定”选项使用“生成配置”策略，如图14所示。这样可使Toolbox标准件库的数据量不会随着企业使用标准件规格型号的增多而急剧增大，占用服务器空间较小。

　　(4) 其余所有机器安装SolidWorks后，在系统选项中将异型孔向导和Toolbox文件夹指定为第(1)步指定的UNC路径，如图15所示。

　　(5) 以前已经安装SolidWorks的机器，除了进行第(4)项设定外，还应在系统选项中设定为“外部参考引用查找文件位置”，如图16所示;并且在“参考的文件”框中添加第(1)步指定的UNC路径，如图17所示。

　　(6) 在Workgroup PDM VaultAdmin中选择标准库标签。添加第(1)步指定的SolidWorks Toolbox共享文件夹位置的UNC，并选择“禁用文档检入”，如图18所示。

图12 Toolbox设置向导

图13 Toolbox权限设定窗口

图14 Toolbox用户设定窗口

图15 设置Toolbox数据文件夹网络位置

图16 外部参考引用设置

图17 参考文件的位置设置

图18 PDM Vault中标准库设置

　　3.变型、派生产品的设计

　　变型、派生产品的设计在专用汽车行业有70%以上的设计工作，SolidWorks Workgroup PDM具有复制项目功能，能够简单、快速地完成变型、派生产品的初始化工作。举例说明，如图19、图20、图21和图22所示，海德汽车使用复制项目功能快速完成了YHD8-10t拉臂钩的派生产品YHD8-24t拉臂钩的初始化，而且相关权限也可以快速复制到YHD8-24t拉臂钩项目，大大节省设计工程师以及PDM管理员的工作量。

图19 复制项目窗口

图20 复制项目权限窗口

图21YHD8-10t拉臂钩

图22 YHD8-24t拉臂钩

　　4.生成、打印二维工程图

　　海德汽车对技术中心的各种电子文档以及纸质文档控制极为严密，封死了所有计算机的移动存储接口。而且打印出图由专门打印室负责，不允许工程师直接打印图样。

　　(1) 批量打印出图。打印室使用SolidWorks Task Scheduler模块，能够登陆Workgroup PDM电子仓库，批量打印出电子仓库中某项目下所有的SolidWorks工程图文件，而且能够定时、设定打印份数，解决了打印出图需要专人逐一打开工程图文件并等待的问题，如图23所示。

　　(2) 少量打印出图。从SolidWorks Workgroup PDM 2008版本开始，通过管理工具可以设定用户在检入SolidWorks工程图时生成一份pdf格式文档。用户在少量打印出图时也可以打印相关的pdf文档，相比打印SolidWorks工程图节约了时间，如图24所示。

图23 SolidWorks Task Scheduler打印PDM库文档窗口

图24 PDM Vault中工程图生成pdf文件设置