北京盛维安泰 技术工程师 李跃超
起重机被广泛应用于国民经济建设的各个领域，随着经济建设的发展，用户对其性能要求越来越高。但是目前的设计手段还停留在二维阶段，工作量大、设计过程不直观、设计过程中的错误也不容易发现。随着三维图形技术和计算机技术的发展，三维设计己经成为CAD 发展的必然趋势同时运用计算机进行仿真已成为现代研发、生产中一种重要的手段。
SolidWorks是功能强大的三维CAD设计软件，是美国SolidWorks公司开发的基于Windows操作系统的设计软件。SolidWorks相对于其他CAD设计软件来说，简单易学，具有高效的、简单的实体建模功能，并可以利用SolidWorks集成的辅助功能对设计的实体模型进行一系列计算机辅助分析，以便更好地满足设计需求，节约设计成本，提高设计效率。
结合SolidWorks的建模特点，起重机主结构的建模在“焊件”模式下进行。箱式起重机主要由各种板材焊接加工生产，solidworks的焊件支持多实体，这样就避免几十万个大小不等的板材装配的工作量。对于桁架式起重机主要由各种型材焊接而成，solidworks的3D草图可以满足产品的布局设计，其次软件提供强大的型材库，同时支持自定义型材，结合3D草图使桁架式起重机的建模轻而易举。
自动生成切割清单，准确无误的统计焊接零件的数量。在模型的有限元分析阶段，型材是用结构构件直接做出来的，会自动简化，可以节省很多的工作量。
不同的产品行业都有相应的产品特点，如何将产品的特点完美的与软件结合是软件能否得到成功运用的关键。在起重机行业运用建模过程中：首先要合理布局，一定要注意到三个基本视图的重要性。特征的草图与基本视图的合理关联对零件的参数化十分重要。完善零件的设计意图，同一个零件可以通过不同的特征来实现建模，但是相比有一个是相对比较科学合理的，设计意图对零件以后的修改、参数化设计很重要。结合零件的造型特点，要善于运用建模特征工具中的“镜向”。其次，要注意建模特征的“父子关系”。在尺寸驱动与关系驱动的选择中，要侧重后者的使用，因为后者会更利于的产品的系列化设计。对相似零件的建模要善于运用“配置”功能，只要建一个零件模型，然后再对零件特征进行配置，合理地使用配置，对产品系列开发与管理有非常重要的意义。配置使产品的设计快速有效和最大限度地减少了重复设计。同时，由于系列化的操作是在同一文件下进行，大大减少了设计的错误。要修改模型，只需要在零件的系列零件表更改数据就可以了，模型就会自动更新。用系列化法建模使模型修订起来更加容易，也就是说系列化法建模有利于零件复用和PDM管理。对常用的型材可以制作成焊件轮廓文件(例如：小车轨道)，保存到软件系统指定的位置。起重机的一些其它系列化的部件，例如驾驶室、行走机构等等，软件的实体建模、钣金建模很好的完成相应的设计工作，实现参数化，提高设计的效率。下图为起重机主结构的建模成果。
箱式起重机主结构
Solidworks在起重机行业的应用
桁架式起重机主结构
Solidworks在起重机行业的应用
起重机的生产都要符合国家规定设计规范。大梁的下挠度、支腿的失稳等等。加上起重机行业定制产品的增加，针对形形色色的客户需要的起重机，传统的行业经验保证设计的准确已经很是吃力。往往客户定制只有一、两架，不能实现批量生产，建造样机进行物理实验验证设计的做法很不现实。起重机因为设计不合格最后造成严重的人员伤亡、财产损失时有发生。
Simulation可以很好的帮助企业验证设计是否符合国家标准，保证设计的最优。针对箱式起重机、桁架式起重机，simulation壳单元、梁单元、实体单元混合网格可以很好的完成起重机实际工况的模拟分析。Simulation提供全面的约束条件和丰富的载荷种类完全可以模拟起重机现实的工况，同时软件可以方便快捷的完成起重机焊接强度、螺栓连接强度的分析。下图为simulation分析成果。
Solidworks在起重机行业的应用
Solidworks是一个通用的机械设计软件，为使solidworks在特定的行业中有效地发挥作用，并使常用的或重复的任务自动化，提高效率，对solidworks进行针对行业需求的二次开发是很有必要的。为了方便用户进行二次开发，solidworks提供了几百个应用程序接口API (Application Program Interface)，用户可以使用 VB \VBA \VC\Delphi等高级语言进行二次开发。结合空间几何学知识和产品的系列化变更特点，由编程语言制定逻辑关系将参数集中，实现由参数直接驱动模型建造，并且自动完成工程图的绘制。目前，在国内起重机行业已经有一些企业完成针对自己产品的二次开发功能模块，其效果显著。
Solidworks的CAD、CAE、PDM及二次开发功能，完全可以满足起重机行业的产品研发、数据管理等。相信solidworks设计仿真一体化平台一定会帮助中国起重机行业再铸辉煌。
