部件設計的案例
沖壓模具的零部件設計都包含哪些內容
模具的零部件設計，是保證模具正常工作，沖出合格沖壓件的重要環節。下面來了解下模具零部件的設計內容都包含什么。
模具的零部件設計包括以下內容：
1.凸凹模具的結構設計；
2.定位零件的設計；
3.卸料、推件零件的設計；
4.導向零件的設計；
5.模架的選擇。
組成沖模的零件雖然多種多樣，但根據其作用可以分為兩大類：工藝零件與結構零件。工藝零件直接參與完成工藝過程并決定著制件的形狀與尺寸及精度；結構零件只對模具完成工藝過程起保證或完善作用。
FEM零部件設計中的應用
FEM在汽車車身零部件設計中的應用
FEM在汽車車身零部件設計中的應用.pdf
變螺距套管接頭的有限元仿真.pdf
艙蓋結構的PATRANNASTRAN有限元分析.pdf
阿爾斯通使用solidThinking 優化設計列車轉向架鑄造部件
行業：交通/鐵路
挑戰：優化現有的鑄造部件設計，并以增材制造技術實現。
Altair 解決方案：基于仿真驅動設計的方法，使 用 solidThinking Inspire 進行拓 撲優化，并以 solidThinking Evolve 進行細化
優點：減少了開發時間 ; 改進組件重量（質量降低 70%），并增加了剛度 ; 應用增材制造技術，深入洞察新的生產選擇
背景介紹
作為可持續交通的推動者，阿爾斯通專注于開發和銷售鐵路領域的系統、設備和服務。阿爾斯通管理著市場上最為廣泛的解決方案，覆蓋從高速列車到地 鐵、電車，進行定制服務（維修保養，現代化，…）和提供基礎設施及信號解 決方案。阿爾斯通是全球鐵路系統的領導者。目前公司覆蓋 60 多個國家，擁有員工 31000 人。
在每一個行業，開發工程師努力創造最佳的制造和開發過程，以創造最好的產品。當尋找完美的結構設計解決方案時，他們必須考慮技術和經濟方面的問題。仿真技術的使用讓他們能夠實現目標，并在整個產品的創建過程獲得支持。
挑戰
對于這個特定的項目，阿爾斯通工程師的任務是改善現有的一個鑄造部件的設計。他們想對這個部件進行優化，并對其專門設計，用金屬增材制造的方式實現。目前該部件已應用于阿爾斯通城市列車轉向架的大型機組中，用于支承防側傾系統。在第一次部件設計中，該設計針對所發生的工作負載看起來過于強壯，根據有限元（FE）模型顯示，安全系數也有點太高。
“我們對取得的成績非常滿意。我們已經實現了比之前更好的設計，可以在更短的時間內滿足所有的結構要求。
展開 基于NX Nastran的顯微鏡部件結構靜力分析及優化設計
摘 要：以顯微鏡支架為研究對象，利用NX12.0軟件Nastran模塊對顯微鏡支架部件進行前置處理、理想化幾何體、三維四面體網格劃分等，生成對應的模型。采用有限元分析法研究在靜力情況下支架部件的受力情況，找到結構設計優化點。通過NX Nastran仿真對顯微鏡支架結構建模進行驗證，對顯微鏡支架部件結構強度和剛度進行校核，判斷結構設計的可靠性。依據仿真結果對顯微鏡支架的優化表明，優化后最大綜合應力減小3.403，最大應變位移減小0.078。在滿足結構穩定性的前提下，優化后支架質量減少8.5%，滿足輕量化設計需求。
關鍵詞：顯微鏡;靜力學分析;Nastran;優化設計;
0 引言
由于顯微鏡機構的復雜性，用傳統方法和手段設計和分析容易導致設計不夠準確。因此顯微鏡支架部件的結構設計尤為重要。目前顯微鏡支架部件可通過簡化公式、試驗以及有限元分析進行評估和優化設計。顯微鏡產品設計除了利用三維軟件建立模型外，有限元分析屬于最關鍵的環節。新產品設計中，應力、應變、力矩、變形等的計算需要應用有限元方法來計算，加上安全裕度后可以在理論上驗證設計的可靠性。
本文首先應用NX 12.0軟件中的Nastran模塊[1]對顯微鏡支架部件進行有限元分析，得出支架的應力及位移云圖，觀察整個支架在受力情況下的變形量，分析材料的選取和結構設計的可行性，驗證結構穩定性。采用Nastran模塊對支架部件進行有限元分析后再進行優化設計，免除了零件或樣機的制作，提前修正產品設計。對支架壓鑄件壁厚和結構進行分析，通過增加支架提手、修改支架壁厚等方式建立優化后的模型，并進行對比，以優化后的結構滿足穩定性、強度和剛度、以及減輕質量的需求。
1 顯微鏡支架三維參數模型的建立
顯微鏡支架用于支撐顯微鏡的各個部件，其加工精度和使用過程的變形量有很高要求。
展開 
基于CATIA的汽車零部件逆向設計
這個部件是否變形，掃描的環境是否達到裝車標準，如果按照點云來做，就會將原來部件的設計問題和安裝問題暴露出來，這也是逆向設計想看到的一種結果，同時也是可以提前規避的一種設計思路。
(3）整體考慮。
對于一些車身覆蓋件，在逆向設計的時候不要考慮車身的分片因素，要把車身作為一個整體考慮，這樣才能使做出來的三維模型數據與周邊環境件相匹配。
(4）軟件選擇
在進行逆向設計過程中，盡量使用一種軟件進行設計，如果采用兩種或者兩種以上的軟件來處理的話，可能會因為格式轉化帶來曲面邊界的偏差，給曲面設計帶來不必要的麻煩。
3 工藝可行性分析
根據逆向設計完成的部件結構實體數據，通過CAE工藝分析軟件完成工藝沖壓可行性分析，發現實物出現褶皺質量問題區域與逆向設計三維結構數據相符，褶皺區域大小為：270mm×200mm，高度約3mm，如圖5。
圖5 工藝可行性分析
通過分析，得出本部件沖壓過程局部起皺，是結構形式導致，結合CAE分析過程，提出整改建議：模具通過增大壓邊力、補焊拉延筋，減小壓料面閉合間隙，增大材料流動阻力，減緩過渡區起皺現象。
4 結論
本文通過對逆向設計在汽車行業重要性的介紹，以及通過CATIA軟件對某汽車部件逆向設計過程的詳細闡述，從數據采集、數據處理、模型重構、新產品、工藝可行性分析等過程進行具體描述，對于發現現有產品質量問題點并解決有著重要的意義。同時闡述了逆向設計與正向設計的優缺點，對后期開展產品開發工作具有重要的指導意義。
參考文獻
[1] 楊春雨.曲面魔術師-ICEM Surf軟件學習指南[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2015.11.
文章來源：重型汽車
展開 五金沖壓模具設計用到的模具零部件標準
值得說明的是，設計五金沖壓模具還應該執行和采用的國家基礎標準有：公差配合標準、形狀與位置公差、表面粗糙度標準、機械制圖標準、尺寸及尺寸系列標準等。
微型渦輪機關鍵部件外殼的功能集成一體化設計全過程
首先使用nTopology的集成靜態和模態分析仿真工具確認外殼的壁厚設計，去除不必要的材料，創建一個可變壁厚的空心殼。
其次考慮到冷卻散熱的需求，通過模擬評估了隨形冷卻通道對系統性能的影響，nTopology中的熱有限元分析結果與Fluent中的CFD仿真結果相結合。將熱管理的隨形冷卻水道集成到整個外形殼上，形成具有用于冷卻發動機和預熱燃料的內部共形通道，這樣的設計就把用于減重的中空結構用作冷卻通道，完成了散熱功能的集成。
圖3 溫度場分析結果示意圖
該部件實現了三種功能的集成，完成了一體化設計。并且整個結構的性能得到了大幅提升，部件的工作溫度顯著降低，最高溫度降低了33％，而在發電機的外部溫度下降了86％到27℃，使之可以安全觸摸，同時整體減重44%。最后通過SLM成型工藝完成了整個結構的打印。
圖4 微型渦輪機外殼打印
03功能集成一體化設計的概念
通過微型渦輪機外殼的設計案例，我們可以看到增材制造的優勢，它不僅可以完成復雜結構的成型，帶來了部件數量的減少，同時還包括多種功能的集成在一個部件上，比如為了減重而設計的中空通道還可以作為冷卻系統的冷卻流道，兼具散熱的功能。
那么功能集成一體化設計就是在同一空間內實現不同功能結構材料與構型的相容，并且通過結構一體化實現輕量化，是對增材制造技術最直接的應用。從可靠性、輕量化角度出發，零部件是越少越好。比如實現結構-散熱-氣動或者結構-換熱-減振等功能。
增材制造為通過將多種功能、多個部件組合成一個部件的打開了設計大門。當然，在進行功能集成一體化設計的過程中需要注意的幾點：
? 取決于產品的設計空間；
? 產品與其他部件的裝配關系；
? 加筋設計；
? 變厚度設計；
? 成型工藝；
? 制造設備的成型尺寸。
展開 Ansys AI技術助力Sumitomo Riko，將汽車零部件設計和制造仿真速度提升10倍以上
Ansys SimAI可幫助工程師在整個產品設計和制造過程中，快速預測機械、熱學及化學等基于物理的性能表現
主要亮點
作為新思科技仿真和分析解決方案產品組合的一部分，Ansys SimAI?平臺助力Sumitomo Riko將仿真速度相較于傳統仿真方法提高了10倍以上
Sumitomo Riko正在使用SimAI快速生成易于專家和新手訪問的高保真度模型，從而創建全面的設計到制造工作流程，增強產品生命周期管理（PLM）流程
新思科技旗下公司Ansys提供的AI技術，助力Sumitomo Riko在汽車零部件設計和制造過程中實現了加速求解和效率提升。SimAI可迅速分析新的或原有的仿真數據，以生成能夠快速預測性能的高保真度AI模型。Sumitomo Riko正在使用SimAI來提升計算密集型任務的處理速度，如抗振動設計和探索、電池冷卻、磁場分析和混合傳熱分析。
Sumitomo Riko是一家全球領先的高性能橡膠汽車零部件制造商。為了確保車輛行駛過程中的安全與平穩，工程師必須了解系統中各種零部件在極端載荷和應力源下的性能表現。這需要運行數百次多物理場仿真，其中，前處理任務，如定義模型的幾何參數，需要大量的時間和專業仿真知識。
為了加速產品開發，Sumitomo Riko正在使用SimAI，基于以往生成的數據，訓練高性能橡膠產品（如隔振器和軟管）的AI模型，并且該過程中無需對幾何結構進行參數化處理。這種方法提供的AI模型，能夠在5分鐘內進行性能預測，相比傳統流程，其可為每個新設計節省超過1小時的處理時間，而且準確性可與高保真度仿真相媲美。
展開 三星利用OptiStruct進行洗衣機零部件再設計，實現輕量化設計
行業：電子消費品
挑戰：皮帶輪的輕量化設計
Altair 解決方案：利用OptiStruct進行拓撲優化、尺寸和形狀優化分析
優點：減少了材料的使用；實現輕量化設計
背景介紹
蘇州三星電子公司是韓中合資的企業，主要研發和生產主流的家用電器。在過 去的17年里，公司已經生產了許多新款的冰箱和洗衣機，每一款都進行了細致的工程分析，通過優化來實現最大價值，在確保高品質性能的同時降低產品重量。
每一個零部件的設計都力爭實現輕量化的目標，所以蘇州三星非常重視洗衣機皮帶輪的優化設計就不足為奇了。滾筒洗衣機的皮帶輪是洗衣機的一個重要零部 件，在電機和滾筒之間其轉乘作用。
挑戰
傳統的皮帶輪通常為鑄鋁材料，由于生產成本的壓力，像蘇州三星這樣的企業已經開始關注通過優化設計或使用新材料來減少皮帶輪的重量，其中性能和成本是主要的考慮因素。所以蘇州三星利用拓撲優化技術來滿足相關設計和材料的挑戰。
“利用OptiStruct進行的輕量化設計為后期的結構優化提供了重要的參考。”
展開 某型飛機的某零部件優化設計分析
運用AltairHyperWorks強大的結構優化功能對某型飛機的一個重要零部件進行有限元優化設計,軟件采用AltairHyperWorks和catia,優化方法采用拓撲優化。通過對優化結果分析、簡化和再設計,結果表明,去掉該零部件的局部材料,該零部件的剛度增加,重量減輕,應力基本沒有變化。
點評:
某型飛機的某零部件優化設計分析.PDF
汽車底盤懸架關鍵部件輕量化設計分析
例如，在對B 級汽車進行設計時，有關人員選擇運用鋁合金制造控制臂及副車架，汽車質量降低幅度明顯，與此同時，底盤懸架功能的實現并未受到影響。由此可見，對中端和低端汽車而言，材料優化是輕量化設計的關鍵。
2.2 設計方法
2.2.1 集成設計
要想使汽車業具備實現持續發展目標的前提條件，將產品質量提升到更高水平，前提是對設計方案加以調整，現階段，橡膠懸架、空氣懸架均已得到推廣，二者的優勢主要是以懸架承載力達到行業要求為前提，通過對質量進行大幅降低，將制造成本控制在合理范圍內。上述提到的橡膠懸架，強調用橡膠彈簧替代鋼板彈簧，通常由推力桿、均衡梁及橡膠主（副）簧組成，其優勢往往表現在三個方面，分別是無需維護、舒適性能佳、滿足輕量化要求。在落實輕量化設計的相關工作時，有關人員往往將集成設計作為首選方案，通過細化分工的方式，使部件擁有更為理想的兼容性及實用性。在傳統觀念里，兼用性并非細化分工需要考慮的部分，因此，多數汽車的底盤部件均有明顯界限，其中，界限最為分明的部件主要是前縱梁和彈簧支架，即便空間分布十分緊湊，仍然無法達到輕量化要求。而引入集成設計理念，通常可使上述問題迎刃而解，有關人員以零件集成應用為切入點，通過系統優化的方式，獲得集成零件。事實證明，這樣做可使零件質量得到有效降低，輕量化設計初衷隨之實現。
2.2.2 等邊界設計
事實證明，將等邊界設計用于底盤懸架部件設計，對其質量的降低有突出效果。由底盤部件所用材料表現出的力學特征可知，以等邊界條件為前提，參考現有制造工藝，對結構進行優化，通常可使輕量化設計優勢得到充分體現。例如，控制臂適用減重方案，強調利用高強度鋼材料替代原有材料，通過比對不同車型所用控制臂的方式，確定順利通過驗證的設計方案，隨著減重設計得到落實，汽車沿用率往往有所提高。
展開 
CATIAV5軟件在汽車零部件強度設計上的應用
catia軟件以其強大的功能在飛機、汽車、輪船等設計領域享有很高的聲譽。全球知名的汽車公司已經100%的切換為catia設計,并且國內一汽集團也在catia上投入將近一個億,可見大家對catia軟件的認同,北汽福田汽車公司于2003年引進CATIAV5,并當年就在其旗下的歐曼重卡體現出明顯的效益。catia軟件在汽車設計上的應用越來越廣泛,下文以轉向助力器支架的設計改進過程為例,簡介使用catia軟件的經驗和體會。</FONT><FONT color=#6f6f6f> </FONT><BR><BR><FONT color=#ff0000><B> </B></FONT><BR><Font color=#FF0000><B>PS:</B>該帖于2007-4-29 11:18:28被火沙編輯過。</Font>
CATIAV5軟件在汽車零部件強度設計上的應用.PDF
展開 Raise3D助力汽車零部件原型設計
提升設計靈活性
3D打印可以打印出任何幾何形狀，大大提高了設計的靈活性。3D打印可以幫助開發者實現任何汽車模型和復雜零件的制作，更好地滿足客戶的個性化需求。
親元企業使用Raise3D Pro2打印機打印大型模型
Raise3D助力大規模，批量生產與管理
在眾多3D打印設備品牌中，親元企業選擇了高性價比，具有良好口碑的Raise3D品牌作為合作伙伴。Raise3D的Pro2系列可以滿足他們生產高質量原型的需求。Pro2系列0.2 mm噴嘴可以實現0.01 mm的打印層高度，打印部件將擁有更高的精度。
Pro2系列擁有305 x 305 x 300mm的大體積打印空間，可實現一次性打印大件的模型的需求。對于特別大的部件，如擾流器，不能用單一打印完成，開發團隊可使用由Raise3D開發的切片軟件ideaMaker將模型拆分為多個連鎖部件。
展開 基于Altair Inspire的旋轉梳齒式停車場關鍵部件結構優化設計
基于Altair Inspire的旋轉梳齒式停車場關鍵部件結構優化設計
袁威、晏一凡
摘要：個人設計的停車場結構有較多的冗余，本文針對停車場運輸機構的第三層進行結構優化。用inspire進行靜力學分析，判斷結構是否有輕量化空間。以設計空間的單元相對密度為設計變量、以剛度最大化為設計目標；以厚度為約束條件，建立拓撲優化模型。考慮擠出和非擠出兩種工藝下的不同方案，對拓撲結果進行polyNURBS幾何重構，最后比較兩種方案的輕量化效果以及Von Mises應力、位移結果，選擇出最優的優化方案。結果表明：在保證強度條件下，模型的質量減輕了57.5%，為該停車場部件的設計與生產提供了新思路。
關鍵詞：停車場部件；拓撲優化；polyNURBS
1、 問題的提出：
團隊本科參加過大學生機械創新大賽，自行設計一款停車場，如圖a所示，這個停車場方案獲得了省二等獎。但在結構上出現了材料冗余、導致整個停車場部件很笨重。
特別是停車場運輸機構的第三層,如圖b與c所示，該機構是停車場運輸機構部件中承載要求較高的部件，但材料冗余現象非常嚴重。為此，團隊基于inspire進行第三層運輸機構的輕量化設計。
圖1 停車場構件基本信息
2、 原結構校核
因實際停車場體積較大，加工起來成本較高，所以我們設計的是按比例縮小后的模型。本文研究的停車場為提高運行安全性，增加結構剛度，整個停車場所有結構均采用鋼Q235制造。
展開 設計仿真 | MSC Nastran 快速評估零部件和系統的動態性能
特征值提取方法
? Lanczos
? Givens
? Householder
? Modified Givens
? Modified Householder
? Automatic Givens
? Automatic Householder
? Inverse Power
? Strum modified inverse power
優勢
? 對于大型、復雜加載的詳細部件和裝配體進行的動態性能分析
? 根據準確的動態模擬進行零部件的關鍵設計和變更
? 動態性能模擬更簡單、快速和靈活
