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MFG解決方案

SOLUTION

京东彩票领奖地点:Inventor針對行業特點,解決實際問題
沈陽變壓器研究所 孟慶民

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客戶
沈陽變壓器研究所

案例
上海電氣阿爾斯通(武漢)變壓器有限公司Inventor使用體驗

相關軟件及解決方案
Autodesk Inventor

客戶證言
Autodesk公司的INVENTOR的管道布線???,基本能夠滿足變壓器引線復雜多變的生產設計要求,通過二次開發,該軟件可以在本行業推廣普及,并對本行業設計效率和質量的提高、生產周期的縮短有直接作用。
——沈陽變壓器研究所項目負責人,孟慶民

企業背景

成立于1960年的沈陽變壓器研究所股份有限公司,位于沈陽國家級高新技術產業開發區,是國內唯一的變壓器、互感器和電抗器的科研開發機構。

沈陽變壓器研究所具有很強的科研開發能力,承擔、組織并完成了幾十項國家重大科技攻關和科研項目,取得了豐碩的科研成果,共榮獲國家級及省、部級科技進步獎34項。沈陽變壓器研究所還建立了世界第一流的國內規模最大的強電流檢驗室和國內第一流的變壓器試驗基地,與荷蘭KEMA試驗室和意大利CESI試驗室等國際知名的電工試驗室均有密切的工作聯系,可滿足500kV及以下變壓器類產品的試驗要求,為提高中國變壓器產品抗短路能力提供了足夠的試驗條件。

我所在部門的主要工作是:面向變壓器行業,致力于變壓器產品相關軟件的開發。主要包括各類新產品結構優化設計、電磁計算優化設計和變壓器工程分析計算;推進行業計算機三維可視化設計技術的應用,提高行業數字化技術在生產、制造、試驗、管理以及經營等方面的應用水平。

急待解決的實際問題

雖然我所得到了很多榮譽,也擁有很多客戶。但是隨著技術的發展和需求的提升,在實際的生產工作中,還存在一些急需解決的技術問題,包括:如何與客戶進行更好、更有效的溝通;變壓器設計中最核心的鐵芯和線圈的計算問題;現有的布線方式需要進行長時間的手工計算;無法保證零部件設計數據的一致性;設計中,修改關聯文件帶來的問題。

上述問題是在實際的工作過程中遇到的最突出問題,不解決好這些問題,輕則會影響我們的設計周期、設計質量,重則影響客戶滿意度。當今市場競爭日趨激烈,效率就是效益,而現有的二維軟件已經不能滿足我們對效率的要求,因此我所決定引進三維軟件進行設計及相關計算。

為了找到最適合我所的三維軟件,在選型階段我們試用了許多同類軟件,包括AIP、Pro/ENGINEER、SolidWorks以及Solid Edge等主流軟件。通過一段時間的試用,公司最終選用了INVENTOR軟件。與其他待選軟件相比,INVENTOR軟件最適合我所的現有情況,相信可以幫我們解決目前在實際中遇到的棘手問題。另外,選擇INVENTOR軟件還因為其與AUTOCAD接口方便、原有的DWG文件利用率高、價格合理及便于行業推廣等因素。

而且,我所的產品也有其獨特性,變壓器產品的線圈在制作時絕大多數是靠手工操作來完成,因此目前還離不開二維工程圖,對于二維參數化圖,應用AutoCAD編程比較方便。但大型變壓器的引線布置比較復雜,利用INVENTOR的電纜布線功能就能較好解決這一問題。

在試用階段,INVENTOR軟件表現出了良好的性能,明顯提高了設計效率。以設計一臺電壓等級為110千伏、容量為63000千伏安的三繞組有載變壓器產品為例,以往靠人工設計,需要5人10天左右才能完成;而采用該系統設計,僅需2人6天即可完成,設計效率提高了4~5倍。試用后,我們共采購了30套INVENTOR軟件,主要用于產品開發部和軟件開發部,用來完成產品設計和變壓器三維設計系統平臺的開發工作。

完滿解決所有問題

引進INVENTOR軟件后,很多問題都迎刃而解,明顯提高了設計水平和設計效率。不僅滿足我們事先期望的要求,在某些方面優勢還很突出,因此INVENTOR軟件已經成為我所的主流設計平臺。

目前我們面臨的主要問題,在使用INVENTOR軟件后,都已經完滿解決,其中包括:

(1)DWF文件很好地解決了與下游企業、客戶交流和溝通的問題;

(2)通過在INVENTOR和AutoCAD上開發二次開發軟件,解決了變壓器設計中最核心的鉄芯和線圈的計算問題;

(3)應用INVENTOR軟件的“管道布線”???,操作步驟少、靈活性好,在幾分鐘內就可完成手工計算的方式需要一天的布線設計;

(4)通過Vault實現協同設計,保證了零部件設計數據的一致性,而圖紙以及相關的技術文檔也可在Vault中實現統一管理;

(5)在使用INVENTOR軟件后,設計中因修改關聯文件而帶來的問題減少了90%以上。

除此之外,INVENTOR軟件還有一些明顯優勢。

(1)軟件的易操作性。我們現有的設計人員年齡大多在30~40歲間,短時間就能輕松掌握INVENTOR軟件。另外,INVENTOR軟件對新人熟悉設計工作和產品結構都很有幫助,但熟練掌握至少需要1個月的時間。

(2)全面開放的二次開發工具。我們一直在INVENTOR軟件上進行二次開發,INVENTOR軟件的數據接口和開發接口有很好的開放性。

(3)數據交流性好。在選用INVENTOR后,為了滿足用戶的需求,我們也使用一部分其他的軟件系統,通過中間件??槭迪質莨蠶?,還建立了專用數據庫,互相關聯性和數據傳遞性良好。

但是,與其他軟件一樣,INVENTOR軟件還有一些可以進行改進的部分。

(1)我們對于Autodesk公司組織進行的培訓非常滿意,但如果能結合我們在工作中的實際情況進行培訓將更有利于我們的設計工作。

(2)在你們的實際設計工作中,會遇到變壓器引線的空間走線、電氣絕緣距離的控制等難以解決的問題,INVENTOR可解決部分問題。在三維設計時,如能實時顯示空間距離的變化或設定一些約束條件、給出一些提示信息會更方便,這些功能在其他三維軟件中曾有過應用。

(3)我們現在設計所用的硬件配置基本上是P-CPU2.8G/內存2G/256M獨立顯卡,運行流暢。對于較大產品的裝配設計,建議內存至少應為2G,有條件應擴至4G。

(4)INVENTOR軟件的自適應功能很好,有利于我們的設計工作,但穩定性還需提高。

(5)針對大型件的設計,INVENTOR軟件的動畫功能較實用。但如果能增加模型簡化處理功能、零部件配合關系的衍生功能將會更方便。

應用示例

在變壓器結構設計中,涉及到電、磁、熱、力、場等諸多問題,僅以變壓器引線設計為例,說明INVENTOR軟件在產品設計中的作用。

圖1 變壓器引線工程圖

變壓器引線設計具有相關因素多、結構變化大及圖面表達復雜等特點。型號為SFZ11-31500/110的變壓器中低壓引線二維工程圖,如圖1所示。如果單就該種結構而應用二維軟件設計,不考慮結構計算所用時間,僅繪圖工作量就很大。而一旦結構發生了變化,導致引線走線發生變化,相應的木件夾持結構也將隨之改變,所以整張圖紙就要重新設計,會耗費大量的時間。

近年來,隨著變壓器專業設計平臺系統的成功研制,設計變壓器引線部分的工作量明顯減少。由于受平臺的限制,結構設計還是不夠靈活,軟件開發者往往以量取勝(即增加各類結構的模板數量),但布線需要計算,工作量很大。引線布線也成為開發變壓器三維設計軟件的瓶頸。筆者多年從事變壓器三維設計系統的引線部分開發工作,接觸過多種三維設計平臺,通過對比,覺得INVENTOR軟件的“管道布線”功能是解決這一瓶頸的有效方法。

INVENTOR軟件的“管道布線”???,如圖2所示。這種布線方式如果通過手工計算的方式完成幾乎是不可能的,而應用“管道布線”??櫓恍杼砑郵魷呤?,在幾分鐘內就可完成。且生成的線束具有自適應功能,不管結構如何變化,INVENTOR軟件都會自動計算,使布好的線適應新的結構,大大減少了開發者的工作量,下面通過實例來說明這一特點。

首先,需要將其他零部件裝配好(也可以不全部裝配上,因為布好的線可以隨時添加“工作點”以改變線的布置方式,這也是該軟件靈活性的另一體現),因為應用“管道布線”需要選擇一些點以確定線的走向。然后,在打開的裝配圖的部件面板上選取“創建線束”命令,即彈出對話框,如圖3所示。為便于記憶,可取容易理解、記憶的名稱。選擇好存儲的位置后“確定”,就進入到了“三維布線”模式,此時,部件面板已經變成三維布線面板。在瀏覽器中用右鍵單擊剛剛創建的線束,彈出快捷菜單,選擇“線束設置”來定義線的外觀。設置完成后,在三維布線面板中選擇“創建線束段”進行布線,接下來的任務就是在裝配圖中選取各種點(包括各種特征點,如圓心、頂點等),選完后單擊右鍵,在彈出的快捷菜單中選擇“完成”,一條線就布置完成了。

圖3 創建線束界面

布線的關鍵是“工作點”的選取。在實際工作中,應盡可能多選一些“工作點”,否則會出現由于選取的“工作點”數量過少,而產生布線結果與要求不一致的情況。必要時,可額外創建一些輔助點作為“工作點”,并將這些點約束到要求的位置上。

用INVENTOR軟件的“管道布線”??檣傻娜?,完全能滿足引線的設計要求,如圖4所示。由于引線布線對于操作者來說過于簡單,因此我們在開發時已經將該部分做成交互式的,更增加了軟件的靈活性,充分滿足引線部分多變性的要求。

圖4 生成的二維圖滿足要求

二維圖是目前變壓器行業指導生產的主要文檔,因此二維圖能否滿足行業要求,也是至關重要的,用INVENTOR軟件的“管道布線”生成三維實體后,投影生成的二維圖,如圖5所示。

由于變壓器引線設計有其特殊性,受傳統因素影響也較多,因此對二維圖格式的要求比較嚴格,比如要求繪出油箱及器身外形,但卻要求用雙點劃線、要求標尺寸等。INVENTOR的二維圖功能比較強,如對單個零部件進行線型設置、整根線的可見性設置等,極大地提高了二維圖的生成效率,可以滿足引線設計的要求。

但是通過使用,也發現了一些問題,下面是在利用INVENTOR的“管道布線”??榻斜溲蠱饕卟糠值目⑹?,遇到的懸而未決的問題及建議。

(1)引出項號。在生成的二維裝配圖中引出項號時,如果零件被其他零部件擋住的話,該項將無法引出,要采用其他變通的方法進行處理,很不方便。建議增加此項功能。

(2)明細表中的文字。在生成裝配圖的明細表中,如果某個表項的字過多,就會寫出該表格,不夠整齊,而通常明細欄的尺寸是固定的。如果增加自動縮放字號及間隙的功能,會更方便。

(3)生成裝配零件。在使用其他軟件時,我發現這樣一個功能。當裝配完成后,可以將裝配體衍生成一個零件,外形與裝配體一致,這樣有許多好處。首先是生成二維圖時便于統一配置,其次是對于大型裝配非常有用。比如常規變壓器,只引線部分需要裝配的零部件就有上百個(大型更多),各部分加起來就要上千個,這么多個零部件裝配后生成的文件也相當大,一般的計算機根本跑不動,如果可以將裝配件衍生成一個零件會節省很多空間,便于設計。

圖5 INVENTOR投影生成二維圖

(4)“管道布線”增加拖拽功能。使用INVENTOR的“管道布線”??榻脅枷呤?,需要選擇許多“工作點”,如果對其進行修改時,就要逐個“點”進行重新定義,很麻煩。如果可以進行拖拽并可將特征點“捕捉”,就會方便許多。這個小功能增加起來不會太難,卻會大大方便使用者。

詳細請見:

//www.autodesk.com.cn/adsk/servlet/pc/item?siteID=1170359&id=20124993


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