最近更新于 2025-03-01 12:24
前言
我转机械加工 9 个月了，我本科不是机械专业的，只是课程有一定涉及机械的内容，比如有 CAD、NX（UG）、CATIA、机械基础等。干机械这段时间就是一边工作一边学习，在小公司什么都涉及，编制加工工艺、设计检具、设计夹具、体系资料编制等等，经常跑生产现场跟踪质量，毛坯问题要和供应商交涉，生产的产品有问题要和客户交涉，以及配合编制资料文件等。
我领导用的三维软件是 SolidWorks，所以进来后我也用这个软件。做新品样件时，简易的车床、加工中心夹具一般都是公司内自己设计自己做，目前设计过几次夹具，只能说没理论依据，其它前辈也差不多，就是凭借经验设计做，再实际使用验证。公司有个师傅专门搞工装的，在这块经验丰富，我画出三维，导出图纸后交给他，再根据意见修改设计，有些细节上的问题，他自己就在图纸上改了。我在这里的存在只是比这位师傅熟悉电脑，可以用电脑绘制三维出图纸，结构上都是依靠领导交代和这位师傅的建议，以及参考现有夹具的结构。
前几天领导交代了一个任务，让我查阅过盈配合装配压力的计算公式，然后计算一个产品总成里的一个组件压装进另外一个组件需要多大的力，这个产品压装在一起后还要进行车加工，保证压装后一个组件的断面相对另外一个组件的形位公差。这样就有一个问题，夹持的是一个组件，车的是另外一个组件，这两个组件的过盈配合可以承受多大的扭矩也是要考虑的，不然一上车床加工，切削力大了，两个组件就会相对转动。
因此就计划学习研究一下 SolidWorks Simulation，看能不能仿真，顺便也为以后设计夹具做理论验证打基础。SolidWorks 官方的中文文档指导也挺全面的，就是有个不足“图少”，文档里总是说在某某选项、某某设置项，不熟悉的人还要找在哪里，如果贴张图片，不就很直观吗？而且还有新版软件把项目名称改了，文档却还是旧的。比如这里软件里是“本地交互”，但是文档里说的是“局部交互”，要是看文档就懵逼了，根本找不着文档说的东西。
这里我会做实践操作，再记录过程。
测试环境
SolidWorks 2024 SP5
加载 SolidWorks Simulation
手动加载
处于打开 SolidWorks 文件的状态下，在 SOLIDWORKS 插件选项卡上，可以看到 SOLIDWORKS Simulation，点击一下就会加载
加载后选项卡上就会出现 Simulation
配置自动加载
设置自动加载可能会影响 SolidWorks 的打开速度，我一般都是需要时手动加载。
展开设置图标，点开插件
在 SOLIDWORKS Simulation 插件后勾选启动列所在方框，点确定后就设置成自动加载了。这里也可以在后面看到上次的加载时间，比如这里是 2 秒，设置成自动加载那估计就会导致 SolidWorks 打开时间多 2 秒。
材质库
简单的开始 – 零件1
在Simulation 选项卡点击新算例
默认选的静应力分析，直接点✔
在零件上右键，点应用/编辑材料
选一种材料，我这里选的 40Cr
在夹具上右键，选固定几何体
我选的大圆柱面进行夹具
在外部载荷上右键，选力
这里我选的垂直长方体的上平面向下，力大小 500N
在网格上右键，选生成网格
这里可以保持默认，展开网格参数可以手动设置参数。网格越小，密度就越大，分析效果就越好，但是仿真计算需要的时间就久。
在静应力分析上右键选运行开始计算
这是计算结果
在结果上右键，选定义安全系数图解
这里最小安全系数为 69，当安全系数小于 1（理论强度极限和实际工作应力的比值），就可能发生断裂等情况
图解显示设定
上图可以看到右侧的图解默认是使用科学计数法，可以在上面右键选设定
在设定选项卡里，边缘选项可以改为离散，边界选项可以改为网格，便于后面分析调整网格大小
在图表选项选项卡里位置/格式可以改为使用浮点数
使用浮点数可能显示的数字比较长，在定义选项卡里可以把显示单位改为 MPa
这样可能比较适合一般习惯
自适应
重新生成网格，为了方便看出效果，先调到粗糙，网格参数里选基于曲率的网格
这时候网格比较粗
在静应力分析上右键选属性
自适应方法选h-自适应，循环次数最高5
| 特性 | h-自适应 | p-自适应 |
|---|---|---|
| 调整方式 | 通过减小单元尺寸加密网格 | 通过提高单元多项式阶数 |
| 计算复杂度 | 中等，主要依赖网格细化程度 | 较高，依赖多项式阶数的增加 |
| 资源消耗 | 可能导致网格数量增加，但计算复杂度较低 | 计算资源消耗大，尤其在高阶多项式计算时 |
| 适用问题 | 适用于应力梯度变化大的区域 | 适用于解析特性较强的问题 |
| 网格调整 | 改变网格的几何分布 | 不改变网格分布，仅调整单元阶数 |
h-自适应会针对性的细化，上面的精度偏差设置越偏右，越是会针对局部区域细化。
目标精度也一个结束条件，上一次和本次的相似层度达到目标精度就停止，单次运行最大循环次数 5 次，但是 5 次后可以再次运行，会在现有基础上继续。
