摘要：本文主要阐述了给予SolidWorks的三维设计软件平台建立电机模型的方法，并依据此模型设计其中一个工序的工装。利用三维软件的有限元分析功能对工装进行强度分析，确保其安全性满足设计要求。根据现场实际的操作情况，利用三维软件模拟装配以此来检验是否会发生装配干涉等情况。利用三维软件进行设计，有助于更直观的发现设计问题，提高生产效率，减少设计时间和成本。
关键词：三维设计，装配验证，受力分析验证。
一、引言
在产品设计生产过程中，工装设计是重要的组成部分。工装的设计的合理性，决定了产品生产效率的高低也对产品的性能造成重大的影响。数字化制造已经是现代风电产品的重要特征，也是现代化制造的趋势。工艺装备有着结构复杂，产品类型多，结构多样化的特征。为了满足工艺装备能满足现场使用的需求，同时能满足工装设计的是正确性、及时性及可供其他部门快速参考性，数字化软件的应用将必不可少。同时数字化软件的应用有助于经验的传承和可视化，帮助新同事更快更好的学习。
在实际生产中，因为新产品的试制阶段因为尺寸设计不合理，零件配合设计不合理需要不停的变更尺寸，造成了工装设计的重复性过高。且工装的安全性在二维图纸阶段只能依靠手工计算来进行验证，这往往是产品生产的风险因素。
二、基本概念
数字化：数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。
工装：在机械生产加工领域的?“工装”即生产过程工艺装备：指制造过程中所用的各种工具的总称。包括刀具/夹具/模具/量具/检具/辅具/钳工工具/工位器具等。本文主要讨论辅助工具
三维工装设计的技术思路
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三、浅谈实体产品的建模与问题
本次工装的设计主要设计四大零部件：风力发电机铁芯、、风力发电机铁芯齿压板、风力发电机的线圈，导电环。在实际设计中，风力发电机的铁芯和齿压板已经组合在一起，所以我们可以简化设计。
3．1铁芯模拟设计
电机铁芯是电机的重要组成部分。铁芯（磁芯）在整个电机里面起到了举足轻重的作用，它用来增加电感线圈的磁通量，已实现电磁功率的最大转换。电机铁芯通常是由一个定子和一个转子组合而成。定子通常作为不转动的部分，而转子通常是内嵌在定子的内部位置。本主要讨论定子铁芯。
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某产品电机铁芯简化示意图
根据铁芯的数字模拟尺寸：质量1905kg，与实际的铁芯情况相符
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某产品电机铁芯的模拟质量属性
通过与现场实物对比，质量等属性与模型一致。
3、2导电环的实体模拟
导电环是电机的电流输出装置，本身对绝缘性能和电性能有着高要求。导电环的固定与装配将决定电机发电性能的稳定性。
根据数字模拟结果，导电环的质量为9.9kg，实际重物约为10kg。此导电环与实物相符。
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某产品导电环示意图
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某导电环模拟示意图
通过与现场实物对比，质量等属性与模型一致。
3、3 某产品导电环定位工装的实际模拟
在现场实际工作中，导电环安装时的径向和轴向尺寸应该是靠导电环定位工装来进行保证。但是结合实际生产情况，由于铁芯的摆放方向，现在的导电环定位工装只能起到轴向定位的作用。如图
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某产品铁芯摆放位置示意图
按照工装的设计最初构想，工装与铁芯本身的定位孔相连接，导电环也依靠螺栓的连接来实现定位。如图
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某产品导电环定位工装装配示意图
但是实际操作过程中，导电环本身有重量，进而会产生拉力和力矩，进而产生变形，导致了导电环定位工装的使用和拆卸不便，严重影响了员工的工作效率。导电环定位工装的厚度普遍为6mm，导电环本身的重量有10kg、15kg，25kg。我们对某产品的导电环定位工装进行数字模拟，发现导电环的位移形变达到1.1mm，与实际安装情况相符。
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某产品导电环定位工装位移形变事宜图
但有的产品导电环较大，导致在现场实际操作过程中，导电环容易出现安装偏差，经过计算达到3mm。这对于后续的导电排的安装带来了影响。
四、导电环辅助工装的数字化验证
4.1结合实际情况，为了解决导电环在安装过程中因为不方便，我们应该在导电环的安装过程中增加一个支撑力，此处利用铁芯的吊装孔来设计工装。
为了能提供支撑力，且满足不同产品的间距要求，设计一种可调节的滑台装置。
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装配示意图
4.2螺杆设计
实际生产中，线圈距离铁芯端板距离长度在400mm以内。螺杆依据此长度来进行设计。
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螺杆示意图1
螺杆端部有一个盲孔，此孔的作用是放置升降螺杆。两边设置两个圆柱，作用为限定滑台的转动
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螺杆示意图2
4.3滑台部分设计及验证
滑台通过与螺杆的相连接，通过螺纹与螺母的配合来进行上下移动。
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配合示意图1
此处滑台的导杆的作用便增加了导电环的支撑，可以减少原先导电环定位工装的受力
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装配示意图1
导杆需要用来支撑导电环，所以导杆的受力变形不应过大。根据前期的模拟计算和结合实际的情，我们应对导杆进行受力位移模拟和受力应力模拟。
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应力模拟图
五、结语
数字化是工业发展的趋势，如何更好的利用数字软件来进行产品的设计与验证具有非常大的意义。通过对现场产品的尺寸测量和选定材质材料，进而模拟出实物本身的物理属性，使得装配更加直观化。
对装配后的部件进行应力和应变模拟，也更容易发现工件的薄弱点。设计人员可以有针对性的对产品进行改进和改善。
参考文献：
[1] 王承煦，张源主编 . 风力发电 [M]. 中国电力出版社，2005.
[2] 张永健主编 . 电网监控与调度自动化 [M]. 中国电力出版社，
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