摘要：电器产品机构零部件的合理设计，能在一定程度上提升电器产品的性能。随着CAD软件技术的逐步成熟，二维、三维制图软件在电器产品机构零部件设计中的应用也越来越广泛。本文以电器开关柜零部件的三维设计为主题，分析设计系统的整体框架以及设计软件的正确选择，进而阐述电器产品机构零部件设计的核心技术。
关键词：电器产品；开关柜；零部件；设计
电器开关柜一般是由各种钣金件、电气元件、导线等组成，其设计部门主要分为电气设计与柜体设计[1]。目前，市面上的电器开关柜主要为抽屉式、柜体式、箱体式、板式等结构为主，产品非标与变型较多，根据用途的不同，其组合形式也呈多样化，但各个零部件的通用性依然较高。所以，在进行电器开关柜零部件设计时，宜用标准件库方法来实现。在CAD软件技术逐渐成熟的过程中，二维、三维制图软件也应运而生，这对广大电器产品设计者而言是一大幸事，特别是在零部件的设计上，制图软件的应用优势更为显著。就电器产品机构零部件的标准件库设计理念而言，三维制图软件更为适用，能够有效解决传统电器产品结构零部件设计过程中不快、不便、不准等问题[2]。
1 电器开关柜零部件设计系统的整体框架
1.1 系统的设计需求
电器开关柜零部件的设计，要求不断对其设计流程进行简化，以缩短设计周期，同时又要确保电器开关柜的尺寸符合设计要求。当前，很多二维CAD软件都具有较强的实体造型功能，可应用多种方法生成实体，但因为该过程非常繁琐，需要经过一系列的操作方能实现。三维CAD软件能够更直观、准确地显示零部件的几何信息与位置信息，相比二维CAD软件，其在电器产品机构零部件的实体造型设计中更具优势[3]。
1.2 系统的设计目标
在电器产品机构零部件的设计过程中，三维CAD软件应提供（1）友好的用户界面：应具备适合普通设计者设计习惯的用户界面，设计者通过用户界面能够直接了解设计所需知识，并可根据显示屏的提示快速完成零部件设计。（2）正确的软件工程方法：设计者能够利用软件工程的概念、原理、技术、方法等对系统进行维护与应用。
2 电器开关柜零部件设计软件的正确选择
当前，国内应用较为普遍的设计软件是CAD/CAE软件，高端产品有UG NX、CATIA、CIMATRON等，中低端有Solid work、Solid Edge、CAXA等。在进行电器产品机构零部件的设计时，可以选用Solid Edge软件平台，该软件平台的性价比较高，是世界上著名的机械CAD/CAE/CAM一体化软件，可以实现多功能模块的无缝集成，且具有良好的二次开发环境，其二次开发工具应用高级语言Visual Basic，开发技术成熟且易于掌握，能够满足不同的设计者的需求，应用广泛，可操作性强[4]。Solid Edge在装配环境下，还能实现新零部件的设计，可通过临近零部件的几何图形确保其设计的准确度。Solid Edge支持自上而下与自下而上的设计技术，能够提供最新的版本管理与配置工具，这在较大程度上简化了大装配流程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而且，多个设计者还能同步对同个装配进行设计，并实现设计者与设计者之间的交互访问。
3 电器开关柜零部件设计的核心技术
应用Solid Edge三维软件平台进行电器开关柜零部件设计，所涉及到的核心技术包括：电器开关柜的设计、全参数驱动建模技术、程序处理技术。
3.1 电器开关柜的设计
电器开关柜的设计一般都较为繁杂，需经过电气特性和机械特性的多次计算与测试方能完成，不仅开发周期长，资金投入的需求量也较大。因此，对电器开关柜进行分类与编码，设计者能够从库中直接生成所需的开关柜，进而缩短开发周期，提升设计速度。根据国际电工委员会标准规定，≤1.0kV的电压为低压，1.0kV~72.5kV的电压为中压，＞72.5kV的电压为高压；根据国际大电网会议规定，线电压峰值范围400kV~1000kV的电压为超高压，＞1000kV的电压为特高压[5]。电器开关柜的设计，应充分考虑其柜体运行时的散热功能，可在柜体上下两侧留置散热槽孔，柜中零部件通电后所产生的热量通过上侧槽孔散出，冷风则从下侧槽孔进入柜中，以确保各零部件不会因为过热而造成损坏。
3.2 全参数驱动建模技术
在参数设置中，表达式具有较高的应用价值，可定义并控制一个模型大小，例如，一个零部件的外形大小等。表达式还可以控制不同零部件间的关系，例如，六角头螺栓的螺距与其公称直径是相关的，螺纹长度与公称长度是相关的，修改了公称直径或长度，螺距与螺纹长度也会在表达式下自动修改。Solid Edge三维软件平台的表达式可分为一般表达式、条件表达式、几何表达式三种。一般表达式是由变量、运算符以及各种函数组成，如：length=2000、p1=（1/3-0.5/SQRT（3））*S等。条件表示式可有效提升一般表达式的灵活性，通过程序控制语言--if及else来表示，如：width=if（length≥2）（1）else（2），此表达式的意思是，如果length大于或等于2，则width等于1，否则等于2。几何表达式：在表达式中应用某些几何特点定义参数条件，包括距离表达式、长度表达式以及角度表达式，如：应用两个对象之间的最大间距作为长方形的长度。
3.3 程序处理技术
程序处理技术可用以处理大量的重复代码、对话框以及选择步骤。重复代码的处理可用公用函数技术实现，即在零部件程序编写阶段，若发现发凉重复代码，若分类等同的零部件仅在局部代码有所差异，则可用函数进行处理。对话框的处理可用公用对话框技术来处理，即对同一类零部件的相同参数用一个公用对话框进行设置，例如：六角头螺栓的公称直径与十字槽螺钉的公称直径对话框基本相同，其区别仅在于十字槽螺钉的公称直径系列个数少于六角头螺栓的公称直径系列个数，因此可将两种公称直径系列设计于一个公称直径对话框中，并用不同标准件类型进行控制。处理机械通用标准件时，可采用参数配置文件技术进行参数的选择步骤，整个流程一般只需设置1~3各参数即可。
4 结束语
现代电器产品机构零部件的设计注重的是创新，这就要求设计者尽可能地发挥其创造力，合理运用现有的最新科技成果，在现代设计概念与方法的引导下，设计出具有更高价值的电器产品。零部件的设计是电器产品机构设计的主要内容，其设计工作涵盖与运动方案设计、整体设计要求等，同时还需要进行零部件结构与材料的明确分工与用途。Solid Edge三维软件平台作为一种典型的CAD/CAE/CAM集成化系统，在电器产品机构零部件设计中的应用非常广泛，具有技术成熟、易于掌握、简化设计流程等优势，可在一定程度上实现零部件的快速设计与优化制造。
参考文献：
[1] 张成才.汽车电子电器零部件产品通用测试要求解析[J].环境技术，2011（4）：52-55.
[2] 陈佳成.电器产品机构零部件设计的公差选择[J].电气技术，2014（11）：59-61.
[3] 胡兆国，王如华.电器零件冲压工艺及模具设计研究[J].锻压技术，2012（3）：104-108.
[4] 高京，丁亚洲，关平，等.车载电子电器零件常用加速试验及可靠性计算方法[J].汽车电器，2014（10）：50-51.
[5] 王瑞，易传贵，王安平，等.复合电泳涂装工艺在高压电器户外零件上的应用[J].电镀与涂饰，2014（10）：429-432.
论文作者:宋行
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/10/20
标签：零部件论文; 开关柜论文; 表达式论文; 电器论文; 公称论文; 电器产品论文; 设计者论文; 《基层建设》2016年12期论文;