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SolidWorks 自動化(API/巨集)・PDM・Simulation・Motion・算圖・疑難排解

SolidWorks · API · PDM · Troubleshooting

概述

大型企業與中小型製造商於 SolidWorks 生產力的差距，並非出自建模能力，而是取決於 自動化・資料管理・問題應對。以巨集處理重複作業、以 PDM 管控設計資料、以分析・動畫・算圖驗證與溝通，並於錯誤發生時有系統地復原。本文以實務基準彙整巨集／API（VBA・VB.NET・C#）、PDM（保險庫・簽出・Version/Revision・Workflow）、SimulationXpress/Simulation、Motion Study、算圖（PhotoView 360・Visualize）、代表性疑難排解（Rebuild/Dangling/Mate/File Repair），以及 2024/2025 新功能（Detailing Mode・Component References・Configuration Publisher）。快捷鍵請見 01-shortcuts-ui.md，組件／效能基礎請見 03-assembly.md。

1. 巨集與 API

1.1 從錄製巨集開始

選單路徑：Tools → Macro → Record。所執行的 UI 動作會被記錄為 VBA 程式碼，按 Stop 後儲存為 .swp（原始碼）・.swb（二進位）檔。以 Alt+F11 開啟內建 Visual Basic Editor 即可修改。

注意： 錄製的巨集將絕對路徑・模型名稱・選取順序寫死其中。直接分發於他機將無法執行。錄製結果僅為 起點，務必透過變數化・例外處理加以重構。

1.2 API 語言選擇

語言優點缺點
VBASolidWorks 內建，儲存於檔案內，入門容易除錯工具老舊，錯誤處理薄弱
VSTA (VB.NET/C#)現代 .NET，SolidWorks 內建分發相對較複雜
外部 .NET 增益集(C#)可自由設計使用者介面，分發彈性高需另行安裝 Visual Studio
Standalone EXE可分發至多台 PC，可排程執行須 SolidWorks 執行中才能連線

1.3 API Object Model

SldWorks (最上層應用程式)
  └── ModelDoc2 (零件/組件/工程圖共用)
        ├── PartDoc
        ├── AssemblyDoc
        ├── DrawingDoc
        ├── FeatureManager
        ├── SketchManager
        └── SelectionMgr

絕大多數實務巨集皆透過 SldWorks → ModelDoc2 → FeatureManager 讀取或建立特徵。

1.4 VBA 最小範例 — 建立方塊

Sub CreateBox()
    Dim swApp As SldWorks.SldWorks
    Dim swModel As SldWorks.ModelDoc2
    Set swApp = Application.SldWorks
    Set swModel = swApp.NewPart
    swModel.SketchManager.InsertSketch True
    swModel.SketchManager.CreateCornerRectangle 0, 0, 0, 0.1, 0.1, 0
    swModel.FeatureManager.FeatureExtrusion3 True, False, False, _
        0, 0, 0.05, 0, False, False, False, False, _
        0, 0, False, False, False, False, 1, 1, 1, 0, 0, False
End Sub

會產生 100mm × 100mm × 50mm 的伸長方塊。FeatureExtrusion3 的參數順序常被詢問，建議將 Help 的 API Reference 加入書籤方便查閱。

1.5 實務自動化情境

  • BOM 批次匯出至 Excel：開啟指定資料夾所有 .sldasm，擷取 BOM 表 → 合併儲存為 Excel。
  • 工程圖 PDF 批次轉換：以夜間 Task 將數百張 .slddrw 轉為 PDF/A。
  • Pack & Go 自動化：掃描各專案資料夾，包含參照進行打包。
  • 批次修改 Custom Properties：依規則更新數千零件的 Material・Revision・Drawn By。
  • 零件編號自動產生：依 PLM 規則填入 Custom Property ＋檔名 Rename。

1.6 巨集分發

  • .swb 二進位檔雖能保護原始碼，但難以修改與共用。
  • 於公司共用資料夾存放 .swp，並以 Macro Feature 掛載於 CommandManager 按鈕，以確保公用巨集的可存取性。
  • 於 PDM 環境中，巨集亦應保存於 Vault 進行 Revision 管理。

2. PDM — Product Data Management

2.1 PDM Standard vs Professional

項目StandardProfessional
使用者數最多 10 人無限制
DatabaseSQL Express（2GB 限制）SQL Server 正式版
Workflow 狀態最多 10 個無限制
Custom Column受限無限制
Web Client無有
Replication無有（多站點）
Task Scheduler無有

SolidWorks Professional 隨附 Standard，當 Simulation・Workgroup 需求擴大時可升級至 Professional。

2.2 Check-Out / Check-In 基本

  • Check-Out：取得檔案編輯權限，其他使用者無法修改。
  • Check-In：編輯完成後上傳至 Vault，產生 新的 Version。
  • Undo Check-Out：捨棄編輯，保留前一版本。
  • Get Latest：不做 Check-Out，僅取得最新唯讀副本。

2.3 Version vs Revision — 常被混淆

  • Version：每次 Check-In 自動遞增的 內部編號（1, 2, 3...），追蹤所有細微變更。
  • Revision：於 Workflow Transition 正式核准的 外部編號（A, B, C 或 1, 2, 3），BOM・工程圖會顯示此值。

設計者即使儲存 10 次，Version 僅遞增至 10，Revision 維持不變。Revision 僅於發行核准事件才會變動。

2.4 Workflow

  • State（狀態）：In Progress → Under Review → Approved → Released → Obsolete。
  • Transition（轉換）：狀態間移動的條件（權限・必要屬性・數量驗證等）。
  • Transition 時自動執行：遞增 Revision、更新 Custom Property、Email 通知、執行 Dispatch 指令碼。

提示： Released 狀態的檔案變為唯讀。若要重新編輯，必須先發行 ECO（Engineering Change Order）將 Workflow 退回，才能 Check-Out。

2.5 PDM 最佳實務

  1. 以 Dispatch 強制檔名規則。Check-In 時若檔名違反規則即被阻擋。
  2. Required Custom Property。未填入 Description・Material・Designer 則拒絕 Check-In。
  3. Revision Table 自動化。Workflow Transition 自動於工程圖 Revision Table 加入列。
  4. 善用 History。Get・Check-Out・Check-In 全部記錄，可供稽核追蹤。
  5. User/Group 權限區分。區分核准者・設計者・採購人員權限，防止發行檔案受污染。
  6. Task Scheduler（Professional 專屬） — 夜間自動轉換 PDF/STEP・備份。2025 此功能擴充。

3. SimulationXpress / Simulation

3.1 SimulationXpress

預設內建於 SolidWorks Standard。僅支援單一實體零件＋線性靜力分析。可用條件限於 Fixture（固定）、Force/Pressure。多實體・組件・非線性・熱・動力學皆無法處理。

3.2 Simulation Premium/Professional 追加 Study

  • Static：線性靜力（SimulationXpress 涵蓋範圍）。
  • Frequency：固有頻率・模態分析。
  • Buckling：挫屈。
  • Thermal：穩態／暫態熱分析。
  • Drop Test：落下衝擊。
  • Fatigue：疲勞壽命。
  • Nonlinear：大變形・非線性材料（Premium）。
  • Dynamic：時域動態分析（Premium）。

3.3 Mesh（網格）

方式特徵
Standard Mesh均勻尺寸，適合單純形狀
Curvature-based Mesh依曲率自動調整尺寸，預設推薦
Blended Curvature-based平滑過渡，實體數量少時較有利
Draft Quality1 階（線性）元素，快速但不精確
High Quality2 階元素，精確但較慢

提示： 薄板應於厚度方向確保 至少 2 個元素。僅 1 個時彎曲分析會不準。

提示： 應力集中處（孔・圓角・銳角）以 Mesh Control 進行局部細化，無需整體加密。若關注區域的 Energy Norm Error 圖低於 10%，即視為網格收斂。

3.4 邊界條件與負載

  • Fixture：Fixed Geometry, Roller/Slider, Fixed Hinge, Reference Geometry, Symmetry。
  • Load：Force, Torque, Pressure, Gravity, Bearing Load（圓柱餘弦分佈）、Remote Load（自遠端點傳遞力）。

注意： 濫用 Fixed Geometry 將加入實際並不存在的約束，使應力人為上升。應選擇貼近實際支撐情況的邊界條件。

3.5 結果判讀

  • Von Mises Stress：等效應力，適合延性材料。
  • Principal Stress(P1/P3)：主應力，適合脆性材料。
  • Displacement：位移，視覺誇張倍率務必標註。
  • Factor of Safety(FOS)：容許應力／作用應力。一般靜態載重 3 以上，反覆・動態載重目標 5 以上。

注意： 銳角處的無限大應力屬於 數值奇異點（numerical singularity），並非實際應力，而是網格收斂誤差。加入圓角後重做分析即可解決。

4. Motion Study

4.1 三個層級

層級功能授權
Animation以 Mate/Explode 為基礎的動畫，無物理Standard
Basic Motion重力・彈簧・馬達・部分接觸，近似物理Standard
Motion Analysis完整動力學，力・力矩・慣性・阻尼・接觸Premium

4.2 Motor / Spring / Gravity / Contact

  • Rotary Motor：旋轉軸＋RPM 或角速度（°/s）。函式可選 Constant, Distance, Oscillating, Segments, Expression 等。
  • Linear Motor：直線方向＋速度／加速度。
  • Linear Spring：兩點之間，自由長度・彈簧常數（N/mm）。將自由長度設為與 Mate 中立狀態不同可表達 預載。
  • Torsion Spring（Motion Analysis 專屬）：旋轉軸・扭矩-角度。
  • Gravity：方向（X/Y/Z）・大小（預設 9.81m/s²）。
  • Contact：Solid Body 間的碰撞・摩擦。Friction Coefficient（庫倫摩擦）、Restitution Coefficient（0~1，彈性回復）。

4.3 最佳實務

  1. 關閉 Lightweight。Motion Analysis 需要 Full-resolved 狀態。
  2. 簡化 Mate。Motion Analysis 會將所有 Mate 方程式化，數量越多越慢。
  3. 明確 Initial Conditions。以 Fixed/Float 管理各元件的初始速度・位置。
  4. 調整 Step size。預設值過大，精密分析請調至 0.01 秒以下。
  5. Motion → Simulation 串接。可將 Motion 擷取之載重傳至 Simulation，對時變載重進行結構分析。

5. 算圖（Rendering）

5.1 從 PhotoView 360 移至 Visualize

注意： PhotoView 360 於 2023 SP5 之後停止支援。2024+ 的官方算圖工具為 SOLIDWORKS Visualize。既有 PhotoView 場景無法自動移轉至 Visualize，必須重做。

5.2 SOLIDWORKS Visualize

  • 獨立應用程式（可整合安裝），隨附於 SolidWorks Professional 以上。
  • 採用 GPU 加速（建議 NVIDIA RTX），以 CUDA/OptiX 為基礎。
  • 版本：Standard / Professional / Connected。

Professional 的額外功能：關鍵影格動畫、物理式模擬（重力・碰撞）、Turntable/Explode 自動動畫、PLM Design Data 連動。

5.3 Appearance / Scene / Lighting

  • Appearance：Part Level / Body Level / Feature Level / Face Level 四層級，優先順序為 Face > Feature > Body > Part。
  • Scene：Basic（簡易背景）、Studio（HDRI 為基礎）。可自訂 .hdr。
  • Lighting：Ambient, Directional, Point, Spot, HDR Environment。單張 HDRI 常比三個點光源更具真實感。

5.4 算圖輸出最佳實務

  1. 相機構圖佔品質的 70%。將主體置於畫面 1/3 處。
  2. 以 Depth of Field 聚焦主題、模糊背景。
  3. 以公司 標準材質庫確保算圖一致性。
  4. Turntable 動畫對產品宣傳相當有力，Visualize 一鍵完成。
  5. PNG 支援 alpha（透明），目錄合成必備。

6. 疑難排解

6.1 Rebuild Error 處理順序

  1. 從最上方的錯誤開始處理。上層特徵錯誤會連鎖誘發下層錯誤。
  2. 右鍵錯誤圖示 → What's Wrong? 確認具體訊息。
  3. Ctrl+Q Force Rebuild — 讓隱藏錯誤浮現或自動化解。
  4. 以 Edit Feature 重新選取參照。
  5. 最後手段 — 刪除特徵後重建。

6.2 Dangling Dimension / Relation

  • 黃色標示 ＝ 參照實體遺失。
  • 草圖編輯中開啟 Display/Delete Relations → 將篩選設為 Dangling。
  • 拖曳紅色控點重新附著至新實體，或全部刪除後重新約束。

6.3 Mate Error

  • 組件的 Mate 衝突・參照遺失。
  • MateXpert 自動診斷 — 會提議問題 Mate 與解決方案。
  • Over-defined 時逐一刪除 Mate 以縮小衝突原因。

6.4 File Repair

  • 當機後重啟會自動顯示 Recover documents 對話框。
  • 於檔案開啟對話框右下角下拉選單選擇 Open and Repair。
  • SolidWorks Explorer：Windows Explorer 右鍵 → 安全執行參照修正・Pack & Go・Rename。

6.5 常見錯誤與解法

症狀原因解決
"Unable to create feature"自相交、零厚度檢查草圖，縮小 Fillet 半徑
"Zero thickness geometry"Fillet/Shell 結果厚度為 0重排特徵順序
Shell 失敗小圓角・邊線調整 Fillet 前後順序，設定 Multi-thickness
Mate "Over-defined"重複・衝突的 Mate執行 MateXpert，移除多餘 Mate
Drawing 無法更新參照路徑變更Pack & Go 或 File → Find References
"Missing file"檔名・路徑變更以 Browse 重新連結，PDM Check-In
大型組件無回應記憶體不足Lightweight, SpeedPak, Defeature

6.6 防止資料遺失

  1. 自動儲存 10 分鐘以下（Tools → Options → System Options → Backup/Recover）。
  2. 備份保留 5 個以上。
  3. 以 Pack & Go 定期備份專案。
  4. 與 Windows 檔案歷程・OneDrive・Dropbox 做雙重備份。
  5. 以 PDM Task Scheduler 做夜間自動備份（Professional 專屬）。

7. 2024 / 2025 新功能摘要

7.1 SolidWorks 2024

  • Active Section View 於工程圖動態移動剖面。
  • 改善 組件變更偵測 — 大型組件僅重建變更部分。
  • Hole Wizard 效能提升 30%。
  • MBD Auto-Balloon — 於 3D PMI 自動標號。
  • Toolbox Contextual Toolbar — 提升存取速度。

7.2 SolidWorks 2025

  • Detailing Mode 改進 — 可於未 Resolved 狀態下編輯大型組件工程圖。分鐘等級的載入縮短為秒級。
  • Component References — 同一零件用於多個用途時，可對各實例加標籤（例：「LEFT」、「RIGHT」）。
  • Copy with Mates 擴充 — 包含 Advanced・Mechanical Mate（Slot/Width 等）。
  • Configuration Publisher 更新 — 網頁介面更精緻。
  • Large Design Review(LDR) — 新增 Component Preview Window、Breadcrumbs 導覽。
  • Defeature Silhouette — 最佳化 3D 列印用匯出。
  • Sheet Metal Relief 自動化 — 改進邊角釋放槽演算法。
  • PDM Task Scheduler 擴充 — 夜間自動轉 PDF/STEP。

7.3 3DEXPERIENCE Works (2025)

  • AI Copilot — 自然語言指令（例：「Add M8 hole 10mm from the edge」）。
  • Generative Design — 指定載重・重量目標 → AI 建議最佳形狀。
  • Cloud BOM — 設計・採購・製造部門即時共用。

實務檢查清單

  • 是否已挑選至少 1 個重複作業作為巨集自動化候選
  • 是否已將錄製巨集重構，移除絕對路徑・名稱
  • 是否已制定將設計檔案 Check-In 至 PDM Vault 的政策
  • 團隊成員是否能區分 Version 與 Revision 概念加以使用
  • Workflow Transition 是否會自動更新 Revision・Custom Property
  • Simulation 邊界條件是否反映實際支撐情況
  • 是否以圓角消除應力奇異點
  • Motion Analysis 前是否關閉 Lightweight 並調整 Step size
  • 是否已將算圖環境移轉至 Visualize（移除 PhotoView 依賴）
  • 自動儲存週期與備份數是否達到 10 分鐘・5 個以上
  • Rebuild Error 是否依 What's Wrong? → 由上層特徵開始依序處理
  • 是否可以 Detailing Mode 編輯大型組件工程圖（2025）
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