基于SolidWorks的機(jī)械產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計(jì)研究

2013-05-13 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線

作者: 朱躍峰*朱敬超來(lái)源: 萬(wàn)方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字: 橋式起重機(jī) 參數(shù)化設(shè)計(jì) API ActiveX

針對(duì)橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),利用參數(shù)化設(shè)計(jì)思想及面向?qū)ο蠓椒ㄩ_(kāi)發(fā)了基于SolidWorks的橋式起重機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)平臺(tái)。該平臺(tái)以SolidWorks/API模塊為基礎(chǔ),采用,ActiveX與尺寸驅(qū)動(dòng)參數(shù)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了橋式起重機(jī)三維模型的快速建立。通過(guò).dll文件的數(shù)據(jù)嵌入與動(dòng)態(tài)鏈接,將VB開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)平臺(tái)與CAD/CAE進(jìn)行無(wú)縫集成,使設(shè)計(jì)具有很好的繼承性與集成性。
產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)要求具有自組織能力和一個(gè)開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)。為了體現(xiàn)CIMS環(huán)境下設(shè)計(jì)的集成性與并行性,通過(guò)某種模式的建立使產(chǎn)品模型信息計(jì)算機(jī)化已成為目前機(jī)械領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。隨著自動(dòng)化程度的不斷提高,參數(shù)化設(shè)計(jì)為建立產(chǎn)品層次的數(shù)字化模型奠定了基礎(chǔ),極大地方便了產(chǎn)品模型的交互式修改,是企業(yè)信息化工程的重要組成部分。

通過(guò)對(duì)橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)的研究,以SolidWorksAPI(Applica tion Programming Interface)模塊為基礎(chǔ),利用AetiveX Automation技術(shù)和CAD/CAE一體化軟件集成思想,使用面向?qū)ο笳Z(yǔ)言VB開(kāi)發(fā)了橋式起重機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。通過(guò)尺寸驅(qū)動(dòng)的方式可將設(shè)計(jì)參數(shù)直接轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的三維模型,達(dá)到了"立優(yōu)即現(xiàn)"的動(dòng)態(tài)效果。將生成的.dll文件集成到客戶應(yīng)用程序中,實(shí)現(xiàn)SolidWorks的完全客戶化,使機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有一定的集成性。

1參數(shù)化設(shè)計(jì)平臺(tái)體系

橋式起重機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu),如圖1所示。設(shè)計(jì)是在人機(jī)交互界面的指導(dǎo)下進(jìn)行,首先對(duì)提交的設(shè)計(jì)要求與工程參數(shù)進(jìn)行相關(guān)的自適應(yīng)判斷,同時(shí)對(duì)輸入的參數(shù)做出越界反應(yīng),并在操作過(guò)程中給出信息提示等。利用尺寸驅(qū)動(dòng),平臺(tái)能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)參數(shù)直接轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品零件及裝配體三維模型,方便了模型的動(dòng)態(tài)交互式修改,提高了設(shè)計(jì)效率。

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2參數(shù)化設(shè)計(jì)平臺(tái)程序接口

ActiveX Automation是由OLE自動(dòng)化(OLE Automation)技術(shù)擴(kuò)充、復(fù)合而來(lái),通過(guò)嵌入或鏈接的方式做到數(shù)據(jù)共享,使應(yīng)用程序以一定的流程相互溝通、控制。SolidWorks/APl模塊為用戶提供了采用標(biāo)準(zhǔn)"對(duì)象鏈接與嵌入"技術(shù)和"部件對(duì)象模式(COM)"技術(shù)的應(yīng)用程序接口,有利于二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的實(shí)現(xiàn),通過(guò)使用支持AetiveX Automation的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言VB進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),將SolidWorks功能集成到客戶應(yīng)用程序中,實(shí)現(xiàn)SolidWorks完全客戶化。

    在設(shè)計(jì)平臺(tái)中,利用VB編寫(xiě)的接口程序如下:

    Set swApp=Application.SldWorks
    Set Part=swApp.AetiveDoe
    Set SelMgr=Part.SelectionManager

這樣就可以創(chuàng)建新的Application對(duì)象實(shí)例,也可以連接現(xiàn)有的對(duì)象實(shí)例。

    為實(shí)現(xiàn)與Solidworks通信,在VB的項(xiàng)目中還要添加引用SolidWorks中的相關(guān)類型庫(kù),即組件對(duì)象模型COM(Component Object Model )通過(guò)訪問(wèn)COM組件,能夠使不同語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的軟件組件在單機(jī)或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下相互操作。利用VB引用的COM組件如下:

    SolidWorks 2006 Type Library
    SolidWorks 2006 Constant type library

在VB中建立一個(gè)DLL文件項(xiàng)目,并引用SolidWorks的插件庫(kù)文件、庫(kù)文件及常數(shù)庫(kù),在屬性中選擇工程兼容并在類模塊中添加相應(yīng)程序段,生成*.dll文件并在SolidWorks中打開(kāi),*.du文件將以插件的形式添加到菜單中。這樣就建立了設(shè)計(jì)平臺(tái)與SotidWorks對(duì)象的聯(lián)系,可以在VB的環(huán)境下對(duì)SolidWorks對(duì)象進(jìn)行操作。

3快速參數(shù)化建模

在設(shè)計(jì)平臺(tái)中采用尺寸驅(qū)動(dòng)參數(shù)化建模技術(shù),主要是在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和形狀確定的前提下,通過(guò)對(duì)尺寸變量施加約束并自動(dòng)求解來(lái)生成新的三維模型聊。這種設(shè)計(jì)模式首先確定主要參數(shù),其余尺寸作為服從變量與主變量建立約束關(guān)系,綜合利用系列表與方程式這兩種功能,建立該類零件的自動(dòng)化設(shè)計(jì)模型。在SolidWorks中,由自變量和因變量建立約束方程:

    y=F(X1,X2…)
    Z=G(X1,x2…)

其中自變量x1,x2是獨(dú)立的參數(shù)在三維模型設(shè)計(jì)過(guò)程中,通過(guò)合理設(shè)置參數(shù)及它們之間的約束關(guān)系建立方程就可以完成零件參數(shù)化,實(shí)現(xiàn)同類系列件的自動(dòng)建模。在方程式中定義的約束函數(shù)如下:

    model.Parameter("DI@草圖1@A2.Part).
    SYSTEMVALUE=model.Parameter("D5@草圖2") SYSTEMVALUE

以雙梁橋式起重機(jī)主梁為數(shù)字樣機(jī),其起重量為32t,跨度為31.5m,建立的主梁三維模型,如圖2所示。

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4橋架自動(dòng)裝配

橋架的裝配中,零件之間的相對(duì)位置和配合關(guān)系表達(dá)了零件之間的相互約束關(guān)系,描述產(chǎn)品零、部件之間裝配約束關(guān)系是建立裝配模型的關(guān)鍵。采用基于特征的自頂向下高級(jí)裝配方法,先在裝配體中布局草圖,然后再利用草圖對(duì)零部件進(jìn)行定位,所有零件和子部件采用三個(gè)基準(zhǔn)面和結(jié)構(gòu)控制草圖進(jìn)行定位。裝配體的參數(shù)化設(shè)計(jì)首先在裝配體模型中確定主動(dòng)參數(shù)和驅(qū)動(dòng)參數(shù),然后采用方程控制驅(qū)動(dòng),進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢驗(yàn),查看有無(wú)零件干涉或其他錯(cuò)誤后進(jìn)行程序的編寫(xiě)。

    與SolidWorks建立裝配連接的程序如下:

    swApp =CreateObject("SldWorks.Application")
    Part=swApp.ActiveDoc
    SelMgr=Part.SelectionManager

    裝配前要在零件環(huán)境下打開(kāi)要裝配的文件,程序如下:

    Part=swApp.OpenDoe6("文件路徑",1,0,…,"",longstatus,longwamings)
    swApp.ActiveDoc.ActiveView.FrameLeft=0
    swApp.ActiveDoc.AetiveView.FrameTop=0
    swApp.ActiveDoc.ActiveView.FrameState=1

    在裝配環(huán)境下定義基準(zhǔn)面的配合并進(jìn)行自動(dòng)裝配,其程序如下:

    boolstatus=Part.Extension.SelectBylD2("基準(zhǔn)面@裝配體","PLANE",0,0,0,True,1,Nothing,0)
    Feature=swAssy.Add Mate 2(0,0,False,1,0,0,1,1,0,1,1,longstatus)
    Part.Clear Selection2(Tme)

系統(tǒng)根據(jù)定義的約束關(guān)系進(jìn)行自動(dòng)求解,避免了裝配干涉等問(wèn)題。橋架三維模型,如圖3所示。

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5結(jié)論

在橋式起重機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)平臺(tái)中,使用了尺寸驅(qū)動(dòng)參數(shù)化建模方法,將設(shè)計(jì)參數(shù)直接轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品零件和裝配體的三維模型,達(dá)到了"立優(yōu)即現(xiàn)"的動(dòng)態(tài)效果,在零件中定義裝配約束關(guān)系并自動(dòng)求解,避免了裝配干涉等問(wèn)題,提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確率。利用AetiveX Automation技術(shù),將生成的.dll文件集成到客戶應(yīng)用程序中,實(shí)現(xiàn)SolidWorks的完全客戶化,使設(shè)計(jì)具有很好的集成性,具有很好的工程實(shí)用價(jià)值。

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