基于SolidWorks二次开发的智能装配技术研究

2013-06-26 by:广州Solidworks培训中心来源:仿真在线

基于SolidWorks二次开发的智能装配技术研究

1 引言
产品装配图的设计是机械产品设计过程中最关键的阶段,几乎占产品设计的一半时间以上,所以装配技术质量的优劣对整个产品的设计质量起着决定性的作用。设计过程中的诸多问题也只有在装配设计时才能突出显示出来。本文打破了传统的串行式设计方法,应用先进的计算机技术将CAD技术、可视化技术、仿真技术、决策理论及虚拟现实技术等多种技术加以综合运用在虚拟装配技术基础上实现了机械产品的智能装配。本文主要采用Delphi+Access 2003(数据库)+SolidWorks API的技术方案,实现机械产品设计过程中的智能装配技术。

2 基于SolidWorks的智能装配技术
    2.1 主要理论基础
      机械产品智能装配技术在零部件装配过程中主要利用了数学矩阵变换理论,通过矩阵变换壳确定或者移动一个部件在装配体中的物理位置。在SolidWorks中通常一个装配体是由两个或数个以上的零件组成的,这些零件被赋予了一定的约束关系,这些约束关系在SolidWorks中被称之为配合关系。使用配合关系,可以相对于其他零件来精确地定位某个零部件,还可以定义零部件如何相对于其他的零部件移动和旋转等相互的定位关系。
       零部件相互配合时因定位所建立的配合关系(例如共点、垂直、相切等)只对于特定的几何实体组合有效。SolidWork,中把这样的几何实体的组合分成10类,分别为凸轮、圆锥、圆柱、拉伸、直线、基准面、点、球面、圆形或圆弧边线、曲线。这10类几何实体的相互组合所产生的有效配合类型有8种,分别为角度、平行、重合、垂直、同心、对称、距离、相切,用于对前10类几何实体中的有效组合类型产生约束。
      2.2实现思路
      本文研发的基于SolidWork,二次开发的智能装配技术主要将SolidWorks中的10类实体组合的方式在产品设计中转化为基准面与基准面,基准轴和基准轴之间的装配类型。设计零件的时候就要预先考虑到该零件与其他零件之间的配合关系,并在零件的绘制过程中在适当的位置添加基准面与基准轴用于后期的装配。采用这种设计方法的优点是避免了在装配时可能发生的无法正确选取到所需要的配合面的情况。
       在SolidWorksAP1中可以使用的配合类型有8种。SolidWorks API 在swconsth和swconstbas中定义的swMateType_e列表中定义了以下8种装配关系.分别是;swMateCOINCIDENT(重合}、swMateCONCENTRIC(同心)、swMatePERPENDICDLAR(垂直)、swMatePARALLEL(平行),swMateTANGENT(相切),swMateDISTANCE(距离),swMateANGLE(角度),swMateUNKNOWN(未知情况〕
     零件配合时还有3种对齐类型,这3种对齐类型定义在在swconsth和swconstbas中定义的swMateAlign_e列表中,分别是aswMateAlignLIGNED(同向对齐),swMateAlign_ALIGNED(反向对齐)、swMateAlignCLOSEST"(最近处对齐〕。

3 SolidWorks二次开发关键技术和方法
      3.1 OLE和COM技术
      Solidworks的二次开发技术主要有两种,一种是当基于OLE技术可以开发exe形式的程序;另一种是基于COM技术,可以生成*.dll格式的文件,作为SolidWorks的插件在SolidWorks中被加载运用。OLE技术,即对象的嵌人与链接技术,使应用程序间能够通过数据嵌入或链接的方式来共享数据。COM技术,即组件对象模型,定义了标准的构建组付的方法,是软件按组件互相通讯的一种方式。它是一种二进制的网络标准,允许任意两个组件互相通讯。COM不是一个特殊类型的应用程序,而是一个可以用来为任何类型的应用程序构建组件的普遍的模型。本问提采用OLE技术,使用Delphi对SolidWorks二次开发,生成exe应用程序。
       3.2 Delphi与SolidWorks之间的连接
       用Delphi对SolidWorks二次开发,首先在Delphi中注册SolidWorks类型库,SolidWorks提供的所有API函数都包含在Sldworks_TIB.pas文件里,在对SdidWorks二次开发的时候必须将此文件包含在下程中。只要在uses子句加入SldWorks_TIB,然后就可以创建SolidWorks应用对象,建立新的零件图或装配图。
      3.3 数据库的建立和连接
     程序中要使用大量的数据,在开发中运用数据库可以对数据的访问和操作更加安全方便。本文使用的数据库是Access2003,是一种小型桌面数据库,对于处理少量数据和单机访问的数掘库时效率很高,与Delphi的连接方便简单。

4 零部件参数化设计模块
      4.1 参数化设计程序流程
      在开发应用程序时通过Delphi对SolidWorks二次开发生成exe程序,用户通过程序选择要设计零件类型,并输入零件主要参数。程序对这些参数进行验证计算处理,参数合理后在SolidWorks生成要设计零件三维图形,参数化设计模块中采用了Delphi中的TabControl控件、Image控件,Button控件等,在设计的时候考虑到零件参数多,输人框Edit控件分布在零件二维图中,见名知意,直观易懂,操作简单。如图1所示,为参数化设计的总体流程图。
     4.2 数据库设计
      参数化设计后,零件及零件的参数应保存到数据库中,以备生成装配图时直接调用。系统利用Delphi技术开发了ACCESS数据库作为智能装配系统的参数化设计数据库,如图2所示,将程序中使用的零件参数安全地存储在数据库,为程序的读取和维护提供了保障。

图1 参数化程序总体流程图

图2 程序数据库

4.3 实例程序流程
在具体到程序实现时,要根据各个零件的结构不同,程序实现流程也各不相同,本文以某油箱的盖板为实例说明用Delphi对SolidWorks二次开发的具体方法。其中程序流程图,如图3所示。

图3 油箱盖板设计程序流程图

4.4 实例程序
油箱盖板程序运行结果,如图4所示,在SolidWorks中生成所需规格的零件三维图。

图4 程序生成油箱盖板

5 智能装配设计模块
5.1 智能装配程序流程
根据油箱智能装配的原理,对油箱的智能装配顺序进行规划,设计了油箱装配程序的流程图,如图5 所示。

图5 油箱装配程序流程图

5.2 程序界面
一个系统的人机界面和人机交互能力是衡量该系统的易用性的一个重要指标。设计良好的人机界而可以使用户在设计的过程中轻松自如,也可使系统易学易用。本着系统总界面从信息查看直观、便于用户操作的角度出发,构建了如图6所示的润滑油调节站油箱设计系统的总界面。

图6 智能装配人机界面

在总界面中,点击“装配”按钮就将油箱的主框架装配好在SolidWorks2007平台显示,如图7所示,点击“干涉检查”按钮就可以检查装配体是否干涉,点击总装按钮就可以将润滑油调节站得总体装配体(如图8所示)显示在SolidWorks2007平台上。这样设计的好处就在于使用简单,感官效果较为清晰。
5.3 装配程序运行结果
油箱装配程序的运行结果,如图7所示。在SolidWorks中生成油箱装配三维图。同样的原理和方法装配生成的润滑油调节站的总装三维图,如图8所示。

图7 油箱装配程序运行结果

图8 润滑油调节站总装图

6 结论
基于SolidWorks平台,使用Delphi7.0对SolidWorks2007进行二次开发,编写针对润滑油调节站油箱的参数化设计和智能装配软件,减少了大量重复劳动,提高了企业的生产效率,缩短了产品的设计周期,减少了在实际装配过程中零件与零件之间的干涉发生,对企业具有重要意义。

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