SolidWorks用VB开发标准件库方法-广州培训

2013-05-13 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

作者: 袁清珂*王伟*刘大慧*张明天*杨波来源: 万方数据
关键字: 产品开发实体建模 VB 应用程序界面标准件库

介绍了SolidWorks环境下用VB开发标准件库的原理,着重研究了标准件库的开发流程、用VB调用SolidWorks中API函数的方法以及通过高级语言(如VB、VC)调用标准件参数库驱动SolidWorks实现标准件三维实体造型的方法。结合螺栓、螺母、垫圈等常用标准件库的开发,探索了标准件参数库的建立方法、界面程序和驱动程序的开发方法,完成了常用标准件库的设计与开发,并给出了应用实例。

SolidWorks是普遍使用的一种三维机械CAD软件,具有参数化和特征建模功能,并具有图形用户界面直观、使用方便、易学易用等特点,是工程设计人员有效的设计工具。设计人员在装配设计中,要用到数目众多的标准件,如垫圈、螺栓、螺母等。标准件是工程设计中用途最为广泛的基本单元,其绘制也是设计人员重复劳动最多的环节。SolidWorks本身并不带国家标准零件库,在每次用到标准件时设计人员都需要重新建模,这就造成时间浪费。基于这种情况,利用SolidWorks本身提供的API接口,可以开发一个标准件库,为装配设计提供方便,避免重复性劳动。标准件库的建立和使用提高了设计效率和质量,是CAD系统走向实用化的必不可少的环节。

设计开发一个标准件库将为设计工程师带来极大的方便,本文以常用标准件如垫圈、螺栓、螺母的二次开发为例,研究了标准件库的开发流程、用VB调用SolidWorks中APl函数的方法以及通过高级语言(如VB、VC)调用标准件参数库驱动SolidWorks实现标准件三维实体造型的方法。

1二次开发原理

SolidWorks是基于参数化和特征建模技术的产品设计软件,可以通过编程来实现各参数驱动的标准件的生成和调用,建立三维标准件库插件,用VB开发出来的模块可以生成SolidWorks工具条,一般是生成.exe文件,然后用SolidWorks的工具宏命令调用生成工具条,这样就简化了设计人员的操作过程。

    在建立标准件参数库的基础上,通过调用SolidWorks提供的API函数,可以实现三维参数模型的建立与重新生成。对于具备参数化功能的SolidWorks系统来说,建立三维标准件库只需绘制各种标准件的模板图形,然后命名尺寸参数变量,并建立相应的尺寸参数表。对于某一类标准件来说,通常有多个型号对应不同的尺寸参数,这些尺寸参数可以形成一个该类型的标准件参数库。开发标准件型号选择程序,可以从标准件参数库中选择某一型号的标准件,同时调用该型号标准件的尺寸参数。通过API接口,将尺寸参数传送到SolidWorks的造型函数,用新尺寸更新模板图形中的尺寸,重新生成与新尺寸对应的实体模型,这样就避免了同类型标准件的重复建模。

    使用VB开发的应用程序可以直接嵌入到SolidWorks环境中,加载成功后应用程序菜单直接出现在SolidWorks的主菜单上,如同SolidWorks的自带功能一样进行工作,极大地提高了设计效率。

SolidWorks用VB开发标准件库方法-广州培训solidworks仿真分析图片图片1

    2用VB开发标准件库的过程与实现方法

2.1标准件库的开发方法

开发方法有2种:一种是利用人机交互形式建立模型,设置合理的设计变量,再通过VB程序驱动设计变量,替换原有的零件参数,以实现模型的更新,这种方法编程简单,通用性好;另一种是完全利用程序实现三维模型的参数化设计以及模型的编辑,这种方法编程较前者复杂,但可以实现复杂形体的零件造型,如生成精确的渐开线齿轮齿廓、滚刀参数造型等。本文采用第一种方法。

2.2标准件库的开发流程

创建标准件库的基本过程为:根据从界面上选择的基本尺寸和规格,从标准件设计参数表中读取相应的配置,在SolidWorks环境中生成该标准件的三维模型,如图1所示。

    基于VB的标准件库的二次开发主要包括3部分:标准件模型的绘制、Access数据库的建立、VB程序的编制。

2.3标准件实体模型的建立

根据某一类标准件的结构特征,建立其标准件三维实体模型,实际上是建立这一类标准件的参数化设计模板,将其放入标准件库中,为标准件库的开发奠定基础,以便通过程序更改其尺寸参数,生成新尺寸的标准件。

在进行标准件三维实体建模时,首先要分析标准件的结构特征,以确定尺寸变量以及尺寸变量之间的约束关系,明确主要参数、主动尺寸和从动尺寸的关联性,设置尺寸变量名称,建立驱动变量表、变量之间的关联关系,以便通过给尺寸变量赋予不同参数值来驱动SolidWorks重新生成该标准件的三维实体模型,实现标准件的尺寸更新,从而充分发挥SolidWorks参数化设计的优势,达到缩短新产品设计周期的目的。

一般来说,建模时要尽量能使模型的各个草图完全定义,以保证模型的正确更新和生成,同时利用零件本身的几何约束及对称关系来简化建模过程。在零件参数的确定上,主要考虑参数表达的工程意义,尽可能使零件的关键尺寸得到体现,在此基础上,同时考虑参数对二次开发的简便性?。下面以螺栓为例详细介绍如下。

在建模时,草图的定位、几何约束关系和适当添加方程式等方面需要特别注意,避免在使用VB进行参数化设计时出现如实体变形、草图的过定义、某些特征发生冲突等问题,从而导致参数化设计的失败。因为三维CAD的草图和二维CAD的工程图并不一样,二维CAD软件是面向图纸的,只要标注的主要尺寸正确,就可以实现对零件的正确表达。而三维CAD软件中,草图是生成各种特征的基础,草图实体之间的位置有严格的限制。因此,在螺栓的建模过程中要特别注意草图的绘制,草图必须完全定位好,约束好,这样才能起到事半功倍的作用。
以六角头螺栓建模为例,其主要参数有:螺纹规格d、六角头厚度K、螺栓长度L、螺纹长度B、六角头内切圆直径S。

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2.4标准件参数库的建立

标准件参数库可以用Access数据库管理系统来建立,以便通过程序调用其中的参数,对标准件库中实体模板的尺寸更新,实现标准件的参数化设计。在用Access建立标准件参数库时,需要根据标准件的主要尺寸变量确定其参数表,例如六角头螺栓参数表见表1。

2.5VB程序设计与开发

VB程序设计包括2个方面的内容:一是程序界面的设计与开发;二是参数调用和驱动程序的设计与开发。程序界面应该简单明了,使用方便。程序界面应包括需要创建的零件的型号、类型及相应的规格的选项与对应的预览图,另外还应该包含程序执行、结束按键等,如图2所示。

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图2中设置了3个单选按钮,其中在垫圈和螺栓下面还设置了一个组合框,组合框可以选择垫圈和螺栓的规格,然后每一种规格可以通过型号上面的组合框选择各种各样的型号。右边是零件的预览。下面是2个命令按钮,即开始按钮及结束按钮。参数调用和驱动程序实现了对标准件参数库中参数的调用,并通过这些参数驱动S0lidworks更新标准件库中实体模板的尺寸,生成新的实体模型。这涉及到怎样连接数据库和连接并驱动SolidWorks的问题。

建立标准件库需要涉及到标准件模型的尺寸驱动,尺寸驱动程序编写比较麻烦,采用"录制宏+修改宏"的方法,可以简化编程工作量。录制宏的方法如下:启动SolidWorks的宏录制功能,进行标准件模板的实体建模,完成之后,选择其中的"特征-草图"按钮,在实体工作区,双击所建实体的某一部分特征,可以查看与该特征相关的尺寸,双击某一尺寸可以对其进行修改,将有关尺寸修改为标准件某一型号的尺寸,从而生成该型号的实体模型。最后,停止宏录制后得到一个宏文件(宏内部编程),然后复制并粘贴宏代码到VB中,对代码做一定的修改,用变量代替宏代码中的关键数据。

这些变量的数据来自于零件参数数据库下零件的数据表,通过程序驱动变量,实现标准件实体模型的快速创建。螺栓参数化设计中切出、退刀槽及关键部位倒圆角的操作,根据设计者给出的关键参数在程序内部自动执行,无需人工干预。

3 结束语

SolidWorks是一套基于windows平台的CAD软件系统,被广泛应用于各行各业,目前已成为微机平台上的主流三维设计软件。然而,由于该软件是国外开发的,没有带符合我国标准要求的标准件库,给设计者带来很多不便。为此,本文在分析SolidWorks环境下用VB开发标准件库原理与方法的基础上,提出了一种标准件库的开发流程,研究了通过高级语言(VB、VC)调用标准件参数库来驱动SolidWorks中API函数实现标准件三维实体造型的方法,揭示了标准件库开发的一般规律。结合螺栓、螺母、垫圈等常用标准件库的开发,为企业自主建立标准件库和参数化产品零件库提供了范例和可以借鉴的方法,具有较好的实际应用价值。

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