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0 引言
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( g! }, D! o1 j# q( J& Q SolidWorks是一套基于Windows的CAD桌面集成系統(tǒng)，支持參數(shù)化和特征造型技術(shù)。雖然SolidWorks所提供的功能非常強(qiáng)大，但要使其在我國(guó)企業(yè)中真正發(fā)揮作用，使常用的或重復(fù)的任務(wù)自動(dòng)化，提高效率，就必須對(duì)其進(jìn)行本地化、專業(yè)化的二次開發(fā)工作。本文是在基于軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研制上產(chǎn)生的，應(yīng)用Solidworks二次開發(fā)來自動(dòng)生成零件，并在Solidworks環(huán)境下完成自動(dòng)裝配。
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1 SolidWorks二次開發(fā)原理
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h0 o. m$ ~8 Z; u6 ^0 K: u' b SolidWorks基于COM(Component Object Model，組件對(duì)象模型)，完全支持OLE(Object Linking and Embed-ding，對(duì)象的鏈接與嵌入)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了OLE自動(dòng)化。為方便用戶進(jìn)行二次開發(fā)，SolidWorks提供了幾百個(gè)刪(Application Programming Interface，應(yīng)用程序接口)，這些API函數(shù)是SolidWorks的OLE或COM接口。SolidWorks的API接口分為兩種：一種是基于OLE Au-tomation的IDispatch技術(shù)，通過IDispatch接口暴露對(duì)象的屬性和方法，以便在客戶程序中使用這些屬性并調(diào)用它所支持的方法。另一種開發(fā)方式是基于Windows基礎(chǔ)的COM。
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/ D ~3 l9 A# g& j; F SolidWorks API為用戶提供了完全面向?qū)ο蟮念愺w系，是一個(gè)自上而下的多層次的樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其部分組織結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖l所示。它包括對(duì)象的類型、屬性和方法。SldWorks是根目錄對(duì)象類，位于應(yīng)用程序的底層，是訪問SolidWorks API所有對(duì)象的入口。開發(fā)者通過操縱對(duì)象的屬性和調(diào)用對(duì)象的方法建立自己的應(yīng)用程序。$ D/ y, ~0 ^) _* c/ r$ S) d
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2 SolidWorks二次開發(fā)工具 l0 i: h, h+ P! d
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任何支持COM和OLE的編程語言都可以成為S0lidWorks的開發(fā)工具，如VB、VBA、C、VC++等。開發(fā)者可以根據(jù)自身的條件、工具的特點(diǎn)，選擇一種適合的開發(fā)工具. |9 r; P* t- h* }. J- t. M
6 I8 @5 u' n) |' V) D Visual Baic(VB)是運(yùn)行在Windows環(huán)境下的一種可視化編程語言，使用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?OOP)，它所具有的圖形設(shè)計(jì)工具、結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動(dòng)編程模式和開放的環(huán)境，可以使用戶即快又方便地編寫出Windows下的應(yīng)用程序.
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在SolidWorks中通過宏錄制可以記錄SolidWorks用戶的整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程，把用戶的界面菜單操作所用到的SolidWorks對(duì)象、方法都一一記錄下來，其語法完全符合Visual Basic。根據(jù)宏文件中的對(duì)象和方法在自己的應(yīng)用程序中合理調(diào)用，通過對(duì)變量的控制就可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)。在二次開發(fā)過程中，宏錄制文件中的許多對(duì)象、方法可以直接在Visual Basic應(yīng)用程序中應(yīng)用，簡(jiǎn)化了開發(fā)過程。
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$ ?: f& o5 E9 K7 ]: k0 [. e 3 機(jī)械零件參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)0 J! g, _0 G0 b7 a8 X9 q4 c
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3.1 零件二次開發(fā)的過程主要論述通過VB語言對(duì)SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā)，其主要流程如下：
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5 F# ?6 Q. B' @' q 3.1.1 建立零件的數(shù)據(jù)庫首先分析機(jī)械零件有關(guān)數(shù)據(jù)，利用VB的默認(rèn)數(shù)據(jù)庫Access為每一種零件建立數(shù)據(jù)庫，如齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)庫，聯(lián)軸器參數(shù)數(shù)據(jù)庫等。在數(shù)據(jù)庫建成后，可以在應(yīng)用程序中通過數(shù)據(jù)控件與特定的數(shù)據(jù)表連接起來。利用用戶輸入的主參數(shù)作為索引，用Findfirst方法即可讀出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。
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9 m) V9 W9 }. C! V 3.1.2 分析零件的結(jié)構(gòu)特征，建立實(shí)體模型首先，針對(duì)要建立的實(shí)體，需要先分析其結(jié)構(gòu)，區(qū)別特征的主次，利用SolidWorks建立零件特征，建立宏文件，有些操作宏文件無法記錄，需要調(diào)用相關(guān)API繪圖函數(shù)。實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)變量化，如齒輪分度圓自徑、齒輪寬度等，而這些變量的數(shù)據(jù)來源即為齒輪數(shù)據(jù)庫下的某種齒輪類型數(shù)據(jù)表。建模完成后，使用AddComponent4方法即可將零件插入當(dāng)前裝配圖中.( i h4 Z! E2 m8 F$ @
: w' {+ S+ M# g1 F7 `6 {& \- x R 3.1.3 建立應(yīng)用程序VB開發(fā)的程序作為客戶方(client)，而SolidWorks作為服務(wù)方(server)，VB程序可建立與SolidWorks各級(jí)對(duì)象(object)的關(guān)聯(lián)；另外，還必須在VB中通過“引用”(reference)JJll載SolidWorks類型庫，使VB識(shí)別程序使用的SolidWorks對(duì)像類型、屬性和方法。
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3.2 齒輪聯(lián)軸器二次開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)
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以機(jī)械零件中的齒輪聯(lián)軸器為例介紹二次開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)。
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* @; L) r# |, H) ]; P' K6 W 3.2.1 聯(lián)軸器數(shù)據(jù)庫技術(shù)CL6型號(hào)齒式聯(lián)軸器的部分標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表1所示。
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建立數(shù)據(jù)庫，在VB程序中引用數(shù)據(jù)庫，就可以通過程序查詢聯(lián)軸器的國(guó)家機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)信息。選擇聯(lián)軸器需要參考聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等信息，需要在程序中將聯(lián)軸器的數(shù)據(jù)信息加載到聯(lián)軸器設(shè)計(jì)的人機(jī)界面當(dāng)中，供設(shè)計(jì)人員參考。
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4 m. V. q2 { H& ], @" l S8 @+ O 齒輪聯(lián)軸器需要做到全參數(shù)化的有齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、軸徑、鍵槽尺寸及相關(guān)安裝尺寸等。
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實(shí)現(xiàn)模型創(chuàng)建，需通過VB環(huán)境下的數(shù)學(xué)模型計(jì)算，得出重要數(shù)據(jù)。對(duì)于齒輪聯(lián)軸器，最重要的是齒輪漸開線的計(jì)算。在VB環(huán)境中，建立漸開線直角坐標(biāo)方程. 聯(lián)立方程組，利用循環(huán)語句來實(shí)現(xiàn)漸開線的計(jì)算。再將數(shù)據(jù)傳遞給ModelDoc2：SketchSpline方法繪制輪齒草圖， ．調(diào)用FeatureManager：：FeatureExtmsion2方法拉伸輪齒。) }% L! L3 h ?5 t$ S# X
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圖2 聯(lián)軸器數(shù)據(jù)流程
- W/ @+ X! n+ N. Y& P" L 3.2.2 零件、裝配文檔的創(chuàng)建SldWorks對(duì)象是SolidWorks API中最高級(jí)的對(duì)象，它提供了SolidWorksAPI中所有對(duì)象的直接或間接接口。通過該對(duì)象可以控制SolidWorks軟件的執(zhí)行或退出。在VB中利用Create Object方法來獲得Sldworks對(duì)象，利用該對(duì)象的activedoc方法可以獲得當(dāng)前Solidworks文件對(duì)象。/ U0 w" y( n6 J1 M, w
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3.2.3 零件自動(dòng)建模實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建了新的零件文檔后，通過定義對(duì)象與數(shù)據(jù)，調(diào)用創(chuàng)建草圖、實(shí)體的API函數(shù)來進(jìn)行零件參數(shù)化建模代碼的編寫。
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9 J+ Y" G0 F$ [3 e5 Z0 f8 m 3.2.4 自動(dòng)裝配實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建了新的裝配文檔后，向裝配體中添加組件。先調(diào)用SldWorks::OpenDoc6方法打開所要添加的組件，再使用AssemblyDoc::addcomponent4函數(shù)往裝配體中插入零部件。- }% [$ k. u: x+ T3 ^* V" X" z
5 ]+ u2 [: R: i% a6 ]2 | 在Solidworks中，可以使用變換確定或者移動(dòng)一個(gè)部件在裝配體中的物理位置。所有零件和裝配體都有它們各自的原點(diǎn)，當(dāng)裝配體空間與部件空間不一致時(shí)，要使用變換來設(shè)置或獲得部件相對(duì)于裝配體的距離和旋轉(zhuǎn)角度。如果半聯(lián)軸節(jié)原點(diǎn)與裝配體原點(diǎn)不同且不同軸，那么AddComponent4方法的位置參數(shù)必須由半聯(lián)軸節(jié)中心乘以半聯(lián)軸節(jié)部件相對(duì)于裝配體原點(diǎn)的變換來確定。調(diào)用MathUtility:;CreateTransform方法用來創(chuàng)建MathTransform對(duì)象，MathTransform對(duì)象是用于操作部件變換信息的接口。8 q3 B- I8 y1 F- C4 d/ A
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對(duì)零件添加配合關(guān)系之前先使用ModelDocExtension::SelectByID方法選中待配合的零件上的幾何元素，然后使用AssemblyDoc::Addmate3方法定義配合關(guān)系。如果之前已經(jīng)定義過相應(yīng)的用于配合的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)軸，會(huì)使配合時(shí)選取待配合元素變得更為容易。做配合時(shí)，需要經(jīng)常選擇到零件的面、線等，所以主要的問題在于如何選擇合適的面、線，同時(shí)需要熟練掌握AsemblyDoc：：AddMate3函數(shù)的使用。在得到一個(gè)組件(component)或者一個(gè)特征(feature)時(shí)，可以使用Igetfaces、Igeflirstface、Igetnextface等方法遍歷一個(gè)組件或特征等的各個(gè)面，來達(dá)到選擇面的目的。+ s3 b" V0 V. ^, o8 k+ p
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2 ]: }9 J0 D- k D 4 開發(fā)人機(jī)交互界面及運(yùn)行結(jié)果& L8 n% B- M& ]! p3 s
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本示例基于作者研制的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。以Vistud Basic語言為開發(fā)平臺(tái)通過調(diào)用SolidWorks API函數(shù)建立齒輪聯(lián)軸器模型，操作界面如圖3所示。選擇需要的齒輪聯(lián)軸器類型，點(diǎn)擊“三維模型建立”即可實(shí)現(xiàn)在SolidWorks中自動(dòng)創(chuàng)建相應(yīng)型號(hào)的聯(lián)軸器模型。重新選擇型號(hào)，點(diǎn)擊按鈕，新的模型將在Solidworks環(huán)境中重生，程序無需更改。CL6齒式聯(lián)軸器裝配操作界面如圖4所示。添加裝配實(shí)體，選擇配合元素與方式，即可在Solidworks環(huán)境下實(shí)現(xiàn)聯(lián)軸器零件的自動(dòng)裝配。7 s3 q& W: F' H6 |6 m, R' _; O$ ~! K
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5 結(jié)語
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論述了SolidWorks軟件的二次開發(fā)原理，介紹了利用VB語言在SolidWorks環(huán)境下實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件自動(dòng)建模與裝配的可能性及方法，使機(jī)械零部件的建模、裝配實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化、自動(dòng)化。我們研究的SolidWorks的二次開發(fā)技術(shù)對(duì)于減輕設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度、實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)的自動(dòng)化、開發(fā)集成化的CAD系統(tǒng)有很大的作用。; D5 Z3 F: \$ H4 ]
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發(fā)表于 2011-2-6 21:54:05
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