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VisualBasic为基的SolidWorks标准零件库设计


  现代制造工程 2008 年第 8 期

CAD /CAE /CAPP /CAM

V isua l Ba sic为基的 Solid orks标准零件库设计 W
王东 (四川理工学院机电工程系 ,自贡 643000 )

摘要 : 采用基于参数化建模的设计思想 ,结合 OLE Automation技术 ,以 V isual Basic 为开发语言 ,使用 Access作为数据库 管理工具 ,进行 SolidW orks的二次开发 ,建立符合国标的参数化三维标准零件库 。 关键词 : 参数化三维标准零件库 ; SolidWorks二次开发 ; 可视化语言 中图分类号 : TP391172   文献标识码 : A   文章编号 : 1671 —3133 ( 2008 ) 08 —0052 —04

D esign of standard parts library for SolidW orks ba sed on V isua l Ba sic
W ang Dong (M echanical and Electronic Engineering Departm ent,

Sichuan University of Science & Engineering, Zigong 643000, Sichuan, CHN )

0  引言

随着现代制造业的不断发展 , 机械产品中的标准 件数量日益增多 , 这主要是因为采用标准件 , 给产品 的设计 、 制造和装配带来了很大的方便 。但是 , 在使 用 SolidWorks软件进行机械产品三维设计的过程中 , 由于缺少符合国标的标准件库 ,所以在调用每一个标 准件时 ,就需要像其他非标准件一样 , 重新建模 , 这些 标准件在设计时被反复地在装配体中选用 , 而且规 格、 大小可能不同 , 这就需要不断地查手册 , 找数据 , 标准件的频繁调用 , 大大降低了装配效率 , 造成了设 计人员在时间和精力上的浪费 。因此有必要建立一 个符合国标的标准件三维实体模型库 ,在用户选择某 种型号 、 某种规格的标准件时 , 可以自动从标准件库

中获得满足设计要求的标准件 ,然后将其插入到新设 计的装配体中的指定位置完成产品的设计 , 这将大大 减少产品设计的重复劳动 , 提高设计效率 , 缩短新产 品的研制周期 。基于 V isual B asic 的 SolidWorks三维 标准零件库是以 V isual B asic 为开发语言 , 调用 Solid2 Works的应用程序编程接口 ( App lication Programm ing
52
3

opment language and Access is used database adm inistration tool for SolidWorks secondary development to build accord w ith na2 Key words: Parametric three 2di ensional standard parts library; Secondary development of SolidWorks; V isual Basic m tional standard parametric three2dim ensional standard parts library .

Abstract:Adop ting the idea of parametric building model, associate w ith OLE Automation technology, V isual Basic is used devel2

Interface, AP I)函数 ,利用 Access为数据库管理工具对

SolidWorks进行二次开发 , 建立三维标准零件库应用

程序 , 将应用程序做成插件挂到 SolidWorks运行环境 的菜单上 ,在进行装配设计时 ,让用户通过 SolidWorks 菜单按自己所需进行标准零件型号的选择 , 应用程序 自动查询绘图所需的全部数据 ,最终生成选定尺寸的 标准零件三维实体 ,以便在装配环境中使用 。

1  SolidW orks二次开发原理

SolidWorks 是 一 套 完 全 基 于 W indow s 的 CAD /

CAE /CAM / PDM 三维机械设计软件 , 它基于特征的参

3

数化 、 变量化三维造型设计技术 , 代表了目前微机三 维 CAD 产品的主流 ,可以实现复杂零件的三维实体建 模 ,组装由许多零 /部件组成的大型装配体 , 在装配体 中可以生成爆炸视图 , 用来形象表现各个零 /部件之 间的装配关系以及工程图的生成等诸多功能 。 SolidWorks具有非常开放的体系结构 , 通过对象 链接与嵌入 ( Object L inking and Embedding, OLE ) Au2 tomation 技术为用户提供了强大的二次开发接口 AP I 函数 。Autom ation技术为软件之间的数据交互创造了

四川理工学院教学改革项目 (JG2 0629)

 CAD /CAE /CAPP /CAM 条件 ,它允许多个应用程序或组件之间进行通讯和交 互 ,而与它们的语言 、 分布和原始平台无关 。由于 AP I 是基于 ActiveX Autom ation的编程接口 ,所以凡是支持 组件对象模型 ( Component Object Model, COM ) 的编程 语言均可对其进行二次开发 , COM 是一种组件开发技 术 ,是 M icrosoft提出的并被大多数公司支持的一种标 准协议 , 它定义了组件程序之间进行数据交互的标 准 , OLE 技术是 COM 技术的应用 , 它使应用程序之间 能通过数据嵌入或链接的方式共享数据。 SolidWorks 软件的 COM 技术支持使用 V isual Basic 或 V isual C ++ 等编程语言开发动态链接库 ( Dynam ic L ink L ibrary, DLL )程序 。DLL 是一种用户组件程序 ,是由用户自己 开发的提供某一特定功能的函数和类的集合 。 SolidWorks使用面向对象的方法 , 其对象模型是 一个自上而下的多层次树状网络结构 。也就是对象 分为若干层 , 每层再向下分成更多的子对象 , 并且每 个对象都有自己的属性和方法 。其中的 SldWorks是 根目标对象 ,它是 AP I所有对象的入口 ,对 SolidWorks AP I的一切调用都必须通过它 。 SolidWorks作为一个 COM /OLE 服务器程序 , 提 供的 AP I对象以及这些对象所拥有的方法和属性 , 涵 盖了全部的 SolidWorks数据模型 , 专门读写三维零件 数据 ,用户通过在客户应用程序中对这些 AP I对象及 其方法和属性的操作 ,就可以在用户自己开发的动态 链接库中实现 SolidWorks的功能定制与扩展 , 满足用 户的专业需求 。

现代制造工程 2008 年第 8 期 何改变这些尺寸以达到所需要的形状就很不直观 。 变量化设计 (Variation Geom etry Modeling) 是一种比参 数化设计更先进的实体造型技术 ,它是基于用户设计 层次的设计方法 ,允许设计者对一个完整的三维数字 产品从几何造型 、 设计过程 、 特征和设计约束 , 都可以 进行实时直接修改 。在定义一个典型零件时 , 不必考 虑零件中几何元素的全尺寸约束满足问题 , 而只需保 证其拓扑结构正确 ,通过尺寸参数值的变化来生成结 构相同而大小不同的零件族 , 它在零 /部件的重新生 成与修改方面显示出极大的方便性 。 SolidWorks有全面的变量化草图绘制功能和参数 化实体建模功能 ,要建立标准零件库参数化特征造型 变量化尺寸驱动系统 , 首先必须建立模版模型 。对每 一类标准件 , 因为零件的几何拓扑结构相似 , 可以任 意选定一个零件型号来建立模版模型 , 模版模型包括 同类标准件正确的尺寸关系和拓扑关系 , 把模版零件 的尺寸参数定义为尺寸变量 ,通过高级语言编程建立 用户界面获得用户输入的变量值 ,利用数据库访问接 口 (ActiveX Data Objects, ADO )技术 ,查询数据库得到 满足用 户 需 求 的 特 定 数 据 记 录 , 并 调 用 SolidWorks AP I函数 ,由程序驱动 SolidWorks修改模版模型生成 新的标准件 。以六角头螺栓为例 , 标准零件参数化特 征造型的变量化尺寸驱动实现原理如图 1 所示 。

2  变量化尺寸驱动实现方法
参数化造型 ( Param etric Modeling) 利用几何约束 和几何元素上的尺寸数据来定义和构造几何形体 , 通 过修改实体造型系统所构造的几何形体造型参数 , 可 以方便地改变形体的形状和尺寸 。约束是用限制条 件来规定构成物体的各元素之间的关系 , 一般将约束 分为尺寸约束和几何拓扑约束 。尺寸约束指对大小 、 长短 、 、 (半 ) 径和坐标位置等可测量的数值量 角度 直 进行限制 ; 几何拓扑约束指对平行 、 垂直 、 共线和相切 等非数据关系进行限制 。参数化设计的主要特点是 : 基于特征 、 全尺寸约束 、 全数据相关和尺寸驱动设计 修改 。由此可见 ,参数化造型的一个最主要的缺点就 是全尺寸约束定义尺寸和拓扑关系 ,即设计者在设计 初期及全过程中 , 必须将形状和尺寸联合起来考虑 , 并且通过尺寸约束来控制形状 ,通过尺寸的改变来驱 动形状的改变 , 一切以尺寸为出发点 , 所以一旦所设 计的零件形状过于复杂 , 面对满屏幕众多的尺寸 , 如
图 1  变量化尺寸驱动实现原理

3  三维标准零件库设计过程
基于 V isual B asic 的 SolidWorks三维标准零件库 系统主要由三维参数化标准件模版模型零件库 、 标准 件模型尺寸参数库 、 用户参数输入界面及 DLL 程序后 台管理系统组成 ,如图 2 所示 。 下面以开发六角螺母标准零件库的实例来说明 基于 V isual B asic 的 SolidWorks三维标准零件库系统 的设计方法和步骤 。
311   参数化标准件模版模型库的建立 根据六角螺母国家标准 ( GB / T6170 - 86 ) , 任意 53

  现代制造工程 2008 年第 8 期 选定一个螺母型号尺寸 , 按照正确的设计关系 (包括 几何约束和尺寸约束 ) 在 SolidWorks环境中建立标准 件的三维模型 。对零件草图进行尺寸标注 , 同时根据 模型尺寸和参数之间关系建立方程式 ,对需要参数化 尺寸驱动的特征尺寸定义相应的变量名 , 以便程序访 问 。 SolidWorks的尺寸变量参数语法格式是“ 尺寸 @ 特征 ” 尺寸 @草图〈 n 〉 。 或“ ” 主要设计程序代码为 :
D im s wApp A s Object D im Part A s Object

CAD /CAE /CAPP /CAM

’ 定义对象变量
D im longstatus A s Long D im longwarnings A s Long Set s wApp = CreateObject (″ ) SldWorks App lication″ .

’ 创建 SldWorks对象
s wapp. V isible = true

’ 使创建的 SldWorks对象可见
Set Part = swApp. OpenDoc4 ( ″ \标准件模 版模型 库 \六 角螺母 . D SLDPRT″ 0, ″ longstatus, longwarnings) , 1, ″ ,

’ 打开模版模型
) Set Part = s wApp. ActivateDoc2 ( ″ 角螺母 ″ 六 D im rs A s ADODB. Recordset D im conn A s ADODB. Connection

图 2  三维标准零件库系统结构

Set conn =New ADODB. Connection Conn. ConnectionString =

对于每一种标准件 , 其规格大小不同 , 就有不同 的尺寸系列 , 如当用户需要某个规格的六角螺母时 , 就应该利用其国家标准中规定的尺寸参数 , 驱动标准 件模版模型库中的六角螺母自动生成 。为此 , 需要将 所有六角螺母的规格尺寸用 Access建立数据库 ,在应 用程序中通过数据控件与特定的数据表相连 , 利用用 户输入的主要参数来查找相应零件的全部设计参数 。 313   通过用户界面读取特征尺寸 数据库中的数据是所设计零件的特征参数值 , 要 用这些值来修改模版模型库中的零件模型以获得符 合设计要求的零件 , 达到自动设计零件的目的 。利用 V isual B asic创建用户界面 ,在界面中设置数据控件与 相应数据表中的数据建立连接 。程序运行时 , 根据用 户所选择的标准件规格 ,自动打开数据库中对应的零 件尺寸参数表 , 并查询其参数尺寸 , 然后返回所得数 据给设计变量 ,用这个变量值更改模版模型的相应尺 寸 ,重新生成所需要的零件模型 。六角螺母变量化设 计程序运行界面如图 3 所示 。
图 3  六角螺母变量化设计程序运行界面

312   标准件模型尺寸参数库 54

″ Provider =M icrosoft Jet OLEDB. 4. 0; Data Source = D: \标准件模型 . . 尺寸参数库 \六角头螺母 . mdb; Persist Security Info = False″
conn. Open

’ 建立 ADO 连接 ,打开数据库
Set rs =New ADODB. Recordset rs ActiveConnection = conn . &″″ ’ rs Open ″ . select3 from 参数尺寸 where 螺纹规格 d = ’& Text1. Text ″ 1000 1000 Fields( ″″ /1000 D )

  If Not rs EOF Then .

).    Part Parameter ( ″ 草图 1 ″ SystemValue = rs Fields ( ″″ / . s@ . s) ).   Part Parameter ( ″ @拉伸 1 ″ SystemValue = rs Fields ( ″ ″ / . m . m ) ).    Part Parameter ( ″ @螺 旋 线 /涡状 线 1 ″ SystemValue = rs . D .

’ 从标准件模型尺寸参数库中查询数值赋予设计变量  Else

)   M sgBox( ″ 据库中没有此记录 ,请确定输入数据是否正确 ! ″ 数

 End If

Part EditRebuild .

’ 重建零件模型

4  结语

利用高级编程语言 V isual B asic 调用 SolidWorks AP I函数的属性和方法 , 对 SolidWorks进行二次开发 建立符合国家标准的三维标准零件库 , 标准零件的全 部设计都是自动化的 , 一个应用程序可以生成一系列 相似的零件 , 且程序运行界面清晰 、 操作方便 。各企 业可采用本文所述方法建立适合自己需要的标准零 件库及专用的 SolidWorks功能模块 , 使 SolidWorks能 够更好地融入到企业自身不同的特点之中 ,满足各自

 CAD /CAE /CAPP /CAM

现代制造工程 2008 年第 8 期

ADAM S /CAR环境下的麦弗逊悬架建模与优化
石柏军 ,朱新涛 (华南理工大学机械与汽车工程学院 ,广州 510641 )
摘要 : 为更好地改善麦弗逊独立悬架的性能 ,在 ADAM S/CAR 中建立了仿真模型 ,对影响车辆操稳性的特性参数在汽车 行驶中的变化进行了仿真分析 ,并在 ADAM S/ Insight模块中对这些参数做出了优化 。结果表明 ,在 ADAM S中 ,通过优化 悬架关键硬点坐标参数值可以提高悬架性能 ,从而为麦弗逊独立悬架的设计和制造提供理论依据 。 关键词 : ADAM S/CAR; 麦弗逊悬架 ; 硬点 ; 建模 ; 优化 中图分类号 : TP391172   文献标识码 : A   文章编号 : 1671 —3133 (2008) 08 —0055 —04
Key words:ADAM S /CAR; M acpherson suspension; Hardpoint; Modeling; Op tim ization

M odelin g and opti iza tion of M acpherson m suspen sion ba sed on ADAM S /CAR
Shi Bai2jun, Zhu Xin 2tao

( School of M echanical & Automotive Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510641, CHN )

portant theoretical gist for the design and manufacture of M acpherson independent suspension.

0  引言

现代汽车悬架的结构形式多种多样 , 其中以福特 公司的工程师 Earel S M acpherson 的名字命名的麦弗 . 逊独立悬架是广泛应用的一种结构 ,与其他独立悬架 相比 ,麦弗逊悬架简化了结构 ,减小了质量 , 还节省了 空间 ,降低了制造成本 ,并且几乎不占用横向空间 , 有 利于车身前部地板的构造和发动机布置 , 这一点在用 于紧凑型轿车的前悬架时 , 具有无可比拟的优势 。另 的特殊使用要求 ,并使常用的或是重复的设计任务自 动化 ,提高设计效率 。
参 考 文 献:

[1 ]  王东 ,蒲小琼 . 基于 SolidWorks的机械零件参数化设

[2]  夏邦贵 . V isual Basic610 数据库开发经典实例精解 [M ]. 北京 : 机械工业出版社 , 2006.

Abstract: In purpose of imp roving the M acpherson independent suspensionπ performance well, is concerned w ith the building of s si ulation modeling in ADAM S/CAR and analyzes the changes of characteristic parameters which impact heavily on handling and m

for mance of suspension can be imp roved in according to op ti ization of some key hard points of suspension, thus p rovided an im 2 m

stability in a driving car Further . more, op tim ize the model according to ADAM S / Insight module. The result points out: the per2

外 ,麦弗逊悬架铰接点的数目较少 ; 上下铰点之间有 较大的距离 ,下铰点与车轮接地点之间的距离较小 ,这 对减少铰点处的受力有利 ; 弹簧行程较大 ,当车轮跳动 时 ,其轮距 、 前束及车轮外倾角等均改变不大 ,减轻了轮 [1] 胎的磨损 ,也使汽车具有良好的行驶稳定性 。 ADAM S /CAR 是 MD I公司与 Audi、 BMW 、 Renault 和 Volvo 等公司合作开发的整车设计软件包 , 集成了 他们在汽车设计 、 开发方面的专家经验 , 能够帮助工 程师快速建造高精度的整车虚拟样机 。 采用的用户
[3 ]  江洪 . Solis Works二次开发实例解析 [M ]. 北京 : 机

械工业出版社 , 2004.

[4 ]  殷国富 . SolidWorks二次开发实例精解冲模标准件 3D 库 [M ]. 北京 : 机械工业出版社 , 2006.

计 [ J ]. 机械制造与自动化 , 2004, 5 ( 174 ) .

作者简介 : 王东 ,硕士 ,讲师 , 主要从事计算机辅助设计 , 计算机图 形学方面的研究 。
E2 mail: wang_dong6188@126. com

收稿日期 : 2008 2 2 04 16

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