基于SolidWorks的機械產(chǎn)品參數(shù)化設計研究

2013-05-13 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

作者: 朱躍峰*朱敬超來源: 萬方數(shù)據(jù)
關鍵字: 橋式起重機參數(shù)化設計 API ActiveX

針對橋式起重機結構特點,利用參數(shù)化設計思想及面向對象方法開發(fā)了基于SolidWorks的橋式起重機參數(shù)化設計平臺。該平臺以SolidWorks/API模塊為基礎,采用,ActiveX與尺寸驅動參數(shù)化技術實現(xiàn)了橋式起重機三維模型的快速建立。通過.dll文件的數(shù)據(jù)嵌入與動態(tài)鏈接,將VB開發(fā)的設計平臺與CAD/CAE進行無縫集成,使設計具有很好的繼承性與集成性。
產(chǎn)品全生命周期設計要求具有自組織能力和一個開放的體系結構。為了體現(xiàn)CIMS環(huán)境下設計的集成性與并行性,通過某種模式的建立使產(chǎn)品模型信息計算機化已成為目前機械領域研究的熱點之一。隨著自動化程度的不斷提高,參數(shù)化設計為建立產(chǎn)品層次的數(shù)字化模型奠定了基礎,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。

通過對橋式起重機結構的研究,以SolidWorksAPI(Applica tion Programming Interface)模塊為基礎,利用AetiveX Automation技術和CAD/CAE一體化軟件集成思想,使用面向對象語言VB開發(fā)了橋式起重機參數(shù)化設計系統(tǒng)。通過尺寸驅動的方式可將設計參數(shù)直接轉化為產(chǎn)品的三維模型,達到了"立優(yōu)即現(xiàn)"的動態(tài)效果。將生成的.dll文件集成到客戶應用程序中,實現(xiàn)SolidWorks的完全客戶化,使機械產(chǎn)品設計具有一定的集成性。

1參數(shù)化設計平臺體系

橋式起重機參數(shù)化設計平臺體系結構,如圖1所示。設計是在人機交互界面的指導下進行,首先對提交的設計要求與工程參數(shù)進行相關的自適應判斷,同時對輸入的參數(shù)做出越界反應,并在操作過程中給出信息提示等。利用尺寸驅動,平臺能夠將設計參數(shù)直接轉化為產(chǎn)品零件及裝配體三維模型,方便了模型的動態(tài)交互式修改,提高了設計效率。

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2參數(shù)化設計平臺程序接口

ActiveX Automation是由OLE自動化(OLE Automation)技術擴充、復合而來,通過嵌入或鏈接的方式做到數(shù)據(jù)共享,使應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準"對象鏈接與嵌入"技術和"部件對象模式(COM)"技術的應用程序接口,有利于二次開發(fā)技術的實現(xiàn),通過使用支持AetiveX Automation的面向對象語言VB進行二次開發(fā),將SolidWorks功能集成到客戶應用程序中,實現(xiàn)SolidWorks完全客戶化。

    在設計平臺中,利用VB編寫的接口程序如下:

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

這樣就可以創(chuàng)建新的Application對象實例,也可以連接現(xiàn)有的對象實例。

    為實現(xiàn)與Solidworks通信,在VB的項目中還要添加引用SolidWorks中的相關類型庫,即組件對象模型COM(Component Object Model )通過訪問COM組件,能夠使不同語言開發(fā)的軟件組件在單機或網(wǎng)絡環(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DLL文件項目,并引用SolidWorks的插件庫文件、庫文件及常數(shù)庫,在屬性中選擇工程兼容并在類模塊中添加相應程序段,生成*.dll文件并在SolidWorks中打開,*.du文件將以插件的形式添加到菜單中。這樣就建立了設計平臺與SotidWorks對象的聯(lián)系,可以在VB的環(huán)境下對SolidWorks對象進行操作。

3快速參數(shù)化建模

在設計平臺中采用尺寸驅動參數(shù)化建模技術,主要是在產(chǎn)品結構和形狀確定的前提下,通過對尺寸變量施加約束并自動求解來生成新的三維模型聊。這種設計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化設計模型。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是獨立的參數(shù)在三維模型設計過程中,通過合理設置參數(shù)及它們之間的約束關系建立方程就可以完成零件參數(shù)化,實現(xiàn)同類系列件的自動建模。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

以雙梁橋式起重機主梁為數(shù)字樣機,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橋架自動裝配

橋架的裝配中,零件之間的相對位置和配合關系表達了零件之間的相互約束關系,描述產(chǎn)品零、部件之間裝配約束關系是建立裝配模型的關鍵。采用基于特征的自頂向下高級裝配方法,先在裝配體中布局草圖,然后再利用草圖對零部件進行定位,所有零件和子部件采用三個基準面和結構控制草圖進行定位。裝配體的參數(shù)化設計首先在裝配體模型中確定主動參數(shù)和驅動參數(shù),然后采用方程控制驅動,進行結構檢驗,查看有無零件干涉或其他錯誤后進行程序的編寫。

    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)境下定義基準面的配合并進行自動裝配,其程序如下:

    boolstatus=Part.Extension.SelectBylD2("基準面@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)定義的約束關系進行自動求解,避免了裝配干涉等問題。橋架三維模型,如圖3所示。

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5結論

在橋式起重機參數(shù)化設計平臺中,使用了尺寸驅動參數(shù)化建模方法,將設計參數(shù)直接轉化為產(chǎn)品零件和裝配體的三維模型,達到了"立優(yōu)即現(xiàn)"的動態(tài)效果,在零件中定義裝配約束關系并自動求解,避免了裝配干涉等問題,提高了產(chǎn)品的設計效率和準確率。利用AetiveX Automation技術,將生成的.dll文件集成到客戶應用程序中,實現(xiàn)SolidWorks的完全客戶化,使設計具有很好的集成性,具有很好的工程實用價值。

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