基于SolidWorks二次開發(fā)的智能裝配技術(shù)研究

2013-06-26 by:廣州Solidworks培訓(xùn)中心來源:仿真在線

基于SolidWorks二次開發(fā)的智能裝配技術(shù)研究

1 引言
產(chǎn)品裝配圖的設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中最關(guān)鍵的階段,幾乎占產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一半時間以上,所以裝配技術(shù)質(zhì)量的優(yōu)劣對整個產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量起著決定性的作用。設(shè)計(jì)過程中的諸多問題也只有在裝配設(shè)計(jì)時才能突出顯示出來。本文打破了傳統(tǒng)的串行式設(shè)計(jì)方法,應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)將CAD技術(shù)、可視化技術(shù)、仿真技術(shù)、決策理論及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等多種技術(shù)加以綜合運(yùn)用在虛擬裝配技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械產(chǎn)品的智能裝配。本文主要采用Delphi+Access 2003(數(shù)據(jù)庫)+SolidWorks API的技術(shù)方案,實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的智能裝配技術(shù)。

2 基于SolidWorks的智能裝配技術(shù)
    2.1 主要理論基礎(chǔ)
      機(jī)械產(chǎn)品智能裝配技術(shù)在零部件裝配過程中主要利用了數(shù)學(xué)矩陣變換理論,通過矩陣變換殼確定或者移動一個部件在裝配體中的物理位置。在SolidWorks中通常一個裝配體是由兩個或數(shù)個以上的零件組成的,這些零件被賦予了一定的約束關(guān)系,這些約束關(guān)系在SolidWorks中被稱之為配合關(guān)系。使用配合關(guān)系,可以相對于其他零件來精確地定位某個零部件,還可以定義零部件如何相對于其他的零部件移動和旋轉(zhuǎn)等相互的定位關(guān)系。
       零部件相互配合時因定位所建立的配合關(guān)系(例如共點(diǎn)、垂直、相切等)只對于特定的幾何實(shí)體組合有效。SolidWork,中把這樣的幾何實(shí)體的組合分成10類,分別為凸輪、圓錐、圓柱、拉伸、直線、基準(zhǔn)面、點(diǎn)、球面、圓形或圓弧邊線、曲線。這10類幾何實(shí)體的相互組合所產(chǎn)生的有效配合類型有8種,分別為角度、平行、重合、垂直、同心、對稱、距離、相切,用于對前10類幾何實(shí)體中的有效組合類型產(chǎn)生約束。
      2.2實(shí)現(xiàn)思路
      本文研發(fā)的基于SolidWork,二次開發(fā)的智能裝配技術(shù)主要將SolidWorks中的10類實(shí)體組合的方式在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)化為基準(zhǔn)面與基準(zhǔn)面,基準(zhǔn)軸和基準(zhǔn)軸之間的裝配類型。設(shè)計(jì)零件的時候就要預(yù)先考慮到該零件與其他零件之間的配合關(guān)系,并在零件的繪制過程中在適當(dāng)?shù)奈恢锰砑踊鶞?zhǔn)面與基準(zhǔn)軸用于后期的裝配。采用這種設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是避免了在裝配時可能發(fā)生的無法正確選取到所需要的配合面的情況。
       在SolidWorksAP1中可以使用的配合類型有8種。SolidWorks API 在swconsth和swconstbas中定義的swMateType_e列表中定義了以下8種裝配關(guān)系.分別是;swMateCOINCIDENT(重合}、swMateCONCENTRIC(同心)、swMatePERPENDICDLAR(垂直)、swMatePARALLEL(平行),swMateTANGENT(相切),swMateDISTANCE(距離),swMateANGLE(角度),swMateUNKNOWN(未知情況〕
     零件配合時還有3種對齊類型,這3種對齊類型定義在在swconsth和swconstbas中定義的swMateAlign_e列表中,分別是aswMateAlignLIGNED(同向?qū)R),swMateAlign_ALIGNED(反向?qū)R)、swMateAlignCLOSEST"(最近處對齊〕。

3 SolidWorks二次開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)和方法
      3.1 OLE和COM技術(shù)
      Solidworks的二次開發(fā)技術(shù)主要有兩種,一種是當(dāng)基于OLE技術(shù)可以開發(fā)exe形式的程序;另一種是基于COM技術(shù),可以生成*.dll格式的文件,作為SolidWorks的插件在SolidWorks中被加載運(yùn)用。OLE技術(shù),即對象的嵌人與鏈接技術(shù),使應(yīng)用程序間能夠通過數(shù)據(jù)嵌入或鏈接的方式來共享數(shù)據(jù)。COM技術(shù),即組件對象模型,定義了標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建組付的方法,是軟件按組件互相通訊的一種方式。它是一種二進(jìn)制的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),允許任意兩個組件互相通訊。COM不是一個特殊類型的應(yīng)用程序,而是一個可以用來為任何類型的應(yīng)用程序構(gòu)建組件的普遍的模型。本問提采用OLE技術(shù),使用Delphi對SolidWorks二次開發(fā),生成exe應(yīng)用程序。
       3.2 Delphi與SolidWorks之間的連接
       用Delphi對SolidWorks二次開發(fā),首先在Delphi中注冊SolidWorks類型庫,SolidWorks提供的所有API函數(shù)都包含在Sldworks_TIB.pas文件里,在對SdidWorks二次開發(fā)的時候必須將此文件包含在下程中。只要在uses子句加入SldWorks_TIB,然后就可以創(chuàng)建SolidWorks應(yīng)用對象,建立新的零件圖或裝配圖。
      3.3 數(shù)據(jù)庫的建立和連接
     程序中要使用大量的數(shù)據(jù),在開發(fā)中運(yùn)用數(shù)據(jù)庫可以對數(shù)據(jù)的訪問和操作更加安全方便。本文使用的數(shù)據(jù)庫是Access2003,是一種小型桌面數(shù)據(jù)庫,對于處理少量數(shù)據(jù)和單機(jī)訪問的數(shù)掘庫時效率很高,與Delphi的連接方便簡單。

4 零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊
      4.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)程序流程
      在開發(fā)應(yīng)用程序時通過Delphi對SolidWorks二次開發(fā)生成exe程序,用戶通過程序選擇要設(shè)計(jì)零件類型,并輸入零件主要參數(shù)。程序?qū)@些參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算處理,參數(shù)合理后在SolidWorks生成要設(shè)計(jì)零件三維圖形,參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊中采用了Delphi中的TabControl控件、Image控件,Button控件等,在設(shè)計(jì)的時候考慮到零件參數(shù)多,輸人框Edit控件分布在零件二維圖中,見名知意,直觀易懂,操作簡單。如圖1所示,為參數(shù)化設(shè)計(jì)的總體流程圖。
     4.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)
      參數(shù)化設(shè)計(jì)后,零件及零件的參數(shù)應(yīng)保存到數(shù)據(jù)庫中,以備生成裝配圖時直接調(diào)用。系統(tǒng)利用Delphi技術(shù)開發(fā)了ACCESS數(shù)據(jù)庫作為智能裝配系統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫,如圖2所示,將程序中使用的零件參數(shù)安全地存儲在數(shù)據(jù)庫,為程序的讀取和維護(hù)提供了保障。

圖1 參數(shù)化程序總體流程圖

圖2 程序數(shù)據(jù)庫

4.3 實(shí)例程序流程
在具體到程序?qū)崿F(xiàn)時,要根據(jù)各個零件的結(jié)構(gòu)不同,程序?qū)崿F(xiàn)流程也各不相同,本文以某油箱的蓋板為實(shí)例說明用Delphi對SolidWorks二次開發(fā)的具體方法。其中程序流程圖,如圖3所示。

圖3 油箱蓋板設(shè)計(jì)程序流程圖

4.4 實(shí)例程序
油箱蓋板程序運(yùn)行結(jié)果,如圖4所示,在SolidWorks中生成所需規(guī)格的零件三維圖。

圖4 程序生成油箱蓋板

5 智能裝配設(shè)計(jì)模塊
5.1 智能裝配程序流程
根據(jù)油箱智能裝配的原理,對油箱的智能裝配順序進(jìn)行規(guī)劃,設(shè)計(jì)了油箱裝配程序的流程圖,如圖5 所示。

圖5 油箱裝配程序流程圖

5.2 程序界面
一個系統(tǒng)的人機(jī)界面和人機(jī)交互能力是衡量該系統(tǒng)的易用性的一個重要指標(biāo)。設(shè)計(jì)良好的人機(jī)界而可以使用戶在設(shè)計(jì)的過程中輕松自如,也可使系統(tǒng)易學(xué)易用。本著系統(tǒng)總界面從信息查看直觀、便于用戶操作的角度出發(fā),構(gòu)建了如圖6所示的潤滑油調(diào)節(jié)站油箱設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總界面。

圖6 智能裝配人機(jī)界面

在總界面中,點(diǎn)擊“裝配”按鈕就將油箱的主框架裝配好在SolidWorks2007平臺顯示,如圖7所示,點(diǎn)擊“干涉檢查”按鈕就可以檢查裝配體是否干涉,點(diǎn)擊總裝按鈕就可以將潤滑油調(diào)節(jié)站得總體裝配體(如圖8所示)顯示在SolidWorks2007平臺上。這樣設(shè)計(jì)的好處就在于使用簡單,感官效果較為清晰。
5.3 裝配程序運(yùn)行結(jié)果
油箱裝配程序的運(yùn)行結(jié)果,如圖7所示。在SolidWorks中生成油箱裝配三維圖。同樣的原理和方法裝配生成的潤滑油調(diào)節(jié)站的總裝三維圖,如圖8所示。

圖7 油箱裝配程序運(yùn)行結(jié)果

圖8 潤滑油調(diào)節(jié)站總裝圖

6 結(jié)論
基于SolidWorks平臺,使用Delphi7.0對SolidWorks2007進(jìn)行二次開發(fā),編寫針對潤滑油調(diào)節(jié)站油箱的參數(shù)化設(shè)計(jì)和智能裝配軟件,減少了大量重復(fù)勞動,提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率,縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期,減少了在實(shí)際裝配過程中零件與零件之間的干涉發(fā)生,對企業(yè)具有重要意義。

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