SolidWorks軸類零件三維造型工具的開發(fā)

2013-08-05 by:廣州Solidworks培訓中心來源:仿真在線

0 引言

SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng),在Windows環(huán)境下實現(xiàn)的第一個機械三維CAD軟件,SolidWorks提供了幾百個API函數(shù),這些API是SolidWorks的OLE或COM接口。用戶可以使用高級語言對其進行二次開發(fā),建立適合用戶需要的、專用的SolidWorks功能模塊。SolidWorks是一個非常開放的系統(tǒng),提供了VB,VC++和其他支持OLE的開發(fā)語言接口。提供給用戶必要的工具(宏語言、庫函數(shù)等)以開發(fā)個性化的應用模塊,并且易于將它集成到系統(tǒng)中去。用VB或VC++調(diào)用SolidWorks的API函數(shù),可以完成:零件的建造、修改;零件各特征的建立、修改、刪除、壓縮等各項控制;零件特征信息的提取,如特征尺寸的設(shè)置與提取,特征所在面的信息提取及各種幾何和拓撲信息;零件的裝配信息;零件工程圖紙中的各項信息;還可在SolidWorks主菜單上增加按鈕,將自己開發(fā)的應用模塊嵌入到它的管理系統(tǒng)中。

本研究采用VB編程語言對SolidWorks進行二次開發(fā),與其它開發(fā)語言相比,Visual Basic語言規(guī)則簡單,容易上手,功能強大,同時SolidWorks提供的宏錄制功能為VBA環(huán)境,與Visual Basic語法規(guī)則完全一致。

1 SolidWorks二次開發(fā)功能與參數(shù)化造型

SolidWorks的二次開發(fā)功能是針對VB和VC++程序設(shè)計語言,它為VB和VC++提供了很多與SolidWorks接口的對象、集合,如Body對象、Dimension對象、SolidWorks對象、Part對象、Face對象、Feature對象等。VB通過這些對象可以訪問SolidWorks環(huán)境中所建實體的各種參數(shù),包括各種尺寸,各實體表面、實體邊界、實體特征等,甚至可以創(chuàng)建、復制、修改實體特征,在SolidWorks環(huán)境中能夠執(zhí)行的操作,都可以通過SolidWorks提供的API(應用程序接口)中的功能來實現(xiàn)。

參數(shù)化造型方法是CAD技術(shù)中較為先進的造型方法,也是提高CAD工作效率的有效手段。為各零件的基本尺寸建立相應的參變量,在實際的幾何和拓撲基礎(chǔ)上建立各零件要素之間的相互關(guān)系。隨著計算機硬件和CAD技術(shù)的不斷發(fā)展,三維CAD系統(tǒng)正逐漸得到重視和普及。三維造型技術(shù)一般有線框造型、曲面造型和實體造型,而特征造型是基于這3種技術(shù)之上的、以特征為基礎(chǔ)的造型方法。與傳統(tǒng)的布爾運算操作相比較,基于特征的造型技術(shù)更加簡單、易于操作和理解。

2 三維拼裝式參數(shù)化設(shè)計

由于軸類零件的應用非常廣泛,而且種類繁多,結(jié)構(gòu)復雜,因此很難用一種典型的結(jié)構(gòu)來完全概括。但是不管結(jié)構(gòu)如何,任何一根軸類零件都是由若干個常用的基本圖形元素(即軸元)所組成。將這些軸元定義為特征,又可以劃分為主特征和輔特征。主特征用于構(gòu)造軸類零件的基本形狀結(jié)構(gòu)(如圓柱和圓錐),可以單獨存在。輔特征用于對主特征或輔特征進行局部修飾(如倒角、鍵槽、退刀槽和中心孔等),反映了軸類零件幾何形狀的細微結(jié)構(gòu)。它依附在主特征或另一輔特征之上,不能單獨存在。一般軸的結(jié)構(gòu)如圖1所示,軸主要由軸頸、軸頭、軸身3部分組成。軸上被支承部分叫做軸頸;安裝輪轂部分叫做軸頭;連接軸頸和軸頭的部分叫軸身。

軸的幾個主要分解特征有圓柱體、倒角、鍵槽、退刀槽、砂輪越程槽等等,只要將這些分解特征的開發(fā)完成后,那么整個軸的建模就水到渠成了。

在設(shè)計軸類零件時,以Visual Basic的窗體作為程序的人機交互界面和主控界面,通過這些界面輸入尺寸參數(shù),將這些參數(shù)通過SolidWorks的二次開發(fā)功能變成SolidWorks的實體尺寸。根據(jù)各個軸段的主輔特征,按照先后順序繪制出各個基本軸段,直到完成整個軸的建模。這實際上是采用了人機交互參數(shù)化中的基于構(gòu)造過程法,它是參數(shù)化設(shè)計方法中的主要方法之一。采用基于構(gòu)造過程法的優(yōu)點是:

①可以靈活自由地構(gòu)建出結(jié)構(gòu)不同的軸類零件;

②軸段數(shù)不受限制(理論上可以無數(shù)段);

③可以簡化各個基本軸段的繪制工作量;

④降低編程難度。

3 參數(shù)化設(shè)計程序的開發(fā)

在VB6.0開發(fā)SolidWorks時,一般是利用宏錄制命令在SolidWorks環(huán)境中錄制SolidWorks的相關(guān)操作來獲得程序頭部和應用程序的代碼,并將代碼經(jīng)過適當?shù)男薷暮蠓诺絍B中使用H剖。下面以參數(shù)化繪制一般軸的實例來說明如何利用VB對SolidWorks進行二次開發(fā)。

本研究的開發(fā)思想是,將軸分成一個一個軸段來建模,這樣無論什么樣的軸段,都可以通過這個方法來進行建模。用戶在新建軸段時選擇好草圖基準面,即下一軸段的起始端。

3.1 參數(shù)化繪制軸的一些關(guān)鍵代碼

(1)軸段建模代碼如下:

(2)鍵槽建模代碼如下:

(3)退刀槽或砂輪越程槽建模代碼如下:

3.2 二次開發(fā)的用戶界面

按照該方法的特點,可以設(shè)計適合的界面。首先出現(xiàn)的初始界面簡單明了,如圖3所示。

在“請選擇”欄目下選擇不同的類型,會彈出不同的對話框。

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