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6 r8 Z- z! s8 y4 u/ e0 引言
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! x" w! N% s' L: D0 s% ^2 v 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)自動化,提高效率,,就必須對其進(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)計系統(tǒng)的研制上產(chǎn)生的,,應(yīng)用Solidworks二次開發(fā)來自動生成零件,,并在Solidworks環(huán)境下完成自動裝配。4 Q, P9 k9 P1 y/ S
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1 SolidWorks二次開發(fā)原理
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SolidWorks基于COM(Component Object Model,,組件對象模型),,完全支持OLE(Object Linking and Embed-ding,對象的鏈接與嵌入)標(biāo)準(zhǔn),,實(shí)現(xiàn)了OLE自動化,。為方便用戶進(jìn)行二次開發(fā),SolidWorks提供了幾百個刪(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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SolidWorks API為用戶提供了完全面向?qū)ο蟮念愺w系,是一個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,。它包括對象的類型、屬性和方法,。SldWorks是根目錄對象類,,位于應(yīng)用程序的底層,是訪問SolidWorks API所有對象的入口,。開發(fā)者通過操縱對象的屬性和調(diào)用對象的方法建立自己的應(yīng)用程序,。0 f0 I4 b8 Y$ c2 q" q: L6 _$ S
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2 SolidWorks二次開發(fā)工具
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+ Y# s& }# ^) i( |" v! Q 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.
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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)計工具,、結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動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用戶的整個產(chǎn)品設(shè)計過程,,把用戶的界面菜單操作所用到的SolidWorks對象,、方法都一一記錄下來,其語法完全符合Visual Basic,。根據(jù)宏文件中的對象和方法在自己的應(yīng)用程序中合理調(diào)用,,通過對變量的控制就可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計。在二次開發(fā)過程中,,宏錄制文件中的許多對象,、方法可以直接在Visual Basic應(yīng)用程序中應(yīng)用,簡化了開發(fā)過程,。
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. g) l$ D0 M# L5 ~( K2 } 3 機(jī)械零件參數(shù)化設(shè)計實(shí)現(xiàn)
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& {! D/ k; Q6 R3 X7 d 3.1 零件二次開發(fā)的過程主要論述通過VB語言對SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā),,其主要流程如下:: a: ~9 R) i6 U
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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方法即可讀出對應(yīng)的數(shù)據(jù),。) i6 [& M5 r) e7 B* ]2 N
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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.
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; q' C5 \. K3 G, F: p 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各級對象(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識別程序使用的SolidWorks對像類型,、屬性和方法。1 i R- Q) T2 A5 r3 r. X7 X
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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)! N1 ]% {: Z6 m0 P6 p
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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),。5 S9 h* l& N- w* s- ~* n6 ]
( ]/ M- X- g! S$ `2 }8 ]8 n5 p4 Q 3.2.1 聯(lián)軸器數(shù)據(jù)庫技術(shù)CL6型號齒式聯(lián)軸器的部分標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表1所示,。4 Y2 G) Q4 a% m* X) |, Z* }: O$ `' R
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2 q$ K/ P# q" r6 V( N5 x 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)計的人機(jī)界面當(dāng)中,,供設(shè)計人員參考,。; u9 P2 K, z' {* l
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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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5 Y9 s+ J' m! t 實(shí)現(xiàn)模型創(chuàng)建,,需通過VB環(huán)境下的數(shù)學(xué)模型計算,得出重要數(shù)據(jù),。對于齒輪聯(lián)軸器,,最重要的是齒輪漸開線的計算。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。
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4 A1 l, O2 ] n/ P3 A9 P+ k 圖2 聯(lián)軸器數(shù)據(jù)流程
7 ^7 I- A+ l, {4 Z1 C: r% u. O 3.2.2 零件,、裝配文檔的創(chuàng)建SldWorks對象是SolidWorks API中最高級的對象,,它提供了SolidWorksAPI中所有對象的直接或間接接口。通過該對象可以控制SolidWorks軟件的執(zhí)行或退出,。在VB中利用Create Object方法來獲得Sldworks對象,,利用該對象的activedoc方法可以獲得當(dāng)前Solidworks文件對象。' q7 R( x* V a5 v4 U
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3.2.3 零件自動建模實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建了新的零件文檔后,通過定義對象與數(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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$ t/ k. J: [4 y3 X9 W 3.2.4 自動裝配實(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,。
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在Solidworks中,,可以使用變換確定或者移動一個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,,要使用變換來設(shè)置或獲得部件相對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對象,MathTransform對象是用于操作部件變換信息的接口,。
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% \2 B, q* s. X1 W 對零件添加配合關(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,,會使配合時選取待配合元素變得更為容易,。做配合時,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,,同時需要熟練掌握AsemblyDoc::AddMate3函數(shù)的使用,。在得到一個組件(component)或者一個特征(feature)時,可以使用Igetfaces,、Igeflirstface,、Igetnextface等方法遍歷一個組件或特征等的各個面,來達(dá)到選擇面的目的,。" f+ i7 R, }' r1 d
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4 開發(fā)人機(jī)交互界面及運(yùn)行結(jié)果& C' Z B+ r U' \$ v
- {9 `3 _9 s% F0 r' ] | 本示例基于作者研制的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng),。以Vistud Basic語言為開發(fā)平臺通過調(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中自動創(chuàng)建相應(yīng)型號的聯(lián)軸器模型。重新選擇型號,,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)軸器零件的自動裝配,。
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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,、自動化。我們研究的SolidWorks的二次開發(fā)技術(shù)對于減輕設(shè)計人員的工作強(qiáng)度,、實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計的自動化,、開發(fā)集成化的CAD系統(tǒng)有很大的作用。
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