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/ e0 }; J& R) G0 引言
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! [4 U$ v1 M! i1 R+ C$ @ 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(guó)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(dòng)化,提高效率,,就必須對(duì)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(jì)系統(tǒng)的研制上產(chǎn)生的,,應(yīng)用Solidworks二次開發(fā)來(lái)自動(dòng)生成零件,,并在Solidworks環(huán)境下完成自動(dòng)裝配。7 q. b' d6 v/ L: W H/ W* A) o2 ~
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1 SolidWorks二次開發(fā)原理, B7 e: ?0 i! y: D# N1 L5 s
7 ^: ]) B8 O5 _( V1 F SolidWorks基于COM(Component Object Model,,組件對(duì)象模型),,完全支持OLE(Object Linking and Embed-ding,,對(duì)象的鏈接與嵌入)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了OLE自動(dòng)化,。為方便用戶進(jìn)行二次開發(fā),,SolidWorks提供了幾百個(gè)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(guò)IDispatch接口暴露對(duì)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(gè)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(duì)象的類型,、屬性和方法,。SldWorks是根目錄對(duì)象類,位于應(yīng)用程序的底層,,是訪問(wèn)SolidWorks API所有對(duì)象的入口,。開發(fā)者通過(guò)操縱對(duì)象的屬性和調(diào)用對(duì)象的方法建立自己的應(yīng)用程序。* \5 S9 F# h5 W
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2 SolidWorks二次開發(fā)工具
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) _# i. U+ [, i' u0 ^7 [: f 任何支持COM和OLE的編程語(yǔ)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.5 [$ C. u2 _! d# M
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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(yǔ)言,,使用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?OOP),它所具有的圖形設(shè)計(jì)工具,、結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動(dòng)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.+ {) d( ?. W% P
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在SolidWorks中通過(guò)宏錄制可以記錄SolidWorks用戶的整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程,把用戶的界面菜單操作所用到的SolidWorks對(duì)象,、方法都一一記錄下來(lái),,其語(yǔ)法完全符合Visual Basic。根據(jù)宏文件中的對(duì)象和方法在自己的應(yīng)用程序中合理調(diào)用,,通過(guò)對(duì)變量的控制就可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì),。在二次開發(fā)過(guò)程中,,宏錄制文件中的許多對(duì)象,、方法可以直接在Visual Basic應(yīng)用程序中應(yīng)用,,簡(jiǎn)化了開發(fā)過(guò)程。/ u) i$ y/ H, n5 N
" [5 S& |* a4 \, e. J 3 機(jī)械零件參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)" {+ @" |) x. m. a+ D, P# L
$ X% k( u% d* l; x5 r 3.1 零件二次開發(fā)的過(guò)程主要論述通過(guò)VB語(yǔ)言對(duì)SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā),,其主要流程如下:) R' c. l2 r; _/ _
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3.1.1 建立零件的數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)Access為每一種零件建立數(shù)據(jù)庫(kù),如齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù),,聯(lián)軸器參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)等,。在數(shù)據(jù)庫(kù)建成后,可以在應(yīng)用程序中通過(guò)數(shù)據(jù)控件與特定的數(shù)據(jù)表連接起來(lái),。利用用戶輸入的主參數(shù)作為索引,,用Findfirst方法即可讀出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。 Y3 `" }3 C6 i. F
3 V# d: T4 S1 E/ a7 v0 f! b; Z5 X 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(duì)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(wú)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(lái)源即為齒輪數(shù)據(jù)庫(kù)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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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(jí)對(duì)象(object)的關(guān)聯(lián),;另外,還必須在VB中通過(guò)“引用”(reference)JJll載SolidWorks類型庫(kù),,使VB識(shí)別程序使用的SolidWorks對(duì)像類型,、屬性和方法。7 e& I( @$ S8 F( D' ]
7 \2 [2 i# S( }1 g( u 3.2 齒輪聯(lián)軸器二次開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)- i0 p( {5 d5 k% ?! c
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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),。# O0 ~# _7 w1 g* `# O
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3.2.1 聯(lián)軸器數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)CL6型號(hào)齒式聯(lián)軸器的部分標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表1所示,。
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( I2 j+ e4 h8 ~0 H: f4 h 建立數(shù)據(jù)庫(kù),在VB程序中引用數(shù)據(jù)庫(kù),,就可以通過(guò)程序查詢聯(lián)軸器的國(guó)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(jì)的人機(jī)界面當(dāng)中,,供設(shè)計(jì)人員參考,。
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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。8 }. O. @, _ k3 h9 m
. r `. D9 u# \, I0 P 實(shí)現(xiàn)模型創(chuàng)建,,需通過(guò)VB環(huán)境下的數(shù)學(xué)模型計(jì)算,,得出重要數(shù)據(jù)。對(duì)于齒輪聯(lián)軸器,,最重要的是齒輪漸開線的計(jì)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(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)漸開線的計(jì)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,。( p: a' \: `+ i9 l* ~
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圖2 聯(lián)軸器數(shù)據(jù)流程
* Z8 u7 g' C/ F v# f* p6 d0 N- P 3.2.2 零件,、裝配文檔的創(chuàng)建SldWorks對(duì)象是SolidWorks API中最高級(jí)的對(duì)象,它提供了SolidWorksAPI中所有對(duì)象的直接或間接接口,。通過(guò)該對(duì)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(lái)獲得Sldworks對(duì)象,利用該對(duì)象的activedoc方法可以獲得當(dāng)前Solidworks文件對(duì)象,。
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# a, a( b' `1 D3 K) _. i% V0 x. b* |3.2.3 零件自動(dòng)建模實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建了新的零件文檔后,,通過(guò)定義對(duì)象與數(shù)據(jù),調(diào)用創(chuàng)建草圖,、實(shí)體的API函數(shù)來(lái)進(jìn)行零件參數(shù)化建模代碼的編寫,。
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: _. x* S- [1 D6 ?9 E 3.2.4 自動(dòng)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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8 l _. Z2 C0 Z# e- x% S 在Solidworks中,,可以使用變換確定或者移動(dòng)一個(gè)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(shí),,要使用變換來(lái)設(shè)置或獲得部件相對(duì)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(duì)于裝配體原點(diǎn)的變換來(lái)確定,。調(diào)用MathUtility:;CreateTransform方法用來(lái)創(chuàng)建MathTransform對(duì)象,,MathTransform對(duì)象是用于操作部件變換信息的接口。! p- |! a1 k! u/ W" j; v
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對(duì)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(guò)相應(yīng)的用于配合的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)軸,,會(huì)使配合時(shí)選取待配合元素變得更為容易。做配合時(shí),,需要經(jīng)常選擇到零件的面、線等,,所以主要的問(wèn)題在于如何選擇合適的面,、線,同時(shí)需要熟練掌握AsemblyDoc::AddMate3函數(shù)的使用,。在得到一個(gè)組件(component)或者一個(gè)特征(feature)時(shí),,可以使用Igetfaces、Igeflirstface,、Igetnextface等方法遍歷一個(gè)組件或特征等的各個(gè)面,,來(lái)達(dá)到選擇面的目的。
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" z& F4 m, I: E 4 開發(fā)人機(jī)交互界面及運(yùn)行結(jié)果
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3 A; B# b& |3 l; `: u 本示例基于作者研制的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng),。以Vistud Basic語(yǔ)言為開發(fā)平臺(tái)通過(guò)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(dòng)創(chuàng)建相應(yīng)型號(hào)的聯(lián)軸器模型,。重新選擇型號(hào),點(diǎn)擊按鈕,,新的模型將在Solidworks環(huán)境中重生,,程序無(wú)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(dòng)裝配,。% i+ y$ H* |2 `" {. E9 s
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% x3 W7 r2 | x6 ^, ]2 ^/ k% L, ? 5 結(jié)語(yǔ)
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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(yǔ)言在SolidWorks環(huán)境下實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件自動(dòng)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(dòng)化。我們研究的SolidWorks的二次開發(fā)技術(shù)對(duì)于減輕設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度,、實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)的自動(dòng)化,、開發(fā)集成化的CAD系統(tǒng)有很大的作用。
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