基于SolidWorks用VB开发标准件库的实现方法.pdf

基于SolidWorks用VB开发标准件库的实现方法 袁清珂1 王 伟2 刘大慧1 张明天1 杨 波1 1 广东工业大学 机电工程学院 广东 广州 510006 2 河南工业职业技术学院 计算机工程系 河南 南阳 473009 摘要 介绍了SolidWorks环境下用VB开发标准件库的原理 着重研究了标准件库的开发流程 用VB调用SolidWorks中API函数的方法以及通过高级语言 如VB VC 调用标准件参数库驱 动SolidWorks实现标准件三维实体造型的方法 结合螺栓 螺母 垫圈等常用标准件库的开发 探索了标准件参数库的建立方法 界面程序和驱动程序的开发方法 完成了常用标准件库的设计 与开发 并给出了应用实例 关键词 产品开发 实体建模 VB 应用程序界面 标准件库 中图分类号 TP391 文献标识码 A 文章编号 1672 1616 2008 17 0027 03 SolidWorks是普遍使用的一种三维机械CAD 软件 具有参数化和特征建模功能 并具有图形用 户界面直观 使用方便 易学易用等特点 是工程设 计人员有效的设计工具 设计人员在装配设计中 要用到数目众多的标准件 如垫圈 螺栓 螺母等 标准件是工程设计中用途最为广泛的基本单元 其 绘制也是设计人员重复劳动最多的环节 Solid2 Works本身并不带国家标准零件库 在每次用到标 准件时设计人员都需要重新建模 这就造成时间浪 费 基于这种情况 利用SolidWorks本身提供的 API接口 可以开发一个标准件库 为装配设计提 供方便 避免重复性劳动 标准件库的建立和使用 提高了设计效率和质量 是CAD系统走向实用化 的必不可少的环节 设计开发一个标准件库将为设计工程师带来 极大的方便 本文以常用标准件如垫圈 螺栓 螺母 的二次开发为例 研究了标准件库的开发流程 用 VB调用SolidWorks中API函数的方法以及通过 高级语言 如VB VC 调用标准件参数库驱动 SolidWorks实现标准件三维实体造型的方法 1 二次开发原理 SolidWorks是基于参数化和特征建模技术的 产品设计软件 可以通过编程来实现各参数驱动的 标准件的生成和调用 建立三维标准件库插件 用 VB开发出来的模块可以生成SolidWorks工具条 一般是生成 exe文件 然后用SolidWorks的工具 宏命令调用生成工具条 这样就简化了设计人员的 操作过程 在建立标准件参数库的基础上 通过调用 SolidWorks提供的API函数 可以实现三维参数 模型的建立与重新生成 对于具备参数化功能的 SolidWorks系统来说 建立三维标准件库只需绘制 各种标准件的模板图形 然后命名尺寸参数变量 并建立相应的尺寸参数表 对于某一类标准件来 说 通常有多个型号对应不同的尺寸参数 这些尺 寸参数可以形成一个该类型的标准件参数库 开 发标准件型号选择程序 可以从标准件参数库中选 择某一型号的标准件 同时调用该型号标准件的尺 寸参数 通过API接口 将尺寸参数传送到Solid2 Works的造型函数 用新尺寸更新模板图形中的尺 寸 重新生成与新尺寸对应的实体模型 这样就避 免了同类型标准件的重复建模 使用VB开发的应用程序可以直接嵌入到 SolidWorks环境中 加载成功后应用程序菜单直接 出现在SolidWorks的主菜单上 如同SolidWorks 的自带功能一样进行工作 极大地提高了设计效 率 收稿日期 2008 08 19 基金项目 广东省科技计划项目 2005B10201028 广东省粤港招标项目 200649821010 2006168201 作者介简 袁清珂 1963 男 山东青岛人 广东工业大学教授 主要从事知识工程与智能设计 机电控制 多刚体动力学与计算机仿真 企 业信息化 电子商务与网络化制造等方面的科研与教学工作 72 现代设计与先进制造技术 袁清珂 王 伟 刘大慧 等 基于SolidWorks用VB开发 2 用VB开发标准件库的过程与实 现方法 2 1 标准件库的开发方法 开发方法有2种 一种是利用人机交互形式建 立模型 设置合理的设计变量 再通过VB程序驱 动设计变量 替换原有的零件参数 以实现模型的 更新 这种方法编程简单 通用性好 另一种是完全 利用程序实现三维模型的参数化设计以及模型的 编辑 这种方法编程较前者复杂 但可以实现复杂 形体的零件造型 如生成精确的渐开线齿轮齿廓 滚刀参数造型等 本文采用第一种方法 2 2 标准件库的开发流程 创建标准件库的基本过程为 根据从界面上选 择的基本尺寸和规格 从标准件设计参数表中读取 相应的配置 在SolidWorks环境中生成该标准件 的三维模型 如图1所示 图1 二次开发流程图 基于VB的标准件库的二次开发主要包括3 部分 标准件模型的绘制 Access数据库的建立 VB程序的编制 2 3 标准件实体模型的建立 根据某一类标准件的结构特征 建立其标准件 三维实体模型 实际上是建立这一类标准件的参数 化设计模板 将其放入标准件库中 为标准件库的 开发奠定基础 以便通过程序更改其尺寸参数 生 成新尺寸的标准件 在进行标准件三维实体建模时 首先要分析标 准件的结构特征 以确定尺寸变量以及尺寸变量之 间的约束关系 明确主要参数 主动尺寸和从动尺 寸的关联性 设置尺寸变量名称 建立驱动变量表 变量之间的关联关系 以便通过给尺寸变量赋予不 同参数值来驱动SolidWorks重新生成该标准件的 三维实体模型 实现标准件的尺寸更新 从而充分 发挥SolidWorks参数化设计的优势 达到缩短新 产品设计周期的目的 一般来说 建模时要尽量能使模型的各个草图 完全定义 以保证模型的正确更新和生成 同时利 用零件本身的几何约束及对称关系来简化建模过 程 在零件参数的确定上 主要考虑参数表达的工 程意义 尽可能使零件的关键尺寸得到体现 在此 基础上 同时考虑参数对二次开发的简便性 1 下面以螺栓为例详细介绍如下 在建模时 草图的定位 几何约束关系和适当 添加方程式等方面需要特别注意 避免在使用VB 进行参数化设计时出现如实体变形 草图的过定 义 某些特征发生冲突等问题 从而导致参数化设 计的失败 因为三维CAD的草图和二维CAD的 工程图并不一样 二维CAD软件是面向图纸的 只 要标注的主要尺寸正确 就可以实现对零件的正确 表达 而三维CAD软件中 草图是生成各种特征 的基础 草图实体之间的位置有严格的限制 因 此 在螺栓的建模过程中要特别注意草图的绘制 草图必须完全定位好 约束好 这样才能起到事半 功倍的作用 以六角头螺栓建模为例 其主要参数有 螺纹 规格d 六角头厚度k 螺栓长度l 螺纹长度b 六 角头内切圆直径S 2 4 标准件参数库的建立 标准件参数库可以用Access数据库管理系统 来建立 以便通过程序调用其中的参数 对标准件 库中实体模板的尺寸更新 实现标准件的参数化设 计 在用Access建立标准件参数库时 需要根据 标准件的主要尺寸变量确定其参数表 2 例如六 角头螺栓参数表见表1 表1 六角头螺栓参数表 规格dklbS M68 94 0501811 05 M811 65 3502214 38 M1014 66 4602617 77 M1216 67 5603020 03 M1622 510 0703626 75 M2028 212 5704633 53 M2433 615 0805439 98 2 5 VB程序设计与开发 VB程序设计包括2个方面的内容 一是程序 界面的设计与开发 二是参数调用和驱动程序的设 计与开发 程序界面应该简单明了 使用方便 程 序界面应包括需要创建的零件的型号 类型及相应 的规格的选项与对应的预览图 另外还应该包含程 序执行 结束按键等 如图2所示 图2中设置了3个单选按钮 其中在垫圈和螺 栓下面还设置了一个组合框 组合框可以选择垫圈 和螺栓的规格 然后每一种规格可以通过型号上面 822008年9月 中国制造业信息化 第37卷 第17期 的组合框选择各种各样的型号 右边是零件的预 览 下面是2个命令按钮 即开始按钮及结束按钮 图2 程序界面 参数调用和驱动程序实现了对标准件参数库 中参数的调用 并通过这些参数驱动SolidWorks 更新标准件库中实体模板的尺寸 生成新的实体模 型 这涉及到怎样连接数据库和连接并驱动 Solidworks的问题 实现该功能的部分VB代码 如下 Dim swApp As bject Dim boolstatus As Boolean Dim longstatus As Long longwarnings As Long 下面的语句实现 打开SW程序 用模板定 义新建Part零件 Set swApp CreateObject SldWorks Applica2 tion Set Part swApp NewDocument D 标准 件库 六角螺栓 sldprt 0 0 0 下面的语句实现 连接并打开Access数据 库 获取标准件的尺寸参数 strcon provider microsoft jet oledb 4 0 Data Source D designfile 六角头螺栓 mdb con Open strcon 建立标准件库需要涉及到标准件模型的尺寸 驱动 尺寸驱动程序编写比较麻烦 采用 录制宏 修改宏 的方法 可以简化编程工作量 录制宏的 方法如下 启动SolidWorks的宏录制功能 进行标 准件模板的实体建模 完成之后 选择其中的 特 征 草图 按钮 在实体工作区 双击所建实体的某 一部分特征 可以查看与该特征相关的尺寸 双击 某一尺寸可以对其进行修改 将有关尺寸修改为标 准件某一型号的尺寸 从而生成该型号的实体模 型 最后 停止宏录制后得到一个宏文件 宏内部 编程 然后复制并粘贴宏代码到VB中 对代码做 一定的修改 用变量代替宏代码中的关键数据 3 这些变量的数据来自于零件参数数据库下零件的 数据表 通过程序驱动变量 实现标准件实体模型 的快速创建 螺栓参数化设计中切出 退刀槽及关 键部位倒圆角的操作 根据设计者给出的关键参数 在程序内部自动执行 无需人工干预 3 结束语 SolidWorks是一套基于Windows平台的CAD 软件系统 被广泛应用于各行各业 目前已成为微 机平台上的主流三维设计软件 然而 由于该软件 是国外开发的 没有带符合我国标准要求的标准件 库 给设计者带来很多不便 为此 本文在分析 SolidWorks环境下用VB开发标准件库原理与方 法的基础上 提出了一种标准件库的开发流程 研 究了通过高级语言 VB VC 调用标准件参数库来 驱动SolidWorks中API函数实现标准件三维实体 造型的方法 揭示了标准件库开发的一般规律 结 合螺栓 螺母 垫圈等常用标准件库的开发 为企业 自主建立标准件库和参数化产品零件库提供了范 例和可以借鉴的方法 具有较好的实际应用价值 参考文献 1 江 洪 魏 峥 王涛威 SolidWorks二次开发实例解析 M 北京 机械工业出版社 2007 2 李 新 国内外通用标准件手册 精 M 南京 江苏科学 技术出版社 2006 3 殷国富 徐 雷 SolidWorks 2007二次开发技术实例精解 M 北京 机械工业出版社 2007 The Implement Method of Developing Standard Parts Library by VB Based on SolidWorks YUAN Qing ke1 WANG Wei2 LIU Da hui1 ZHANG Ming tian1 YANGBo1 1 Guangdong University of Technology Guangdong Guangzhou 510006 China 2 Henan Polytechnic Institute Henan Nanyang 473009 China Abstract It introduces the principle and method of developing standard parts library by VB based on Solid2 Works shows the detail about API functions of SolidWorks the methods to build 3d solid models with stan2 dard parts parameters database As an example of common standard parts library such as washers bolts and nuts it describes the building method and the development process of interfaces 下转第32页 92 现代设计与先进制造技术 袁清珂 王 伟 刘大慧 等 基于SolidWorks用VB开发 量 根据设置的要求以矢量或分量的显示方式 反 映出组件的剩余不平衡量 这样 根据平衡机显示 的2个校正平面的剩余不平衡量数值 选用等重螺 钉拧入预留孔中 就能很方便地将组件的动平衡精 度等级校正在G1 G0 4的范围内 经过整体动平衡且平衡精度等级达到G1的 主轴组件 随后都进行了部件的空运转拖车试验 按照试验规范 从低速开始逐步增速 直至最高转 速 使主轴轴承达到稳定温度 让轴承跑合排出过 剩的 能增大摩擦的润滑脂 并使润滑脂均匀分布 在滚动区域 在最高转速运转达稳定温度后 在 前 后轴承外圈上进行温度监测 轴承温升 6 连续拖车时间6h 噪声正常无尖叫等明显杂音 时间 转速曲线图如图 2 a 所示 图中反映了在 连续拖车的各个时间段内的主轴转速的变化 时 间 温度曲线图如图 2 b 所示 图中反映了在连 续拖车的各个时间段内的主轴轴承的温度变化 显 然轴承温升很小 4 整体动平衡对平衡机的要求 因普通动平衡机只能检测直接安置在滚轮架 上且由平衡机驱动旋转的零件 所以做整体动平衡 时应选用硬支承动平衡机 对动平衡机的支承架要 求采用多自由度特殊设计 要配置高精密的传感 器 需选用高可靠性 高精度的先进测量系统 即使 通过不旋转的套筒壳体 也应能检测出旋转零件的 不平衡量 在做动平衡之前 对由于键槽 夹具等 引起的不平衡量 动平衡机的测量系统应能预先进 行补偿 图2 时间与转速 温度变化的曲线图 5 结束语 根据动平衡基本理论 通过对动平衡技术的分 析 我们在传统的单个零件动平衡工艺的基础上 提出了针对机床高速主轴组件进行整体动平衡的 工艺要求 并通过实践找到了适当的工艺方法 这 对现代动平衡技术的发展具有推动作用 经实践 验证 此工艺方法合理 正确 高速主轴组件的动平 衡效果良好 达到了预期的目的 在本企业内这是 一项创新工艺手段 它提升了企业的制造工艺水 平 对于高精度要求的现代制造技术 尤其是高速 数控机床的制造 主轴组件的整体动平衡技术将会 得到更广泛的应用 Application of Overall Balancing Technology in High Speed Spindle Components of Machine Tool QIAN Hai yan1 ZHI Jian chong2 1 Nan