基于SolidWorks阀门参数化CAD系统的研究

1 8 0 机械 设计 与制 造 Ma c h i n e r y De s i g n Ma n u f a c t u r e 第 6期 2 0 1 0年 6月 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 0 0 6 0 1 8 0 0 3 基于 S o l i d Wo r k s 阀门参数化 C A D系统的研究 周玮 沈阳职业技术学院 沈阳 1 1 0 0 4 5 Re s e a r c h o f p a r ame t r i c v a l v e d e s i g n s y s t e m b a s e d o n t h e So l i d W o r k s ZH0U W e i S h e n y a n g P o l y t e c h n i c C o l l e g e S h e n y a n g 1 1 0 0 4 5 C h i n a 摘要 参数化设计是现代设计的主要特征 本文分析和研究了 基于S o l id Wo r k s 的阀门参数化设 计方法 较为详细的讨论 了采用 S o l id Wo r k s A P I 与 V B编程 实现参数化设计的方法 以及采用 S o l i d Wo r k s 系列零件设计表实现参数化设计的方法 从工程设计实际出发 提出了实现阀门参数化设计 及阀门 库的建立方法 并以实例说明了 参数化设计及阀门库在零件建模和装配中的应用 关键词 阀f 1 S o l i d Wo r k s 参数化设计 阀门库 A b s t r a c t P a r a m e t r i c d e s i g n i s t h e m a i n f e a t u r e s o f m o d e r n d e s i gn t h e p a p e r a n a l y z e d a n d s t u d i e d o n v al v e p a r a m e t r i c d e s i gn m e t h o d b a s e d o n S o l i d Wo r k s a I T l l e d e t ail e d d i s c u s s i o n of t h e u s e of S o l i d Wo r k s A P I p r o g r a mm i n g w i t h VB p a r am e t r i c d e s i gn m e t h o d and t h e u s e of S o l i d Wo r k s d e s i g n t a b l e t o a c h i e v e p a r a me t r i c d e s i gn a p p r o ach A c t u al e m b ark e d f r o m t h e e n g i n e e r i n g d e s i g n p r o p o s e d t h e r e ali z a t i o n v alv e p a r a me t e r i z a t i o n d e s i gn an d t h e v alv e l i b r a r y e s t ab l i s h me n t me t h o d a n d s h o w e d t h e para me t e r i z a t i o n d e s i gn a nd t h e v alv e l i b r ary S e s t a bl i s h me t h o d a nd i t s ap pl i c ati o n b y t h e e x a mpl e i n part s mo d e l i n g a n d ass e mb l i n g Ke y wo r ds Va l v e So l i d W o r ks Pa r a m e t e r i z a t i o n de s i g n Va l v e l i b r a r y 中图分类号 T H1 6 文献标识码 A L J 1日 lj 舌 阀门是国民生产 生活中的通用机械设备 被广泛使用在能 源 矿山 化工 水处理 城市建设等各个重要的行业 阀门产品是系 列化产品 同类型的 不同规格之间的零件具有类似的结构特征 因 此阀门产品中的零件适合于采用参数化方法进行没计 采用参数化 设计技术 可以大大提高产品的设计速度和设计精度 减少重复劳 动 提高设计质量和效率 缩短系列化的新产品研制周期 阀门的参 数化设计采用 S o l i d Wo r k s 软件 S o l i d Wo r k s 是基于Wi n d o w s 开发 的三维 C A D系统 其界面风格与Wi n d o w s 相同 设计过程简便 操 作方便 在三维设计中应用最为广泛 S o l i d Wo r k s 软件提供了自由 开放 功能完整的A P I 开发工具接口 用户可以根据实际情况利用 V C V B V B A E x c e l A c c e s s C或其他O L E开发程序对 S o l i d Wo r k s 进行二次开发 建立适合用户需要的 专用的S o l i d Wo r k s 功能模块 2 参数化设计方法 在 S o l i d Wo r k s 中实现系列阀门的参数化设计主要有两种方 法 一是采用 S o l i d Wo r k s A P I 与 V B编程实现参数化设计 二是 采用 S o l i d Wo r k s 中系列零件设计表实现参数化设计 本文分别 对这两种参数化设计方法进行介绍 3 采用 S o l i d Wo r k s A P I 与 V B编程实现 参数化设计 3 1 参数化设计的结构关系及构建 S o l i d Wo r k s 环境下参数化设计系统的结构 由S o l i d Wo r k s 函 来稿 日期 2 0 0 9 0 8 2 0 数接口 S o l i d Wo r k s 菜单及工具条 人机交互界面 以及阀门参数 数据库组成 通过 自定义的S o l i d Wo r k s 用户菜单 打开人机交互 界面 输人或选择所需要的主参数 系统会自动根据主参数从阀 门参数数据库中进行检索 得到相关的信息 进行参数化驱动生 成阀门相关零件的三维模型 再根据需要输出相应的工程图 完 成阀门的三维设计 如图 1 所示 阀门参数化设计流程 图 1阀门参数化设计流程 3 2 S o l i d Wo r k s函数接口 S o l i d w o r k s 的软件为方便各类用户对其进行二次开发 提供 了 A P I A p p l i c a t i o n P r o g r a mm i n g I n t e r f a c e 应用编程接 口 它是一 个基于对象连接与嵌入技术 O L E A u t o m a t i o n的编程接口 此接 口为用户提供了自由 开放 功能完整的开发工具 其中包含了数 以百计的功能函数 这些函数提供了程序员直接访问 S o l i d w o r k s 的能力 A P I 中的函数可以被 V B 或 S o l i d w o r k s 宏文件以及其它 支持 O L E的开发程序调用 从而可以扩展 S o l i d w o r k s 的功能 如 第6 期 周 玮 基于S o l i d Wo r k s 阀门参数化 C A D系统的研究 1 8 1 图 2 所示 S o l i d Wo r k s A P I 的对象关 系 从 中可 以看到 S o l i d Wo r k s A P I 的对象分为若干层 每一层又包括若干对象 每个对象又都 有 自己的属性 方法和事件 通过开发的应用软件对这些 O L E对 象及其方法和属性进行操作 可以完成零件的建模 修改 零件各 特征的建立 修改 删除 压缩等各项控制 零件特征信息的提取 以及零件的装配信息和零件工程图中的各项信息的提取 还可在 S o l i d Wo r k s 主菜单上建立用户自己的专用菜单 将 自己开发的应 用模块嵌入到它的管理系统中 S o l i d W o r k s S o l i d Wo r k s 应用程序 E n v i r o n m e n t 环境 F r a me 用户窗口 At t r i b u t e De f 属性定义 M o d e l e r 模型管理 S WP r o p e r ty s S h e e t 应用程序属性页 C u s t o mP r o p e r t y M Ma t h U t i l i t M a t h Ve e t o r M o d e l D o e 模型文件 P r o p e r t y M a n a g e r P a g e P a D O C I A s s e m b ly D o c I D r a w in g D o c 零件模型文件 l 装配模型文件 l 工程图文件 匦 口 亟 互 匝 叵 回叵 A n n o t a t i o n 注释文件 F r a t Mg r Vi e w 图 2 S o l i d Wo r k s A P I 对象关系 3 3 创建用户菜单 为了操作方便 需要把用户的参数化设计功能以插件的形式 集成到 S o l i d w o r k s 主菜单当中去 与其他所有菜单条一样 系统 以Wi n d o w s 风格的菜单插入到 S o l i d Wo r k s 界面中去 在菜单上 表现为多级菜单 分别表示阀门的种类 连接形式及主要零件和 主参数等 用户要进行某种阀门的参数化设计时 只需在菜单上 进行相应的选择即可 S o l i d w o r k s 环境下的S o l i d w o r k s 插件创建通 常可由V B完成 V B编程制作菜单插件的具体过程 如图3 所示 启动V B 新建D L L 文件 定义插件名称及属性 l 引用相关的库文件 l定义 接口函 数与S W应用 程序标识 定义人 口函数 与出口函数 l 定义菜单 I 建立菜单对应的各功能代码 I 编译生成 D L L 文件并生成插件 图 3 VB编程制作菜单插件的过程 得到编译后的 D L L文件 生成 的阀 门插件可在 S o l i d Wo r k s 中加载并运行 同一个 D L L文件只需要加载一次 需要卸载或是 重新加载 可以在 S o l i d Wo r k s 工具栏的插件里进行 加载插件后 的S o l i d Wo r k s 阀门菜单 如图4所示 图4阀门主菜单 3 4阀门零件几何参数数据库 V B程序提供了数据库连接D a t a 控件 使用它可以将数据库 连接到 V B程序主程序中 实现数据库 S o l i d Wo r k s 图形文件和 程序界面相互联系 实现应有的功能 数据库中的数据以表格形 式提供给用户 完全满足实际的要求 阀门零件几何参数数据库 如图5 所示 图5阀门零件几何参数数据库 3 5应用实例 参数化设计法兰蝶阀中D N 2 0 0的蝶板 启动 S o l i d Wo r k s 在 阀门 菜单下单击 蝶阀 一 法兰蝶阀 一 蝶板 D N 5 0 4 5 0 选项 系统打开用户对话框 如图6所示 按设计要求选择法兰蝶 阀中蝶板的主参数为 D N 2 0 0 系统会自动运行建模模块 完成设 计 如图7所示 建模后的蝶板 图 6用户对话框 图 7 D N 2 0 0法兰蝶 阀的蝶板 4采用 S o l i d Wo r k s 中系列零件设计表 实现参数化设计 4 1 基本零件建模 绘制一个规格为 D N 1 0 0的对夹蝶阀阀体密封圈 并正确标 一 聃 椭 钥 l 禁 一 晌 舭 觚 狮 l 褰 栅 槭 删 肌 翥 墨 l 堕 l 8 2 机 械设 计 与制 造 No 6 J u n 2 0 1 0 注几何特征尺寸 建模完成后 右键单击设计树中的 注解 选项 选中 显示注解 及 显示特征尺寸 同时单击 工具 菜单中 选 项 在系统选项一常规对话框中 选中 显示尺寸名称 根据设 计需要改变尺寸名称为用户自己设置的尺寸代号 如图 8 所示 图 8基本零件建模 4 2 建立系列零件设计表 单击 插入 一 系列零件设计表 会在窗口中嵌入一个 E x e e l 表格 可选择 自动生成或空白 当选择自动生成时 可将尺寸 对话框中的尺寸全部选中 自动输入到表中 当选择生成空白表 时 需要在已建好的三维模型中依次单击各个尺寸 尺寸连同尺 寸名称会 自动输入到表格中 这时得到的数据是默认规格为 D N1 0 0的对夹蝶阀阀体密封圈数据 依次输入全系列其他各个 规格阀体密封圈对应部位的尺寸数据 可得到阀体密封圈设计数 据表 如图9 所示 图 9设计数据表 全系列尺寸输入完后 单击屏幕 退出阀体密封圈设计数据表 的编辑 左键单击设计树顶层的配置管理图标 可显示所生成的 全系列阀体密封圈零件的主参数 如图 1 O系列零件设计表所示 4 3 产品库的建立 在计算机上建立阀门库文件夹 并按照阀门的类型 连接形 式 零件名称及主参数范围等依次建立子目录 打开已经建立完 成系列零件设计表零件的某一规格零件的三维模型 在特征树上 右键单击零件名称 在弹出的菜单中选择添加到库 将零件保存 在阀门库中指定文件夹中 依次完成每一种产品一个规格的所有 零件添加到库 阀门库建立完成 如图 1 3所示 4 4参数化设计应用 4 4 1阀门零件建模 打开已经完成系列零件设计表且需要参数化设计零件的三 维模型 在设计树顶层的配置管理中 双击零件的主参数 可自动 完成相应规格的零件三维建模设计 4 4 2产品装配 以法兰蝶阀下部装配为例 在装配环境下 将 自动弹出的插 入零部件对话框关闭 单击右侧的设计库 从阀门库中选择零件 开始装配 注意 选择参加装配的零件 不能将其打开 要直接从 阀门库中拖动到装配区的窗口 此时系统弹出选择 配置对话 框 如图 1 2所示 按设计要求选择规格后 零件装配到装配体 中 完成全部零件的添加 并经过适当的配合 完成产品的装配 如图 l 1 所示 图 1 0系列零件设计表 J 图 1 1完成装配后的产品 图 1 2选择配置对话框 图 1 3阀门库 5 结论 利用 S o