汽车散热器快速毕业设计论文系统开发.doc

济南大学毕业设计1 前言1.1 汽车散热器的发展汽车散热器属于汽车冷却系统，发动机水冷系统中重要部件，无论在传统汽车制造业，还是在现代汽车制造业中，视为实现各类汽车产品优质而必备的硬件它的工作原理是水冷却发动机后变热后流到了散热器，在散热器中，把热量由间隔的散热带传递到空气，热水在管内循环流动，冷空气在管外流动带走热量。现代生产要求企业说制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。产品生命周期缩短；交货期成为主要竞争因素；大市场和大竞争已基本形成；用户需求个性化、多品种、小批量生产比例增大。这项技术的开发与应用彻底改变了传统的设计方法，大大促进了科技成果的开展与转化，提高工程产品的设计质量和设计水平，缩短开发周期。随着现代制造业的不断进步，各种先进制造技术带动了汽车散热器的发展，汽车散热器产生了很多种类，与此同时，随着计算机技术的发展进步，计算机辅助设计（CAD）也随之产生。1.2 课题背景及意义1.2.1.选题目的：随着市场竞争的日趋激烈及市场环境的日益动态化，许多国际著名的大公司，通过大规模定制生产模式为客户定制产品，获得了巨大的竞争优势，面向大规模定制模式的采用已成为现代企业生产模式的主流。面向大规模定制的设计(Design For Mass Customizatio DFMC)是采用并行流程围绕产品族进行设计，以有效满足客户需求为目标。这种方法的目标是在产品设计的早期阶段进行整体概念设计的同时，考虑范围经济性和批量经济性，其重点是建立合理的产品族结构，同时完成一组产品的设计，而不只是一个产品。其核心是开发支持产品变型设计的产品族结构，以此作为统一的产品建立和传递过程模型。汽车散热器是汽车的重要附件之一，是水冷式内燃机冷却系统中的不可缺少的一个组成部分。为了能快速生产各种型号的散热器，在产品族模型的基础上，以配置设计为主要设计手段，完成产品的定制设计，快速响应用户的需求。主要体现在散热器几何参数优化、传热系数高重量轻的散热器材料以及紧凑集成的散热器结构面积。用Visual Basic 6.0连接Solid works快速生成散热器。尺寸驱动法是在保持模型结构不变的情况下，将模型的尺寸标注是为变量，给于不同的尺寸值，就能够获得一系列结构相同而尺寸不同的相似零件。利用这种方法进行二次开发，在参数化建模中并不重复模型的生成过程，而只是在模型的基础上改变零件的尺寸从而达到更新模型的目的。1.2.2.选题意义：用Solid Works开发汽车散热器参数化设计系统，将为散热器制造业快速设计个性化、系列化的汽车散热器设计系统提供一个新工具。参数化设计技术是实现快速设计的最常用方法，目前普遍使用的参数化设计技术都是基于零部件的，没有将产品之间的总体装配关系和技术文档等关联起来，为了适应大规模定制设计模式，传统的参数化设计流程必须加以改进。基于Solid works汽车散热器的二次开发以清晰的设计思想进行汽车散热器设计，简化了汽车散热器的设计过程，在提高设计效率的同时避免设计失误，将很大方便汽车散热器设计者的设计工作。通过汽车散热器快速设计的研究与开发，将会改善目前汽车散热器中耗时耗工的状况，改变传统的汽车散热器设计模式，更好地配合散热器生产中的需求，以缩短设计周期提高工作效率和工作质量。本系统将节约由散热器设计环节造成的时间和金钱的浪费，为工厂赢得更大的经济效益。1.2.3 CAD 技术自从20世纪80年代以来，中国将计算机技术应用到机械产品设计中一直是机械制造领域研究的主要课题之一。但是由于计算机技术发展比较缓慢而因此受到限制，在进入到90年代以来，计算机技术在技术方面突飞猛进，同时也极大地推动了CAD技术的发展。CAD即计算机辅助设计（Computer Aided Design）是指工程技术人员和计算机组成的系统中进行产品的方案设计、解析计算、判断优化、分析评估和详细设计的一门技术，通过结构设计；以数据文件和工程数据库定义产品结构信息通过交互设计，以数学模型、计算分析和绘图指标建立产品过程信息，其根本任务是为产品的开发和生产建立一个全局信息模型。这期间是以计算机为辅助工具，完成产品的设计、分析、绘图等工作，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本的目的是一计算机系统为支持，这项技术的开发与应用彻底改变了传统的设计质量和设计水平，降低成本，缩短研制开发周期。一般认为CAD系统的功能包括：草图设计、零件设计、装配设计、工程分析、复杂曲面设计、工程图样绘制、逼真的真实感及颜色渲染、数据交换接口等。目前的CAD软件基本上还是设计型的，针对的是图样设计，随着技术的发展，CAD将具有如下的特点：方案型的CAD软件，辅助设计人员进行多方案的比较优化，并进行结构方案的经济性和安全性风险分析。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算分析和比较，以次来决定产品设计的最优方案。并且对各种设计信息都能快速的检索，这种检索不论是对数字的、文字的或图形的，只要是存放在计算机地内存或者是外存里的信息都可以。设计人员通常在用草图开始设计的时候，原本草图变为工作图的繁重工作可，交给计算机完成后就显得很轻松了；同时由计算机自动产生的设计结果，能够快速地作出图形显示出来，不仅可以使设计工作人员及时对设计作出判断和修改，同时也会使工作速度加快。设计人员利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等图形数据加工工作。cad 能够减轻设计人员的计算画图等重复性劳动，可让他们把专注于设计本身，缩短设计周期和提高设计质量作为设计的重点。CAD基本技术就必须包含交互技术。cad系统的交互式，指用户在使用计算机系统进行设计时人和机器可以及时地交换信息。采用交互式系统，人们可以边构思 ，边打样，边修改等，在图形终端屏幕上随时可看到每一步操作的显示结果，这样的简单直观。 图形变换的主要功能之一是把用户坐标系，另一功能是图形输出设备的坐标，可把这两个功能连起在一起。这样可对图形作平移、缩放、旋转、透视变换等来改变图形。 计算机自身的cad是计算机设计自动化，主要是在实现计算机自身设计和研制过程的自动化或半自动化的研究，其内容包括功能设计自动化和组装设计自动化，涉及计算机硬件描述语言系统级，它包括模拟自动逻辑、综合逻辑模拟和微程序设计自动化，以及相应的交互图形系统和工程数据库系统。1.2.4 CAD发展现状及趋势CAD/CAM技术经过四十年的发展，有了很大的进步。CAD/CAM是一种运行在工作站和微机上的软件。工作站价格很昂贵，但却有优越的性能，很快的图形处理数度，价格昂贵就限制了CAD/CAM的推广。早期的CAD/CAM软件只能在工作站上运行，随着计算机技术的发展，现在也能在微机上工作。而且微机的价格远低于工作站价格，可是性能并不低。这样就为在微机上普及CAD应用创造了很好的条件。在此基础上，工作站上著名的CAD/CAM的软件全功能地移植到微机平台，使微机完全对等地实现了工作站环境的处理能力。微机CAD/CAM软件是操作系统推出的新一代的软件。目前，个人计算机已经具备了实力与中低档工作站竞争，同时加上其价格低廉使得普及CAD应用成为可能。新一代CAD/CAM软件是在Windows平台上的，他们基本上都采用典型的Windows界面和操作规范，同时由于OLE技术的广泛应用，这些CAD/CAM软件可以与Windows系统的其他软件进行动态数据交换，同时也可以嵌入(或链接)其他应用程序的对象，但要在不退出CAD/CAM软件的前提下。目前，国际上为提高软件稳定性和开发效率而引入的重要技术是COM(Component Object Model)。现今国内推出的Windows平台的CAD/CAM软件都或多或少地应用了COM技术。现在使用现成的组件，软件开发商可以不能避免软件开发中较少的烦琐和困难的基础部分，这样可以从极高的起点出发，容易取得竞争优势，因为大大缩短CAD软件上市周期。同时，要想微机CAD软件的可维护性能和可扩展性能得以增加，就采用面向对象技术。在微机平台山运行的CAD软件它主要是吸取了Unix工作站的优势。这些精华包含了特征造型、动态导航、参数的驱动、二维与三维模型相关关系以及动态图形显示等特征。随着CAD技术的大力发展，以前的技术管理面临着巨大挑战。自从采用计算机技术后，与产品有关的信息都变成电子信息。这样就会有很多矛盾出现，先进的设计制造手段与落后的资料管理之间的矛盾，这种矛盾人工管理师解决不了的，必须采用数据管理来解决。随着计算机技术的发展，同时市场对CAD技术也提出越来越高的应用要求。参数化、智能化、集成化和标准化趋势成为发展的必要趋势。因此从CAD本身技术的发展看，这种发展趋势的具体表现为：(1) 参数化 参数化是设计研究中新的方法。大多数的设计产品都是在原有产品的设计基础上进行改进。传统的CAD绘图，软件要对图面进行修改的话，只能是先删除以前的线条，后重画新线条，这样很麻烦，然而参数化设计解决这个麻烦的问题，并且能提高设计的效率。新发展的CAD软件不仅都增加了参数化和变量化设计模块，而且在设计过程中变量是所有的参数，并在零件之间可建立相互间的关系式和约束，增加逻辑程序，使产品的设计图可以随着某些结构尺寸的修改而自动修改图形。这些变量间的关系可以跨越CAD软件的不同模块来实现设计数据的全相关。参数化是实现机械设计自动化的前提和基础。(2)智能化 在以几何模型为主的现代通用CAD技术的基础上，发展面向设计过程的智能CAD技术是一种必然趋势。因为CAD技术作为一种辅助设计工具，它的主要工作是帮助设计人员设计出比其他厂家更有竞争力的产品，这就要求CAD系统要具备控制设计过程、优化设计和智能设计等功能。同时，还应实现产品的结构描述与图形描述之间的转换，这样具备丰富的图形处理功能，。(3)集成化 集成化是当今CAD技术发展的重大趋势之一，在集成了计算机软件、硬件、数据库、外围设备、图形学、网络及各个应用领域的技术的同时不断和CAM、CAFP、MIS、PDM、MRP等系统集成。从制造业信息化的角度看，CAD的广义概念是所有技术的集合， 利用基于网络的CAD /CAE/ CAPP/PDM集成技术，真正实现全数字化的设计与制造。(4)标准化 随着CAD技术的不断发展和日益成熟。制定的各种产品的设计、评测和数据交换标准显得越来越重要。现在，在微机上用于数据交换的图形文件标准主要有：AutoCAD系统的DXF(Data Exchange File)文件、美国标准IGES(Initial Graphics Exchange Specification，即初始图形交换规范)及国际数据标准STEP等。同时国家还将逐步建立图文并茂、参数化的标准件库,替代现行的各种形式的标准化手册。1.3 课题的主要内容本课题主要是汽车散热器快速设计系统的开发设计，以Solid Works三维实体建模软件为平台，操作平台以VB 60为开发工具，通过调用Solid Works API函数建立汽车散热器设计系统的操作平台。可以直接从VB里启动该操作平台系统，或者在应用程序开发、测试完毕后，将其编译成可执行文件，在Solid Works的装配界面中添加菜单项，通过菜单项调用可执行文件，启动该操作平台系统。尺寸驱动在零件结构不变的情况下把零件的尺寸参数定义为尺寸变量，并定义出变量间的关系就可以得到结构相同尺寸不同的零件。利用软件开放的二次开发接口，用VB语言开发散热器智能设计系统，结合Solid Works的尺寸驱动功能，通过API技术对Solid Works进行二次开发来实现对汽车散热器结构设计的参数化驱动。用户只要在VB上进行操作，VB就可以驱动Solid Works 完成相应的工作。Solid Works为二次开发提供了大量API对象，这些对象涵盖了全部的Solid Works的数据模型，通过对这些对象属性的设置和方法的调用，就可以在用户自己开发的DLL中实现与Solid Works相同的功能。当用户输入不同数据参数后，应用程序可以在基础模型上自动生成相应的汽车散热器三维零件。具体工作包括：（1）Solid Works2008系统有的特点：基于SolidWorks2008强大的零件设计、管理设计、绘制二维工程图等特征建模功能，同时为方便各类用户对其进行二次开发，基于COM技术可以使用最多的API函数来进行二次开发功能对汽车散热器三维零件库的开发。（2）建立数据库模块：利用Access建立汽车散热器个零件的尺寸数据库，然后利用VB编程设计出来一个零件库的界面。（3）实体造型模块：分析汽车散热器的结构和具体参数并使用SolidWorks2008对汽车散热器进行三维参数化建模，使建立的特征尽可能的简单，参数尺寸尽可能少。（4）建立模型：用Solid Works建立模型，并利用宏录制其建模过程，建立一宏文件。然后复制并粘贴宏代码到VB中，用变量代替宏代码中的关键数据。（5）用VB编程建立个性化界面：在这个界面中利用制定好的数据库中的尺寸来驱动建模，在Solid Works的装配界面中添加菜单项，通过菜单项调用可执行文件，从而在Solid Works界面中生成需要的零件。（6）用VB连接Solid works建立的三维模型：数据处理调用Access数据库，通过VB中的数据库控件Adodc链接数据库，通过控件显示数据库信息，通过数据库中记录的数据选择零件，即可驱动Solid Works自动创建相应零件模型。1.3.1 研究的难点（1）宏录制 在零件的宏录制时，并不是说零件难画而是录制的代码有的并不是都录制下来每一步，所以要反复的画直到代码最简为止。（2）参数化设计 这是一个很麻烦的问题关于零件之间尺寸相关，开始我不是很明白尺寸参数化的意思，就把每个尺寸都标注，弄得公式很多很乱，经过查资料找到零件尺寸、装配体尺寸之间的关系，并不需要把每个尺寸都参数化，只需把几个尺寸定下来其它尺寸跟着变。（3）VB链接到Solid Works2008时程序代码的编写（4）Access数据库的链接 这是一直困扰我的问题,但有是整个系统连接的关键2 二次开发2.1 Solid Works API本系统是基于SolidWorks2008的二次开发对汽车散热器快速设计系统的设计，所以Solid Works的运用起到很大作用，是此系统开发中关键技术。其主要特点如下：（1）友好的WINDOWS操作界面和简单的对话框、设计历史树设计等功能。（2）有齐全的三维特征造型方法，动态的草图绘制功能，可以保证图形的比例和尺寸精度。所有特征具有动态变化和测量功能，便于设计中特征的任意改变。（3）简单的工程图转化过程。（4）方便的钣金设计、零件库设计、动画设计和渲染等项目。（5）可以通过VB等程序语言实现对Solid Works软件的二次开发。Solid Works是在CADCAECAM等桌面集成系统，既有其强大的建模功能以及方便熟悉的图形界面，提供了支持OLE 自动化技术。编程接口API就是建立在这种自动化技术上的，提供了强大的二次开发功能。因此包含了很多编程要用的功能函数，如VBA、VB、C、C+等任何支持OLE技术的语言全都可用于Solid Works的二次开发编程语言调用。这次课题将采用操作简高级编程语言VB 6.0作为开发平台，同时还利用了属于关系型的数据库Access作为这次开发的查询后台。在Solid Works API中，编程语言是由大量的对象、属性、方法以及事件等其它的函数组合而成的，在这里对Solid Works API的对象就不再进行详细概述了。总的来说有类Class、 面向对象的程序设计Orient Object Program、对象Object、属性和方法Property & Methods、 COM、 ActiveX 控件及OLE自动化技术等。2.2 参数化设计参数化设计是指设计图形的拓扑关系不变，尺寸形状由一组参数与图形的控制尺寸有显式的对应。这种设计技术通过参数之间的关系与参数和设计对象模型间的关系，有些参数的修改可以让最后模型的设计自行修改。总的来说参数化设计有两种方法，一个是程序驱动就是把零件所有的尺寸、装配等关系都写在程序中，考程序驱动建模，另一种就是尺寸驱动就是在设置好零件的模型后，改变模型参数即尺寸不同，建立的模型结构不变，但在尺寸上不一样。前者程序代码麻烦，反映慢，但可以重复零件的生成过程，后者程序代码简单，反映快，但不能重复零件的生成过程。本文主要讲述的是尺寸驱动法。总的来说参数化设计与传统实际相比，最大的特点是它储存了整个设计过程，使工程技术人员可以通过更改某些约束参数的数值即可快递获得不同的零件。在利用VB开发Solidworks参数化设计的过程中，一般应遵循的步骤：（1）参数定义 参数化设计是一种驱动机制，它是基于对图形数据的操作。设计图形拓扑关系不变，尺寸形状由一组参数进行约束。（2）参数取值 以人机交互界面并在该界面中给在零件中定义的参数赋以不同的数值（3）实体生成与编辑 用VB语言编写程序来驱动Solidworks软件自动生成实体。2.3 VB编程VB是在Windows环境下一种软件开发工具，这种开发工具简便快速，直接面向对象又叫可视化界面编程。VB 系统中有很多不同类型的控件，每个控件都有不同的属性和作用，通过设置这些控件属性来布置外观，VB内有大量的函数、方法，来驱动每个控件执行事件。比如有CommandButton、Textbox、ListBox、Lable、Frame等。 根据一定的设计要求，用VB 6.0对Solidworks来进行二次开发，是在VB中创建ActiveX DLL工程文件将程序生成DLL文件，然后将根据要求而开发的若干个零件，再将零件工程嵌入到Solidworks系统中，每个菜单包括好几个子菜单，每个子菜单对应一个功能。零件装配体零件1零件2参数参数内部参数建模建模关联参数配合关系关联参数内部参数函数关系图 装配体数据关系图2.4 Access2003数据库VB连接数据库一直是软件开发的重要话题。大多数应用程序都离不开数据的存、取操作，而这种存取操作是用数据来实现的。VB具有强大的数据库访问功能，实行额功能是用编写的应用程序进行数据交互。VB提供了多个进行数据库访问的控件和接口来连接数据库。在VB中OLE DB是一种数据访问的标准，目的是提供统一的数据访问接口。Microsoft在OLE DB API上提供一种面向对象的与语言无关的应用程序编程接口，就是ActiveX Data Object:ActiveX数据对象，即ADO。ADO访问数据是通过OLE DB实现,在VB中Microsoft提供了很多不同像Access/Jet、ODBC、Oracle等OLE DB Provider,使ADO能通过OLE DB 访问各种数据。ADO的对象模型如下。ConnectionCommandRecordsetFieldPropertiesProperty图. ADO模型Command对象起一个查询的作用，它可以查询数据并返回记录集。还可以大量操作和处理数据库结构。Connection对象包含关于数据提供地信息，即表示对数据源的连接。所有的数据源操作必须要有一个Connection 对象，包含了结构信息描述。Recordset对象包含查询返回地数据记录，还可以在非显示打开Connection对象的情况下打开一个Recordset对象，再在同一个Connection对象上打开若干个Recordset对象。Properties集合中包含了Connection、Command、Recordset、Field。这种集合用来保存与这些对象有关地各个与其有关的对象。Property对象表示ADO对象特征，这些对象特征是各个选项设置或者其他那些没有被对象固有属性处理的。3 总体方案设计3.1 散热器快速设计系统的设计思路一个完整的开发交互式散热器快速设计系统就是利用交互图形显示系统的功能，在屏幕上以人机交互形式为主进行设计，开发过程中可以根据用户的要求方便快捷地不断改进和完善系统。通过尺寸驱动的方法既能为设计人员提供准确、直观的反馈，又能随时地对设计对象加以修改。3.2 散热器快速设计系统的设计内容本课题主要是汽车散热器快速设计系统的开发设计，以Soliworks三维实体建模软件为平台，操作平台以VB 60为开发工具，通过调用SolidWorks API函数建立机床夹具定位件操作平台。可以直接从VB里启动该操作平台系统，或者在应用程序开发、测试完毕后，将其编译成可执行文件，在SolidWorks的装配界面中添加菜单项，通过菜单项调用可执行文件，启动该操作平台系统。尺寸驱动在零件结构不变的情况下把零件的尺寸参数定义为尺寸变量，并定义出变量间的关系就可以得到结构相同尺寸不同的零件。利用软件开放的二次开发接口，用VB语言开发散热器智能设计系统，结合Solidworks的尺寸驱动功能，通过API技术对Solidworks进行二次开发来实现对汽车散热器结构设计的参数化驱动。用户只要在VB上进行操作，VB就驱动Solidworks 完成相应的工作。Solidworks为二次开发提供了大量API对象，这些对象涵盖了全部的Solidworks的数据模型，通过对这些对象属性的设置和方法的调用，就可以在用户自己开发的DLL中实现Solidworks相同的功能。当用户输入不同数据参数后，应用程序可以在基础模型上自动生成相应的汽车散热器三维零件。具体工作包括：（1）Solidworks系统的特点：由于SolidWorks2008强大的零件设计、管理设计、绘制二维工程图等特征建模功能，同时为方便各类用户对其进行二次开发，基于COM技术可以使用最多的API函数来进行二次开发功能对汽车散热器三维零件库的开发。（2）建立数据库模块：利用Access建立汽车散热器个零件的尺寸数据库，然后利用VB编程设计出来一个零件库的界面。（3）实体造型模块：分析汽车散热器的结构和具体参数并使用SolidWorks2008对汽车散热器进行三维参数化建模，使建立的特征尽可能的简单，参数尺寸尽可能少。（4）建立模型：用Solidworks建立模型，并利用宏录制其建模过程，建立一宏文件。然后复制并粘贴宏代码到VB中，用变量代替宏代码中的关键数据。（5）用VB编程建立个性化界面：在这个界面中利用制定好的数据库中的尺寸来驱动建模，在Solidworks的装配界面中添加菜单项，通过菜单项调用可执行文件，从而在Solidworks界面中生成需要的零件。（6）用VB连接Solid works建立的三维模型：数据处理调用Access数据库，通过VB中的数据库控件Adodc链接数据库，通过控件显示数据库信息，通过数据库中记录的数据选择零件，即可驱动Solidworks自动创建相应零件模型。3.2.1 系统方案的设计 用VB开发Solid works智能开发设计系统的基本思路是：在Solidworks环境中，按照正确的设计关系绘制零件的三维模型，在保证完全约束的情况下尽量减少尺寸的个数，建立产品组件的零件库，在用VB编程创建主程序窗口中按照提示要求直接输入相应约束尺寸，系统即根据用户给定的相关约束变量参数值，对已定好的标准模型的相应约束关系进行修改与求解，并引起相关图形元素及关系的联动，生成所需的零件，创建模块化系列零件库，并实现Solidworks下与其相关的其他零件三维实体的生成，最终按照装配要求组装成整个产品实体。系统总体框图如图一所示。本系统采用WINDOWS XP操作平台，编程工具采用VB6.0和基本的宏语言，以Solidworks软件包为支撑软件及系统设计平台，采用三维参数化设计的方法进行设计。（1）主窗口界面：用户与执行模块进行交互的窗口；可以从中输入所需的零件的主参数，进行实时建模。（2）Solidworks的API接口：核心部分，主要是对由界面输入的数据处理，与零部件参数数据库进行交互、运算，通过API跟Solid Works进行交互，对其操作，使其完成绘制相应实体的全过程。（3）汽车散热器零部件参数数据库和模型库：为零部件的生成提供原形和具体参数信息，是零部件的原始表现形式。（4）汽车散热器零件的装配：通过人机交互最后系统自动快速生成汽车散热器。3.2.2 系统的总体框架图主窗口界面Solidworks的API接口零件模块1零件模块2零件模块N零件的装配.尺寸驱动Solidworks的二次开发为了更好地介绍该系统的设计思想和体系结构，本节将建立系统的总体框架图。具体如下：图 . 系统总体结构由系统框架总图可知，整个系统划分为几个模块且模块之间通过程序来链接。在系统主界面，通过下拉菜单将各个程序模块集成在一起（如图上图所示），这样用户就可以通过系统主界面上的下拉菜单来完成管带式汽车散热器装配体和零部件的快速设计。在系统主界面，用户可以通过命令按钮打开或关闭SolidWorks2008软件，同时用户还可以通过点击命令按钮查看帮助和系统简介。系统主界面上的两个视频可以帮助用户了解管带式汽车散热器的整体结构和系统的使用操作步骤，使管带式汽车散热器的设计流程简单明了。其中在运行芯体装配、零件设计（尺寸驱动）需要Solid Works调用后台的零部件模型库，运行零件设计（数据库）时需要Solid Works调用零部件特征参数数据库和零部件模型库。图.系统主界面4 系统各执行模块的设计4.1 零件的参数化设计要实现零部件的参数化设计，就必须使得VB能够调用Solid Works，并按照其用户界面窗口中输入的参数值绘制出相应的三维实体模型。零件的参数化设计是整个设计中最关键的步骤。4.1.1 主片的设计散热器主片是与散热管及水室之间相互配合形成密闭的循环系统关键的连接部件。主片与其它零件的配合关系如下图。图 主片配合关系主片的三维模型建立，由于主片的材料为铝合金板材，可用钣金特征，建立草图后，基本法兰后形成一块铝板，再选择边线法兰基本模型已经出现，再拉伸切除长孔，线性阵列长孔，在一面画出主齿的草图，完全贯穿则两面的主齿就形成了一个，再将完全贯穿特征线性阵列，主片的主齿形成，同样两端的主齿也用这中方法，也可画出一面主齿再镜像也可完成，形成的主片如下图。 长孔 主齿图 主片结构图建立主片三维建模后，关键的是主片的参数尺寸和对录制的宏代码进行修改。在Solid Works中特征的参数化造型是建立在二维图形的尺寸对主片几何形状的约束，并且用这个尺寸作为建模驱动的基础来录制宏的。在录制的宏能准确画出主片模型后后，在进行主片参数的定义，用尺寸参数驱动主片的变化。要对零部件图形定义外形轮廓的尺寸变量名称，定义不是随便乱定义，对参数的命名是有原则的，既不能有多余的尺寸构成过约束，也不能遗漏尺寸而构成欠约束，过约束和欠约束的情况均不能实现图形的设计。例如在二维图形中选择参数主片的总长L、总宽度为W，选中尺寸后，单击右键选择链接数值，则L和W为参数，其它的尺寸会随着链接数值改变而更新。L和W为主要尺寸，其它尺寸为次要尺寸。主要尺寸驱动次要尺寸就是在连续、相切、垂直、平行等关系不作改变的情况下，再根据各种几何相关性原则以及尺寸之间的拓扑关系，在保证零件的位置关系不变，不变的情况下得到新的解。下面这个简图只是主片特征中一个尺寸关联图。而其中具体的数值只为参考尺寸，对主片的几何模型不会起到约束，Solid Works系统称这种参考尺寸为从动尺寸。链接数值LSolid works中有方程式，在设置好主要尺寸后，次要尺寸根据相关联关系都自动形成的相关尺寸公式如下：D2草图1 = length/2D4草图1 = width1D5草图1 = 0.14*2*width1D2草图7 = width2/2D2草图6 = interval/4D1草图6 =interval/2 D3草图6 = width1*2*0.08D3阵列(线性)3 = intervalD1阵列(线性)3 = numberD1草图10 = 0.08*2*width1D2草图10 = 0.08*width1D4阵列(线性)4 = (2*width1-0.14*2*width1)/4D3阵列(线性)4 = (2*width1-0.14*2*width1)/4D3草图10 = width1*2*0.08D4草图12 = 0.08*2*width1D3草图12 = 2*0.08*width1D2草图12 = 2*0.08*width1D1草图12 = 2*0.08*width1D1拉伸7 = 2.6*interval/2D1草图13 = intervalD3草图13 = 0.75*width2D2草图13 = 0.75*width2/2D1边线-法兰1 = 0.35*width2/2+0.08*2*width1主片的尺寸参数在程序中是很重要的设计变量，并通过由Solid Works系统自动形成的参数的改变来实现参数化设计，所以，尺寸驱动有利于程序设计。4.1.2 散热带的设计散热带在散热器中的作用是散热。在带上加上百叶窗孔，增加了散热面积，加快了散热速度。在汽车开动过程中产生的气流会因为百叶窗孔像楼梯似地特殊方向而发生改变，目前市场上都在散热带上都加有百叶窗孔，这种结构都是通过大量的实验和实际经验而得来的，下图是散热带的模型结构图。增加散热面积的百叶窗孔和翘片 图 散热带百叶窗结构百叶窗散热器是由水管和翘片构成。在汽车迎风而开的过程中，下图可清楚的看到散热器内部气流流动方向，其中翘片的倾斜方向是影响散热效果的主要因素。经过查资料反复比较得到倾斜的角度为30。下面是气流经过散热器过程中气流的转换。转换后的气流翘片转换气流方向散热器进风口图 百叶窗转换气流结构图散热带的三维建模相对其他零件比较麻烦，难就难在百叶窗孔的建模，宏的录制几次都不能成功，最后还是完成了完整的建模。散热带的材料也是铝合金，我所用的特征有薄壁拉伸、阵列，一个波长的模型建好后，再插入基准面，以面和直线的条件建立，所建基准面与所选的面角度为30，画出窗孔的草图后拉伸成形到一面，所建的特征是个三角形实体，在实体上见草图切除到一面，一个百叶窗窗口模型就出来了，后面就用线性阵列窗口完成，最后再选中所有的特征再次阵列，一个完整的百叶窗窗口就建好了。散热带尺寸的主要尺寸驱动参数有带的两波峰之间的长度、散热带的波峰到波谷的距离、波峰的个数、带的宽度，剩下的尺寸为次要尺寸，一般百叶窗孔长为散热带波高的0.6倍，下面是Solid Works系统所得到的尺寸关联公式。D2草图1 =l / 2D1草图1 = l / 4D3草图1 = h / 2D1阵列(线性)1 =lD1草图3 = h/4D2草图3 = h*0.6D1草图4 =h/7D3阵列(线性)2 = 0.1*hD1阵列(线性)2 = cint(0.45*width3)D4草图1 = 0.5/8*h4.1.3 散热管的设计散热管是在制作工艺中要求是很严的，因为热水在管里面流动，所以密封性要超好，散热管结构图如下：图 散热管的结构散热管的模型不是很麻烦，所以建立起来比较简单，但是宏的录制却不怎么顺利，因为管的截面宽度建立是所用的参考尺寸太小，SolidWorks不能很精确的录制较小的线段，因为参考尺寸不会影响后面模型的建立，只要之间的关系不变就可以。所以我加大了参考尺寸，录制的宏的代码能自动生成。由于管的结构简单，所以尺寸参数就不较少，链接尺寸为管总长度、管宽、管壁厚度、截面宽度，其余关联尺寸为D2草图1 = w1/2。4.1.4 护板的设计护板在散热管芯体的两侧，起到保护散热管的作用，并对散热器上下主片起到支撑的目的。护板的模型结构如下图：这幅图把护板的二维图显示出来，Solid Works能方便简单的生成工程图。护板的三维建模可以用钣金特征很快生成，护板的链接值有护板总长、护板的总宽度、护板的厚度。其余相关联的尺寸如下：D2草图5 = 0.94*length/2D1草图5 = 0.94*lengthD1草图7 = 0.978*length/2D2草图7 = 0.75*(width1+2*thickness)/2D1钣金1 = 0.4*thicknessD3草图5 = 9/32*(width1+2*thickness)4.1.5 散热器芯体的设计以上均是散热器内部的主要零件，这些装配起来就成了散热器的芯体。散热器芯体参数主要尺寸有芯体厚度、管的个数、管距、管长、管宽，所有尺寸关联关系如下：D1草图4 = width1-0.08*2D3阵列(线性)2 = intervalD1阵列(线性)2 = numberD3草图5 = intervalD4草图5 = 3*width2/4D2草图4 = width2-2*0.08D1基准面1 = (number-1)*interval/2D1拉伸-薄壁2 = width2*0.35/2D1草图7 = interval/2D3阵列(线性)3 = intervalD1阵列(线性)3 = numberD1草图8 = 0.15*width2D3草图8 = 0.15*width2/2D1基准面2 = length/2D1草图10 = width2D1拉伸-薄壁3 = 0.3*intervalD1拉伸3 = lengthD2草图3 = width2+2*0.35*width2D3草图3 = interval-width1/2+1.5+intervalD4草图3 = (number-1)*interval+interval-width1/2+1.5+intervalD1圆角5 =D2草图3*0.183D3阵列(线性)4 = (D2草图3-2*D1圆角5)/4D4阵列(线性)4 = (D2草图3-2*D1圆角5)/4D1拉伸4 = D2草图3*0.08D1拉伸5 = D2草图3*0.08D1草图12 = interval/2-1D2草图12 = interval/2D1拉伸7 = D2草图3*0.084.1.6 散热器的左右装机架的设计散热器的左、右装机架，左、右侧板以及上下水室的参数化建模都是按照上面的步骤而建成的。散热器是靠左右装机架装配到汽车上的。提供气流的风扇是靠左右侧板安装在散热器上的。图 散热器总结构图4.2尺寸驱动4.2.1系统功能模块图的建立 参数化设计，主要有零件模型库、零件生成模块以及参数数据，还有用户界面构成。库首先要建立系统的功能模块图，这套系统要完成自动生成任务，大致模块如下：Solidworks API接口打开零件建模菜单选择用户界面修改变量参数生成系列化三维产品尺寸参数数据库零件模型库图 系统功能模块图其中零件选择和生成模块是关键，用户界面模块和数据库模块都要与Solidworks实现连接，将从数据库中得到的变量传给Solidworks并完成零件的建模。这个变量是利用VB语言编程访问贮存零件各种参数的数据库访问接口（ADO）技术查询数据并给变量赋值而得到的。4.2.2程序流程图登录界面打开散热器模型文件给参数赋值参数驱动建模结束图 程序算法流程图下面以散热管程序驱动为例子：Dim swApp As SldWorks.SldWorks定义到SolidworksDim part As Object定义零件作为对象Dim boolstatus As Boolean定义几个solidworks中常用数据Dim SkLine As ObjectSet swApp = CreateObject(sldworks.application) 打开SolidWorks接口为调用其API函数做好准备Set part = swApp.OpenDoc(F:毕业设计尺寸驱动1散热管(尺寸驱动).SLDPRT, swDocPART)part.SelectByID(w1草图1散热管(尺寸驱动).SLDPRT + .prtdot, DIMENSION, 0, 0, 0, False, 0, Nothing)part.Parameter(w1草图1散热管(尺寸驱动).SLDPRT).SystemValue = txtW.Text / 1000 - txtW2.Text / 1000part.SelectByID(w3草图1散热管(尺寸驱动).SLDPRT + .prtdot, DIMENSION, 0, 0, 0, False, 0, Nothing)part.Parameter(w3草图1散热管(尺寸驱动).SLDPRT).SystemValue = txtW2.Text / 1000 / 2 part.SelectByID(t拉伸-薄壁1散热管(尺寸驱动).SLDPRT + .prtdot, DIMENSION, 0, 0, 0, False, 0, Nothing)part.Parameter(t拉伸-薄壁1散热管(尺寸驱动).SLDPRT).SystemValue = txtT.Text / 1000part.SelectByID(l拉伸-薄壁1散热管(尺寸驱动).SLDPRT + .prtdot, DIMENSION, 0, 0, 0, False, 0, Nothing)part.Parameter(l拉伸-薄壁1散热管(尺寸驱动).SLDPRT).SystemValue = txtL.Text / 1000尺寸驱动建模时比程序驱动快，单尺寸驱动建模不是很灵活。4.2.3 窗体的设计新建一个窗体，将窗体的“名称”属性设置为frmLogin,在Picture属性里为窗体添加图片，这是登录窗口。再添加窗体，一般建立的是零件模型的窗体，窗体的名称都用拼音的开头字母组合而成，在窗体上添加控件，一般零件中有几个链接数值就要用几个textbox，其余界面的美观根据需要自行设置。在添加窗体之前要对VB6.0进行设置，在“工程”“引用”添加“SolidWorks 2008 Type Library”。用户界面是由下拉菜单和对话框相结合而做成的，如下图。图 散热管界面4.3 数据库的建立与使用4.3.1 数据库的建立如果要在VB中对ADO对象进行访问，一定要对ADO类型库进行引用。就是在“工程” 菜单点击“引用”后，就会弹出列表对话框，在列表框中选中Microsoft ActiveX Data Object 2.0 Library,或者是Microsoft ActiveX Data Recordest 2.0 Library复选框。添加这些引用后才可以在程序里使用ADO对象。DataGrid控件就是那种和网格数据绑定一样。你把DataGrid控件中地属性DataSource 设置为ADO Data控件后自动填充DataGrid控件。用这控件来浏览以及编写很完全很完整的数据库表和查询出来的数据结果。开始进入零件建模界面连接数据库选择表连接表确定类型查询数据更新数据正确断开错误结束图 数据库管理程序算法流程图在这次课题研究中我直接用ADO控件，设置时ADO的属性ConnectionString设置为连接字符串，RecordSource是表的存放处。5 结 论经过三个月的毕业设计确实让我学到了不少东西，对于学机械的我平时对程序的接触不是很多，好在都学过皮毛，但这点皮毛并没有起多大作用。程序不是我们平常所学的主要课程，毕业设计时都必须从零开始学。对汽车散热器的结构已经很熟悉了，它的每一个部件及其作用都有一定的了解。用Solidworks三维建模的运用也很熟练，像钣金的运用，装配智能键的使用等，在进行尺寸参数设计时，多亏了杨学锋老师的辛勤指导。Soliworks的二次开发更是第一次接触，这套软件有强大的二次开发功能，为二次开发工作者带来了一个好的设计平台，散热器快速系统的设计的程序语言VB ，这相对VC+来说，是比较简单的，因为是面向对象可视化编程这对于我来说还不算太难，要说难，难就难再数据库的连接，这里老是出错，而且一直困扰我很久，最后终于在吕杰老师的帮助和指导下解决了问题。参 考 文 献1 (美)Solid Works公司著，生信实业公司编译Solid Works API二次开发M北京：机械工业出版社.2005.72 Guangzhou, P. 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