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基于SolidWorks的螺纹联接标准件库的开发 |
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作者：杨海飞 蒋建东 王杰 |
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引言
SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统，是美国SolidWorks公司在总结和继承了大型机械CAD软件的基础上，在Windows环境下实现的第一个机械三维CAD软件。在工程设计时设计人员经常选用标准化、系列化的零件，如螺栓、螺钉、螺母、垫圈等，这些元件将在设计时反复地在装配体的不同位置被选用，而且规格大小各不相同，如果能够建立一个标准件三维实体模型库，在用户选择某规格的标准件时，能够自动从库中取出，然后插人到装配体的指定位置，将大大简化设计工作，提高设计效率。但SolidWorks并没有提供一个符合我国国家标准的标准零件库，在此背景下本文对SolidWorks进行了二次开发，创建了一个符合国家标准的螺纹连接标准件库。
1 VC对Solidworks开发的基本原理
SolidWorks支持ActiveX Automation技术，VB环境下建立的客户程序可以直接访间SolidWorks中的对象。ActiveX Automation是Microsoft公司提出的一个基于COM (Componet Object Model)的技术标准，是以前的OLE(Object Linking and Embeding)技术更高层次的发展，ActiveX Automation被开发出来的原因就是用于协调不同的应用程序。
SolidWorks支持OLE标准，完全实现 OLE自动化。作为一个OLE服务器，SolidWorks提供了大量的OLE对象，以这些对象所拥有的方法和属性，用户通过在客户应用程序中对这些OLE对象及其方法和属性的操作，可以在自己开发的应用软件中实现诸如生成直线、造实体、检查曲面表面参数等几乎所有的SolidWorks软件的功能。
SolidWorks API对象层次模型
SolidWorks中常用的主要ActiveX Automation对象有Parameter,Sldworks,Entity和EnumBodie。对象等，如图1所示。Sldworks对象为VB对SolidWorks工作环境进行访问处理提供了接口。通过此对象可以对SolidWorks工作环境添加菜单、删除菜单、添加工具条、打开文件、新建文件、退出SolidWorks系统。用VB调用SolidWorks中的API函数，还可以完成零件的建造和修改;零件各特征的建立、修改、删除和压缩等各项控制;零件特征信息的提取，如特征尺寸的设置与提取，特征所在面的信息提取及各种几何和拓扑信息;零件的装配信息;零件工程图纸中的各项信息等。
在对SolidWorks进行二次开发时，首先要建立SolidWorks的连接，创建SolidWorks的应用对象
Dim swApp As Object
Set swApp=CreateObject ("S1dWorks. Application")
通过这个函数，就打开了SolidWorks的接口，可以调用它的API函数了。例如建立新的零件图
Dim Part As Object
Set Part=swApp. newpart
2 标准库件的开发设计
标准件的系列化，通用化和标准化程度高，对具体的某1类标准件来说，它们的结构都是固定不变的，所不同只是产品的结构尺寸。为此可以设想，我们用有关标准件的所有信息，包括:几何特征信息和其他信息，建立一个标准件数据库。当需要用到标准件时，由CAD系统自动查询图形数据库或由相应的软件计算出绘图所需要的全部数据，并自动完成标准件的实体建模。即标准件库的设计基于这样一个前提:查询与绘制工作为后台服务，对用户透明，其目的是让用户进行最简单的操作，即可得到由系统生成的标准件，并可查询到与标准件有关的信息。
系统框架
2.1标准件库系统的总体框架
SolidWorks环境下标准件库的系统结构如图2所示。其中有系统主体和用户界面、标准件GB数据库和标准件模板零件文件库三个部分。
系统主体和用户界面是整个系统的核心，包括数据查询与计算模块、受力分析校核模块和图形界面等口数据查询与计算模块是系统的数据处理核心。用户做了适当的操作后，就能智能判断操作的顺序和要求。用户选择了特定的零件与参数后，系统首先运行该模块，利用ADO技术与数据库交互，查询到满足用户要求的特定数据记录，然后根据情况，完成计算任务，获得造型必需的最终数据。用户的操作或选择有时候也是最终数据的一部分。受力分析模块不是标准件库所必需的，为标准件库开发受力分析模块是从实际出发，考虑到用户在选取标准件时，并不一定明确知道零件的尺寸参数，而可能用户仅知道螺纹连接件的受力情况及大小。此时，用户不能马上使用标准件库系统进行造型，而先要对零件进行分析计算，得出尺寸数据。
标准件特性参数数据库
标准件GB数据库是系统数据存储和管理中心。本系统采用关系型数据库Microsoft Access，为每一种标准件建立一个特性参数数据库，如螺栓特性参数库、螺母特性参数库、垫圈特性参数库等，如图3所示，并把各标准件的国标参数导人相应的数据库中，如图4所示。
图4 标准件参数表
标准件模板零件库是参照国家标准，利用SolidWorks的特征造型技术建立的三维零件库。每一种标准件按要求不同，有一组或多组尺寸系列，但同一种标准件结构基本相同。每一种形状的标准零件均建立一个模型，并在造型的过程中完成对标准件图形的几何约束和尺寸约束定义，同时对需要尺寸驱动的特征尺寸定义相应的变量(名字)，以便程序访问，实现尺寸的驱动。该库中储存的并不是带有具体几何数据的实体模型，而是标准件的概念模型，即描述标准件的几何形状的信息。
螺栓设计界面
螺栓三维实体
螺栓受力分析模块
2. 2实例演示
螺纹连接标准件库包括螺栓、螺柱、螺钉、螺母以及垫圈5大类，共8小类，20项标准件。以六角螺栓为例，说明整个系统的运行情况。在系统菜单里单击螺栓标准件库，弹出螺栓设计界面，选择螺拴类型和规格后，系统根据螺栓的类型和规格，自动搜索数据库，并返回螺栓的具体参数，如图5所示，用户还可以对参数进行修改，满意后再单击下一步，系统就会自动调用SolidWorks创建螺栓的实体，如图6所示。螺栓受力分析模块见图7。
下面是六角螺栓实例的部分程序：
在开发了标准的EXE程序的同时，又将工程加以改进，生成SolidWorks插件，即DLL程序，将各模块的界面挂在SolidWorks软件的主菜单上，使2个系统融为一体，应用更加方便快捷。如图8所示。
3总结
通过上述方法开发的螺纹连接标准件库系统，能够在Solidworks的实体零件造型环境和装配环境中正确运行，大量节省设计人员在建模和装配时花费的时间及精力，提高了设计效率，具有一定的实际意义。(end)
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(7/15/2008) |
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