基于SolidWorks阀门参数化CAD系统的研究.pdf

1 8 0 机械 设计 与制 造 Ma c h i n e r y De s i g nMa 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 l i d Wo r k s A P I 和V B进行二次开发实现参数化设计， 通过编程使用 V B提供的组件进行二次开发， 快速建立属于用户 自己的应用程序， 是一个教为理想的二次开发工具， 但由于需要 必要的编程，所以限制了一些企业人员 自行开发和应用。而 S o l i d Wo r k s 中系列零件设计表参数化方法， 是一种非常实用和高 效的参数化 C A D方法， 使用该方法创建产品库， 方法简单， 不需 要专业的编程开发工作，并且利于后期的产品库的扩展和维护， 避免了重复性的工作， 大大提高工作效率。以上两种参数化设计 方法在沈阳市蝶阀厂的产品设计中得到了广泛的应用， 其中部分 产品采用 S o t i d Wo r k s A P I 和 V B进行二次开发实现参数化设计， 绝大部分产品采用系列零件设计表方法实现产品的参数化设计 ， 取得了很好的效果。 参考文献 l 美 S o l i d w o r k s 公司著 ， 生信实维公 司编译． S o l i d w o r k s A P I 二次开发． 北 京 机械工业出版社， 2 0 0 5 2 美 S o l i d w o r k s 公司著， 叶修梓， 陈超祥主编． S o l i d w o r k s 高级教程 二次开 发与A P L 北京 机械工业出版社， 2 0 0 7 3 张长富， 陈华等． V i s u a l B a s i c 6 ． 0 中文版入门图解教程． 北京 I L 京希望电 子出版社， 1 9 9 9 4陆培文主编． 实用阀门设计手册 第 2 版 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 7