基于SolidWorks的機械產品參數化設計研究

2013-05-13 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

作者: 朱躍峰*朱敬超來源: 萬方數據
關鍵字: 橋式起重機參數化設計 API ActiveX

針對橋式起重機結構特點,利用參數化設計思想及面向對象方法開發了基于SolidWorks的橋式起重機參數化設計平臺。該平臺以SolidWorks/API模塊為基礎,采用,ActiveX與尺寸驅動參數化技術實現了橋式起重機三維模型的快速建立。通過.dll文件的數據嵌入與動態鏈接,將VB開發的設計平臺與CAD/CAE進行無縫集成,使設計具有很好的繼承性與集成性。
產品全生命周期設計要求具有自組織能力和一個開放的體系結構。為了體現CIMS環境下設計的集成性與并行性,通過某種模式的建立使產品模型信息計算機化已成為目前機械領域研究的熱點之一。隨著自動化程度的不斷提高,參數化設計為建立產品層次的數字化模型奠定了基礎,極大地方便了產品模型的交互式修改,是企業信息化工程的重要組成部分。

通過對橋式起重機結構的研究,以SolidWorksAPI(Applica tion Programming Interface)模塊為基礎,利用AetiveX Automation技術和CAD/CAE一體化軟件集成思想,使用面向對象語言VB開發了橋式起重機參數化設計系統。通過尺寸驅動的方式可將設計參數直接轉化為產品的三維模型,達到了"立優即現"的動態效果。將生成的.dll文件集成到客戶應用程序中,實現SolidWorks的完全客戶化,使機械產品設計具有一定的集成性。

1參數化設計平臺體系

橋式起重機參數化設計平臺體系結構,如圖1所示。設計是在人機交互界面的指導下進行,首先對提交的設計要求與工程參數進行相關的自適應判斷,同時對輸入的參數做出越界反應,并在操作過程中給出信息提示等。利用尺寸驅動,平臺能夠將設計參數直接轉化為產品零件及裝配體三維模型,方便了模型的動態交互式修改,提高了設計效率。

基于SolidWorks的機械產品參數化設計研究solidworks simulation分析案例圖片1

2參數化設計平臺程序接口

ActiveX Automation是由OLE自動化(OLE Automation)技術擴充、復合而來,通過嵌入或鏈接的方式做到數據共享,使應用程序以一定的流程相互溝通、控制。SolidWorks/APl模塊為用戶提供了采用標準"對象鏈接與嵌入"技術和"部件對象模式(COM)"技術的應用程序接口,有利于二次開發技術的實現,通過使用支持AetiveX Automation的面向對象語言VB進行二次開發,將SolidWorks功能集成到客戶應用程序中,實現SolidWorks完全客戶化。

    在設計平臺中,利用VB編寫的接口程序如下:

    Set swApp=Application.SldWorks
    Set Part=swApp.AetiveDoe
    Set SelMgr=Part.SelectionManager

這樣就可以創建新的Application對象實例,也可以連接現有的對象實例。

    為實現與Solidworks通信,在VB的項目中還要添加引用SolidWorks中的相關類型庫,即組件對象模型COM(Component Object Model )通過訪問COM組件,能夠使不同語言開發的軟件組件在單機或網絡環境下相互操作。利用VB引用的COM組件如下:

    SolidWorks 2006 Type Library
    SolidWorks 2006 Constant type library

在VB中建立一個DLL文件項目,并引用SolidWorks的插件庫文件、庫文件及常數庫,在屬性中選擇工程兼容并在類模塊中添加相應程序段,生成*.dll文件并在SolidWorks中打開,*.du文件將以插件的形式添加到菜單中。這樣就建立了設計平臺與SotidWorks對象的聯系,可以在VB的環境下對SolidWorks對象進行操作。

3快速參數化建模

在設計平臺中采用尺寸驅動參數化建模技術,主要是在產品結構和形狀確定的前提下,通過對尺寸變量施加約束并自動求解來生成新的三維模型聊。這種設計模式首先確定主要參數,其余尺寸作為服從變量與主變量建立約束關系,綜合利用系列表與方程式這兩種功能,建立該類零件的自動化設計模型。在SolidWorks中,由自變量和因變量建立約束方程:

    y=F(X1,X2…)
    Z=G(X1,x2…)

其中自變量x1,x2是獨立的參數在三維模型設計過程中,通過合理設置參數及它們之間的約束關系建立方程就可以完成零件參數化,實現同類系列件的自動建模。在方程式中定義的約束函數如下:

    model.Parameter("DI@草圖1@A2.Part).
    SYSTEMVALUE=model.Parameter("D5@草圖2") SYSTEMVALUE

以雙梁橋式起重機主梁為數字樣機,其起重量為32t,跨度為31.5m,建立的主梁三維模型,如圖2所示。

基于SolidWorks的機械產品參數化設計研究solidworks simulation分析案例圖片2

4橋架自動裝配

橋架的裝配中,零件之間的相對位置和配合關系表達了零件之間的相互約束關系,描述產品零、部件之間裝配約束關系是建立裝配模型的關鍵。采用基于特征的自頂向下高級裝配方法,先在裝配體中布局草圖,然后再利用草圖對零部件進行定位,所有零件和子部件采用三個基準面和結構控制草圖進行定位。裝配體的參數化設計首先在裝配體模型中確定主動參數和驅動參數,然后采用方程控制驅動,進行結構檢驗,查看有無零件干涉或其他錯誤后進行程序的編寫。

    與SolidWorks建立裝配連接的程序如下:

    swApp =CreateObject("SldWorks.Application")
    Part=swApp.ActiveDoc
    SelMgr=Part.SelectionManager

    裝配前要在零件環境下打開要裝配的文件,程序如下:

    Part=swApp.OpenDoe6("文件路徑",1,0,…,"",longstatus,longwamings)
    swApp.ActiveDoc.ActiveView.FrameLeft=0
    swApp.ActiveDoc.AetiveView.FrameTop=0
    swApp.ActiveDoc.ActiveView.FrameState=1

    在裝配環境下定義基準面的配合并進行自動裝配,其程序如下:

    boolstatus=Part.Extension.SelectBylD2("基準面@裝配體","PLANE",0,0,0,True,1,Nothing,0)
    Feature=swAssy.Add Mate 2(0,0,False,1,0,0,1,1,0,1,1,longstatus)
    Part.Clear Selection2(Tme)

系統根據定義的約束關系進行自動求解,避免了裝配干涉等問題。橋架三維模型,如圖3所示。

基于SolidWorks的機械產品參數化設計研究solidworks simulation分析案例圖片3

5結論

在橋式起重機參數化設計平臺中,使用了尺寸驅動參數化建模方法,將設計參數直接轉化為產品零件和裝配體的三維模型,達到了"立優即現"的動態效果,在零件中定義裝配約束關系并自動求解,避免了裝配干涉等問題,提高了產品的設計效率和準確率。利用AetiveX Automation技術,將生成的.dll文件集成到客戶應用程序中,實現SolidWorks的完全客戶化,使設計具有很好的集成性,具有很好的工程實用價值。

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