基于SolidWorks的机械产品参数化设计研究

2013-05-13 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

作者: 朱跃峰*朱敬超来源: 万方数据
关键字: 桥式起重机参数化设计 API ActiveX

针对桥式起重机结构特点,利用参数化设计思想及面向对象方法开发了基于SolidWorks的桥式起重机参数化设计平台。该平台以SolidWorks/API模块为基础,采用,ActiveX与尺寸驱动参数化技术实现了桥式起重机三维模型的快速建立。通过.dll文件的数据嵌入与动态链接,将VB开发的设计平台与CAD/CAE进行无缝集成,使设计具有很好的继承性与集成性。
产品全生命周期设计要求具有自组织能力和一个开放的体系结构。为了体现CIMS环境下设计的集成性与并行性,通过某种模式的建立使产品模型信息计算机化已成为目前机械领域研究的热点之一。随着自动化程度的不断提高,参数化设计为建立产品层次的数字化模型奠定了基础,极大地方便了产品模型的交互式修改,是企业信息化工程的重要组成部分。

通过对桥式起重机结构的研究,以SolidWorksAPI(Applica tion Programming Interface)模块为基础,利用AetiveX Automation技术和CAD/CAE一体化软件集成思想,使用面向对象语言VB开发了桥式起重机参数化设计系统。通过尺寸驱动的方式可将设计参数直接转化为产品的三维模型,达到了"立优即现"的动态效果。将生成的.dll文件集成到客户应用程序中,实现SolidWorks的完全客户化,使机械产品设计具有一定的集成性。

1参数化设计平台体系

桥式起重机参数化设计平台体系结构,如图1所示。设计是在人机交互界面的指导下进行,首先对提交的设计要求与工程参数进行相关的自适应判断,同时对输入的参数做出越界反应,并在操作过程中给出信息提示等。利用尺寸驱动,平台能够将设计参数直接转化为产品零件及装配体三维模型,方便了模型的动态交互式修改,提高了设计效率。

基于SolidWorks的机械产品参数化设计研究solidworks simulation分析案例图片1

2参数化设计平台程序接口

ActiveX Automation是由OLE自动化(OLE Automation)技术扩充、复合而来,通过嵌入或链接的方式做到数据共享,使应用程序以一定的流程相互沟通、控制。SolidWorks/APl模块为用户提供了采用标准"对象链接与嵌入"技术和"部件对象模式(COM)"技术的应用程序接口,有利于二次开发技术的实现,通过使用支持AetiveX Automation的面向对象语言VB进行二次开发,将SolidWorks功能集成到客户应用程序中,实现SolidWorks完全客户化。

    在设计平台中,利用VB编写的接口程序如下:

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

这样就可以创建新的Application对象实例,也可以连接现有的对象实例。

    为实现与Solidworks通信,在VB的项目中还要添加引用SolidWorks中的相关类型库,即组件对象模型COM(Component Object Model )通过访问COM组件,能够使不同语言开发的软件组件在单机或网络环境下相互操作。利用VB引用的COM组件如下:

    SolidWorks 2006 Type Library
    SolidWorks 2006 Constant type library

在VB中建立一个DLL文件项目,并引用SolidWorks的插件库文件、库文件及常数库,在属性中选择工程兼容并在类模块中添加相应程序段,生成*.dll文件并在SolidWorks中打开,*.du文件将以插件的形式添加到菜单中。这样就建立了设计平台与SotidWorks对象的联系,可以在VB的环境下对SolidWorks对象进行操作。

3快速参数化建模

在设计平台中采用尺寸驱动参数化建模技术,主要是在产品结构和形状确定的前提下,通过对尺寸变量施加约束并自动求解来生成新的三维模型聊。这种设计模式首先确定主要参数,其余尺寸作为服从变量与主变量建立约束关系,综合利用系列表与方程式这两种功能,建立该类零件的自动化设计模型。在SolidWorks中,由自变量和因变量建立约束方程:

    y=F(X1,X2…)
    Z=G(X1,x2…)

其中自变量x1,x2是独立的参数在三维模型设计过程中,通过合理设置参数及它们之间的约束关系建立方程就可以完成零件参数化,实现同类系列件的自动建模。在方程式中定义的约束函数如下:

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

以双梁桥式起重机主梁为数字样机,其起重量为32t,跨度为31.5m,建立的主梁三维模型,如图2所示。

基于SolidWorks的机械产品参数化设计研究solidworks simulation分析案例图片2

4桥架自动装配

桥架的装配中,零件之间的相对位置和配合关系表达了零件之间的相互约束关系,描述产品零、部件之间装配约束关系是建立装配模型的关键。采用基于特征的自顶向下高级装配方法,先在装配体中布局草图,然后再利用草图对零部件进行定位,所有零件和子部件采用三个基准面和结构控制草图进行定位。装配体的参数化设计首先在装配体模型中确定主动参数和驱动参数,然后采用方程控制驱动,进行结构检验,查看有无零件干涉或其他错误后进行程序的编写。

    与SolidWorks建立装配连接的程序如下:

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

    装配前要在零件环境下打开要装配的文件,程序如下:

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

    在装配环境下定义基准面的配合并进行自动装配,其程序如下:

    boolstatus=Part.Extension.SelectBylD2("基准面@装配体","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)

系统根据定义的约束关系进行自动求解,避免了装配干涉等问题。桥架三维模型,如图3所示。

基于SolidWorks的机械产品参数化设计研究solidworks simulation分析案例图片3

5结论

在桥式起重机参数化设计平台中,使用了尺寸驱动参数化建模方法,将设计参数直接转化为产品零件和装配体的三维模型,达到了"立优即现"的动态效果,在零件中定义装配约束关系并自动求解,避免了装配干涉等问题,提高了产品的设计效率和准确率。利用AetiveX Automation技术,将生成的.dll文件集成到客户应用程序中,实现SolidWorks的完全客户化,使设计具有很好的集成性,具有很好的工程实用价值。

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