基于Solidworks二次開發的活塞壓縮機零件參數化設計

2013-05-07 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

作者: 白亮亮*唐良寶來源: 萬方數據

利用visual basic6. 4來開發Solidworks,建立一個活塞壓縮機零件的參數化建模體系,并通過實例說明具體設計的方法,達到縮短活塞壓縮機設計周期的目的,比較基于proe二次開發的參數化設計方法,利用visual basic6. 4來開發Solidworks更容易操作。

0引言

活塞壓縮機是通用機械,在化工、制冷等領域有著廣泛的應用。在對活塞壓縮機進行系列設計過程中,經常會重復用到結構相同或相似而尺寸不同的一些零件,如活塞、連桿、連桿螺栓等。傳統的設計方法是將每個零件都單獨設計,占用了設計人員大部分的時間和精力,嚴重影響了新產品的開發周期,從而制約了企業的技術進步和持續發展。隨著CAD技術在企業中應用的不斷深人,各種CAD設計軟件得到了廣泛的應用。Solidworks軟件是Solidworks公司推出的世界上第一個專門在windows環境下進行機械設計的三維CAD軟件,Solidworks軟件提供完整的、免費的開發工具(API ),用戶可以用微軟的Visual Basic, Visual C++或其它支持OLE的編程語言建立自己的應用方案,從而實現參數化設計的目的,有效縮短產品的設計周期。本文通過Solidworks的二次開發技術,研究分析了活塞壓縮機主要零件的參數化設計。

    1 Solidworks二次開發技術

SolidWorks軟件支持OLE標準,可以通過軟件中提供的完整的、免費的二次開發工具一SolidWorksAPI應用程序編程接口)完全實現OLE自動化。

SolidWorks API是SolidWorks的OLE編程接口,為程序員提供了大量的OLE對象以及對其所擁有的方法、屬性和事件(如圖1)。程序員可以在通用的開發平臺,如Visual Basic,VBA,Visual C ++和Delphi中對這些OLE對象及其方法和屬性進行操作,從而在自己開發的應用軟件中實現諸如生成直線、構造實體、檢查曲面表面參數等幾乎所有SolidWorks軟件的現有功能。
    基于Solidworks二次開發的活塞壓縮機零件參數化設計+學習資料圖片1

其中最為常用的是ModelDoc2對象,此對象屬于模型層,是SolidWorks的子對象,用ModelDoc2對象可以實現視圖設置、輪廓線修改、參數控制、對象選擇/打開和保存文檔、生成編輯特征參量、生成框架等與實體模型相關的各種操作。

任何支持OLE和COM的編程語言都可以作為SolidWorks的開發工具。最簡單的二次開發工具是VBA,在涉及Excel時用VBA最為方便,VBA常用于錄制宏,得到基本程序框架。易學易用的高級開發語言是VB,但功能有限。功能強大的語言是Visual C ++,但是人門較難。Delphi集中了VB和Visual C++兩者的優點,學習過程中很容易上手,而且功能也非常強大,尤其在界面設計、數據庫編程和網絡編程方面更具有獨到之處,但遺憾的是SolidWorks常常不支持Delphi + OLE。總之,各種軟件都有各自的特點與不足,設計人員根據需要和要求選擇合適的開發工具。

2利用VB開發的過程

本文通過VB編程軟件來對Solid`Vorks進行二次開發,所以主要介紹VB的開發過程,具體的過程如下:

(1)確定能反映零件特征的尺寸參數作為主要參數,并以此作為設計變量,同時確定尺寸相互關系。

(2)提出設計意圖,分析將要建立的模型,打開VB程序設計軟件,根據設計意圖創建窗體界面,創建程序主界面。

(3)基于VB的。olidworks二次開發,最重要的是程序代碼的編寫。代碼可以完全由開發者寫人,即完全用程序實現三維模型的參數化設計以及模型的編輯,這種方法編程較為復雜,但可以實現對具有復雜形體的零件造型,這種方法要求開發者對solidworks API函數非常熟悉,但是solidworks API函數有幾百個之多,對于初學者往往不容易掌握。一個簡單實用的方法是先錄制使用solidworks用戶界面執行的操作,即錄制宏,獲得宏操作代碼,將其復制添加到程序所需部分,然后編輯修改以達到程序要求,通過程序驅動設計變量實現模型的建立和更新,這種方法編程較簡單,通用性好。

(4)通過給出不同的系列尺寸來自動生成零件的三維模型,從而任意實現類似零件三維模型的創建。

3實例分析

活塞壓縮機的零件數量較多,可以將主要零部件和常用的標準零部件分別建立數據庫,方便設計人員使用和添加擴充零件模型數量。這里僅對活塞壓縮機中的活塞件的設計過程舉例分析。

3. 1基本參數確定

活塞壓縮機中采用的活塞基本結構型式有:筒形、盤形、級差式、組合式、柱塞式等。本文以全封閉式壓縮機無環部筒形活塞為例分析參數化設計過程。
    基于Solidworks二次開發的活塞壓縮機零件參數化設計+學習資料圖片2
零件的實體建模,要求對實體進行系列化的參數化設計。根據實體的外形尺寸來選擇適當的參數變量作為主要參數。如圖2所示筒形活塞的基本參數為:活塞直徑D、活塞銷外徑d、連桿寬度B等基本參數確定。

其它尺寸要素可以通過關系表達式確定。具體幾何關系表達式如下

    活塞高度:H=CH·D
    活塞銷中心線高度:H1=CH1 · H
    筒形活塞內徑分別為D1 = D-20,D2=D-10
    活塞端面厚度;t=0.05xD

    其中CH,CH1分別為活塞高度系數和活塞銷中心線高度系數,其中CH取值范圍0.6~1.3,CH1的取值范圍0. 4~0.5。
    基于Solidworks二次開發的活塞壓縮機零件參數化設計+學習資料圖片3

3. 2程序界面

運用VB可以方便的建立程序的主界面如圖4所示,設計人員只需要在輸人參數部分輸人相應的參數,默認情況下,零件的參數如表1所示,活塞其它尺寸參數與輸人參數之間的關系在輸人參數下方有說明,然后點擊創建就可以建立所要求的零件模型。

3. 3程序代碼的編寫

對于程序代碼的編寫,簡單實用的方法是先錄制使用Solidworks用戶界面執行的操作,即錄制宏,獲得宏操作代碼,將其復制添加到程序中"創建"控件的click事件下,然后在代碼中找到定義實體模型的尺寸值,用對應的尺寸參數代替這些尺寸值。編輯修改以達到程序要求,通過程序驅動設計變量實現模型的建立和更新,這種方法編程較簡單,通用性好。具體代碼如下:

基于Solidworks二次開發的活塞壓縮機零件參數化設計+學習資料圖片4

基于Solidworks二次開發的活塞壓縮機零件參數化設計+學習資料圖片5

以上是模型創建的第一步的程序代碼,其余的程序代碼與此類似,無論是錄制宏,獲得宏操作代碼,然后將其復制添加到程序所需部分編輯修改以達到程序要求,還是自己編譯程序代碼都要有以上的格式才能夠運行。

3. 4程序運行結果

運行程序,輸人相應的參數,點擊"尺寸計算",程序根據參數的約束關系表達式計算出其它的尺寸參數,然后點擊"創建"建立與用戶輸入參數相對應的零件模型。創建的零件模型如圖4。

基于Solidworks二次開發的活塞壓縮機零件參數化設計+學習資料圖片6
4總結

本文通過VB對中檔建模軟件solidworks進行二次開發,結合活塞壓縮機設計的實際應用,實現了活塞壓縮機零件設計過程的參數化、白動化。有效的縮短壓縮機的開發和設計周期,大大的提高了工作效率,也使操作更加的簡單方便。而且為壓縮機進一步的CAE設計提供3D模型。

運用solidworks二次開發技術有以下特點:

(1)同樣可以實現零件的參數化設計,對于壓縮機設計人員,運用VB開發solidworks的方法更容易上手,能縮短參數化設計時間,提高效率;

(2)對于生成的三維零件,在solidworks中可以很方便的生成工程圖。