倪洪啟， 劉 陽， 宋宏偉

(1.沈陽化工大學(xué)機械工程學(xué)院，遼寧沈陽110142; 2.秦皇島北方管業(yè)有限公司，河北秦皇島066004)

波紋管膨脹節(jié)是由一個或幾個波紋管及結(jié)構(gòu)件組成，用來吸收熱脹、冷縮等原因引起的管道和設(shè)備尺寸變化的裝置［1］.波紋管膨脹節(jié)屬于非標裝置，它的結(jié)構(gòu)形狀及參數(shù)選擇會隨著壓力、溫度、位移量等的變化而變化，因此，設(shè)計計算比較復(fù)雜.以往的膨脹節(jié)生產(chǎn)企業(yè)在對膨脹節(jié)的設(shè)計中應(yīng)用二維CAD軟件，它不能完全滿足膨脹節(jié)設(shè)計及生產(chǎn)的要求.因此，本系統(tǒng)是應(yīng)用Visual Basic 6.0為開發(fā)工具，開發(fā)三維膨脹節(jié)設(shè)計繪圖軟件，以滿足膨脹節(jié)設(shè)計和生產(chǎn)的需求.

1 設(shè)計依據(jù)

1.1 SolidWorks二次開發(fā)原理

為了方便用戶進行二次開發(fā)，SolidWorks提供了幾百個API(Application Program Interface，應(yīng)用程序接口)函數(shù).這些 API函數(shù)是 Solid-Works的OLE(Object Linking and Embedding，對象的嵌入與鏈接)或 COM(Component Object Model，組件對象模型)的接口，用戶可以使用VB VBAVCDelphi等高級語言對SolidWorks進行二次開發(fā)，建立適合用戶需要的、專用的Solid-Works功能模塊［2］.圖1為SolidWorks API對象梗概.

圖1 SolidWorks API對象梗概Fig.1 SolidWorks API object sketch

1.2 用Visual Basic 6.0開發(fā)SolidWorks 2010的一般步驟

(1)通過CD安裝Visual Basic 6.0和Solid-Works 2010，啟動Visual Basic 6.0，新建一個工程，進入程序設(shè)計環(huán)境;

(2)創(chuàng)建需要的窗體和控件，修改屬性，形成與用戶的交互界面;

(3)編寫代碼，在任何情況下，所寫代碼都應(yīng)該類似于由SolidWorks的宏工具所產(chǎn)生的代碼;

(4)編譯調(diào)試好文件后保存，編譯成可執(zhí)行文件*.exe存盤.

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計

2.1 基本流程

研制軟件的目的在于解決在膨脹節(jié)設(shè)計計算和繪圖時工作的重復(fù)、工作量大的問題.圖2為軟件的工作流程.

圖2 軟件工作流程Fig.2 The flow chart of software

在開發(fā)設(shè)計中始終遵循準確性、實用性、可靠性這幾條原則，使其易于被用戶理解、學(xué)習(xí)和實用.它的特點是快速準確、實用及容易掌握.

軟件提供給用戶的是設(shè)計膨脹節(jié)的三維模型和二維工程圖紙.軟件的工作流程:第1步確定膨脹節(jié)的類型、零部件參數(shù)、裝配關(guān)系;第2步，根據(jù)輸入的參數(shù)生成三維實體;第3步，根據(jù)三維模型生成二維工程圖紙.根據(jù)軟件的工作流程，軟件系統(tǒng)大體分為參數(shù)設(shè)置、三維實體建模、二維工程圖出圖及幫助等4部分.

2.2 軟件界面設(shè)計

在軟件開發(fā)過程中，用戶界面設(shè)計是一個非常重要的環(huán)節(jié)，它將用戶在使用軟件過程中所用到的信息匯總在一起，方便應(yīng)用.系統(tǒng)的用戶界面具備直觀性、實用性、靈活性的特點.直觀性指的是在不影響預(yù)定功能的前提下，用戶界面簡單，而且是有層次的簡單和直觀，并不是將所有功能和界面線性排列.圖3主窗體為膨脹節(jié)的參數(shù)輸入界面.軟件的主要功能模塊采用MDI窗體，按系統(tǒng)功能組織子窗體，界面風(fēng)格很簡單;采用廣而淺的菜單樹，菜單簡潔實用;對常用功能提供快捷鍵并提供聯(lián)機在線幫助.

圖3 膨脹節(jié)參數(shù)輸入界面Fig.3 The input interface of bellows

在線幫助系統(tǒng)可以指導(dǎo)用戶進行軟件操作，對一個軟件而言是必不可少的.軟件采用CHM文件格式的幫助文件，利用HTML Help Workshop工具軟件進行制作.制作的步驟包括制作源文件，制作幫助文件的工程文件、主題文件、索引文件、搜索等，以及編譯幫助文件［3］.

3 系統(tǒng)應(yīng)用

在實際應(yīng)用中，程序參數(shù)化建模法和系統(tǒng)建模法各有長處.前者完全依靠程序生成模型，雖然編程比較復(fù)雜，但是對于一些復(fù)雜的模型卻可以很好地實現(xiàn)造型;后者采用人機交互的模式，可先設(shè)置合理變參數(shù)，再通過程序驅(qū)動變參數(shù)實現(xiàn)模型的更新，這種方法編程較程序參數(shù)化建模法簡單，應(yīng)用起來也比較方便，但對一些及其復(fù)雜的模型可操作性不高.本文則是融合了這兩種方法，充分利用它們各自的優(yōu)點.

建模完成后，會生成裝配體模型，在Solid-Works中組裝方式有兩種:一種是自上而下的裝配，一種是自下而上的裝配［4］.本文采用的是后者，各零部件的尺寸和裝配關(guān)系已知.首先建立一個裝配圖的文件，建立一個裝配圖文件后，還要插入裝配零件、添加零件間的裝配關(guān)系.

下面是新建一個軸向型波紋管膨脹節(jié)裝配圖的關(guān)鍵程序:

由于SolidWorks中提供二次開發(fā)環(huán)境，即可以通過程序使三維實體按裝配關(guān)系到達指定位置，實現(xiàn)三維實體的裝配［5］.圖4為生成的軸向型波紋管膨脹節(jié)裝配體的模型.

圖4 軸向型波紋管膨脹節(jié)裝配體模型Fig.4 The model of high temperature axial bellows expansion joint assembly

自動生成工程圖是軟件設(shè)計中最難的一步，它必須符合國家標準和行業(yè)基本常識.為了實現(xiàn)自動功能，就要定制工程圖文件模板，在模板中可自定義繪制圖框，考慮到自動出圖的基本流程與手工繪圖流程相仿，用宏工具錄制繪圖過程，然后根據(jù)錄制的宏代碼查找相關(guān)的API函數(shù)，編出程序，以實現(xiàn)自動出圖［6］.圖5為生成的軸向型波紋管膨脹節(jié)的裝配總圖，該圖紙可轉(zhuǎn)換為不同的格式.

圖5 自動生成的軸向型波紋管膨脹節(jié)裝配總圖Fig.5 The engineering drawing of high temperature axial bellows expansion joint assembly

4 結(jié)論

波紋管膨脹節(jié)設(shè)計軟件系統(tǒng)可以準確高效地完成波紋管膨脹節(jié)的建模和繪制，降低了膨脹節(jié)設(shè)計中出錯的幾率，節(jié)省了繪圖時間，提高了設(shè)計的工作效率.以三維設(shè)計軟件SolidWorks作為平臺開發(fā)膨脹節(jié)設(shè)計軟件是可行的，它的開發(fā)思想也可用于其他裝置設(shè)計軟件的開發(fā).

［1］ 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局中國國家標準化管理委員會.GB/T12777－2008金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件［S］.北京:中國標準出版社，2008:2.

［2］ 江洪.SolidWorks二次開發(fā)實例解析［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2004:1.

［3］ 劉興權(quán)，楊海燕，陳奇.應(yīng)用軟件幫助文檔的制作方法初探［J］.計算機時代，2005，23(7):29－31.

［4］ 江洪，李茳淼.SolidWorks2009基礎(chǔ)教程［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2009:208－212.

［5］ 胡剛?cè)A，宋德朝.港口機械行走裝置參數(shù)化設(shè)計及三維虛擬仿真［J］.制造業(yè)自動化，2005，27(3):34－36.

［6］ 葉修梓，陳超祥.SolidWorks高級教程:二次開發(fā)與API［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2009:126－127.