袁清珂，黎賢釗，陳 晨

（廣東工業(yè)大學 機電工程學院，廣東 廣州 510006）

0 引言

對于木工機床行業(yè)來說，隨著社會的發(fā)展，生活水平的提高，要求其產(chǎn)品具有個性化、多樣性和創(chuàng)新性，如果按照傳統(tǒng)的研發(fā)方式，必將不符合木工機械的發(fā)展要求。因此利用二次開發(fā)技術(shù)開發(fā)基于該軟件的參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)，可以縮短木工機械產(chǎn)品的設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量和效率，降低設(shè)計成本。為木工機械設(shè)計提供便捷，同時滿足產(chǎn)品批量少、種類多、個性化的要求，更符合產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新的趨勢，能夠使產(chǎn)品快速設(shè)計與開發(fā)，使企業(yè)在激烈的市場競爭中具有更強的競爭力[1]。本文以東莞南興木工家具制造裝備有限公司MFB-60系列自動封邊機壓料輪設(shè)計為應(yīng)用例子，將參數(shù)化CAD技術(shù)與三維軟件的二次開發(fā)技術(shù)相結(jié)合，分析并應(yīng)用于木工機械通用零件的參數(shù)化設(shè)計實踐中。

1 CAD軟件二次開發(fā)及工具的選擇

CAD軟件二次開發(fā)的基本思路是：以交互式圖形系統(tǒng)為主要支撐，以圖形系統(tǒng)的用戶語言為進程的控制者，以高級語言為系統(tǒng)連接及數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的樞紐，開發(fā)一個集參數(shù)化設(shè)計零件、交互式編輯圖形、數(shù)據(jù)的系統(tǒng)管理為一體的CAD軟件系統(tǒng)[2]。二次開發(fā)的一般流程如圖1所示。

1.1 Pro/E的二次開發(fā)

Pro／E是一種采用特征建模技術(shù)，基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的參數(shù)化的通用CAD系統(tǒng)。從工程角度出發(fā)，以參數(shù)化設(shè)計和基于特征的實體造型而著稱，它所提供的二次開發(fā)工具是在Pro/E軟件基礎(chǔ)上來進行二次開發(fā)的，能夠?qū)崿F(xiàn)面向?qū)ο蟮某绦蜃詣咏９δ?。還可以把材料特征、精度特征等一些非幾何特征加入到三維模型中，把建模所有的相關(guān)信息統(tǒng)一存入到數(shù)據(jù)庫中，是一款能將整個設(shè)計與生產(chǎn)過程集成在一起的三維軟件。Pro/E提供的常用開發(fā)工具有：族表、用戶定義特征、Pro/program、J-link、Pro/Toolkit等。

1.2 UG的二次開發(fā)

作為全三維支持參數(shù)化設(shè)計的造型系統(tǒng)，UG不僅具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和工程圖設(shè)計等功能，還具有UG/Open二次開發(fā)模塊，它是UG軟件的二次開發(fā)工具集，便于用戶進行二次開發(fā)工作，利用該模塊可對UG系統(tǒng)進行用戶化開發(fā)，滿足用戶的開發(fā)需求。UG/Open包括UG/Open GRIP和UG/Open API程序設(shè)計模塊、UG/Open MenuScrip和UG/Open UIStyler兩個輔助開發(fā)模塊，提供了良好的高級語言接口，使UG的造型功能和計算功能夠有機的結(jié)合起來，便于開發(fā)符合自己要求的CAD系統(tǒng)。

1.3 SolidWorks的二次開發(fā)

SolidWorks是一套基于Windows平臺的CAD/CAE/ CAM/PDM桌面集成系統(tǒng)，也是一種全參數(shù)化特征造型軟件，具有易學易用、友好界面以及靈活的操作方式和面向?qū)ο蟮牟僮鞯忍攸c。該軟件可以最大限度的滿足設(shè)計者的設(shè)計意圖、可以完成復雜的產(chǎn)品設(shè)計、高性能的大型裝配、高級曲面造型和設(shè)計修改。

SolidWorks提供了基于OLE自動化技術(shù)的API函數(shù)，為方便用戶進行二次開發(fā)提供了大量COM/OLE對象，以及對象的方法和屬性，并以API對象的形式提供，這些對象涵蓋了全部的SolidWorks數(shù)據(jù)模型。

1.4 CATIA的二次開發(fā)

CATIA是一種先進的自動設(shè)計、制造及工程分析軟件，主要應(yīng)用于機械制造、工程設(shè)計及電子行業(yè)。CATIA擁有很多功能強大的人性化模塊，并且對開發(fā)人員提供了大部分接口，為用戶提供了很好的二次開發(fā)平臺，通過第三方開發(fā)工具對CATIA進行二次開發(fā)，就可以開發(fā)出針對某行業(yè)、某用戶的特定模塊，方便該行業(yè)用戶的使用，也是對CATIA某些功能的拓展和挖掘。

面對眾多的CAD軟件如何做選擇是關(guān)鍵。作為二次開發(fā)平臺的CAD軟件，必須滿足設(shè)計功能方面的需要，必須具有二次開發(fā)界面，可使用VB、VC++等工具進行軟件開發(fā)，二次開發(fā)接口允許對函數(shù)庫進行隨意調(diào)用系統(tǒng)原理如圖2所示。針對木工機床的特點，如通用零部件較多，CAD軟件的價格也是其中的一個考慮因素，軟件價格不能在設(shè)計的成本中占有較大比重。基于上述幾點考慮，我們選擇了Solidworks來進行二次開發(fā)[3]。同時，由于VB語言具有的可視化編程，內(nèi)部標準控件也足夠完成簡單的程序開發(fā)，界面簡潔，方便操作的特點，很適合于非計算機專業(yè)工程人員及初涉者使用。

圖2 SolidWorks二次開發(fā)系統(tǒng)原理圖Fig.2 The theory chart of solidworks second development

2 通用壓料輪件參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)

以自動封邊機送料機構(gòu)壓料輪的參數(shù)化設(shè)計為例在SolidWorks創(chuàng)建對象中，每個對象都有自己的屬性和方法,通過調(diào)用API函數(shù)來實現(xiàn)[3～4]。

2.1 連接Solidworks

在對 SolidWorks進行二次開發(fā)時,首先要建立SolidWorks的連接，創(chuàng)建SolidWorks應(yīng)用對象：

Dim swap As Object

Set swApp=CreateObject(“SldWorks.Application”)

通過這兩個語句，就可以打開SolidWorks應(yīng)用程序、調(diào)用它的API函數(shù)。

2.2 設(shè)計界面

本次開發(fā)以木工機械中常用的壓料輪為例，探討其基于SolidWorks參數(shù)化設(shè)計的一般過程。圖3為基于VB 6.0開發(fā)的人機交互界面。

程序運行后，按照提示用戶輸入?yún)?shù)，點擊確認，程序可獲得用戶輸入的具體設(shè)計參數(shù)，確認無誤、點擊繪圖可完成壓料輪的繪制。

程序還有校核功能，如果校核強度應(yīng)力不能滿足要求的話，只需再運行程序、修改相應(yīng)尺寸、便可重新進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

尺寸參數(shù)輸入后賦值給有關(guān)變量，例如壓輪外徑賦值給D=66，壓輪內(nèi)徑賦值給d=60，壓輪寬度賦值給W=30，溝槽深度賦值給w=3，溝槽數(shù)量賦值給n=18。

根據(jù)用戶輸入?yún)?shù)，經(jīng)過拉伸、掃描、陣列等步驟，程序自動生成所設(shè)計的三維實體模型。

圖3 壓料輪參數(shù)化設(shè)計界面Fig.3 The interface of parameters design on pressure feed wheels

2.3 拉伸生成壓料輪毛坯

根據(jù)用戶輸入的參數(shù)，進行壓料輪的輪廓拉伸，其實現(xiàn)語句如下：

（1）生成圓筒之圓環(huán)基面的語句如下：

SetAnnotation=Part.AddDimension2(D，d，0)

（2）拉伸出圓筒的語句如下：Part.FeatureManager.FeatureExtrusion2（True,W）。其中，True表示單向拉伸；如果雙向拉伸則用False。操作后得到的圓筒拉伸輪廓如圖4所示。

2.4 掃描切除生成斜溝槽

由于壓料輪的斜溝槽是螺旋線為母線的，不能直接調(diào)用SolidWorks拉伸切除命令切出生成，為此本文通過截面掃描螺旋線的方式切出斜溝槽。

2.5 圓周陣列生成所有溝槽

d槽線體u g通過圓周陣列方式，生成所有溝槽，最后生成的三維實體，如圖5所示。

3 結(jié)論

基于SolidWorks API函數(shù)的二次開發(fā)對象參數(shù)化設(shè)計方法，可以涵蓋所有SolidWorks數(shù)據(jù)三維參數(shù)化驅(qū)動模型。以木工機床中常用的壓料輪的三維實體建模參數(shù)化驅(qū)動設(shè)計實例，說明所提出的基于VisualBasic 6.0等軟件，采用SolidWorks API函數(shù)建立的非標通用件參數(shù)化驅(qū)動二次開發(fā)設(shè)計平臺和設(shè)計方法，建立可嵌入SolidWorks軟件系統(tǒng)的非標通用零部件參數(shù)化驅(qū)動設(shè)計集成函數(shù)庫，可極大的提高非標通用件的設(shè)計效率，對木工機床非標通用零部件參數(shù)化驅(qū)動二次開發(fā)設(shè)計研究具有較大的借鑒和參考價值。

[1]黃榮文.木工機械[M].北京：中國林業(yè)出版社，2007.

[2]唐鵬.CAD二次開發(fā)技術(shù)的與變壓器參數(shù)化設(shè)計技術(shù)的研究及應(yīng)用[D].廣州：廣東工業(yè)大學，2011，6.

[3]江洪，李仲興，邢啟恩.SolidWorks2003二次開發(fā)基礎(chǔ)與實例教程[M].北京:電子工業(yè)出版社，2003.

[4]胡峰，何慶中.基于Solidworks二次開發(fā)的壓力容器非標件參數(shù)化設(shè)計研究[N].自貢：四川理工學院學報，2009，1.