程 芬，王宏建，滕 爽

(武漢紡織大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，湖北武漢 430073)

1 引言

型鋼廣泛應(yīng)用在機(jī)械、建筑、航空航天等領(lǐng)域。在三維建模與設(shè)計(jì)中，一般同一系列的型鋼具有相似的截面形狀，利用三維軟件繪制其截面草圖并調(diào)用拉伸命令即可完成建模。常用型鋼包括:角鋼、槽鋼、T型鋼、H 型鋼和工字鋼等［1］。

SolidWorks(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為SW)是一款功能強(qiáng)大的三維實(shí)體造型專(zhuān)用軟件，提供了幾百個(gè)API函數(shù)。這些API函數(shù)是其OLE和COM的接口，使用戶(hù)能直接訪問(wèn)SW，并可利用VB等多種高級(jí)語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，從而建立適合用戶(hù)需要的專(zhuān)用功能模塊。對(duì)具有類(lèi)似結(jié)構(gòu)的零件進(jìn)行反復(fù)設(shè)計(jì)和修改會(huì)使建模過(guò)程繁瑣，因此對(duì)常用的同類(lèi)型零件建立參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊，可實(shí)現(xiàn)零件自動(dòng)建模，從而大大提高設(shè)計(jì)效率［2］。筆者以工字鋼為例，簡(jiǎn)要介紹了基于COM規(guī)范的可生成插件(* .dll)方法的型鋼庫(kù)建立過(guò)程。通過(guò)友好的人機(jī)交互界面，設(shè)計(jì)人員只需輸入相應(yīng)的參數(shù)值就可完成型鋼的建模。

2 SolidWorks二次開(kāi)發(fā)原理及方法

SW二次開(kāi)發(fā)是利用支持OLE和COM編程的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)調(diào)用SW API函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的開(kāi)發(fā)，從而建立專(zhuān)用功能模塊的過(guò)程。

2.1 SolidWorks API函數(shù)

SW API是SW的OLE應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)接口，為用戶(hù)提供完全面向?qū)ο蟮念?lèi)體系。它包括對(duì)象的類(lèi)型、屬性和方法。程序員對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中OLE對(duì)象及其方法和屬性進(jìn)行操作，即可實(shí)現(xiàn)不同功能的二次開(kāi)發(fā)。

SW API是一個(gè)自上而下的樹(shù)形層次結(jié)構(gòu)，SolidWorks位于所有API中最頂層的位置。由于應(yīng)用程序接口對(duì)SW API訪問(wèn)是逐級(jí)遍歷的，所以任何應(yīng)用程序?qū)PI訪問(wèn)前都必須先經(jīng)過(guò)SolidWorks。SW API囊括了軟件的所有功能。SW二次開(kāi)發(fā)中的參數(shù)化設(shè)計(jì)，其本質(zhì)就是正確調(diào)用API對(duì)象的過(guò)程［3］。

2.2 SolidWorks二次開(kāi)發(fā)方法簡(jiǎn)介

目前對(duì)SW軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)有兩種方式:一種是基于OLE(對(duì)象的鏈接與嵌入)的自動(dòng)化技術(shù)，用戶(hù)程序作為一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用程序(*.exe)，通過(guò)API接口調(diào)用SW提供的服務(wù)，完成對(duì)它的控制和操作;另一種是基于COM(組件對(duì)象模型)規(guī)范的，即插件形式(Add-Inapplication)，用戶(hù)程序作為一個(gè)插件(*.dll)集成到SW中去［4］。本文實(shí)例采用第二種。

2.3 零件設(shè)計(jì)模塊二次開(kāi)發(fā)基本思路

使用 Visual Basic.NET創(chuàng)建新的 SolidWorks ADD-In，利用編輯好的宏，編譯ADD-In，并添加引用，添加SolidWorks2010類(lèi)型庫(kù)、常量類(lèi)型庫(kù)等，最后生成ADD-In程序(*.dll)或(*.exe)文件，筆者選擇生成(*.dll)文件。其基本步驟歸納如下:

(1)在SW進(jìn)行零件的三維建模，并對(duì)建模過(guò)程進(jìn)行宏錄制，獲取該零件的VB代碼。

(2)在VB.NET中分析零件設(shè)計(jì)基本參數(shù)，對(duì)錄制的宏進(jìn)行修改編輯插入函數(shù)表達(dá)式。

(3)編輯錄制好的宏，刪除冗余的代碼后插入適當(dāng)?shù)拇绑w函數(shù)，制作能輸入?yún)?shù)的人機(jī)交互界面。

(4)建立應(yīng)用程序與SW的連接，即在程序中嵌入與SW關(guān)聯(lián)的程序語(yǔ)句。

(5)在VB程序中生成.dll文件。

(6)打開(kāi)SW，加載.dll文件，至此用戶(hù)需要的插件制作完成［5］。

3 工字鋼的二次開(kāi)發(fā)

3.1 工字鋼三維建模及宏錄制

分析工字鋼結(jié)構(gòu)特征，參照相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中工字鋼的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)得到截面二維圖，如圖1所示。打開(kāi)SW開(kāi)始草圖的繪制，并打開(kāi)【工具】/【宏】/【錄制】進(jìn)行宏錄制，選擇前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面，工字鋼截面草圖由直線段和圓角組成，且為軸對(duì)稱(chēng)圖形，繪制中心線并對(duì)繪制好的直線和圓角進(jìn)行鏡像操作，得到完整的工字鋼截面草圖，最后選擇拉伸命令得到工字鋼三維實(shí)體。同時(shí)停止宏錄制，將得到的程序保存為“工字鋼.swp”，以供后續(xù)過(guò)程修改和調(diào)用。

圖1 工字鋼截面參數(shù)

圖中各符號(hào)意義:h為高度;b為腿寬度;d為腰厚度;t為平均腿厚度;r為內(nèi)圓弧半徑;r1為腿端圓弧半徑;C為形心。

3.2 編制應(yīng)用程序

(1)繪圖的部分程序代碼如下:

Private Sub Command1_Click()

定義所需的變量

Dim h As Single∥高度h

Dim b As Single∥腿寬度b Dim d As Single∥腰厚度d

Dim t As Single∥平均腿厚度t

…

Dim L As Single∥工字鋼長(zhǎng)度L

Dim swApp As Object∥swapp聲明為對(duì)象，表示SW應(yīng)用程序

Dim Part As Object∥part聲明為對(duì)象，表示SW零件環(huán)境…

開(kāi)始繪圖

Sub main()

Set swApp=Application.SldWorks∥得到 SW 應(yīng)用程序?qū)ο?/p>

Set Part=swApp.ActiveDoc∥當(dāng)前活動(dòng)的工作環(huán)境

boolstatus=Part.Extension.SelectByID2("前視基準(zhǔn)面"，"PLANE"，0，0，0，F(xiàn)alse，0，Nothing，0)

Part.SketchManager.CreateLine(0，0，0，0，b/1000，0)∥繪制直線段

…

Set skSegment=Part.SketchManager.CreateLine(t/1000，b/1000，0，t/1000，b/1000，0)

繪制圓角程序

boolstatus=Part.Extension.SelectByID2("Line5"，"SKETCHSEGMENT"，t/2000，b-d/4000，0，True，0，Nothing，0)

Set skSegment=

Part.SketchManager.CreateFillet(r，1)∥圓角 r

…

Part.SketchManager.InsertSketch True

Part.ShowNamedView2"上下二等角軸測(cè)"，8…

boolstatus=Part.Extension.SelectByID2("工字鋼"，"SKETCH"，0，0，0，F(xiàn)alse，0，Nothing，0)

Part.FeatureManager.FeatureExtrusion∥用拉伸函數(shù)得到三維實(shí)體…

(2)利用SW API的功能編制SW插件，部分代碼如下:

API對(duì)象與應(yīng)用標(biāo)志程序

Implements SWPublished.SwAddin

Dim iSldWorks As SldWorks.SldWorks

Dim iCookie As Long

Dim iToolbarID As Long

建立SolidWorks鏈接關(guān)系的關(guān)鍵代碼

SetiSldWorks=ThisSW∥與SW建立連接iCookie=Cookie∥從SW得到cookie

Public Sub AddMenus()∥定義二次開(kāi)發(fā)菜單

iSldWorks.AddMenu swDocPART，"型鋼庫(kù)"，5

iSldWorks. AddMenuItem2swDocPART，iCookie，" 工字鋼@ 型鋼庫(kù)"，-1，"工字鋼設(shè)計(jì)"，""，""iSldWorks.AddMenuItem2 swDocPART，iCookie，"H型鋼@ 型鋼庫(kù)"，-1，"H型鋼設(shè)計(jì)"，""，""End Sub…

3.3 人機(jī)交互界面及運(yùn)行結(jié)果

查相關(guān)手冊(cè)可以得出基本參數(shù):h=100，b=68，d=4.5，t=7.6，r=6.5，r1=3.4 即為 10 號(hào)工字鋼截面［6］。拉伸長(zhǎng)度L=200，其插件交互截面如圖2所示。

圖2 工字鋼插件人機(jī)交互界面

在交互式界面下輸入上述參數(shù)得到相應(yīng)工字鋼三維模型如圖3所示。其他型鋼的建模與本例相似，可歸納出同系列的型鋼截面參數(shù)模型，利用簡(jiǎn)單的直線、圓角等繪制命令建立其截面草圖，再利用拉伸命令獲得三維模型。其中錄制的宏代碼中已定義的常數(shù)參量應(yīng)改為所定義的變量，并建立相應(yīng)函數(shù)關(guān)系。程序編寫(xiě)完成后，保存工程并生成工程DLL文件。在SW中點(diǎn)擊【文件】→【打開(kāi)】，文件類(lèi)型選為“Add-Ins(* .dll)”并加載前面生成的DLL文件，至此用戶(hù)需要的插件制作完成［7］。

圖3 工字鋼10三維模型

4 結(jié)論

筆者使用VB語(yǔ)言通過(guò)SolidWorks API函數(shù)接口實(shí)現(xiàn)了型鋼庫(kù)設(shè)計(jì)模塊的二次開(kāi)發(fā)。介紹了基于COM規(guī)范的，將用戶(hù)程序作為插件集成到SW中的方法，實(shí)現(xiàn)了型鋼庫(kù)的建立。該方法只需對(duì)宏代碼進(jìn)行簡(jiǎn)單修改便可實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，大幅減輕了設(shè)計(jì)人員工作強(qiáng)度，提高了工作效率。

［1］ 王智永.基于 SolidWorks型鋼庫(kù)的建立［J］.科技資訊，2008(6):67.

［2］ 陳克源，王得勝.基于SolidWorks二次開(kāi)發(fā)的支撐腳零件參數(shù)化設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械研究與應(yīng)用，2011(2):87-89.

［3］ 江 洪，魏 崢.SolidWorks二次開(kāi)發(fā)實(shí)例解析［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［4］ 江 洪，李仲興，邢啟恩.SolidWorks 2003二次開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)與實(shí)例教程［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2003.

［5］ 王 棟.Visual Basic程序開(kāi)發(fā)實(shí)例教程［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2006.

［6］ 秦大同，謝里陽(yáng).現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［7］ 張才忠.基于VB的SolidWorks零件庫(kù)的二次開(kāi)發(fā)［J］.現(xiàn)代制造與裝備，2010(2):67-68.