銀 行，馬 卓，姚峰林，王 深，張 雷，張 瑤

（太原科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山西 太原 030024）

引言

目前我國(guó)起重機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行大量的計(jì)算，尤其是在設(shè)計(jì)同系列不同型號(hào)時(shí)需要進(jìn)行大量的重復(fù)計(jì)算，十分繁瑣［1］。隨著時(shí)代的發(fā)展，這種設(shè)計(jì)方法已經(jīng)嚴(yán)重限制了工作效率的提高，無法滿足如今系列化生產(chǎn)的需求，所以開發(fā)一種輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)很有必要。

本研究以通用雙梁起重機(jī)小車為例，應(yīng)用了VB編程、SolidWorks二次開發(fā)、Access數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等技術(shù)，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，將理論計(jì)算方法通過VB編程變?yōu)榭梢暬挠?jì)算界面，輸入特定參數(shù)便可完成計(jì)算，并在SolidWorks里邊創(chuàng)建三維模型，可較為快速地完成通用雙梁起重機(jī)小車的參數(shù)化設(shè)計(jì)。

1 SolidWorks二次開發(fā)方法簡(jiǎn)介

1.1 SolidWorksAPI對(duì)象介紹

SolidWorks是一個(gè)十分強(qiáng)大的三維CAD 軟件，除了三維建模功能外，還帶有豐富的API接口，供開發(fā)者進(jìn)行功能方面的拓展。這些接口主要為OLE 或COM 接口，用戶可以使用VC、VB、Delphi等高級(jí)編程語言工具對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)自己需要的功能［2］。本文以VB開發(fā)為例，若使用其他語言開發(fā)過程也是類似的。

1.2 SolidWorks二次開發(fā)一般過程

1.2.1 錄制宏

SolidWorks提供了錄制宏的功能，宏是一系列命令的集合，錄制宏可以記錄設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)三維模型時(shí)的每一條命令，并以類似VB編程語言的代碼記錄下來，因此應(yīng)用VB 對(duì)SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā)有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。如果使用VB語言編程的話，可以直接將SolidWorks自動(dòng)生成的宏代碼復(fù)制到VB中，稍加修改便可使用［3］。所以使用宏可以大大簡(jiǎn)化程序開發(fā)過程。當(dāng)然，不使用宏只需要記憶大量的SolidWorks API命令即可，但編程時(shí)較為復(fù)雜且容易出錯(cuò)，然而使用這種方法卻可提高開發(fā)人員對(duì)SolidWorks的控制，可以使編寫的代碼高效簡(jiǎn)潔。對(duì)于通用橋式起重機(jī)二次開發(fā)來說錄制宏是一種高效的編程方法，值得推廣使用。

1.2.2 宏代碼在VB中的修改

1）VB鏈接SolidWorks零件圖。

例如VB 只有在鏈接SolidWorks后才能對(duì)SolidWorks進(jìn)行各種操作。

對(duì)錄制的宏代碼：

替換為：

即可鏈接SolidWorks，開始自動(dòng)設(shè)計(jì)零件。

1.2.3 刪除冗余語句

SolidWorks宏程序錄制的代碼摻雜各種對(duì)制圖產(chǎn)生干擾的命令和操作，而且有些代碼是不必要的。那些冗余代碼在運(yùn)行時(shí)雖然不報(bào)錯(cuò)，可是會(huì)占用大量?jī)?nèi)存空間，影響閱讀和調(diào)試工作。所以最后錄制的宏程序必須要進(jìn)行人為的整理，刪除或者注釋掉沒用的代碼，使程序簡(jiǎn)化。

1.2.4 模型參數(shù)化

在錄制的宏代碼中的模型都是固定數(shù)值的，但程序開發(fā)要求模型的的特征必須是變量，因此需要對(duì)模型進(jìn)行特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)。

Retval＝SketchManager.CreateCircleByRadius（XC，YC，ZC，Radius）‘在草圖中創(chuàng)建一個(gè)以（XC，YC，ZC）為原點(diǎn)，radius為半徑的圓。

Retval＝SketchManager.CreateCenterRectangle（X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2）’在草圖中創(chuàng)建一個(gè)中心坐標(biāo)為（X1，Y1，Z1），其中一個(gè)直角點(diǎn)為（X2，Y2，Z2）的矩形。

Retval＝SketchManager.CreateLine（X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2）‘在草圖中創(chuàng)建一條以（X1，Y1，Z1）與（X2，Y2，Z2）為端點(diǎn)的直線。

Set myFeature＝Part.FeatureManager.Feature－Extrusion2（True，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，0，0，0.01，0.01，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，0.017 453 292 519 94，0.017 453 292 519 94，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，True，True，True，0，0，F(xiàn)alse）’將所選擇的草圖進(jìn)行拉伸。

若要使模型實(shí)現(xiàn)參數(shù)控制，只需將這些命令中一些函數(shù)參數(shù)改為變量，并在用戶界面設(shè)計(jì)相應(yīng)的輸入框或?qū)?shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行讀寫，這樣設(shè)計(jì)人員只需修改這些變量的值便可使程序生成尺寸不同但結(jié)構(gòu)基本相同的模型［4］。

1.2.5 自動(dòng)裝配

自動(dòng)裝配及通過VB操縱SoildWorks的API函數(shù)實(shí)現(xiàn)各個(gè)零件的自動(dòng)定位、配合、遍歷面等功能，在SolidWorks自動(dòng)裝配過程中，依然采用宏錄制的方法?？梢栽谘b配體中的各個(gè)零件上建立基準(zhǔn)面與基準(zhǔn)軸，然后設(shè)置基準(zhǔn)面與基準(zhǔn)軸之間的關(guān)系，從而完成裝配，這樣可以使得二次開發(fā)時(shí)的裝配過程更準(zhǔn)確快捷［5］。與自動(dòng)設(shè)計(jì)零件類似，自動(dòng)裝配也要將VB與SolidWorks裝配體API連接，其連接代碼如下：

在自動(dòng)裝配過程中利用OpenDoc6函數(shù)打開零件、利用AddComponent4 函數(shù)添加零部件到裝配體，SelectByID2 是選擇裝配參考和AddMate3裝配配合命令。

1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的支持

Microsoft Office Access是微軟把數(shù)據(jù)庫(kù)引擎的圖形用戶界面和軟件開發(fā)工具結(jié)合在一起的一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，是office辦公套件的一個(gè)成員。對(duì)于簡(jiǎn)單的二次開發(fā)來說ACCESS要比ORACLE，SQL SERVER，MYSQL，DB2 成本更低廉，更易學(xué)易用。

ACCESS以它自己的格式將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在基于Access Jet的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎里，還可以直接導(dǎo)入或者鏈接存儲(chǔ)在其他應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。開發(fā)人員可以使用Microsoft Access開發(fā)應(yīng)用軟件，“高級(jí)用戶”可以使用它來構(gòu)建軟件應(yīng)用程序。與其他辦公應(yīng)用程序一樣，ACCESS 支持Visual Basic宏語言，語法結(jié)構(gòu)與SolidWorks中的宏完全相同，使用方法也基本一樣，只是部分函數(shù)與SolidWorks不同，本程序應(yīng)用的是Microsoft Office Access2010版本。

在整個(gè)系統(tǒng)的編寫中，需要查找或記錄大量的表格來確定各個(gè)參數(shù)的數(shù)值以及各個(gè)零部件的型號(hào)以及規(guī)格。把上面所有的需要查找的表格和零部件參數(shù)都輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，編寫的程序就會(huì)自動(dòng)查找符合條件的數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)過程中所建立的數(shù)據(jù)庫(kù)如圖1所示。

1.4 封裝

在新建VB工程時(shí)可以選擇新建工程的類型。在Windows系統(tǒng)下COM 組件支持可執(zhí)行文件（.exe格式）或動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（.dll格式）?？蓤?zhí)行文件獨(dú)立于SolidWorks，可以在SolidWorks未打開時(shí)執(zhí)行，較為靈活方便。動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)則必須在Solid－Works運(yùn)行并且被加載時(shí)才可以使用，但由于其位于SolidWorks內(nèi)部，運(yùn)行速度較快。由于dll文件安裝較為復(fù)雜，并且本系統(tǒng)對(duì)于運(yùn)行時(shí)間要求不高，所以本系統(tǒng)采用exe格式封裝。

圖1 Access數(shù)據(jù)庫(kù)模型

2 通用雙梁橋式起重機(jī)小車參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

用戶需要根據(jù)自己的需求在輸入界面內(nèi)輸入相應(yīng)的參數(shù)并作出相應(yīng)選擇，程序便可自動(dòng)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 通用雙梁橋式起重機(jī)小車參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

VB內(nèi)部計(jì)算模塊為本系統(tǒng)核心部分，可以代替設(shè)計(jì)人員進(jìn)行一些繁瑣復(fù)雜的計(jì)算，其主要功能如下頁圖3所示。

2.2 系統(tǒng)展示

2.2.1 輸入?yún)?shù)界面

設(shè)計(jì)人員在此處輸入所需參數(shù)，程序?qū)⒏鶕?jù)這些參數(shù)進(jìn)行后續(xù)驗(yàn)算，并連接數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)計(jì)算所得結(jié)果確定后續(xù)可選零件的型號(hào)。

2.2.2 最終生成的模型

圖3 內(nèi)部計(jì)算模塊功能

圖4 系統(tǒng)總參數(shù)的輸入界面

圖5 系統(tǒng)最終生成的模型

3 結(jié)語

本次設(shè)計(jì)以通用雙梁橋式起重機(jī)小車為例，介紹了起重機(jī)小車的參數(shù)化設(shè)計(jì)一般方法。在此過程中綜合運(yùn)用了VB 編程、SolidWorks二次開發(fā)、Access數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了其中所有零部件的選取。選型用零部件參數(shù)由Access數(shù)據(jù)庫(kù)管理，需要查詢表格時(shí)VB會(huì)自動(dòng)連接Access并按照用戶輸入的參數(shù)查找。最后VB 調(diào)用SolidWorks的API函數(shù)進(jìn)行模型創(chuàng)建。此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以在用戶只輸入特定參數(shù)的情況下，自動(dòng)按照程序設(shè)計(jì)通用雙梁橋式起重機(jī)的小車，并在SolidWorks里邊創(chuàng)建三維模型。用戶可以任意更改初始參數(shù)，所生成的模型也會(huì)隨之改變。本系統(tǒng)采用可執(zhí)行文件格式封裝，獨(dú)立于SolidWorks，可以靈活移植，在一定程度上可以減輕設(shè)計(jì)人員的負(fù)擔(dān)，并加快其設(shè)計(jì)速度。

［1］中國(guó)工程機(jī)械網(wǎng).工程起重產(chǎn)業(yè)狀況及發(fā)展趨勢(shì)［J］.機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2011（8）：12－14.

［2］曾鋒，鐘治初，姚山.SolidWorks API二次開發(fā)方法與應(yīng)用［［J］.嘉應(yīng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（29）：21－25.

［3］葛振華，趙茹茹.基于API與方程式的SolidWorks參數(shù)化建模應(yīng)用［J］.金屬加工（冷加工），2012（12）：84.

［4］安穎蓮.Visual Basic程序設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［5］郭威.鑄造起重機(jī)小車參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究［D］.太原：太原科技大學(xué)，2013.