張郭勇

(中國西南電子技術(shù)研究所，四川 成都 610036)

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基于SolidWorks的產(chǎn)品零部件個性化設(shè)計

張郭勇

(中國西南電子技術(shù)研究所，四川 成都 610036)

摘要：針對工業(yè)產(chǎn)品的零部件個性化設(shè)計展開了研究，提出了一種零部件個性化設(shè)計技術(shù)方案和實現(xiàn)方法?；趨?shù)化設(shè)計思想，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)將個性化零部件參數(shù)與產(chǎn)品數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，自動生成所需零部件規(guī)格參數(shù)，并自動更新模型。研究中以SolidWorks和Access為支撐平臺，以VC++6.0為二次開發(fā)工具，針對床頭柜外形和把手外觀進(jìn)行了設(shè)計，開發(fā)了個性化設(shè)計平臺，實現(xiàn)了預(yù)期功能。

關(guān)鍵詞：個性化設(shè)計；參數(shù)化設(shè)計；SolidWorks；二次開發(fā)；數(shù)字化設(shè)計

工業(yè)革命之后，依靠以標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)的大批量機器生產(chǎn)模式迅速占領(lǐng)市場，滿足了消費者對產(chǎn)品的大量需求。然而，隨著科技的迅猛發(fā)展，產(chǎn)品的生命周期越來越短，消費需求也正在迅速地變化和分化[1]。隨著信息化時代的到來，人們對于產(chǎn)品設(shè)計提出了更高的要求，標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計已不能滿足消費者個性化的需求。企業(yè)要想贏得市場，就應(yīng)加強對消費者需求的理解，對多元化需求做出有力的對應(yīng)，開發(fā)出高效、可行的產(chǎn)品個性化設(shè)計平臺，以個性化的產(chǎn)品回饋社會，才能更好地營造并保持市場優(yōu)勢[2]。目前，產(chǎn)品個性化設(shè)計的主要思路是在定型產(chǎn)品的基礎(chǔ)上針對某些個性化零部件結(jié)合消費者意愿進(jìn)行外形、外觀的修改，以滿足消費者的個人喜好。對于應(yīng)用上述思路并且結(jié)合三維設(shè)計軟件開發(fā)的產(chǎn)品零部件個性化設(shè)計平臺還比較少見。

基于此，提出以SolidWorks和Access為支撐平臺，利用VC++6.0對SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā)，開發(fā)一種使得產(chǎn)品外形尺寸參數(shù)化設(shè)計，個性化零部件自動更換及其外觀參數(shù)任意選擇的個性化設(shè)計平臺。

1SolidWorks二次開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)和方法

1.1SolidWorks二次開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)

SolidWorks(以下簡稱SW)二次開發(fā)的技術(shù)主要有2種：1)基于OLE技術(shù)，可以開發(fā)exe形式的程序；2)基于COM技術(shù)，可以生成*.dll格式的文件，作為SW的插件在SW中被加載運用[3]。本文研究采用第2種開發(fā)技術(shù)。

1.2使用ATL對象向?qū)нM(jìn)行二次開發(fā)

ATL即活動模板庫，支持利用C++語言編寫ASP代碼以及其他ActiveX程序。通過活動模板庫，可以建立COM組件，然后通過ASP頁面中的腳本對COM對象進(jìn)行調(diào)用[4]。

利用ATL開發(fā)SW之前，應(yīng)將SW API SDK解壓縮并根據(jù)向?qū)О惭b，然后在VC++ 6.0中選擇ATL COM Wizard創(chuàng)建動態(tài)鏈接庫，加入相關(guān)代碼，編譯生成動態(tài)鏈接庫(*.dll)文件。此方式可在SW插件管理器中生成插件，并以菜單形式自動添加新建或打開的視圖中，以完成特定功能。

1.3數(shù)據(jù)庫的建立和鏈接

本文需要使用個性化零部件的幾何、屬性等數(shù)據(jù)，在研究中運用數(shù)據(jù)庫可以使對數(shù)據(jù)的訪問和操作更加安全方便。在本文中數(shù)據(jù)庫采用Access，使用ODBC接口訪問數(shù)據(jù)庫。

ODBC接口通過操作平臺的驅(qū)動程序與應(yīng)用程序的交互來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作，避免了在應(yīng)用程序中直接調(diào)用與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的操作，從而使數(shù)據(jù)庫保持了獨立性[5]。

2個性化設(shè)計平臺總體結(jié)構(gòu)

本文開發(fā)的個性化設(shè)計平臺主要功能為實現(xiàn)產(chǎn)品外形尺寸參數(shù)化設(shè)計，個性化零部件自動更換及其外觀參數(shù)任意選擇，因此，個性化設(shè)計平臺由操作界面、參數(shù)化建模和數(shù)據(jù)庫等三大部分組成，各部分的運行及其相互間的聯(lián)動由后臺程序完成，后臺程序由各專用功能類組成。平臺操作界面主要為人機交互界面，集成了個性化設(shè)計的全部功能。參數(shù)化建模主要實現(xiàn)零部件參數(shù)的更改及模型的建立。數(shù)據(jù)庫主要存儲個性化零件規(guī)格及其幾何、屬性等數(shù)據(jù)，以方便平臺調(diào)用。平臺總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　平臺總體結(jié)構(gòu)圖

3零部件參數(shù)化建模

3.1SW三維系統(tǒng)參數(shù)層級劃分

零部件三維參數(shù)化設(shè)計所涉及的參數(shù)很多，如果不對參數(shù)進(jìn)行分級處理，就會出現(xiàn)一些用戶不需要的參數(shù)也由用戶來修改，使用起來很不方便。為此本文采用參數(shù)分級手段來簡化參數(shù)，把用戶不關(guān)心的尺寸參數(shù)封裝起來，并將參數(shù)劃分為主動參數(shù)、從動參數(shù)和通用參數(shù)等3種類型[6]。

主動參數(shù)是指系統(tǒng)提供給用戶并允許用戶修改的參數(shù)；從動參數(shù)是指在設(shè)計過程中由SW方程式計算得到的參數(shù)；通用參數(shù)是指通過查閱相關(guān)資料得到的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，也就是一般不需要變化的參數(shù)。3種參數(shù)之間可以形成某種函數(shù)關(guān)系。

3.2基于SW的零部件參數(shù)化建模方法

3.2.1程序驅(qū)動直接建模

程序驅(qū)動直接建模是指開發(fā)程序軟件與SW建立聯(lián)系，程序調(diào)用SW API函數(shù)，設(shè)置模型的主動參數(shù)，直接建立零件并且自動裝配，其流程如圖2所示。

圖2　程序直接驅(qū)動建模流程圖

3.2.2關(guān)聯(lián)驅(qū)動建模

關(guān)聯(lián)驅(qū)動建模是指首先在SW中建好模型，建立主動參數(shù)和從動參數(shù)之間的方程式關(guān)系，然后編寫程序驅(qū)動主動參數(shù)，使從動參數(shù)關(guān)聯(lián)改變，最后生成用戶所需的模型，其流程如圖3所示。本文基于第2種參數(shù)化建模方法，提出了一種產(chǎn)品零部件個性化設(shè)計方案。

圖3　關(guān)聯(lián)驅(qū)動建模流程圖

4零部件個性化設(shè)計思路

零部件個性化設(shè)計主要包括零部件外形尺寸變化、個性化零件自動更換及其外觀參數(shù)自由選擇。本文通過VC++6.0開發(fā)一個集成上述3種功能的個性化設(shè)計平臺，功能由編寫的專用類來實現(xiàn)，并且將此平臺通過插件的形式與SW結(jié)合起來，方便用戶的使用。主要設(shè)計流程為啟動平臺，選擇產(chǎn)品，設(shè)置參數(shù)，經(jīng)過程序后臺優(yōu)化設(shè)計，得到最終想要的結(jié)果，其設(shè)計流程如圖4所示。

圖4　個性化設(shè)計流程圖

外形尺寸變化主要是通過在零件建模和裝配過程中設(shè)置主動尺寸、從動尺寸以及二者之間的方程式關(guān)系。通過平臺調(diào)用SW API函數(shù)IModelDoc2::IParameter()和Dimension::SetSystemValue2()，驅(qū)動主動尺寸，實現(xiàn)外形尺寸關(guān)聯(lián)變化。

個性化零件大多屬于非標(biāo)準(zhǔn)件，所以在其更換前應(yīng)完成零件的設(shè)計，將其存儲于零件庫中，并將零件的個性屬性、完全路徑等參數(shù)存儲在Access數(shù)據(jù)庫中。個性化零件自動更換主要由SW裝配功能中的“替換零/部件”子功能來實現(xiàn)，關(guān)鍵技術(shù)是遍歷技術(shù)。平臺通過遍歷FeatureManager設(shè)計樹，來定位需要更換的零件，并調(diào)用SW API函數(shù)AssemBlyDoc::ReplaceComponents()，驅(qū)動“替換零/部件”功能，完成零件的更換。在更換完畢后，再調(diào)用函數(shù)EquationMgr::Add2()和EquationMgr::put_Equation()，設(shè)置個性化零件從動尺寸與裝配體主動尺寸之間的方程式關(guān)系，實現(xiàn)裝配尺寸關(guān)聯(lián)。

個性化零部件外觀參數(shù)自由選擇主要是將MFC顏色選擇對話框集成在個性化設(shè)計平臺上，用戶根據(jù)個人喜好選擇顏色，并通過平臺調(diào)用函數(shù)Configuration::SetColor()，驅(qū)動SW設(shè)置該零件的顏色屬性配置，實現(xiàn)顏色的變換。上述3項功能既可以單獨實現(xiàn)，也可以同時實現(xiàn)。

5設(shè)計實例分析

本文以床頭柜的個性化設(shè)計為例，說明如何按照上述方法實現(xiàn)零部件的個性化設(shè)計。床頭柜的外形參數(shù)主要為其長、寬、高、板材厚度以及抽屜尺寸，個性化零部件為抽屜的把手。根據(jù)上述方法將實現(xiàn)尺寸的參數(shù)化設(shè)計，把手自動更換及其顏色的自由選擇。

上述功能的實現(xiàn)主要由CSwObj(VC++與SW連接類)、CSwTestDlg(平臺界面操作類)、CMyRecordset(VC++與Access數(shù)據(jù)庫連接類)和CConfig(個性化功能操作類)等4個類實現(xiàn)。

啟動SW，運行平臺，平臺界面如圖5所示。選擇并打開模型，視圖中出現(xiàn)設(shè)計前的床頭柜模型(見圖6)。模型中把手為圓把手，把手顏色為黑金屬色。在“更換把手規(guī)格”界面中選擇方把手，確定后把手自動更換。在“設(shè)置把手顏色”界面中選擇紅色，確定后把手顏色變?yōu)榧t色。在方程式文本框中輸入把手配合長度與板材厚度之間的方程式，點擊“添加方程式”按鈕，方程式即添加成功。在尺寸參數(shù)設(shè)置欄中輸入設(shè)計所需參數(shù)后，點擊“尺寸驅(qū)動”按鈕，模型自動變化，得到想要的個性化設(shè)計結(jié)果，設(shè)計后模型如圖7所示。

圖5　個性化設(shè)計平臺界面

圖6　設(shè)計前床頭柜模型　　圖7　個性化設(shè)計后的模型

6結(jié)語

基于SW平臺，使用VC++6.0對SW進(jìn)行了二次開發(fā)，并結(jié)合Access數(shù)據(jù)庫，編寫了針對床頭柜外形參數(shù)以及把手規(guī)格和外觀參數(shù)的個性化設(shè)計平臺，實現(xiàn)了本文提出的個性化設(shè)計的方法，對于將個性化設(shè)計與消費者需求結(jié)合起來開展了有意義的嘗試，提高企業(yè)產(chǎn)品的市場競爭力具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯鄭練

The Individuation Design for Components of Products based on SolidWorks

ZHANG Guoyong

(Southwest China Institute of Electronic Technology, Chengdu 610036, China)

Abstract：By researching the individuation design for parts of the industrial products, a technical solution and an implementation method are proposed. Based on the idea of the parametric design, and using database technology, the parameters of personalized parts are associated with the product data, then the required specification parameters of the parts are automatically generated, and the model is automatically updated. In accordance with the design on the appearance of bedside cabinet and handle, the study used SolidWorks and Access as the support platform, and used VC++6.0 as the re-development tool, so that the personalized design platform is developed. Finally, it realizes the expected function.

Key words:individuation design, parametric design, SolidWorks, re-development, digitization design

收稿日期：2015-09-18

作者簡介：張郭勇(1989-)，男，助理工程師，碩士，主要從事數(shù)字化工藝、數(shù)字化設(shè)計等方面的研究。

中圖分類號：TP 391.72；TH 122

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A