劉 方,劉 煒

(1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院 無錫交通分院,江蘇 無錫 214151；2.江蘇科技大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

0 引言

柴油機(jī)作為應(yīng)用最為廣泛的內(nèi)燃機(jī)，由于結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，技術(shù)要求高，加工難度大，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和加工之間的信息傳遞多停留在二維的紙質(zhì)文件上，導(dǎo)致企業(yè)的工作效率較低。隨著數(shù)字化、信息化的高科技發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造的引入，三維建模和虛擬仿真技術(shù)普遍應(yīng)用于產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計(jì)領(lǐng)域。在研發(fā)的過程中，不同尺寸的產(chǎn)品需要重復(fù)大量的建模工作來進(jìn)行仿真分析，不僅勞動強(qiáng)度大，工作效率低，還存在一定的失誤率，浪費(fèi)了人力、物力和財(cái)力。鑒于此，探索一種高效、簡單的建模方法來提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造水平是亟待解決的問題。本文以柴油機(jī)箱體為例，進(jìn)行基于SolidWorks尺寸驅(qū)動參數(shù)化建模的二次開發(fā)，探討一種簡便的建模方法來提升建模效率。

1 SolidWorks尺寸驅(qū)動參數(shù)化建模原理

SolidWorks是一款操作簡單、功能強(qiáng)大的機(jī)械三維工程軟件[1]，是一個(gè)基于參數(shù)化特征的實(shí)體建模系統(tǒng)，提供了二次開發(fā)的環(huán)境和開放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有上百個(gè)API(Application Program Interface，應(yīng)用程序接口)函數(shù)，這些函數(shù)就是OLE或COM接口。OLE(Object Linking and Embedding)是指對象的嵌入與鏈接，應(yīng)用程序之間可以通過OLE數(shù)據(jù)嵌入或鏈接的方法來共享數(shù)據(jù)；COM(Component Object Model)作為軟件互相通信的一種方式，是組件對象模型接口，定義了標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件組建的方法。用戶可應(yīng)用VBVBAVCDelphi等編程語言對SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā)，建立適合自己需要的SolidWorks功能模塊，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的三維建模、裝配檢驗(yàn)、加工仿真、有限元分析、運(yùn)動仿真、數(shù)控加工和加工工藝的制定，從而提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率和提升設(shè)計(jì)質(zhì)量[2]。

參數(shù)化設(shè)計(jì)在當(dāng)今CAD應(yīng)用技術(shù)中占有重要地位[3]，工作人員可以根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸，通過參數(shù)化設(shè)計(jì)快速草擬出零件圖。變量設(shè)計(jì)以參數(shù)化設(shè)計(jì)為前提，通過變量設(shè)計(jì)思路可以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與動態(tài)設(shè)計(jì)的運(yùn)動仿真模擬等。SolidWorks尺寸驅(qū)動的參數(shù)化建模是設(shè)計(jì)變量與編程技術(shù)相結(jié)合的方式，以SolidWorks環(huán)境中建立的典型結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)，用設(shè)計(jì)變量作為程序與模型的聯(lián)系紐帶。該方法通過少量的變量化參數(shù)來控制模型，從而實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的圖形設(shè)計(jì)。

2 柴油機(jī)箱體建模實(shí)例

2.1 尺寸驅(qū)動參數(shù)化建模方法流程

尺寸驅(qū)動參數(shù)化建模方法在建好模型的基礎(chǔ)上調(diào)用設(shè)置參數(shù)的函數(shù)實(shí)現(xiàn)尺寸修改。程序的修改只需要修改自定的尺寸，但如果這樣直接修改，上面的孔的位置等細(xì)節(jié)特征都還在原有的位置，因此需要通過添加相關(guān)約束條件，使草圖完全定義，實(shí)現(xiàn)尺寸聯(lián)動。圖1為尺寸驅(qū)動參數(shù)化建模的基本流程圖。

2.2 使用SolidWorks建立基礎(chǔ)模型

使用尺寸驅(qū)動法參數(shù)建模的方法需要在事先建好的模型基礎(chǔ)上進(jìn)行，因此首先需要建立柴油機(jī)箱體的實(shí)體模型。以CZ 380型柴油機(jī)為例進(jìn)行尺寸驅(qū)動參數(shù)化建模。打開SolidWorks軟件，根據(jù)測繪得到的CZ 380柴油機(jī)箱體尺寸，利用軟件建立該箱體的實(shí)體基礎(chǔ)模型，如圖2所示。

圖1 尺寸驅(qū)動參數(shù)化建模的基本流程圖

圖2 CZ 380柴油機(jī)箱體模型圖

2.3 VB.NET開發(fā)界面設(shè)計(jì)

打開VB.NET，以箱體底座的長、寬以及箱體高度為設(shè)計(jì)目標(biāo)，分別創(chuàng)建以字母A、B、C為標(biāo)識的Lable控件以及實(shí)參輸入框的TextBox控件，以同樣的方法再創(chuàng)建一組零件名輸入框控件和一個(gè)Button控件并取名“OK”，最后插入模型照片。然后通過SolidWorks API函數(shù)將文本框與箱體的這三個(gè)參數(shù)尺寸相關(guān)聯(lián)，改變文本框的輸入數(shù)值，即可驅(qū)動SolidWorks改變模型的形狀。注意零件重建窗體中三個(gè)初始值是建模時(shí)的尺寸值，作為重建模型輸入值的參考。重建模型的尺寸不應(yīng)與初始值相差太大，否則可能引起程序崩潰。零件的窗體界面如圖3所示。

圖3 創(chuàng)建零件對話框

2.4 輸入變量參數(shù)并重建模型

在“A”“B”“C”文本框中分別輸入數(shù)值310、350、180，定義新零件名稱為“Xiangti1”，如圖4所示。單擊“OK”按鈕，軟件將驅(qū)動SolidWorks對模型進(jìn)行重建，系統(tǒng)將自動生成與文本框中輸入的數(shù)值一致、零件名為“Xiangti1”的模型，如圖5所示。

圖4 重建模型參數(shù)

圖5 重建模型圖

2.5 VB.NET的應(yīng)用程序代碼及說明

′引入SolidWorks、System相關(guān)模塊(省略)

Public Class Form1

Dim swApp As New SldWorks′定義類型

...... ′省略一般變量聲明

Sub initSW() ′初始化

Try

swModel=swApp.ActiveDoc

swModelDocExt=swModel.Extension

swFeatureMgr=swModel.FeatureManager

swMgr=swModel.SelectionManager

swSketchMgr=swModel.SketchManager

Catch ex As Exception

MsgBox("請先打開SolidWorks！")

End Try

End Sub

Sub createPart1(ByVal Name As String)

swApp.OpenDoc2(System.AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory+"createpart2016.SLDPRT", 1, True, False, False, 0) '打開相對目錄下的零件

initSW()′初始化sw

swSetParameter()′修改尺寸

status = swModelDocExt.SaveAs("C:UsersAdministratorDesktop"+Name+".sldprt",swSaveAsVersion_e.swSaveAsCurrentVersion,SaveAsOptions_e.swSaveAsOptions_Silent, Nothing, 1, 1)

′另存為桌面上的零件

End Sub

Dim D1 As Dimension,D2 As Dimension,D3 As Dimension'定義目標(biāo)修改尺寸為參數(shù)類型

Sub swSetParameter()

Try'定義D1，D2，D3為目標(biāo)修改尺寸

D1=swModel.Parameter("D1@基準(zhǔn)面3")

D2=swModel.Parameter("D1@草圖1")

D3=swModel.Parameter("D2@草圖1")

′獲取錄入的TextBox數(shù)值并賦值給形參

D1.Value=TextBoxA.Text

D2.Value=TextBoxB.Text

D3.Value=TextBoxC.Text′

Catch ex As Exception

MsgBox("請輸入正的數(shù)值！")

End Try

End Sub

3 結(jié)語

本文以柴油機(jī)箱體為例，對基于尺寸驅(qū)動參數(shù)化建模過程從建模思想流程、應(yīng)用程序窗口設(shè)計(jì)、程序語言和模型展示等方面進(jìn)行了詳細(xì)說明，通過更改柴油機(jī)箱體相關(guān)尺寸，使建模過程得以簡化。尺寸驅(qū)動的簡化模型方法適合于批量修改零件尺寸需求，建模方法簡單高效，可應(yīng)用在更多零件的參數(shù)化修改工作,從而通過SolidWorks二次開發(fā)技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化、參數(shù)化實(shí)現(xiàn)模型簡化任務(wù)。