基于Solid Edge的管件焊接元件參數(shù)化設(shè)計(jì)

李 敏 李 焱 葉敬猛

（1.炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 漣水223400；2.江蘇泰豐針織有限公司，江蘇 漣水223400）

0 引言

隨著機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展， 對(duì)于管件的工藝要求越來越嚴(yán)格，而管件焊接夾具是將管件正確定位并夾緊，用于裝配和焊接的工藝裝備。 管件焊接元件作為其基礎(chǔ)件，對(duì)這些元件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)不僅可以提高零件的設(shè)計(jì)效率，對(duì)后續(xù)的夾具裝夾也起著非常重要的作用。

Solid Edge 是EDS 公司推出的普及型主流CAD 軟件包，基于特征的參數(shù)化、變量化設(shè)計(jì)技術(shù)，操作方便。 此外，還為用戶提供了采用標(biāo)準(zhǔn)的Windows“對(duì)象鏈接與嵌入（OLE）”技術(shù)和“部件對(duì)象模式（COM）”技術(shù)的應(yīng)用程序接口[1]。 開發(fā)者和用戶能夠通過使用ActiveX Automation技術(shù)的開發(fā)工具，例如Visual Basic(VB)、Visual C++等，對(duì)Solid Edge 進(jìn)行二次開發(fā)， 來適應(yīng)用戶的一些特殊需要， 減少重復(fù)性的建模制圖工作，提高工作效率。

1 Solid Edge 參數(shù)化設(shè)計(jì)方法

要實(shí)現(xiàn)VB 對(duì)Solid Edge 的參數(shù)化設(shè)計(jì)可以利用兩種方法。 第一種方法是完全用程序語(yǔ)言描述零件的實(shí)體特征來建立零件的三維實(shí)體模型。 先創(chuàng)建2D 特征輪廓，然后創(chuàng)建實(shí)體模型，這種方法編程較復(fù)雜[2]。第二種方法是建立零件的三維實(shí)體模型，根據(jù)零件的特征尺寸建立設(shè)計(jì)變量， 在VB 程序中可以訪問Solid Edge 模型變量表， 通過數(shù)值、函數(shù)、子程序等方式建立變量之間的關(guān)系。

將變量表與程序開發(fā)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)變量化設(shè)計(jì)是對(duì)Solid Edge 進(jìn)行二次開發(fā)的常用方法。它的參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)原理以三維參數(shù)化特征造型技術(shù)生成的三維模型為基礎(chǔ)，用設(shè)計(jì)變量作為參數(shù)化程序與三維模型聯(lián)系的紐帶。

2 管件焊接元件參數(shù)化設(shè)計(jì)原理

本文在焊接元件參數(shù)化設(shè)計(jì)中，采用交互式方法獲取管件、法蘭等相關(guān)特征參數(shù)， 即采用鼠標(biāo)事件獲取特征的方法獲取零件特征參數(shù)，操作人員無需輸入任何數(shù)據(jù)即可獲得相關(guān)焊接元件的設(shè)計(jì)參數(shù)[3]。其具體步驟如下：

1）焊接元件庫(kù)的元件通過Solid Edge 的交互界面來創(chuàng)建，而不是由程序來創(chuàng)建。

2）在創(chuàng)建好的三維模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)部件的設(shè)計(jì)要求建立一組可以控制三維模型形狀和大小的設(shè)計(jì)參數(shù)。并將這些參數(shù)存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)表中。

3）通過對(duì)參數(shù)的修改（在用戶交互界面上的修改），得到符合條件的實(shí)例模型。

在本文中，焊接元件參數(shù)選擇不是由用戶自己輸入的，而是根據(jù)用戶所選的零件（如管件、法蘭等）特征參數(shù)所決定的。因此，采用了鼠標(biāo)事件獲取特征的方法來獲取零件的特征，具體原理為：

1）確定需要獲取參數(shù)的零件特征。

2）利用鼠標(biāo)來拾取該特征上所需的特征類型，并在后臺(tái)計(jì)算，給出該特征的參數(shù)。

3）對(duì)后臺(tái)給出的參數(shù)進(jìn)行反饋及修改。

3 管件焊接元件參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

3.1 Solid Edge 鼠標(biāo)事件獲取零件特征參數(shù)

在Solid Edge 中， 鼠標(biāo)事件的響應(yīng)是Mouse 對(duì)象實(shí)現(xiàn)的——鼠標(biāo)對(duì)象為VB 用戶提供了所需接口，以便捕獲Solid Edge 鼠標(biāo)事件中的用戶輸入。 Solid Edge 中的鼠標(biāo)事件（Mouse Event）包括單擊（MouseClick）、雙擊（MouseDbClick）、按下（MouseDown）、抬起（MouseUp）、拖拽（MouseDrag）及移動(dòng)（MouseMove）。

本系統(tǒng)中鼠標(biāo)事件獲取參數(shù)的代碼如下：

3.2 焊接元件參數(shù)化設(shè)計(jì)主要步驟

首先用Solid Edge 的參數(shù)化特征造型技術(shù)建立一個(gè)能夠反映同類零件所有特征的復(fù)合零件的三維模型，通過變量表操作建立設(shè)計(jì)變量和變量之間的約束關(guān)系，確定主控變量；再采用二次開發(fā)程序，獲得設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)并進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；然后打開復(fù)合零件的三維模型，獲得變量表中的所有設(shè)計(jì)變量，給各變量的值賦予設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，便自動(dòng)修改生成新的零件模型[3]。

本文以焊接元件中的V 型塊為例介紹其基于Solid Edge 的參數(shù)化設(shè)計(jì)。

1）建立V 型塊的參數(shù)化模型，如圖1 所示。

圖1 參數(shù)化的V 型塊實(shí)體模型

2）在變量表中添加變量。

如圖2 所示， 添加的變量都與模型中的尺寸變量建立了對(duì)應(yīng)關(guān)系，程序通過控制參數(shù)變量來驅(qū)動(dòng)實(shí)體模型的尺寸。

圖2 V 型塊模型的變量表

3）根據(jù)鼠標(biāo)事件所獲取的參數(shù)自動(dòng)給出相應(yīng)的模型參數(shù)。

在元件數(shù)據(jù)庫(kù)中建立V 型塊的數(shù)據(jù)表， 其參數(shù)表結(jié)構(gòu)如圖3 所示，參數(shù)表數(shù)據(jù)如圖4 所示。

圖3 V 型塊的參數(shù)表結(jié)構(gòu)

圖4 V 型塊的參數(shù)表數(shù)據(jù)

4）參數(shù)驅(qū)動(dòng)模型

在Solid Edge 中，可以通過變量集合對(duì)象（Variables Object）和變量對(duì)象（Variable Object）實(shí)現(xiàn)對(duì)自定義變量的創(chuàng)建、創(chuàng)建及尺寸變量的編輯[4]。 從而可以實(shí)現(xiàn)模型建模的完全自動(dòng)化。

可以看出，在參數(shù)化焊接元件設(shè)計(jì)中（程序結(jié)果如圖5 所示），利用鼠標(biāo)事件獲取零件特征參數(shù)的方法， 再加上先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問技術(shù)，使用戶只需利用鼠標(biāo)選取需要的零件（如管件、法蘭等）特征即可自動(dòng)獲得與之相對(duì)應(yīng)的焊接元件的參數(shù)，從而大幅度地提高參數(shù)化設(shè)計(jì)元件的效率。

圖5 鼠標(biāo)事件獲取零件特征參數(shù)

4 結(jié)論

管件焊接元件的三維模型利用參數(shù)化設(shè)計(jì)通過設(shè)計(jì)變量來控制模型的生成時(shí)，圖形的修改非常容易，而且操作方便，采用這種方法可以大大提高設(shè)計(jì)效率和零件的通用性，并為后續(xù)管件夾具的自動(dòng)裝配奠定了一定的基礎(chǔ)。

［1］曾紅.Solid Edge 高級(jí)應(yīng)用教程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.

［2］李世國(guó).開發(fā)So1id Edge 三維參數(shù)化造型模塊的方法及應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2003,2(1):25-27.

［3］張志剛,曹西京.特征參數(shù)化理論的研究[J].機(jī)械制造,2004,42(482):50-52.

［4］張劍澄,黃勝,王天翔.Solid Edge 高級(jí)篇[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:475.