基于VB的Solid Works自動裝配技術研究

易炳剛，汪 雪

（1.深圳市特種設備安全檢驗研究院，廣東 深圳 518029；2.上海大學 管理學院，上海 200444）

1 Solid Works二次開發(fā)技術

1.1 Solid Works二次開發(fā)機理

Solid Works提供了二次開發(fā)接口API函數(shù)（Application Program Interface應用程序接口），能使用戶在該軟件的基礎上開發(fā)出新的功能模塊，滿足特定的需求［1］。為了能應用高級語言通過調用API成員與Solid Works應用程序的對象成員進行交互，首先應聲明和實例化Solid Works API最高層對象以及聲明和實例化一個文檔對象，一旦應用程序對象和文檔對象被實例化，這些API的對象成員就可以被訪問了。Solid Works API結構圖如圖1所示。

圖1 Solid Works API結構圖

在進行Solid Works二次開發(fā)過程中可以通過錄制宏獲得相應的命令函數(shù)代碼，宏代碼與Visual Basic代碼十分相似，只需要將其稍作變動就可以應用在Visual Basic代碼中。因此應用Visual Basic對Solid Works進行二次開發(fā)有著得天獨厚的優(yōu)勢。

1.2 Solid Works二次開發(fā)方法

Solid Works參數(shù)化設計主要有3種方法：①利用Solid Works添加“配置”生成一組新參數(shù)下的模型；②在內嵌的Excel工作表中指定參數(shù)，通過編輯系列零件表，即可生成系列零件；③通過Solid Works提供的API接口函數(shù)，利用高級語言（如Visual Basic、Visual C＋＋、Del phi等）編寫相應程序實現(xiàn)參數(shù)化設計。

利用Solid Works添加“配置”需要建立大量的模型，然后通過壓縮放置在裝配體中。此種方法在進行零部件自動裝配時會出現(xiàn)整個裝配體失效現(xiàn)象，復雜的裝配體一般不采用此種方法。與添加“配置”相比內嵌Excel表存在明顯優(yōu)勢，它只需將不同零部件的結構尺寸添加到裝配體生成的Excel表中，但是對于結構比較復雜的零部件需要大量參數(shù)，此方法比較適合標準零部件模型的參數(shù)化設計。而利用高級語言對Solid Works進行底層二次開發(fā)，可以實現(xiàn)API應用程序接口驅動Solid Works本身自動建模、裝配。且利用高級語言編輯的人機界面很容易與設計者進行交互，并且通用性、靈活性較好，適合專業(yè)CAD系統(tǒng)的參數(shù)化設計［2］。

2 自動裝配的關鍵技術

自動裝配過程主要包括以下幾個步驟：新建裝配體、插入零部件；添加配合關系；檢查干涉；完成裝配并保存。自動裝配流程圖如圖2所示。

2.1 新建裝配體、插入零件

開始自動裝配之前需激活Solid Works文檔、新建裝配體文檔，利用sw App.ActiveDoc來激活Solid Works文檔，s w App.New Assembly（）新建裝配體文檔。向裝配體插入零部件之前，必須將該零部件裝入內存，否則無法將零部件插入裝配體。首先利用Open Doc6函數(shù)先將要插入的零部件打開即裝入內存，再利用Add Component函數(shù)將零部件添加到裝配體中，然后再利用函數(shù)Close Doc將其關閉并回收到內存空間。

圖2 自動裝配流程圖

2.2 選擇配合元素［3］

在實現(xiàn)裝配的過程中，需要選擇相互配合的元素，主要有以下3種方法：①在設計零件階段添加配合基準面、基準軸等，以便在裝配的過程中直接使用，此方法操作簡單，但適用范圍較窄；②利用零部件在裝配體中的位置確定要配合元素的坐標，利用坐標選取，此方法需精確計算配合元素在裝配體中的空間坐標，對于形狀簡單的零部件比較容易實現(xiàn)，不適用于形狀復雜的零部件；③通過編寫程序遍歷零部件（組件）的所有元素（線、軸、面等）并選擇已命名面的程序，此方法適用所有裝配過程，通用性靈活性較好。本文主要研究第三種方法。

為了能實現(xiàn)遍歷Solid Works中的幾何體，必須理解Solid Works使用的邊界表示模型（BREP）以及API如何表示這些對象。Solid Works API使用了兩種途徑來表示BREP模型［4］：①拓撲對象暴露的方法用于操作模型中所有幾何體的邊界；②幾何對象暴露的方法用于操作拓撲包圍的幾何形體的實際數(shù)據(jù)。Selection Manager管理是Solid Works用戶界面中一個被選中對象的對象接口。Solid Works中的每個文件都有自己的Selection Manager屬性，這些屬性可以通過API函數(shù)來訪問。Set Sel Mgr＝ Mod Doc.Selection Manager（）。通過程序判斷選擇的面是不是需要裝配的面，如果是需要裝配的面通過b Ret＝Face.Select2（Tr ue，0）函數(shù)選擇該面，并返回該面被選中的信息。

實現(xiàn)自動裝配不僅僅要能夠選擇裝配元素，并且要實現(xiàn)同時選擇兩個裝配元素，只有這樣自動裝配才能順利實現(xiàn)，否則無法進行裝配。解決該問題需要利用選擇函數(shù)的 b Ret＝ Face.Select2（Tr ue，0）和s w Model.And Select ByID語句，前者是返回選擇的面，后者是再選擇一個要裝配的元素這樣才能保證兩個面同時被選中。值得注意的是利用s w Model.And Select ByID函數(shù)選擇組件時，要將組件的名稱賦給該函數(shù)，在Solid Works裝配體中所添加的零件系統(tǒng)會自動給所加入的零部件添加一個序號（如：圓柱一-1），所以完整的組件名稱為“零件名稱-‘序號’”＋“＠”＋“裝配體名稱”。

2.3 添加配合［5］

配合關系是指需要進行裝配的零部件被賦予了一定的約束關系（共線、平行、同軸、相切等），這些約束關系只對于特定的幾何實體組合有效。在API中使用Add Mate3（）函數(shù)實現(xiàn)零部件之間的配合，并定義了20多種裝配關系以及6種相應的對齊類型。

3 應用實例

以帶式輸送機驅動滾筒為例，具體說明基于VB的Solid Works自動裝配的過程。在帶式輸送機驅動滾筒的裝配過程中要實現(xiàn)輪轂與兩個脹套之間圓柱面的同軸心、面與面的重合以及面與面的鎖定配合，脹套與軸的面與面的同軸心、面與面的重合以及面與面的鎖定配合，即可完成裝配。

本實例使用了遍歷命名面程序函數(shù)與選擇裝配面函數(shù)：Function On Face Traverse（）／／遍歷并命名面函數(shù)、Function Select Component FaceBy Na me（）／／選擇已命名面函數(shù)。

函數(shù)OnFaceTraverse通過Component的Get Body方法獲得實體Body，利用Body的Get First Face獲得Face，使用Get Next Face方法獲得其他Face，并通過Selected FaceProperties函數(shù)給遍歷過的面進行命名，以便裝配選擇使用。Select Component FaceBy Name函數(shù)的原理與On Face Traverse函數(shù)類似。

滾筒殼、脹套以及軸自動裝配的具體過程如下：

自動生成的裝配體如圖3所示。

4 結論

以VB為開發(fā)語言，應用Solid Works API接口技術對Solid Works進行二次開發(fā)，應用遍歷面技術可實現(xiàn)零部件的精確自動裝配，從而可實現(xiàn)機械產品的參數(shù)化設計，提高設計質量和效率。

圖3 自動生成裝配體

［1］葉煒威.余才佳.Solid Works2006實體建模與二次開發(fā)教程［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2006.

［2］張亮有.文茂堂.橋式起重機運行機構三維參數(shù)化設計研究［J］.陜西科技，2009（2）：122-123.

［3］江洪.魏崢.王濤威，等.Solid Works二次開發(fā)實例解析［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2004.

［4］Solid Works公司，葉修梓，陳超祥.Solid Works高級教程：二次開發(fā)與API［M］.杭州新迪數(shù)字工程系統(tǒng)有限公司，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2007.

［5］殷國富.尹湘云.胡曉兵.Solid Works二次開發(fā)實例精解·沖模標準件3D圖庫［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2006.