基于VFP和SolidWorks的機(jī)械產(chǎn)品系列化設(shè)計(jì)

聶少文，李 波，陳定方，謝偉華

（1武漢理工大學(xué)智能制造與控制研究所，湖北 武漢430063；2武昌船舶重工有限責(zé)任公司，湖北 武漢430073）

現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)模式正從大規(guī)模生產(chǎn)逐漸轉(zhuǎn)向小批量、多品種的生產(chǎn)。在眾多品種的機(jī)械產(chǎn)品中，很大一部分屬于系列化產(chǎn)品，假如對(duì)每一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品都重新設(shè)計(jì)，將耗費(fèi)大量的財(cái)力物力，也會(huì)使產(chǎn)品生產(chǎn)周期加長(zhǎng)，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益降低。此外，針對(duì)不同的參數(shù)去選用不同的機(jī)械產(chǎn)品也將是個(gè)比較繁雜的過(guò)程。Visual FoxPro（VFP）是一款操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，能夠很容易地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和查詢功能。將它運(yùn)用到機(jī)械產(chǎn)品的選型上將會(huì)節(jié)約大量時(shí)間。SolidWorks是一款三維設(shè)計(jì)軟件，除了具有強(qiáng)大的建模功能和裝配功能外，還擁有零件的系列化設(shè)計(jì)功能。

1 基于VFP的數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和查詢

1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

機(jī)械制造企業(yè)的產(chǎn)品選型表只有機(jī)械產(chǎn)品的型號(hào)，沒有相關(guān)的設(shè)計(jì)尺寸。基于VFP所建立的數(shù)據(jù)庫(kù)除了擁有產(chǎn)品的型號(hào)以外，還有各個(gè)零件的尺寸。VFP是一種簡(jiǎn)單易于掌握的軟件，該軟件在數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和查詢方面十分簡(jiǎn)單。在系列化的設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先便是通過(guò)計(jì)算得到機(jī)械產(chǎn)品零件的系列化尺寸，然后通過(guò)VFP建立系列化數(shù)據(jù)庫(kù)。

通過(guò)VFP建立數(shù)據(jù)庫(kù)有兩種方式。第一種是通過(guò)軟件本身建立數(shù)據(jù)庫(kù)。基本步驟是：打開VFP軟件，在主界面點(diǎn)擊“文件”，選中“新建”，在“新建”的選項(xiàng)中選擇“新建數(shù)據(jù)庫(kù)”，在數(shù)據(jù)庫(kù)的新建中有“數(shù)據(jù)庫(kù)向?qū)А焙汀白远x”，使用者就可根據(jù)需要選擇，在新建數(shù)據(jù)庫(kù)的表格中輸入自己所得到的系列化數(shù)據(jù)。另一種建立數(shù)據(jù)庫(kù)的方法則比較簡(jiǎn)單。因?yàn)樵赩FP中數(shù)據(jù)庫(kù)的格式為DBF，而Excel表格的文件可以轉(zhuǎn)換為DBF格式，所以當(dāng)建立了零件的系列化表格時(shí)，便可以將它導(dǎo)入到VFP中。具體的操作如下：首先打開要轉(zhuǎn)格式的Excel電子表格文件，在主界面點(diǎn)擊文件菜單，點(diǎn)擊“另存為”，“保存類型”選擇“DBF”，這個(gè)時(shí)候文件便可以轉(zhuǎn)換為DBF格式了。接著便可以打開VFP軟件，選擇“導(dǎo)入”，選擇已經(jīng)轉(zhuǎn)換好的DBF文件，那么一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)便建立完畢。在這兩種數(shù)據(jù)庫(kù)的建立方法中，第二種可以巧妙地將Excel和DBF結(jié)合起來(lái)，更加便于數(shù)據(jù)庫(kù)的編輯和使用，所以運(yùn)用得比較廣泛。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢

數(shù)據(jù)庫(kù)建立完畢后，企業(yè)便可以根據(jù)客戶的要求，在數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢客戶所需要的產(chǎn)品型號(hào)以及該產(chǎn)品各個(gè)零件的相關(guān)尺寸。

在已經(jīng)建立的數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，包含了產(chǎn)品型號(hào)及相關(guān)參數(shù)。如建立的是“減速機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)”，那么在數(shù)據(jù)庫(kù)中就會(huì)包含“減速比”、“輸出扭矩”、“輸出方式”、“輸出功率”等參數(shù)，以及“型號(hào)”、“各零件的尺寸”等。而客戶對(duì)產(chǎn)品的要求，無(wú)外乎諸如“減速比”、“輸出方式”等，那么便可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢功能找到該減速機(jī)的型號(hào)以及各個(gè)零件尺寸參數(shù)。具體步驟如下：打開VFP軟件，在主界面上選擇“文件選項(xiàng)”，在“文件選項(xiàng)”中選擇“新建查詢”，選擇“查詢向?qū)А毙陆ú樵?，在“查詢向?qū)А敝芯涂梢栽O(shè)置基本的參數(shù)，最終獲得查詢結(jié)果。

2 SolidWorks的參數(shù)化建模

機(jī)械產(chǎn)品都是由零件組成的，對(duì)于系列化的機(jī)械產(chǎn)品而言，不同型號(hào)的產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)方面有很大的相似性，只是在結(jié)構(gòu)的尺寸上有所差異。Solid－Works［1］是一款簡(jiǎn)單易學(xué)的軟件，它提供了零件的配置功能，即參數(shù)化建模的功能。在SolidWorks中通過(guò)建立一個(gè)基礎(chǔ)模型，在這個(gè)模型的基礎(chǔ)上，插入Excel系列化設(shè)計(jì)表格來(lái)控制零件的尺寸參數(shù)。這樣便可以實(shí)現(xiàn)零件的參數(shù)化建模，完成同一機(jī)械產(chǎn)品零件的系列化設(shè)計(jì)。這種方式可以大大地節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間，縮短設(shè)計(jì)周期。設(shè)計(jì)人員根據(jù)零件的不同參數(shù)要求，設(shè)計(jì)出一個(gè)系列化零件庫(kù)，當(dāng)通過(guò)VFP查詢到系列化數(shù)據(jù)時(shí)，就可以在零件庫(kù)中得到相應(yīng)的零件模型。

2.1 建立基礎(chǔ)模型

步驟如下：打開SolidWorks［2］軟件，點(diǎn)擊“新建零件”，即得到所需零件模型。

2.2 零件參數(shù)化建模的實(shí)現(xiàn)

在SolidWorks中已建模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)其插入功能，插入零件的系列化設(shè)計(jì)表，修改相關(guān)的尺寸參數(shù)，完成系列化設(shè)計(jì)表，然后就可以生成系列化零件。具體的步驟如下：在已經(jīng)建立好的基礎(chǔ)模型的界面上，點(diǎn)擊“插入”，在“插入”的下拉菜單中選擇“插入設(shè)計(jì)表”，這個(gè)時(shí)候便可以在界面上編輯系列化的設(shè)計(jì)表格。編輯系列化設(shè)計(jì)表的過(guò)程其實(shí)就是在改型零件尺寸的基礎(chǔ)上輸入其他系列零件的尺寸參數(shù)。以此類推，便可得到一個(gè)整體的系列化設(shè)計(jì)表，此時(shí)就在零件配置的界面出現(xiàn)了所有零件系列，只需要點(diǎn)擊各個(gè)系列號(hào)，在界面上就會(huì)出現(xiàn)該系列號(hào)的模型，這個(gè)模型上就會(huì)標(biāo)有該系列號(hào)模型的尺寸。

3 系列化圖紙的生成

3.1 零件三視圖的獲取

僅有SolidWorks模型并不能完全滿足機(jī)械制造的需要，所以在進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該把生成零件圖紙作為設(shè)計(jì)目標(biāo)之一。SolidWorks可自動(dòng)生成零件的三視圖，所以在零件的系列化過(guò)程中就可以通過(guò)SolidWorks的功能實(shí)現(xiàn)零件三視圖的導(dǎo)出。具體的步驟如下：打開SolidWorks軟件，在主界面選擇“新建工程圖”選項(xiàng)，這個(gè)時(shí)候就在界面的左邊輸入需要轉(zhuǎn)換為工程圖的零件。在選擇好的圖紙的基礎(chǔ)上，將零件的三視圖依次放在圖紙的適當(dāng)位置，最后點(diǎn)擊“文件”，選擇“保存格式”為DWG格式，最后導(dǎo)出零件的三視圖。

3.2 零件加工圖的完善

從SolidWorks導(dǎo)出的零件三視圖只是很粗糙的零件圖，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足機(jī)械加工的要求，需要在導(dǎo)出零件圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善，而借助CAD就可以對(duì)零件圖進(jìn)行修改。修改的內(nèi)容包括零件尺寸的標(biāo)注、技術(shù)要求、尺寸公差等。修改完后即得到完整的CAD圖紙，并且可以將之運(yùn)用于零件加工。

4 設(shè)計(jì)實(shí)例

首先建立如圖1所示系列化數(shù)據(jù)庫(kù)［3］。

圖1 系列化數(shù)據(jù)庫(kù)

這一系列共12種型號(hào)的機(jī)械產(chǎn)品，假如客戶需求是輸出方式為心軸，減速比為13的產(chǎn)品，那么新建查詢［4］得到如圖2所示的結(jié)果，可以在Solid－Works中得到相應(yīng)參數(shù)的建模結(jié)果（圖3）。因?yàn)椴樵兊玫降氖菢?biāo)號(hào)是2，所以選中第2系列，輸出工程圖（圖4）。再導(dǎo)入CAD進(jìn)行完善，得到的圖紙（圖5）相對(duì)比較完整，可以運(yùn)用于加工。以此類推，即可得到所有的零件圖紙，然后根據(jù)裝配圖就可以得到系列化的機(jī)械產(chǎn)品。

圖2 查詢結(jié)果

圖3 套筒的參數(shù)化建模

圖4 SolidWorks導(dǎo)出的工程圖

圖5 CAD導(dǎo)出的圖紙

［1］ 楊 麗，楊勇生，李光耀.SolidWorks零件設(shè)計(jì)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2002.

［2］ 彭和平.基于SolidWorks的零件系列化設(shè)計(jì)［J］.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù).2004（08）：46－48.

［3］ 閆英琪，景 麗.Visual FoxPro6.0數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用［M］.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2013.

［4］ 彭國(guó)星，陳芳勤，唐黎黎.Visual FoxPro程序設(shè)計(jì)教程［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011.