基于SolidWorks的通用雙梁橋式起重機小車參數(shù)化設計

銀 行，馬 卓，姚峰林，王 深，張 雷，張 瑤

（太原科技大學機械工程學院，山西 太原 030024）

引言

目前我國起重機在設計時需要進行大量的計算，尤其是在設計同系列不同型號時需要進行大量的重復計算，十分繁瑣［1］。隨著時代的發(fā)展，這種設計方法已經(jīng)嚴重限制了工作效率的提高，無法滿足如今系列化生產(chǎn)的需求，所以開發(fā)一種輔助設計系統(tǒng)很有必要。

本研究以通用雙梁起重機小車為例，應用了VB編程、SolidWorks二次開發(fā)、Access數(shù)據(jù)庫技術等技術，采用模塊化設計方法，將理論計算方法通過VB編程變?yōu)榭梢暬挠嬎憬缑?，輸入特定參?shù)便可完成計算，并在SolidWorks里邊創(chuàng)建三維模型，可較為快速地完成通用雙梁起重機小車的參數(shù)化設計。

1 SolidWorks二次開發(fā)方法簡介

1.1 SolidWorksAPI對象介紹

SolidWorks是一個十分強大的三維CAD 軟件，除了三維建模功能外，還帶有豐富的API接口，供開發(fā)者進行功能方面的拓展。這些接口主要為OLE 或COM 接口，用戶可以使用VC、VB、Delphi等高級編程語言工具對其進行二次開發(fā)，以實現(xiàn)自己需要的功能［2］。本文以VB開發(fā)為例，若使用其他語言開發(fā)過程也是類似的。

1.2 SolidWorks二次開發(fā)一般過程

1.2.1 錄制宏

SolidWorks提供了錄制宏的功能，宏是一系列命令的集合，錄制宏可以記錄設計人員在設計三維模型時的每一條命令，并以類似VB編程語言的代碼記錄下來，因此應用VB 對SolidWorks進行二次開發(fā)有著得天獨厚的優(yōu)勢。如果使用VB語言編程的話，可以直接將SolidWorks自動生成的宏代碼復制到VB中，稍加修改便可使用［3］。所以使用宏可以大大簡化程序開發(fā)過程。當然，不使用宏只需要記憶大量的SolidWorks API命令即可，但編程時較為復雜且容易出錯，然而使用這種方法卻可提高開發(fā)人員對SolidWorks的控制，可以使編寫的代碼高效簡潔。對于通用橋式起重機二次開發(fā)來說錄制宏是一種高效的編程方法，值得推廣使用。

1.2.2 宏代碼在VB中的修改

1）VB鏈接SolidWorks零件圖。

例如VB 只有在鏈接SolidWorks后才能對SolidWorks進行各種操作。

對錄制的宏代碼：

替換為：

即可鏈接SolidWorks，開始自動設計零件。

1.2.3 刪除冗余語句

SolidWorks宏程序錄制的代碼摻雜各種對制圖產(chǎn)生干擾的命令和操作，而且有些代碼是不必要的。那些冗余代碼在運行時雖然不報錯，可是會占用大量內存空間，影響閱讀和調試工作。所以最后錄制的宏程序必須要進行人為的整理，刪除或者注釋掉沒用的代碼，使程序簡化。

1.2.4 模型參數(shù)化

在錄制的宏代碼中的模型都是固定數(shù)值的，但程序開發(fā)要求模型的的特征必須是變量，因此需要對模型進行特征的參數(shù)化設計。

Retval＝SketchManager.CreateCircleByRadius（XC，YC，ZC，Radius）‘在草圖中創(chuàng)建一個以（XC，YC，ZC）為原點，radius為半徑的圓。

Retval＝SketchManager.CreateCenterRectangle（X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2）’在草圖中創(chuàng)建一個中心坐標為（X1，Y1，Z1），其中一個直角點為（X2，Y2，Z2）的矩形。

Retval＝SketchManager.CreateLine（X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2）‘在草圖中創(chuàng)建一條以（X1，Y1，Z1）與（X2，Y2，Z2）為端點的直線。

Set myFeature＝Part.FeatureManager.Feature－Extrusion2（True，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，0，0，0.01，0.01，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，0.017 453 292 519 94，0.017 453 292 519 94，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，True，True，True，0，0，F(xiàn)alse）’將所選擇的草圖進行拉伸。

若要使模型實現(xiàn)參數(shù)控制，只需將這些命令中一些函數(shù)參數(shù)改為變量，并在用戶界面設計相應的輸入框或對數(shù)據(jù)庫中進行讀寫，這樣設計人員只需修改這些變量的值便可使程序生成尺寸不同但結構基本相同的模型［4］。

1.2.5 自動裝配

自動裝配及通過VB操縱SoildWorks的API函數(shù)實現(xiàn)各個零件的自動定位、配合、遍歷面等功能，在SolidWorks自動裝配過程中，依然采用宏錄制的方法?？梢栽谘b配體中的各個零件上建立基準面與基準軸，然后設置基準面與基準軸之間的關系，從而完成裝配，這樣可以使得二次開發(fā)時的裝配過程更準確快捷［5］。與自動設計零件類似，自動裝配也要將VB與SolidWorks裝配體API連接，其連接代碼如下：

在自動裝配過程中利用OpenDoc6函數(shù)打開零件、利用AddComponent4 函數(shù)添加零部件到裝配體，SelectByID2 是選擇裝配參考和AddMate3裝配配合命令。

1.3 數(shù)據(jù)庫的支持

Microsoft Office Access是微軟把數(shù)據(jù)庫引擎的圖形用戶界面和軟件開發(fā)工具結合在一起的一個關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，是office辦公套件的一個成員。對于簡單的二次開發(fā)來說ACCESS要比ORACLE，SQL SERVER，MYSQL，DB2 成本更低廉，更易學易用。

ACCESS以它自己的格式將數(shù)據(jù)存儲在基于Access Jet的數(shù)據(jù)庫引擎里，還可以直接導入或者鏈接存儲在其他應用程序和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。開發(fā)人員可以使用Microsoft Access開發(fā)應用軟件，“高級用戶”可以使用它來構建軟件應用程序。與其他辦公應用程序一樣，ACCESS 支持Visual Basic宏語言，語法結構與SolidWorks中的宏完全相同，使用方法也基本一樣，只是部分函數(shù)與SolidWorks不同，本程序應用的是Microsoft Office Access2010版本。

在整個系統(tǒng)的編寫中，需要查找或記錄大量的表格來確定各個參數(shù)的數(shù)值以及各個零部件的型號以及規(guī)格。把上面所有的需要查找的表格和零部件參數(shù)都輸入到數(shù)據(jù)庫中，編寫的程序就會自動查找符合條件的數(shù)據(jù)。設計過程中所建立的數(shù)據(jù)庫如圖1所示。

1.4 封裝

在新建VB工程時可以選擇新建工程的類型。在Windows系統(tǒng)下COM 組件支持可執(zhí)行文件（.exe格式）或動態(tài)鏈接庫（.dll格式）。可執(zhí)行文件獨立于SolidWorks，可以在SolidWorks未打開時執(zhí)行，較為靈活方便。動態(tài)鏈接庫則必須在Solid－Works運行并且被加載時才可以使用，但由于其位于SolidWorks內部，運行速度較快。由于dll文件安裝較為復雜，并且本系統(tǒng)對于運行時間要求不高，所以本系統(tǒng)采用exe格式封裝。

圖1 Access數(shù)據(jù)庫模型

2 通用雙梁橋式起重機小車參數(shù)化設計系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)結構

用戶需要根據(jù)自己的需求在輸入界面內輸入相應的參數(shù)并作出相應選擇，程序便可自動設計出相應的設計方案。具體結構如圖2所示。

圖2 通用雙梁橋式起重機小車參數(shù)化設計系統(tǒng)結構

VB內部計算模塊為本系統(tǒng)核心部分，可以代替設計人員進行一些繁瑣復雜的計算，其主要功能如下頁圖3所示。

2.2 系統(tǒng)展示

2.2.1 輸入?yún)?shù)界面

設計人員在此處輸入所需參數(shù)，程序將根據(jù)這些參數(shù)進行后續(xù)驗算，并連接數(shù)據(jù)庫，根據(jù)計算所得結果確定后續(xù)可選零件的型號。

2.2.2 最終生成的模型

圖3 內部計算模塊功能

圖4 系統(tǒng)總參數(shù)的輸入界面

圖5 系統(tǒng)最終生成的模型

3 結語

本次設計以通用雙梁橋式起重機小車為例，介紹了起重機小車的參數(shù)化設計一般方法。在此過程中綜合運用了VB 編程、SolidWorks二次開發(fā)、Access數(shù)據(jù)庫技術等實現(xiàn)了其中所有零部件的選取。選型用零部件參數(shù)由Access數(shù)據(jù)庫管理，需要查詢表格時VB會自動連接Access并按照用戶輸入的參數(shù)查找。最后VB 調用SolidWorks的API函數(shù)進行模型創(chuàng)建。此次設計的系統(tǒng)可以在用戶只輸入特定參數(shù)的情況下，自動按照程序設計通用雙梁橋式起重機的小車，并在SolidWorks里邊創(chuàng)建三維模型。用戶可以任意更改初始參數(shù)，所生成的模型也會隨之改變。本系統(tǒng)采用可執(zhí)行文件格式封裝，獨立于SolidWorks，可以靈活移植，在一定程度上可以減輕設計人員的負擔，并加快其設計速度。

［1］中國工程機械網(wǎng).工程起重產(chǎn)業(yè)狀況及發(fā)展趨勢［J］.機械工業(yè)標準化與質量，2011（8）：12－14.

［2］曾鋒，鐘治初，姚山.SolidWorks API二次開發(fā)方法與應用［［J］.嘉應學院學報，2011（29）：21－25.

［3］葛振華，趙茹茹.基于API與方程式的SolidWorks參數(shù)化建模應用［J］.金屬加工（冷加工），2012（12）：84.

［4］安穎蓮.Visual Basic程序設計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

［5］郭威.鑄造起重機小車參數(shù)化設計系統(tǒng)研究［D］.太原：太原科技大學，2013.