基于Solidworks鉚鉗彎臂優(yōu)化設(shè)計的二次開發(fā)

蔣小盼　景修潤

摘要：本文介紹了以Visual Basic為開發(fā)工具，通過模塊化的設(shè)計，對solidworks進(jìn)行二次開發(fā)，研制出鉚鉗彎臂的計算機(jī)三維標(biāo)準(zhǔn)圖庫輔助設(shè)計系統(tǒng)。能夠根據(jù)現(xiàn)場需求，實(shí)現(xiàn)鉚鉗彎臂的設(shè)計繪圖的一體化。

關(guān)鍵詞：鉚鉗彎臂；solidworks；Visual Basic

1.前言

商用車底盤的裝配常常采用鉚釘和螺栓聯(lián)接，而鉚釘鉚接具有牢固可靠、成本低廉、效率高等特點(diǎn)，在生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。鉚釘?shù)闹饕T接設(shè)備是液壓鉚釘機(jī)，其中的關(guān)鍵工裝就是鉚鉗彎臂。伴隨著商用車底盤車架裝配線的多品種柔性化生產(chǎn)，鉚鉗彎臂也需要不斷改進(jìn)優(yōu)化，以適應(yīng)生產(chǎn)的需要。

solidworks作為一種三維計算機(jī)輔助設(shè)計軟件通用性強(qiáng)，然而在生產(chǎn)實(shí)踐中，在企業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計過程中修改調(diào)整的工作量較大，需要針對企業(yè)的產(chǎn)品的特點(diǎn)來對軟件進(jìn)行相應(yīng)的二次開發(fā)，以滿足企業(yè)個性化工程設(shè)計的需要。

本文以最常用的鉚鉗型號41J6-76的設(shè)計參數(shù)和方法，根據(jù)鉚鉗人工設(shè)計的步驟和方法，提出模塊化的設(shè)計方案，以Visual Basic為編程語言和開發(fā)工具，對solidworks軟件進(jìn)行二次開發(fā)，研制出鉚鉗彎臂的計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)。當(dāng)需要其他規(guī)格的鉚鉗時，給定相應(yīng)的變量參數(shù)，自動生成鉚鉗彎臂圖紙，同時對鉚鉗的關(guān)鍵截面進(jìn)行強(qiáng)度校核?？纱蟠罂s短設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量。

2.本系統(tǒng)主要優(yōu)勢

一是根據(jù)鉚鉗設(shè)計的參數(shù)和方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，提出來模塊化的設(shè)計方案。本文以模塊化設(shè)計和參數(shù)化思想為指導(dǎo)，分析研究了機(jī)械傳動裝置設(shè)計與繪圖中涉及到的主要參數(shù)選擇、計算方法、數(shù)據(jù)處理等問題，提出了全面合理的程序化設(shè)計方案。即以Visual Basic為編程語言和開發(fā)工具，對sofidworks軟件進(jìn)行二次開發(fā)，研制出了鉚鉗彎臂的計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)。

二是本系統(tǒng)能為新鉚鉗設(shè)計者進(jìn)行多種方案（比如多種尺寸規(guī)格）、多種目標(biāo)的設(shè)計（比如多種鉚接壓力），以及對鉚頭、鉚頭座等標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行配套選型。

三是本系統(tǒng)程序還能對鉚鉗的關(guān)鍵截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。首先，根據(jù)現(xiàn)場需要，確定鉚鉗的開檔，根據(jù)鉚釘直徑大小選擇好配套油缸類型，計算好對應(yīng)的鉚接壓力，根據(jù)一定的安全系數(shù)，計算出關(guān)鍵截面的大小。系統(tǒng)實(shí)際輸入的參數(shù)有：鉚釘直徑、鉚鉗開檔尺寸等參數(shù)，系統(tǒng)運(yùn)行后，自動生成鉚鉗彎臂三維圖紙。

3.關(guān)鍵截面的力學(xué)分析

3.1鉚鉗體材料及安全系數(shù)

采用材料40CrMnMo，可代用材料為40CrMn。制造方式：鍛造。熱處理方式為：表面碳氮共滲或噴丸處理。表面硬度：調(diào)質(zhì)后HRC28-32，程序設(shè)計時采用安全系數(shù)S=L3～1.5，根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，安全系數(shù)最小值可以取1.3。

3.2鉚鉗彎臂的主要受力截面應(yīng)力分析及計算。

如圖1所示，鉚鉗彎臂截面A-A、B-B承受剪應(yīng)力和彎矩，截面C-C承受軸向拉應(yīng)力和彎矩，截面B-B的彎矩最大，便于操作及減輕重量，鉚鉗下部采用變截面設(shè)計。根據(jù)需要確定鉚鉗的開檔尺寸a、b、鉚釘直徑D，計算鉚接壓力，計算三個關(guān)鍵截面的尺寸。

4.系統(tǒng)設(shè)計的原理及流程

鉚鉗彎臂的設(shè)計流程如圖2所示，根據(jù)鉚鉗的開檔尺寸a、b、鉚釘直徑D，計算出三個關(guān)鍵截面的尺寸，校核安全系數(shù)，繪圖零件圖形。系統(tǒng)繪圖的關(guān)鍵是保證設(shè)計系統(tǒng)與圖庫系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞，由于該系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)較少，利用全程變量實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)繪圖過程中需要查找相關(guān)的表格和線圖，具體方法是將數(shù)據(jù)離散化后存入一維二維和三維數(shù)組，再用查表或函數(shù)插值等方法檢索。設(shè)計原理圖如圖3所示。

該系統(tǒng)包含兩大子系統(tǒng)，即“鉚鉗設(shè)計系統(tǒng)”和“鉚鉗相關(guān)輔件圖庫系統(tǒng)”，“鉚鉗設(shè)計系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)的功能是：輸入原始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)完成設(shè)計并顯示結(jié)果，同時與“鉚鉗附件圖庫系統(tǒng)”自動對接，完成繪圖?！般T鉗相關(guān)附件圖庫系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)的功能是：自動生成與鉚釘配套的鉚頭座、上下鉚頭、配套孔徑等圖形。

在系統(tǒng)的開發(fā)中，為使設(shè)計系統(tǒng)直觀方便，具有良好的交互性，主界面采用MDI形式，代碼編寫包括窗體的代碼、控件的代碼、程序代碼。窗體和控件的代碼主要在其屬性窗口和代碼編輯器中完成，根據(jù)程序和結(jié)構(gòu)流程圖和各種模塊的劃分，主模塊編寫成一個主程序，其他單功能模塊編寫成一個子程序。

5.結(jié)語

本系統(tǒng)嚴(yán)格按照人工計算設(shè)計鉚鉗的思路，進(jìn)行精確計算，思路清晰，做到了功能模塊化，圖表程序化，設(shè)計計算的標(biāo)準(zhǔn)化，在本設(shè)計中以Solid Works2014為基礎(chǔ)平臺，用VB6.0為開發(fā)工具開發(fā)了系列標(biāo)準(zhǔn)件庫，經(jīng)過調(diào)試與運(yùn)行，軟件達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)任務(wù)，即在Solid Works下自動生成用戶所需要的標(biāo)準(zhǔn)件的三維實(shí)體模型，如圖4所示，大大提高了工裝的設(shè)計效率。通過試驗(yàn)，于成功對東風(fēng)商用車公司車架廠26種鉚鉗進(jìn)行了優(yōu)化精減，增加了鉚鉗彎臂的通用性。全部品種訂貨試用，效果較好，為實(shí)現(xiàn)底盤車架柔性化制造提供了重要保障。