基于CATIA的聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)件庫設(shè)計(jì)開發(fā)

邵文慶

（永城職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系，河南 永城476600）

0 前言

在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時，往往用到大量的標(biāo)準(zhǔn)件，在標(biāo)準(zhǔn)件的建模過程中需要查詢國家標(biāo)準(zhǔn)查詢。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)確定的數(shù)據(jù)來確定零件的外形、尺寸耗費(fèi)時間和精力，效率低并且容易出錯。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對零部件設(shè)計(jì)的要求越來越高，設(shè)計(jì)周期也越來越短，如何能夠高效的設(shè)計(jì)產(chǎn)品對快速占領(lǐng)市場非常重要。因而，建立標(biāo)準(zhǔn)件庫以及產(chǎn)品零件庫顯得非常重要。目前，CAD軟件發(fā)展迅速，各個軟件廠商分別以自己軟件平臺建立起標(biāo)準(zhǔn)件庫，如Solidworks、Pro/E和UG等。但國內(nèi)以CATIA建立的標(biāo)準(zhǔn)零件庫還比較少，而以CATIA軟件為基礎(chǔ)建立的聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)件庫就根本沒有。為此提出利用CATIA軟件來建立聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)件庫。

CATIA軟件是由法國達(dá)索公司開發(fā)的一款高端的三維CAD/CAM/CAE軟件，從1982年面世以來，其界面友好、易于操作、功能強(qiáng)大獲得了用戶的好評，成為高端CAD/CAM/CAE軟件領(lǐng)導(dǎo)者。CATIA軟件本身帶有零件庫，其零件庫主要為螺栓類標(biāo)準(zhǔn)件庫，其標(biāo)準(zhǔn)件庫在設(shè)計(jì)時主要以歐洲、美國和日本等標(biāo)準(zhǔn)為主，缺少以國內(nèi)的國家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)的零件庫。因此，開發(fā)出適合國內(nèi)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員需求的標(biāo)準(zhǔn)零件庫顯得非常重要。在CATIA V5R20軟件中實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)零件庫的開發(fā)可以通過以下三種方法實(shí)現(xiàn)：

（1）利用CATIA軟件的知識工程與專家系統(tǒng)的開發(fā)

在CATIA軟件的知識工程與專家系統(tǒng)中，提供了公式、設(shè)計(jì)表和目錄功能，利用這些功能可以實(shí)現(xiàn)三維標(biāo)準(zhǔn)零件庫的開發(fā)。

（2）基于CATIA V5 Automation的開發(fā)

基于CATIA V5 Automation的開發(fā)既以Visual Basic6.0（簡寫為VB）為工具，通過訪問CATIA軟件Automation中的對象，完成對標(biāo)準(zhǔn)件庫的開發(fā)。VB是一種可視化語言，簡單、易用，利用VB可以訪問CATIA軟件的類、函數(shù)和庫，可以完成聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)零件庫的開發(fā)。

（3）基于構(gòu)件的應(yīng)用編程接口開發(fā)（CAA）

CAA是利用C++語言對CATIA軟件提供的組件的定制開發(fā)，對其組件進(jìn)行組合和擴(kuò)展。

本文通過利用CATIA軟件的知識工程與專家系統(tǒng)建立參數(shù)化模型，通過VB程序訪問ACCESS數(shù)據(jù)庫，根據(jù)設(shè)計(jì)人員在VB界面的選擇，查詢聯(lián)軸器的數(shù)據(jù)并顯示出來，由設(shè)計(jì)人員通過VB界面選擇輸入聯(lián)軸器參數(shù)，最后由VB界面通過CATIA V5 Automation功能修改聯(lián)軸器零件模型參數(shù)，達(dá)到生成所需聯(lián)軸器的目的。本文以LX型彈性柱銷聯(lián)軸器為例展示實(shí)現(xiàn)的方法。

1 聯(lián)軸器三維模型的建立

在國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T12458-2017聯(lián)軸器分類》中，聯(lián)軸器分為：剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器和安全聯(lián)軸器三大類，每一類又根據(jù)其結(jié)構(gòu)和用途不同，分為多個子類別[1]。性聯(lián)軸器中的《彈性柱銷聯(lián)軸器GB/T5014-2017》LX型為例，建立聯(lián)軸器三維實(shí)體模型。

聯(lián)軸器三維模型的建立可以通過兩種方法實(shí)現(xiàn)。一是利用VB調(diào)用CATIA V5 Automation來建立；二是使用CATIA軟件建立聯(lián)軸器模型，再設(shè)置相關(guān)尺寸為變量，通過修改變量來實(shí)現(xiàn)三維模型尺寸數(shù)據(jù)的修改。第二種方法簡單、方便，本文采用第二種方法來建立聯(lián)軸器三維模型。

參數(shù)和關(guān)系在CATIA軟件中，默認(rèn)沒有激活。需要在CATIA軟件工具菜單中選擇選項(xiàng)，選擇基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，設(shè)置自定義樹，激活自定義樹中的參數(shù)和關(guān)系兩個選項(xiàng)。以便在CATIA軟件中設(shè)置的參數(shù)和關(guān)系能夠在樹狀圖中顯示出來。

LX型彈性柱銷聯(lián)軸器（軸孔長度Y型）三維模型如圖1所示，LX型彈性柱銷聯(lián)軸器參數(shù)定義如圖2所示。在《彈性柱銷聯(lián)軸器GB/T5014-2017》中已經(jīng)給定了以下參數(shù)：聯(lián)軸器外圓直徑D、凸緣直徑D1、軸孔直徑d1（d2，dz）、聯(lián)軸器寬度b、間隙S和軸孔長度L（L1），這些參數(shù)可參照國家標(biāo)準(zhǔn)值；聯(lián)軸器連接孔D3、聯(lián)軸器連接孔中心距D2，聯(lián)軸器JZ型凹槽Dj/Dz在國家標(biāo)準(zhǔn)中并沒有給定，可根據(jù)生產(chǎn)需要指定。在建立聯(lián)軸器三維模型時，把以上參數(shù)定義為用戶參數(shù)，類型設(shè)置為長度變量。LX型彈性柱銷聯(lián)軸器用戶參數(shù)如圖3所示。

圖1 LX型彈性柱銷聯(lián)軸器（軸孔長度Y型）三維模型

圖2 LX型彈性柱銷聯(lián)軸器參數(shù)[2]

圖3 LX型彈性柱銷聯(lián)軸器用戶參數(shù)

2 VB人機(jī)交互界面建立

2.1 人機(jī)交互界面建立

衡量一個系統(tǒng)的易用性的重要指標(biāo)是其人機(jī)界面和人機(jī)交互能力，良好的人機(jī)交互界面可以使用戶在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時輕松自如，也很容易掌握系統(tǒng)的功能。以美觀、直觀、易于操作為原則，通過VB6.0開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)出了LX型彈性柱銷聯(lián)軸器的人機(jī)交互界面。聯(lián)軸器人機(jī)交互界面需要實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）選擇不同的類型、輸入不同的參數(shù)，在人機(jī)交互界面中可把同一類型的共同的參數(shù)通過ACCESS查詢得到，顯示在界面上；（2）把參數(shù)分類，如把參數(shù)分為主動端參數(shù)、從動端參數(shù)，以及國標(biāo)給定的公共參數(shù)、國標(biāo)未給定的參數(shù)；（3）聯(lián)軸器連接時用到的其它國標(biāo)件選擇；（4）在《彈性柱銷聯(lián)軸器GB/T5014-2017》中給定了公稱轉(zhuǎn)矩和許用轉(zhuǎn)速，但這兩個參數(shù)不屬于尺寸參數(shù)，對于聯(lián)軸器模型的生成無影響，但其可做為聯(lián)軸器選擇的一種條件，本文中在輸入聯(lián)軸器型號時，在界面中顯示公稱轉(zhuǎn)矩和許用轉(zhuǎn)速，以此做為聯(lián)軸器型號選擇的參照。LX型彈性柱銷聯(lián)軸器人機(jī)交互界面如圖4所示。

圖4 LX型彈性柱銷聯(lián)軸器人機(jī)交互界面

2.2 人機(jī)交互界面參數(shù)與聯(lián)軸器三維模型尺寸參數(shù)的連接

利用VB編程時，可以用下面的方法來訪問CATIA軟件。

Dim CATIA As Object /*定義CATIA為

Object對象）；*/

On Error Resume Next /*出現(xiàn)錯誤執(zhí)行下一名；*/

Set CATIA=GetObject（，"CATIA.Application"）

/*CATIA已經(jīng)打開，利用GetObject獲得Application；*/

If Err.Number<>0 Then

Set CATIA=CreateObject（"CATIA.Application"）

/*CATIA未打開，利用CreateObject獲得Application；*/

CATIA.Visible=True /*CATIA對象可見*/

End If

On Error GoTo 0 /*取消錯誤控制*/；

利用程序判斷CATIA軟件是否已經(jīng)運(yùn)行，如果已經(jīng)運(yùn)行，利用GetObject方法訪問；如果CATIA未運(yùn)行，利用CreatObject方法建立。

3 ACCESS建立聯(lián)軸器參數(shù)數(shù)據(jù)庫

3.1 LX型彈性柱銷聯(lián)軸器數(shù)據(jù)表建立

把LX型彈性柱銷聯(lián)軸器LX1至LX14型共115條記錄建立《LX型彈性柱銷聯(lián)軸器》表，字段包括國標(biāo)給定參數(shù)：聯(lián)軸器外圓直徑D、凸緣直徑D1、軸孔直徑d1（d2，dz）、聯(lián)軸器寬度b、間隙S和軸孔長度L（L1），未給定參數(shù)參考數(shù)據(jù)：聯(lián)軸器連接孔D3、聯(lián)軸器連接孔中心距D2，聯(lián)軸器JZ型凹槽Dj/Dz.以上參數(shù)建立數(shù)據(jù)表，建立LX1至LX14型共115條記錄，以SELECT語句查詢數(shù)據(jù)查詢調(diào)用。LX型彈性柱銷聯(lián)軸器表如圖5所示。

圖5 LX型彈性柱銷聯(lián)軸器數(shù)據(jù)表（部分）

3.2 ACCESS與VB的連接

建立《LX型彈性柱銷聯(lián)軸器》表后，利用VB軟件的ADO功能來訪問ACCESS，使用SELECT語句查詢數(shù)據(jù)，查詢結(jié)果賦給人機(jī)交互界面的列表框。下面程序查詢《LX型彈性柱銷聯(lián)軸器》表中所有s的不重復(fù)值，并把結(jié)果賦給下拉列表ListBoxD。

Private Sub Form_Load（）

Dim cn As New ADODB.Connection

Dim rs As New ADODB.Recordset

Dim D As ADODB.Field

Dim StrConnect As String

Dim strSQL As String

Dim ZiDuan As String '字段變量

Dim arr（）as Single

Dim i as Integer

ZiDuan="s"

StrConnect="D：LX型彈性柱銷聯(lián)軸器.mdb"'連接路徑

cn.Provider="Microsoft.Jet.OLEDB.4.0"

cn.Open StrConnect

strSQL="select distinct"+ZiDuan+"from LX型彈性柱銷聯(lián)軸器"

rs.Open strSQL，cn，adOpenDynamic，adLock－Optimistic，adCmdText

Set D=rs.Fields（ZiDuan）

i=0

Do While Not rs.EOF

arr（i）=D'把D的數(shù)據(jù)賦給數(shù)組arr（）

rs.MoveNext

Loop

ListBoxD.List=arr（） '把數(shù)組 arr（）賦給下拉列表ListBoxD

rs.Close

cn.Close

Set rs=Nothing

Set cn=Nothing

End Sub

4 應(yīng)用實(shí)例

在完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，以主動端、從動端均為Y型軸孔、鍵槽為A型、d1=38 mm、L=160 mm LX3聯(lián)軸器為例生成聯(lián)軸器工程圖紙。在VB人機(jī)界面中選擇主動端、從動端軸孔類型為LX3 1250*4750，VB程序通過select語句查詢ACCESS中的數(shù)據(jù)得到S、擋板外徑和擋板內(nèi)徑，并確定d1（d2或dz）的查詢范圍，在VB界面的combobox中顯示d1（d2或dz）備選項(xiàng)。在確定d1（d2或dz）的值后，由VB程序通過select語句查詢ACCESS中的數(shù)據(jù)得到L或L1、D、D1和b.最后選擇確定D2，D3，選擇螺栓標(biāo)準(zhǔn)件和鍵槽即完成參數(shù)輸入。單擊參數(shù)確認(rèn)更新，VB與CATIA軟件建立連接，傳送輸入?yún)?shù)到三模型，刷新后生成LX3聯(lián)軸器38*160 GB/T5014-2017.生成的聯(lián)軸器三維模型和工程圖如圖6、圖7所示。

圖6 LX型彈性柱銷聯(lián)軸器三維模型（YY型軸孔）

圖7 LX型彈性柱銷聯(lián)軸器剖視圖

5 結(jié)束語

本文對基于CATIA的聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)件庫設(shè)計(jì)開發(fā)進(jìn)行了一些研究和探討，并在LX型彈性柱銷聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)件庫開發(fā)中進(jìn)行了應(yīng)用，解決了在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時快速使用國家標(biāo)準(zhǔn)中的聯(lián)軸器尺寸數(shù)據(jù)、生成聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)件的問題，在某礦用機(jī)械廠已經(jīng)使用，大大提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率，也為其它標(biāo)準(zhǔn)件庫的開發(fā)提供了一種思路。