基于VBA的SolidWorks快速二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)爬梯部件的參數(shù)化建模

李冰　郭獻(xiàn)禮　張林多　賈文聰

摘 要 爬梯是工業(yè)場景中使用率很高的部件，本文基于SolidWorks VBA開發(fā)方法針對(duì)爬梯進(jìn)行快速二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)爬梯部件的參數(shù)化建模，用戶通過輸入爬梯高度和傾角等參數(shù)即可快速生成對(duì)應(yīng)的爬梯模型，可以極大地提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。此外，本文展示了通過SolidWorks API實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模的主要代碼，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 SolidWorks VBA 二次開發(fā) 爬梯

中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

三維模型展示效果更加直觀，具有二維圖紙無法比擬的優(yōu)越性，更有助于提高產(chǎn)品布局的合理性以及方便檢查產(chǎn)品細(xì)節(jié)是否存在干涉，大大提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性;而且目前市面上絕大部分的三維設(shè)計(jì)軟件都能夠?qū)崿F(xiàn)模型與對(duì)應(yīng)圖紙的聯(lián)動(dòng)，從而節(jié)省了大量修改圖紙的時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)效率。由此可見，三維設(shè)計(jì)是未來設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

SolidWorks作為一款主流三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，其靈活而強(qiáng)大的建模和圖形渲染功能能夠滿足不同層次設(shè)計(jì)人士的需求，但對(duì)于一些差異不大使用率卻較高的部件，傳統(tǒng)的手工交互式建模方式仍然顯得繁瑣，屬于重復(fù)勞動(dòng)，而定制化的開發(fā)則可以改善這種狀況，將設(shè)計(jì)人員從這種大量的重復(fù)勞動(dòng)中解放出來，可以利用更多時(shí)間進(jìn)行更有價(jià)值更有意義的工作，進(jìn)而極大地提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。SolidWorks除了具備參數(shù)化驅(qū)動(dòng)的建模功能以外，還提供了豐富的可供二次開發(fā)的API（Application Programming Interface）接口，可以使用VBA、Visual Basic、Visual C#和Visual C++等開發(fā)工具方便地進(jìn)行二次開發(fā)，用戶在SolidWorks界面上所作的操作均可以通過API編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。其中，采用VBA編程的優(yōu)點(diǎn)是無需安裝外部的開發(fā)環(huán)境，可以直接在SolidWorks中通過錄制和編輯宏進(jìn)行二次開發(fā)，而且相比其他開發(fā)語言，VBA對(duì)代碼的修改量最少，可讀性強(qiáng)，易于編寫和后期的維護(hù)。爬梯在工業(yè)場景中的使用頻率較高，又非完全意義上的標(biāo)準(zhǔn)件，重復(fù)建模繁瑣耗時(shí)，但可參數(shù)化性強(qiáng)，本文采用VBA編程方式進(jìn)行爬梯模型的二次開發(fā)。

1本文用到的API接口介紹

本文在爬梯開發(fā)過程中主要用到了插入草圖直線、移動(dòng)草圖，選擇實(shí)體、生成鈑金件、線性陣列實(shí)體等5個(gè)接口函數(shù)，下面分別簡單介紹其功能，詳細(xì)用法可以參閱SolidWorks API幫助：

（1）插入草圖直線：SketchManager：CreateLine（Double X1， Double Y1， Double Z1， Double X2， Double Y2， Double Z2）。該函數(shù)用于在當(dāng)前2D或3D草圖中繪制直線，括號(hào)中參數(shù)為要繪制直線的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo);

（2）移動(dòng)指定草圖：ModelDocExtension：：MoveOrCopy Boolean Copy， Integer NumCopies， Boolean KeepRelations， Double BaseX， Double BaseY， Double BaseZ， Double DestX， Double DestY， Double DestZ。該函數(shù)用于移動(dòng)并且選擇性地復(fù)制選中的草圖實(shí)體，參數(shù)為一些選項(xiàng)開關(guān)和起點(diǎn)終點(diǎn)坐標(biāo);

（3）選擇實(shí)體：ModelDocExtension：：SelectByID2（String Name， Type， Double X， Double Y， Double Z， Boolean Append， Integer Mark， Callout Callout， Integer Selec-tOption）。該函數(shù)用于選擇指定實(shí)體，選擇實(shí)體的類型包括基準(zhǔn)面、參考平面、坐標(biāo)軸、草圖，實(shí)體點(diǎn)、實(shí)體線、實(shí)體面、實(shí)體特征、注釋等;

（4）生成鈑金件：FeatureManager：：InsertSheetMetalBaseFlange2 （Double Thickness， Boolean ThickenDir， Double Radius， Double ExtrudeDist1， Double Ex-turdeDist2， Boolean FlipExtruDir， Integer EndCondition1， Integer EndCondition2， Integer DirToUse， CustomBendAllowance PCBA， Boolean UseDefaultRelief， Integer ReliefType， Double ReliefWidth， Double ReliefDepth， Double ReliefRatio， Boolean UseReliefRatio， Boolean Merge， Boolean UseFeatScope， Boolean UseAutoSelect）。該函數(shù)基于法蘭特征生成鈑金件，括號(hào)中為一些鈑金參數(shù)，如鈑金厚度、彎折半徑等;

（5）線性陣列實(shí)體：FeatureManager：：FeatureLinearPattern5（Integer Num1， Double Spacing1， Integer Num2， Double Spacing2， Boolean FllipDir1， Boolean FlipDir2， String DName1， String DName2， Boolean GeometryPattern， Boolean Var-yInstance， Boolean HasOffset1， Boolean HasOffset2， Boolean CtrlByNum1， Boolean CtrlByNum2， Boolean FromCentroid1， Boolean FromCentroid2， Boolean RevOffset1， Boolean RevOffset2， Double Offset1， Double Offset2， Boolean D2PatternSeedOnly， Boolean SyncSubAssemblies）。該函數(shù)用于線性陣列特征，括號(hào)中主要包括陣列個(gè)數(shù)、陣列間距和陣列方向等參數(shù)。

2程序的開發(fā)及運(yùn)行

2.1程序界面設(shè)計(jì)

進(jìn)入SolidWorks，新建空白零件，即可通過“工具——宏——新建”新建VBA宏程序，用戶可以通過工具箱在新建的用戶窗口中添加標(biāo)簽、文本框和按鈕等控件，以滿足需要的功能。這里主要設(shè)置了爬梯高度、爬梯傾角、臺(tái)階長度、臺(tái)階深度、臺(tái)階高度等參數(shù)，用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要將上述設(shè)計(jì)參數(shù)的數(shù)值輸入對(duì)應(yīng)的文本框，點(diǎn)擊“生成”按鈕則程序根據(jù)用戶輸入的設(shè)計(jì)參數(shù)值生成爬梯模型，點(diǎn)擊“退出”按鈕則退出當(dāng)前程序窗口。

設(shè)計(jì)完成的生成爬梯程序窗口如圖1，窗口包含一個(gè)框架控件，5個(gè)標(biāo)簽控件，5個(gè)文本框控件和兩個(gè)按鈕控件：

2.2程錄制和編輯宏

SolidWorks API函數(shù)調(diào)用包含的參數(shù)通常較多，例如“拉伸凸臺(tái)/基體”函數(shù)FeatureManager：：FeatureExtrusion3，它共有23個(gè)參數(shù)，而在為SolidWorks開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)，只有API的每個(gè)參數(shù)都滿足條件，代碼才能夠正確執(zhí)行，所以通過錄制和編輯宏是一個(gè)很好的快速進(jìn)行SolidWorks二次開發(fā)的方法，而且通過預(yù)先計(jì)劃，多次錄制的方式可以實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜程序的二次開發(fā)。

這里將爬梯模型的錄制過程分為以下6個(gè)步驟：

（1）創(chuàng)建平行四邊形草圖1，確定爬梯的高度和傾角;

（2）創(chuàng)建臺(tái)階草圖2，確定爬梯臺(tái)階長、寬等參數(shù);

（3）根據(jù)草圖2生成最底部鈑金臺(tái)階;

（4）陣列生成鈑金臺(tái)階;

（5）根據(jù)草圖1生成臺(tái)階一側(cè)鈑金側(cè)板;

（6）陣列生成另一側(cè)鈑金側(cè)板，模型完成。

錄制完成后，先對(duì)每一段宏命令進(jìn)行必要的編輯，例如刪除變換視圖的代碼，添加自定義參數(shù)的聲明并將其代入特征函數(shù)以及添加控件動(dòng)作等，然后將修改后的宏命令統(tǒng)一整理，經(jīng)過調(diào)試，最終形成一段功能完整的宏命令。

2.3主要功能代碼展示

本文針對(duì)爬梯模型的VBA二次開發(fā)程序主要實(shí)現(xiàn)的是以下幾點(diǎn)功能：

（1）定義爬梯參數(shù)的數(shù)據(jù)類型并從文本框控件獲取參數(shù)數(shù)值，代碼如下（單引號(hào)表示本行為注釋內(nèi)容，下同）：

'定義爬梯高度Hi和傾角An，兩者均為Double Precision數(shù)據(jù)類型

Dim Hi As Double

Dim An As Double

Hi = CDbl（TextBox1.Text） / 1000

An = CDbl（TextBox2.Text） * （3.141592653 / 180）

'定義臺(tái)階長度l0、寬度和b0層高h(yuǎn)0，三者均為Double Precision數(shù)據(jù)類型

Dim l0 As Double

Dim b0 As Double

Dim h0 As Double

l0 = CDbl（TextBox3.Text） / 1000

b0 = CDbl（TextBox4.Text） / 1000

h0 = CDbl（TextBox5.Text） / 1000

其中，CDbl（）函數(shù)的作用是將輸入文本框中的字符串轉(zhuǎn)化為Double Precision類型的數(shù)據(jù)。由于SolidWorks內(nèi)部運(yùn)行的單位制仍然是米和弧度，所以需要用表達(dá)式將用戶輸入的參數(shù)從毫米轉(zhuǎn)換為米，從角度轉(zhuǎn)換為弧度。

（2）將定義好的參數(shù)代入生成草圖直線和生成鈑金實(shí)體等函數(shù)，實(shí)現(xiàn)草圖和特征的參數(shù)化建模，代碼如下：

'創(chuàng)建參數(shù)化草圖1

Dim skSegment As Object

Set skSegment = Part.SketchManager.CreateLine（0#， 0#， 0#， Hi / Tan（An）， Hi， 0#）

Part.SetPickMode

Part.ClearSelection2 True

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2（"Line1"， "SKETCHSEGMENT"， 0， 0， 0， True， 0， Nothing， 0）

Part.Extension.MoveOrCopy True， 1， True， 0， 0， 0， b0， 0， 0

Part.ClearSelection2 True

Set skSegment = Part.SketchManager.CreateLine（Hi / Tan（An）， Hi， 0#， Hi / Tan（An） + b0， Hi， 0#）

Set skSegment = Part.SketchManager.CreateLine（0#， 0#， 0#， b0， 0#， 0#）

Part.ClearSelection2 True

Part.SketchManager.InsertSketch True

'創(chuàng)建參數(shù)化鈑金臺(tái)階草圖2

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2（"前視基準(zhǔn)面"， "PLANE"， 0， 0， 0， False， 0， Nothing， 0）

Part.SketchManager.InsertSketch True

Set skSegment = Part.SketchManager.CreateLine（h0 / Tan（An）， h0， 0#， h0 / Tan（An） + b0， h0， 0#）

Part.SetPickMode

Part.ClearSelection2 True

Set skSegment = Part.SketchManager.CreateLine（h0 / Tan（An）， h0， 0#， h0 / Tan（An）， （h0 - 0.05）， 0#）

Part.SetPickMode

Part.ClearSelection2 True

Part.SketchManager.InsertSketch True

'生成最底部鈑金臺(tái)階

Dim customBendAllowanceData As Object

Set customBendAllowanceData = Part.FeatureManager.CreateCustomBendAllowa-nce（）

customBendAllowanceData.KFactor = 0.5

Dim myFeature As Object

Set myFeature = Part.FeatureManager.InsertSheetMetalBaseFlange2（0.0007366， False， 0.0007366， l0， 0.01， False， 0， 0， 1， customBendAllowanceData， False， 0， 0.0001， 0.0001， 0.5， True， False， True， True）

Part.ClearSelection2 True

（3）計(jì)算陣列臺(tái)階個(gè)數(shù)并線性陣列鈑金臺(tái)階，代碼如下：

Dim num As Integer

Dim num1 As Double

Dim num2 As Integer

Dim h1 As Double

num1 = Hi / Sin（An） / （h0 / Sin（An））

num2 = Int（Hi / Sin（An） / （h0 / Sin（An）））

h1 = h0 / Sin（An）

If num2 >= num1 Then

num = num2 - 1

End If

If num2 < num1 Then

num = num2

End If

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2（"Line1@草圖1"， "EXTSKETCHSEG-MENT"， 0， 0， 0， True， 1， Nothing， 0）

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2（"基體-法蘭1"， "SOLIDBODY"， 0， 0， 0， True， 256， Nothing， 0）

Part.ClearSelection2 True

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2（"Line1@草圖1"， "EXTSKETCHSEG-MENT"， 0， 0， 0， False， 1， Nothing， 0）

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2（"基體-法蘭1"， "SOLIDBODY"， 0， 0， 0， True， 256， Nothing， 0）

Dim swLinearPattern As Feature

Set swLinearPattern = Part.FeatureManager.FeatureLinearPattern5（num， h1， 1， 0.01， False， False， "NULL"， "NULL"， False， False， False， False， False， False， True， True， False， False， 0， 0， False， False）

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2（"Line1@草圖1"， "EXTSKETCHSEG-MENT"， 0， 0， 0， True， 1， Nothing， 0）

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2（"基體-法蘭1"， "SOLIDBODY"， 0， 0， 0， True， 256， Nothing， 0）

Part.ClearSelection2 True

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2（"Line1@草圖1"， "EXTSKETCHSEG-MENT"， 0， 0， 0， False， 1， Nothing， 0）

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2（"基體-法蘭1"， "SOLIDBODY"， 0， 0， 0， True， 256， Nothing， 0）

Set swLinearPattern = Part.FeatureManager.FeatureLinearPattern5（2， （Hi - h0） / Sin（An）， 1， 0.01， False， False， "NULL"， "NULL"， False， False， False， False， False， False， True， True， False， False， 0， 0， False， False）

其中，Int（）為取整函數(shù)，將計(jì)算得到的臺(tái)階個(gè)數(shù)取整，并通過If條件句調(diào)整，最終確定陣列臺(tái)階個(gè)數(shù)。此外，線性陣列方向可以選取草圖線、特征線，也可以設(shè)置某平面法線方向，本文在陣列臺(tái)階時(shí)選取的是沿著爬梯傾斜方向的草圖線，陣列爬梯鈑金側(cè)板時(shí)設(shè)置的是該鈑金平面的法線方向。

2.4程序運(yùn)行結(jié)果

程序經(jīng)過編輯整理后調(diào)試無誤即可運(yùn)行。打開SolidWorks，新建空白零件，運(yùn)行生成爬梯宏程序，輸入以下兩組設(shè)計(jì)參數(shù)運(yùn)行（見圖2）。

點(diǎn)擊“生成”按鈕，即可生成對(duì)應(yīng)的爬梯模型，如圖3所示。

檢查生成的模型可知程序正確運(yùn)行。

3總結(jié)

通過二次開發(fā)的方法實(shí)現(xiàn)定制部件的參數(shù)化建模，可以極大地提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。本文針對(duì)工業(yè)場景中使用率很高的爬梯部件進(jìn)行了基于VBA 的SolidWorks二次開發(fā)，詳細(xì)介紹了通過錄制、修改宏的方法進(jìn)行快速二次開發(fā)的過程。簡單介紹了開發(fā)過程中用到的插入草圖直線、移動(dòng)草圖、選擇實(shí)體、生成鈑金件、線性陣列實(shí)體等若干SolidWorks API函數(shù)，并通過真實(shí)的生成爬梯程序代碼展示其功能以及參數(shù)化驅(qū)動(dòng)建模的實(shí)現(xiàn)，具有較高的實(shí)用和參考價(jià)值。

作者簡介：李冰，男，1988/08/30，河南鄭州，工作單位：河南衛(wèi)華重型機(jī)械股份有限公司，專業(yè)：工程力學(xué)，研究方向：結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)分析。

參考文獻(xiàn)

[1] SolidWorks公司.SolidWorks高級(jí)教程：二次開發(fā)與API（2007版）[M].葉修梓，陳超詳編.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.