基于SolidWorks的壓輪數(shù)字化設(shè)計(jì)

張曉慶，王海濤

ZHANG Xiao-qing1, WANG Hai-tao2

（1. 勝利油田勝利泵業(yè)有限責(zé)任公司，東營(yíng) 257091；2. 北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

1 概述

本論文主要完成了一套基于SolidWorks 的壓輪參數(shù)化設(shè)計(jì)。壓輪的尺寸參數(shù)由數(shù)據(jù)庫(kù)Access存儲(chǔ)。利用VB編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)Access和SolidWorks之間的參數(shù)傳遞。由SolidWorks根據(jù)參數(shù)直接生成三維實(shí)體或二維圖紙。

圖1 系統(tǒng)框架圖

壓輪是應(yīng)用于框絞機(jī)和籠絞機(jī)的重要工裝，用于線纜芯成型時(shí)的壓制。框絞機(jī)和籠絞機(jī)都是絞制電纜線芯的機(jī)械設(shè)備。電纜在制造過(guò)程中，電纜線芯的制造是重要的組成部分。線芯一般多是由多根細(xì)的金屬絲絞合而成。在絞合之后都要通過(guò)多道壓輪進(jìn)行緊壓整形。所以壓輪是電纜線芯制造的重要工裝，也是保證電纜線芯質(zhì)量的關(guān)鍵工裝。壓輪分定輪和動(dòng)輪兩種，一套壓輪由一個(gè)定輪和一個(gè)動(dòng)輪組成。框絞機(jī)和籠絞機(jī)使用的壓輪外型尺寸稍有不同，相同型號(hào)的壓輪輪廓尺寸相同。

SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAM/CAE/PDM桌面集成系統(tǒng)。該軟件可以最大限度地滿足設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，容易上手；可以完成復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、高性能的大型裝配、高級(jí)曲面造型和設(shè)計(jì)修改；顯示動(dòng)態(tài)裝配關(guān)系；集設(shè)計(jì)、分析、加工和數(shù)據(jù)管理于一體；將二維繪圖與三維造型技術(shù)融為一體，將三維實(shí)體圖自動(dòng)轉(zhuǎn)換成二維平面圖。此外它還具有良好的開(kāi)發(fā)性接口和功能擴(kuò)充性。任何支持OLE（對(duì)象鏈接與嵌入）和COM（組件對(duì)象模型）的編程語(yǔ)言都可以作為SolidWorks的開(kāi)發(fā)工具。本文使用支持OLE的Visual Basic 6.0作為開(kāi)發(fā)工具。現(xiàn)有的常用的CAD軟件有CAXA和AUTOCAD。CAXA也是融合了三維實(shí)體設(shè)計(jì)和二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，也有使用VB的二次開(kāi)發(fā)接口，但是真正想要使用CAXA的二次開(kāi)發(fā)接口必須向CAXA公司購(gòu)買相應(yīng)軟件包。這使一般CAXA用戶使用二次開(kāi)發(fā)功能受到了限制。所以本次設(shè)計(jì)沒(méi)有選用CAXA。AUTOCAD是一款非常優(yōu)秀的CAD設(shè)計(jì)軟件，它的二次開(kāi)發(fā)接口很多可以利用多種工具對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。但是目前較多停留在二維圖紙方面不能滿足對(duì)三維實(shí)體的需要。所以本次設(shè)計(jì)選用了SolidWorks軟件，開(kāi)發(fā)工具選用Visual Basic 6.0作為開(kāi)發(fā)工具。

Access是Microsoft公司一個(gè)成功的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。其核心是Microsoft Jet數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。Access本身是一個(gè)可視化的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，提供了許多非常實(shí)用的向?qū)АＪ褂谜呖梢院芊奖愕慕?shù)據(jù)庫(kù)的各種對(duì)象，如創(chuàng)建表、查詢和報(bào)表等。Access使用內(nèi)嵌Visual Basic語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具，完全面向?qū)ο缶幊蹋梢钥梢暬貏?chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序。

Visual Basic是高效能的編程工具。它簡(jiǎn)單易學(xué)，功能強(qiáng)大，具有良好的界面。使用它可以方便的開(kāi)發(fā)出人性化的界面和生成可執(zhí)行EXE文件。它與Access結(jié)合使用最主要的優(yōu)點(diǎn)是兩者使用了相同的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，即Microsoft Jet。由于Access和Visual Basic使用相同的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，因此可以建立既包括Access組件又包括Visual Basic組件的應(yīng)用程序，這樣就提高了程序的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮了兩者各自的優(yōu)點(diǎn)。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)

壓輪在使用過(guò)程中根據(jù)不同規(guī)格的線徑，輪廓尺寸是不一樣的。數(shù)據(jù)庫(kù)便是用來(lái)存儲(chǔ)不同線徑的不同尺寸參數(shù)，以便SolidWorks根據(jù)參數(shù)直接生成三維實(shí)體或二維圖紙。尺寸參數(shù)主要是兩個(gè)：R和B。

圖2 輪廓尺寸示意圖

R和B如圖2所示。

R：壓輪圓弧的半徑。

B：壓輪圓弧的圓心到壓輪邊的距離。

數(shù)據(jù)庫(kù)選擇Access，建立一個(gè)名為“圓形壓輪”的數(shù)據(jù)庫(kù)。建立一個(gè)表“圓形壓輪”，表的結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 圓形壓輪

在表中增加一項(xiàng)“自定義”，為開(kāi)發(fā)新型號(hào)壓輪做準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)庫(kù)建立后，在使用SolidWorks生成三維實(shí)體或二維圖紙時(shí)就可以通過(guò)VB直接調(diào)用這些參數(shù)。

3 軟件的開(kāi)發(fā)

本程序完成的任務(wù)是：通過(guò)選擇或自定義的參數(shù)，自動(dòng)完成籠絞機(jī)和框絞機(jī)的壓輪設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)包括三維實(shí)體和二維圖紙。

通過(guò)界面可以選擇設(shè)計(jì)的壓輪是框絞機(jī)或籠絞機(jī)使用。壓輪是配套使用，壓輪類型分定輪和動(dòng)輪。壓輪種類用于選擇線徑型號(hào)，不同的線徑用不同尺寸的壓輪。“實(shí)體”和“圖紙”兩個(gè)按鈕用于控制SolidWorks生成壓輪的三維實(shí)體和二維圖紙。程序界面如圖3所示。

圖3 軟件用戶界面

設(shè)備選擇用單選框控件，一次設(shè)計(jì)只能選擇設(shè)計(jì)框絞機(jī)壓輪還是籠絞機(jī)壓輪。壓輪種類使用復(fù)選框控件，一次設(shè)計(jì)可以同時(shí)完成定輪和動(dòng)輪的設(shè)計(jì)，也可以單完成定輪或動(dòng)輪的設(shè)計(jì)。壓輪型號(hào)使用組合框控件用于和DATA控件綁定。參數(shù)R和B使用文本框控件用于顯示參數(shù)和更改參數(shù)。實(shí)體和圖紙使用命令按鈕控件。本程序使用了DATA控件，但在界面中隱藏了。

1）連接數(shù)據(jù)庫(kù)

本程序應(yīng)用一個(gè)DATA控件連接數(shù)據(jù)庫(kù)。DATA控件與建好的圓形壓輪數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接。將DATA控件的連接數(shù)據(jù)庫(kù)類型指定為Access，連接數(shù)據(jù)庫(kù)指定為“圓形壓輪”，連接表指定為“圓形壓輪”。壓輪種類、R的值和B的值在與DATA控件連接，獲得壓輪數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)。同時(shí)編寫以下代碼實(shí)現(xiàn)當(dāng)壓輪型號(hào)變化時(shí)，R和B的值隨即變化。

Data1.Recordset.FindFirst "標(biāo)號(hào)='" & DBCombo1.Text & "'"

同時(shí)在壓輪型號(hào)中增加了自定義一項(xiàng)，可以方便的由使用者設(shè)定參數(shù)設(shè)計(jì)新型壓輪。在組合框代碼中增加以下代碼實(shí)現(xiàn)當(dāng)選擇自定義時(shí)可以更改參數(shù)，而選擇其他具體型號(hào)時(shí)參數(shù)不可更改。

2）生成實(shí)體

壓輪是一個(gè)空心輪。先編寫子程序生成一個(gè)實(shí)心壓輪后通過(guò)子程序生成中心空腔。生成實(shí)心壓輪采用旋轉(zhuǎn)的辦法，先繪制截面圖的一半，采用圍繞中心線旋轉(zhuǎn)360°的辦法生成實(shí)心壓輪。中心空腔采用拉伸切除的辦法，從實(shí)心壓輪的一面開(kāi)始連續(xù)拉伸切除得到所要的空腔。最后在實(shí)心壓輪上選擇需要倒角的邊進(jìn)行倒角。

編程時(shí)先定義兩個(gè)OLE對(duì)象，分別對(duì)應(yīng)SldWorks和Part對(duì)象。創(chuàng)建SldWorks對(duì)象。指定草圖面，畫(huà)截面草圖，旋轉(zhuǎn)生成實(shí)體。壓輪輪廓的尺寸由界面中R和B的值提供。

圖4、圖5是生成的定輪和動(dòng)輪的三維實(shí)體。

圖4 定輪實(shí)體效果圖

圖5 動(dòng)輪實(shí)體效果圖

3）生成圖紙

圖紙畫(huà)的是壓輪的剖面圖。由于壓輪的對(duì)稱性，先畫(huà)剖面圖的輪廓圖的1/4，通過(guò)鏡像的辦法得到外輪廓。畫(huà)剖面線，表注尺寸，填寫技術(shù)要求。

編程時(shí)同樣先定義兩個(gè)OLE對(duì)象，分別對(duì)應(yīng)SldWorks和Part對(duì)象。創(chuàng)建SldWorks對(duì)象。畫(huà)線時(shí)指定起始點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)。壓輪輪廓的尺寸由界面中R和B的值提供。畫(huà)剖面線時(shí)先選定邊界線畫(huà)剖面線。表注尺寸指定尺寸線位置。最后填寫技術(shù)要求。

圖6、圖7是生成的定輪和動(dòng)輪的平面圖紙。

圖6 定輪平面圖紙

圖7 動(dòng)輪平面圖紙

4 結(jié)論

通過(guò)這個(gè)開(kāi)發(fā)的軟件可以完成框絞機(jī)和籠絞機(jī)的所有壓輪的設(shè)計(jì)工作。不但可以方便的設(shè)計(jì)現(xiàn)有壓輪型號(hào)，還可以根據(jù)具體需要設(shè)計(jì)新型號(hào)壓輪。可以根據(jù)需要生成三維實(shí)體或二維圖紙，大大提高設(shè)計(jì)效率。

通過(guò)本例軟件的開(kāi)發(fā)，對(duì)系列零件參數(shù)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索。對(duì)零件設(shè)計(jì)中只有幾個(gè)關(guān)鍵尺寸改變的系列零件都可以采用此種方法進(jìn)行參數(shù)化開(kāi)發(fā)。將不同的關(guān)鍵尺寸采用Access進(jìn)行存儲(chǔ)，利用VB作為工具編制界面與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接。同時(shí)利用VB對(duì)SolidWorks進(jìn)行開(kāi)發(fā)。這樣可以大大提高設(shè)計(jì)效率。

[1]江洪, 李仲興, 邢啟恩. Solidworks2003二次開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)與實(shí)例教程[M]. 電子工業(yè)出版社, 2003.