基于Solid Edge的管件焊接元件參數化設計

李 敏 李 焱 葉敬猛

（1.炎黃職業技術學院，江蘇 漣水223400；2.江蘇泰豐針織有限公司，江蘇 漣水223400）

0 引言

隨著機械制造業的飛速發展， 對于管件的工藝要求越來越嚴格，而管件焊接夾具是將管件正確定位并夾緊，用于裝配和焊接的工藝裝備。 管件焊接元件作為其基礎件，對這些元件進行參數化設計不僅可以提高零件的設計效率，對后續的夾具裝夾也起著非常重要的作用。

Solid Edge 是EDS 公司推出的普及型主流CAD 軟件包，基于特征的參數化、變量化設計技術，操作方便。 此外，還為用戶提供了采用標準的Windows“對象鏈接與嵌入（OLE）”技術和“部件對象模式（COM）”技術的應用程序接口[1]。 開發者和用戶能夠通過使用ActiveX Automation技術的開發工具，例如Visual Basic(VB)、Visual C++等，對Solid Edge 進行二次開發， 來適應用戶的一些特殊需要， 減少重復性的建模制圖工作，提高工作效率。

1 Solid Edge 參數化設計方法

要實現VB 對Solid Edge 的參數化設計可以利用兩種方法。 第一種方法是完全用程序語言描述零件的實體特征來建立零件的三維實體模型。 先創建2D 特征輪廓，然后創建實體模型，這種方法編程較復雜[2]。第二種方法是建立零件的三維實體模型，根據零件的特征尺寸建立設計變量， 在VB 程序中可以訪問Solid Edge 模型變量表， 通過數值、函數、子程序等方式建立變量之間的關系。

將變量表與程序開發相結合實現變量化設計是對Solid Edge 進行二次開發的常用方法。它的參數化設計實現原理以三維參數化特征造型技術生成的三維模型為基礎，用設計變量作為參數化程序與三維模型聯系的紐帶。

2 管件焊接元件參數化設計原理

本文在焊接元件參數化設計中，采用交互式方法獲取管件、法蘭等相關特征參數， 即采用鼠標事件獲取特征的方法獲取零件特征參數，操作人員無需輸入任何數據即可獲得相關焊接元件的設計參數[3]。其具體步驟如下：

1）焊接元件庫的元件通過Solid Edge 的交互界面來創建，而不是由程序來創建。

2）在創建好的三維模型的基礎上，根據部件的設計要求建立一組可以控制三維模型形狀和大小的設計參數。并將這些參數存入后臺數據庫的數據表中。

3）通過對參數的修改（在用戶交互界面上的修改），得到符合條件的實例模型。

在本文中，焊接元件參數選擇不是由用戶自己輸入的，而是根據用戶所選的零件（如管件、法蘭等）特征參數所決定的。因此，采用了鼠標事件獲取特征的方法來獲取零件的特征，具體原理為：

1）確定需要獲取參數的零件特征。

2）利用鼠標來拾取該特征上所需的特征類型，并在后臺計算，給出該特征的參數。

3）對后臺給出的參數進行反饋及修改。

3 管件焊接元件參數化設計實現

3.1 Solid Edge 鼠標事件獲取零件特征參數

在Solid Edge 中， 鼠標事件的響應是Mouse 對象實現的——鼠標對象為VB 用戶提供了所需接口，以便捕獲Solid Edge 鼠標事件中的用戶輸入。 Solid Edge 中的鼠標事件（Mouse Event）包括單擊（MouseClick）、雙擊（MouseDbClick）、按下（MouseDown）、抬起（MouseUp）、拖拽（MouseDrag）及移動（MouseMove）。

本系統中鼠標事件獲取參數的代碼如下：

3.2 焊接元件參數化設計主要步驟

首先用Solid Edge 的參數化特征造型技術建立一個能夠反映同類零件所有特征的復合零件的三維模型，通過變量表操作建立設計變量和變量之間的約束關系，確定主控變量；再采用二次開發程序，獲得設計數據并進行設計計算；然后打開復合零件的三維模型，獲得變量表中的所有設計變量，給各變量的值賦予設計計算結果，便自動修改生成新的零件模型[3]。

本文以焊接元件中的V 型塊為例介紹其基于Solid Edge 的參數化設計。

1）建立V 型塊的參數化模型，如圖1 所示。

圖1 參數化的V 型塊實體模型

2）在變量表中添加變量。

如圖2 所示， 添加的變量都與模型中的尺寸變量建立了對應關系，程序通過控制參數變量來驅動實體模型的尺寸。

圖2 V 型塊模型的變量表

3）根據鼠標事件所獲取的參數自動給出相應的模型參數。

在元件數據庫中建立V 型塊的數據表， 其參數表結構如圖3 所示，參數表數據如圖4 所示。

圖3 V 型塊的參數表結構

圖4 V 型塊的參數表數據

4）參數驅動模型

在Solid Edge 中，可以通過變量集合對象（Variables Object）和變量對象（Variable Object）實現對自定義變量的創建、創建及尺寸變量的編輯[4]。 從而可以實現模型建模的完全自動化。

可以看出，在參數化焊接元件設計中（程序結果如圖5 所示），利用鼠標事件獲取零件特征參數的方法， 再加上先進的數據庫訪問技術，使用戶只需利用鼠標選取需要的零件（如管件、法蘭等）特征即可自動獲得與之相對應的焊接元件的參數，從而大幅度地提高參數化設計元件的效率。

圖5 鼠標事件獲取零件特征參數

4 結論

管件焊接元件的三維模型利用參數化設計通過設計變量來控制模型的生成時，圖形的修改非常容易，而且操作方便，采用這種方法可以大大提高設計效率和零件的通用性，并為后續管件夾具的自動裝配奠定了一定的基礎。

［1］曾紅.Solid Edge 高級應用教程[M].北京:化學工業出版社.

［2］李世國.開發So1id Edge 三維參數化造型模塊的方法及應用[J].機械設計與制造,2003,2(1):25-27.

［3］張志剛,曹西京.特征參數化理論的研究[J].機械制造,2004,42(482):50-52.

［4］張劍澄,黃勝,王天翔.Solid Edge 高級篇[M].北京:機械工業出版社,2004:475.