基于Solidworks鉚鉗彎臂優化設計的二次開發

蔣小盼　景修潤

摘要：本文介紹了以Visual Basic為開發工具，通過模塊化的設計，對solidworks進行二次開發，研制出鉚鉗彎臂的計算機三維標準圖庫輔助設計系統。能夠根據現場需求，實現鉚鉗彎臂的設計繪圖的一體化。

關鍵詞：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接，而鉚釘鉚接具有牢固可靠、成本低廉、效率高等特點，在生產中被廣泛應用。鉚釘的主要鉚接設備是液壓鉚釘機，其中的關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，鉚鉗彎臂也需要不斷改進優化，以適應生產的需要。

solidworks作為一種三維計算機輔助設計軟件通用性強，然而在生產實踐中，在企業新產品設計過程中修改調整的工作量較大，需要針對企業的產品的特點來對軟件進行相應的二次開發，以滿足企業個性化工程設計的需要。

本文以最常用的鉚鉗型號41J6-76的設計參數和方法，根據鉚鉗人工設計的步驟和方法，提出模塊化的設計方案，以Visual Basic為編程語言和開發工具，對solidworks軟件進行二次開發，研制出鉚鉗彎臂的計算機輔助設計系統。當需要其他規格的鉚鉗時，給定相應的變量參數，自動生成鉚鉗彎臂圖紙，同時對鉚鉗的關鍵截面進行強度校核。可大大縮短設計周期，提高設計質量。

2.本系統主要優勢

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

二是本系統能為新鉚鉗設計者進行多種方案（比如多種尺寸規格）、多種目標的設計（比如多種鉚接壓力），以及對鉚頭、鉚頭座等標準件進行配套選型。

三是本系統程序還能對鉚鉗的關鍵截面進行強度校核。首先，根據現場需要，確定鉚鉗的開檔，根據鉚釘直徑大小選擇好配套油缸類型，計算好對應的鉚接壓力，根據一定的安全系數，計算出關鍵截面的大小。系統實際輸入的參數有：鉚釘直徑、鉚鉗開檔尺寸等參數，系統運行后，自動生成鉚鉗彎臂三維圖紙。

3.關鍵截面的力學分析

3.1鉚鉗體材料及安全系數

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：調質后HRC28-32，程序設計時采用安全系數S=L3～1.5，根據多年實踐經驗，安全系數最小值可以取1.3。

3.2鉚鉗彎臂的主要受力截面應力分析及計算。

如圖1所示，鉚鉗彎臂截面A-A、B-B承受剪應力和彎矩，截面C-C承受軸向拉應力和彎矩，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計。根據需要確定鉚鉗的開檔尺寸a、b、鉚釘直徑D，計算鉚接壓力，計算三個關鍵截面的尺寸。

4.系統設計的原理及流程

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

該系統包含兩大子系統，即“鉚鉗設計系統”和“鉚鉗相關輔件圖庫系統”，“鉚鉗設計系統”實現的功能是：輸入原始數據，系統完成設計并顯示結果，同時與“鉚鉗附件圖庫系統”自動對接，完成繪圖。“鉚鉗相關附件圖庫系統”實現的功能是：自動生成與鉚釘配套的鉚頭座、上下鉚頭、配套孔徑等圖形。

在系統的開發中，為使設計系統直觀方便，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，根據程序和結構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.結語

本系統嚴格按照人工計算設計鉚鉗的思路，進行精確計算，思路清晰，做到了功能模塊化，圖表程序化，設計計算的標準化，在本設計中以Solid Works2014為基礎平臺，用VB6.0為開發工具開發了系列標準件庫，經過調試與運行，軟件達到了預期目標任務，即在Solid Works下自動生成用戶所需要的標準件的三維實體模型，如圖4所示，大大提高了工裝的設計效率。通過試驗，于成功對東風商用車公司車架廠26種鉚鉗進行了優化精減，增加了鉚鉗彎臂的通用性。全部品種訂貨試用，效果較好，為實現底盤車架柔性化制造提供了重要保障。