簡析扭擺沖擊器參數化設計

四機賽瓦石油鉆采有限公司 湖北 荊州 434023

引言

隨著扭擺沖擊器的廣泛普及，對沖擊器的性能要求越來越高。現階段國產扭擺沖擊器由于結構和材料上的落后，性能和壽命低于國外先進產品，故對產品的設計尤為重要。

而扭擺沖擊器在設計過程中復雜單靠人力完成費時費力，為此設計人員通過計算機協助設計，將設計計算、分析以及定型交給計算機計算，而扭擺沖擊器型號繁多，建模尺寸重復煩瑣，傳統的計算機建模方式已不滿足設計人員的需求。

1 SolidWorks二次開發的原理與方法

SolidWorks通過組件對象模型Component Object Model（COM）技術為用戶提供了操作簡單易懂、功能完善的二次開發接口。在開發語言環境中VB、VC、C#等可支持COM與OLE編程的開發工具均可用于SolidWorks的二次開發，以創建出設計人員所需的、專業化的SolidWorks應用模塊[1]。

而在實際開發過程通常有三種開發方式，第一種是直接通過編程的方法調用SolidWorks中的工具完成零件建模的所有過程，但該方法需要在開發過程中時刻效驗程序的可靠性，效率較低。第二種是通過SolidWorks自帶的錄制宏，通過語言環境修改宏文件，但該方法宏文件的代碼為基于VBA語言環境，要求開發人員掌握多門編程語言，同時轉換的過程中復雜煩瑣，模型中宏文件代碼太多，錯誤的操作也會被宏文件記錄，雜亂煩瑣。第三種方法叫尺寸驅動，該方法同樣需要創建基礎的三維模型，通過語言環境與SolidWorks連接，讀取三維模型中的各項參數，采用尺寸驅動的方法，在原本零件的基本框架下，通過給定不同的尺寸值時，可以得到不同尺寸而不會改變基本框架[2]。

本研究使用第三種方法，該方法相較于前2中方法效率更高，只需要了根據實際設計確定設計變量，設計開發扭擺沖擊器參數化的應用程序。

2 扭擺沖擊器的二次開發實現

2.1 建模及參數化原則

在二次開發中建立零件模型不僅需要滿足零件尺寸數據，同時還要簡化程序。扭擺沖擊器由諸多零部件組成，對扭擺沖擊器零部件進行參數化設計的時候，整個產品設計的關鍵是零件模型的創建速度。在CAD軟件中參數化模型的建立是實現參數化設計的關鍵。參數化模型中主要為零件圖形的幾何約束，幾何約束包括幾何之間的拓撲約束關系與尺寸約束，拓撲約束是指相切，對稱，平行等關系、尺寸約束則是指角度尺寸、倒角尺寸、距離尺寸等。在設計的過程中重點關注建模時參考點、基準面在零件參數改變時的影響防止零件參數改變時約束不合理導致的特征報錯，如圖1所示。

圖1 特征報錯圖

2.2 人機交互界面設計

以現有扭擺沖擊器模型為藍本，基于扭擺沖擊器整體裝配，實際建模時，設計人員根據幾何關系來指定實際設計要求，設計時將模型的定量變量化，將可變量化的參數賦予不同的數值，從而得到不同的零件模型。參數化設計零部件的過程不僅是規范零件結構，而是能在建立模型的過程中可以調控，對參數進行相應調整從而得到設計人員所需要的模型[3]，最終零件參數化設計如圖2所示。

2.3 讀取模型信息并賦值

SolidWorks在初始建模時所標注的尺寸，軟件本身會對該零件自動生成唯一的尺寸名稱，同樣在繪制草圖建模時，草圖含有多種約束條件，以方便零件建模時的規范化，而且在草圖繪制下的指令都可以在SolidWorks中的API函數中找到。

以下為VB對SolidWorks模型尺寸賦值代碼：

2.4 程序運行

將各零部件完善，并對軟件進行加密，生成exe程序文件[4]。本例子中對配氣桿截面設置四邊形為正方形，尺寸修改、倒角修改、局部尺寸特征依次選擇，程序執行結果如圖3所示。

圖2 零件參數化人機交互界面圖

圖3 程序運行模型實例圖

3 結束語

本文分析了扭擺沖擊器快速建模的研究目的及意義，研究了扭擺沖擊器參數化設計的方法與途徑，利用SolidWorks二次開發技術，基于VB.net語言環境編程，將其與SolidWorks連接，掌握模型參數化關鍵性技術，調用API函數對模型參數對象進行控制，實現了扭擺沖擊器參數化設計。極大程度的提高扭擺沖擊器的設計效率，減少設計人員工作量，同時也為后續的有限元分析、可靠性分析和現場加工提供了必要條件[5]。