基于SolidWorks的机械产品零部件参数化设计系统的研发

基于ＳｏｆｉｄＷＯｒｋｓ的机械产品零部件 参数化设计系统的研发

摘要 ｓｏｌｉｄｗｂｒｋＳ作为我国ＣＡＤ市场上比较流行的三维ＣＡＤ软件，它以其 市场份额增长最快、技术发展最快、市场前景最好、性能价格比最优而逐渐 被广大用户和企业所青睐。相比市场上同类的其他三维ＣＡＤ软件，它越来 越成为中国广大中小企业的首选设计软件。 正如其他优秀的国外软件一样，ｓｏｌｉｄ从／ｏｒｋｓ也不是十全十美的。第一： 虽然ｓｏｌｉｄｗＯｒｋｓ提供插件形式的独立的标准件模块，但这些标准件库都是 国外标准，和国标有一定的差别，而且很多国标零件不在其库内，从而给国 内厂家设计产品时选用标准件带来很大不便．第二：作为机械行业的一个通 用型软件，它也不可能完全满足特定企业的特殊要求，不能提供某个企业一 些特定通用件设计模块。所以设计人员在未经过本土化二次开发的 ｓｏｌｉｄ认／ｏｒｋｓ环境下进行机械产品设计时，若需要大量的国家标准件和一些本 企业特定的通用件，不仅要正确选用标准件，而且还要对同个型号的不同尺 寸的标准件或企业特定的通用件逐个进行设计造型，很麻烦，大大阻碍了设 计人员的创造性和设计效率。而且随着企业间竞争的日益白热化，如何更快 的使所开发设计的产品响应市场，是企业和研究所生存的关键所在，而且， 就ｓｏｌｉｄｗｏｒｋＳ而言，国内对它二次开发方面的研究刚刚起步。因此，对 ｓｏｌｉｄ从七ｒｋｓ三维设计软件进行本土化的二次开发是很有必要的。 作者对Ｓｏｌｉｄｗｂｒｋｓ的二次开发作了深入的探索，研究出以Ｓｏｌｉｄ从七ｒｋｓ 为平台，以ＶＢ、ＶＢＡ、ＡＰＩ和Ａｃｃｅｓｓ为开发工具的二次开发方法。论文主 要阐述了常用标准件和通用件的参数化设计过程，并通过生成Ｓｏｌｉｄ从／ｏｒｋｓ 插件（ＤＬＬ）文件实现所开发系统和ＳｏｆｉｄｗｂｒｋＳ的无缝集成。论文最后介 绍了利用本系统的参数化设计功能而生成的减速器产品的动态模拟装配和 仿真运动实现过程。

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关键词：ＳｏｆｌｄＭ／ｏｒｋｓ，二次开发，参数化设计ＴＨＥＲＥＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＯＦＰＡＲＡＭＥＴＥＲＩＺＥＤ ＤＥＳＩＧＮＳＹＳＴＥＭＦＯＲＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳＢＡＳＥＤＯＮＳＯＬＩＤ认７ＯＲＫＳ

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ｎ基于５ｏｌｉｄｗ叮ｋｓ的机械产品零部件参数化设计系统的研发第一章引言

ＣＡＤ即计算机辅助设计（Ｃ。ｎｌｐｕｔｅｒ儿ｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）是以计算机系统为支持，进行产品的方案设计、解析计算、判断优化、分析评估和详细设计的一门技术，通过结构设计，以数据文件和工程数据库定义产品结构信息；通过交互设计，以数学模型，计算分析和绘图指标建立产品过程信息，其根本任务是为产品的开发和生产建立一个全局信息模型。这项技术的开发与应用彻底改变了传统的设计方法，大大促进了科研成果的开展和转化，提高工程和产品的设计质量和设计水平，降低成本，缩短研制开发周期。无论是军事工业还是民用工业，无论是建筑行业还是制造加工业，无论是机械、电子、轻纺产品、还是文体、影视广告制作都离不开ＣＡＤ技术。ＣＡＤ技术是企业信息化的重要技术基础，也是企业进入国际市场的入场券。 ＣＡＤ技术作为电子信息技术的一个重要组成部分，是促进科研成果的开发和转化，促进传统产业和学科的更新和改造，实现设计自动化，增强企业及其产品在市场上的竞争能力，加速国民经济发展和国防现代化的一项关键性高技术，也是进一步向计算机集成制造（ｃＩＭ）发展的重要技术基础。ＣＡＤ技术发展的主要趋势是集成化、标准化、・智能化和网络化。 ＣＡＤ是计算机科学与工程设计学科相结合形成的新兴技术，是计算机工程中最有影响的应用技术之一，也是先进制造技术的重要组成部分。近年来，以微机平台、Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统以及Ｉｎｔｅｍｅｔ网络技术为特征的新一代企业信息化体系正在深刻影响和指导ＣＡＤ技术的应用及发展，ＣＡＤ理论研究与软件开发成果也日新月异１１］． 本章将简要介绍ＣＡＤ技术的发展状况及发展趋势，并阐述了本课题的研究背景及意义和主要的研究内容。

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１．ＩＣＡＤ技术的发展状况 ＣＡＤ技术起步于２０世纪５０年代后期。进入６０年代，随着在计算机屏幕上绘图变为可行而开始迅速发展。在ＣＡＤ软件发展初期，ＣＡＤ的含义仅仅是图板的替代品，即：意指ＣｏｍＰｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｒａｗ吨（ｏｒＤｒａｆｔｉｎｇ）而非现在我们经常讨论的ＣＡＤ（Ｃ。ｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）所包含的全部内容．人们希望借助此项技术来摆脱繁琐、费时、绘制精度低的传统手工绘图。此时，ＣＡＤ技术的出发点是用传统的三视图方法来表达零件，以图纸为媒介进行技术交流，这就是二维计算机绘图技术。 ＣＡＤ技术以二维绘图为卞要目标的算法一盲持纯到７０年代束期，以后作为ＣＡＤ＿．一．一一一一进迎世达塑生壑竺乙一扩．！

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技术的一个分支而相对单独、平稳地发展。 进人８０年代中期，ＣＡＤ技术的研究又有了重大进展，提出了一种比无约束自由造 型更新颖、更好的算法一参数化实体造型方法。 进人９０年代，参数化技术逐渐成熟起来，充分体现出其在许多通用件、零部件设 计上存在的简便易行的优势。早期应用较为广泛的是ＣＡＤＡＭ软件，近十年来占据绘 图市场主导地位的是Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司的ＡｕｔｏＣＡＤ软件。下面简要介绍ＣＡＤ技术的四次 技术创新。 ＬＬＩＣＡＤ技术的四次技术创新 （１）第一次ＣＡＤ技术革命一曲面造型技术 ６０年代出现的三维ＣＡＤ系统只是极为简单的线框式系统。这种初期的线框造型系 统只能表达基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑关系。由于缺乏形体的表 面信息，ＣＡＭ及ＣＡＥ均无法实现。 进人７０年代，飞机和汽车工业蓬勃发展，飞机及汽车制造中遇到了大量的自由曲 面问题，当时只能采用多截面视图、特征纬线的方式来近似表达所设计的自由曲面。由 于三视图方法表达的不完整性，经常发生设计完成后，制作出来的样品与设计者所想象 的有很大差异甚至完全不同的情况。设计者对自己设计的曲面形状能否满足要求也无法 保证，所以还经常按比例制作油泥模型，作为设计评审或方案比较的依据。既慢且繁的

制作过程大大拖延了产品的研发时间，对更新设计手段的要求越来越迫切。 此时，法国人提出了贝赛尔算法，使得人们在用计算机处理曲线及曲面问题时变 得可以操作，同时也使得法国的达索飞机制造公司的开发者们，能在二维绘图系统 ＣＡＤＡＭ的基础上，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出了三维曲面造 型系统ＣＡＩ认。它的出现，标志着计算机辅助设计技术从单纯模仿工程图纸的三视图 模式中解放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得ＣＡＭ 技术的开发有了现实的基础。曲面造型系统ＣＡＴＩＡ为人类带来了第一次ＣＡＤ技术革命， 改变了以往只能借助油泥模型来近似准确表达曲面的落后的工作方式。曲面造型系统带 来的技术革新，使汽车开发手段比旧的模式有了质的飞跃，Ｃ八ＴＩＡ跃居制造业ＣＡＤ软 件的榜首，一直至今，它还是汽车及飞机制造业选用的主要ＣＡＤ／ＣＡＭ系统。，’／、。、梦、“、（２）第二次ＣＡＤ技术革命一实体造型技术’。二‘・“扣‘・“一‘・“”・‘”、“’‘，一“－ 有了表面模型，ＣＡＭ的问题可以基本解决。但由于表面模型技术只能表达形体的 表面信息，难以准确表达零件的其它特性，如质量、重心、惯性矩等，对ＣＡＥ十分不 利，最大的问题在于分析的前处理特别困难。基于对于ＣＡＤ／ＣＡＥ一体化技术发展的探 索，ＳＤＲＣ公司于１９，９年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型ＣＡＤ／ＣＡＥ 软件一１一ＤＥＡＳ。由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于统