基于SolidWorks對(duì)機(jī)械零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

曾文忠

ZENG Wen-zhong

（重慶三峽職業(yè)學(xué)院，重慶 404115）

0 引言

SolidWorks是一套集成化的桌面軟件系統(tǒng)，是建立在CAD技術(shù)基礎(chǔ)之上的，并且具有支持參數(shù)和特征造型的相關(guān)特性。目前最主要的任務(wù)就是充分發(fā)揮其自動(dòng)化的特征，要想提高機(jī)械零件生產(chǎn)制造工作效率，必然要開展專業(yè)化的研發(fā)工作，在機(jī)械零件制造結(jié)構(gòu)中使用SolidWorks軟件。

1 SolidWorks的開發(fā)

在機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中SolidWorks是基于組件對(duì)象模型（COM）程序技術(shù)為基礎(chǔ)的，不但完全支持對(duì)象的鏈接與嵌入對(duì)象（OLE）標(biāo)準(zhǔn)，而且實(shí)現(xiàn)了對(duì)象的鏈接與嵌入自動(dòng)化功能。其應(yīng)用程序接口主要包括：基于對(duì)象的鏈接技術(shù)與基于Windows基礎(chǔ)的組件對(duì)象模型程序技術(shù)。

SolidWorks軟件的應(yīng)用程序接口為用戶提供了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)體系，其實(shí)也就是一個(gè)自上而下的樹狀網(wǎng)型結(jié)構(gòu)體系，該軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)詳情如圖1所示。

2 機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝特征

機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性主要是指設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)的機(jī)械零件在滿足日常使用要求的前提下制造的可行性和制造的經(jīng)濟(jì)性。良好的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝，可使機(jī)械零件更加方便生產(chǎn)和制造，而且還有利于提高機(jī)械的零件質(zhì)量，可節(jié)省零件的生產(chǎn)工時(shí)和使用材料。

圖1 SolidWorks的對(duì)象層次結(jié)構(gòu)

2.1 機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝特征結(jié)構(gòu)

在實(shí)際生活中，機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝的特征設(shè)計(jì)主要是將各種特征的信息整合在一起，然后根據(jù)具體實(shí)際情況選擇自身所需要的的特征信息，并將特征的對(duì)象進(jìn)行實(shí)例化，并不斷的提高了軟件的開發(fā)效率，而且與此同時(shí)也優(yōu)化了程序結(jié)構(gòu)。

零件結(jié)構(gòu)中的工藝特征主要是管理模塊的主要功能是負(fù)責(zé)管理機(jī)械零件結(jié)構(gòu)的工藝特征等相關(guān)信息，其中各個(gè)模塊之間既相互聯(lián)系有相互區(qū)別，并且模塊是一個(gè)有機(jī)的完全意義上的結(jié)合體。主要包括機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝所屬的特征、類別、型號(hào)以及特征型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)信息，比如機(jī)械零件國家標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。

2.2 零件結(jié)構(gòu)工藝的信息建模

在SolidWorks的軟件實(shí)際應(yīng)用過程中，機(jī)械零件工藝的數(shù)據(jù)信息主要包括幾何信息以及相關(guān)的非幾何信息。其中幾何信息在零件的結(jié)構(gòu)中主要是指工藝特征的標(biāo)準(zhǔn)性參數(shù)信息指數(shù)，幾何信息又包括標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)名稱以及標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值等信息，對(duì)于每個(gè)工藝特征都具有相對(duì)應(yīng)的一個(gè)記錄這準(zhǔn)參數(shù)信息的數(shù)據(jù)庫表。而實(shí)際應(yīng)用中的非幾何信息主要是指工藝特征的相關(guān)類別信息，其中主要含有工藝特征的類別和類型等相關(guān)參數(shù)信息。

2.3 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)零件工藝的產(chǎn)生主要由產(chǎn)生類來完成。機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝的開發(fā)完全從底層開始。具有高度的柔性和靈活性，產(chǎn)生的效率比較高。機(jī)械零件制造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是指：機(jī)械零件制造方法、材料和毛坯的選擇、切削加工以及機(jī)械零件的裝配等。其中，機(jī)械零件制造方法是指按照不同的方法制造出不同的零件結(jié)構(gòu)。材料和毛坯的選擇主要是指按材料的價(jià)值選擇，并且需要充分利用材料的性能，并且降低制造難度，防止減少因設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的局限性而增加毛坯缺陷和廢品等。切削加工主要是指采用減少加工費(fèi)用的方法，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、方便使用的機(jī)械零件，并且設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要便于工藝基準(zhǔn)選擇等。

3 機(jī)械零件參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

3.1 機(jī)械零件開發(fā)的過程

3.1.1 機(jī)械零件數(shù)據(jù)庫的建立

在實(shí)際生活中，數(shù)據(jù)庫具有重要的實(shí)際意義，可以記錄大量有價(jià)值的信息，因此建立數(shù)據(jù)庫是非常必要的。對(duì)于零件數(shù)據(jù)庫的建立，首先必須要簡(jiǎn)要的分析機(jī)械零件相關(guān)參考系數(shù)，其次，利用Visual Basic的默認(rèn)數(shù)據(jù)庫程序Access為每一種型號(hào)的零件建立相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫，例如機(jī)械齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)庫、齒輪聯(lián)軸器參數(shù)數(shù)據(jù)庫等等。最后，在數(shù)據(jù)庫建成完畢之后，可以在應(yīng)用接口程序中通過數(shù)據(jù)庫軟件或控件以及特定的數(shù)據(jù)庫表將其連接起來。主要是通過利用用戶自己輸入的參數(shù)數(shù)據(jù)作為索引，再用Findfirst的方法顯示出相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)參數(shù)，作為日常操作判斷的指標(biāo)。

3.1.2 零件結(jié)構(gòu)特征的分析與數(shù)據(jù)模型的建立

機(jī)械零件具有很多類型，不同的機(jī)械零件具有不同的個(gè)性特征。機(jī)械零件模型的建立可以極大地方便零件的二次開發(fā)與應(yīng)用。在實(shí)際中，這些變量的數(shù)據(jù)系數(shù)的來源主要是齒輪數(shù)據(jù)庫中的某種齒輪類型數(shù)據(jù)庫表中的數(shù)據(jù)。對(duì)于零件結(jié)構(gòu)域數(shù)據(jù)模型的建立，首先，必須要針對(duì)零件的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型建立的實(shí)體，先分析零件的結(jié)構(gòu)，用以區(qū)分不同種類的機(jī)械零件特征，再利用SolidWorks建立零件特征數(shù)據(jù)庫，方便下次在利用，其次是建立宏文件，雖然有些操作過程宏文件是不可能也完全沒有記錄的可能，這就必須要程序設(shè)計(jì)人員調(diào)用相關(guān)應(yīng)用程序接口繪圖函數(shù)，用以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)變量化的記錄工作。圖2為聯(lián)軸器的模型構(gòu)建流程圖。

圖2 聯(lián)軸器模型構(gòu)建流程圖

3.1.3 應(yīng)用程序的建立

在機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于應(yīng)用程序的建立，Visual Basic是目前使用最為廣泛的編程語言。VB開發(fā)的應(yīng)用程序主要作為客戶方使用，而SolidWorks則作為服務(wù)方使用，Visual Basic程序設(shè)計(jì)語言可建立與SolidWorks各級(jí)對(duì)象的關(guān)聯(lián)；此外，還必須在Visual Basic程序設(shè)計(jì)中通過引用加載SolidWorks類型的數(shù)據(jù)庫，使用Visual Basic可以識(shí)別程序使用的SolidWorks對(duì)象的類型和屬性以及方法等。

3.2 SolidWorks在齒輪聯(lián)軸器開發(fā)過程中的應(yīng)用

SolidWorks 在實(shí)際應(yīng)用中，具有非常重要的作用，例如SolidWorks在聯(lián)軸器中的應(yīng)用，詳細(xì)的聯(lián)軸器裝配界面如圖3所示。

圖3 聯(lián)軸器裝配實(shí)現(xiàn)的界面

3.2.1 機(jī)械零件聯(lián)軸器數(shù)據(jù)庫技術(shù)

在實(shí)際應(yīng)用中，一些常見的聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 常用聯(lián)軸器的主要參數(shù)

對(duì)于機(jī)械零件中的齒輪聯(lián)軸器，不僅需要做到具有齊全的參數(shù)，而且還要做到完善方便的操作流程。其中齊全的參數(shù)主要是指模數(shù)、齒數(shù)和軸徑等零件的相關(guān)參數(shù)信息。

建立機(jī)械零件數(shù)據(jù)庫，在Visual Basic程序過程中引用機(jī)械零件數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，這樣就完全可以通過程序設(shè)計(jì)軟件查詢聯(lián)軸器的國家相關(guān)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)等信息。同時(shí)也可以獲取，選擇聯(lián)軸器所需要的參考聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等相關(guān)信息，需要在程序設(shè)計(jì)過程中將聯(lián)軸器的數(shù)據(jù)信息加載到聯(lián)軸器設(shè)計(jì)軟件的PC界面當(dāng)中，這樣就可以供程序設(shè)計(jì)人員參考使用，極大方便程序的設(shè)計(jì)和操作。

3.2.2 機(jī)械零件和裝配文檔的創(chuàng)建

在SolidWorks軟件中，對(duì)象是SolidWorks應(yīng)用程序接口中最高級(jí)的對(duì)象，這不僅提供了SolidWorks應(yīng)用程序接口中所有對(duì)象的直接或間接的應(yīng)用程序接口，而且通過該對(duì)象可以控制SolidWorks軟件的執(zhí)行操作或退出過程。在Visual Basic編程語言中利用創(chuàng)建對(duì)象的方法可以獲得SolidWorks軟件設(shè)計(jì)的對(duì)象，利用該對(duì)象的活動(dòng)文檔的方法可以獲得當(dāng)前SolidWorks文件中的對(duì)象參數(shù)。

3.2.3 零件自動(dòng)建模技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

在建立新的機(jī)械零件文檔以后，可以通過定義對(duì)象和數(shù)據(jù)的方法來調(diào)用應(yīng)用程序接口函數(shù)來進(jìn)行機(jī)械零件參數(shù)化建模代碼的編寫。對(duì)于機(jī)械零件模型的創(chuàng)建，也可以根據(jù)Visual Basic編程語言實(shí)現(xiàn)其功能。

3.2.4 自動(dòng)裝配技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

在SolidWorks軟件中，可以使用變換的方式來確定或移動(dòng)聯(lián)軸器其中一個(gè)部件的零件在裝配體中的物理位置狀態(tài)。在一個(gè)完整的機(jī)械組織內(nèi)，每一個(gè)機(jī)械內(nèi)部零件和裝配體都有它本身所特有的原點(diǎn)和位置，當(dāng)零件裝配體的空間位置與機(jī)械零部件的空間位置不一致時(shí)，必須要使用變換位置來設(shè)置裝配體的距離和旋轉(zhuǎn)角度等。

SolidWorks軟件技術(shù)的使用極大地提高了機(jī)械零部件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并且簡(jiǎn)化了機(jī)械零部件的生產(chǎn)工藝。通過使用SolidWorks可以設(shè)計(jì)出零件的數(shù)據(jù)模型，也可以診斷出未知故障，而且吻合率非常高。圖4為聯(lián)軸器的實(shí)體效果圖。

圖4 聯(lián)軸器實(shí)體效果圖

4 結(jié)束語

綜上所述，SolidWorks軟件隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，SolidWorks軟件的應(yīng)用也越來越廣泛，技術(shù)也日新月異，程序設(shè)計(jì)編制技術(shù)也不斷走向成熟。在機(jī)械零件及機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，零件裝配是最為重要的也是最為關(guān)鍵的一步。在實(shí)際操作過程中，機(jī)械零件的生產(chǎn)和制造應(yīng)用SolidWorks軟件技術(shù)，可以極大地方便制造企業(yè)的生產(chǎn)過程，而且減少不斷地減少了人力和物力的投入成本。

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