基于SolidWorks對機械零件結構的設計與應用

曾文忠

ZENG Wen-zhong

（重慶三峽職業學院，重慶 404115）

0 引言

SolidWorks是一套集成化的桌面軟件系統，是建立在CAD技術基礎之上的，并且具有支持參數和特征造型的相關特性。目前最主要的任務就是充分發揮其自動化的特征，要想提高機械零件生產制造工作效率，必然要開展專業化的研發工作，在機械零件制造結構中使用SolidWorks軟件。

1 SolidWorks的開發

在機械零件結構設計過程中SolidWorks是基于組件對象模型（COM）程序技術為基礎的，不但完全支持對象的鏈接與嵌入對象（OLE）標準，而且實現了對象的鏈接與嵌入自動化功能。其應用程序接口主要包括：基于對象的鏈接技術與基于Windows基礎的組件對象模型程序技術。

SolidWorks軟件的應用程序接口為用戶提供了面向對象的程序設計體系，其實也就是一個自上而下的樹狀網型結構體系，該軟件系統體系結構詳情如圖1所示。

2 機械零件結構工藝特征

機械零件的結構工藝性主要是指設計者所設計的機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濟性。良好的零件結構設計工藝，可使機械零件更加方便生產和制造，而且還有利于提高機械的零件質量，可節省零件的生產工時和使用材料。

圖1 SolidWorks的對象層次結構

2.1 機械零件結構工藝特征結構

在實際生活中，機械零件的結構工藝的特征設計主要是將各種特征的信息整合在一起，然后根據具體實際情況選擇自身所需要的的特征信息，并將特征的對象進行實例化，并不斷的提高了軟件的開發效率，而且與此同時也優化了程序結構。

零件結構中的工藝特征主要是管理模塊的主要功能是負責管理機械零件結構的工藝特征等相關信息，其中各個模塊之間既相互聯系有相互區別，并且模塊是一個有機的完全意義上的結合體。主要包括機械零件結構工藝所屬的特征、類別、型號以及特征型號的標準等相關信息，比如機械零件國家標準、機械行業標準等。

2.2 零件結構工藝的信息建模

在SolidWorks的軟件實際應用過程中，機械零件工藝的數據信息主要包括幾何信息以及相關的非幾何信息。其中幾何信息在零件的結構中主要是指工藝特征的標準性參數信息指數，幾何信息又包括標準參數名稱以及標準參數值等信息，對于每個工藝特征都具有相對應的一個記錄這準參數信息的數據庫表。而實際應用中的非幾何信息主要是指工藝特征的相關類別信息，其中主要含有工藝特征的類別和類型等相關參數信息。

2.3 零件結構設計

結構零件工藝的產生主要由產生類來完成。機械零件結構工藝的開發完全從底層開始。具有高度的柔性和靈活性，產生的效率比較高。機械零件制造結構設計的內容主要是指：機械零件制造方法、材料和毛坯的選擇、切削加工以及機械零件的裝配等。其中，機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構。材料和毛坯的選擇主要是指按材料的價值選擇，并且需要充分利用材料的性能，并且降低制造難度，防止減少因設計結構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用的方法，設計出結構合理、方便使用的機械零件，并且設計結構要便于工藝基準選擇等。

3 機械零件參數化設計實現

3.1 機械零件開發的過程

3.1.1 機械零件數據庫的建立

在實際生活中，數據庫具有重要的實際意義，可以記錄大量有價值的信息，因此建立數據庫是非常必要的。對于零件數據庫的建立，首先必須要簡要的分析機械零件相關參考系數，其次，利用Visual Basic的默認數據庫程序Access為每一種型號的零件建立相關聯的數據庫，例如機械齒輪參數數據庫、齒輪聯軸器參數數據庫等等。最后，在數據庫建成完畢之后，可以在應用接口程序中通過數據庫軟件或控件以及特定的數據庫表將其連接起來。主要是通過利用用戶自己輸入的參數數據作為索引，再用Findfirst的方法顯示出相對應的數據參數，作為日常操作判斷的指標。

3.1.2 零件結構特征的分析與數據模型的建立

機械零件具有很多類型，不同的機械零件具有不同的個性特征。機械零件模型的建立可以極大地方便零件的二次開發與應用。在實際中，這些變量的數據系數的來源主要是齒輪數據庫中的某種齒輪類型數據庫表中的數據。對于零件結構域數據模型的建立，首先，必須要針對零件的結構和數據模型建立的實體，先分析零件的結構，用以區分不同種類的機械零件特征，再利用SolidWorks建立零件特征數據庫，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，這就必須要程序設計人員調用相關應用程序接口繪圖函數，用以實現關鍵數據變量化的記錄工作。圖2為聯軸器的模型構建流程圖。

圖2 聯軸器模型構建流程圖

3.1.3 應用程序的建立

在機械零件結構設計過程中，對于應用程序的建立，Visual Basic是目前使用最為廣泛的編程語言。VB開發的應用程序主要作為客戶方使用，而SolidWorks則作為服務方使用，Visual Basic程序設計語言可建立與SolidWorks各級對象的關聯；此外，還必須在Visual Basic程序設計中通過引用加載SolidWorks類型的數據庫，使用Visual Basic可以識別程序使用的SolidWorks對象的類型和屬性以及方法等。

3.2 SolidWorks在齒輪聯軸器開發過程中的應用

SolidWorks 在實際應用中，具有非常重要的作用，例如SolidWorks在聯軸器中的應用，詳細的聯軸器裝配界面如圖3所示。

圖3 聯軸器裝配實現的界面

3.2.1 機械零件聯軸器數據庫技術

在實際應用中，一些常見的聯軸器的標準數據如表1所示：

表1 常用聯軸器的主要參數

對于機械零件中的齒輪聯軸器，不僅需要做到具有齊全的參數，而且還要做到完善方便的操作流程。其中齊全的參數主要是指模數、齒數和軸徑等零件的相關參數信息。

建立機械零件數據庫，在Visual Basic程序過程中引用機械零件數據庫中的數據，這樣就完全可以通過程序設計軟件查詢聯軸器的國家相關機械標準等信息。同時也可以獲取，選擇聯軸器所需要的參考聯軸器轉矩和轉速等相關信息，需要在程序設計過程中將聯軸器的數據信息加載到聯軸器設計軟件的PC界面當中，這樣就可以供程序設計人員參考使用，極大方便程序的設計和操作。

3.2.2 機械零件和裝配文檔的創建

在SolidWorks軟件中，對象是SolidWorks應用程序接口中最高級的對象，這不僅提供了SolidWorks應用程序接口中所有對象的直接或間接的應用程序接口，而且通過該對象可以控制SolidWorks軟件的執行操作或退出過程。在Visual Basic編程語言中利用創建對象的方法可以獲得SolidWorks軟件設計的對象，利用該對象的活動文檔的方法可以獲得當前SolidWorks文件中的對象參數。

3.2.3 零件自動建模技術的實現

在建立新的機械零件文檔以后，可以通過定義對象和數據的方法來調用應用程序接口函數來進行機械零件參數化建模代碼的編寫。對于機械零件模型的創建，也可以根據Visual Basic編程語言實現其功能。

3.2.4 自動裝配技術的實現

在SolidWorks軟件中，可以使用變換的方式來確定或移動聯軸器其中一個部件的零件在裝配體中的物理位置狀態。在一個完整的機械組織內，每一個機械內部零件和裝配體都有它本身所特有的原點和位置，當零件裝配體的空間位置與機械零部件的空間位置不一致時，必須要使用變換位置來設置裝配體的距離和旋轉角度等。

SolidWorks軟件技術的使用極大地提高了機械零部件的質量標準，并且簡化了機械零部件的生產工藝。通過使用SolidWorks可以設計出零件的數據模型，也可以診斷出未知故障，而且吻合率非常高。圖4為聯軸器的實體效果圖。

圖4 聯軸器實體效果圖

4 結束語

綜上所述，SolidWorks軟件隨著科學技術的不斷發展，SolidWorks軟件的應用也越來越廣泛，技術也日新月異，程序設計編制技術也不斷走向成熟。在機械零件及機械系統的設計過程中，零件裝配是最為重要的也是最為關鍵的一步。在實際操作過程中，機械零件的生產和制造應用SolidWorks軟件技術，可以極大地方便制造企業的生產過程，而且減少不斷地減少了人力和物力的投入成本。

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