基于VFP和SolidWorks的機械產品系列化設計

聶少文，李 波，陳定方，謝偉華

（1武漢理工大學智能制造與控制研究所，湖北 武漢430063；2武昌船舶重工有限責任公司，湖北 武漢430073）

現(xiàn)代企業(yè)的生產模式正從大規(guī)模生產逐漸轉向小批量、多品種的生產。在眾多品種的機械產品中，很大一部分屬于系列化產品，假如對每一個機械產品都重新設計，將耗費大量的財力物力，也會使產品生產周期加長，企業(yè)經濟效益降低。此外，針對不同的參數(shù)去選用不同的機械產品也將是個比較繁雜的過程。Visual FoxPro（VFP）是一款操作簡單、實用性強的數(shù)據(jù)庫軟件，能夠很容易地實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的建立和查詢功能。將它運用到機械產品的選型上將會節(jié)約大量時間。SolidWorks是一款三維設計軟件，除了具有強大的建模功能和裝配功能外，還擁有零件的系列化設計功能。

1 基于VFP的數(shù)據(jù)庫的建立和查詢

1.1 數(shù)據(jù)庫的建立

機械制造企業(yè)的產品選型表只有機械產品的型號，沒有相關的設計尺寸。基于VFP所建立的數(shù)據(jù)庫除了擁有產品的型號以外，還有各個零件的尺寸。VFP是一種簡單易于掌握的軟件，該軟件在數(shù)據(jù)庫的建立和查詢方面十分簡單。在系列化的設計過程中，首先便是通過計算得到機械產品零件的系列化尺寸，然后通過VFP建立系列化數(shù)據(jù)庫。

通過VFP建立數(shù)據(jù)庫有兩種方式。第一種是通過軟件本身建立數(shù)據(jù)庫。基本步驟是：打開VFP軟件，在主界面點擊“文件”，選中“新建”，在“新建”的選項中選擇“新建數(shù)據(jù)庫”，在數(shù)據(jù)庫的新建中有“數(shù)據(jù)庫向導”和“自定義”，使用者就可根據(jù)需要選擇，在新建數(shù)據(jù)庫的表格中輸入自己所得到的系列化數(shù)據(jù)。另一種建立數(shù)據(jù)庫的方法則比較簡單。因為在VFP中數(shù)據(jù)庫的格式為DBF，而Excel表格的文件可以轉換為DBF格式，所以當建立了零件的系列化表格時，便可以將它導入到VFP中。具體的操作如下：首先打開要轉格式的Excel電子表格文件，在主界面點擊文件菜單，點擊“另存為”，“保存類型”選擇“DBF”，這個時候文件便可以轉換為DBF格式了。接著便可以打開VFP軟件，選擇“導入”，選擇已經轉換好的DBF文件，那么一個新的數(shù)據(jù)庫便建立完畢。在這兩種數(shù)據(jù)庫的建立方法中，第二種可以巧妙地將Excel和DBF結合起來，更加便于數(shù)據(jù)庫的編輯和使用，所以運用得比較廣泛。

1.2 數(shù)據(jù)庫的查詢

數(shù)據(jù)庫建立完畢后，企業(yè)便可以根據(jù)客戶的要求，在數(shù)據(jù)庫中查詢客戶所需要的產品型號以及該產品各個零件的相關尺寸。

在已經建立的數(shù)據(jù)庫文件中，包含了產品型號及相關參數(shù)。如建立的是“減速機數(shù)據(jù)庫”，那么在數(shù)據(jù)庫中就會包含“減速比”、“輸出扭矩”、“輸出方式”、“輸出功率”等參數(shù)，以及“型號”、“各零件的尺寸”等。而客戶對產品的要求，無外乎諸如“減速比”、“輸出方式”等，那么便可以通過數(shù)據(jù)庫查詢功能找到該減速機的型號以及各個零件尺寸參數(shù)。具體步驟如下：打開VFP軟件，在主界面上選擇“文件選項”，在“文件選項”中選擇“新建查詢”，選擇“查詢向導”新建查詢，在“查詢向導”中就可以設置基本的參數(shù)，最終獲得查詢結果。

2 SolidWorks的參數(shù)化建模

機械產品都是由零件組成的，對于系列化的機械產品而言，不同型號的產品在結構方面有很大的相似性，只是在結構的尺寸上有所差異。Solid－Works［1］是一款簡單易學的軟件，它提供了零件的配置功能，即參數(shù)化建模的功能。在SolidWorks中通過建立一個基礎模型，在這個模型的基礎上，插入Excel系列化設計表格來控制零件的尺寸參數(shù)。這樣便可以實現(xiàn)零件的參數(shù)化建模，完成同一機械產品零件的系列化設計。這種方式可以大大地節(jié)約設計時間，縮短設計周期。設計人員根據(jù)零件的不同參數(shù)要求，設計出一個系列化零件庫，當通過VFP查詢到系列化數(shù)據(jù)時，就可以在零件庫中得到相應的零件模型。

2.1 建立基礎模型

步驟如下：打開SolidWorks［2］軟件，點擊“新建零件”，即得到所需零件模型。

2.2 零件參數(shù)化建模的實現(xiàn)

在SolidWorks中已建模型的基礎上，通過其插入功能，插入零件的系列化設計表，修改相關的尺寸參數(shù)，完成系列化設計表，然后就可以生成系列化零件。具體的步驟如下：在已經建立好的基礎模型的界面上，點擊“插入”，在“插入”的下拉菜單中選擇“插入設計表”，這個時候便可以在界面上編輯系列化的設計表格。編輯系列化設計表的過程其實就是在改型零件尺寸的基礎上輸入其他系列零件的尺寸參數(shù)。以此類推，便可得到一個整體的系列化設計表，此時就在零件配置的界面出現(xiàn)了所有零件系列，只需要點擊各個系列號，在界面上就會出現(xiàn)該系列號的模型，這個模型上就會標有該系列號模型的尺寸。

3 系列化圖紙的生成

3.1 零件三視圖的獲取

僅有SolidWorks模型并不能完全滿足機械制造的需要，所以在進行系列化設計過程中，應該把生成零件圖紙作為設計目標之一。SolidWorks可自動生成零件的三視圖，所以在零件的系列化過程中就可以通過SolidWorks的功能實現(xiàn)零件三視圖的導出。具體的步驟如下：打開SolidWorks軟件，在主界面選擇“新建工程圖”選項，這個時候就在界面的左邊輸入需要轉換為工程圖的零件。在選擇好的圖紙的基礎上，將零件的三視圖依次放在圖紙的適當位置，最后點擊“文件”，選擇“保存格式”為DWG格式，最后導出零件的三視圖。

3.2 零件加工圖的完善

從SolidWorks導出的零件三視圖只是很粗糙的零件圖，遠遠不能滿足機械加工的要求，需要在導出零件圖的基礎上進行完善，而借助CAD就可以對零件圖進行修改。修改的內容包括零件尺寸的標注、技術要求、尺寸公差等。修改完后即得到完整的CAD圖紙，并且可以將之運用于零件加工。

4 設計實例

首先建立如圖1所示系列化數(shù)據(jù)庫［3］。

圖1 系列化數(shù)據(jù)庫

這一系列共12種型號的機械產品，假如客戶需求是輸出方式為心軸，減速比為13的產品，那么新建查詢［4］得到如圖2所示的結果，可以在Solid－Works中得到相應參數(shù)的建模結果（圖3）。因為查詢得到的是標號是2，所以選中第2系列，輸出工程圖（圖4）。再導入CAD進行完善，得到的圖紙（圖5）相對比較完整，可以運用于加工。以此類推，即可得到所有的零件圖紙，然后根據(jù)裝配圖就可以得到系列化的機械產品。

圖2 查詢結果

圖3 套筒的參數(shù)化建模

圖4 SolidWorks導出的工程圖

圖5 CAD導出的圖紙

［1］ 楊 麗，楊勇生，李光耀.SolidWorks零件設計［M］.北京：清華大學出版社，2002.

［2］ 彭和平.基于SolidWorks的零件系列化設計［J］.組合機床與自動化加工技術.2004（08）：46－48.

［3］ 閆英琪，景 麗.Visual FoxPro6.0數(shù)據(jù)庫應用［M］.西安：西北工業(yè)大學出版社，2013.

［4］ 彭國星，陳芳勤，唐黎黎.Visual FoxPro程序設計教程［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2011.