農(nóng)用機(jī)械液壓油缸自動化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)

盧笑宇

（長安大學(xué)工程機(jī)械學(xué)院，陜西 西安710064）

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)用機(jī)械液壓油缸的運(yùn)用非常廣泛。在農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)流程中，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)往往是至關(guān)重要的一環(huán)。它占用的時(shí)間長，研究成本高。研究人員需要花費(fèi)大量的時(shí)間查找各種資料，并且每次設(shè)計(jì)都需要反復(fù)查找，耗時(shí)費(fèi)力。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，能夠提高設(shè)計(jì)效率，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，進(jìn)一步降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，有利于我國機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

1 研究背景

液壓缸是一種標(biāo)準(zhǔn)化較高的部件，在設(shè)計(jì)過程中一般只需要對已經(jīng)存在的標(biāo)準(zhǔn)液壓缸進(jìn)行一些調(diào)整與修改。液壓缸的這一特性正好適應(yīng)自動化設(shè)計(jì)技術(shù)，可以以標(biāo)準(zhǔn)液壓缸為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)，提前將各種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則添加到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中。筆者以VB6.0為系統(tǒng)開發(fā)平臺設(shè)計(jì)操作界面，利用API接口將SolidWorks連接起來進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)液壓缸的自動化設(shè)計(jì)、裝配[1]。

2 二次開發(fā)方法

2.1 VB6.0開發(fā)SolidWorks的方法

常用的SolidWorks開發(fā)工具主要分為兩大類：一類是SolidWorks內(nèi)部自帶的宏，另一類是各種編程語言（VB、C#、C++等等）[2]。筆者使用VB作為開發(fā)語言，采用的是人機(jī)交互的形式。通過VB程序訪問數(shù)據(jù)庫，再將查詢值賦給模型相應(yīng)的尺寸實(shí)現(xiàn)模型的更新。在做開發(fā)前首先要將VB與SolidWorks連接起來。這一步需要在VB程序中添加引用。一般常用CreateObject的方法來獲取Sldworks對象，通過Activedoc來獲取當(dāng)前SolidWorks打開的文件對象[3]。

2.2 數(shù)據(jù)庫的建立及二次開發(fā)連接方法

筆者選用Access作為液壓油缸的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用來儲存油缸各零件的尺寸信息。如圖1所示，液壓缸零件尺寸信息存儲于數(shù)據(jù)庫中。VB6.0訪問數(shù)據(jù)庫常見的有三種接口：RDO遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)對象、DAO數(shù)據(jù)訪問對象、ADO數(shù)據(jù)對象[4]。筆者采用的就是ADO對象技術(shù)。在Visual Basic中使用ADO之前，需要將ADODB類型庫添加到程序中去。在VB界面選擇菜單欄中的工程選項(xiàng)，再單擊引用，找到Microsoft ActiveX Data Objects 2.8 Library并選中。具體操作如圖2所示。添加完成后，編程時(shí)直接用代碼進(jìn)行調(diào)用即可[5]。

圖1 Access液壓缸數(shù)據(jù)庫

圖2 添加ADO對象引用

3 液壓缸參數(shù)化設(shè)計(jì)

3.1 參數(shù)化實(shí)施流程

第一步，在SolidWorks平臺的基礎(chǔ)上，完成對某一特定型號或系列液壓缸的建模。第二步，基于Access軟件平臺建立標(biāo)準(zhǔn)化液壓缸零件的數(shù)據(jù)庫。將每個(gè)零件的尺寸值輸入數(shù)據(jù)庫中儲存起來。第三步，進(jìn)入Visual Basic 6.0系統(tǒng)利用VB語言進(jìn)行編程，調(diào)用API函數(shù)進(jìn)行二次開發(fā)。第四步，打開標(biāo)準(zhǔn)液壓缸的裝配體，將原來的零件替換為重新建模的零件，更新裝配體即可完成液壓缸的參數(shù)化設(shè)計(jì)[6]。

3.2 零件建模及參數(shù)化過程

零件參數(shù)化建模要經(jīng)過幾何約束、尺寸約束、尺寸確定和模型的生產(chǎn)等幾個(gè)過程。人為設(shè)置好幾何約束的前提下，用戶輸入驅(qū)動尺寸信息，計(jì)算機(jī)便會自動生成模型。首先需要建立液壓缸各個(gè)零件的模型庫，主要的零件有缸筒、活塞、活塞桿、內(nèi)卡鍵、端蓋、桿頭、擋圈、油口、前導(dǎo)套等。

以前導(dǎo)套為例，具體說明前導(dǎo)套的參數(shù)化過程,其余零件建模過程不再贅述。本參數(shù)設(shè)計(jì)使用的是尺寸驅(qū)動的方式。前導(dǎo)套的數(shù)據(jù)表如圖3所示，表中的缸徑、速比為索引字段，查詢時(shí)就是以這兩個(gè)信息為根據(jù)，提取其他的尺寸信息[7]。圖4為前導(dǎo)套草圖，將所有的尺寸進(jìn)行定義。在參數(shù)化設(shè)計(jì)過程中，通過代碼查詢數(shù)據(jù)庫中的尺寸信息，將查詢到的值賦給SolidWorks中的零件，就能得到如圖5所示的前導(dǎo)套實(shí)體圖。實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，需要分別將各個(gè)零件參數(shù)化建模并裝配，完成前期預(yù)備工作。

圖3 前導(dǎo)套尺寸信息

圖4 前導(dǎo)套草圖

圖5 前導(dǎo)套實(shí)體圖

4 實(shí)現(xiàn)步驟

使用VB進(jìn)行操作界面設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)界面如圖6所示。輸入理論輸出力的大小計(jì)算理論缸徑和桿徑。將缸徑圓整至第一優(yōu)先系列數(shù)值，手動輸入下面的設(shè)計(jì)框內(nèi)，選擇合適的安裝方式。單擊全部零件生成即可打開SolidWorks，完成所有零件的自動建模。點(diǎn)擊自動裝配，系統(tǒng)便會通過VB打開液壓油缸的裝配圖并完成裝配圖更新。如圖7所示為自動生成的裝配圖。

圖6 設(shè)計(jì)界面

圖7 自動生成裝配圖

5 結(jié)語

筆者以VB編程語言、Access數(shù)據(jù)庫和SolidWorks三維設(shè)計(jì)軟件為平臺，設(shè)計(jì)了一套液壓油缸自動化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要應(yīng)用了數(shù)據(jù)庫技術(shù)、零件參數(shù)化建模技術(shù)，以API函數(shù)作為數(shù)據(jù)接口對SolidWorks進(jìn)行了二次開發(fā)，利用尺寸驅(qū)動法完成零件的建模，并且能夠自動生成裝配圖，基本滿足了對于液壓油缸自動化設(shè)計(jì)的需求。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于農(nóng)用機(jī)械的設(shè)計(jì)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化有一定的幫助[8-9]。