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    1　引言

    在電氣領(lǐng)域中，接觸器是一種典型的電氣產(chǎn)品，廣泛用作電力主回路的開斷和控制電路。在對(duì)接觸器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)用到結(jié)構(gòu)相同或相似，尺寸卻不同的情況，通常采用的方法是將每個(gè)零件都單獨(dú)設(shè)計(jì)，但是此方法占用了設(shè)計(jì)人員大部分的精力和時(shí)間，增加了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。隨著新的設(shè)計(jì)軟件和技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，可以加快CAD設(shè)計(jì)的過(guò)程。

    SolidWorks是基于Windows的CAD桌面集成系統(tǒng)，是在繼承和總結(jié)了大型機(jī)械CAD軟件的基礎(chǔ)上，在Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的一款三維CAD軟件 ，它可以十分方便地實(shí)現(xiàn)零件造型、裝配和生成。

    SolidWorks與以前的CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)相比具有以下特性：

    （1）有直觀的 Windows用戶界面和強(qiáng)大的實(shí)體建模功能；

    （2）具有方便管理的特征管理員歷史樹；

    （3）雙向關(guān)聯(lián)的尺寸驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

    但是SolidWorks并不是十全十美的，無(wú)法完全滿足特定企業(yè)的特殊要求。因此，為了滿足特定企業(yè)的特殊要求，提高生產(chǎn)效率，就必須對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)。本研究通過(guò)SolidWorks的二次開發(fā)，開發(fā)出一種接觸器鐵心的參數(shù)化設(shè)計(jì)方案。

    2　SolidWorks的二次開發(fā)

    SolidWorks軟件提供了完整的、免費(fèi)的開發(fā)工具(API)，提供了Visual C++、VB、VBA(宏記錄)、Delphi等支持COM（Component Object Model，組件對(duì)象模型）或OLE（ObjectLinking and Embedding，對(duì)象鏈接與嵌入）的開發(fā)語(yǔ)言接口，用于SolidWorks二次開發(fā)，從而在用戶自己開發(fā)的應(yīng)用軟件中實(shí)現(xiàn)諸如生成直線、構(gòu)造實(shí)體、檢查曲面表面參數(shù)等幾乎所有SolidWorks軟件的現(xiàn)有功能，用戶也可以創(chuàng)建出專用的SolidWorks功能模塊。

    3　利用VB二次開發(fā)的步驟

    Visual Basic具有易用、易學(xué)、程序開發(fā)周期短、有可視化設(shè)計(jì)界面等特點(diǎn)。通過(guò)VB來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)SolidWorks的二次開發(fā)，需要按照一定的步驟來(lái)進(jìn)行，具體的步驟如下：

    （1）通過(guò)代碼使應(yīng)用程序連接Solidworks，并新建零件圖。

    （2）確定能反映零件特征的尺寸參數(shù)，并以此作為設(shè)計(jì)變量，同時(shí)確定尺寸之間的相互關(guān)系；

    （3）利用VB進(jìn)行用戶界面的設(shè)計(jì)，創(chuàng)建程序運(yùn)行界面。

    （4）使用VB提供的方法和屬性，直接調(diào)用SolidWorks的API函數(shù)編寫程序代碼，實(shí)現(xiàn)三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)以及模型的編輯，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形體的零件造型。這種方法要求開發(fā)人員對(duì)SolidWorks的API函數(shù)非常精通，對(duì)于一般初學(xué)者來(lái)說(shuō)略有難度。一個(gè)簡(jiǎn)單且實(shí)用的方法是先在SolidWorks中進(jìn)行宏錄制，獲得宏操作代碼，然后將修改后的程序復(fù)制添加到VB程序代碼的相應(yīng)部分，最后編輯、修改、調(diào)試以達(dá)到要求，通過(guò)程序驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)變量實(shí)現(xiàn)模型的創(chuàng)建和更新。這種編程方法較簡(jiǎn)單，通用性好。開發(fā)者可根據(jù)自己對(duì)API掌握的熟悉程度，選擇適合自己的方法進(jìn)行程序代碼的編寫；

    （5）通過(guò)變化尺寸實(shí)現(xiàn)任意相似零件三維模型的創(chuàng)建。

    4　接觸器鐵心的參數(shù)化設(shè)計(jì)
 

圖1 尺寸參數(shù)定義

     4.1　基本參數(shù)的確定

     零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)，首先要確定能反映零件外形的主要尺寸值作為變量，以此變量來(lái)控制零件的外形尺寸。

     定義各尺寸值的參數(shù)，如圖1所示。支撐腳的基本參數(shù)為：

     外形尺寸h1、外形尺寸h2、外形尺寸b1、外形尺寸b2、外形尺寸b3、厚度d。

     4.2　應(yīng)用程序界面

     利用VB建立應(yīng)用程序界面，如圖2所示參數(shù)輸入界面。當(dāng)運(yùn)行時(shí)，只需要根據(jù)實(shí)際情況在對(duì)應(yīng)參數(shù)部分輸人數(shù)值，然后點(diǎn)擊生成鐵心，就可以建立所需要的零件模型。
 

圖2 參數(shù)輸入界面

     4.3　程序代碼的編寫

    對(duì)于程序代碼的編寫，簡(jiǎn)單實(shí)用的方法是使用SolidWorks宏功能，把零件模型繪制的全過(guò)程錄制成宏文件，提出宏文件中與模型生成有關(guān)的關(guān)鍵函數(shù)，找到模型尺寸對(duì)應(yīng)的參數(shù)，弄清關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)整對(duì)零件的變化，用變量把關(guān)鍵參數(shù)替換成能被VB調(diào)用的應(yīng)用程序，通過(guò)程序的驅(qū)動(dòng)變量實(shí)現(xiàn)模型的建立和更新。

    關(guān)鍵代碼如下:

    Set swApp = CreateObject ("SldWorks.Application")

    swApp.Visible = True

    strfilename = App.Path&" \零件1.SLDPRT"

    Set Part = swApp.OpenDoc4(strfilename, 1, 0, "", longstatus)

    Set Part = swApp.ActivateDoc(" 零件1 ")

    ……..

    Part.Parameter("h1@草圖1" & strfilename).SystemValue = h1 / 1000

    Part.Parameter("h2@草圖1" & strfilename).SystemValue = h2 / 1000

    Part.Parameter("b1@草圖1" & strfilename).SystemValue = b1 / 1000

    …….

    Set myFeature = Part.FeatureManager.FeatureExtrusion2(True,

    False, False, 0, 0, d, 0, False, False, False, False, 0.01745329251994,

    0.01745329251994, False, False, False, False, True, True, True, 0, 0,

    False)

    Part.EditRebuild

    這種方法編程的優(yōu)點(diǎn)是，通用性好且方便簡(jiǎn)單。

    4.4　程序運(yùn)行結(jié)果

    運(yùn)行程序，點(diǎn)擊“生成零件”，生成一個(gè)新的零件環(huán)境，在文本框中輸入相對(duì)應(yīng)的數(shù)值，例如：外形尺寸h1為20mm、外形尺寸h2為15mm、外形尺寸b1為5mm、外形尺寸b2為5mm、外形尺寸b3為5mm、厚度d為1mm，然后點(diǎn)擊“生成鐵心”，建立與用戶輸入數(shù)值相對(duì)應(yīng)的零件模型。如圖3所示。
 

圖3 程序生成接觸器鐵心

    4.5　產(chǎn)品模型的自動(dòng)裝配

    裝配路徑是虛擬裝配系統(tǒng)中零件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，取得零件的裝配路徑信息有兩種方法:

    （1）用戶利用虛擬裝配環(huán)境進(jìn)行人機(jī)交互操作來(lái)指定裝配路徑。采用拆卸的方式，依次記錄每一個(gè)零件在拆卸過(guò)程的路徑關(guān)鍵點(diǎn)，然后進(jìn)行求逆運(yùn)算，擬合成一條裝配路徑。

    （2）用戶根據(jù)裝配體的裝配形式和特點(diǎn)，通過(guò)歸類將裝配零件劃分成幾種裝配類別，然后通過(guò)用戶指定零件裝配類別，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出各零件的裝配路徑關(guān)鍵點(diǎn)。

    本研究使用了第一種方法先將接觸器進(jìn)行組裝，將生成的零件調(diào)入接觸器模型并設(shè)計(jì)裝配路徑。圖4為組裝好的接觸器。
 

圖4 組裝好的接觸器



圖5 拆卸后的接觸器

    最后對(duì)組裝好的接觸器進(jìn)行路徑規(guī)劃進(jìn)行拆卸（如圖5所示），并對(duì)其求逆便可得到裝配順序。

    5　結(jié)語(yǔ)

    利用VB編程語(yǔ)言對(duì)SolidWorks API函數(shù)的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)接觸器鐵心零件設(shè)計(jì)過(guò)程的參數(shù)化、裝配自動(dòng)化。通過(guò)實(shí)例分析，可以得出結(jié)論：利用參數(shù)化建模生成零件，可以極大的提高建模的效率，縮短產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)周期。

    參數(shù)化建模技術(shù)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。隨著科技的飛速發(fā)展，制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，以最短的時(shí)間開發(fā)和生產(chǎn)出高質(zhì)量、低成本的產(chǎn)品，快速滿足市場(chǎng)的需求，必將成為制造業(yè)企業(yè)所追求的目標(biāo)。

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    作者簡(jiǎn)介

    高智箭（1986- ），男，河北人，助理工程師，碩士研究生，現(xiàn)就職于天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，從事市政行業(yè)電氣及自動(dòng)化設(shè)計(jì)研究工作。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2月刊