基于SolidWorks对机械零件结构的设计与应用

曾文忠

ZENG Wen-zhong

（重庆三峡职业学院，重庆 404115）

0 引言

SolidWorks是一套集成化的桌面软件系统，是建立在CAD技术基础之上的，并且具有支持参数和特征造型的相关特性。目前最主要的任务就是充分发挥其自动化的特征，要想提高机械零件生产制造工作效率，必然要开展专业化的研发工作，在机械零件制造结构中使用SolidWorks软件。

1 SolidWorks的开发

在机械零件结构设计过程中SolidWorks是基于组件对象模型（COM）程序技术为基础的，不但完全支持对象的链接与嵌入对象（OLE）标准，而且实现了对象的链接与嵌入自动化功能。其应用程序接口主要包括：基于对象的链接技术与基于Windows基础的组件对象模型程序技术。

SolidWorks软件的应用程序接口为用户提供了面向对象的程序设计体系，其实也就是一个自上而下的树状网型结构体系，该软件系统体系结构详情如图1所示。

2 机械零件结构工艺特征

机械零件的结构工艺性主要是指设计者所设计的机械零件在满足日常使用要求的前提下制造的可行性和制造的经济性。良好的零件结构设计工艺，可使机械零件更加方便生产和制造，而且还有利于提高机械的零件质量，可节省零件的生产工时和使用材料。

图1 SolidWorks的对象层次结构

2.1 机械零件结构工艺特征结构

在实际生活中，机械零件的结构工艺的特征设计主要是将各种特征的信息整合在一起，然后根据具体实际情况选择自身所需要的的特征信息，并将特征的对象进行实例化，并不断的提高了软件的开发效率，而且与此同时也优化了程序结构。

零件结构中的工艺特征主要是管理模块的主要功能是负责管理机械零件结构的工艺特征等相关信息，其中各个模块之间既相互联系有相互区别，并且模块是一个有机的完全意义上的结合体。主要包括机械零件结构工艺所属的特征、类别、型号以及特征型号的标准等相关信息，比如机械零件国家标准、机械行业标准等。

2.2 零件结构工艺的信息建模

在SolidWorks的软件实际应用过程中，机械零件工艺的数据信息主要包括几何信息以及相关的非几何信息。其中几何信息在零件的结构中主要是指工艺特征的标准性参数信息指数，几何信息又包括标准参数名称以及标准参数值等信息，对于每个工艺特征都具有相对应的一个记录这准参数信息的数据库表。而实际应用中的非几何信息主要是指工艺特征的相关类别信息，其中主要含有工艺特征的类别和类型等相关参数信息。

2.3 零件结构设计

结构零件工艺的产生主要由产生类来完成。机械零件结构工艺的开发完全从底层开始。具有高度的柔性和灵活性，产生的效率比较高。机械零件制造结构设计的内容主要是指：机械零件制造方法、材料和毛坯的选择、切削加工以及机械零件的装配等。其中，机械零件制造方法是指按照不同的方法制造出不同的零件结构。材料和毛坯的选择主要是指按材料的价值选择，并且需要充分利用材料的性能，并且降低制造难度，防止减少因设计结构的局限性而增加毛坯缺陷和废品等。切削加工主要是指采用减少加工费用的方法，设计出结构合理、方便使用的机械零件，并且设计结构要便于工艺基准选择等。

3 机械零件参数化设计实现

3.1 机械零件开发的过程

3.1.1 机械零件数据库的建立

在实际生活中，数据库具有重要的实际意义，可以记录大量有价值的信息，因此建立数据库是非常必要的。对于零件数据库的建立，首先必须要简要的分析机械零件相关参考系数，其次，利用Visual Basic的默认数据库程序Access为每一种型号的零件建立相关联的数据库，例如机械齿轮参数数据库、齿轮联轴器参数数据库等等。最后，在数据库建成完毕之后，可以在应用接口程序中通过数据库软件或控件以及特定的数据库表将其连接起来。主要是通过利用用户自己输入的参数数据作为索引，再用Findfirst的方法显示出相对应的数据参数，作为日常操作判断的指标。

3.1.2 零件结构特征的分析与数据模型的建立

机械零件具有很多类型，不同的机械零件具有不同的个性特征。机械零件模型的建立可以极大地方便零件的二次开发与应用。在实际中，这些变量的数据系数的来源主要是齿轮数据库中的某种齿轮类型数据库表中的数据。对于零件结构域数据模型的建立，首先，必须要针对零件的结构和数据模型建立的实体，先分析零件的结构，用以区分不同种类的机械零件特征，再利用SolidWorks建立零件特征数据库，方便下次在利用，其次是建立宏文件，虽然有些操作过程宏文件是不可能也完全没有记录的可能，这就必须要程序设计人员调用相关应用程序接口绘图函数，用以实现关键数据变量化的记录工作。图2为联轴器的模型构建流程图。

图2 联轴器模型构建流程图

3.1.3 应用程序的建立

在机械零件结构设计过程中，对于应用程序的建立，Visual Basic是目前使用最为广泛的编程语言。VB开发的应用程序主要作为客户方使用，而SolidWorks则作为服务方使用，Visual Basic程序设计语言可建立与SolidWorks各级对象的关联；此外，还必须在Visual Basic程序设计中通过引用加载SolidWorks类型的数据库，使用Visual Basic可以识别程序使用的SolidWorks对象的类型和属性以及方法等。

3.2 SolidWorks在齿轮联轴器开发过程中的应用

SolidWorks 在实际应用中，具有非常重要的作用，例如SolidWorks在联轴器中的应用，详细的联轴器装配界面如图3所示。

图3 联轴器装配实现的界面

3.2.1 机械零件联轴器数据库技术

在实际应用中，一些常见的联轴器的标准数据如表1所示：

表1 常用联轴器的主要参数

对于机械零件中的齿轮联轴器，不仅需要做到具有齐全的参数，而且还要做到完善方便的操作流程。其中齐全的参数主要是指模数、齿数和轴径等零件的相关参数信息。

建立机械零件数据库，在Visual Basic程序过程中引用机械零件数据库中的数据，这样就完全可以通过程序设计软件查询联轴器的国家相关机械标准等信息。同时也可以获取，选择联轴器所需要的参考联轴器转矩和转速等相关信息，需要在程序设计过程中将联轴器的数据信息加载到联轴器设计软件的PC界面当中，这样就可以供程序设计人员参考使用，极大方便程序的设计和操作。

3.2.2 机械零件和装配文档的创建

在SolidWorks软件中，对象是SolidWorks应用程序接口中最高级的对象，这不仅提供了SolidWorks应用程序接口中所有对象的直接或间接的应用程序接口，而且通过该对象可以控制SolidWorks软件的执行操作或退出过程。在Visual Basic编程语言中利用创建对象的方法可以获得SolidWorks软件设计的对象，利用该对象的活动文档的方法可以获得当前SolidWorks文件中的对象参数。

3.2.3 零件自动建模技术的实现

在建立新的机械零件文档以后，可以通过定义对象和数据的方法来调用应用程序接口函数来进行机械零件参数化建模代码的编写。对于机械零件模型的创建，也可以根据Visual Basic编程语言实现其功能。

3.2.4 自动装配技术的实现

在SolidWorks软件中，可以使用变换的方式来确定或移动联轴器其中一个部件的零件在装配体中的物理位置状态。在一个完整的机械组织内，每一个机械内部零件和装配体都有它本身所特有的原点和位置，当零件装配体的空间位置与机械零部件的空间位置不一致时，必须要使用变换位置来设置装配体的距离和旋转角度等。

SolidWorks软件技术的使用极大地提高了机械零部件的质量标准，并且简化了机械零部件的生产工艺。通过使用SolidWorks可以设计出零件的数据模型，也可以诊断出未知故障，而且吻合率非常高。图4为联轴器的实体效果图。

图4 联轴器实体效果图

4 结束语

综上所述，SolidWorks软件随着科学技术的不断发展，SolidWorks软件的应用也越来越广泛，技术也日新月异，程序设计编制技术也不断走向成熟。在机械零件及机械系统的设计过程中，零件装配是最为重要的也是最为关键的一步。在实际操作过程中，机械零件的生产和制造应用SolidWorks软件技术，可以极大地方便制造企业的生产过程，而且减少不断地减少了人力和物力的投入成本。

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