木工机械通用件参数化设计技术的研究及应用

袁清珂，黎贤钊，陈 晨

（广东工业大学 机电工程学院，广东 广州 510006）

0 引言

对于木工机床行业来说，随着社会的发展，生活水平的提高，要求其产品具有个性化、多样性和创新性，如果按照传统的研发方式，必将不符合木工机械的发展要求。因此利用二次开发技术开发基于该软件的参数化设计系统，可以缩短木工机械产品的设计周期，提高设计质量和效率，降低设计成本。为木工机械设计提供便捷，同时满足产品批量少、种类多、个性化的要求，更符合产品设计创新的趋势，能够使产品快速设计与开发，使企业在激烈的市场竞争中具有更强的竞争力[1]。本文以东莞南兴木工家具制造装备有限公司MFB-60系列自动封边机压料轮设计为应用例子，将参数化CAD技术与三维软件的二次开发技术相结合，分析并应用于木工机械通用零件的参数化设计实践中。

1 CAD软件二次开发及工具的选择

CAD软件二次开发的基本思路是：以交互式图形系统为主要支撑，以图形系统的用户语言为进程的控制者，以高级语言为系统连接及数据库转换的枢纽，开发一个集参数化设计零件、交互式编辑图形、数据的系统管理为一体的CAD软件系统[2]。二次开发的一般流程如图1所示。

1.1 Pro/E的二次开发

Pro／E是一种采用特征建模技术，基于统一数据库的参数化的通用CAD系统。从工程角度出发，以参数化设计和基于特征的实体造型而著称，它所提供的二次开发工具是在Pro/E软件基础上来进行二次开发的，能够实现面向对象的程序自动建模功能。还可以把材料特征、精度特征等一些非几何特征加入到三维模型中，把建模所有的相关信息统一存入到数据库中，是一款能将整个设计与生产过程集成在一起的三维软件。Pro/E提供的常用开发工具有：族表、用户定义特征、Pro/program、J-link、Pro/Toolkit等。

1.2 UG的二次开发

作为全三维支持参数化设计的造型系统，UG不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和工程图设计等功能，还具有UG/Open二次开发模块，它是UG软件的二次开发工具集，便于用户进行二次开发工作，利用该模块可对UG系统进行用户化开发，满足用户的开发需求。UG/Open包括UG/Open GRIP和UG/Open API程序设计模块、UG/Open MenuScrip和UG/Open UIStyler两个辅助开发模块，提供了良好的高级语言接口，使UG的造型功能和计算功能够有机的结合起来，便于开发符合自己要求的CAD系统。

1.3 SolidWorks的二次开发

SolidWorks是一套基于Windows平台的CAD/CAE/ CAM/PDM桌面集成系统，也是一种全参数化特征造型软件，具有易学易用、友好界面以及灵活的操作方式和面向对象的操作等特点。该软件可以最大限度的满足设计者的设计意图、可以完成复杂的产品设计、高性能的大型装配、高级曲面造型和设计修改。

SolidWorks提供了基于OLE自动化技术的API函数，为方便用户进行二次开发提供了大量COM/OLE对象，以及对象的方法和属性，并以API对象的形式提供，这些对象涵盖了全部的SolidWorks数据模型。

1.4 CATIA的二次开发

CATIA是一种先进的自动设计、制造及工程分析软件，主要应用于机械制造、工程设计及电子行业。CATIA拥有很多功能强大的人性化模块，并且对开发人员提供了大部分接口，为用户提供了很好的二次开发平台，通过第三方开发工具对CATIA进行二次开发，就可以开发出针对某行业、某用户的特定模块，方便该行业用户的使用，也是对CATIA某些功能的拓展和挖掘。

面对众多的CAD软件如何做选择是关键。作为二次开发平台的CAD软件，必须满足设计功能方面的需要，必须具有二次开发界面，可使用VB、VC++等工具进行软件开发，二次开发接口允许对函数库进行随意调用系统原理如图2所示。针对木工机床的特点，如通用零部件较多，CAD软件的价格也是其中的一个考虑因素，软件价格不能在设计的成本中占有较大比重。基于上述几点考虑，我们选择了Solidworks来进行二次开发[3]。同时，由于VB语言具有的可视化编程，内部标准控件也足够完成简单的程序开发，界面简洁，方便操作的特点，很适合于非计算机专业工程人员及初涉者使用。

图2 SolidWorks二次开发系统原理图Fig.2 The theory chart of solidworks second development

2 通用压料轮件参数化设计系统开发

以自动封边机送料机构压料轮的参数化设计为例在SolidWorks创建对象中，每个对象都有自己的属性和方法,通过调用API函数来实现[3～4]。

2.1 连接Solidworks

在对 SolidWorks进行二次开发时,首先要建立SolidWorks的连接，创建SolidWorks应用对象：

Dim swap As Object

Set swApp=CreateObject(“SldWorks.Application”)

通过这两个语句，就可以打开SolidWorks应用程序、调用它的API函数。

2.2 设计界面

本次开发以木工机械中常用的压料轮为例，探讨其基于SolidWorks参数化设计的一般过程。图3为基于VB 6.0开发的人机交互界面。

程序运行后，按照提示用户输入参数，点击确认，程序可获得用户输入的具体设计参数，确认无误、点击绘图可完成压料轮的绘制。

程序还有校核功能，如果校核强度应力不能满足要求的话，只需再运行程序、修改相应尺寸、便可重新进行结构设计。

尺寸参数输入后赋值给有关变量，例如压轮外径赋值给D=66，压轮内径赋值给d=60，压轮宽度赋值给W=30，沟槽深度赋值给w=3，沟槽数量赋值给n=18。

根据用户输入参数，经过拉伸、扫描、阵列等步骤，程序自动生成所设计的三维实体模型。

图3 压料轮参数化设计界面Fig.3 The interface of parameters design on pressure feed wheels

2.3 拉伸生成压料轮毛坯

根据用户输入的参数，进行压料轮的轮廓拉伸，其实现语句如下：

（1）生成圆筒之圆环基面的语句如下：

SetAnnotation=Part.AddDimension2(D，d，0)

（2）拉伸出圆筒的语句如下：Part.FeatureManager.FeatureExtrusion2（True,W）。其中，True表示单向拉伸；如果双向拉伸则用False。操作后得到的圆筒拉伸轮廓如图4所示。

2.4 扫描切除生成斜沟槽

由于压料轮的斜沟槽是螺旋线为母线的，不能直接调用SolidWorks拉伸切除命令切出生成，为此本文通过截面扫描螺旋线的方式切出斜沟槽。

2.5 圆周阵列生成所有沟槽

d槽线体u g通过圆周阵列方式，生成所有沟槽，最后生成的三维实体，如图5所示。

3 结论

基于SolidWorks API函数的二次开发对象参数化设计方法，可以涵盖所有SolidWorks数据三维参数化驱动模型。以木工机床中常用的压料轮的三维实体建模参数化驱动设计实例，说明所提出的基于VisualBasic 6.0等软件，采用SolidWorks API函数建立的非标通用件参数化驱动二次开发设计平台和设计方法，建立可嵌入SolidWorks软件系统的非标通用零部件参数化驱动设计集成函数库，可极大的提高非标通用件的设计效率，对木工机床非标通用零部件参数化驱动二次开发设计研究具有较大的借鉴和参考价值。

[1]黄荣文.木工机械[M].北京：中国林业出版社，2007.

[2]唐鹏.CAD二次开发技术的与变压器参数化设计技术的研究及应用[D].广州：广东工业大学，2011，6.

[3]江洪，李仲兴，邢启恩.SolidWorks2003二次开发基础与实例教程[M].北京:电子工业出版社，2003.

[4]胡峰，何庆中.基于Solidworks二次开发的压力容器非标件参数化设计研究[N].自贡：四川理工学院学报，2009，1.