基于SolidWorks平台的轴类零件参数化设计

本文针对轴类零件的参数化设计进行了研究，并选择三维ＳｏＩｊｄＷｏｒｋｓ软件及其二次开发工具，通过实例说明了轴类零件　参数化设计的开发过程，并建＃－Ｔ轴类零件参数化设计程序。　基于Ｓｏ　ｌ　ｉ　ｄＷｏ　ｒｋｓ平台的　轴类零件参数化设计　口西安航空职业技术学院　张超　参数化设计（Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ）也称为参数化尺寸　驱动，是将零部件图形的描述分为图形的拓扑关系、图　一、参数化设计方法　１．用设计变量表实现三维模型的参数化设计　三维ＣＡＤ系统通常具有强大的特征构造功能。在三　形的几何参数（如点的坐标）以及这些几何参数与图形结　构参数（如图形的长、宽等）之间的联系三部分，并将图　维ＣＡＤ系统中，以生成的二维轮廓为基础，通过拉伸、　形信息记录在数据库中，用一组变量记录图形的几何参　旋转、放样、扫描等命令，填料、除料、抽壳等特征来　数，通过定位某一组特定数据记录而得到所需设计的产　构建三维模型，并自动生成设计变量表。用户通过设计　品。它的主要特点是全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱　变量表中的数据进行修改，以设计变量作为三维模型的　动设计修改。这种设计技术特别适合于标准件、通用件　参数，从而实现用户交互操作层次上的参数化设计。对　的设计以及结构定型的系列产品设计。　Ｏｐｔ￣Ｍｅｔｈｏｄ／Ｔｏｏｌ”，在弹出的　对话框中选择“Ｓｕｂ—Ｐｒｏｂｌｅｍ”，　于具有全参数化功能的三维ＣＡＤ系统均可以采用这种方　主动控制装置中的簧片进行参数化　建模及结构分析的基础上，对簧片　单击“０Ｉ（＇＇。　（５）选择“Ｍａｉｎ　Ｍｅｎｕ￣Ｄｅｓｉｇｎ　进行了结构优化设计，并得到以　下结论：　优化前与优化后的变量数值表　变量　Ｔ　ＦＲ１　０ｐｔ—Ｒｕｎ”，在弹出的对话框中单　击“０Ｉ（＇＇，执行优化操作。目标函　数的收敛历程如图８所示。　　Ｉ　ｉ一－　变量　类型　ＳＶ　ＤＶ　ＤＶ　ＤＶ　优化前　数值　０．３ｎｌｍ　３．Ｏｎｌｍ　２．Ｏｎｌｍ　５．Ｏｎｌｍ　优化后　数值　０．３ｎｌｍ　１．２胁１．５胁　　’　，　：；　图９优化后的应力云图　　ｌ“一：Ｉ　＝　＾　…●　－（２）由图９（及图４）可以看出，簧　、　ＦＲ２　Ｗ　ｉ　叫　Ｉ　一Ｉ　Ｉ／　＼　片在圆角处承受最大平均应力，为　：　∑　。　２．８【ｍｎ　Ｓ　ｔＡＸ　ＯＢＩ　３８９Ｍｐａ　２６４】　Ｐａ　…ｌ：：ｌ　＼　１、　＾　进一步提高簧片的可靠性，有必要　（１）合理设置模型边界条件和网　图８目标函数收敛历程　在后续的优化设计中改进圆角处　格划分条件，可以获得较可信的分　的结构。　析与优化结果。　（３）由后面的表格可以看出，　（２）对结构的分析可以得出应力　优化后簧片的应力云图如图９　优化后各个变量的数值均比优化前　的分布情况，找出承受最大应力的　所示，各个变量优化前和优化后的　有所减小，这表明在簧片所产生的　部分，为优化设计提供参考。　数值见表１。　向位移一定的情况下，各个变量　的减小有利于降低簧片所承受的最　（３）在满足设计要求的条件下，　优化设计可以有效地确定最优设计　方案，以此较好地设计结构，节约　设计成本，优化产品结构，提高产　品质量。圈　三、优化结果分析　（１）由图８可以看出，经过２０次　大平均应力。　优化迭代后，目标函数即簧片所受　最大平均应力达到收敛，并且减小　为２６４ＭＰａ。　四、结论　本文以大型有限元分析软件　ＡＮＳＹＳ为工具，在对某抗振动冲击　ＣＡＤ／ＣＡＭ与制造业信息化・２００７年第１　１期４３　维普资讯 http://www.cqvip.com ｏ￣ｇｉｔａ／Ｄｅｓ￣ｎ　数字化设计　法，如在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中通过用户建立的一　（ＡＰＩ），其中包含数以百计的功能函数可　ｓｗＡｐｐ．Ｖｉｓｉｂｌｅ（Ｔｒｕｅ）　Ｓｅｔ　ｐａｒｔ＝ｓｗＡｐｐ．ＯｐｅｎＤｏｃ（“Ｅ：＼　组设计变量或表格方式来控制模型的几　被ＶＢ、ＶＢＡ（Ｅｘｃｅｌ、Ａｃｃｅｓｓ）调用。ＶＢ功能　何尺寸及约束关系。这种参数化设计策　强大，符合开发系统的要求，它提供了　主轴＼ｓｏｌ｛ｄｗｏｒｋｓ零件图＼主轴．ｓｌｄｐｒｔ”，　略的优点是不通过编程手段来实现零部　直接访问ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的能力。对于零件的　ｓｗＤｏｃＰＡＲＴ）　件的三维参数化设计，简单实用。缺点　标准件信息，可以存放在数据库，通过　Ｓｅｔ　ｐａｒｔ＝ｓｗＡｐｐ．ＡｃｔｉｖａｔｅＤｏｃ（“　是操作较复杂，设计效率不高。　化设计　选择简单的Ａｃｃｅｓｓ数据库就可以很方便地　主轴．ｓｌｄｐｒｔ”）　２．用编程技术实现三维模型的参数　实现信息保存、查询及维护功能。　２．ＶＢ开发ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的基本原理及　Ｓｕｂ　ｐａｒａｍｅｔｒ｛ｃＳｕｂ（ＢｙＶ　ａＩ　ｚｔｌｚｊ—　利用三维ＣＡＤ系统本身提供的开发环　过程　境应用程序接口，用编程方法生成三维　Ｐａｓｓｅｄ　Ａｓ　Ｄｏｕｂｌｅ，ＢｙＶａＩ　ｚｊｚｊ—　Ｐａｓｓｅｄ　Ａｓ　、　ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ支持ＡｃｔｉｖｅＸ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｄｏｕｂｌｅ，ＢｙＶａｌ　ｚｔ２ｚｊ＿Ｐａｓｓｅｄ　Ａｓ　Ｄｏｕｂｌｅ，　・　・・　・　模型的参数化设计。模型二维轮廓的生　技术，在ＶＢ环境下建立的客户程序可以　成、各种特征的构建及编辑等均由程序　直接访问ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中的对象。在这里　序驱动，但不足之处是编程工作量大、　把二次开发工具的ＶＢ程序作为客户程　ｐａｒｔ．Ｐａｒａｍｅｔｅｒ（“ｚｔｌｚｊ＠草图ｌ”）．　控制。其优点是三维模型完全实现了程　我们将ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ］￣解为一个服务程序，　ＳｙｓｔｅｍＶａｌｕｅ＝ｚｔｌｚｊ～Ｐａｓｓｅｄ｜１０００　ｐａｒｔ．Ｐａｒａｍｅｔｅｒ（“ｚｊｚｊ＠草图５”）．　开发效率低、适用面窄。　方式实现三维模型的参数化设计　序，它们之间是服务器与客户的关系。　ＳｙｓｔｅｍＶａｌｕｅ：ｚｊｚｊ＿Ｐａｓｓｅｄ／１０００　ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ完成相应的工作。ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ　Ｅｎｄ　Ｓｕｂ　３．用设计变量与编程技术相结合的　用户只要在ＶＢ上进行操作，ＶＢ就驱动　综合前两种策略的优点，可采用　为二次开发提供了大量的ＡＰＩ对象，通　设计变量与编程技术相结合的三维模型　过调用对象属性的设置　的参数化设计方法。其实现原理是以三　和方法，就可以在用户　维参数化特征造型技术生成的模型为基　自己开发的程序中实　础，用设计变量作为参数化程序与三　现与ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ相同的　维模型的联系纽带。其主要设计思路　功能。　如下。　参数化设计界面如图２所示。　对于一般轴类零件　的参数化设计可采用人　（１）建立三维模型样板　先对零件进行分类，用反映该类零　机交互形式建立模型，　件所有特征的复合零件作为三维模型样　设置合理的设计变量，　板。然后将复合零件用人机交互的形式　再通过ＶＢ程序驱动设计　直接在三维ＣＡＤ环境中建立模型，确定　变量实现模型更新的方　和创建设计变量。　（２）设计参数化程度　从已构建的模型样板中获取设计变　量，采用图形用户界面对设计变量进行　建立零件三维模型ｌ　Ｉ　法。对Ｓｏｌ　ｉｄＷｏｒｋｓ进行　二次开发，这种方法编　图２参数化设计界面　查询或修改。根据设计计算所确定的设　计参数修改零件模型的设计变量，最后　生成新的三维模型。　Ｉ设定尺寸变量Ｉ　‘　程较简单，通用性　好。系统开发流程　三、结论　本文对ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓＺ次开发进行了深　用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ对象库　●　Ｉ编写ｖＢ应用程序ｌ　如图１所示。　入的研究，开发了轴类零件的参数化设　计程序，对于提高产品的设计效率、缩　短产品开发周期具有很好的实用价值：　同时也可以参照开发过程对系列产品的　机参数化设计的目标。圊　二、轴类零件参数化设计的　实现　轴是机器中的重要零件之一，用来　支持旋转的机械零件。对于一些成熟的　系列产品，就可以采用参数化设计技术　来提高轴类零件的设计效率。　１．开发工具的选择　ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ）￣＿过ＯＬＥ（对象链接与嵌入）　－－・图１系统开发流程　３．轴类零件参数化的部分程序　Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｓｕｂ　ｑｄＣｌｉｃｋ（）　—Ｃａｌｌ　Ｄａｒａｍｅｔｒ｛ｃＳｕｂ（ｚｔｌｚｊ，ｚｊｚｊ，…　其他零件进行参数化设计，从而达到整　・－－１　Ｄｉｍ　ｓｗＡｐｐ　Ａｓ　Ｏｂｊｅｃｔ　Ｄｉｍ　ｐａｒｔ　Ａｓ　Ｏｂｊｅｃｔ　Ｓ　ｅｔ　ｓｗ　Ａ　Ｐ　Ｐ＝Ｃ　ｒ　ｅ　ａｔ　ｅ　０　ｂ　Ｊ　ｅ　ｃｔ　　ｉｃａｔｉｏｎ”）　技术为用户提供了强大的二次开发接口　（“Ｓｌｄｗｏｒｋｓ．Ａｐｐｌ４４　ＣＡＤ／ＣＡＭ与制造业信息化・ｖ、　Ｖｗ．ｉｃａｄ．￣ｏｍ　ｃｒｌ