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第一章绪论
1.1SolidWorks系统简介
目前,在我国的CAD市场上比较流行的三维CAD软件有SolidWorks、MDT、UG、Pro/ESolidEdge等。
但就价位来讲SolidWorks、MDT、SolidEdge是中低档价位的产品,UG、Pro/E
IDEAS是高中档价位的产品。
SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统,是美国SolidWorks公司在总结和继承了大型机械CAD软件的基础上,在Windows环境下实现的第一个机械三维CAD软件,于1995年11月研制成功。
它全面采用非全约束的特征建模技术,其设计过程全相关性,可以在设计过程的任何阶段修改设计。
同时牵动相关部分的修改。
它即提供自底向上的装配方法,同时还提供自顶向下的装配方法。
自顶向下的装配方法使工程师能在装配环境中参考装配体的其他零件的位置及尺寸设计新的零件,更加符合工程习惯。
它具有独创性的“封装”功能,可以分块处理复杂的装配体。
具有产品配置功能,为用户设计不同构性的产品。
它集成了设计、分析、加工和数据管理过程,所获得的分析和加工模拟结果成为产品模型的属性,在SolidWorks的特征管理器中清晰的列出了详细的数据信息。
它还可以动态模拟装配过程,进行静态干涉检查、计算质量特征,如质心、惯性矩等。
它将2D造型绘图与3D造型技术融为一体,能自动生成零件尺寸、材料明细表(BOM)、具有指引线的零部件编号等技术资料,从而简化了工程图样的生成过程。
同时有中英文两种界面可以选择,其先进的特征树结构使操作更加简便和直观。
具有交好的开发性接口和功能扩充性。
能轻松实现各种CAD软件之间的数据转换传送。
目前,SolidWorks的全球用户超过20万,国外大多数制造公司招聘时都要求应聘人具备操作SolidWorks的能力。
国际上很多一流的名校都将SolidWorks定为大学本科学生的必修课,如麻省理工学院、英国剑桥大学等。
95%的西方企业要求员工回运用SolidWorks软件,SolidWorks连续几年被美国一些杂志评为优秀的CAD软件。
但是SolidWorks也并非十全十美,不可能满足特定企业的特殊要求。
例如,由于该软件是外国人写的,不适合中国的国标,如标题栏、明细表、放大图的标注、剖视图的标注、装配图的序号等。
也没有适合我国国标的标准件库。
因此,为了适应特定企业的特殊要求,形成企业自己的特色,使SolidWorks在我国的企业中有效的发挥作用,并使常用的或是重复的任务自动化,提高效率,就必须对其进行本土化和专业化的二次开发工作。
SolidWorks系统具有如下的特点:
(1)具有独特的特征管理员,提供的特征管理员设计历史树同具体的实体模型是实时的动态联接;
(2)具有强大的实体建模功能和直观的Windows用户界面;
(3)支持Windows的DDE机制和OLE技术;
(4)支持Internet技术,可以共享设计数据;
(5)双向关联的尺寸驱动机制;
(6)提供了VB,VC++和其他支持OLE的开发语言接口;
(7)给基于Windows的桌面集成赋予了新的含义。
它以Windows为平台,集成了动态仿真软件(Motionworks)、工程分析软(CosMo-SolidWorksorks)、数控加工软件(SurfCAM)、以及工程数据管理软(SmarTeamWorks)等,使它们成为SolidWorks家族中的一员。
这些软件的数据可以相互传递共享。
而且SolidWorks公司还设有网上站点,可方便用户快速了解此系统的最新发展情况,或获得最新的技术支持。
造型功能
SolidWorks提供了新一代的造型功能,它包括了草图和实体,参数化特征造型技术。
提供丰富的基本特征,并且提供用户自定义特征的功能。
SolidWorks支持强大的三维参数化设计功能,可以方便地在设计的任何阶段修改零件.
绘图功能
工程绘图系统Drawing主要用于三维模型的工程图纸绘制与输出,可同时编辑多张图纸。
当设计人员建图纸文件时,可以将PART文件上的特征历史树的总结点用鼠标点取移动到图
纸文件上,图纸文件上自动生成三视图。
绘制的图纸上可以自动标注尺寸信息。
图纸与模型
是相互关联的,当模型上的尺寸或造型变化时,图纸也相应改变。
视图包括标准视图、投影视图、一般视图、局部视图以及剖面视图,是零件或装配体在图纸上的某种形式的投影。
在视图上可以增加或删除符合国标的工程标注。
本系统随时维护三维模型与二维绘图的一致性。
注释及辅助线段、圆注释和辅助的线段、圆用于给图纸增加一些视图中未给出的信息,如加工注意点、材料选择等。
装配功能
SolidWorks中装配的功能是由用户指定装配体中各零件之间的装配约束关系,将零件装配成装配体。
装配系统不但可以将零件装配起来,也可以读入已经装配好的装配体,作为子装配体进行装配;
子装配体在装配过程中可以视为一个整体,等效于一个零件。
SolidWorks可以模拟仿真装配的全过程。
二次开发
虽然SolidWorks所提供的功能非常强大,但要使其在我国企业中真正发挥作用,就必须对其进行本地化、专业化的二次开发工作。
为了方便用户进行二次开发,SolidWorks提供了几百个API函数,这些API是SolidWorks的OLE或COM接口.用户可以使用高级语言对其进行二次开发,建立适合用户需要的、专用的SolidWorks功能模块。
SolidWorks是一个非常开放的系统,提供了VB,VC++和其他支持OLE的开发语言接口。
提供给用户必要的工具(宏语言、库函数等)以开发个人化的应用模块,并且易于将它集成到系统中去。
用VB或VC++调用SolidWorks的API函数,可以完成零件的建造、修改;
零件各特征的建立、修改、删除、压
缩等各项控制;
零件特征信息的提取,如特征尺寸的设置与提取,特征所在面的信息提取及各种几何和拓扑信息;
零件的装配信息;
零件工程图纸中的各项信息;
还可在SolidWorks主菜单上增加按钮,将自己开发的应用模块嵌入到它的管理系统中。
1.2系统开发的目的与意义
如前所述,SolidWorks虽然拥有强大的功能,适当的价位,但是也分并非是十全十美。
不可能满足特定企业的特殊要求。
SolidWorks系统提供数据操纵接口函数API,专门读写三维零件数据,并提供了一系列的Automation接口(包括对象、属性和方法),使用户进行二次开发更加容易。
运用Automation技术使得在自己的应用程序中驱动三维CAD系统中的零件变的有可能而且容易。
综上,SolidWorks没有适合我国国家标准的标准件库,在设计工作中在机械设计中,对标准件模型的需求量是相当大的。
而标准件是可重用模型,每每需要时可以实时建模,但这显然是一种资源的浪费。
为了提高设计工作的效率,有效利用设计人员人力资源,同时更加强化SolidWorks的本土化程度,为其开发GB标准件库将有着非常的意义。
1.3论文工作的主要内容
本次设计的题目为《螺纹联接CAD系统的标准件库开发》,使用VB为SolidWorks系统开发了一个螺纹联接标准件系统。
设计过程中需要熟悉VB、Access数据库管理系统以及SolidWorks系统和它的二次开发方法等。
本次论文工作的主要内容如下:
简要介绍SolidWorks系统;
SolidWorks系统的二次开发及其API函数;
VB对SolidWorks的二次开发方法;
Access数据库管理系统在标准件库开发中的应用;
螺纹联接标准件库的开发;
SolidWorks系统插件菜单的开发;
为完善标准件库系统的功能而为其开发的受力分析模块;
第二章Solidworks的二次开发及其API函数简介
2.1相关术语
为了方便用户进行二次开发,SolidWorks提供了几百个API函数,这些API是SolidWorks的OLE或COM接口,用户可以使用VB/VC等高级语言对其进行二次开发,建立适合用户需要的、专用的SolidWorks功能模块。
要顺利对SolidWorks进行二次开发,以下的基本术语是需要知道的。
OLE技术
OLE就是对象的嵌入与连接,它使得应用程序之间能够通过数据的嵌入或连接的方式来共享数据。
含有嵌入或连接文档的应用程序被称为容器程序,提供文档数据编辑的应用程序被称为服务器程序。
OLE2.0推出以后,OLE已经不再是对象的嵌入和连接的缩略词。
不妨认为ActiveX是OLE3.0,事实上ActiveX是OLE在网络上的扩展,它使用了OLE技术并且超过了本地机器的范围。
自动化技术Automation是OLE技术的一个重要内容。
直到今天,自动化技术扩充和发展为ActiveXAutomation,它适用于OLE对象和ActiveX对象。
自动化技术由客户程序和服务器程序组成,客户程序是操纵者与控制者,服务器程序是被控制者,它包含了一系列的暴露对象。
服务器应用程序通过自身对象的属性、方法、事件外显其功能;
对象的服务器程序简单而抽象的代表。
而客户应用程序则通过操纵服务器应用程序所暴露的一系列对象来操纵服务器应用程序。
只要服务器程序提供一定的接口,可以使任何对象实现自动化。
对象包含的一些外部接口,它们被称为方法与属性。
方法是自动化对象的一些函数,它们是提供给客户程序的外部公共成员函数,属性是一个对象的一些命名特性,即对象的一些共有数据域。
操纵程序被称为客户(Client),而被操纵程序称为服务器(Server),被操纵的对象是ActiveX对象如果应用程序支持OLE技术,则在不同应用程序之间的切换由OLE自动完成。
SolidWoks支持OLE标准,完全实现了OLE自动化,前已提及,SolidWoks具有开放的结构体系,它的这种开放性体现在它所提供的API对象上。
API是一个对SolidWoks的应用编程接口(ApplicationProgrammingInterface),包含了几百个对象及其属性、方法和事件,这正是SolidWoks为用户提供的功能强大的二次开发接口,凡支持OLE编程的开发工具,如VisualC++、VisualBasic、Dephi等均可从各自本身操作这些对象,从而直接行使SolidWoks的功能,如画一条直线,拉伸一个凸台,或修改一个表面的参数等。
利用这种方法可以完成SolidWoks的二次开发,创建出用户定制的、专用的SolidWoks功能模块。
在本课题中,我们用VB来控制SolidWoks提供的各种对象,即把VB作为客户程序,SolidWoks作为服务器程序。
ActiveX技术
ActiveX是微软新近提出的一种技术,它以COM为基础,其中包括了OLE技术以及应用于internet的多种技术。
它使得不同的进程,甚至是网络上的进程之间相互通信,并朝着多媒体方向发展。
ActiveX是一种面向对象的组件系统,其中包括了组件软件的各个方面,有复杂文档、自定义控制、OLE自动化、交互应用程序脚本、数据传送及其他分布软件的相互作用。
这些组件对象为用户提供了不同的功能,使得不同的软件供应商提供的组件可以在二进制之间进行相互的连接和通信。
对象通过接口实现组件之间以及组件与系统之间的相互作用。
在桌面系统进行软件交互时,除了系统提供的标准控制外,OLE控件是一个重要的组成部分。
ActiveX是一种标准,利用这个标准可以使用通过不同的语言开发的软件构件在单机或网络环境中相互操作。
同时,ActiveX也是以组件对象模型为基础的开放技术的集合,它代表了应用程序与internet的一种集成策略。
OLEAutomation技术
自动化技术(Automation)为软件之间的交互创造了条件,它允许多个应用程序或组件之间进行通讯和交互,而与它们的语言、分布和原始平台无关。
在开发标准件库时,运用OLE(ObjectLinkingandEmbedding)Automation技术,无疑会减小开发的难度,使系统更加稳定可靠。
尺寸驱动原理
本论文对标准件建模采用尺寸驱动原理,即标准件的生成也是对相应标准件模板进行尺寸驱动的过程。
尺寸驱动即在零件拓扑结构不变的情况下,把零件的尺寸参数定义为尺寸变量,并定义出变量间的关系,当给定不同的尺寸值,就可得到一组结构相同而尺寸不同的零件,每一类标准件对应一个模板文件,在模板文件中定义尺寸变量和变量间的关系。
由于三维CAD都采用了参数化的设计方法,在开发标准件库时没有必要再做尺寸约束求解,所以零件的最后生成可以依靠系统参数化功能来实现,即通过用新的尺寸值对实现准备好标准件模板进行尺寸驱动来生成一个新的标准件。
在工程实践中用到的具有系列尺寸的标准件,其尺寸参数可分为独立参数和非独立参数,独立参数中包含了主驱动参数(称之为基本参数)和自定义特性参数。
一般只要给定独立参数,即可唯一确定零件的全部几何参数(非独立参数可由主驱动参数从标准件特性参数库中取得)。
例如GB5780-86,其螺纹规格,螺杆长度,螺纹长度为三个独立参数,由用户根据自身需要进行选取。
螺纹规格确定之后,螺栓的六角头厚度,扳手宽,倒角半径等尺寸即可从特性参数库中获得,从而可以对形状模式库中的对应的形状模型进行尺寸驱动,实现零件建模。
2.2SolidWorks的API函数介绍
2.2.1SolidWorks的对象模型
相关术语
对象类定义了具有相同结构和操作的一组对象,其最基本的特征是封装和继承。
作为一种抽象数据,对象把实体的相关特征和操作封装在一起,允许人们以自然的方式去模拟外部实体的结构和行为;
继承是对象类实现可复用性和可扩充性的重要特征。
一个对象类可以定义为另一个更一般的特殊情形,这个对象类是特殊对象类的父类(SuperClass),或者说,特殊对象是这个一般对象的子类(SubClass),子类继承父类的所有属性和操作,除此以外子类还可以定义自己特有的属性和操作。
继承是对象类的一种特例化关系,亦即集合包含关系,
子类对象实例集合是父类对象实例集合的子集。
图2.1
对象模型
SolidWorks的对象模型是一个多层次的对象网络,如图2.1所示。
最高级别的对象类是SldWorks,该对象中封装了很多方法(Methods),如OpenDoc2、ActivateDoc2、CloseDoc、ExitApp,下面又创建了许多子类,如ModelDoc、Environment、Frame。
本文将重点介绍ModelDoc对象,因为大部分绘图操作都在ModelDoc对象中,如SelectByID(选择)、CreateCircle2(画圆)、CreateLine2(画直线)。
ModelDoc中又创建了PartDoc、AssemblyDoc、DrawingDoc等子类。
其中大部分实体建模操作都在PartDoc对象中,如FeatureExtrusion(拉伸)、FeatureRevolve(旋转);
而相关的装配操作如AddComponent(插入零部件)、AddMate(插入配合)等都在AssemblyDoc对象中。
2.2.2对象的属性和方法
在SolidWorks创建的对象中,每个对象都有自己的属性和方法,通过调用API函数实现,反过来,应用SolidWorks的每一步操作都体现在特定的对象类中。
下面以VB为开发平台介绍其一些常用的API函数。
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的应用对象:
DimswAppAsObject
SetswApp=CreateObject(″SldWorks.Application″)
通过这个函数,就打开了SolidWorks的接口,可以调用它的API函数了。
建立新的零件图、装配图
创建零件图:
DimPartAsObject
SetPart=swApp.newpart
创建装配图:
DimAssemAsObject
SetAssem=swapp.NewAssembly
这两个函数创建了一个新的工作区,使我们能够进行建模和装配。
选择
“选择”可以说是在使用SolidWorks时用得最多的一个命令,有很多命令在使用时都要选择操作对象,通过调用ModelDoc对象中的SelectByID函数来实现:
ModelDoc.SelectByID(objectName,objectType,x,y,z)
这个函数在应用时需要输入五个参数:
objectName表示要选择对象的名称,该名称是SolidWorks在创建对象时按先后顺序自动命名的,如基准面1、基准面2、Arc1、Line3、D1@草图1@Part1.SLDPRT;
objectType要输入对象的类型,如PLANE(面)、SKETCHSEGMENT(草图上的对象如直线、圆弧等)、DIMENSION(尺寸标注);
x,y,z是平面上任一点的坐标值。
插入草图
在所选平面上插入草图,调用ModelDoc中的InsertSketch函数:
ModelDoc.InsertSketch()
基本草图绘制命令
画直线调用ModelDoc对象中的CreateLine2函数:
ModelDoc.CreateLine2(xStart,yStart,zStart,xEnd,yEnd,zEnd)[.ConstructionGeometry=True]xStart、yStart、zStart、xEnd、yEnd、zEnd分别是直线的起点和终点坐标;
ConstructionGeometry=True时表示画中心辅助线。
画圆调用ModelDoc对象中的CreateCircle2函数:
ModelDoc.CreateCircle2(xc,yc,zc,xp,yp,zp)xc、yc、zc、xp、yp、zp分别是圆心和圆上一点的坐标值。
标注尺寸先通过SelectByID函数选择要标注的对象,再调用ModelDoc中的AddDimension函数:
ModelDoc.AddDimension(x,y,z)x、y、z为尺寸文本所要放的位置的坐标值。
基本实体建模命令
拉伸调用PartDoc中的FeatureExtrusion函数:
PartDoc.FeatureExtrusion(sd,flip,dir,t1,t2,d1,d2,dchk1,dchk2,ddir1
ddir2,dang1,dang2,offsetReverse1,offsetReverse2)sd为TRUE时表示单向拉伸,为FALSE时双向拉伸,以0、1表示;
dir为TRUE时表示正向拉伸,为真时有效;
dir为TRUE时表示反向拉伸,为真时有效;
t1、t2表示终止类型,可取下列值:
0(给定深度)、1(贯穿)、2(为贯穿下一个)、3(成形到一顶点)、4(成形到一面)、5(到
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