基于SolidWorks二次开发技术的麻花钻参数化设计系统研究

作者:王勇;胡晓兵;王荣;李维 刊名:工具技术 上传者:王佳

【摘要】提出了基于SolidWorks软件、调用API对象进行二次开发,实现麻花钻三维参数化设计的思路,介绍了在Visual Basic编程环境下进行二次开发的具体过程和关键技术。该方法可解决麻花钻前刀面、后刀面、排屑槽、切削刃带等复杂空间曲面的参数化建模难题,提高设计效率,并为麻花钻的进一步开发提供参考。

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1引言在机械产品中,系列化定型产品占有相当大的比例。同系列的定型产品大多具有相同或相似的外形轮廓特征。在采用传统的建模方法进行产品设计时,不可避免地要对模型的几何尺寸及结构形状进行反复修改、调整和优化,设计效率较低。为了提高设计效率,对于系列化定型产品,可以采用参数化设计方法。参数化设计是利用一组参数来约束产品模型的几何尺寸,以方便地实现产品模型的可变性、可重用性和快速设计,它能够缩短设计开发周期,提高设计效率,把设计人员从繁琐的建模工作中解放出来,将更多精力投入模型分析、改进等创新性工作中,为后续的有限元分析及制订加工工艺做好准备工作。在钻削加工中使用最为普遍的麻花钻也属于系列化定型产品,同类型的麻花钻具有基本相似的结构特征,只是在尺寸参数等方面有所不同。本文基于SolidWorks设计软件,调用API对象进行二次开发,实现了麻花钻前刀面、后刀面、出屑槽以及切削刃带等复杂空间曲面的参数化建模设计。2SolidWorksAPI对象模型简介SolidWorksAPI是SolidWorks软件的OLE(对象链接与嵌入)应用程序开发接口。SolidWordsAPI对象模型是一种树型结构模型,其根为SolidWorks对象。为了得到一个特定的对象,必须首先从Solid-Works对象开始对其子孙进行遍历。SolidWorks对象是SolidWorksAPI中的最高层对象,是程序调用其它对象的入口,可以直接和间接访问SolidWorksAPI中的其它对象。为了便于用户进行二次开发,Solid-Works提供了大量API对象,这些对象涵盖了全部SolidWorks的数据模型。通过调用SolidWorks中的API函数,可以完成零件的建模、修改以及零件特征信息的提取,可在用户开发的应用程序中实现与在SolidWorks交互环境中相同的功能。图1为SolidWorksAPI的对象层次体系,可以看出,SolidWorksAPI的对象分为若干层,每一层又包括若干对象,每个对象都有相应的属性、事件和方法。通过对象调用,可实现程序的基本操作和设置SolidWorks系统环境。其中,最常用的是ModelDoc2对象,该对象属于模型层,是SolidWorks的子对象。利用ModelDoc2对象,可以实现视图设置、轮廓线修改、参数控制、对象选择、打开和保存文档、生成编辑特征参量、生成框架等与实体模型相关的各种操作。图1SolidWorksAPI的对象层次体系3麻花钻的参数化设计参数化设计流程如图2所示。首先选择一种典型的麻花钻产品,按正确的设计关系(包括几何拓扑关系和约束关系)在SolidWorks环境中绘制标准的三维模型,并根据建模的需要,分析并确定模型参数;然后在VBA编程环境中开发程序界面,定义变量;再在程序中调用API对象,用变量代替标准模型中对应的参数,通过尺寸驱动生成模型,从而实现麻花钻的参数化设计。设计过程如下。图2参数化设计流程(1)分析模型,确定设计参数设计软件的主程序界面图3所示。为了分析麻花钻模型,确定需要驱动的参数。钻头直径c和螺旋角f是最重要的参数,其次是钻杆长度a、钻头刃带长度b和刃背直径h,然后是顶角g,最后是刀柄长度d和刀柄厚度e。根据模型参数之间的函数关系,计算关键点的坐标值,并用参数表示。参数之间的几何关系为tanf=pc=0.0c08=Atn1-2180=(b-20.1c)tanf式中,p为螺距;为出屑槽初始位置与y坐标轴的夹角;为螺旋槽旋转的圈数。图3主程序界面(2)录制宏,在VBA环境中编程宏是一系列命令的集合(相当于DOS下的批处理

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