系列零部件三维参数化设计方法研究

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相同类型但不同规格的系列产品零部件之间具有相似的结构特征，因此系列产品的零部件适合于采用三维参数化方法进行设计。采用三维参数化设计技术，可以提高产品的设计质量和效率 、减轻设计者重复劳动强度，大大缩短系列化产品的研制周期。

目前虽然计算机辅助设计已经在很多企业中开始应用，但是有相当多的企业还局限于计算机辅助绘图，对于产品设计 ，特别是系列化产品的设计还是采用传统的手工设计方法，而参数化设计基本还是空白。对系列化产品中具有相同结构特征的零部件的参数化设计的方法进行了系统的分析研究，对企业中应用三维设计软件 ，进行参数化设计、特别是建立企业自己的参数化零部件库具有实际的应用意义。

2三维参数化设计方法参数化设计是针对于有共同结构特征的系列化零部件所采用的-种先进设计方法，实现三维参数化设计的几何图形形状大猩以由尺寸驱动，同时-个参数序列与-个几何图形的尺寸序列数据应具有--对应的关系。即：用-个参数序列--对应定义并约束空间几何图形的-组尺寸序列，当作为参数的尺寸序列被赋予以不同的数值时，其所对应的三维图形的尺寸也会随之变化，同时驱动图形生成符合尺寸要求的三维图形。-般说来，采用三维参数化设计方法进行产品及零部件设计时，同-系列产品的其他规格的设计可以通过设计参数驱动得到所需要的设计结果 。

图 1参数化设计的基本原理Fig.1 The Basic Principle of Parametric Design目前常用的三维计算机辅助设计软件有 SolidWorks、UG、Pro/E等，这些软件都具有参数化设计功能。

2.1采用 Pro/E/Program拈实现参数化设计Pro/E/Program拈是Pro/E所提供的-种程序化的二次开发工具，Pro/E/Program拈的功能类似于宏的功能，使用简单、灵活，可以方便地进行零部件的参数化设计。用Pro/E/program拈进行系列零部件参数化的步骤是：(1)分析系列化零部件的结构特点，提取关键参数，设置参数并确定驱动参数 ，并尽量以最少的来稿日期：2012-06-23作者简介：辛 虹，(1962-)，女，辽宁锦州人，副教授，主要研究方向：应用数学、计算机辅助设计第4期 辛 虹等：系列零部件三维参数化设计方法研究 203参数来确定零部件所有可变尺寸；(2)创建系列产品零部件三维 事件等关系分层管理的∩通过二次开发的应用软件对这些模板模型；(3)编制 Program程序；(4)执行程序 ，系统将自动从样本模板模型中读人设计参数，并按编制的Program程序的提示 ，依次输入需要更改的新的参数值，程序运行并生成和新输人参数对应的新模型16]。

22采用 UG部件族数据表驱动实现参数化设计采用 UG提供的部件族数据表驱动技术 ，利用模板部件和Excel电子表格创建-个系列化零部件的部件族，这种参数化设计方法过程简单、操作方便、无需编程，可以非常方便的实现系列化产品的参数化设计。

(1)建立参数化的模板零部件；(2)创建模板零部件参数化数据表；(3)创建相同结构特征的系列化零件。

2.3采用APl与 VB编程实现参数化设计SolidWorks是功能强大的三维 CAD软件 ，软件提供了开放且功能完整的 API开发工具接口供用户进行二次开发，用户可以根据情况利 用 VC、VB、VBA、C或其他 OLE开 发程序对SolidWorks进行二次开发，建立专用的、适合用户需要的SolidWorks功能拈。

2.3.1三维参数化设计流程构建采用 API开发工具与 VB的参数化设计系统由SolidWorks函数接口、个性化菜单及工具条、人机交互界面及参数数据库组成。通过执行用户菜单命令，打开人机交互界面，输人或选择所需要的参数化设计主参数，系统会自动根据主参数从参数数据库中进行检索，得到与主参数对应的相关信息并进行参数化驱动，生成相关零件的三维模型，再根据需要输出相应的工程图，或进行三维装配，从而完成系列化零部件的三维设计。采用 API与 VB编程进行系列化零件参数化的设计流程，如图 2所示。

[ 歪l 主菜单 II，-。.。 。。··。-。·。-。- [ 亘口 l 主参数输入 I查询数据库 -- 零件几何参数数据库I参数化驱动生成三维零件l1............. ..............................-..-.-..-----..... Jr---------- - ---------- - ---] l 完成参数化设计 lI-.........................-.....-..--------------------------------..--.- J图 2采用 API与 VB编程进行系列化零件参数化设计流程Fig.2 The API and VB Programming for SeriesParts Parametric Design Process2-3.2 函数接 口为方便二次开发，Solidworks的软件为用户提供了自由、开放、功能完整、基于对象连接与嵌入技术 OLE Automation的API应用编程接口，此接口中包含了数以百计的功能函数，且函数可以被VB或SolidWorks宏文件以及其它支持OLE的开发程序调用，从而可以扩展 SolidWorks的功能。SolidWorks API的对象关系，如图3所示。从对象关系中可以看到其是按对象、属性、方法、OLE对象及其方法和属性进行操作，完成零件的特征建立 、提娶修改、删除、压缩等各项操作及控制，还可在SolidWorks软件主菜单上建立用户自己的专用菜单，并将开发的应用拈嵌人到管理系统中。

SwAddin[。E。n。vi。r o。n。 m 。。e。nt。(。：t。。。。-)-]匝 囹 瓣 匦亟 亚囹 臣 三二]匪 回 [ 匝叵鲴 叵 因 UserUnit.C. . . .u. . .s. .t. .o. . .m. . . . .P. . . .r. .o. . .p. . .e. . .r. .t. .y. . .M. . . . .a. . .n. . .a. . .g. . -e-rMathP0intMathTransformMathVectorPropertyManagerPagerFratMgrViewDimensionSketchDesignTable图3 SolidWorks API对象关系Fig.3 SolidWorks API Object Relation23.3创建系列化零部件用户菜单进行二次开发时，考虑到用户的操作方便，需要把用户的参数化设计功能以插件的形式集成到 SolidWorks主菜单中去，与软件中其他菜单条-样，以Windows风格插入到 SolidWorks主菜单界面中。SolidWorks环境下的插件创建通成由VB完成。

2.3-4系列化零件几何参数数据库与VB程序连接系列化零件几何参数数据库中的数据以数据表形式提供 ，并可通过VB程序提供的数据库连接Data控件连接到VB程序主程序中，实现数据库、SolidWorks图形文件和程序界面相互联系181。

2.4采用系列零件设计表快速实现参数化设计SolidWorks软件中提供了系列零件设计表方法，可快速、方便的实现参数化设计。设计过程的基本步骤：(1)对某-个规格的系列化零件进行三维建模，并正确标注、显示并定义几何特征尺寸及名称；(2)创建系列零件设计表。执行主菜单中的插入系列零件设计表命令，生产-个Excel数据表，选择自动时，可将模板零件的所有几何特征尺寸 自动输人到表中，再依次输入全系列其他各个规格系列化零件对应部位的尺寸数据 ，可得到系列零件设计数据表，并可在设计树显示所生成的全系列零件的主参数 ；(3)单击全系列零件中的某-规格主参数，系统自动运行并按