【導讀】量，從而能夠大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高企業(yè)的市場競爭力。床夾具庫作為切入點設(shè)計CAD系統(tǒng)的新思路，并付諸實現(xiàn)。SolidWorksAPI強大的二次開發(fā)功能，構(gòu)建了一個無縫集成于SolidWorks的CAD系統(tǒng)，開發(fā)完成了基于特征造型、可參數(shù)化驅(qū)動生成零部件的機床夾具零部件庫。技術(shù)人員相對匾乏的中小企業(yè)來說，在機床夾具的設(shè)計制造中將有極好的應用前景。

　　

【正文】 它包含了完整描述模型的邊和表面所必需的所有線框和表面幾何信息。除了幾何信息外，還包括了把這些幾何體關(guān)聯(lián)到一起的拓補信息，比如：哪些面相交于哪條邊或者曲線。這些智能信息使一些操作變得很簡單，例如圓角過渡，只需選一條邊并指定圓角的半徑值就可以完成。 SolidWorks 夾具庫 的 建立 建立夾具標準元件的圖形庫，對提高夾具設(shè)計效率起著至關(guān)重要的作用。運用SolidWorks 提供的基于特征實體的建模功能，通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級抽殼、 特征陣列以及打孔等操作來實現(xiàn)標準零件的三維模型設(shè)計，并按其形狀、尺寸分別建立 參數(shù)化模型庫。設(shè)計者調(diào)用時，根據(jù)具體的設(shè)計需要，對模型庫零件的形狀和尺寸參數(shù) 做出相應的 修改，就可以獲得所需標準件三維實體模型。 夾具元件庫的建立 標準夾具庫的建立過程如下 : 設(shè)置目錄，首先建立機床夾具庫 的根目錄，在此根目錄下，再建立各類標準 夾具 元 13 件的子目錄。如在 F 盤里新建文件夾，命名為 “ 機床夾具庫 ” 。在 “ 機床夾具庫 ” 這個文 件 夾里再分別建立一些文件夾如：導向件、通用件、基礎(chǔ)件、壓緊件、其他鍵、 支承 件等。如 圖 21 所示： 圖 21 建立庫 圖 22 SolidWorks 設(shè)計庫 也可以在 SolidWorks 的設(shè)計庫中直接創(chuàng)建，如 圖 22 和 圖 23 所示： 圖 23 創(chuàng)建設(shè)計庫 點擊 “ 確定 ” 后就在如 圖 22 中顯示機床夾具庫。 添加庫元件 打開一個已經(jīng)存在的圖形，選擇文件另 存為在 “ 機床夾具庫 ” 中相應的文件夾里 或者直接選擇 “ 添加到庫 ” 然后保存就可以了。如下面的實例： 畫出一個 “ V 型墊板 ” 如 圖 24 所示，然后選擇 “ 添加到庫 ” 。在 “ 機床夾具庫 ” 中選擇 “ 支承件 ” ，然后保存。如 圖 25 所示。 陜西科技大學畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 14 圖 24 V 型墊板 圖 25 添加到庫 也可以直接選 擇文件另存為 F 盤 “ 機床夾具庫 ” 中“支承件”中，就可以了。 如 圖 26，保存 V 型墊板到支承件文件夾。 圖 26 添加 V 型墊板到庫 對夾具進行分類管理 機床夾具，按照用途和定位方式，可以分為很多類型。所以在夾具庫中，要對夾具按照定位，夾緊方式等進行分類管理。以便夾具設(shè)計人員，很方便的找到所需的圖形。在本設(shè)計中，列出了一些常用的夾具元件，分為以下幾種： 15 每種類型中，列出了一些常用的夾具元件。如 圖 27 所示： 圖 27 常用的夾具元件 示意圖 在平常的設(shè)計中，總是會遇到很多不同的零部件具有相似的特征，這些零部件可能是相似的零件，也可能不是相似的零件，但他們都具有相同的特征，并且這些特征或者特征組經(jīng)常被反復使用，比如軸的退刀槽、凹凸盤上的整列孔等。 SolidWorks 提供了特征庫的功能，在設(shè)計零件時，如果我們需要把一個特征或者特征組保存成庫特征，只需陜西科技大學畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 16 要選擇相應的特征或特征組，單擊【文件】 另存為 命令，在 文件類型 選項選擇 Lib Feat PaIt(*． sldlprt)格式，并保存在相應文件 夾 中，設(shè)計零件時，打開設(shè)計庫，選擇需要的庫特征，把它從特征庫內(nèi)拖拽到圖形窗口中零件的相應位置，還可以根據(jù)不同的需要修改相應的參數(shù)就可以完成需要多步才能完成的特征，減少一些重復性的勞動，加快設(shè)計速度 。 通過正確的使用 SolidWorks 的這些設(shè)計庫，可以給 設(shè)計者 一個思路，拋磚引玉，建立適合自己的一個設(shè)計庫 ， 減少不必要的重復性勞動，節(jié)約設(shè)計時間，提高設(shè)計效率。 SolidWorks 配置技術(shù) 配置是 SolidWorks 軟件的一個重要功能，實現(xiàn)配置的方法之一 就是通過 插入 系列零件設(shè)計表來控制系列零件的尺寸值，從而生成不同的配置，實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。 主要特征和尺寸命名 主要特征和尺寸專門命名。在標定尺寸時，用戶可 以自己定義尺寸名稱，具體實現(xiàn)方式是右擊尺寸，在屬性窗口中更改名 稱 。 圖 28 所示 圖 28 更改尺寸屬性 17 建立系列零件設(shè)計表 建立系列零件表 ： 在 Feather Manager 設(shè)計樹選項中右擊 注解 文件夾，選擇 顯示特征尺寸 選項，然后在工具欄中選擇 “ 插入 —系列零件設(shè)計表 ”，在系列零件 設(shè)計表窗口中選擇自動生 成 ，雙擊需要系列化的尺寸就生成一個配置。 也可以使用 Excel 來建立參數(shù)表，然后插入，自動生成不同的配置。如下面的實例所示：以縱槽鉆模板為例，新建 Excel 表格，輸入?yún)?shù)。并更改尺寸屬性。如 圖 29 所示， 圖 29 縱槽鉆模板 系列零件設(shè)計表 因此通過配置建立系列零件設(shè)計表，就相當于建立了該零件的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，通過選取、修改、增加數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)，就可以實現(xiàn)夾具元件的參數(shù)化設(shè)計。如果元件不同配置的特征稍有差別，還可以通過壓縮、隱 藏特征的功能實現(xiàn)。 生成配置 在 SolidWorks 中選擇 “ 插入 ”“ 系列零件設(shè)計表 ” 中 “ 來自文件 ” 如 圖 210 所示， 然后在繪圖空白出，點擊鼠標生成配置。如 圖 211 所示。 圖 210 插入系列零件設(shè)計表 圖 211 生成配置 陜西科技大學畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 18 顯示配置 建立了 零件 設(shè)計表 生成配置 后，點擊 Configuration Manager 設(shè)計樹，就會顯示不同配置如 圖 212 所示。 點擊右鍵選擇 “ 顯示配置 ” 就可以看到參數(shù)化的圖形。 圖 212 顯示配置 本例中形成的配置 如 圖 213 如下： 配置 Z436120 配置 Z436125 配置 Z436130 配置 Z436135 圖 213 生成的配置 從上述方法可以看出，靈活運用 SolidWorks 的配置功能，可以很方便地實現(xiàn)系列夾具的參數(shù)化設(shè)計，而且產(chǎn)品的設(shè)計、編輯、修改等很容易實現(xiàn)，技術(shù)人員可以通過改變某些參數(shù)而不必改動元件設(shè)計的全過程來更新設(shè)計， 大大 節(jié)約了設(shè)計人員的精力、時間、降低了企業(yè)產(chǎn)品 的 成 本。同時，所建立的夾具元件庫對自動化或系列化生產(chǎn)的機械制造企業(yè)，建立自己的產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計與制造具有實用參考價值。 SolidWorks 在夾具設(shè)計中 的 應用 通過對機床夾具設(shè)計 ，管理 等方面的探討，對 SolidWorks 軟件在夾具設(shè)計中的應用 有了更多的理解和掌握。 隨著機械產(chǎn)品更新?lián)Q代的不斷加快，多品種小批量生產(chǎn) ，要求夾具的設(shè)計制造具有快速響應產(chǎn)品變化的能力，能夠縮短產(chǎn)品設(shè)計制造周期，增加制造系統(tǒng)的柔性，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。但是，由于夾具標準化、系列化、規(guī)格化程度差，夾具設(shè)計完全 依賴設(shè)計員的經(jīng)驗，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快導致夾具設(shè)計工作量不斷加大。如果只是利用二維軟件來進行夾具設(shè)計，僅僅起到計算機輔助制圖的作用，不能 19 將以往產(chǎn)品夾具的設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計結(jié)構(gòu)重復利用，不僅影響企業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，對企業(yè)資源也是一種極大的浪費。所以用三維軟件來取代二維軟件來進行夾具設(shè)計，是大勢所趨，也是制造業(yè)信息化進展的必然結(jié)果。 （ a） 極好的關(guān)聯(lián)性 個性化的設(shè)計環(huán)境和設(shè)計方式 ， SolidWorks 整個界面相當優(yōu)美，繪圖區(qū)域最為開闊，能使我們進入到一種沉浸式設(shè)計的環(huán)境當中。 SolidWorks 完全支持產(chǎn)品的自 上 向 下或自下向上的設(shè)計方式。在裝配設(shè)計環(huán)境下，我們可以新建一個零件，也可以新建一個部件，而且還能保證零件或部件之間的關(guān)聯(lián)性，實現(xiàn)零部件的關(guān)聯(lián)設(shè)計。當改變其中一個零件的某些尺寸時，與其相關(guān)聯(lián)的零件或部件的形狀或尺寸也會隨之改變，并且這種關(guān)聯(lián)還可以斷開。在夾具設(shè)計時經(jīng)常要使用這種設(shè)計方式。 （ b） 強大的標準件庫 便利的設(shè)計手段 ， SolidWorks 提供了一個強大的標準件庫，進行工裝設(shè)計時所需要的國標件大部分都在標準件庫里能找到， SolidWorks 還提供了一個自定義擴充標準件庫的功能，我們可以把自己常用的一些 元 件放 入到標準件庫中，便于產(chǎn)品的后續(xù)設(shè)計。由于夾具標準件相當?shù)亩?，以前用二維軟件時，相當多的時間都花在繪制這些零件上，利用 SolidWorks 軟件以后，可以把這些零件放到標準件庫里，同時也可以利用 “參數(shù)設(shè)計表 ”做成系列化的零件， 供以后的設(shè)計使用。這樣可以使我們的設(shè)計經(jīng)驗有一個更好的積累 ，提高我們 的 設(shè)計 效率和水平。 （ c） 良好的可重復使用性 便于相似產(chǎn)品或系列化產(chǎn)品的設(shè)計由于工裝的特殊性，許多工裝的結(jié)構(gòu)都非常類似，特別是當相似性產(chǎn)品零件在加工方式相同時，其基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導向件、夾緊件等部件是可以重 復使用的，只是部分零件的尺寸略有改動而形成另一套產(chǎn)品。所 以建立夾具組件庫可以大量減少夾具零部件的設(shè)計建模工作量 。 （ d） 方便的輸出工程圖 方便快捷的工程圖我們可根據(jù)需求選擇各種方位的視圖，由系統(tǒng)自動生成；圖紙具有完整的、國標化的圖框和標題欄，支持多份工程圖并存與協(xié)調(diào)， SolidWorks 可以方便的生成各種各樣的剖切視圖、向視圖和截斷視圖，軟件還提供了爆炸視圖和剖面視圖的功能，可完全滿足我們各種視圖表達的需求。系統(tǒng)還提供了豐富的工程圖標注符號，如粗糙度、基準符號、指 引線、焊接符號、中心線、形位公差標注等，軟件還提供了一個尺寸公差查詢表，使我們可以方便的選用符合要求的公差代號或者是數(shù)值。對于裝配 工程圖，軟件可以自動生成明細欄，方便快捷而且準確。以前的明細欄都是我們手工統(tǒng) 計的 ， 相當?shù)臒┈崳液苋菀壮鲥e，修改起來也非常的不便。但利用軟件的 “明細欄自動生成 ”這項功能以后，所有的這些問題都迎刃而解了。 SolidWorks 的工程圖在許多細節(jié)方面考慮得很周到，大大加快了我們對圖紙元素表達的速度和準確性，也大大減輕了我們的勞動強度，同時使我們的二維設(shè)計思路和設(shè)計習慣得以延續(xù)。 陜西科技大學畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 20 3 VB 開發(fā) SolidWorks 技術(shù) SolidWorks 二次開發(fā) API 技術(shù)簡介 通過 VB 數(shù)據(jù)庫 接口與 SolidWorks 系統(tǒng)的 圖形庫 交換 數(shù)據(jù)。 通過 VB 編制接口程序，直接讀取數(shù)據(jù)庫文件，進行參數(shù)化繪圖。另一方面， VB 通過調(diào)用 SolidWorks 的各級API 對象的屬性、方法、事件來記錄組成產(chǎn)品三維模型的各種特征生成過程以及它們之間的約束關(guān)系。另外， SolidWorks 提供宏工具欄，用戶可以使用宏 ， 錄制夾具元件的整個設(shè)計過程，然后根據(jù)宏程序中使用的對象和方法，在應用程序中合理組織并做修改，對具體參數(shù)用變量代 替，通過對變量的控制實現(xiàn)參數(shù)化 設(shè)計。系統(tǒng) 各模塊之間數(shù)據(jù)交換的關(guān)鍵是 VB 開發(fā) SolidWorks 的技術(shù)。用 VB 實現(xiàn) ActiveX Automation 開發(fā)的關(guān)鍵是要獲得 SolidWorks 對象的指針，然后即可創(chuàng)建 對象，進而創(chuàng)建SolidWorks 文檔對象，以實現(xiàn)對 SolidWorks 中其它對象的訪問，完成與 SolidWorks 之間 的通信。 SolidWorks 二次開發(fā)原理 利用 Vsual Basic 6． 0 作為 二次 開發(fā) 工具 對 三維實體造型軟件 SolidWorks 進行二次開發(fā)，利用 Access 作為數(shù)據(jù)存儲和驅(qū)動的原始數(shù)據(jù) 庫 開發(fā)出一個能夠進行自動設(shè)計 夾具元件 的工作平臺。 SolidWorks 是基于參數(shù)化和特征建模技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計軟件，可以通過編程來實現(xiàn)各參數(shù)驅(qū)動的標準件的生成和調(diào)用 ， 在建立參數(shù)庫的基礎(chǔ)上，通過調(diào)用 SolidWorks 提供的API 函數(shù)，可以實現(xiàn)三維參數(shù)模型的建立與重新生成。對于具備參數(shù)化功能的 SolidWorks系統(tǒng)來說，建立 夾具 庫只需繪制各種 元件 的模板圖形，然后命名尺寸參數(shù)變量，并建立相應的尺寸參數(shù)表。對于某一 夾具元 件來說，通常有多個型號對應不同的 尺寸參數(shù)，這些尺寸參數(shù)可以形成一個該類型的 夾具 參數(shù)庫。開發(fā) 夾具元 件型號 ，編制 程序，可以從參數(shù)庫中選擇某一型號，同時調(diào)用該型號 夾具 的尺寸參數(shù)。通過 API 接口，將尺寸參數(shù)傳送到 SolidWorks 的造型函數(shù)，用新尺寸更新模板圖形中的尺寸，重新生成與新尺寸對應的實體模型，這樣就避免了同類型 夾具元件 的重復建模。 SolidWorks 二次開發(fā)步驟 使用 Vsual Basic 6． 0 作為開發(fā)工具， 因為采用的是 DLL 動態(tài)鏈接 庫方式，必須要在 Vsual Basic 中導入所需要的 3 種類型庫： SldWorks 2020 Type Library, SolidWorks Constant Type Library, SolidWorks exposed type libraries for addin use。 然后才能調(diào)用SolidWorks 的對象、方法和屬性。程序完成后載入動態(tài)鏈接庫時，即可以直接使用 21 SolidWorks 打開編好的 DLL 文件，也可以在插件模塊添加新編好 的名稱 同 .dll 文件的插件模塊。但是每次 程序的重新編譯，都必須在 SolidWorks 中重新導入插件模塊， 因為每次程序的重新編譯，都意味著需要對象類在系統(tǒng)的 重新注冊。 具體的開發(fā)步驟如下： （ a） 安裝 SolidWorks、 Vsual Basic 6． 0 和 Access 軟件。 （ b）啟動 Vsual Basic 6． 0，新建 一個工程，導入所需要的 3 種類型庫，然后編寫代碼。在任何情況下，寫的代碼應該類似于用 SolidWorks 的宏工具所產(chǎn)生的代碼。在SolidWorks 中，應用記錄宏（“工具” — “宏操作” — “錄制”）來獲得程序頭部 和 應用程序的代碼是十分有用的。 如果你的日常事務僅僅是訪問 SolidWorks API，則不必編譯你的應用程序，只需用Vsual Basic 創(chuàng)建你的應用程序，文件擴展名為 .swp 而不是 .bas 即可。 SolidWorks 的宏文件認識 Vsual Basic 命令。（ SolidWorks 中有兩種 格式的宏文件，一種是 .swp，另一種是 .swb）為 了 查看 Vsual Basic 會話的每個對象，可單擊 Vsual Basic 菜單欄中的“視圖”— “對象閱覽器”命令，右鍵單擊對象閱覽器的“類”或“成員”窗口。在顯示的菜單中，單擊“顯示隱含成員”命令。此時可以閱覽每個 SolidWorks API 對象及 相關(guān)的屬性和 Vsual Basic 安全數(shù)組傳遞的方法。 （ c） 在 Vsual Basic 里，選擇文件，生成工程 .exe 文件即可。 用 Vsual Basic 編寫的應用程序能夠在許多地方運行。若在 SolidWorks 中運行，則單擊“工程” — “宏操作” — “運行”命令，選擇源文件即可。 若為 .exe 文件運行，直接運行即可。如果 SolidWorks 已經(jīng)運行，你的程序?qū)⒏郊佑谒?，否則 SolidWorks 將打開一個新的會話 框 。也可以創(chuàng)建一個宏文件來打開 Vsual Basic。 VB 開發(fā) SolidWorks 機床夾具 元件 基于 SolidWorks 的 機床夾具元件 的二次開發(fā)主要包括 3 部分： 夾 具元件 的繪制、Access 數(shù)據(jù)庫的建立、 VB 程序的編制 。 基于 SolidWorks 的夾具元件建模 根據(jù)某一類 夾具元 件的結(jié)構(gòu)特征，建立其三維實體模型，實際上是建立這一類 夾具的參數(shù)化設(shè)計模板，以便通過程序更改其尺寸參數(shù)，生成新尺寸的 元 件。在進行 夾具 三維實體建模時，首先要分析 元 件的結(jié)構(gòu)特征，以確定尺寸變量以及尺寸變量之間的約束關(guān)系，明確主要參數(shù)、主動尺寸和從動尺寸的關(guān)聯(lián)性，設(shè)置尺寸變量名稱，建立驅(qū)動變量表、變量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以便通過給尺寸變量賦予不同參數(shù)值來驅(qū)動 SolidWorks重新生成該 元 件的三 維實體模型，實現(xiàn)尺寸更新，從而充分發(fā)揮 SolidWorks 參數(shù)化設(shè)計的優(yōu)勢，達到縮短新產(chǎn)品設(shè)計周期的目的。 一般來說，建模時要盡量能使模型的各個草圖完全定義，以保證模型的正確更新和生陜西科技大學畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 22 成，同時利用 元件 本身的幾何約束及對稱關(guān)系來簡化建模過程。在零件參數(shù)的確定上，主要考慮參數(shù)表達的工程意義，盡可能使 元件 的關(guān)鍵尺寸得到體現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上，同時考慮參數(shù)對二次開發(fā)的簡便性。 在建模時，草圖的定 義 、幾何約束關(guān)系和適當添加方程式等方面需要特別注意，避免在使用 VB 進行參數(shù)化設(shè)計時出現(xiàn)如實體變形、草圖的過定 義、某些特征發(fā)生沖突等問題，從而導致參數(shù)化設(shè)計的失敗。因為三維 CAD 的草圖和二維 CAD 的工程圖并不一樣，二維 CAD 軟件是面向圖紙的，只要標注的主要尺寸正確，就可以實現(xiàn)對零件的正確表達。而三維 CAD 軟件中，草圖是生成各種特征的基礎(chǔ)，草圖 和 實體之間的位置有嚴格的限制。因 此，在建模過程中要特別注意草圖的繪制，草圖必須完全定 義 好，約束好，這樣才能起到事半功倍的作用。 Access 建立 夾具數(shù)據(jù)庫 Access 數(shù)據(jù)庫具有一個典型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所具有的一切特征。 Access 本身具有一種內(nèi)置的語言，它是 Vsual Basic 的一個子集（ VBA），通過它， Access 可以創(chuàng)建應用程序。 Access 包含一組豐富的數(shù)據(jù)庫向?qū)?，通過使用這組向?qū)?，用戶可以完成?chuàng)建表和查詢，定義表單和報表等多種數(shù)據(jù)庫功能。 Access 可以訪問其他的數(shù)據(jù)庫文件，包括的 dBase,Paradax,FoxPro,以及其他的 ODBC 數(shù)據(jù)源。 因此，夾具 參數(shù)庫可以用 Access 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來建立，以便通過程序調(diào)用其中的參數(shù)，對 元 件 進行 尺寸更新，實現(xiàn) 夾具 的參數(shù)化設(shè)計。在用 Access 建立參數(shù)庫時，需要根據(jù) 夾具元 件的主要尺寸變量確定其參數(shù) 表 。 分析在進行機床夾具設(shè)計過程中需要用到的各種零件，利用 Microsoft Access 為每一種 元件 建立 尺寸數(shù)據(jù)庫，如小定位